Brevet FR2495418A1 — publié le 19820604

La présente invention concerne les dispositifs de commande automatique d'exposition pour caméras de télévision et, en particulier, un semblable dispositif permettant de régler automa- tiquement l'exposition d'une partie seulement de l'image sur une valeur correcte. Lorsque l'on utilise une caméra de télévision du type à commande automatique d'exposition classique pour l'intérieur, si, par exemple, l'éclairage du plafonnier apparait directement dans l'image ou s'il existe une fenêtre également éclairée derrière un objet principal à photographier, le fonctionnement du circuit de commande automatique d'exposition est affecté de manière nuisible par ces objets brillamment éclairés, de sorte qu'il n'est pas possible d'obtenir pour l'objet principal une valeur correcte ou appropriée de l'exposition. Ceci est dû au fait que l'on utilise, pour réaliser la commande d'exposition, le signal vidéo composite correspondant à l'entièreté de la scène. En particulier, dans une caméra de télévision destinée à être utilisée en intérieur, l'éclairage est souvent insuffisant et c'est pourquoi le signal relatif à l'objet principal est susceptible d'être sous-exposé de manière excessive. Même si l'on utilise une semblable caméra à l'extérieur, le même phénomène peut se produire si, par exemple, un objet principal se trouve a l'ombre d'un arbre alors qu'un ciel brillant constitue l'arrière-fond de l'image. Pour éliminer les difficultés qui sont dues au phénomène décrit ci-dessus, la technique antérieure a proposé des caméras possédant un circuit de correction de contre-jour ou un circuit de commutation sur un mode manuel de réglage de l'exposition. Dans le circuit de correction de contre-jour, la valeur d'exposition est réglée à un ou deux diaphragmes au-dessus de la valeur à laquelle elle aurait été réglée s'il n'y avait pas eu de correction, par l'intermédiaire d'un commutateur de correction ou d'un élément analogue. Toutefois, il n'est pas toujours possible que le circuit de correction de contre-jour produise une valeur d'exposition correcte pour l'objet à photographier. En théorie, on peut obtenir une expo- sition correcte pour un objet principal îà photographier en passant du mode de commande automatique d'exposition au mode de commande manuelle d'exposition. Toutefois, ceci augmente le nombre d'opérations nécessaires pour régler l'exposition et rend le procédé fastidieux. Eu égard à ce qui vient d'être énoncé, l'invention se donne pour but de proposer une caméra de télévision qui peut facilement fournir une valeur correcte d'exposition pratiquement à tout moment, quel que soit l'éclairage de l'objet à photographier. Pour réaliser ce but, ainsi que bien d'autres, il est proposé, selon l'invention, de diviser l'image en plusieurs parties ou régions d'image, une région voulue de l'image étant spécifiée par l'opérateur, et un signal vidéo correspondant à cette seule région d'image étant utilisé pour réaliser la commande automatique d'expo- sition. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est un schéma explicatif montrant une image vidéo divisée en quatre parties par un circuit d'extraction de signal vidéo selon l'invention; - la figure 2 est un schéma de circuit d'un mode de réalisation préféré de dispositif de commande automatique d'exposition selon l'invention utilisant un système d'exposition automatique du type à commande d'ouverture automatique; - la figure 3 est un diagramme montrant les formes d'onde d'un signal vidéo 19 avant extraction, d'un signal vidéo 20 après extraction, et d'un signal 21 obtenu par redressement du signal vidéo 20; - la figure 4 est un schéma de circuit, partiellement sous forme de blocs, montrant un système d'exposition automatique selon l'invention dans lequel le gain d'un circuit de commande de signal vidéo (circuit de commande automatique de gain) est commandé; - la figure 5 est un schéma de circuit montrant un exemple de circuit permettant d'obtenir une tension servant à commander le gain du circuit de commande automatique de gain de la figure 4; et - la figure 6 est un schéma de circuit, partiellement sous forme de blocs, montrant un système d'exposition automatique selon l'invention dans lequel la tension de cible d'un tube analyseur