专利名称：电视摄像机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电视摄像设备，它能够控制和校正用来照亮要被成像的物体的光源强度的增益，并使光强度周期地改变。
图2是常规的电视摄像机中使用的视频(图像)信号系统的主要结构的方块图。
如图2所示，在电视摄像机的视频信号系统中，从被成像的物体(未示出)发出的入射光入射到成像镜头1上，并通过用来控制视角的可变焦距镜头以及用来控制焦距的聚焦镜头系统到达成像装置2的成像平面。成像镜头1是这样设置的，使得可以提供用来根据入射光的强度来控制到达成像装置2的光量的光圈14，并且，如果需要，可以输出关于可变焦镜头系统(未示出)和聚焦镜头系统(也未示出)的位置信息以及光圈装置14的光量控制情况的信息。在成像装置(下文称为“CCD”)2中，到达成像平面的物体的像在CCD驱动控制装置13(下文称为“CCD驱动器”)的控制下被转换成行序图像(视频)信号，CCD驱动器将在下面讨论。
应该理解，上述CCD2是一种一般称作CCD的固态成像元件，因为其结构与操作是现有技术，故省略其详细说明。为了解释本发明，只需要对CCD这一术语作简单的说明。
CCD由光电转换元件装配而成，其中屏幕被分成大量象素，引入其电量取决于每个象素的入射光的电子电荷，并在一瞬间期间引入的电荷积聚起来。CCD还具有水平和垂直转移通路(使用一种称为“电荷耦合器件”的寄存器)，被用来引出在元件上积聚的电子电荷作为行序图像信号。在正常操作中，所有积聚在元件上的电子电荷，响应行序视频信号的每场期间的外加控制信号，被转换到垂直转移通路，并在此之后，电子电荷被立即储存起来，其数量取决于从物体发出的相应于下一场的入射光。在这种具有内装快门功能的CCD中，当选择使快门被操作时(即从CCD驱动器13中输出放电脉冲)，在元件上积累的电子电荷，响应放电脉冲通过一不同于转移通路的预备的通路释放(抽出)，放电脉冲是在场周期期间的预选时间周期内施加的(这一放电操作在一场期间可以进行若干次)。然后，在这一放电操作之后刚被存储的电子电荷在相应于快门打开的期间(快门打开的一个时间间隔)内被转移到垂直转移通路。
应该注意，已被转移到垂直转移通路的电子电荷，在每个水平扫描期间被转移到沿水平方向设置的每个象素阵列的水平转移通路，并输出作为行序视频信号。
被CCD2转换的行序视频信号被送到信号处理装置3(下文称作“CDS/AGC”)，从而除去对CCD本身特定的噪声信号，并且调节视频信号，从而产生预定幅值的视频信号。从CDS/AGC输出的信号被送到亮度(Y)/颜色(C)信号分离装置4(下文称作“Y/C分离器)，把该输出分离成亮度信号和颜色信号。在Y/C分离器4中，亮度信号的高频分量(Yh)、亮度信号的低频分量(Ye)以及主要彩色信号的红色分量(R)和兰色分量(B)借助于频带分离被分开，并且同步检测信号也被公开。然后，亮度信号的高频分量(Yh)和低频分量(Ye)被送到亮度信号处理装置5(下文称为“Y处理器”)，在其中进行例如线性校正(咖马校正)，水平/垂直轮廓校正等预选的信号处理操作，从而产生亮度信号。
在另一方面，亮度信号的低频分量(Ye)和初始颜色信号的红分量(R)/兰分量(B)被提供给白平衡控制装置6(下文称作“WB控制器”)，在其中，这些信号各自的幅值被调节到白色的控制再现，并且白平衡信号被送到颜色信号处理装置7(下文称作“C处理器”)。然后，C处理器7产生两个色差信号(R-Ye)和(B-Ye)，两个色差信号借助编码器8(下文称为“ENC”被转换成具有载波颜色信号(C)的形式的信号。
上述的信号处理操作是电视摄像机的基本配置/操作。接着，进行电视摄像机的附加的配置/操作的的说明。
在电视摄像机具有响应来自要成像的物体的入射光的强度自动地控制打开光圈装置14的功能的情况下，从Y处理器5输出的亮度信号(Y)被送到光圈控制装置15，从而以这种方式自动控制光圈装置14的打开，使得亮度信号(Y)的值被限定在预定范围内。
在电视摄像机具有按照照亮被摄物体的光源能够设定白色再现的功能的情况下，两种色差信号(R-Ye)和(B-Ye)被反锁回WB控制装置6，然后，当白色再现被调节时(即色差信号(R-Ye)和(B-Ye)的值基本上等于零，而成像物体颜色为白色的一种操作)，被用作为要被控制的信号。
