專利名稱：三模式數(shù)碼相機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種新型的數(shù)碼相機，它為采用VGA(視頻圖像陣列)和CIF(中分辨率圖像格式)格式的三模式數(shù)碼相機，當(dāng)相機工作于照相狀態(tài)時，可作為數(shù)碼相機使用；當(dāng)相機與計算機相連時，則具備電腦眼的全部功能；當(dāng)相機與電視相連時，可預(yù)覽相機中的照片。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)相機是紙質(zhì)媒體時代的寵兒。隨著計算機的普及，網(wǎng)絡(luò)的流行，我們逐漸進入電子媒體時代。數(shù)碼相機應(yīng)運而生，目前75％的照片實現(xiàn)了數(shù)碼化，并且存儲到網(wǎng)絡(luò)上。美國、日本等發(fā)達國家在這方面作了大量的工作，典型的代表有美國的Kodak，日本的Canon、Epson等廠商，它們的產(chǎn)品各有特點，但大都采用了CCD(電荷耦合器件)器件作為視覺傳感器，外加控制電路構(gòu)成數(shù)碼相機。由于信號處理電路都采用CMOS(互補金屬-氧化物-半導(dǎo)體)工藝，無法與CCD器件在同一個晶片上實現(xiàn)集成，所以都是多片結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，設(shè)備龐大，價格昂貴，通用性差。
傳統(tǒng)的數(shù)碼相機只有數(shù)碼相機的照相和照片下載功能，不能連接在計算機上作為圖像輸入工具。電腦眼雖然可以連接在計算機上作為圖像輸入工具，但又不能脫離計算機來工作。而且，傳統(tǒng)的數(shù)碼相機只能在計算機上預(yù)覽照片，而不能在電視上使用，限制了數(shù)碼相機的使用范圍。
實用新型技術(shù)內(nèi)容本實用新型提供一種三模式數(shù)碼相機，它既可單獨作為相機使用，又可以與計算機連接后作為電腦眼，還可以在電視上預(yù)覽照片。三模式數(shù)碼相機集圖像傳感、圖像數(shù)字化、圖像壓縮、圖像存儲和傳輸?shù)裙δ苡谝惑w，可方便的將圖片傳送到計算機或電視機中，并能進行圖像實時采集，達到一機多用。
本實用新型包括圖像傳感器、圖像壓縮和接口電路、功能控制電路、存儲器、視頻顯示電路、狀態(tài)顯示電路和USB接口。圖像壓縮和接口電路分別與圖像傳感器、功能控制電路、存儲器、與計算機相連的USB接口和視頻顯示電路相連接，功能控制電路與狀態(tài)顯示電路和視頻顯示電路相連接。本實用新型采用CMOS視覺芯片作為圖像傳感器。CMOS視覺傳感器使圖像傳感器與信號處理電路同時集成在一個晶片上，實現(xiàn)了單片結(jié)構(gòu)。
本實用新型通過USB接口與計算機相連后，可通過計算機下載照片和實施動態(tài)圖像顯示，具備普通電腦眼的全部功能；當(dāng)通過視頻顯示電路與電視機的視頻接口相連后，可在電視中預(yù)覽相機中的照片；本實用新型獨立作為數(shù)碼相機使用時，相機最高分辨率可達VGA640×480，具備普通數(shù)碼相機的功能，存儲圖片容量為60張(VGA)。本實用新型的三種工作模式，增加了更多的預(yù)覽照片方式，拓寬了數(shù)碼相機的適用范圍。本實用新型由于采用了單片數(shù)字式彩色圖像傳感芯片，集成了數(shù)字/模擬混合彩色圖像處理器、COMS圖像陣列在一個芯片上，直接輸出ADC標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)字信號，與非CMOS圖像傳感器的數(shù)碼相機相比，大大簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品可靠性。
本實用新型的圖像調(diào)節(jié)、窗口控制、場頻調(diào)節(jié)、掃描方式采用I2C總線控制，并且使用USB接口，傳輸圖像信號速率最高達30幀/秒，數(shù)據(jù)傳輸速率高。本實用新型采用獨特的電源管理和降噪措施，使圖像的信噪比高，可達48dB以上，同時具備TWAIN、VFW、WDM三種數(shù)據(jù)格式，適應(yīng)性強。


圖1為本實用新型的具體實施方案框圖。
圖2為本實用新型圖像壓縮和接口電路的電原理圖。
圖3為本實用新型功能控制電路和狀態(tài)顯示電路的電原理圖。
圖4位本實用新型視頻顯示電路的電原理圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型的具體實施方案框圖，包括圖像傳感器1、圖像壓縮和接口電路2、功能控制電路3、存儲器4、狀態(tài)顯示電路5、視頻顯示電路6以及USB接口7。圖像壓縮和接口電路2分別與圖像傳感器1、功能控制電路3、存儲器4、與計算機相連的USB接口7和視頻顯示電路6相連接，功能控制電路3與狀態(tài)顯示電路5和視頻顯示電路6相連接。圖像壓縮和接口電路2采用NW820專用集成電路8。
圖2為圖像壓縮和接口電路的電原理圖，其連接關(guān)系如下
NW820的九位視頻數(shù)據(jù)線(CCDIN1、CCDIN2、CCDIN3、CCDIN4、CCDIN5、CCDIN6、CCDIN7、CCDIN8、CCDIN9)依次與圖像傳感器1中的九位輸出數(shù)據(jù)線對應(yīng)連接。NW820的視頻控制線(GPIO2/VREF、GPIO3/HREF、ADCLK、CDS_SCLK、CDS_SEN)與圖像傳感器1的控制線依次連接。NW820的八位視頻顯示數(shù)據(jù)線(VB_D0、VB_D1、VB_D2、VB_D3、VB_D4、VB_D5、VB_D6、VB_D7)依次與視頻顯示電路6的八位數(shù)據(jù)線(MP0、MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6、MP7)對應(yīng)相連。NW820的十六位存儲數(shù)據(jù)線(DRAM_D0、DRAM_D1、DRAM_D2、DRAM_D3、DRAM_D4、DRAM_D5、DRAM_D6、DRAM_D7、DRAM_D8、DRAM_D9、DRAM_D10、DRAM_D11、DRAM_D12、DRAM_D13、DRAM_D14、DRAM_D15)依次與存儲器4的十六位數(shù)據(jù)線對應(yīng)相連。NW820的十一位存儲地址線(DRAM_A0、DRAM_Al、DRAM_A2、DRAM_A3、DRAM_A4、DRAM_A5、DRAM_A6、DRAM_A7、DRAM_A8、DRAM_A9、DRAM_A10)依次與存儲器4的十一位地址線對應(yīng)連接。NW820的存儲控制線(DRAM_CLK、DRAM_CKE、DRAM_CS#、DRAM_WE#、DRAM_CAS#、DRAM_RAS#、DRAM_DQM、FM_RD#、FM_WR#、FM_ALE、FM_CLE、FM_CE#)與存儲器4的控制線依次連接。NW820的八位地址數(shù)據(jù)復(fù)用線(MPA0/MPD0、MPA1/MPD1、MPA2/MPD2、MPA3/MPD3、MPA4/MPD4、MPA5/MPD5、MPA6/MPD6、MPA7/MPD7)與功能控制電路3中的8051單片機的并行接口(P0.0/AD0、P0.1/AD1、P0.2/AD2、P0.3/AD3、P0.4/AD4、P0.5/AD5、P0.6/AD6、P0.7/AD7)對應(yīng)連接。NW820的八位地址線(MPA8、MPA9、MPA10、MPA11、MPA12、MPA13、MPA14、MPA15)與功能控制電路3中的8051單片機的并行接口(P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11、P2.4/A12、P2.5/A13、P2.6/A14、P2.7/A15)對應(yīng)相連接。NW820的控制線(RESET#、MP_RD#、MP_WR#、MP_ALE、MP_CLK、MP_IRQ1、MP_IRQ0)與功能控制電路3中的8051單片機的相應(yīng)控制線(TX0、INT0、INT1、WR、RD、XTAL1、ALE/PROG)相連接。NW820的串行數(shù)據(jù)輸出線(DMNS、DPLS)與USB接口7相連接，從而與計算機相連接。NW820通過X20M_VIN與振蕩器相連接，振蕩器為NW820提供工作頻率。
圖3為功能控制電路3和狀態(tài)顯示電路5的電原理圖，其連接關(guān)系如下狀態(tài)顯示器5采用兩位七段液晶顯示器，八位地址數(shù)據(jù)復(fù)用線依次與功能控制電路3中的8051單片機的并行接口(P0.0/AD0、P0.1/AD1、P0.2/AD2、P0.3/AD3、P0.4/AD4、P0.5/AD5、P0.6/AD6、P0.7/AD7)對應(yīng)連接。8051的狀態(tài)顯示控制線(P1.0、P1.1、P1.2)與液晶顯示器的控制線對應(yīng)連接。8051的八位地址線(P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11、P2.4/A12、P2.5/A13、P2.6/A14、P2.7/A15)依次與圖像壓縮和接口電路中的NW820的八位地址線(MPA8、MPA9、MPA10、MPA11、MPA12、MPA13、MPA14、MPA15)對應(yīng)連接。8051的控制線(TX0、INT0、INT1、WR、RD、XTAL1、ALE/PROG)與圖像壓縮和接口電路2中的NW820的對應(yīng)控制線(RESET#、MP_RD#、MP_WR#、MP_ALE、MP_CLK、MP_IRQ1、MP_IRQ0)連接。8051的視頻顯示控制線(P1.6/SCL、P1.7/SDA)與視頻顯示控制電路6中的對應(yīng)控制線(SCL、SDA)連接。拍攝按鈕11串接在8051芯片的并行接口P3.4和地之間。模式開關(guān)10串接在8051芯片的并行接口P3.5和地之間。
圖4為視頻顯示電路6的電原理圖，視頻顯示電路采用視頻編碼器SAA7121HB，其連接關(guān)系如下視頻編碼器12的控制線(SCL、SDA)與功能控制電路3中的8051的P1.6/SCL、P1.7/SDA相連。視頻編碼器12的八位數(shù)據(jù)線(MP0、MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6、MP7)依次與圖像壓縮和接口電路中的NW820的八位數(shù)據(jù)線(VB_D0、VB_D1、VB_D2、VB_D3、VB_D4、VB_D5、VB_D6、VB_D7)對應(yīng)連接。視頻編碼器12的串行數(shù)據(jù)輸出線(CVBS)與電視機視頻接口連接。視頻編碼器12通過XTAL端口與振蕩器相連接，振蕩器為視頻編碼器12提供工作頻率。工作原理簡述將模式開關(guān)10置于照相模式；功能控制電路3選擇三模式數(shù)碼相機工作于照相狀態(tài)，圖像壓縮和接口電路2分別與圖像傳感器1和存儲器4相連。圖像傳感器CMOS視覺芯片，把攝像鏡頭采集的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，輸出九位ADC格式視頻數(shù)據(jù)到圖像壓縮和接口電路2中的NW820，按下拍攝按鈕11，功能控制電路3的8051發(fā)信號給圖像壓縮和接口電路2，請求進行圖像拍攝，圖像壓縮和接口電路2對當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)進行壓縮處理，并存入存儲器4中。
將模式開關(guān)10置于電腦眼模式；
在電腦眼模式時，用戶可以在計算機顯示器上看到動態(tài)圖像，也可以利用捕獲功能獲取高品質(zhì)的靜態(tài)圖像。讀取靜態(tài)圖像時，通用串行數(shù)據(jù)總線USB接口7將數(shù)碼相機與計算機相連，系統(tǒng)由USB接口7供電。圖像壓縮和接口電路2分別與存儲器4和USB接口7相連，通過控制軟件使功能控制電路3選擇相機工作于圖片下載狀態(tài)，圖像壓縮和接口電路2中的NW820讀取存儲器4中的視頻數(shù)據(jù)，并通過USB接口7輸入計算機，即可下載數(shù)碼相機中的圖像。讀取動態(tài)圖像數(shù)據(jù)時，通用串行數(shù)據(jù)總線USB接口7將數(shù)碼相機與計算機相連，系統(tǒng)由USB接口7供電。功能控制電路3選擇相機工作于電腦眼狀態(tài)，圖像壓縮和接口電路2分別與圖像傳感器1、存儲器4和USB接口7相連。圖像傳感器1采集當(dāng)前圖像，并輸出九位ADC格式視頻數(shù)據(jù)到圖像壓縮和接口電路2中的NW820。圖像壓縮和接口電路2通過存取控制線控制存儲器4中數(shù)據(jù)的寫入、讀出、刪除。圖像壓縮電路對視頻數(shù)據(jù)進行壓縮處理，經(jīng)存取數(shù)據(jù)總線輸入存儲器4，接口電路通過存取地址總線讀取存儲器4中的數(shù)據(jù)并通過USB接口7輸入計算機。
將模式開關(guān)10置于電視預(yù)覽模式；在電視預(yù)覽模式時，圖像壓縮和接口電路2輸出八位視頻顯示數(shù)據(jù)到視頻顯示電路6中的視頻編碼器，視頻編碼器將數(shù)據(jù)由數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號輸入電視機。功能控制電路3控制視頻顯示數(shù)據(jù)的傳輸。
利用功能控制電路3中的模式開關(guān)10，相機可以進行照相模式、電腦眼模式、電視預(yù)覽模式之間的轉(zhuǎn)換。功能控制電路3對各種用戶指令進行處理，通過控制數(shù)據(jù)總線調(diào)出圖像壓縮和接口電路2中的各種狀態(tài)信息，傳輸給狀態(tài)顯示電路5，狀態(tài)顯示電路5把各種狀態(tài)顯示出來。
權(quán)利要求1.三模式數(shù)碼相機，包括圖像傳感器、圖像壓縮和接口電路、功能控制電路、存儲器、狀態(tài)顯示電路和USB接口，其特征在于所述圖像壓縮和接口電路分別與圖像傳感器、功能控制電路、存儲器、與計算機相連的USB接口和視頻顯示電路相連接，所述功能控制電路與狀態(tài)顯示電路和視頻顯示電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式數(shù)碼相機，其特征在于所述的圖像壓縮和接口電路采用NW820專用集成電路，它通過視頻數(shù)據(jù)總線和視頻控制總線與圖像傳感器相連；NW820通過存取數(shù)據(jù)總線、存取控制總線、存取地址總線與存儲器相連；NW820通過數(shù)據(jù)總線、控制總線與功能控制電路相連；NW820通過視頻顯示數(shù)據(jù)總線與視頻顯示電路相連；NW820與USB接口相連接；所述功能控制電路的狀態(tài)顯示控制線與狀態(tài)顯示電路相連，視頻顯示控制線與視頻顯示電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式數(shù)碼相機，其特征在于模式開關(guān)串接在8051單片機的并行接口和地之間，所述的功能控制電路選擇相機工作于照相狀態(tài)時，圖像壓縮和接口電路分別與圖像傳感器和存儲器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式數(shù)碼相機，其特征在于所述的功能控制電路選擇相機工作于圖片下載狀態(tài)時，所述圖像壓縮和接口電路分別與存儲器和USB接口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式數(shù)碼相機，其特征在于所述的功能控制電路選擇電腦眼工作狀態(tài)時，所述的圖像壓縮和接口電路分別與圖像傳感器、存儲器、USB接口相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式數(shù)碼相機，其特征在于所述的功能控制電路選擇電視預(yù)覽工作狀態(tài)時，所述的圖像壓縮和接口電路分別與視頻顯示電路和功能控制電路相連，所述的功能控制電路與視頻顯示電路相連。
專利摘要三模式數(shù)碼相機由圖像傳感器、圖像壓縮和接口電路、功能控制電路、存儲器、視頻顯示電路、狀態(tài)顯示電路和USB接口組成,當(dāng)相機工作于照相狀態(tài)時,可作為數(shù)碼相機使用;當(dāng)與計算機相連時,則具備電腦眼的全部功能;當(dāng)與電視機相連時,可預(yù)覽相機中的照片。本實用新型增加了預(yù)覽照片的方式,拓寬了數(shù)碼相機的適用范圍。與非CMOS圖像傳感器的數(shù)碼相機相比,簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu),降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品可靠性。
文檔編號H04N1/41GK2500047SQ0126577
公開日2002年7月10日 申請日期2001年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月24日
發(fā)明者李根乾, 王太川, 張乃毅, 陳曉煒 申請人:西安交大開元科技股份有限公司