CN1101476A - 电视摄象机中的变焦跟踪装置和跟踪方法 - Google Patents

Abstract

电视摄象机中的变焦跟踪装置和方法，其中，偏 移校准只采用与数个选定点有关的变焦透镜的位置 数据及当变焦透镜沿某一方向移动时的聚焦透镜的 相应位置，对变焦位置传感器施加电压来实现，可迅 速准确进行偏移校准并在变焦跟踪中获得准确聚焦； 在随变焦透镜移动而进行聚焦透镜轨迹跟踪时，将极 少量的轨迹数据储存在控制电路的内部ROM中， 从而能实现准确的轨迹跟踪。

Description

本发明涉及电视摄象机的变焦跟踪装置和跟踪方法，尤其是在后焦型电视摄象机中，能够得到准确的偏移校准和准确的变焦跟踪的变焦跟踪的装置和方法。

参见图1，其示出了一种传统的后焦型电视摄象机中，用来实施变焦跟踪和偏移校准的装置。

如图1所示，该装置包括一个用来检测变焦镜头1现时位置的变焦位置传感器2，和一个用来产生驱动信号以便驱动变焦镜头马达4以使变焦镜头1移动的变焦马达驱动器3。变焦位置传感器2装有一接收来自D/A变换器5的信号的可变电阻（没示出）。当变焦镜头1由变焦马达4移动时，变焦位置传感器2的可变电阻接收到由D/A变换器5来的输出信号，并按着变焦镜头1的移动所引起的可变电阻的电阻的变化改变所接收的信号的电压电平。因此，通过电压的变化使变焦位置传感器2检测到变焦镜头1的位置。

该装置还包括有A/D转换器6，用来对施加到变焦位置传感器2的可变电阻的电压进行编码。由A/D转换器6产生的编码信号被传送到控制电路7，然后，控制电路从所接收信号辨别出变焦镜头1的现时位置。

还装有一聚焦传感器8，它被放置在一原点处而适宜用来感测聚焦透镜10的位置。该装置还包括一步进马达驱动器9，由步进马达驱动器9驱动以用来使聚焦透镜10移动的步进马达11，和一适宜用来计算步进马达11的驱进步数和焦点检测器12。将所计算的驱进步数送到控制电路7，然后，控制电路根据所接收的信号辨别出聚焦透镜10的位置。

控制电路7包括一装备有一个只读贮存器（ROM）的微处理机，该贮存器储存着各种轨迹数据，这些数据分别对应着由变焦镜头1的各种可能位置确定的各种目标距离。当移动变焦镜头1以便实施变焦时，聚焦透镜10就沿着由储存在ROM中的适当的一个轨迹数据所确定路径作相应的移动。

但是，在现实情况下，聚焦透镜10随着变焦镜头1移动而移动的实际轨迹，与根据变焦镜头1的移动范围和焦点传感器8的位置而储存在ROM中的轨迹数据所确定的理论轨迹有所不同（±a），如图3所示。这种差异称为偏移。因此，为了在后焦系统中既获得自动的调焦又获得变焦跟踪，应对这种偏移进行校准。偏移校准在于找到偏移值与变焦镜头1的移动范围。

这样一种偏移的校准是通过由控制电路7向一个人用计算机（PC）13a发送数据来实施的。现在，结合图4对传统的偏移校准进行说明。

根据图4所说明的方法，首先，将变焦镜头1移至作为广角端的任选位置，即图5的点“a”（步骤1）。之后，移动聚焦透镜10以便获得准确的聚焦（步骤2）。再将聚焦透镜10从其现时的、通过任选距离，即图5的距离“｜”获得准确聚焦的位置移开（步骤3）。然后，在将变焦镜头1朝远摄端移动的同时，对变焦镜头1获得聚焦的位置，即图5的位置“b”进行搜索（步骤S4和S5）。

然后，再将变焦镜头1经由图5中“γ”所指出的它的可变移动范围朝广角端移动（步骤S6）。然后进行搜索，看变焦镜头1的现时位置是否与第一步骤S1时作为广角端的任选位置“a”相符（步骤S7）。

如果变焦镜头1的现时位置与任选的位置“a”相符，则确认该位置与返回到步骤S6时的变焦镜头1的位置相符。当变焦镜头1的现时位置与任选位置“a”不符合时，则它就不与返回到步骤S6时的变焦镜头1的位置相符。在后一种情况，就使聚焦透镜10移动一任选距离，即图5的距离“｜”。之后，重复上述程序以便找到远摄端和广角端。

聚焦透镜10的实际位置与储存在控制电路7的ROM中的跟踪数据为基础的理论上的位置之间的差异就是偏移。但是，为了对这样一种偏移进行校准，传统的方法需要很多时间来使变焦镜头作返复移动。因为这种方法只是在广角和远摄端取得偏移值，所以还存在随变焦镜头跟踪的聚焦不良的问题，从而也就无法考虑轨迹误差的问题。

在传统的变焦跟踪中，变焦镜头1和聚焦透镜10的位置识别是以与上述相同方式来实现的。变焦跟踪是通过使变焦镜头1定位以便使变焦在某一位置开始，这个位置在用户施行变焦之前不会因控制电路7的读出误差而引起轨迹的误差确定，这个位置也就是图6的点a，同时使聚焦透镜10定位在获得准确聚焦的某一位置上，然后利用有关变焦镜头1的变焦开始位置（即图6的点a）的数据以及有关聚焦透镜10位置的数据来计算出目标距离a、b、c，以此来实施变焦跟踪。