在电视摄像机具有自动闪烁检测/校正功能并当照亮物体的光源的亮度周期地改变，其周期为两倍的用于光源的AC电源的周期时，一种所谓的“闪烁”现象得到校正，这种闪烁现象是由于视频信号的幅值以等于视频信号的场周期和亮度改变周期之差(差拍周期)的周期而改变引起的。
在这种自动闪烁检测/校正型电视摄像机中，从Y处理器与输出的亮度信号(Y)被送入闪烁检测装置11，在其中具有包括在亮度信号Y内的特定周期的幅值改变分量被取出，并把改变分量的幅值和预定的参考值进行比较，从而确定是否存在闪烁。然后把比较结果信号供给固定快门装置12，它发出相当于预定快门打开时间的信号给CCD驱动器13，然后驱动器13把相当于预选快门打开时间的放电脉冲供给CCD2。应当注意，虽然这一快门预定打开时间可用上述差拍周期确定，当驱动光源的AC电源的频率是50Hz(即亮度改变频率为H2)时，并且视频信号的场频为60H2时，这一快门打开时间一般设为1/100秒(0.01秒)。
此外，在具有其它快门功能的电视摄像机中，当对快速运动的物体摄像时，一种静止图象(快动物体的单张图象)的模糊现象可在场单元中被防止。在这种电视摄像机中，固定快门装置12提供相应于由操作单元(未示出)选择的快门打开时间的信号，并且CCD驱动器13提供相应于所选快门打开信号的放电脉冲给CCD2。
在上述的常规电视摄像机中，有如下问题。
那就是，为了提高成像镜头1的性能，光圈装置14一般必须设在这样的位置上，即使得这一光圈装置14位于成像镜头1的光轴上，而来自成象物体的光基本上平行于这一光轴行进。
这会妨碍成象镜头1的小型化，此外，打开装置的孔的形状也在成象屏上成象形成所谓的“鬼影”，并且当孔的面积小时(即光阑数增加)，由于绕射现象会使成象镜头的清晰度变差。
如下文详述的，当装有具有快门功能的CCD装置时，电视摄像机的快门功能，从由CCD2进行光电转换的入射光的基本量是可控的观点看来，可用来代替光圈装置14的功能，因此存在这种电视摄像机，其中CCD2的快门功能在特定的成像条件下被用来代替配备光圈装置14。不过，可控的快门打开时间(操作时间的最小单位)并不短到足够复盖一亮的物体。并且，没有这样的CCD装置，它具有能够足以复盖来自成象物体的入射光量的全部可变范围(动态范围)。因此，在提供大量入射光的情况下，在这种成象条件下会发生闪烁现象，因为为了减少入射光量，选择高速快门动作，这使亮度信号(Y)和颜色信号(C)的闪烁量增加(理由待述)。在这种情况下，用CCD2快门功能来代替光圈装置14的电视摄像机就不能实现。
而且，在一种常规的电视摄像机中，当检测照亮成象物体的光源的驱动电源引起的闪烁现象时，CCD2的快门操作速度被改变成一般的快门操作速度，从而消除这一闪烁现象。在这种电视摄像机中，则有另一问题。即在CCD2的元件上积累的电子电荷量被减少了，因而在所选快门操作速度下和正常的快门操作速度相比降低了对成象物体的亮度灵敏度。
图1示意地示出了常规WB控制6的基本结构。在这一常规的WB控制6中，当照亮物体的光源改变时，在成象物体由电视摄像机取为白色的条件下进行白平衡再调整。在图1的结构中，从C处理器7输出的色差信号(R-Ye)和(B-Ye)分别反馈给平均装置61和62，在其中这些色差信号分别在时域内积分以获得平均信号。该平均信号被供给比较装置63和64，在其中这些平均色差信号(R-Ye)和(B-Ye)和自动白色参考电压(EW)进行比较。自动白色参考电压(EW)有一用于无彩色的相当于色差信号(R-Ye)和(B-Ye)的值。通过开关装置65和66，把在比较装置63，64中进行的比较(各个差分量)的结果信号送至增益控制装置67，68，其增益被如此控制和保持，使得产生平均色差信号(R-Ye)和(B-Ye)的值分别和自动白色参考电压(EW)匹配。
应该注意，这一控制借助于把开关65和66接通开始，并且当平均色差信号(R-Ye)和(B-Ye)和自动白色参考电压(EW)匹配时，开关65、66被打开。一般在这一操作被手动地启动后，这些开关65和66的实际的调整操作和释放是自动地完成和终止的。
