CN1075313C - 摄像机的曝光调节装置 - Google Patents

Abstract

一种摄像机曝光调节装置，利用通过摄像机的光圈施加到摄像元件上的图像信号来调节对应于拍摄场景的曝光。位置指定部指定所要拍摄的被摄物相对拍摄场景的位置，显示装置显示通过摄像元件所施加的拍摄场景和设定的拍摄场景内的窗口。如果曝光控制部根据预先设定的加权值产生曝光控制信号而使所设定的窗口内的拍摄场景与窗口外地拍摄场景的重要程度不同，则驱动装置根据曝光控制信号驱动光圈来缩小或扩大光圈。

Description

摄像机的曝光调节装置

本发明涉及一种摄像机，特别是涉及那种不管想要拍摄的被摄物的亮度大小，都能投射到固定的摄像元件上的可调节曝光的摄像机曝光调节装置。

在现有技术中，摄像机带有自动曝光调节功能，调节光圈以便于不管想要拍摄的被摄物的亮度，都能使恒定的光通量投射到摄像元件上。下面根据图1来说明一般的自动曝光调节装置。

图1是表示一般的带曝光调节装置的摄像机的方框图。

在图1中，对着所拍摄场景的光学图像信号通过物镜11和光圈12投射到由电荷耦合器件(CCD)等组成的摄像元件13上。摄像元件13把所投射到的光学图像信号进行光电变换而产生电的图像信号。噪声抑制部14消除包含在由摄像元件13所施加的电图像信号中的噪声成份。消除了噪声成份的图像信号分别施加给曝光调节部16和信号处理部15。由信号处理部15把图像信号提供给寻像器17等。

另一方面，曝光调节部16设有亮度信息提取器161和曝光值决定器162，产生用于控制光圈开闭的信号。亮度信息提取器161检测相对于由噪声抑制部14消除了器噪声的图像信号的场景的亮度信息的平均值信息。曝光值决定器162把所检测出的平均值信息同基准值进行比较，如果平均值信息大于基准值就产生用于缩小光圈的控制信号，如果小于基准值就产生用于扩大光圈的控制信号。由根据从曝光值决定器162输出的控制信号而驱动的电动机18来扩大或缩小光圈12，以调节投射到摄像元件13的光通量。结果，图1的装置自动调节射到摄像元件13上的光通量的平均值使之总是保持为等于基准值。

图2A至图2C表示用于在现有曝光调节方法中使用的曝光信息提取的窗口。

在图2A至图2C中，最大的方形方框相当于一帧。作为现有的曝光调节装置提取相对于所要拍摄场景的光通量信息的方法有：(1)使用整个画面的亮度平均值的方法(图2A)；(2)把拍摄画面中心部的亮度信息进行平均而用于曝光调节的方法(图2B)；(3)把画面分成多个区域，而按照各区域的重要程度区分开，特别是使对应于画面中央部的加权值大，以此来提取亮度信息的方法(图2C)等。

由图2A所表示的现有技术(1)，在所要拍摄的场景中的被摄物与背景亮度相比过暗的情况下，就不可能进行通过光圈12的正确曝光调节。图2B的现有技术(2)和图2C的现有技术(3)，虽然在被摄物位于拍摄场景中心的情况下可以进行正确的曝光调节，但如果被摄物位于拍摄场景的外轮廓部就不能进行正确的曝光。

因此，为了解决上述现有方法所存在的缺陷，本发明的目的是提供一种摄像机的曝光调节装置，通过由摄像师指定拍摄场景内的被摄物的位置，无论被摄物处于拍摄场景内的什么位置上，都能以作为目标的被摄物为中心进行正确的曝光调节。