在与目标距离a和c相当的目标的位置处，聚焦透镜10可随变焦镜头1沿与目标距离a和c有关的轨迹移动。从而，实现变焦跟踪。

但是，在要变焦的目标是位于与储存在控制电路7的内部ROM中的轨迹数据无关的位置b处时，则要在储存在控制电路7的内部ROM中的所有可能位置的轨迹数据中，对与靠近要变焦目标的上方和下方目标的位置a和c有关的轨迹数据进行检测。然后，对在变焦起点处，即图6的点a处的与上方目标位置a有关的聚焦透镜10的位置和与下方目标位置c有关的聚焦透镜10的位置之间的差Da，以及与要变焦的目标的位置b有关的聚焦透镜10的位置和与下方目标位置c有关的聚焦透镜10的位置之间的差da进行计算。根据所计算的位置差Da和da，计算出与要变焦的目标的位置b有关的聚焦透镜10的位置db。这种计算可采用以下等式来完成，即：db＝Db (da)/(Da)

当变焦透镜1移动时，聚焦透镜10就按控制电路7的内部ROM中所储存的轨迹或通过计算确定的轨迹跟踪，从而实现变焦跟踪。

但是，在传统的后聚焦系统中，A/D转换器6对施加于变焦位置传感器的可变电阻的不同电压进行编码并将编码信号送到控制电路7，以便能够对变焦透镜1的位置进行识别。而聚焦透镜10的位置是用步进马达11相对于原点的驱进步数来识别。结果，要求对变焦透镜位置要有准确的识别而A/D转换器要有足够的分辨力。

只要A/D转换器6有一比特的误差，则要变焦的目标的位置b就可能被错误地确定成上方目标位置a或下方目标位置c，如图7所示。这时，聚焦透镜10就按与上方目标位置a或下方目标位置c有关的轨迹跟踪，从而造成不良的聚焦。当变焦透镜1朝向远摄端时这种倾向逐渐增强。

这样的问题是不可能通过聚焦透镜10的移动步数和8比特A/D转换器（2⁸＝256）分辨率校正来解决的。结果，使得应将大量的数据储存在控制电路的内部ROM中。这造成数据储存容量的增加而导致控制电路的超负载。

因此，本发明的目的在于解决已有技术中碰到的上述的问题，而因此提供电视摄象机中的变焦跟踪装置和方法，在这里，仅仅利用分别与数个任选点有关的变焦透镜的位置的数据以及当变焦透镜沿一个方向移动时涉及到聚焦的聚焦透镜的相应位置的数据来取得变焦位置传感器的施加电压而实现偏移的校准，由此，能够迅速而准确地完成偏移校准而在变焦跟踪时获得一个准确的聚焦。

本发明的另一个目的在于提供电视摄象机的变焦跟踪装置与方法，在这里，控制电路的内部ROM中只储存着极少量的轨迹数据，而在采用聚焦估价值进行变焦透镜位置检测时可能发生误差的区域中实现与变焦透镜的移动有关的聚焦透镜的轨迹跟踪，从而能够准确地完成轨迹跟踪。

一方面，本发明提供了一种电视摄象机的变焦跟踪装置，它包括：一个用于使目标变焦的变焦透镜;一个用于聚焦于目标的聚焦透镜;用于使通过变焦透镜和聚焦透镜的视频信号转换成电信号的光电转换装置;用于检测光电转换装置输出信号的估价值的估价值检测装置;用于检测变焦透镜位置和聚焦透镜位置的位置检测装置;以及，用于通过使用从位置检测装置输出的变焦透镜和聚焦透镜的位置数据执行偏移校准并通过使用与最大估价值相应的变焦透镜与聚焦透镜的位置数据来控制变焦跟踪的控制装置。

另一方面，本发明提供了一种包含一种变焦跟踪装置的电视摄象机的变焦跟踪方法，其变焦跟踪装置具有一个变焦透镜，变焦位置传感器，对变焦位置传感器的输出电压进行编码的A/D转换器，控制整个变焦跟踪装置系统的控制装置，一个聚焦透镜，一个聚焦传感器，将由聚焦传感器发出的有关聚焦透镜位置的数据发送到控制装置的聚焦检测器上，以及一个接收来自控制装置的数据并进行偏移校准计算的个人用计算机。该变焦跟踪方法包括：从远摄端至广角端变焦时使变焦位置传感器和A/D转换器电压范围相复合的电压范围复合步骤;施行电平变换以获得恒定偏移值的电平变换步骤;使变焦位置传感器的远摄端和广角端分别与A/D转换器的远摄端和广角端复合的端点复合步骤;以及执行变焦跟踪的变焦跟踪步骤。变焦跟踪步骤包括计算目标距离的第一目标距离计算步骤;它是根据与这样一个最大估价值相关的变焦透镜和聚焦透镜的位置数据来进行计算的，该最大估价值是当变焦透镜通过某一特定点时得到的，在该特定点处不存在在读出变焦透镜位置时形成的控制电路的读出误差所产生的目标距离的轨迹的误差测定;和计算目标距离的第二目标距离计算步骤，它是根据与变焦透镜通过某一区域处的目标距离的轨迹数据有关的变焦透镜和聚焦透镜的位置数据进行计算的，在该区域内的所有轨迹与其它轨迹明显不同，它们与变焦透镜的位置读出时所产生的控制电路的读出误差无关;以及执行变焦跟踪的变焦跟踪步骤，它根据第一目标距离计算步骤的计算或第二目标距离计算步骤的计算所获得的有关目标距离执行变焦跟踪。

