專利名稱：攝像機(jī)的曝光調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攝像機(jī)，特別是涉及那種不管想要拍攝的被攝物的亮度大小，都能投射到固定的攝像元件上的可調(diào)節(jié)曝光的攝像機(jī)曝光調(diào)節(jié)裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)中，攝像機(jī)帶有自動(dòng)曝光調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)光圈以便于不管想要拍攝的被攝物的亮度，都能使恒定的光通量投射到攝像元件上。下面根據(jù)

圖1來說明一般的自動(dòng)曝光調(diào)節(jié)裝置。
圖1是表示一般的帶曝光調(diào)節(jié)裝置的攝像機(jī)的方框圖。
在圖1中，對(duì)著所拍攝場(chǎng)景的光學(xué)圖像信號(hào)通過物鏡11和光圈12投射到由電荷耦合器件(CCD)等組成的攝像元件13上。攝像元件13把所投射到的光學(xué)圖像信號(hào)進(jìn)行光電變換而產(chǎn)生電的圖像信號(hào)。噪聲抑制部14消除包含在由攝像元件13所施加的電圖像信號(hào)中的噪聲成份。消除了噪聲成份的圖像信號(hào)分別施加給曝光調(diào)節(jié)部16和信號(hào)處理部15。由信號(hào)處理部15把圖像信號(hào)提供給尋像器17等。
另一方面，曝光調(diào)節(jié)部16設(shè)有亮度信息提取器161和曝光值決定器162，產(chǎn)生用于控制光圈開閉的信號(hào)。亮度信息提取器161檢測(cè)相對(duì)于由噪聲抑制部14消除了器噪聲的圖像信號(hào)的場(chǎng)景的亮度信息的平均值信息。曝光值決定器162把所檢測(cè)出的平均值信息同基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，如果平均值信息大于基準(zhǔn)值就產(chǎn)生用于縮小光圈的控制信號(hào)，如果小于基準(zhǔn)值就產(chǎn)生用于擴(kuò)大光圈的控制信號(hào)。由根據(jù)從曝光值決定器162輸出的控制信號(hào)而驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)18來擴(kuò)大或縮小光圈12，以調(diào)節(jié)投射到攝像元件13的光通量。結(jié)果，圖1的裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)射到攝像元件13上的光通量的平均值使之總是保持為等于基準(zhǔn)值。
圖2A至圖2C表示用于在現(xiàn)有曝光調(diào)節(jié)方法中使用的曝光信息提取的窗口。
在圖2A至圖2C中，最大的方形方框相當(dāng)于一幀。作為現(xiàn)有的曝光調(diào)節(jié)裝置提取相對(duì)于所要拍攝場(chǎng)景的光通量信息的方法有(1)使用整個(gè)畫面的亮度平均值的方法(圖2A)；(2)把拍攝畫面中心部的亮度信息進(jìn)行平均而用于曝光調(diào)節(jié)的方法(圖2B)；(3)把畫面分成多個(gè)區(qū)域，而按照各區(qū)域的重要程度區(qū)分開，特別是使對(duì)應(yīng)于畫面中央部的加權(quán)值大，以此來提取亮度信息的方法(圖2C)等。
由圖2A所表示的現(xiàn)有技術(shù)(1)，在所要拍攝的場(chǎng)景中的被攝物與背景亮度相比過暗的情況下，就不可能進(jìn)行通過光圈12的正確曝光調(diào)節(jié)。圖2B的現(xiàn)有技術(shù)(2)和圖2C的現(xiàn)有技術(shù)(3)，雖然在被攝物位于拍攝場(chǎng)景中心的情況下可以進(jìn)行正確的曝光調(diào)節(jié)，但如果被攝物位于拍攝場(chǎng)景的外輪廓部就不能進(jìn)行正確的曝光。
因此，為了解決上述現(xiàn)有方法所存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種攝像機(jī)的曝光調(diào)節(jié)裝置，通過由攝像師指定拍攝場(chǎng)景內(nèi)的被攝物的位置，無論被攝物處于拍攝場(chǎng)景內(nèi)的什么位置上，都能以作為目標(biāo)的被攝物為中心進(jìn)行正確的曝光調(diào)節(jié)。