为解决上述问题，本发明提供了下述的装置在一个根据成象装置的快门操作如此设置的电视摄像机中，所述成象装置用来把借助于光学镜头聚焦在成像平面上的光图像进行光电转换，使得光电转换过的光图像信号作为行序视频信号输出，从成像装置输出的视频信号的幅值被控制，借以使视频信号的幅值维持在一预定范围内，该范围与来自成象物体的入射光的量的改变有关，所述电视摄像机至少包括正常放电脉冲发生装置，用来在水平空白周期内和视频信号的水平同步信号同步产生具有预定定时的脉冲序列;
N倍放电脉冲发生装置，用来在至少视频信号的垂直空白周期内产生脉冲序列，所述脉冲序列等于由一整数乘以视频信号的水平同步信号所获得的值;以及快门时间决定装置，用来响应视频信号的亮度信号确定快门时间，其中当由快门时间确定装置确定的放电脉冲的定时出现在视频信号的图像周期之内时，并且在放电脉冲被用来释放不需要的已被存储在与成象装置的各个象素相应提供的光电转换装置中的电子电荷时，放电脉冲在来自正常放电脉冲产生装置的输出脉冲的每一个定时或几个定时被供给成像装置，而当由快门时间确定装置确定的放电脉冲的定时处在视频信号的垂直空白周期之内时，放电脉冲在来自N倍放电脉冲产生装置的输出脉冲的每个定时或几个定时供给成象装置。
此外，在根据成象装置的快门操作如此设置的电视摄像机中，成象装置用来对由光学镜头聚焦在成象平等上的光学图像进行光电转换，使得被光电转换过的光学图像作为行序视频信号输出，并且从成象装置输出的视频信号的幅值被控制，使得视频信号的幅值维持在与来自成象物体的入射光的量有关的一个预定范围内，电视摄像机至少包括预选场数的积分装置，和视频信号的场扫描频率以及来自成象物体的入射光的量的变化周期相应地被提供;
输入开关装置，用来转换每一场的视频信号，并用来顺序地分配转换过的视频信号进入预定场数的积分装置;
输出开关装置，用来顺序地转换要被输出的预定场数的积分装置的输出;
快门时间确定装置，用来响应来自输出转换装置的输出信号的值确定快门时间，其中每个场积分装置由一预定的时间常数对亮度信号在与输入开关装置相连接的预定的场数期间进行积分，借此在预选的场数发生期间输出亮度信号的平均值;以及输出转换装置，用来顺序地对每一场转换预定场数积分装置的输出，借此输出一个连续信号，从而由快门时间确定装置确定的放电脉冲定时被控制，它释放存储在与成象装置的各个象素相应的光电转换元件中的不需要的电子电荷。
而且，在根据成象装置的快门操作这样设置的电视摄像机中，其中的成象装置用来对由光学镜头聚焦在成象平面上的光学图像进行光电转换，使得被光电转换过的光学图像作为行序视频信号输出，并且从成象装置输出的视频信号的幅值被控制，借此使视频信号的颜色的再现被维持在与来自成象物体的入射光的量的改变有关的预定范围内，该电视摄像机至少包括按照视频信号的场扫描频率和来自成象物体的入射光的量的改变周期提供的两组预定场数积分装置;
两组输入转换装置，用来转换输入的两个色差信号(R-Ye)和(B-Ye)，并把这两个色差信号分配给预定场数积分装置;以及输出转换装置，用来顺序地转换要被输出的来自预定行数积分装置的输出，其中每个场积分装置以一预定时间常数，对色差信号(E-Ye)和(B-Ye)与输入转换装置的操作相配合在一所选的场数内进行积分，借以输出在预选场数发生期间的色差信号的平均值;
两个输出转换装置，顺序地转换每场的来自预选场数积分装置的输出，借以输出一个连续信号;以及把来自两个输出转换装置的每场的两个色差信号(R-Ye)和(B-Ye)的平均值和一预选的参考值进行比较，并且响应比较的结果控制用于初始颜色信号的增益控制装置的增益。
图1示意地表示常规的白色平衡控制装置的基本结构(方块图);
图2示意地表示常规的电视摄像机的视频信号系统的主要电路结构;
图3示意地表示本发明的电视摄像机中使用的视频信号系统的主要电路结构;
图4示意地表示本发明电视摄像机中使用的宽快门装置的主要电路结构;
图5(a)到(d)示意地表示本发明的电视摄像机的快门操作时间和放电脉冲之间的关系;
图6(a)到(g)是说明闪烁提取装置的操作以及闪烁现象的被形定时图;