本发明的这些和其它的目的、特征与优点，将随着对下面详细说明和附图的阅读而更为清楚。

图1是一种传统的变焦跟踪装置的框图;

图2、3和6分别是按照已有技术，变焦透镜在某一位置时，与各种目标距离有关的聚焦透镜的轨迹说明图;

图4是一种传统的偏移校准方法的程序图;

图5是按照传统的偏移校准方法的变焦透镜与聚焦透镜之间位置关系的说明图;

图6是传统方法的变焦透镜与聚焦透镜之间位置关系的说明图;

图7是示于图6的广角端上的轨迹说明图;

图8是本发明变焦跟踪装置的框图;

图9是本发明变焦跟踪方法的程序图;

图10是按照本发明的偏移校准程序图;

图11A至11C分别说明实际轨迹和所储存的理论轨迹之间关系;

图12说明按照本发明施行偏移校准之后实际轨迹与所储存的理论轨迹之间的关系;

图13A和13B是分别说明本发明的变焦跟踪的程序图;

图14和16至19分别说明按照本发明变焦透镜在某一位置上时与各种目标距离有关的聚焦透镜的轨迹;

图15是示于图14中的，是在读出误差所引起的目标距离轨迹不存在误差测定的某一位置上所呈现的轨迹。

以下，对优选实施例作详细说明。

图8是本发明的电视摄象机变焦跟踪装置的框图。该装置包括图1所示的传统变焦跟踪装置的元件作为它的构成元件。图8中，与图1中所示相应的元件采用相同的参照标号来分别表示。本发明的变焦跟踪装置还包括一个电荷耦合器件（CCD），它充当将由聚焦透镜10产生的视频信号转换成电信号的光电转换装置，一个用来放大从CCD    13输出的视频信号的放大器14，一个用来检测由该放大器14所放大的视频信号的估价值并将检测值送到控制电路7的估价值检测电路15。控制电路7根据利用当变焦透镜1只沿一个方向移动时相应于所选择的数个任选点的每一点的变焦透镜1的位置和在该变焦透镜1上获得聚焦的聚焦透镜10的位置的有关数据在PC13a中所产生的施加于变焦位置传感器2的电压，进行偏移校准。控制电路7还根据最大估价值时的变焦透镜1和聚焦透镜10的位置数据计算出目标距离。基于所计算的目标距离，控制变焦跟踪。

控制电路7在其内部ROM中储存着各种与变焦透镜1的不同位置有关的聚焦透镜10的轨迹数据。对于变焦透镜1的相对于参数位置的各个远摄端一侧的位置，控制电路7储存着与最大目标距离d和最小目标距离g之间的各种目标距离，例如，包括目标距离d、e、f和g，有关的聚焦透镜10的轨迹数据，在该参数位置，不存在由变焦透镜1的位置读出而产生的控制电路7的读出误差所导致的目标轨迹的误差测定，如图14所示的α点。而就相对于参考位置的变焦透镜1的每个广角端侧位置说来，控制电路7储存着只与最大和最小目标距离d和g有关的聚焦透镜10的轨迹数据。控制电路7还储存着与目标距离h和i产生的而和不顾及在变焦透镜1的位置读出时产生的控制电路7的读出误差有明显不同的轨迹有关的聚焦透镜10的轨迹数据。

如图8所示，估价值检测电路15包括一对各自适于探测由放大器14输出的视频信号的无缘电频率成份的带通滤波器20和21，并基于检测结果探索出是否获得准确聚焦，一个低通滤波器22适合用来探测由放大器输出的视频信号的低频成份，而基于探测结果探索亮度的变化，开关电路23在控制电路7的控制下用来有选择地提取带通滤波器20和21及低通滤波器22的输出信号，A/D转换器24用来将开关电路23有选择地提取的信号转换成数字信号，而门电路阵列25用来将A/D转换器24产生的数字数据分成许多数据部分，完成数据部分的数字集积，将集积的数据部分的所有数字值叠加起来以获得估价值，并将估价值送至控制电路7。

图9是说明本发明电视摄象机的变焦跟踪方法的程序图。本发明的变焦跟踪方法包括偏移校准的步骤S10和变焦跟踪步骤S20。偏移校准步骤S10包括三步，即，在从远摄端至广角端变焦的电压范围中使变焦位置传感器2与A/D转换器6复的电压范围复合步骤S11，施行电平改变以获得恒定偏移值的电平改变步骤S12，和用于使变焦位置传感器2的远摄端和广角端与A/D转换器6的远摄端和广角端分别复合的端头复合步骤S13。另一方面，变焦跟踪步骤S20也包括三个步骤，即，计算目标距离的第一目标距离计算步骤S21，计算是以与变焦透镜1在通过某一点处所获得的最大估价值有关的变焦透镜1和聚焦透镜10的位置数据为基础的，所说的点处没有对基于由在读出变焦透镜1的位置时产生的控制电路7的读出误差引起的目标距离轨迹的误差测定;计算目标距离的第二目标距离计算步骤S22，它是根据变焦透镜1通过某一区域处的目标距离的轨迹数据有关的变焦透镜1和聚焦透镜10的位置数据进行计算的，在所说区域处，轨迹与其它轨迹有显著的不同，与读出变焦透镜1位置时产生的控制电路7的读出误差无关;以及基于步骤S21和S22的计算获得的有关目标距离的数据，实施变焦跟踪的变焦跟踪实施步骤S23。