為了實(shí)現(xiàn)上述的本發(fā)明的目的，在使用經(jīng)過攝像元件而施加的圖像信號(hào)來調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于拍攝場(chǎng)景的曝光的裝置中，包括光圈；位置指定裝置，產(chǎn)生用于指定對(duì)著拍攝場(chǎng)景的所要拍攝的被攝物位置的位置指定信號(hào)；用于根據(jù)由位置指定裝置所施加的位置指定信號(hào)顯示拍攝場(chǎng)景和設(shè)定在拍攝場(chǎng)景中的窗口的裝置；曝光控制部，根據(jù)由位置指定裝置所施加的位置指定信號(hào)并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的加權(quán)值產(chǎn)生曝光控制信號(hào)以使上述窗口內(nèi)的拍攝場(chǎng)景與窗口外的拍攝場(chǎng)景的重要程度有所差別；用于根據(jù)曝光控制部的曝光控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)光圈的裝置。
圖1是表示一般的具有曝光調(diào)節(jié)裝置的攝像機(jī)的方框圖；圖2A-圖2C分別表示用于現(xiàn)有曝光調(diào)節(jié)方法中所使用的曝光信息提取的窗口。
圖3是表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的攝像機(jī)曝光調(diào)節(jié)裝置的方框圖；圖4A-圖4C是分別表示由攝像師所指定的窗口的示圖；圖5A-圖5D是表示在各種環(huán)境下對(duì)被攝物進(jìn)行拍攝的情況的示圖。
下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。
圖3是表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的攝像機(jī)的曝光調(diào)節(jié)裝置的方框圖。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的圖3的裝置包括具有與現(xiàn)有的圖1裝置相同功能的物鏡11、光圈12、攝像元件13、噪聲抑制部14、信號(hào)處理部15和電動(dòng)機(jī)18。從噪聲抑制部14所輸出的電圖像信號(hào)施加給本發(fā)明的曝光調(diào)節(jié)部24。信號(hào)處理部15的輸出信號(hào)施加給尋象器22。為了在尋象器22中指定所顯示的窗口的位置，位置指定部21產(chǎn)生位置指定信號(hào)PSEL1/PSEL2。該位置指定部21能夠?qū)崿F(xiàn)使用原有的方向設(shè)定鍵來輸入位置指定信號(hào)。使用第一位置指定信號(hào)PSEL1來臨時(shí)指定顯示在尋象器22中的窗口的位置。因而，在壓下內(nèi)置在位置指定部21中的位置確定開關(guān)211時(shí)，為了通過尋象器22來顯示確定窗口位置的情況，產(chǎn)生第二位置指定信號(hào)PSEL2。相應(yīng)的位置指定信號(hào)PSEL1/PSEL2分別提供給曝光調(diào)節(jié)部24和位置信息發(fā)生器23。曝光調(diào)節(jié)部24的亮度信息提取器241提取幀亮度信息(FBD)，該FBD對(duì)應(yīng)于由第二位置指定信號(hào)PSEL2確定位置的窗口。幀亮度信息FBD對(duì)于一個(gè)場(chǎng)景而產(chǎn)生，特別是根據(jù)把窗口內(nèi)外處理成不同的圖像信號(hào)而產(chǎn)生幀亮度信息FBD。
曝光值決定器242被提供幀亮度信息FBD以控制電動(dòng)機(jī)18的驅(qū)動(dòng)。
另一方面，位置信息發(fā)生器23根據(jù)由位置指定部21所提供的信號(hào)PSEL1/PSEL2產(chǎn)生窗口信號(hào)WIN1/WIN2并提供給尋像器22。其中，第一窗口信號(hào)WIN1是用于在尋像器22的畫面上顯示虛線或淺色線的窗口的信號(hào)，第二窗口信號(hào)WIN2是用于顯示實(shí)線或鮮明實(shí)線的窗口的信號(hào)。尋像器22把圖像信號(hào)同窗口信號(hào)WIN1/WIN2疊加起來而顯示在畫面上。