图7是用于本发明的电视摄像机中的闪烁提取装置的主要电路结构;以及图8是本发明的电视摄像机中使用的颜色闪烁提取装置的主要电路结构;
现在参照
本发明的电视摄像机的实施例。应该注意，在常规电视摄像机中的相同的标号表示实施例的电视摄像机的相同的装置和结构，并省略它们的详细说明。
还应该注意，按照本发明的电视摄像机，视频信号的场频选为60H2，驱动照亮被成象物体的光源的交流电源的频率为50H2。这些条件可以被理解，例如，NTSC制式电视摄像机用在50H2的交流电源中作为一个示例的情况。即使这些结构方案改变时，如果这一电视摄像机结构(方块图)的一部分也改变，则本发明构思可以显然适用于任何形式的电视摄像机，而保持同一发明构思。
图3示意地表示用于本发明实施例中的视频(图像)信号系统的主要电路结构。
在图3所示的本发明的实施例的电视摄像机中，来自被成象物体(未示出)的入射光入射到成象镜头10上，然后经过用来调节视角的可变焦距镜头系统和用来调节焦距的聚焦系统(两者都未示出但都包括在成象镜头10中)进入CCD2的成象平面。通过CCD2把这一进入光转换成行序视频信号。被CCD2转换的行序视频信号由CDS/AGC3，Y/C分离器4，和Y处理器5以和常规视频信号处理方式相类似的方式进行处理，从而产生并输出亮度信号(Y)，并且由WB控制器16和C处理器7产生两组色差信号(R-Ye)和(B-Ye)。而且，这些色差信号由ENC8转换成颜色载波信号“C”，借以输出颜色载波信号“C”。
然后，把亮度信号(Y)供给Y闪烁提取装置21，从而产生亮度电平信号(YS)(待后讨论)，并把亮度电平信号(YS)送入宽快门装置22。这两组色差信号(R-Ye)和(B-Ye)被送给颜色闪烁提取装置23，借以产生两个平均色差信号电平，即RS和BS。这些平均色差信号被送到WB控制器16(待后讨论)。
首先参见图4所示的主要结构讨论宽快门装置22。
宽快门装置22由快门时间决定装置221、正常放电脉冲发生装置222、N倍放电脉冲产生装置223、和放电脉冲输出装置224构成。在宽快门装置22内，送入有亮度电平信号(YS)、时钟脉冲(HD)，它是由参考脉冲发生器(未示出)和视频信号的水平同步信号相同步而产生的，以及视频信号的垂直同步信号(VD)。这些电路装置被这样连接，使得建立如图4所示的信号流。正常放电脉冲产生装置222产生并输出正常放电脉冲(RP)，它是具有在水平空白周期内的预定定时的脉冲串，并且和基于时钟脉冲(HD)的视频信号的水平同步信号一致。N倍放电脉冲产生装置223产生并输出N倍放电脉冲(ND)，在脉冲串中的脉冲数等于由一整数，例如25乘以视频信号的水平同步信号所得的值。快门时间确定装置221把进入的亮度信号(YS)和预定的亮度参考电平(ES)进行比较，从而确定当亮度电平信号(YS)大于亮度参考电平时，快门时间设定为短(高速)，以便响应其间的差用于相继的快门动作，而当亮度电平信号(YS)小于亮度参考电平(ES)时，快门时间被设定为长(低速)，以便响应其间的差用于在由前一快门时间处理的状态之后立即相继的快门动作。并且作为快门时间信息(ST)输出被确定的快门时间。例如，假定现在的亮度参考电平(ES)设定为具有2000勒的亮度的成象物体的电平，当在先的快门时间为0.005秒(1/200秒)时，响应正在输出的快门时间信息(ST)，相继的快门时间以如此方式改变，使得成象物体的差度增大，(变亮)。当亮度电平信号(YS)从先前的相应于2000勒的物体亮度的电平改变为相当于2500勒的新电平时，因为成象物体的亮度增加了25%，一种减少快门时间25%的信息。即把快门时间设定为0.004秒(1/250秒)的快门时间信息(ST)被输出。
这样，被确定的快门时间信息(ST)被送到放电脉冲输出装置224，它还被提供有正常放电脉冲(RP)、N倍放电脉冲(NP)、以及垂直同步信号(VD)。在这种情况下，按如下所述从放电脉冲输出装置224输出一放电脉冲PP)图5(a)到(d)示意地表示快门时间和放电脉冲(PP)之间的关系。在图5(a)中在根据垂直同步信号(VD)产生的视频信号的图像周期和垂直空白周期的波形图上表示出了水平同步信号的位置。在图5(a)中，当使用NTSC型视频信号时，1场等于1/60秒(大约0.0167秒)在此期间水平同步周期的数是262.5(将作时间间隔表示为262.5H)，并且垂直空白周期大约为1.27ms，在此期间水平同步周期数等于20(20H的时间间隔)。