如上所述，完成本发明变焦跟踪的偏移校准是通过图9的偏移校准步骤S10来实现的。现在，结合附图10对这种偏移校准进行说明。

首先，在步骤S30，PC  13a通过控制电路7接收各种数据，即，现时施加到变焦位置传感器2的高电平和低电平电压ZPH和ZPL，用于从远摄端至广角端变焦的具有5伏电压范围的电压Va，施加于A/D转换器6的高电平和低电平电压ADH和ADL，A/D转换器6分辨率的数据指示，对于远摄端和广角端由A/D转换器6编码的数值，以及有关目标距离的数据。PC  13a还接收A/D转换器6产生的、与由变焦马达驱动器3控制下的变焦马达4所移动的变焦透镜1的位置相应的编码值a，以及与变焦透镜1的移动有关的聚焦透镜10的移动位置数据。

然后，在步骤S31，设定数个变焦位置并对与每个变焦位置有关的焦点进行搜索。PC  13a接收有关对每个设定变焦位置由控制电路7识别的变焦位置的数据（经A/D转换编码的），和有关对每个搜索焦点由控制电路识别出来的聚焦透镜10的位置的数据。

然后，通过采用当时施加到变焦位置传感器2的高电平和低电平电压ZPH和ZPL，用于从远摄端至广角端变焦的具有5伏电压范围的电压Va，和施加于A/D转换器6的高电平电压和低电平电压ADH和ADL，依据施加给A/D转换器6的电压计算出变焦镜头1的现时移动范围。依据校准了的变焦透镜1的移动范围也计算出变焦透镜1的位置值。这种计算是按照下面等式在步骤S33进行：

a¹＝a＊（ADH-ADL/分辨率）＊（TEC-WEC）/Va+TEC

其中，

a¹：经计算的变焦透镜位置编码，

a：输入的变焦透镜位置编码，

ADH：对A/D转换器施加的高电压，

ADL：对A/D转换器施加的低电压，

TEC：A/D转换器产生的经校准的目标远摄端编码，

WEC：A/D转换器产生的经校准的目标广角端编码，

分辨率：A/D转换器的分辨率，而

Va：从校准的远摄端到校准的广角端变焦的电压范围。

然后，测定实际轨迹与以所储存的轨道数据为基础的理论上的轨迹是否不同，即测定偏移值是否不变（步骤S34）。基于步骤S34的测定结果，以图11a和11b所示方式对聚焦透镜10的位置进行搜索。

步骤S34的偏移值的检测可以通过取得变焦透镜1的所有可能位置的平均值和取得每个位置与平均值的偏离，或是通过取得广角端和远摄端之间的数个位置的部分平均值来完成。

当在步骤S34测出实际轨迹和理论轨迹之间的差异是不规则时，在步骤S35测定电平偏移方向。即，当聚焦透镜10的位置差在广角端比在远摄端大时，就确定电平朝远摄端偏移，然后继续执行程序（步骤S36）。在聚焦透镜10的位置差在广角端比在远摄端小的场合就确定电平偏移朝向广角端，而后执行程序。在电平偏移期间，要对实际轨迹和理论轨迹的差异进行连续检测，直至聚焦透镜10的位置差在广角端和远摄端之间的所有位置均为恒定不变为止，如图11c所示。当聚焦透镜10的位置差在所有位置恒定不变时，电平偏移停止，并取得这种情况下的远摄端电压、广角端电压和偏移值（步骤S37和S38）。这些值可以通过下述等式取得：

ZTE′（V）＝ADTV±偏移步数＊Vb/（TEC-TWC）

ZWE′（V）＝ZTE′+Vb

这里，ZTE′：变焦透镜远摄端电压

ZWE′：变焦透镜广角端电压，

ADTV：相应于TEC的电压

上述等式适用于TEC＜WEC。在TEC＞WEC的情况下，等式中广角端的参量和远摄端的参量互换。

在完成上述程序后，取得了变焦位置传感器2的低电平和高电平电压，这些电压被校准以便远摄端和广角端电压可能分别等于A/D转换器6的目标远摄端和广角端电压（步骤S39）。

这些电压可能由以下等式取得：

ZPL′＝ (ADTV＊Ry-ADTV＊Rx)/(Ry-Rx)

ZPH′＝ (ADTV＊（1-Ry）-ADWV＊（1-Rx）)/(Rx-Ry)

这里，ZPL′：用于变焦位置传感器的低电平电压，

ZPH′：用于变焦位置传感器的高电平电压，

ADVT：相当于远摄端的A/D转换器的电压，

ADWV：相当于广角端的A/D转换器的电压，

Rx：远摄端的电阻比，

Ry：广角端的电阻比。

根据如上所述取得的偏移值，而取得变焦透镜1的各个位置的轨迹误差值（步骤S40）。这时，误差值相当于通过由偏移值校正的实际聚焦位置数据（即，原始输入数据）所获得的轨迹数据。