d'image est commandée. Sur la figure 2, est présenté un schéma de circuit d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif d'exposition automatique selon l'invention, pouvant être adapté à une caméra de télévision du type NTSC à 525 lignes de balayage. Les numéros de référence 1 et 2 désignent respectivement un circuit d'extraction de signal vidéo et un circuit de commande de diaphragme. Dans le circuit 1 d'extraction de signal vidéo, la fréquence d'un signal de synchronisation horizontale est divisée par quatre et un signal vidéo correspondant à une trame est divisé en quatre parties dans un mode de division temporel afin d'extraire sélectivement une région d'image spécifiée. Le circuit 2 de commande de diaphragme a pour fonction de commander un dispositif de diaphragme de telle façon que le niveau de la tension obtenu en redressant le signal vidéo qui est extrait par le circuit 1 d'extrac- tion de signal vidéo soit constant indépendamment de la luminance de l'objet ou de la scène photographiée. Un dispositif de commande automatique d'exposition selon l'invention comporte comme éléments essentiels le circuit 1 d'extraction de signal vidéo et le circuit 2 de commande de diaphragme décrits ci-dessus. On va maintenant présenter de manière détaillée la structure et le fonctionnement des circuits 1 et 2. Dans le circuit 1 d'extraction de signal vidéo, le signal de synchronisation horizontale est soumis à une division de fréquence par soixante-quatre dans un circuit 3 diviseur de fréquence, dont le signal de sortie est appliqué à la borne d'horloge CL d'un registre à décalage 4. Au lieu du circuit décrit ci-dessus dans lequel le signal de synchronisation horizontale est soumis à une division de fréquence, il est possible d'appliquer le signal de fréquence correspondant à la borne d'horloge CL du registre à décalage 4. La sortie a d'une porte OU 5 et les sorties b. c et d du registre à décalage 4 sont respectivement associées aux régions d'image A, B, C et D que présente la figure 1. Par exemple, lorsque la région C de la figure 1 est balayée, seul le signal de la sortie c du registre à décalage 4 est élevé à un niveau logique haut. Un commutateur sélecteur 6, qui peut être un commutateur rotatif, précise la région voulue parmi les régions d'image A, B, C et D. Si, par exemple, la région d'image C est sélectionnée par le commutateur sélecteur 6, un commutateur analogique 12 n'est rendu conducteur que pendant la période durant laquelle la région d'image C est balayée au moyen de portes ET 7, 8, 9 et 10 et de la porte OU 11, si bien que seule la partie correspondant au signal vidéo appliqué à l'entrée du commutateur analogique 12 et correspondant à la région d'image C est extraite et appliquée à la borne de sortie 13 du circuit 1 d'extraction de signal vidéo. Lorsque la palette du commu- tateur sélecteur 6 est reliée à la borne E., le signal vidéo associé à la trame entière d'une image est appliqué à la borne de sortie 13. Le circuit 2 de commande de diaphragme est constitué d'un circuit redresseur 14 comportant une résistance et un condensa- teur et destiné à transformer le signal de sortie du circuit 1 d'extraction de signal vidéo en un signal de courant continu par redressement du signal de sortie du circuit 1, un*circuit tampon 15, et un amplificateur comparateur 16 couplés à la sortie du circuit redresseur 14. Dans l'amplificateur comparateur 16, le signal de sortie du circuit tampon 15 est comparé à une tension.VRF, de référence d'exposition. Le signal de sortie de l'amplificateur comparateur 16 est appliqué à une bobine 17-d'entraînement automa- tique de diaphragme de manière à produire une valeur d'ouverture appropriée. Sur la figure 2, le numéro de référence 18 désigne une bobine de freinage qui détecte une vitesse d'arrêt d'objectif auto- matique permettant d'obtenir une vitesse appropriée de fonctionnement afin de stabiliser l'opération de commande. La figure 3 illustre une forme d'onde 19 d'un signal vidéo appliqué au commutateur analogique 12, une forme d'onde 20 présente à la borne de sortie 13 du circuit 1 d'extraction de signal vidéo, et une forme d'onde 21 de la sortie du circuit redresseur 14. Les formes d'onde présentées sur la figure 3 sont celles de signaux qui sont présents lorsque la région d'image C est choisie. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le circuit redresseur 14 est du type à résistance-capacité, ainsi que le montre la figure 2. Son signal de sortie représente la valeur moyenne du signal vidéo extrait. Toutefois, le circuit redresseur 14 peut être remplacé par un circuit qui fournit la valeur de pic du signal vidéo extrait si cela est souhaitable. Le signal vidéo appliqué au commu- tateur analogique 12 doit être fixe dans le niveau de noir. Avec le dispositif de commande automatique d'exposition ainsi conçu, l'opérateur peut sélectionner de la manière suivante un signal vidéo correspondant à une région voulue d'image. Tandis qu'il regarde la scène dans le moniteur de la caméra, l'opérateur détermine quelle région A, B. C ou D contient l'objet principal intéressant et il sélectionne le signal vidéo correspondant à cette région d'image au moyen du commutateur sélecteur 6. Si un plafonnier d'éclairage ou un ciel brillant se trouvent dans la scène, il choisit une région d'image ne comportant pas cet objet brillant, si bien qu'il est obtenu à tout instant une valeur appropriée d'exposition. Naturellement, dans le cas o la luminance de l'arrière-fond ou d'objets autres que l'objet principal est beaucoup plus faible que celle de l'objet principal, il est possible d'obtenir une valeur convenable de l'exposition en sélectionnant de manière appropriée l'une de ces régions d'image. Les caméras de télévision utilisent différents systèmes de commande automatique d'exposition, par exemple un système de commande des valeurs d'ouverture, un système de commande de gain du signal vidéo, et un système de commande de la tension de cible du tube analyseur d'image. Certaines caméras de télévision utilisent deux de ces systèmes, ou plus. Un système de commande automatique d'exposition dans lequel une région d'image a été sélectionnée pour la manoeuvre d'un diaphragme a été décrit. La figure 4 présente un système de commande automatique d'exposition utilisant un circuit de commande de gain de signal vidéo (circuit de commande automatique de gain). Dans le circuit de la figure 4, le signal de sortie d'un tube 22 analyseur d'image est amplifié jusqu'à un niveau voulu de signal vidéo par un préamplificateur 23 et un circuit 24 de commande automatique de gain. Le signal vidéo est appliqué à un circuit 1 d'extraction de signal vidéo du type décrit en relation avec la figure 2. Le signal vidéo correspondant à une région d'image extraite est redressé et est convenablement amplifié par un circuit 25 qui produit la tension utilisée pour commander le circuit de commande automatique de gain. Le signal vidéo ainsi traité est appliqué au circuit 24 de commande automatique de gain. Comme cela est présenté 249É418 sur la figure 5, le circuit 25 est constitué d'un circuit redresseur 26 et d'un amplificateur 27 ayant un facteur d'amplification approprié. Le circuit 24 de commande automatique de gain fonctionne de telle façon que, lorsque la tension de sortie de l'amplificateur 27 est élevée, le gain subit une diminution. Plus spécialement, le circuit 24 de commande automatique de gain a pour fonction de maintenir le signal de sortie du circuit redresseur 26 à un niveau constant. La figure 6 présente un système dans lequel la tension de cible d'un tube analyseur d'image est commandée de façon à com- mander la sensibilité du tube analyseur d'image et ainsi réaliser la commande automatique d'exposition. Comme le montre la figure 6, le signal de sortie d'un tube 28 analyseur d'image est amplifié jusqu'à un niveau voulu de signal vidéo par un amplificateur 29. Le signal vidéo est appliqué au circuit 1 d'extraction de signal vidéo et un signal vidéo correspondant à une région choisie de l'image est appliqué à un circuit 30 de commande de tension de cible,. qui est indiqué par une ligne en trait interrompu sur la figure 6. Le circuit 30 de commande de tension de cible comporte un circuit redresseur 31 qui redresse un signal vidéo correspondant à une région d'image extraite et un circuit de conversion 32 qui transforme la tension de sortie du circuit redresseur 31 en un courant électrique. Le circuit 30 de commande de tension de cible fonctionne de la manière suivante. La tension de cible du tube