一般地说，为了避免由于释放不需要的电子电荷而引起的使周期信号变差的副作用，放电脉冲(PP)必须在水平同步信号的空白周期(水平空白周期)内输出。
为了便于说明，假定从CCD2的各个象素中有效电子电荷的读出在垂直空白周期的末端结束，并把快门时间表示成相应的水平同步周期数，即位于垂直空白周期的端点和在这一场中放电脉冲(PP)被提供(输出)的时刻之间的同步脉冲周期数。因为1H相当于大约63.5ms，假定放电脉冲(PP)在图5(a)中的等于离垂直空白周期的端点为52H的点“A”被提供，快门时间则成为大约3.3ms(大约1/300秒)。按同一原理，当放电脉冲(PP)在图5(a)中相当于9H的点B处提供时，快门时间则近似为0.57ms(1/1750秒)。
应当注意，直到放电脉冲输入的时刻在象素上积累的电荷被排走，因此这些电荷不被用来产生视频信号，另一方面，如果在垂直空白周期的端点之前不施加放电脉冲(PP)，快门时间则成为1/60秒，在1场期间积累的全部电子电荷作为有效输出用来产生视频信号。
而且，现在进行快门时间最小可变单位的说明，以便借助于快门操作处理成象物体的大范围的亮度改变。
首先，作为初始条件，放电脉冲(PP)仅在水平同步脉冲的空白周期内加到CCD上，像在常规电视摄像机中进行的那样。倒如，在一个快门时间为1/60秒(相当于在一场周期内没有快门操作)的电视摄像机中，在100勒的成象物体的亮度被调节到最亮的信号的条件下，当物体的亮度成为500勒时，快门时间必须为1/300秒。快门操作可以这样进行调整，使得放电脉冲(PP)在上述的点“A”输出，即52H点。如果放电脉冲在接近52H的点输出，快门时间的1H的最小可变单位则成为相当于小于1/300秒的2%。因而，在快门变化操作中没有问题。相反，当在同一电视摄像机中物体的亮度成为3000勒时，快门时间则要求等于1/1800秒，即上述的点“B”，即9H点或8H点。快门时间的最小可变单位成为1/1800秒的11%或更多，当相应于1H的快门时间在点“B”周围改变时。此外，当物体的亮度为20000勒时，快门时间必须是1/12000秒，这相当于超过1H一点儿。这意味着，当快门时间以1H的增量作为最小可变单位改变时，将成为1/12000秒的50%之多。如果是这种情况，在亮度信号电平中引起的变化，当快门时间在成象操作期间被改变时，将太大，因而是不现实的。
回到本发明的说明上来，图5(b)代表正常放电脉冲的脉冲串(RP)。这一正常放电脉冲(RP)是一种在每一水平空白周期出现的脉冲。图5(c)表示N倍放电脉冲(NP)的脉冲串。N倍放电脉冲(NP)是以N倍的正常放电脉冲(RP)的频率发生的脉冲串。放电脉冲输出装置224，根据进入的快门时间信息(ST)，从先前垂直空白周期的结束点获得放电脉冲(PP)应当被输出的时刻，并选择这样一个脉冲作为放电脉冲(PP)，它具有最接近于从正常放电脉冲发生装置222产生的正常放电脉冲(RP)的脉冲串的输出定时的输出定时，借此，输出这一脉冲作为放电脉冲(PP)。放电脉冲输出装置224选择具有输出定时接近于从N倍放电脉冲发生装置223中产生的N倍放电脉冲(NP)的脉冲串的输出定时的脉冲，并输出这一脉冲作为放电脉冲(PP)，如果输出该放电脉冲(PP)的定时位于视频信号的垂直空白周期之内的话。结果，用来表示能被放电脉冲(PP)使用的定时的脉冲串表示在图5(d)中。当N倍放电脉冲(NP)的数量多至25倍的正常放电脉冲(RP)时，即使上例的快门时间选取11等于1/12000秒，快门时间可以设定在(不同于选取的)1/25H的增量上，因而最小可变快门时间单位可以小到4%。
下面说明在Y闪烁提取装置21中产生亮度电平信号(YS)的装置和方法，也将对快门操作期间的闪烁现象进行说明。
图6(a)到(g)是说明Y闪烁提取装置21的操作以及在快门操作期发生的闪烁现象的例图。其中，横座标为时间轴，它按视频信号的场周期划分，而纵座标代表各个信号的电平。如上所述，在这一电视摄像机中，视频信号场频选为60H2，照亮成象物体的光源的交流电源的频率为50H2。
