CZ21854U1 - Zařízení pro regulaci doby spuštění uzávěrky fotoaparátu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro regulaci doby spuštění uzávěrky fotoaparátu, je-li fotografovaný objekt osvětlen umělým osvětlením napájeným ze zdroje střídavého proudu. Toto zarize5 ní je zejména určeno pro zajištění stejného osvětlení každého ze sledu snímků.

Dosavadní stav techniky

Je-li fotografovaný objekt osvětlován umělým osvětlením napájeným ze zdroje střídavého proudu, zpravidla 50 Hz nebo 60 Hz, lidské oko vnímá toto osvětlení jako spojité. Ve skutečnosti však intenzita takového osvětlení kolísá s dvojnásobkem frekvence napájecího napětí, ío Pokud je doba expozice srovnatelná s dobou periody kmitu napájecího napětí nebo pokud je výrazně delší, nemá kolísání intenzity osvětlení na výslednou fotografii významný vliv. Pokud je však doba expozice o hodně kratší než doba periody kmitu napájecího napětí, začne záležet na tom, ve které fázi intenzity osvětlení dojde k otevření uzávěrky fotoaparátu. Pokud se uzávěrka otevře v okamžiku, kdy je intenzita osvětlení fotografovaného předmětu maximální, může dojít k přesvětlení obrazu, zatímco pokud se uzávěrka otevře v okamžiku, kdy je intenzita osvětlení fotografovaného předmětu minimální, může dojít k podexpozici výsledného snímku.

Při běžném fotografování toto nehraje takovou roli, poněvadž snímek je zpravidla možné editovat a při editaci chyby expozice napravit. Problém nastává, pokud se fotografuje série snímků, například technických, kde se autoři snaží vyhnout se editaci jednotlivých snímků, aby celá série vypovídala o všem, k čemu může v průběhu snímání dojít. V takovém případě by mohla editace jednotlivých snímků zastřít některé druhy informací, kvůli nimž se sériové snímání provádělo. Prakticky všechny klasické i digitální fotoaparáty používají ručně ovládanou expoziční spoušť a to buď přímo na přístroji, a nebo dálkově ovládanou. Tato spoušť nezajišťuje jakoukoliv interakci s obrazovým signálem, tj. nenastavuje automatickou synchronizaci s průběhem světelné vlny. Výsledkem je pak prakticky to, ze série více fotografií stejné scény osvětlené kolísajícím světlem, bude vykazovat pri zachování konstantních expozičních podmínek různé výsledky a to z důvodu různé integrace světelné energie v závislosti na okamžiku otevření a uzavření expoziční uzávěrky. Jev zaniká až pri delších expozicích, kdy průměrná hodnota expozice již prakticky nezávisí na fázi spouště uzávěrky. Pri denním osvětlení a nebo pri osvětlení ze zdrojů napájených vysokou frekvencí (měniče) nebo stejnosměrným proudem se tento fenomén nevyskytuje. Další možnou, ale prakticky nevhodnou metodou, je použít velké množství snímků a výsledný snímek získávat průměro váním. To však klade velké nároky na čas a nezaručuje konstantní a kvalitní výsledky.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míiy eliminuje zařízení pro provádění výše uvedeného způsobu, které obsahuje čidlo intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož výstup je připojen k detektoru fáze kolísavé světelné vlny, jehož výstup je spojen s prvním vstupem logického obvodu, k jehož druhému vstupuje připojen výstup z ruční spouště fotoaparátu a jehož výstup je připojen k aktivátoru uzávěrky fotoaparátu, přičemž logický obvod je vytvořen pro vyslání spouštěcího signálu do aktivátoru uzávěrky fotoaparátu v okamžiku současného sepnutí ruční spouště fotoaparátu a detekování dosažení zvolené fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu.

Ve výhodném provedení tohoto zařízení podle technického řešení je mezi výstup čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu a vstup detektoru fáze kolísavé světelné vlny zapojen zesilo45 vaě a/nebo tvarovač výstupního signálu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož první výstup je připojen ke vstupu detektoru fáze kolísavé světelné vlny a jehož druhý výstup je připojen ke druhému vstupu logického obvodu. Čidlo intenzity osvětlení fotografovaného objek-1 CZ 21854 Ul tu je s výhodou vytvořeno jako směrově selektivní fotodioda a v dalším výhodném provedení je opatřeno vstupní clonou pro regulaci zorného úhlu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu.