圖4A-圖4C表示由攝像師所指定位置的窗口。通過圖4A-圖4C所示，本發(fā)明的圖3裝置，由攝像師的位置指定部21的操作，根據(jù)由位置指定部21所產(chǎn)生的第一位置指定信號(hào)PSEL1使窗口在尋像器22的畫面上在左右，上下和對(duì)角線方向上移動(dòng)。
當(dāng)使用圖3裝置的攝像開始時(shí)，位置信息發(fā)生器23根據(jù)儲(chǔ)存的窗口初始位置指定信號(hào)而產(chǎn)生用于在尋像器22上的畫面中顯示窗口的第一窗口信號(hào)WIN1。接著，曝光調(diào)節(jié)部24控制電動(dòng)機(jī)18的驅(qū)動(dòng)以使光圈12具有已設(shè)定的張開程度。尋像器22疊加上根據(jù)初始位置指定信號(hào)而產(chǎn)生的第一窗口信號(hào)WIN1，并在畫面的中央部分顯示出由虛線或淺色線表示的窗口(圖4A)。并且，尋像器22顯示出通過物鏡11由攝像元件13進(jìn)行光電變換的圖像信號(hào)。
攝像師一邊觀察顯示在尋像器22畫面上的攝像場(chǎng)景和窗口，一邊操作位置指定部21以便于把由虛線表示的窗口向著攝像場(chǎng)景內(nèi)的被攝物方向移動(dòng)。通過攝像師的位置指定部21的操作把顯示在尋像器22畫面中的窗口移動(dòng)到圖4B或圖4C的位置上。
如果位置指定部21產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于攝像師的鍵操作的第一位置指定信號(hào)PSEL1，并提供給位置信息發(fā)生器23，位置信息發(fā)生器23就判斷由位置指定部21所提供的位置指定信號(hào)是第一位置指定信號(hào)PSEL1還是第二位置指定信號(hào)PSEL2。經(jīng)過判斷，如果加到位置信息發(fā)生器23上的位置指定信號(hào)是第一位置指定信號(hào)PSEL1，位置信息發(fā)生器23就產(chǎn)生第一窗口信號(hào)WIN1，用于在根據(jù)第一位置指定信號(hào)PSEL1而確定的位置上顯示窗口。其結(jié)果，尋像器22在由攝像師指定的尋像器22畫面中的位置上顯示由虛線表示的窗口。如果通過該過程把顯示在尋像器22畫面中的窗口移動(dòng)到攝像師所希望的位置上，即想要進(jìn)行攝像的被攝物的位置上，攝像師就操作位置確定開關(guān)211以使位置指定部21輸出第二位置指定信號(hào)PSEL2。由攝像師的操作而產(chǎn)生的第2位置指定信號(hào)PSEL2被提供給曝光調(diào)節(jié)部24和位置信息發(fā)生部23。當(dāng)位置信息發(fā)器23被施加第二位置指定信號(hào)PSEL2時(shí)，產(chǎn)生第二窗口信號(hào)WIN2，并提供給尋像器22。尋像器22根據(jù)第二窗口信號(hào)WIN2在畫面上顯示出由實(shí)線或鮮明的實(shí)線(而不是虛線)表示的窗口。攝像師通過尋像器22根據(jù)顯示的實(shí)線窗口進(jìn)行現(xiàn)在位置指定就能實(shí)現(xiàn)使用該窗口的曝光調(diào)節(jié)。
另一方面，如果把第二位置指定信號(hào)PSEL2施加給曝光調(diào)節(jié)部24，曝光調(diào)節(jié)部24的亮度信息提取部241使用顯示在現(xiàn)在的尋像器22上的窗口和相同的窗口來進(jìn)行對(duì)應(yīng)于通過攝像元件13和噪聲抑制部14所施加的場(chǎng)景圖像信號(hào)的區(qū)域區(qū)分。一旦通過窗口的區(qū)域區(qū)分被完成，亮度信息提取器241就從對(duì)應(yīng)于一個(gè)場(chǎng)景的圖像信號(hào)檢測(cè)分別對(duì)應(yīng)于窗口內(nèi)外的亮度信息。接著，亮度信息提取器241就把對(duì)應(yīng)于位于窗口內(nèi)的像素的亮度信息進(jìn)行平均從而產(chǎn)生第一平均值；把對(duì)應(yīng)于位于窗口外的像素的亮度信息進(jìn)行平均而產(chǎn)生第二平均值。如果計(jì)算第一平均值和第二平均值，亮度信息提取器241就分別算出具有不同大小權(quán)值的第一平均值和第二平均值。