analyseur d'image est délivrée, via des résistances 33 et 34, par une source VT de tension de cible. Ainsi, la tension de cible varie avec la valeur du courant passant dans le circuit de conversion 32, laquelle varie avec la tension de sortie du circuit redresseur 31. Par conséquent, si l'on choisit une caractéristique de conversion tension-courant appropriée pour le circuit de conversion 32, on peut commander de façon appro- priée la sensibilité du tube analyseur d'image et maintenir constante la tension de sortie du circuit redresseur 31, de sorte que l'on réalise une commande automatique d'exposition. Trois systèmes de commande automatique d'exposition utilisant l'extraction sélective de l'une des régions de l'image ont été décrits ci- dessus. Ces systèmes peuvent être sélectivement employés selon le type de tube analyseur d'image utilisé ou selon l'usage prévu de la caméra de télévision. Par exemple, dans le cas d'une caméra de télévision à exposition automatique avec priorité à l'ouverture, il peut être utilisé le système dans lequel la tension de cible est réglée alors que la commande d'ouverture est effectuée manuellement. Si l'intervalle d'ajustement de l'exposition est petit, on peut employer le système consistant à commander le gain du circuit de commande de gain du signal vidéo (circuit de commande de gain automatique). Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des dispositifs dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T IO N S 1. Circuit de commande automatique d'exposition pour caméra de télévision, caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit (1) d'extraction de signal vidéo qui divise un signal vidéo correspondant à une trame en plusieurs parties (A, B. C, D) suivant un mode de division temporel afin d'extraire sélectivement une région d'image spécifiée; et un moyen (2) qui effectue la commande automatique d'exposition en réponse à un signal vidéo ne correspondant qu'à ladite région d'image extraite par ledit circuit d'extraction de signal vidéo. 2. Circuit selon la revendication la caractérisé en ce que le moyen qui effectue la commande automatique d'exposition comprend un circuit (2) de commande de diaphragme destiné à commander un diaphragme et comprenant un circuit redresseur (14) qui redresse le signalvidéo correspondant à ladite région d'image extraite et un circuit (15, 16, 17, 18) qui maintient constant le niveau du signal vidéo quelle que soit la luminance de l'objet photographié. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen qui effectue la-commande automatique d'exposition comprend un moyen (25) qui redresse ledit signal vidéo correspondant à ladite région d'image spécifiée; un circuit (24) de commande de gain vidéo qui fixe le gain du signal vidéo redressé, o le signal vidéo redressé est maintenu à un niveau sensiblement constant quelle que soit la luminance de l'objet photographié. 4. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen qui effectue la commande automatique d'exposition comprend un moyen (31) qui redresse ledit signal vidéo correspon- dant à ladite région d'image spécifiée; et un moyen (32) qui commande la tension de cible du tube analyseur d'image de façon que le signal vidéo redressé soit maintenu à un niveau non modifié quelle que soit la luminance de l'objet photographié. 5. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit (1) d'extraction de signal vidéo comprend: un diviseur de fréquence (3) ayant une entrée d'horloge (CL) connectée à une source d'impulsions de synchronisation horizontale; un registre à décalage (4) dont une entrée d'horloge est connectée à une sortie dudit diviseur de fréquence; une première *porte OU (5) dont des entrées sont connectées à des sorties correspondantes dudit registre à décalage et dont une sortie est connectée à une entrée de signal dudit registre à décalage; plusieurs portes ET (7, 8, 9, 10), une première (7) desdites portes ET étant connectée par une première entrée à ladite sortie de ladite première porte OU, tandis que les autres portes ET sont connectées par de premières entrées à des sorties correspondantes dudit registre à décalage; une deuxième porte OU (11) dont des entrées sont connectées à des sorties cor- respondantes desdites portes ET; un commutateur sélecteur (6) possédant des contacts de sortie qui sont connectés à de secondes entrées correspondantes desdites portes ET et à une entrée de ladite deuxième porte OU; et un commutateur analogique (12) dont une entrée de signal est connectée de façon à recevoir ledit signal vidéo correspondant à une trame, ledit commutateur analogique possédant. une entrée de commande de commutation qui est connectée à une sortie de ladite deuxième porte OU, ledit signal vidéo qui ne correspond qu'à ladite région d'image étant appliqué à une sortie (13) dudit commutateur analogique. 