然后，适用于变焦位置传感器2的高电平和低电平电压，偏移值和误差值被送到控制电路7，接着，根据所接收的数据，由控制电路7完成偏移校准，如图10所示（步骤S41）。

换言之，为了实现本发明的变焦跟踪在偏移校准程序中取得的偏移确定可以通过取得所有位置的偏移值的平均，通过抽取有代表性的偏移值，或通过取得除了最大和最小偏移值外的偏移值的平均值来实现。

另一方面，现在将对本发明的变焦跟踪进行说明。

首先，光学图象通过变焦透镜1而后通过聚焦透镜10被送至CCD13，接着CCD将所接收的光学图象转换成电信号。然后，这种视频信号由放大器14放大并接着被送至没有示出的视频信号处理电路。该视频信号也被送至带通滤波器20和21以及低通滤波器22以便它能以无线电频率成份送至开关电路23用来搜索聚焦状态，而低频成份用来搜索亮度的变化。

开关电路23在控制电路7控制下反复地选择滤波器20至22之一，以便按预定的时间间隔从滤波器20至22采样输出信号。采样信号依次送至A/D转换器24，然后将所接收信号转换成数字信号。由A/D转换器24产生的数字化采样数据然后被送至门电路阵列25，在这里按照预定的数据分度将采样数据划分成许多数据部分。然后，门电路阵列25对数据的各部分进行数字积分，将所有积分的数据部分的数字值叠加起来以获得一估价值，并将该估价值送至控制电路7。按照所接收的估价值，控制电路7执行变焦跟踪。现在对这些程序进行说明。

首先，由变焦位置传感器2检测出变焦透镜1的现时位置，即，变焦的起点（步骤S100）。然后，对有关是否要将变焦透镜1朝远摄端或朝广角端移动作出决定（步骤S101）。在要将变焦透镜1朝远摄端移动的场合，要进行搜索，观察变焦透镜1的现时位置是否与相对于变焦透镜1的参考位置的广角端侧位置相符（步骤S102），该参考位置对在读出变焦透镜1时所产生的读出误差引起的目标距离的轨迹不存在误差测定，即图14的点a。如果变焦透镜1的现时位置与广角端侧位置相符，则然后作出确定，看现时目标距离b是否出现在产生与其它轨迹有显著差别的轨迹的目标距离h和i之间（步骤S103）。

所述参考位置，在该位置上对因读出误差引起的目标距离的轨迹进行测定没有误差，实际上不限定在一个点上，而是由一个预定区域所限定，如图15所示。因此，各种目标距离的轨迹数据，例如，包含目标距离d、e、f和g是出现在该预定区段之中的。

在步骤S103没有检测出现时目标距离b是出现在产生与其它轨迹有显著差别的轨迹的目标距离h和i之间的场合，即，与现时目标距离有b关的轨迹不出现在分别与最大和最小目标距离d和g有关的轨迹之间的场合，则驱动步进马达11以便聚焦透镜10能向上移动一步，如图16所示（步骤S104）。接着，执行步骤S105，通过估价值探测器15检测一个视场延迟视频信号的估价值。根据检测结果，检查估价值的变化。

当在步骤S105检查到估价值的一个增量时，重复执行步骤S104和S105，以便在变焦透镜10朝上移动一步的同时能够再次检查估价值的变化。继续这一程序，直至聚焦透镜10到达使正在增大的估价值减少之点为止。把这一点作为获得最大焦距的点。如果在步骤S106检测到该点，则接着停止步进马达11的驱动以便停止聚焦透镜10的移动（步骤S107）。

但是，在步骤S101确定变焦透镜1将朝广角端移动的场合（图17），在步骤S102已经确定变焦透镜的现时位置与相对于由读出误差所产生的目标距离的轨迹说来没有误差的参考位置的远摄端侧位置相符的场合（图18），或者在步骤S103已确认现时的目标距离b是出现在产生与其它轨迹有显著差别的轨迹的目标距离h和i之间时（图19），用来计算轨迹的基本数据Da和da是采用与各种目标距离，例如包括目标距离d、e、f、g、h和i有关的变焦透镜1和聚焦透镜10的有关轨迹的数据计算出来的，这些数据储存在控制电路7的内部ROM中（步骤S110）（图17到19）。

换句话说，就是在与储存于控制电路7的内部ROM中的目标距离d、e、f、g、h和i有关的轨迹数据中，检测出数据Da和da，它们标志着由最靠近要变焦的目标的上下目标之间的位置差产生的聚焦透镜10的位置差，和表示出要变焦的目标位置与靠近该目标的下方目标的位置之间差异引起的聚焦透镜10的位置差。当执行步骤S107之后施加将变焦透镜1朝远摄端移动的指令（步骤S108）时，变焦马达4被驱动以便能将变焦透镜1朝远摄端移动以进行变焦（步骤S109）。另一方面，当执行步骤S107之后施加将变焦透镜1朝广角端移动指令时，变焦马达4就被驱动以便能使变焦透镜1朝广角端移动以进行变焦（步骤S111）。

在完成变焦之后，由变焦位置传感器2对变焦透镜1的现时位置再进行检测（步骤S112）。然后，对变焦透镜1是否朝远摄端或朝广角端移动作出确认（步骤S113）。在变焦透镜1朝远摄端移动的场合，对变焦透镜1的现时位置是否与相对于参考位置的远摄端一侧的位置相符进行搜索（步骤S114），在该参考位置即图16的点a处，对因变焦透镜1位置读出误差引起的目标距离的轨迹进行测定不存在误差。如果变焦透镜1的现时位置与远摄端侧位置不符，则对变焦透镜1的现时位置是否与参考位置相符作出确认（步骤S115）。当变焦透镜1的现时位置与参考位置不相符时，则对现时目标距离b是否出现在产生明显与其它轨迹不同的轨迹的目标距离h和i之间作出确认（步骤S116）。在现行目标距离b不出现在目标距离h和i之间时，用估价值检测器15检查价值的变化（步骤S117）。