为了实现上述的本发明的目的，根据本发明的一种摄像机的曝光调节装置，使用通过摄像机的摄像元件而施加的图像信号来调节对应拍摄场景的曝光，包括：

光圈；

位置指定装置，产生用于指定对应于拍摄场影的所要拍摄的被摄物的位置的位置指定信号；

显示装置，用于根据由上述位置指定装置所施加的位置指定信号来显示拍摄场景和设定在拍摄场景中的窗口的位置；

曝光控制部，根据由所述位置指定装置所施加的位置指定信号，对所述窗口内的拍摄场景与窗口外的拍摄场景产生曝光控制信号；

驱动装置，用于根据所述曝光控制部的曝光控制信号来驱动所述光圈；

其特征在于：

所述位置指定装置包括用于指示使用所指定的位置的窗口的曝光调节的位置确定开关；并且

产生响应于摄像师的窗口位置移动操作的第一位置指定信号，当压下所述位置确定开关时产生第二位置指定信号；

所述曝光控制部包括：

亮度信息提取器，接收来自所述所述位置指定装置的第一位置指定信号和第二位置指定信号，计算对应于拍摄场景的帧亮度信息信号；

曝光值决定器，把来自所述亮度信息提取器的亮度信息信号同预先设定的基准值进行比较而产生所述曝光控制信号。

图1是表示一般的具有曝光调节装置的摄像机的方框图；

图2A-图2C分别表示用于现有曝光调节方法中所使用的曝光信息提取的窗口。

图3是表示本发明优选实施例的摄像机曝光调节装置的方框图；

图4A-图4C是分别表示由摄像师所指定的窗口的示图；

图5A-图5D是表示在各种环境下对被摄物进行拍摄的情况的示图。

下面根据附图详细说明实现本发明的实施例。

图3是表示本发明优选实施例中的摄像机的曝光调节装置的方框图。

根据本发明的一个实施例中的图3的装置包括：具有与现有的图1装置相同功能的物镜11、光圈12、摄像元件13、噪声抑制部14、信号处理部15和电动机18。从噪声抑制部14所输出的电图像信号施加给本发明的曝光调节部24。信号处理部15的输出信号施加给寻象器22。为了在寻象器22中指定所显示的窗口的位置，位置指定部21产生位置指定信号PSEL1/PSEL2。该位置指定部21能够实现使用原有的方向设定键来输入位置指定信号。使用第一位置指定信号PSEL1来临时指定显示在寻象器22中的窗口的位置。因而，在压下内置在位置指定部21中的位置确定开关211时，为了通过寻象器22来显示确定窗口位置的情况，产生第二位置指定信号PSEL2。相应的位置指定信号PSEL1/PSEL2分别提供给曝光调节部24和位置信息发生器23。曝光调节部24的亮度信息提取器241提取帧亮度信息(FBD)，该FBD对应于由第二位置指定信号PSEL2确定位置的窗口。帧亮度信息FBD对于一个场景而产生，特别是根据把窗口内外处理成不同的图像信号而产生帧亮度信息FBD。

曝光值决定器242被提供帧亮度信息FBD以控制电动机18的驱动。

另一方面，位置信息发生器23根据由位置指定部21所提供的信号PSEL1/PSEL2产生窗口信号WIN1/WIN2并提供给寻像器22。其中，第一窗口信号WIN1是用于在寻像器22的画面上显示虚线或浅色线的窗口的信号，第二窗口信号WIN2是用于显示实线或鲜明实线的窗口的信号。寻像器22把图像信号同窗口信号WIN1/WIN2叠加起来而显示在画面上。

图4A-图4C表示由摄像师所指定位置的窗口。通过图4A-图4C所示，本发明的图3装置，由摄像师的位置指定部21的操作，根据由位置指定部21所产生的第一位置指定信号PSEL1使窗口在寻像器22的画面上在左右，上下和对角线方向上移动。

当使用图3装置的摄像开始时，位置信息发生器23根据储存的窗口初始位置指定信号而产生用于在寻像器22上的画面中显示窗口的第一窗口信号WIN1。接着，曝光调节部24控制电动机18的驱动以使光圈12具有已设定的张开程度。寻像器22叠加上根据初始位置指定信号而产生的第一窗口信号WIN1，并在画面的中央部分显示出由虚线或浅色线表示的窗口(图4A)。并且，寻像器22显示出通过物镜11由摄像元件13进行光电变换的图像信号。

摄像师一边观察显示在寻像器22画面上的摄像场景和窗口，一边操作位置指定部21以便于把由虚线表示的窗口向着摄像场景内的被摄物方向移动。通过摄像师的位置指定部21的操作把显示在寻像器22画面中的窗口移动到图4B或图4C的位置上。

如果位置指定部21产生对应于摄像师的键操作的第一位置指定信号PSEL1，并提供给位置信息发生器23，位置信息发生器23就判断：由位置指定部21所提供的位置指定信号是第一位置指定信号PSEL1还是第二位置指定信号PSEL2。经过判断，如果加到位置信息发生器23上的位置指定信号是第一位置指定信号PSEL1，位置信息发生器23就产生第一窗口信号WIN1，用于在根据第一位置指定信号PSEL1而确定的位置上显示窗口。其结果，寻像器22在由摄像师指定的寻像器22画面中的位置上显示由虚线表示的窗口。如果通过该过程把显示在寻像器22画面中的窗口移动到摄像师所希望的位置上，即想要进行摄像的被摄物的位置上，摄像师就操作位置确定开关211以使位置指定部21输出第二位置指定信号PSEL2。由摄像师的操作而产生的第2位置指定信号PSEL2被提供给曝光调节部24和位置信息发生部23。当位置信息发器23被施加第二位置指定信号PSEL2时，产生第二窗口信号WIN2，并提供给寻像器22。寻像器22根据第二窗口信号WIN2在画面上显示出由实线或鲜明的实线(而不是虚线)表示的窗口。摄像师通过寻像器22根据显示的实线窗口进行现在位置指定就能实现使用该窗口的曝光调节。

另一方面，如果把第二位置指定信号PSEL2施加给曝光调节部24，曝光调节部24的亮度信息提取部241使用显示在现在的寻像器22上的窗口和相同的窗口来进行对应于通过摄像元件13和噪声抑制部14所施加的场景图像信号的区域区分。一旦通过窗口的区域区分被完成，亮度信息提取器241就从对应于一个场景的图像信号检测分别对应于窗口内外的亮度信息。接着，亮度信息提取器241就把对应于位于窗口内的像素的亮度信息进行平均从而产生第一平均值；把对应于位于窗口外的像素的亮度信息进行平均而产生第二平均值。如果计算第一平均值和第二平均值，亮度信息提取器241就分别算出具有不同大小权值的第一平均值和第二平均值。

