專利名稱：采用cmos圖像傳感器的攝像機自動光圈鏡頭控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種控制電路，具體涉及采用CMOS圖像傳感器的攝像機自動光圈鏡頭的控制電路。
常見的鏡頭有兩種自動控制光圈的信號形式直流信號控制與視頻信號控制。本發(fā)明針對帶有視頻信號控制方式的自動光圈鏡頭。
視頻信號控制方式的自動光圈鏡頭需要一個全電視視頻信號作為自動光圈的控制信號。當(dāng)圖像傳感器接收到的圖像亮度增加時，全電視視頻信號電平加大，反之信號電平降低，自動光圈鏡頭藉此信號電平進(jìn)行光圈開度的控制。
在以CCD器件作為圖像傳感器的攝像機中，對于帶視頻信號控制方式自動光圈鏡頭的控制是十分簡單的。由于CCD圖像傳感器直接輸出模擬視頻信號，所以只要將輸出的模擬視頻信號經(jīng)過緩沖放大，就可以直接作為鏡頭光圈的控制信號。但是，對于采用CMOS圖像傳感器的攝像機，由于CMOS圖像傳感器輸出的是數(shù)字信號，無法直接接駁自動光圈鏡頭，所以要得到控制自動光圈的信號比較困難。本發(fā)明旨在解決采用CMOS圖像傳感器的數(shù)字?jǐn)z像機接駁自動光圈鏡頭的問題。
本發(fā)明提供的采用CMOS圖像傳感器的攝像機自動光圈鏡頭控制電路，由微處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、同步信號發(fā)生電路、信號合成電路經(jīng)電路連接組成，見

圖1所示。由微處理器2讀出CMOS圖像傳感器1所感應(yīng)的圖像信號的每幀的平均亮度；此平均亮度信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換發(fā)生電路3，變成一個與每幀的平均亮度成正比的模擬電壓信號，同步信號發(fā)生電路4獨立產(chǎn)生一個穩(wěn)定的行、場同步信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3產(chǎn)生的平均亮度輸出與同步信號發(fā)生電路4產(chǎn)生的行、場同步信號，經(jīng)過信號合成電路5，形成包含平均亮度信號的全電視信號。此信號即可用于控制自動光圈鏡頭。
本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)(見圖1)進(jìn)一步說明如下1)微處理器2讀出CMOS圖像傳感器1所感應(yīng)的圖像信號的每幀的平均亮度，讀出的方式有2種，第一種是直接讀出CMOS圖像傳感器1的平均亮度寄存器的值；第二種是讀出CMOS圖像傳感器1輸出的每個像素的亮度，然后計算出每幀的平均亮度。
2)平均亮度信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3，變成一個與每幀的平均亮度成正比的模擬電壓信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3的實際電路可以是任何一種商品化的數(shù)模轉(zhuǎn)換(ADC)電路，包括微處理器內(nèi)嵌的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。更為簡單的形式是由微處理器產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，然后通過合適的濾波器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娖叫盘枴?br> 3)由于CMOS圖像傳感器的輸出信號的行頻和場頻可以在很大范圍內(nèi)改變，在不同的應(yīng)用場合，攝像機可能需要輸出不同行頻和場頻的信號。由于行頻和場頻變化可能對于自動光圈鏡頭的控制產(chǎn)生一定的影響，在極端情況下可能造成失控，所以不能用CMOS圖像傳感器輸出的行、場同步信號作為控制自動光圈鏡頭的模擬視頻信號的同步信號。本發(fā)明設(shè)置了一個獨立的同步信號產(chǎn)生電路4，用以產(chǎn)生一個穩(wěn)定的行、場同步信號，該同步信號頻率與CMOS圖像傳感器輸出的行頻和場頻信號無關(guān)。
4)將數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3產(chǎn)生的平均亮度輸出與同步信號產(chǎn)生電路4產(chǎn)生的行、場同步信號，通過信號合成電路5，形成包含平均亮度信號的全電視信號，此信號可以控制自動光圈鏡頭。
本發(fā)明的上述方案有如下特點1、由微處理器根據(jù)CMOS圖像傳感器的輸出，產(chǎn)生與每幀的平均亮度成正比的模擬電壓信號。