如果在步骤S117检测到估价值的增值，则将聚焦透镜10随着变焦透镜1移动而朝远摄端移动的位置数据储存在控制电路7的内部ROM中（步骤S118）。如果不是这样，则在步骤S117对聚焦透镜10已否到达正在由增加的估价值转为降低的那一点进行确认。当在步骤S117检测到该点时，则对聚焦透镜10的移动状态进行检测（步骤S119）。如果聚焦透镜10正在移动，则停止步进马达11的驱动以便停止聚焦透镜10的移动（步骤S120）。如果不，则考虑到最大估价值时有关变焦透镜1和聚焦透镜10的位置和变焦透镜1移动速度的数据来确认聚焦透镜10的移动速度（步骤S121）。而后，驱动步进马达11以便聚焦透镜10能朝上移动，如图16所示（步骤S122）。

因此，当变焦透镜1朝远摄端移动时，聚焦透镜10就沿图16所示轨迹移动。在步骤S115时，当已经确认变焦透镜1到达参考位置时，在该参考位置，即图16的α点对由读出误差引起的目标距离的轨迹不存在误差测定的位置，计算出表示聚焦透镜10位置差的数据Da，该位置差是由靠近要变焦到变焦透镜1的位置上的上下目标位置e和f之间的差异引起的，这些位置与包含有最大估价值并在步骤S118时储存在控制电路7的内部ROM中的各点之一有关。而所说的点出现在参考位置范围内（图16所示范围α），在该参考位置范围内对由读出误差引起的目标距离的轨迹的测定不存在误差（步骤S123）。在步骤S123，也计算出表示聚焦透镜10位置差的数据da，它是由要调焦的目标的位置b和靠近要调焦的目标的下方目标的位置f之间的差异产生的。另外，还计算出要调焦的目标的数目。

完成上述程序后，当变焦透镜1到达标的位置，即图16点“｜”时，计算出数据Db，数据Db表示靠近要调焦目标的上下目标位置e和f之间差异所引起的聚焦透镜10位置差，并储存到控制电路7内部ROM中。根据计算的数据Db，计算出表示与移动了的变焦透镜1的位置上要被跟踪的目标位置有关的聚焦透镜10位置的数据db（步骤S124）。然后执行步骤S125，计算出在步骤S123计算的聚焦透镜10的位置和与要被跟踪的目标及在步骤S124已计算出来的位置b有关的聚焦透镜10的位置之间的差及其移动方向。根据该计算出的位置差和移动方向，计算出聚焦透镜10的移动速度（步骤S126）。接着，驱动马达11使聚焦透镜10沿要跟踪的轨迹移动（步骤127）。

另一方面，已经确认与相对于参考位置的远摄端侧位置相符的变焦起始点，在该参考位置上对因读出误差引起的目标距离的轨迹进行测定不存在误差，即图17所示的α点。而且在步骤S113已经确认变焦透镜1是朝广角端移动（图16）的情况下，对变焦透镜1的现时位置是否与参考位置相符作出确认（步骤S128）。当变焦透镜1的现时位置与参考位置不相符时，即，当变焦透镜1的标的位置是在相对于参考位置即在图17的点α的远摄端侧时，程序转至步骤S124，以便根据由靠近要调焦到标的位置，即图16的点“｜”上的目标的上下方目标的位置e和f之差造成的聚焦透镜10的位置差Db和在步骤S108检测到的数据，即由靠近在调焦起始点处要调焦的目标的上下方目标的位置e和f之差产生的聚焦透镜10的位置差Da，和要变焦目标的位置b与靠近要变焦目标的下方目标的位置f之间的差造成的聚焦透镜10的位置差da来计算聚焦透镜10在变焦透镜1的标的位置上，即图17的点“｜”处的位置差db。完成步骤S124之后，执行步骤S125和S125之后的步骤。

在步骤S128已确认变焦透镜1的标的位置是处在相对于参考位置的广角端侧后，执行步骤S129以便找到在参考位置范围中（图17的范围a）包含最大估价值的点，参考位置范围是对由读出误差引起的目标距离的轨迹的测定不存在误差的范围，然后计算在包含最大估价值的点上的由靠近要调焦的上下方目标的位置d和g的差造成的聚焦透镜10的位置差Da，和在包括最大估价值的点上的由要调焦目标的位置b与靠近该要调焦的目标的下方目标的位置g之差形成的聚焦透镜10的位置差da。之后，程序进入步骤S124，以便计算在变焦透镜10的标的位置上，即图17的点γ上由靠近要变焦的目标的上下方目标的位置d和g之差造成的聚焦透镜10的位置差Db，并以所计算的聚焦透镜10的位置差Db为基础，计算出在变焦透镜1的标的位置上由要变焦的标的位置b的靠近该要变焦的目标的下方目标的位置g之差形成的聚焦透镜10的位置差db。完成步骤S124之后，进行步骤S125和其后的步骤。

