电视摄像镜头自动光圈控制方法的讨论

摘要:简要地介绍了传统的电视摄像镜头自动光圈调光方法的工作原理．分析了其在工程使用中存在的问题．提出了人工干预、分区调光和动态区域调光三种解决方法．详细论述丁它们的工作原理和使用特点．

关键词:照度光通量自动光圈 CCD 靶面

在摄影镜头、照相机、电视摄像机等光电成像设备中，人们越来越多地采用自动光圈作为调光方法，控制光通量的多少，以使像面上获得适宜的照度。它具有结构简单、体积小、重量轻、易于控制等优点。自动光圈的控制方法有很多种，但都存在着使用上的局限性，下面仅就电视摄像系统中的自动光圈控制方法进行讨论。

1 一般工作原理
在工程上使用的电视摄像系统中，采用自动光圈进行调光的工作原理如图l所示。

景物的反射光经过光学镜头．可变光圈，成像在CCD摄像机的靶面上．摄像机将光信号转换成电信号，并进行处理．输出全视频信号。该信号一方面用于显示，另一方面经放大、箝位，送人积分放大器，积分的结果与参考电平比较．以确定光圈改变的方向和大小。当积分信号低于标准电平时，驱动电机旋转，带动光圈朝增大通光孔径的方向改变，否则向减小通光孔径的方向改变，达到调节像面照度的目的，以保证获得清晰的图像。

2 问题的提出

积分器对放大的视频信号进行场积分，设积分结果为u，当u与参考电平相等时，表明当前的CCD摄像机接收的光照度合适，否则将驱动电机旋转，使光圈改变，逼近。是根据实践经验确定的。

由于u是对全场积分的结果．砜是一个固定值，对一些特殊情况，由u和砜比较所确定
的照度，并非能使观察的目标在CCD摄像机上照度最适中，因而达不到最佳的观察效果，如图2中所示的三种情况。

在(a)和(b)两种情况下，背景占据了整个CCD靶面的绝大部分，几乎淹没了目标，无论
是亮背景还是暗背景，显然积分结果u都将以背景为主，目标不会达到最佳的成像照度。在(c)情况下，虽然目标面积上很大，但由于局部区域的照度很高，其对应的视频输出的信号幅值vCt)也很高，积分结果u仍将受到很大的影响，当然影响到目标的成像质量．可见，在这些特殊情况下，传统的自动光圈调光方法，不仅没能起到应有的作用，反而会降低欲观察目标的成像效果。

4 结束语

目前，在家用照相机、摄像机上使用的自动光圈的控制方法种类很多，但基本上对地面景物的拍摄，照度分布较为均匀，实现起来效果较好。但在工程使用上，经常会出现图3中所示的特殊情况，采用以上叙述的三种方法较为有效。人工干预法可以使观察目标在CCD摄像机靶面上的照度最为适宜，实现简单，但速度慢；分区调光法可以实现快速切换，操作方便，但实现起来电路复杂；动态区域调光法适用于电视跟踪测量设备。

参考文献
[1]沙占祥著．摄影镜头的性能与选择．北京：中国摄影出版杜，1989年
[2]壬岚，于慧珠．跟踪测量电视的自动调光系统．光学精密工程，1994，2(5)：86～92