V jiném výhodném provedení tohoto zařízení podle technického řešení obsahuje zesilovač a/nebo tvarovač výstupního signálu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu rychlý transímpedanční zesilovač.

V dalším výhodném provedení technického řešení obsahuje zesilovač a/nebo tvarovač výstupního signálu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu dále špičkový usměrňovač, jehož vstup je připojen k výstupu rychlého transimpedančního zesilovače a jehož výstup je připojen ke vstupu filtru, přičemž první výstup zesilovače a/nebo tvarovače výstupního signálu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu je výstupem rychlého transimpedančního zesilovače a je pnpoj cny k prvnímu vstupu logického obvodu a druhý vý^síuP zesilovače a/nebo tvarovače výstupního signálu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu je výstupem filtru a je připojen ke vstupu detektoru fáze.

V dalších výhodných provedeních technického řešení obsahuje detektor fáze dělič napětí a logický obvod obsahuje komparátor, k jehož výstupu je připojen monostabilní klopný obvod.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude dále podrobněji popsáno podle přiložených výkresů, na nichž je na obr. 1 znázorněno schéma příkladného provedení zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuště20 ní uzávěrky fotoaparátu podle technického řešení a na obr. 2 je znázorněno detailnější schéma příkladného provedení zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle obr. 1.

Příklady provedení technického řešení

Regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu, zejména pro zajištění stejného osvětlení každého ze sledu snímků v případě, že fotografovaný objekt je osvětlen umělým osvětlením napájeným ze zdroje střídavého proudu a doba expozice je kratší než přibližně dvojnásobek kmitočtu zdroje střídavého proudu, bude popsáno níže. Při této regulaci se měří průběh intenzity osvětlení fotografovaného objektu a změřené hodnoty průběhu intenzity osvětlení fotografovaného objektu se přemění na elektrický signál, jehož velikost je v každém okamžiku úměrná hodnotě okamžité intenzity osvětlení fotografovaného objektu. Současně nebo předem se určí, v jaké fázi tohoto kolísavého elektrického signálu se spustí uzávěrka fotoaparátu. Uzávěrka fotoaparátu se pak odblokuje v okamžiku, kdy se tento elektrický signál dostane do zvolené fáze. Velikost elektrického signálu, odpovídajícího intenzitě osvětlení fotografovaného objektu, je zpravidla přímo úměrná intenzitě osvětlení fotografovaného objektu, ale tento elektrický signál může být i kódo35 váný nebo může jít o nepřímou úměru. Podstatné však je, že každé hodnotě elektrického signálu musí být priřaditelná hodnota fáze intenzity osvětlení fotografovaného objektu.

Zpravidla je výhodné, určí-li se fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu pro dosažení otevření uzávěrky fotoaparátu okolo vrcholu hodnoty elektrického signálu přímo úměrného intenzitě osvětlení fotografovaného objektu.

Na obr. 1 je schematicky znázorněno obecné provedení zařízení pro regulaci doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle technického řešení. Toto zařízení obsahuje čidlo i intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož výstup je přes zesilovač a/nebo tvarovač 2 výstupního signálu čidla 1 intenzity osvětlení fotografovaného objektu připojen k detektoru 3 fáze kolísavé světelné vlny. Výstup detektoru 3 fáze kolísavé světelné vlny je spojen s prvním vstupem logického obvo45 du 5, k jehož druhému vstupu je připojen výstup z ruční spouště 4 fotoaparátu. Výstup logického obvodu 5 je připojen k aktivátoru 6 uzávěrky fotoaparátu. Logický obvod 5 je vytvořen pro vyslání spouštěcího signálu do aktivátoru 6 uzávěrky fotoaparátu na základě vyhodnocení aktivity ruční spouště 4 fotoaparátu a detektoru 3 fáze, tedy v okamžiku současného sepnutí ruční spouště

-2CZ 21854 Ul fotoaparátu a detekování dosažení zvolené fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu.

Na obr. 2 je schematicky znázorněno příkladné provedení zařízení pro regulaci doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle technického řešení. Toto zařízení obsahuje čidlo I intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož výstup je přes zesilovač a/nebo tvarovač 2 výstupního signálu čidla i intenzity osvětlení fotografovaného objektu připojen k detektoru 3 fáze kolísavé světelné vlny. Výstup detektoru 3 fáze kolísavé světelné vlny je spojen s prvním vstupem logického obvodu 5, k jehož druhému vstupu je připojen výstup ze zesilovače a/nebo tvarovače 2 výstupního signálu čidla i intenzity osvětlení fotografovaného objektu. Výstup logického obvodu 5 je pripoio jen k ruční spoušti 4 fotoaparátu, jejíž výstup je připojen k aktivátoru 6 uzávěrky fotoaparátu. Logický obvod 5 je vytvořen pro vyslání spouštěcího signálu do aktivátoru 6 uzávěrky fotoaparátu přes ruční spoušť 4 fotoaparátu, tedy v okamžiku současného sepnutí ruční spouště 4 fotoaparátu a detekování dosažení zvolené fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu.