在已确认变焦透镜1的变焦起始点与相对于参考位置（在该参考位置上对因读出误差引起的目标距离的轨迹进行测定不存在误差，即图18中的α点）的远端一侧的位置相符，且在步骤S113已确认变焦透镜1是朝远摄端移动（图18）的情况下，程序进入步骤S124，以便检测在步骤S123计算的数据，即，在变焦起始点处靠近要变焦目标上下方目标的位置e和f之差形成的聚焦透镜10的位置差Da，和由要变焦的目标位置b与靠近该要变焦目标的下方目标的位置f之差引起的聚焦透镜10的位置差da，计算出在标的位置，即图18的点“｜”处由靠近该要变焦的目标的上下方目标的位置e和f之差引起的聚焦透镜10的位置差Db，然后根据计算出的位置差Db，计算出在变焦透镜1的标的位置上由该要变焦的目标位置b与靠近该要变焦的目标的下方目标的位置f之间的差产生的聚焦透镜10的位置差db。完成步骤S124之后，执行步骤S125和步骤S125之后的步骤。

在步骤S113已确认变焦透镜1朝远摄端移动的情况下，在步骤S114已确认变焦透镜1的现时位置是在相对于参考位置的远摄端一侧，在该参考位置上对由读出误差引起的目标距离的轨迹的测定不存在误差，以及在步骤S116已经确认现时目标距离b是出现在产生与其它轨迹有显著差异的轨迹的目标距离h和i之间（图19）的情况下，程序进入步骤S124以便检测步骤S123所计算的数据，即，由靠近要变焦的目标的上下方目标的位置h和i之差形成的聚焦透镜10的位置差Da，和由要变焦的目标的位置b与靠近该要变焦的目标的下方目标的位置i之差产生的聚焦透镜10的位置差da，计算出在标的位置，即图18的点“｜”上由靠近要变焦目标的上下方目标的位置h和i之差产生的聚焦透镜10的位置差Db，然后，根据计算出的位置差Db计算出由要变焦的目标位置b与靠近要聚焦的目标的下方目标的位置f之差造成的在变焦透镜1的标的位置处聚焦透镜10的位置差db。完成步骤S124之后，执行步骤S125和其后的步骤。

由上面说明明显看出，本发明提供的电视摄象机中的变焦跟踪装置与方法，能够迅速而准确地完成偏移校准。根据本发明，可以减少要储存的数据的数量。由于这样的数据储存容量的减少，可以减少使用装设在控制电路中的ROM。本发明还防止了因变焦透镜位置检测误差所引起的不良聚焦。结果，可使用A/D转换器用于控制电路，从而降低造价。

虽然，为了说明目的而公开了本发明的优选实施方案，但是，本领域的技术人员很清楚，作为各种不违背如权利要求所表述的本发明的范围与精神的改进、补充或替换是可能的。

Claims (14)

1、一种电视摄象机中的变焦跟踪装置，包括：

一个使目标变焦的变焦透镜；

一个使目标聚焦的聚焦透镜；

将通过变焦透镜和聚焦透镜的视频信号转换成电信号的光电转换装置；

用来从光电转换装置的输出信号检测估价值的估价值检测装置；

用来检测变焦透镜位置和聚焦透镜位置的位置检测装置；以及

用从位置检测装置输出的变焦透镜和聚焦透镜的位置数据进行偏移校准，并用相用于最大估价值的变焦透镜和聚焦透镜的位置数据控制变焦跟踪的控制装置。

2、根据权利要求1的变焦跟踪装置，还包括：

在控制装置控制下移动变焦透镜的变焦透镜驱动装置;和

在控制装置控制下移动聚焦透镜的聚焦透镜驱动装置。

3、根据权利要求1的变焦跟踪装置，其中的光电转换装置包含一个电荷耦合器。

4、根据权利要求1的变焦跟踪装置，其中的估价值检测装置包括：

一组具有不同频带的带通滤波器，每一个带通滤波器适用于检测从光电转换装置输出的视频信号的一无线电频率成份;

一低通滤波器，适用于检测光电转换装置输出的视频信号的低频成份，并根据检测结果搜索亮度变化;

一个适用于在控制电路控制之下，有选择地提取该带通滤波器和该低通滤波器的输出信号的开关电路;

一个适用于将开关电路有选择提取的信号转换成数据信号的A/D转换器;以及

一个门电路阵列，适用于将A/D转换器产生的数字数据划分成许多数据部分，对数据部分进行数字积分，将所有的积分数据部分的数字值叠加起来以获得一估价值，并将估价值送至控制电路。

5、根据权利要求1的变焦跟踪装置，其中的位置检测装置包括：

一个适用于感测变焦传感器位置以便获取变焦透镜位置数据的变焦位置传感器;

一个适用于对变焦透镜的位置数据进行编码并将编码位置数据送至控制电路的A/D转换器;

一个适用于感测聚焦透镜位置以获取该聚焦透镜位置数据的聚焦传感器;以及

一个适用于检测由聚焦传感器感测到的聚焦透镜位置，并将检测结果送至控制器的聚焦检测器。

6、根据权利要求1的变焦跟踪装置，其中的控制电路7中储存着与在一如下区域中的每个目标距离有关的聚焦透镜的轨迹数据，在该区域中的轨迹与其它轨迹显著不同，它们与在读出变焦透镜位置时产生的控制电路的读出误差无关;控制电路7中还储存着只与因控制电路读出误差而可能产生的目标距离的不正确计算范围的最大和最小目标距离有关的聚焦透镜的轨迹数据。