此時(shí)，加權(quán)值已被預(yù)先設(shè)定為同第一平均值相乘的加權(quán)值大于同第二平均值相乘的加權(quán)值。亮度信息提取器241再次把分別同加權(quán)值相乘的平均值進(jìn)行平均而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)一個(gè)場(chǎng)景的幀亮度信息FBD。由曝光值決定器242把幀亮度信息FBD同預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。如果幀亮度信息FBD大于基準(zhǔn)值，曝光值決定器242產(chǎn)生用于縮小光圈12的第一曝光控制信號(hào)CTL1并提供給電動(dòng)機(jī)18。通過被提供該曝光控制信號(hào)CTL1/CTL2的電動(dòng)機(jī)18來確定光圈12的張開程度，由此就能進(jìn)行自動(dòng)曝光調(diào)節(jié)。
圖5A-圖5D表示在各種環(huán)境下對(duì)被攝物進(jìn)行攝像的情況。圖5A和5B分別表示被攝物位于拍攝場(chǎng)景中心的情況，圖5C和圖5D表示被攝物偏向拍攝場(chǎng)景左側(cè)的情況。另外，圖5A和5C表示背景暗而被攝物亮的情況，圖5B和5D表示背景亮而被攝物暗的情況。
下面通過對(duì)照上述圖5A至圖5D把本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)(圖2A至圖2C)進(jìn)行比較來說明。
在圖5A和5B的情況下，雖然上述現(xiàn)有技術(shù)(1)存在因過亮的被攝物而引起的曝光過度(圖5A的情況)和曝光不足(圖5B的情況)的問題，但現(xiàn)有技術(shù)(2)和(3)以及本發(fā)明都能進(jìn)行適當(dāng)曝光。然而，在圖5C的情況下，現(xiàn)有技術(shù)(1)、(2)和(3)都存在曝光過度的問題，而本發(fā)明卻可進(jìn)行正常的曝光調(diào)節(jié)。而且，在圖5D的情況下，現(xiàn)有技術(shù)(1)、(2)和(3)存在曝光不足的缺陷，而本發(fā)明卻能進(jìn)行正常的曝光調(diào)節(jié)。
在上述本發(fā)明的實(shí)施例中，雖然是把加權(quán)值乘以對(duì)窗口內(nèi)外分別進(jìn)行計(jì)算的平均亮度信息的平均值，但也可以是把加權(quán)值同各像素相乘的實(shí)施例。
如上述那樣，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的攝像機(jī)，即使被攝物處于拍攝場(chǎng)景中的任意位置，通過以被攝物為中心調(diào)節(jié)曝光程度，就能對(duì)拍攝場(chǎng)景進(jìn)行正確的曝光調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種攝像機(jī)的曝光調(diào)節(jié)裝置，使用通過攝像機(jī)的攝像元件而施加的圖像信號(hào)來調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)拍攝場(chǎng)景的曝光，其特征在于，包括光圈；位置指定裝置，產(chǎn)生用于指定對(duì)應(yīng)于拍攝場(chǎng)景的所要拍攝的被攝物的位置的位置指定信號(hào)；用于根據(jù)由上述位置指定裝置所施加的位置指定信號(hào)來顯示拍攝場(chǎng)景和設(shè)定在拍攝場(chǎng)景中的窗口的位置；曝光控制部，根據(jù)由上述位置指定裝置所施加的位置指定信號(hào)，并根據(jù)預(yù)先把上述窗口內(nèi)的拍攝場(chǎng)景與窗口外的拍攝場(chǎng)景設(shè)定為不同的加權(quán)值而產(chǎn)生曝光控制信號(hào)；用于根據(jù)上述曝光控制部的曝光控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)光圈的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)曝光調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述位置指定裝置包括用于指示使用所指定的位置的窗口的曝光調(diào)節(jié)的位置確定開關(guān)；產(chǎn)生響應(yīng)于攝像師的窗口位置移動(dòng)操作的第一位置指定信號(hào)，當(dāng)壓下上述位置確定開關(guān)時(shí)產(chǎn)生第二位置指定信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