如现有技术所述，在光源的亮度以两倍于交流电源的周期的周期改变时将以最高的强度发生闪烁现象。这是由照亮成象物体的光源的交流电源引起的。图6(a)代表用来照亮成象物体的这一光源的亮度的变化。
在图6(a)中，划阴影线部分的宽度代表快门时间T。CCD2把在象素上积累的电子电荷转变为与其等积成正比的行序视频信号并输出转换过的信号。图6(b)中表示被CCD2转换成视频信号的入射光的量。
在图6(c)中，从CCD2行序地输出的亮度信号(Y)用实线表示，每场的亮度信号段的平均值用水平虚线表示，其在不同场之间的电平改变是由图像的改变引起的。在这种情况下，每三场的平均亮度电值的周期改变是特殊的，这可能是闪烁的原因。在图6(a)到6(g)中，在快门操作和光源亮度变化之间的相对相位作为例子表示。显然，对每场亮度值变化量受这一相位关系和快门时间的影响。
其次，说明Y闪烁提取装置21。
如图6(C)中水平虚线所示，作为提取平均亮度值改变的一般方法，在信号处理期间在时域内进行积分。然而，当图6(C)中的实线所示的亮度信号(Y)沿时间轴积分时，在多个场之中的平均的亮度值的基本的改变也被平均了，并由于这一积分产生了时间滞后，因而不可能提取在一场内的实际时间内的基本的变化。
本发明的Y闪烁提取装置21正是考虑这一困难而设计的，其电路结构见图7。
在图7中，Y闪烁提取装置21的主要结构包括输入转换装置211，三组亮度信号场积分装置(下文称作“YF积分器”)212至214，以及输出转换装置215，亮度信号(Y)和用来自一个装置(未详细示出)的垂直同步信号同步的场转换信号(FC)输入给Y闪烁提取装置21，并且这些电路装置被如此连接，使得建立起图中所示的信号流。
同时，参见图6说明本Y闪烁提取装置21。输入的亮度信号(Y)被输入转换装置211响应场转换信号(FC)而转换。图6(a)到(g)所示的第一个一场(11F)的亮度信号(Y)被转换到YF积分器212，下一个一场(12F)的亮度信号被转换到YF积分器213，相邻一场(13F)的亮度信号被转换到YF积分器214，并因而下一个一场(21F)的亮度信号(Y)被转换给YF积分器212。这些亮度信号被连续地且顺序地供给相应的YF积分器212到214。YF积分器212到214对选择输入的亮度信号(Y)用一预定的足够大于场周期的时间常数积分，从而输出图6(d)到图6(f)的信号。图6(d)表示从YF积分器212输出的信号，图6(e)表示从YF积分器213输出的信号，图6(f)表示从YF积分器214输出的信号。然后，从YF积分器212到214输出的信号被输出转换开关215以和输入转换装置211相同的顺序进行转换，从而产生如图6(g)所示的连续信号，并作为亮度值信号(YS)输出，它相当于图6(C)中的水平虚线。
这样，所产生的亮度值信号(YS)被送到宽快门装置22，在其中这亮度值信号和前述的亮度参考值(ES)进行比较，并且根据每场的每个平均值对快门时间进行实时控制。因而可以校正闪烁。
现在对关于需要若干个亮度信号场积分装置的原因进行补充说明。在上述实施例中，使用了三级亮度信号场积分装置，这是因为光源的交流电源的频率被假定为50H2，亮度改变以100H2发生，而电视摄像机的视频信号的场频率是60H2，因而每三场发生一次闪烁。因为这一闪烁周期等于亮度变化周期和场周期之间的最小的公分母，为计算的闪烁周期被场周期去除时，便于计算出所需的亮度信号场积分装置的级数。作为另一个例子，假定光源的电源频率为60H2，亮度改变发生频率为120H2，从电视摄像机输出的视频信号的场频为50H2，因为每5场发生一次闪烁，所以需要5级亮度信号场积分装置。应该注意，输入/输出转换装置的接点数量必须适用于相应的5级亮度信号场积分装置。
现在说明颜色闪烁现象的校正。