2、具有獨立的同步信號產(chǎn)生電路。無論CMOS圖像傳感器的實際輸出頻率如何變化，輸出控制信號的行、場頻率始終穩(wěn)定。
3、由與每幀的平均亮度成正比的模擬電壓信號和穩(wěn)定的行、場同步信號合成穩(wěn)定的全電視信號，作為自動光圈鏡頭的控制信號。
圖2為本發(fā)明的一種電路結(jié)構(gòu)圖。
圖中標(biāo)號1為CMOS圖像傳感器，2為微處理器，3為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，4為同步信號發(fā)生電路，5為信號合成電路，41為晶體振蕩器，42為行計數(shù)器，43為場計數(shù)器，44為行消隱產(chǎn)生器，45為行同步產(chǎn)生器，46為場消隱產(chǎn)生器，45為場同步產(chǎn)生器，51為邏輯與門，52為邏輯異或門，53為模擬開關(guān)，54為運算放大器，55、56、57為電阻。
圖2為本實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。電路中微處理器2、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3均為常規(guī)器件，不作具體說明，僅對同步信號發(fā)生電路和信號合成電路作詳細(xì)描述。
同步信號發(fā)生電路4由晶體振蕩器41、行計數(shù)器42、場計數(shù)器43、行消隱信號產(chǎn)生電路44、行同步信號產(chǎn)生電路45、場消隱信號產(chǎn)生電路46、場同步信號產(chǎn)生電路47經(jīng)電路連接構(gòu)成。
晶體振蕩器41產(chǎn)生一個穩(wěn)定的時鐘信號，行計數(shù)器42對此信號進(jìn)行計數(shù)；行計數(shù)器42的計數(shù)長度可被設(shè)計得正好在一行的周期(如64μs)發(fā)生溢出并重新開始計數(shù)；行消隱信號產(chǎn)生電路44和行同步信號產(chǎn)生電路45分別對行計數(shù)器42的計數(shù)值進(jìn)行譯碼，在對應(yīng)行消隱時間(如52μs～64μs)和行同步時間(如54μs～58μs)的計數(shù)值范圍內(nèi)，分別輸出行消隱信號和行同步信號。
當(dāng)行計數(shù)器42發(fā)生溢出時，場計數(shù)器43得到進(jìn)位信號，開始計數(shù)；場計數(shù)器43的計數(shù)長度可被設(shè)計成等于312行，當(dāng)場計數(shù)器44發(fā)生溢出后重新開始計數(shù)；場消隱信號產(chǎn)生電路46和場同步信號產(chǎn)生電路47分別對場計數(shù)器43的計數(shù)值進(jìn)行譯碼，在對應(yīng)場消隱時間(如288行～311行)和場同步時間(如291行～293行)的計數(shù)值的周期內(nèi)，分別輸出場消隱信號和場同步信號。
所有的消隱信號和同步信號的有效電平都是邏輯低電平。
以上給出的具體參數(shù)可能隨著電視制式的不同而有所差別，但是本領(lǐng)域的一般工程技術(shù)人員能夠掌握實際的參數(shù)并可以據(jù)此設(shè)計具體電路。
信號合成電路由邏輯與門51、邏輯異或門52、模擬開關(guān)53、運算放大器54以及電阻55、56、57經(jīng)電路連接構(gòu)成。
邏輯與門51將行消隱信號和場消隱信號合并為混合消隱信號，此信號用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3輸出的模擬亮度信號電平是否有效。當(dāng)混合消隱信號有效(邏輯低電平)時，模擬開關(guān)53被關(guān)斷，從而阻止數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3輸出的模擬亮度信號的傳輸。
邏輯異或門52將行同步信號和場同步信號合并為混合同步信號。
運算放大器54以及電阻55、56、57構(gòu)成模擬同相加法電路，將數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3輸出的模擬亮度信號與邏輯異或非門52輸出的混合同步信號合成，形成最終的全電視信號。改變電阻55、56、57之間的相互比例關(guān)系，可以使得最終的輸出信號滿足全電視信號的電平要求。
本電路輸出的全電視信號為正極性信號。顯而易見，將由運算放大器54以及電阻55、56、57構(gòu)成的模擬同相加法電路改接成反相加法電路，可以輸出負(fù)極性全電視信號。