Na obr. 3 je toto příkladné provedení zařízení pro regulaci doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle technického řešení znázorněno detailněji. Zesilovač a/nebo tvarovač 2 výstupního signálu čidla I intenzity osvětlení fotografovaného objektu obsahuje rychlý transimpedanční zesilovač 7, jehož výstup je spojen se vstupem Špičkového usměrňovače 8, jehož výstup je zase připojen ke vstupu filtru 9. Výstup filtru je pak přes dělič 10 napětí uzemněn. Logický obvod 5 obsahuje komparátor 11, k jehož výstupu je připojen vstup monostabilního klopného obvodu 12. K první20 mu vstupu komparátoru JT je připojen výstup rychlého transimpedančního zesilovače 7 a k druhému vstupu komparátoru lije připojen výstup děliče 10 napětí. Výstup z monostabilního klopného obvodu 12 je přes ruční spoušť 4 přiveden k ovládacímu vstupu aktivátoru 6 uzávěrky.

Čidlo 1 intenzity osvětlení fotografovaného objektu je ve výhodném provedení vytvořeno jako směrově selektivní fotodioda nebo jiný snímací prvek, který reaguje na okamžitou hodnotu osvětlenosti resp. jasu v daném směru, nejlépe ve směru fotografované scény. Volbou clony pro směrově selektivní filtr lze zvolit zorný úhel, který vymezuje akceptační plochu senzoru a tedy velikost snímané plochy.

Proudový signál z čidla 1 intenzity osvětlení fotografovaného objektu, který odpovídá okamžité hodnotě snímané světelné veličiny, kterou je osvětlenost či jas, je zesílen a transformován na napětí v transimpedančním zesilovači 7. Za tímto transimpedančním zesilovačem 7 se signál rozbořuje. Jedna větev je vedena na špičkový usměrňovač 8, jehož cílem je získat na výstupu stejnosměrnou hodnotu napětí odpovídající maximální hodnotě vstupního signálu. Filtraci usměrněného signálu zajišťuje obvod filtru 9. Na jeho výstupu je stejnosměrné napětí odpovídající špičkové hodnotě signálu za transimpedančním zesilovačem 7. Tento signál je dále pomocí napěťového děliče JO volitelně zmenšen na požadovanou úroveň a určuje tak velikost komparační úrovně signálu pro komparátor JT. Druhý vstup komparátoru JT je buzen přímo signálem z transimpedančního zesilovače 7. Za komparatorem 11 se získává obdélníkový signál, kde nástupná hrana signálu znamená překročení rozhodovací úrovně a identifikuje vybranou fázi původně optického signálu. Tato hrana spouští rychlý monostabilní klopný obvod 12. který vy40 tvoří krátký impulz, který je minimálně o řád kratší než perioda vlastního signálu. Tento krátký impulz je již synchronizačním pulzem pro uzávěrku. Pulzy jsou na automatiku uzávěrky přiváděny přes ruční spoušť 4, tj. procházejí dále, jen pokud je ruční spoušť 4 ručně aktivována. První pulz pak spustí vlastní mechanizmus uzávěrky fotoaparátu.

Zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle technického řešení zajistí jednoznačné zesynchronizování kolísajícího svétla s vlastním mechanizmem expozice a tím zajistí konstantní podmínky pro expozici série stejných snímků. Volbou fáze je možné měnit poměr expozice vstupním signálem a to v závislosti na vlastním zpoždění uzávěrky fotoaparátu.