和亮度信号的闪烁现象相似，如前所述，另一种闪烁现象由于颜色浓缩产生，它是由光源的交流电源引起的。颜色浓缩的闪烁现象是由于被交流电源驱动的光源的色温变化引起的，这不同于上述的光源的亮度变化，它引起与亮度信号(Y)有关的闪烁现象。这一颜色闪烁出现在颜色信号波形中，当快门速度高时，它被增加因而比亮度闪烁现象更为有害。借助于把图6(a)的纵座标读成色温并把图6(b)到图6(g)的纵座标读成彩色信号值，便可类似于亮度闪烁来说明彩色闪烁的发生。因此对彩色闪烁的详细解释被省略了。作为特殊点，两个彩色差信号(R-Ye)和(B-Ye)在一场内的平均值周期性地改变，成为彩色闪烁，如图6(c)所示。
此外，关于彩色闪烁，当颜色差信号(R-Ye)或色差信号(B-Ye)在时域内积分时，在这些场中平均的彩色信号值的基本变化是难以提取的，这是由于和亮度闪烁现象相同的理由。
本发明的颜色闪烁提取装置23是考虑了上述问题而设计的，其电路结构如图8所示。
图8是颜色闪烁提取装置23的主要结构，它包括两套这样的装置每套包括输入转换装置231，三组彩色信号场积分装置(下文称作“CF积分器”)232至234，和一个输出转换装置235。两个色差信号(R-Ye)和(B-Ye)以及和从一个装置(未示出)产生的垂直同步信号同步的场转换信号(FC)被输入到这一颜色闪烁提取装置23，并且上述的电路元件如此连接，使得可以产生图8所示的信号流。这种颜色闪烁提取装置23的操作在实际上和亮度闪烁提取装置的相同，只是对要被处理的信号应把图6(a)至6(g)的座标换一下，如上所述。因此，颜色闪烁提取装置23的详细说明无需给出。
相对于两个色差信号(R-Ys)和(B-Ye)，在每场内的平均色差信号值(RS)和(BS)可以独立地被取出，如图6(g)所示。这样，产生的平均色差信号值(RS)和(BS)便被送入WB控制16，在其中把这些信号值用作校正颜色闪烁现象的操作的信号，下面还要说明。
虽然对在常规的WB控制6中进行的颜色再现的常规调整已进行了简单的说明，但现在还需进行本发明的WB控制的详细说明。
图9是本发明的WB控制16的基本结构。参见图1可见与常规的WB控制6的区别在于包括如图3所示的实施例中所用的颜色闪烁提取装置23，比较装置69.70并用转换装置71.72代替转换装置65.66。
本发明的WB控制16的功能之一如下。当照亮物体的光源改变时，借助于把转换装置71和72转换到“a”接点使由取一白色物体进行的白平衡初始化，其余的操作类似于常规WB控制6。在完成调整操作之后，这些转换装置71.72被转换回“b”点。
另一方面，在正常成象操作期间，来自颜色闪烁提取装置23的两个平均的色差信号值(RS)和(BS)被分别反馈回比较装置69.70。在其中这些平均色差信号值(RS)、(BS)和自动白参考电压(EW)进行比较，从而分别产生差信号，通过转换装置71.72把该差信号送入增益控制装置67.68。在其中从Y/C分离器4输入的原始彩色信号中的红分量值(R)和兰分量值(B)被如此控制，使得两个色差信号值(RS)、(BS)总与自动白参考电压匹配。利用这种控制操作，原始彩色信号中的红分量(R)和兰分量(B)的值响应每场的平均色温被调整，结果使颜色闪烁得到校正。
应当理解，上述本发明的WB控制16的基本结构，如图9所示，可以作为一个例子，因此，它可以修改如下例如，被输入到平均装置61和62的信号可以从颜色闪烁提取装置23中输出，并且转换装置71.72可以位于比较装置69.70的输出侧，这样比较装置63.64就被省略了。
利用上述的本发明的电视摄像机的结构，因为光学的可变光圈装置由能够处理从成象物体发出的入射光量的宽的改变范围(动态范范围)的快门代替，成象镜头可以作得紧凑，此外还可以防止清晰度变差，否则便可能产生所谓的“鬼影”，这是由于光学可变光圈装置的孔的较外边的形状引起的，也可以是由于当孔的面积减小时而发生的绕射现象所引起的。此外，因为在每场中由光源的电源引起的亮度闪烁和颜色闪烁被实时地提取，提取出的闪烁分量被反馈回用于校正这些亮度/颜色闪烁现象。因此，可以提供稳定操作的电视摄像机，即使在用于照亮成象物体的光源的亮度和色温周期性地改变时也是如此。
权利要求