此全電視信號的信號電平與傳感器接收到的圖像亮度相關(guān)，所以可以用作自動光圈的控制信號。
權(quán)利要求
1.一種采用CMOS圖像傳感器的攝像機自動光圈鏡頭控制電路，其特征在于由微處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、同步信號發(fā)生電路、信號合成電路經(jīng)電路連接組成，由微處理器(2)讀出CMOS圖像傳感器(1)所感應(yīng)的圖像信號的每幀的平均亮度；此平均亮度信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換發(fā)生電路(3)變成一個與每幀的平均亮度成正比的模擬電壓信號，同步信號發(fā)生電路(4)獨立產(chǎn)生一個穩(wěn)定的行、場同步信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(3)產(chǎn)生的平均亮度輸出與同步信號發(fā)生電路(4)獨立產(chǎn)生的行、場同步信號，經(jīng)過信號合成電路(5)，形成包含平均亮度信號的全電視信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于同步信號發(fā)生電路(4)由晶體振蕩器(41)、行計數(shù)器(42)、場計數(shù)器(43)、行消隱信號產(chǎn)生電路(44)、行同步信號產(chǎn)生電路(45)、場消隱信號產(chǎn)生電路(46)、場同步信號產(chǎn)生電路(47)經(jīng)電路連接構(gòu)成；其中，晶體振蕩器(41)產(chǎn)生一個穩(wěn)定的時鐘信號，行計數(shù)器(42)對此信號進(jìn)行計數(shù)；行計數(shù)器(42)的計數(shù)長度正好在一行的周期發(fā)生溢出并重新開始計數(shù)；行消隱信號產(chǎn)生電路(44)和行同步信號產(chǎn)生電路(45)分別對行計數(shù)器(42)的計數(shù)值進(jìn)行譯碼，在對應(yīng)行消隱時間和行同步時間的計數(shù)值范圍內(nèi)，分別輸出行消隱信號和行同步信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于信號合成電路由邏輯與門(51)、邏輯異或門(52)、模擬開關(guān)(53)、運算放大器(54)以及電阻(55)、(56)、(57)經(jīng)電路連接構(gòu)成；其中，邏輯與門(51)將行消隱信號和場消隱信號合并為混合消隱信號，此信號用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(3)輸出的模擬亮度信號電平是否有效；當(dāng)混合消隱信號有效時，模擬開關(guān)(53)被關(guān)斷，從而阻止數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(3)輸出的模擬亮度信號的傳輸；邏輯異或門(52)將行同步信號和場同步信號合并為混合同步信號；運算放大器(54)以及電阻(55)、(56)、(57)構(gòu)成模擬同相加法電路，將數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(3)輸出的模擬亮度信號與邏輯異或門(52)輸出的混合同步信號合成，形成最終的全電視信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制電路，其特征在于由運算放大器(34)和電阻(55)、(56)、(57)構(gòu)成模擬反相加法電路。
全文摘要
本發(fā)明為一種采用CMOS圖像傳感器的攝像機自動光圈鏡頭控制電路。它由微處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、同步信號發(fā)生電路、信號合成電路經(jīng)電路連接組成。其中，由微處理器根據(jù)CMOS圖像傳感器的輸出、產(chǎn)生與每幀的平均亮度成正比的模擬電壓信號；獨立的同步信號發(fā)生電路使輸出的控制信號的行、場頻率始終穩(wěn)定；模擬電壓信號與行、場同步信號合成穩(wěn)定的全電視信號，作為自動光圈鏡頭的控制信號。
文檔編號H04N5/225GK1474225SQ03142198
公開日2004年2月11日 申請日期2003年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月9日
發(fā)明者陳光夢, 郝濤 申請人:上海復(fù)旦聚升信息科技有限公司