Podstatou řešení je detekce kolísajícího osvětlení v rovině objektivu fotoaparátu a na základě zvolené časové prodlevy, generování synchronizačního pulzu pro spoušť či uzávěrku fotoaparátu. Tento systém tak dokáže zajistit prakticky konstantní podmínky expozice i při kolísajícím

- 3 CZ 21854 Ul světle, které v sérii snímků se stejným expozičním režimem jinak vykazují nebo mohou vykazovat výrazné rozdíly. Světelné zdroje napájené z běžné sítě se střídavým napětím 50 Hz generují změny světelného toku a tím i osvětlení s kmitočtem 100 Hz. Při uzávěrkách kratších než 10 milisekund je tedy kritické, v jaké fázi světelné vlny se snímek exponuje. Zařízení pro regulaci doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle technického řešení eliminuje chyby expozice způsobené kolísáním světla a zajišťuje tak kvalitativně lepší podmínky pro pořizování fotografií s umělými zdroji světla. Efekt je tím výraznější, čím větší kolísání světelného toku a následně jasu zdroje se projevuje a čím kratší jsou i expoziční doby. Zařízení pro regulaci doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle technického řešení zajišťuje pro sérii snímků se stejnými expozičními to parametry přístroje shodný výsledek v podobě stejně naexponovaných fotografií. Díky tomuto obvodu je pak možné pořizovat snímky s vysokou dynamikou jasu pomocí změny expozičních režimů, bez rizika chybného přepočtu jednotlivých snímků, neboť všechny snímky mohou používat stejnou střední hodnotu osvětlení jako komparační úroveň. Zařízení tak zaručuje repredukevateinost snímků fotografovaných ruční spouští při konstantních podmínkách scény a osvětlení i při kolísajícím světle zdrojů napájených z běžných rozvodů střídavého napětí, tedy 50 nebo 60 Hz.

Navrhovaný obvod by bylo možné využít i v kamerách a jiných optických záznamových zařízeních pro přesnější synchronizaci uzávěrky, kde rozdíl snímkové frekvence a frekvence kolísání světla vytváří interferenční blikání obrazu. Pomocí navrhovaného obvodu by bylo možné syn20 chronizovat uzávěrku pro dosažení konstantní střední hodnoty.

Průmyslová využitelnost

Způsob regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu i zařízení pro provádění tohoto způsobu lze použít při výrobě fotoaparátů, zejména těch, které se používají pro snímání sérií průmyslových fotografií, např. při snímání jednotlivých fází rychlých dějů.

Claims (7)

1. 25 NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro regulaci doby spuštění uzávěrky fotoaparátu, kde fotografovaný objekt je osvětlen umělým osvětlením napájeným ze zdroje střídavého proudu, a to zejména pro zajištění stejného osvětlení každého ze sledu snímků, vyznačující se tím, že obsahuje čidlo (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož výstup je připojen k detektoru (3) fáze

   30 kolísavé světelné vlny, jehož výstup je spojen s prvním vstupem logického obvodu (5), k jehož výstupu je připojen vstup ruční spouště (4) fotoaparátu, přičemž výstup ruční spouště (4) fotoaparátu je připojen k aktivátoru (6) uzávěrky fotoaparátu, přičemž logický obvod (5) je vytvořen pro vyslání spouštěcího signálu do aktivátoru (6) uzávěrky fotoaparátu v okamžiku současného sepnutí ruční spouště (4) fotoaparátu a detekování dosažení zvolené fáze elektrického signálu pro

   35 spuštění uzávěrky fotoaparátu.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že na výstup čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu je připojen zesilovač a/nebo tvarovač (2) výstupního signálu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož první výstup je připojen ke vstupu detektoru (3) fáze kolísavé světelné vlny a jehož druhý výstup je připojen ke druhému vstupu

   4o logického obvodu (5).
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že zesilovač a/nebo tvarovač (2) výstupního signálu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu obsahuje rychlý transimpedanční zesilovač (7).

   -4CZ 21854 Ul
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že zesilovač a/nebo tvarovač (2) výstupního signálu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu dále obsahuje špičkový usměrňovač (8), jehož vstup je připojen k výstupu rychlého transimpedančního zesilovače (7) a jehož výstup je připojen ke vstupu filtru (9), přičemž první výstup zesilovače a/nebo tvarovače
5. 5 (2) výstupního signálu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu je výstupem rychlého transimpedančního zesilovače (7) a je připojený k prvnímu vstupu logického obvodu (5) a druhý výstup zesilovače a/nebo tvarovače (2) výstupního signálu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu je výstupem filtru (9) a je připojen ke vstupu detektoru (3) fáze.

   5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že detektor (3) fáze obsahuje dělič io (10) napětí.
6. 6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že logický obvod (5) obsahuje komparátor (11), k jehož výstupu je připojen monostabilní klopný obvod (12).
7. 7. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že čidlo (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu je vytvořeno jako směrově selektivní fotodioda.

   15 8. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že čidlo (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu je opatřeno vstupní clonou pro regulaci zorného úhlu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu.