具有日夜雙光圈的監控相機的製作方法
2023-05-30 00:11:41
專利名稱：具有日夜雙光圈的監控相機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種戶外監控設備領域技術，尤其涉及一種具有日夜雙光圈的監控相機。
背景技術：
目前市場上已有具備夜視功能的監控相機，但這些相機光圈是固定的，出廠時如果光圈較小，將導致夜間亮度不足；如果光圈較大，白天景深偏小從而影響圖像質量。而現有光圈可變的監控相機，因需實現多檔光圈切換，結構較複雜，實現難度大，造價高，不利於優質產品的推廣
發明內容
有鑑於此，本發明針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種具有日夜雙光圈的監控相機，白天使用時不但擴展了景深，而且消除了紅外光導致的色偏，夜間使用時結合紅外輔助照明，極大改善了圖片的亮度水平，拖影和噪點缺陷大為減少。為實現上述目的，本發明採用如下之技術方案
一種具有日夜雙光圈的監控相機，包括菲涅爾透鏡、被動紅外傳感器、自動切換光圈鏡頭、圖像傳感器、環境亮度檢測電路和紅外輔助照明電路，還包括低功耗MCU和DSP處理晶片，所述被動紅外傳感器位於菲涅爾透鏡焦點位置，並與低功耗MCU連接，所述紅外輔助照明電路和環境亮度檢測電路分別連接低功耗MCU，而低功耗MCU的輸出端分兩路，其中一路直接連接DSP處理晶片，另一路連接自動切換光圈鏡頭的控制端，該圖像傳感器接到DSP處理晶片上，並且該自動切換光圈鏡頭正對圖像傳感器設置，而自動切換光圈鏡頭包括透鏡組件以及可切換光闌對，該可切換光闌對上設有孔徑不同的日間光圈和夜間光圈，該日間光圈的孔徑小於夜間光圈的孔徑，且日間光圈表面具有紅外濾光片；在白天監控狀態下，該日間光圈正對透鏡組件的鏡片，在夜間監控狀態下，該可切換光闌對切換成夜間光圈，夜間光圈正對透鏡組件的鏡片。優選的，所述透鏡組件包括依次排列的入瞳光學鏡片、雙膠合透鏡和出瞳光學鏡片，所述可切換光闌對設置在入瞳光學鏡片和出瞳光學鏡片之間。優選的，所述可切換光闌對設置在入瞳光學鏡片和雙膠合透鏡之間。優選的，所述可切換光闌對設置在出瞳光學鏡片和雙膠合透鏡之間。優選的,所述可切換光闌對為一平移板,前述日間光圈和夜間光圈間距地設置在該平移板上。優選的，所述低功耗MCU還連接有一用戶設置界面，該用戶設置界面包括按鍵模塊和IXD模塊。優選的，所述按鍵模塊包括開機/關機、模式設定和上翻/下翻三組按鍵；所述LCD模塊包括當前日期時間、觸發有效時間、觸發工作模式、觸發間隔時間四個LCD顯示模塊。
優選的，所述DSP處理晶片上還連接有SDRAM內存晶片、程序存儲晶片、存儲卡接口和USB接口。本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，具體而言，由上述技術方案可知
首先，通過在自動切換光圈鏡頭中設置可切換光闌對，由於該可切換光闌對上具有孔徑不同的日間光圈和夜間光圈，兩個光圈可根據環境亮度自動切換，孔徑較小的日間光圈用於白天監控，不但擴展了景深，而且日間光圈的紅外濾光片消除了紅外光導致的色偏，拍照/視頻錄製效果理想；而孔徑較大的夜間光圈用於夜晚監控，結合紅外輔助照明電路，極大改善了圖片的亮度水平，拖影和噪點缺陷大為減少；本發明克服以往固定光圈監控相機出廠時如果光圈較小，將導致夜間亮度不足，如果光圈較大，白天景深偏小從而影響圖像質量的矛盾，實現白天監控景深完美，目標物在近距離、遠距離保持清晰；夜間監控使用低功耗照明、低曝光時間、低增益補償，即可達到一般小光圈鏡頭的亮度水平。
再者，由於透鏡組件包括依次排列的入瞳光學鏡片、雙膠合透鏡和出瞳光學鏡片， 而可切換光闌對可以設置在入瞳光學鏡片和雙膠合透鏡之間，也可以設置在出瞳光學鏡片與雙膠合透鏡之間，設置方式多樣，選擇性較強，而且不會影響拍照/視頻錄製效果。還有，通過將日間光圈和夜間光圈間距地設置在同一片平移板上，結構簡單，日間光圈與夜間光圈的切換更容易實現，而且具有造價低、佔用面積小的優點，有利於市場推廣。為更清楚地闡述本發明的結構特徵和功效，下面結合附圖與具體實施例來對本發明進行詳細說明。
圖I是本發明之實施例的系統框 圖2是本發明之實施例中自動切換光圈鏡頭功能示意圖，圖中處於白天使用狀態；
圖3是本發明之實施例中自動切換光圈鏡頭功能示意圖，圖中處於黑夜使用狀態；
圖4是本發明之實施例的用戶設置界面示意圖。附圖標識說明
I、DSP處理晶片2、低功耗MCU
3、菲涅爾透鏡4、被動紅外傳感器
5、自動切換光圈鏡頭6、圖像傳感器
7、環境亮度檢測電路8、紅外輔助照明電路
9、用戶設置界面10、SDRAM內存晶片
II、程序存儲晶片12、存儲卡接口 13、USB接口 14、可切換光闌對 15、入瞳光學鏡片 16、雙膠合透鏡 17、出瞳光學鏡片 18、日間光圈
19、夜間光圈20、按鍵模塊
21、LCD 模塊。
具體實施例方式請參照圖I至圖4所示，其顯示出了本發明之較佳實施例的具體結構，包括有DSP處理晶片I、低功耗MCU 2、菲涅爾透鏡3、被動紅外傳感器4、自動切換光圈鏡頭5、圖像傳感器6、環境亮度檢測電路7、紅外輔助照明電路8、用戶設置界面9、SDRAM內存晶片10、程序存儲晶片11、存儲卡接口 12和USB接口 13。其中，所述被動紅外傳感器4位於菲涅爾透鏡3焦點位置，並與低功耗MCU 2連接，所述紅外輔助照明電路8和環境亮度檢測電路7分別連接低功耗MCU 2，而低功耗MCU2的輸出端分兩路，其中一路直接連接DSP處理晶片I，另一路連接自動切換光圈鏡頭5的控制端，該圖像傳感器6接到DSP處理晶片I上，並且該自動切換光圈鏡頭5正對圖像傳感器6設置，SDRAM內存晶片10、程序存儲晶片11、存儲卡接口 12和USB接口 13均連接在DSP處理晶片I上。
具體而言，所述被動紅外傳感器4與菲涅爾透鏡3構成對一定空間區域的監控。根據有效探測範圍內的溫度變化來判斷是否有目標出現，一旦探測區內溫度變化達到一定閥值，觸發低功耗MCU 2，啟動DSP處理晶片I實現照相或錄像。所述環境亮度檢測電路7由一靈敏度較高的光敏電阻電路來實時檢測周圍環境的亮度，並在紅外感應觸發後將代表該亮度的電阻上的電壓值輸送到低功耗MCU 2中，低功耗MCU 2將該值與預設的閥值相比較，若小於該亮度閥值(環境暗)，則立即開啟紅外輔助照明電路8，使紅外照明陣列發光。同時通過同步電磁切換的方式切換自動切換光圈鏡頭5至夜間用光圈，使目標身上反射回來的紅外光順利到達圖像傳感器6成像，完成夜視功能。所述DSP處理晶片I是本功能模塊的核心，該DSP處理晶片I啟動後根據低功耗MCU 2設定的模式自動照相或錄像。該DSP處理晶片I對來自圖像傳感器6的數據進行實時的處理並實時的以JPEG的格式壓縮後存儲，同時該DSP處理晶片I具備普通數位照相機具備的自動曝光和自動白平衡功能，使所拍攝照片和視頻在各種光照條件下達到亮度適中並且顏色不失真。所述SDRAM內存晶片10、程序存儲晶片11、存儲卡接口 12、USB接口 13、圖像傳感器6與DSP處理晶片I配合連接，核心功能主要是完成所需的照相或錄像功能並加以壓縮存儲，具體分工如下
所述SDRAM內存晶片10主要功能是作為圖像或視頻信號處理的內存，該SDRAM內存晶片10須根據照相機最高像素來加以配置，為圖像或視頻的順利處理提供支持。所述程序存儲晶片11主要功能是存放DSP處理晶片I的系統程序。當DSP處理晶片I啟動時，程序存儲晶片11中的程序被加載到DSP處理晶片I中運行，驅動DSP處理晶片I對信號進行快速處理。所述存儲卡接口 12主要功能是為存儲卡提供驅動控制電路，具備讀寫存儲卡的功能，該存儲卡接口 12可以與市面上常用的SD卡、MMC卡、TF卡、記憶棒等存儲卡連接。所述USB接口 13主要有兩大功能，一是計算機可以通過連接該接口讀寫存儲卡或FLASH晶片中的數據，瀏覽照片或視頻，或進行其它操作；二是可以通過該接口將程序下載到程序存儲晶片11中，完成DSP處理晶片I的軟體版本升級。所述圖像傳感器6的主要功能是將光學信號轉變為電信號並傳輸至DSP處理晶片I進行處理。工作時有DSP處理晶片I經I2C協議控制圖像傳感器6，完成信號的轉換後，將像素點亮度值經由圖像數據傳輸接口傳輸至DSP處理晶片I進行後續處理。承上，如圖2和圖3所示，所述自動切換光圈鏡頭5包括透鏡組件以及可切換光闌對14。該透鏡組件正對圖像傳感器6，透鏡組件包括依次排列的入瞳光學鏡片15、雙膠合透鏡16和出瞳光學鏡片17。所述可切換光闌對14最好設置在入瞳光學鏡片15和雙膠合透鏡16之間，或者設置在出瞳光學鏡片17和雙膠合透鏡16之間。該可切換光闌對14為一平移板，該平移板上設有孔徑不同的日間光圈18和夜間光圈19,該日間光圈18的孔徑小於夜間光圈19的孔徑,且日間光圈18表面具有紅外濾光片。在白天監控狀態下，該日間光圈18正對透鏡組件的鏡片，日光中可見光可通過光圈，而日光中紅外光被紅外濾光片阻擋；在夜間監控狀態下，該可切換光闌對14切換成夜間光圈19，使夜間光圈19正對透鏡組件的鏡片，由於沒有紅外濾光片的阻擋，紅外光可全部通過光圈。正常狀態下監控相機使用日間光圈18，當低功耗MCU 2檢測到環境亮度低於預設閥值時，會啟動夜視功能，此時紅外輔助照明電路8使紅外燈陣列點亮發光·，同時同步切換成不帶濾光片的夜間光圈19，使移動目標身上反射回來的紅外光順利到達圖像傳感器6成像，完成夜視功能。如圖4所示，為用戶設置界面9示意圖，該界面主要包括用於輸入的按鍵模塊20和用於輸出的LCD模塊21。所述按鍵模塊20包括開機/關機、模式設定和上翻/下翻三組按鍵；所述LCD模塊21包括當前日期時間、觸發有效時間、觸發工作模式、觸發間隔時間四個LCD顯示模塊。用戶通過按鍵模塊20和LCD模塊21，可以方便的調整當前日期時間，並設定工作模式照相或者錄像，同時設定觸發有效時間為白天、晚上或全天24小時，以及觸發的時間間隔。所述觸發有效時間通過環境亮度檢測電路7準確判定(見圖I)。在有效觸發時間之外的觸發無效。本發明的原理如下在白天監控狀態下，可切換光闌對14的日間光圈18正對透鏡組件的鏡片，被動紅外傳感器4 一旦探測到移動目標立刻觸發低功耗MCU 2，啟動DSP處理晶片I實現照相或錄像，並將圖像/視頻壓縮儲存；在夜間監控狀態下，低功耗MCU 2通過環境亮度檢測電路7實時監測環境亮度值，若環境亮度不足，則通過低功耗MCU 2控制在照相或錄像前開啟紅外輔助照明電路8，並且通過同步電磁切換方式自動切換可切換光闌對14至夜間光圈19，移動目標身上反射回來的紅外光到達圖像傳感器6成像，完成自動夜視拍照功能，並且圖像/視頻也被壓縮儲存。綜上所述，本發明的設計重點在於
一，通過在自動切換光圈鏡頭5中設置可切換光闌對14，由於該可切換光闌對14上具有孔徑不同的日間光圈18和夜間光圈19,兩個光圈可根據環境亮度自動切換,孔徑較小的日間光圈18用於白天監控，不但擴展了景深，而且日間光圈18的紅外濾光片消除了紅外光導致的色偏，拍照/視頻錄製效果理想；而孔徑較大的夜間光圈19用於夜晚監控，結合紅外輔助照明電路8，極大改善了圖片的亮度水平，拖影和噪點缺陷大為減少；本發明克服以往固定光圈監控相機出廠時如果光圈較小，將導致夜間亮度不足，如果光圈較大，白天景深偏小從而影響圖像質量的矛盾，實現白天監控景深完美，目標物在近距離、遠距離保持清晰；夜間監控使用低功耗照明、低曝光時間、低增益補償，即可達到一般小光圈鏡頭的亮度水平。二，由於透鏡組件包括依次排列的入瞳光學鏡片15、雙膠合透鏡16和出瞳光學鏡片17，而可切換光闌對14可以設置在入瞳光學鏡片15和雙膠合透鏡16之間，也可以設置在出瞳光學鏡片17與雙膠合透鏡16之間，設置方式多樣，選擇性較強，而且不會影響拍照/視頻錄製效果。三,通過將日間光圈18和夜間光圈19間距地設置在同一片平移板上，結構簡單，日間光圈18與夜間光圈19的切換更容易實現，而且具有造價低、佔用面積小的優點，有利於市場推廣。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明的技術範圍作任何限制，故凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種具有日夜雙光圈的監控相機，包括菲涅爾透鏡、被動紅外傳感器、自動切換光圈鏡頭、圖像傳感器、環境亮度檢測電路和紅外輔助照明電路，其特徵在於還包括低功耗MCU和DSP處理晶片，所述被動紅外傳感器位於菲涅爾透鏡焦點位置，並與低功耗MCU連接，所述紅外輔助照明電路和環境亮度檢測電路分別連接低功耗MCU，而低功耗MCU的輸出端分兩路，其中一路直接連接DSP處理晶片，另一路連接自動切換光圈鏡頭的控制端，該圖像傳感器接到DSP處理晶片上，並且該自動切換光圈鏡頭正對圖像傳感器設置，而自動切換光圈鏡頭包括透鏡組件以及可切換光闌對，該可切換光闌對上設有孔徑不同的日間光圈和夜間光圈，該日間光圈的孔徑小於夜間光圈的孔徑，且日間光圈表面具有紅外濾光片；在白天監控狀態下，該日間光圈正對透鏡組件的鏡片，在夜間監控狀態下，該可切換光闌對切換成夜間光圈，夜間光圈正對透鏡組件的鏡片。
2.根據權利要求I所述的具有日夜雙光圈的監控相機，其特徵在於所述透鏡組件包括依次排列的入瞳光學鏡片、雙膠合透鏡和出瞳光學鏡片，所述可切換光闌對設置在入瞳光學鏡片和出瞳光學鏡片之間。
3.根據權利要求2所述的具有日夜雙光圈的監控相機，其特徵在於所述可切換光闌對設置在入瞳光學鏡片和雙膠合透鏡之間。
4.根據權利要求2所述的具有日夜雙光圈的監控相機，其特徵在於所述可切換光闌對設置在出瞳光學鏡片和雙膠合透鏡之間。
5.根據權利要求I所述的具有日夜雙光圈的監控相機，其特徵在於所述可切換光闌對為一平移板，前述日間光圈和夜間光圈間距地設置在該平移板上。
6.根據權利要求I所述的具有日夜雙光圈的監控相機，其特徵在於所述低功耗MCU還連接有一用戶設置界面，該用戶設置界面包括按鍵模塊和IXD模塊。
7.根據權利要求6所述的具有日夜雙光圈的監控相機，其特徵在於所述按鍵模塊包括開機/關機、模式設定和上翻/下翻三組按鍵；所述LCD模塊包括當前日期時間、觸發有效時間、觸發工作模式、觸發間隔時間四個LCD顯示模塊。
8.根據權利要求I所述的具有日夜雙光圈的監控相機，其特徵在於所述DSP處理晶片上還連接有SDRAM內存晶片、程序存儲晶片、存儲卡接口和USB接口。
全文摘要
本發明公開一種具有日夜雙光圈的監控相機，包括菲涅爾透鏡、被動紅外傳感器、自動切換光圈鏡頭、圖像傳感器、紅外輔助照明電路和環境亮度檢測電路,還包括低功耗MCU和DSP處理晶片，該自動切換光圈鏡頭正對圖像傳感器設置，且自動切換光圈鏡頭包括透鏡組件以及可切換光闌對，該可切換光闌對上設有孔徑不同的日間光圈和夜間光圈，該日間光圈的孔徑小於夜間光圈的孔徑，且日間光圈表面具有紅外濾光片；白天，該日間光圈正對透鏡組件的鏡片，夜間，該可切換光闌對切換成夜間光圈，夜間光圈正對透鏡組件的鏡片。本發明實現了自動感應拍攝和夜視功能，並有效克服了固定光圈監控相機白天景深和夜間亮度之間的矛盾。
文檔編號G02B7/00GK102801906SQ20121027228
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月2日 優先權日2012年8月2日
發明者杜明輝, 楊曉東, 範振粵, 袁仁坤, 楊運勳, 範立斌, 易駿, 馬平, 向志文, 閔武志, 吳土乾, 勞景南 申請人:東莞市南星電子有限公司