此时，加权值已被预先设定为：同第一平均值相乘的加权值大于同第二平均值相乘的加权值。亮度信息提取器241再次把分别同加权值相乘的平均值进行平均而产生对应一个场景的帧亮度信息FBD。由曝光值决定器242把帧亮度信息FBD同预先设定的基准值进行比较。如果帧亮度信息FBD大于基准值，曝光值决定器242产生用于缩小光圈12的第一曝光控制信号CTL1并提供给电动机18。通过被提供该曝光控制信号CTL1/CTL2的电动机18来确定光圈12的张开程度，由此就能进行自动曝光调节。

图5A-图5D表示在各种环境下对被摄物进行摄像的情况。图5A和5B分别表示被摄物位于拍摄场景中心的情况，图5C和图5D表示被摄物偏向拍摄场景左侧的情况。另外，图5A和5C表示背景暗而被摄物亮的情况，图5B和5D表示背景亮而被摄物暗的情况。

下面通过对照上述图5A至图5D把本发明同现有技术(图2A至图2C)进行比较来说明。

在图5A和5B的情况下，虽然上述现有技术(1)存在因过亮的被摄物而引起的曝光过度(图5A的情况)和曝光不足(图5B的情况)的问题，但现有技术(2)和(3)以及本发明都能进行适当曝光。然而，在图5C的情况下，现有技术(1)、(2)和(3)都存在曝光过度的问题，而本发明却可进行正常的曝光调节。而且，在图5D的情况下，现有技术(1)、(2)和(3)存在曝光不足的缺陷，而本发明却能进行正常的曝光调节。

在上述本发明的实施例中，虽然是把加权值乘以对窗口内外分别进行计算的平均亮度信息的平均值，但也可以是把加权值同各像素相乘的实施例。

如上述那样，实现本发明的摄像机，即使被摄物处于拍摄场景中的任意位置，通过以被摄物为中心调节曝光程度，就能对拍摄场景进行正确的曝光调节。

Claims (5)

1．一种摄像机的曝光调节装置，使用来自摄像机的摄像元件(13)的图像信号来调节对应拍摄场景的曝光，它包括：

光圈(12)；

位置指定装置(21)，用产生于指定对应于拍摄场景的所要拍摄的被摄物的位置的位置指定信号；

显示装置(22,23)，用于根据来自上述位置指定装置(21)的位置指定信号来显示拍摄场景和设定在拍摄场景中的窗口的位置；

曝光控制部(24)，根据来自所述位置指定装置(21)的位置指定信号，对所述窗口内的拍摄场景与窗口外的拍摄场景产生曝光控制信号；和

驱动装置(18)，用于根据所述曝光控制部(24)的曝光控制信号来驱动所述光圈(12)；

其特征在于，

所述位置指定装置(21)包括用于指示使用所指定的位置的窗口的曝光调节的位置确定开关(211)；并且

产生响应于摄像师的窗口位置移动操作的第一位置指定信号，当压下所述位置确定开关(211)时产生第二位置指定信号；

所述曝光控制部(24)部包括：

亮度信息提取器(241)，接收来自所述摄像元件(13)的图象信号、来自所述位置指定装置(21)的第一位置指定信号和第二位置指定信号，计算对应于拍摄场景的帧亮度信息信号；

曝光值决定器(242)，把来自所述亮度信息提取器(241)的亮度信息信号同预先设定的基准值进行比较而产生所述曝光控制信号。

2．根据权利要求1所述的摄像机曝光调节装置，其特征在于，所述显示装置(22,23)包括：

用于显示所述拍摄场景和窗口信号的寻像器(22)；

产生用于在所述寻像器(22)中显示具有根据所述第一位置指定信号所指定的位置的窗口的第一显示信号和用于使用在所述寻像器中所显示的窗口来显示曝光调节执行情况的第二显示信号的位置信息发生器(23)。

3．根据权利要求2所述的摄像机曝光调节装置，其特征在于，所述第一显示信号和第二显示信号是用于在寻像器(22)的画面中显示具有相互区别形状的窗口的信号。

4．根据权利要求1所述的摄像机曝光调节装置，其特征在于，所述亮度信息提取器(241)执行下列步骤：

根据来自所述位置指定装置(21)的位置指定信号在拍摄场景中设定窗口的步骤；

计算对应于所述设定的窗口内部的第一亮度信息和对应于窗口外部的第二亮度信息的步骤；

对所述第一和第二亮度信息乘以不同的设定加权值的步骤；和

根据分别被乘以所述加权值的所述第一和第二亮度信息产生帧亮度信息信号的步骤。

5．根据权利要求4所述的摄像机曝光调节装置，其特征在于，如果所述帧亮度信息信号小于所述基准值，所述曝光值决定器(242)就产生用于扩大所述光圈的曝光控制信号；如果所述帧亮度信息信号大于所述基准值，所述曝光值决定器(242)就产生用于缩小所述光圈的曝光控制信号。

Images