6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen qui effectue la commande automatique d'exposition comprend un circuit redresseur (14) dont une entrée est connectée à ladite sortie dudit commutateur analogique; un amplificateur tampon (15) dont une entrée de non-inversion est connectée à une sortie dudit circuit redresseur; un amplificateur comparateur (16) dont une première entrée est connectée à une sortie de l'amplificateur tampon et une deuxième entrée est connectée à une source de tension de référence (VREF); et une bobine (17) d'entratnement de diaphragme qui est connectée à une sortie dudit amplificateur comparateur. 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit redresseur comprend: une résistance dont une première borne est connectée à ladite sortie (13) dudit commutateur analogique (12) et une deuxième borne est connectée à ladite entrée de non- inversion de l'amplificateur tampon (15); et un condensateur dont une première entrée est connectée à ladite entrée de non-inversion de l'amplificateur tampon et une deuxième borne est connectée à la terre. 8. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une bobine de freinage (18) servant à mesurer la vitesse automatique d'arrêt d'objectif et connectée entre lesdites première et deuxième-entrées de l'amplificateur comparateur. 9. Circuit de commande automatique d'exposition pour caméra de télévision, caractérisé en ce qu'il comprend: un préamplificateur (23) dont une entrée est connectée à une sortie d'un tube (22) analyseur d'image; un circuit (24) de commande automatique de gain dont une entrée de signal est connectée à une sortie dudit circuit pré- amplificateur; un circuit (1) extracteur de signal vidéo dont une entrée est connectée à une sortie dudit circuit de commande automatique de gain; un circuit redresseur (26) connecté à une sortie du circuit d'extraction de signal vidéo; et un amplificateur tampon (27) dont une entrée est connectée à une sortie du circuit redresseur et une sortie est connectée à une entrée de commande dudit circuit-de commande automatique de gain. 10. Circuit selon la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit redresseur comprend: un registre ayant une première borne qui est connectée à ladite sortie du circuit d'extraction de signal vidéo et une deuxième borne qui est connectée à une entrée de non-inversion dudit amplificateur tampon (27); et un condensateur dont une première borne est connectée à ladite entrée de non-inversion de l'amplificateur tampon et une deuxième borne est connectée à la terre. 11. Circuit de commande automatique d'exposition pour caméra de télévision, caractérisé en ce qu'il comprend: un amplificateur (29) dont une entrée est connectée à une sortie d'un tube (28) analyseur d'image; un circuit (1) d'extrac- tion de signal vidéo dont une entrée est connectée à une sortie dudit amplificateur; un circuit redresseur (31) dont une entrée est connectée à une sortie dudit circuit d'extraction de signal vidéo; un transistor (32) dont l'électrode de base est connectée à une sortie dudit circuit redresseur et dont une électrode de sortie est connectée via une résistance (32) à ladite entrée dudit amplificateur; et une résistance (33) connectée entre une source de tension de cible (VT) et ladite électrode de sortie du transistor. 12. Circuit selon la revendication 11, caractérisé en ce que le circuit redresseur comprend: un registre dont une première borne est connectée à ladite sortie du circuit d'extraction de signal vidéo et une deuxième borne est connectée à ladite base du transistor; et un condensateur dont une première borne est connectée à ladite base du transistor et une deuxième borne est connectée à la terre.