7、一种包含有变焦跟踪装置的电视摄象机的变焦跟踪方法，该跟踪装置具有一变焦透镜，一个变焦位置伟感器，一个用来对变焦位置传感器的输出电压进行编码的A/D转换器，用来控制变焦跟踪装置整个系统的控制装置，一个聚焦透镜，一个聚焦传感器，一个用于将聚焦传感器感测到的有关聚焦透镜位置数据送至控制装置的聚焦检测器，和一个用来接收控制装置发出的数据并对偏移校正进行计算的个人计算机，变焦跟踪方法包括：

电压范围复合步骤，使在从远摄端至广角端变焦的电压范围中变焦位置传感器与A/D转换器一致;

电平移动步骤，以便实施电平移动而获得恒定的偏移值;

端头符合步骤，以使变焦位置传感器与A/D转换器的远摄端和广角端分别一致;和

变焦跟踪步骤，完成变焦跟踪，该变焦跟踪步骤包括一第一目标距离计算步骤，在该步骤中根据与变焦透镜通过某一点处所获得的最大估价值有关的变焦透镜和聚焦透镜的位置数据来计算目标距离，所说该点是在变焦透镜位置读出时产生的控制电路读出误差所引起的目标距离的轨迹的测定不存在误差的位置;和一第二目标距离计算步骤，在该步骤中根据与变焦透镜通过某一范围处的目标距离的轨迹数据有关的变焦透镜和聚焦透镜的位置数据计算目标距离，所说该范围处的轨迹与其它轨迹显著不同和变焦透镜位置读出时产生的控制电路读出误差无关;以及一变焦跟踪实施步骤，在该步骤中根据由第一目标距离计算步骤或第二目标距离计算步骤的计算获得的有关目标距离的数据，执行变焦跟踪。

8、根据权利要求7的变焦跟踪方法，其中的电压范围复合步骤包括以下步骤：

依据施加于A/D转换器的电压计算变焦透镜的现时移动范围;

输入一偏移值;并

依据调整的变焦透镜移动范围计算变焦透镜的位置值。

9、根据权利要求7的变焦跟踪方法，其中的电平移动步骤包括步骤：

在变焦透镜的校准位置上对实际轨迹和所储存的理论轨迹之差进行搜索;

确认电平移动方向;和

进行电平移动的同时将实际轨迹和理论轨迹间之差校准成恒定。

10、根据权利要求7的变焦跟踪方法，其中的端点复合步骤包括如下步骤：

当在变焦透镜校准位置上实际轨迹和所储存的理论轨迹之差不变时，导出远摄端电压、广角端电压和偏移值;

取得由变焦位置传感器输出的校准的低电压电压和校准的高电平电压;

由所取得的偏移导出与变焦透镜各个位置有关的轨迹的误差值;以及

由变焦位置传感器的校准的低电平和高电平电压、偏移值和误差值实施偏移校准。

11、根据权利要求7的变焦跟踪方法，其中的第一目标距离计算步骤包括以下步骤：

（a）当变焦起始点处在相对于以目标距离的轨迹不存在误差测定的范围的广角端一侧并且变焦透镜朝远摄端移动时，将与包含最大估价值的点有关的变焦透镜和聚焦透镜的位置数据储存起来;

（b）利用与如下这样一点有关的变焦透镜和聚焦透镜的位置数据计算目标距离，当变焦透镜到达一个对目标距离的轨迹不存在误差测定的区域时，所术该点正处在该区域内并且包含最大估价值;

（c）当变焦起始点处在相对于以目标距离的轨迹不存在误差测定的区域的远摄端一侧，且变焦透镜朝广角端移动的情况下，利用与如下这样一点有关的变焦透镜和聚焦透镜的位置数据计算目标距离，当变焦透镜到达一个对目标距离的轨迹不存在误差测定的区域时，所述该点正处在该区域内并且包含最大估价值;

12、根据权利要求11的变焦跟踪方法，其中的步骤（a）包含以下步骤：

找出在变焦起始点包含最大估价值的点;

在变焦透镜朝远摄端移动同时检测估价值的增加和减少;和

识别出正在增加的估价值刚减少的点作为包含最大估价值点并将与该点相应的变焦透镜和聚焦透镜的位置数值储存起来。

13、根据权利要求7的变焦跟踪方法，其中的第二目标距离计算步骤包括以下步骤：

当变焦透镜朝广角端移动时，用与变焦起点有关的透镜位置数据计算目标距离;

当变焦起始点处在相对于对目标距离的轨迹不存在误差测定的区域的远摄端侧，且变焦透镜朝远摄端移动时，用与变焦起点有关的透镜位置数据计算目标距离;以及

当变焦起始点处在相对于对目标距离的轨迹不存在误差测定的区域的广角端侧，且要调焦的目标距离出现在包含与其它轨迹有显著差别的轨迹的点之间时，用与变焦起始点有关的透镜位置数据计算目标距离。

14、根据权利要求7的变焦跟踪方法，其中的变焦实施步骤包括以下步骤：

计算出与在第一目标距离计算步骤或第二目标距离计算步骤所计算出的聚焦透镜位置和要跟踪的目标位置有关的聚焦透镜的位置差和移动方向;

根据计算出的位置差和移动方向，计算聚焦透镜的移动速度;以及

沿要跟踪的轨迹移动聚焦透镜。

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