1.引言
自我國研製出第一臺大型經緯儀以來，攝影一直是電影經緯儀用於對飛行器（飛彈，火箭，宇宙飛船）的主要測量記錄手段。攝影膠片記錄的內容在判讀時能否被發現，與目標相對背景的對比度有極重要的關係。調光的目的在於使膠片的曝光量保持在膠片感光特性曲線的直線段所規定的範圍之內：
（r為底片反差係數），而不受外界背景亮度變化的影響。以前經緯儀傳統的攝影調光是採用變換平衡電橋參數的方法來控制像面照度，檢測元件為光敏電阻。為了適應膠片感光度、攝影頻率和天空背景亮度等各種攝影條件。就要由操作人員來裝定數種不同，並按一定關係排列的背景照度值。每次攝影時，預先用照度計測出天空背景照度值，還要查曝光列表，選擇合適的電阻裝定在檢測電橋的一個臂上，用來設定背景照度值。模擬信號經過伺服放大驅動直流電機帶動密度盤轉動，實現自動調光。這樣的系統，調光精度差，不穩定環節多，調整方法複雜，很難滿足現代高速寬範圍攝影系絨調光要求。
八十年代中期，針對1~200幀/秒，高速寬範圍攝影系統的要求，研製一種新型調光系統。仍然採用變密度盤調節像面照度，同時可連續地75.~120.調節旋轉式快門的開口角，精確控制曝光時間，系統中應用了單片微型計算機，實現智能型自動控制，只要將攝影頻率、膠片感光度給定，單片機就代替操作人員自動選擇背景照度，同時根據計算和邏輯斷準確控制照度值和曝光時間，從而達到攝影全自動調光目的。
靶場經緯儀在經過CCD改裝後，其調光方法一般是根據天氣與航路光線情況設置相機積分時間，然後手動調整5檔可變密度盤，在進行攝影時，由於相機曝光量也不能連續調整，使得CCD攝影達不到理想的效果。
根據此種情況與現代電子技術的發展趨勢，設計了一種基於MSP430單片機的CCD攝影自動調光電控系統，在CCD攝影過程中能根據監視器的效果進行連續的自動或半自動像面光強調整，使目標與背景的對比度高，從而達到理想的攝影成像效果。
2.調光系統的組成及工作原理
調光系統主要由可變密度盤，光敏元件，處理電路，步近機及其功率機組成，其組成關係如圖1所示。
在攝影過程中，CCD靶面上的曝光量為：
其中：
E為像面照度；T為CCD攝影積分時間。
像面照度的表達式為：
由（3）可見：當0 B , 1 K , 2 K 和τ 的結構參數確定後，則CCD靶面照度隨天空背景亮度而改變。
曝光時間T即為CCD相機的攝影積分時間，可以根據攝影頻率和光路情況選擇一個合適的參數，其大小一般為1~100mS.
從系統原理框圖見，自動調光由單片機控制一對中性可變密度盤來控制像面照度。中性可變密度盤是裝在望遠物鏡攝影系統會聚光路中的一對中性濾光片，這對濾光片的透過率是隨其轉角按一定函數關係連續變化的。其總的變化量相當於六級光圈32倍。光圈的示值刻在調光手鈕上。調光手鈕裝在可折卸的自動調光調焦操面板上，中間通過聯軸節與中性可變密度盤步進電機相連。
像面照度的檢測元件為光敏三極體，它置於攝影CCD靶面面前視場的邊緣。接收主光路進來的背景光，經像面照度值檢測電路進行光電轉換，得出像面照度。
當選擇自動調光方式時，根據控制面板上參數設置旋鈕的設置照度參數值，設定CCD靶面照度。然後像面照度值，照度設置參數由多路開關按地址分時經過樣保持器由A/D模數轉換器轉換成數字量讀入單片機內存。單片機根據光敏三極體檢測的照度值，照度設置參數，實時計算出檢測照度與輸入參數設定的曝光標準量比較，得出照度誤差。單片機根據此誤差量。選擇最佳照度值控制量，由步進機帶動中性可變密度盤，控制照度誤差逐漸減少，直至誤差趨近於零，步進機停止運轉。如背景光不斷變化，此調整也不斷進行。
當選擇半自動工作方式，操作人員根據監視器效果來控制步進機使變密度盤前進或後退，從而使透光量比較連續增加或減少，得到理想的成像效果。若是變化的光路，操作人員可以根據監視器成像不斷調整。
3.控制電路
主要控制電路由像面照度檢測電路，照度設置電路，多路開關與採樣保持器，A/D轉換電路，單片機及功率機模塊等組成。
像面照度檢測電路由光敏三板管接收主光路射入的天空背景光，並轉換成與天空的背景亮度成正比的電壓值，輸出0~10V直流電壓。