像機(jī)曝光調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述顯示裝置包括用于顯示上述拍攝場(chǎng)景和窗口信號(hào)的尋像器；產(chǎn)生用于在上述尋像器中顯示具有根據(jù)上述第一位置指定信號(hào)所指定的位置的窗口的第一顯示信號(hào)和用于使用在上述尋像器中所顯示的窗口來顯示曝光調(diào)節(jié)執(zhí)行情況的第二顯示信號(hào)的位置信息發(fā)生器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像機(jī)曝光調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述第一顯示信號(hào)和第二顯示信號(hào)是用于在尋像器的畫面中顯示具有相互區(qū)別形狀的窗口的信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像機(jī)曝光調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述曝光控制部包括亮度信息提取器，把來自上述位置指定裝置的第一位置指定信號(hào)和第二位置指定信號(hào)同來自上述攝像元件的圖像信號(hào)相疊加，計(jì)算對(duì)應(yīng)于拍攝場(chǎng)景的幀亮度信息信號(hào)；曝光值決定器，把從上述高度信息提取器所施加的亮度信息信號(hào)同預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較而產(chǎn)生曝光控制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像機(jī)曝光調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述亮度信息提取器執(zhí)行下列步驟根據(jù)由上述位置指定裝置所施加的位置指定信號(hào)在拍攝場(chǎng)景中設(shè)定窗口；計(jì)算對(duì)應(yīng)于上述設(shè)定的窗口內(nèi)部的第一亮度信息和對(duì)應(yīng)于窗口外部的第二亮度信息；根據(jù)上述亮度信息產(chǎn)生幀亮度信息信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像機(jī)曝光調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，如果上述幀亮度信息信號(hào)小于上述基準(zhǔn)值，上述曝光值決定器就產(chǎn)生用于擴(kuò)大上述光圈的曝光控制信號(hào)；如果上述幀亮度信息信號(hào)大于上述基準(zhǔn)值，上述曝光值決定器就產(chǎn)生用于縮小上述光圈的曝光控制信號(hào)。
全文摘要
一種攝像機(jī)曝光調(diào)節(jié)裝置，利用通過攝像機(jī)的光圈施加到攝像元件上的圖像信號(hào)來調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于拍攝場(chǎng)景的曝光。位置指定部指定所要拍攝的被攝物相對(duì)拍攝場(chǎng)景的位置，顯示裝置顯示通過攝像元件所施加的拍攝場(chǎng)景和設(shè)定的拍攝場(chǎng)景內(nèi)的窗口。如果曝光控制部根據(jù)預(yù)先設(shè)定的加權(quán)值產(chǎn)生曝光控制信號(hào)而使所設(shè)定的窗口內(nèi)的拍攝場(chǎng)景與窗口外地拍攝場(chǎng)景的重要程度不同，則驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)曝光控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)光圈來縮小或擴(kuò)大光圈。
文檔編號(hào)H04N5/238GK1127366SQ95109160
公開日1996年7月24日 申請(qǐng)日期1995年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月11日
發(fā)明者潘榮均 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社