1.一种具有成象装置的电视摄像机，所述成象装置用来使由一可变强度光源照射的物体成象，并输出一行序视频信号，其幅值由成象装置的快门操作在一预定范围内控制，从而抵抗被所述可变强度的光源引起的来自物体的入射光的改变，所述电视摄像机包括正常放电脉冲发生装置，用来和行序视频信号的水平同步信号同步并在行序视频信号的水平空白周期内的预定时刻产生第一脉冲串；N倍放电脉冲发生装置，用来在行序视频信号的至少垂直空白周期内产生第二脉冲串，所述第二脉冲串是水平同步信号的整数倍；快门时间确定装置，用来响应行序视频信号的亮度信号的值确定所述快门操作的快门时间；以及提供装置，用来对成象装置在从所述第一、第二脉冲中选取的时刻提供放电脉冲，从而泄放在成象装置中集聚的不需要的电子电荷；其中所述放电脉冲以下述方式提供给所述成象装置，即当由所述快门时间确定装置确定的放电脉冲的定时处在行序视频信号的图像周期内时，则所述放电脉冲以来自所述正常放电脉冲发生装置的所述第一脉冲的一个定时或多个定时提供，当由所述快门时间确定装置确定的放电脉冲的定时处在行序视频信号的垂直空白周期内时，则所述放电脉冲在来自所述N倍放电脉冲发生装置的所述第二脉冲的一个定时或多个定时提供。
2.一种具有成象装置的电视摄像机，所述成象装置用来使一可变强度光源照射的物体成象，并输出一行序视频信号，其幅值由成象装置的快门操作在一预定范围内控制，从而抵抗被所述可变强度的光源引起的来自物体的入射光的改变，所述电视摄像机包括提供装置，用来向成象装置提供放电脉冲，从而泄放在成象装置中积累的不需要的电子电荷;根据行序视频信号的场扫描频率以及所述来自物体的入射光的周期改变提供的预选场数积分装置;输入转换装置，用来借助于转换每场的行序视频信号的亮度信号分配转换过的亮度信号进入预定场数积分装置;输出转换装置，用来顺序地输出所述预选场数积分装置的各个输出;以及快门时间确定装置，用来响应从输出转换装置来的输出信号值确定所述快门操作的快门时间;其中每个所述场积分装置通过用一预定时间常数积分，输出被输入的所述转换过的亮度信号的平均值，并且其中所述输出转换装置借助于在每场中顺序转换分别从所述预定场数积分装置输出的所述转换过的亮度信号的平均值来输出一个连续信号，借助使由所述快门时间确定装置确定的所述放电脉冲的输出定时响应所述从所述输出转换装置输出的单个连续信号被进行控制。
3.一种具有成象装置的电视摄像机，所述成象装置用来对由一可变强度光源照射的物体成象，并输出行序视频信号，所述行序视频信号只有借助于通过成象装置的快门操作来控制行序视频信号幅值而被保持在一预定范围内的彩色再现，从而抵抗由所述可变强度光源引起的来自物体的入射光的改变，所述行序视频信号包括两个色差信号(R-Ye)和(B-Ye)，所述电视摄像机包括一对增益控制装置，用来分别控制所述两个色差信号的增益;一对第一和第二场积分装置，每个包括预选数积分器，所述预定数由行序视频信号的场扫描频率和来自物体的入射光的改变周期确定;一对输入转换装置，用来分别转换被输入进的所述两个色差信号，从而使每个色差信号对每一场被分配到所述预选数积分器;以及一对输出转换装置，分别连接到所述第一、第二场积分装置上，每个输出转换装置顺序地转换与其相连的所述预定数积分器的输出，其中每个所述预定数积分器借助于以一预定时间常数对所述色差信号的每一场进行积分，从而输出被输入的每一场的所述色差信号的平均值，并且其中所述一对输出转换装置的每一个来自所述预定积分器的平均值色差信号的单个连续信号，并且，其中具有从所述一对输出转换装置输出的平均值的两个色差信号和一预定参考值进行比较，从而输出第一、第二增益控制信号，借以响应所述第一、第二增益控制信号分别控制所述增益控制装置的增益。
全文摘要
一种在成像镜头上没有光学可变光圈装置，能处理成象物体的宽的照亮范围的电视摄像机，包括产生视频信号的CCD成像装置(2)和在视频信号的图像周期期间和视频信号的水平同步信号同步地产生放电脉冲的快门控制装置(13，22)放电脉冲在垂直空白周期期间以水平同步信号的整数倍的定时供给CCD，确定快门时间，控制物体的入射光量。该电视摄像机还有亮度/颜色闪烁提取装置(23)。
文档编号H04N5/353GK1112330SQ94112779
公开日1995年11月22日 申请日期1994年12月20日 优先权日1993年12月20日
发明者森崎秀木 申请人:日本胜利株式会社