CN102801906A

CN102801906A - 具有日夜双光圈的监控相机

Info

Publication number: CN102801906A
Application number: CN2012102722855A
Authority: CN
Inventors: 杜明辉; 杨晓东; 范振粤; 袁仁坤; 杨运勋; 范立斌; 易骏; 马平; 向志文; 闵武志; 吴土乾; 劳景南
Original assignee: SOUTHSTAR ELECTRONICS Ltd
Current assignee: Guangdong Enweishi Technology Co ltd
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: CN102801906B

Abstract

本发明公开一种具有日夜双光圈的监控相机，包括菲涅尔透镜、被动红外传感器、自动切换光圈镜头、图像传感器、红外辅助照明电路和环境亮度检测电路,还包括低功耗MCU和DSP处理芯片，该自动切换光圈镜头正对图像传感器设置，且自动切换光圈镜头包括透镜组件以及可切换光阑对，该可切换光阑对上设有孔径不同的日间光圈和夜间光圈，该日间光圈的孔径小于夜间光圈的孔径，且日间光圈表面具有红外滤光片；白天，该日间光圈正对透镜组件的镜片，夜间，该可切换光阑对切换成夜间光圈，夜间光圈正对透镜组件的镜片。本发明实现了自动感应拍摄和夜视功能，并有效克服了固定光圈监控相机白天景深和夜间亮度之间的矛盾。

Description

具有日夜双光圈的监控相机

技术领域

本发明涉及一种户外监控设备领域技术，尤其涉及一种具有日夜双光圈的监控相机。

背景技术

目前市场上已有具备夜视功能的监控相机，但这些相机光圈是固定的，出厂时如果光圈较小，将导致夜间亮度不足；如果光圈较大，白天景深偏小从而影响图像质量。而现有光圈可变的监控相机，因需实现多档光圈切换，结构较复杂，实现难度大，造价高，不利于优质产品的推广。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种具有日夜双光圈的监控相机，白天使用时不但扩展了景深，而且消除了红外光导致的色偏，夜间使用时结合红外辅助照明，极大改善了图片的亮度水平，拖影和噪点缺陷大为减少。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种具有日夜双光圈的监控相机，包括菲涅尔透镜、被动红外传感器、自动切换光圈镜头、图像传感器、环境亮度检测电路和红外辅助照明电路,还包括低功耗MCU和DSP处理芯片，所述被动红外传感器位于菲涅尔透镜焦点位置，并与低功耗MCU连接，所述红外辅助照明电路和环境亮度检测电路分别连接低功耗MCU，而低功耗MCU的输出端分两路，其中一路直接连接DSP处理芯片，另一路连接自动切换光圈镜头的控制端，该图像传感器接到DSP处理芯片上，并且该自动切换光圈镜头正对图像传感器设置，而自动切换光圈镜头包括透镜组件以及可切换光阑对，该可切换光阑对上设有孔径不同的日间光圈和夜间光圈，该日间光圈的孔径小于夜间光圈的孔径，且日间光圈表面具有红外滤光片；在白天监控状态下，该日间光圈正对透镜组件的镜片，在夜间监控状态下，该可切换光阑对切换成夜间光圈，夜间光圈正对透镜组件的镜片。

优选的，所述透镜组件包括依次排列的入瞳光学镜片、双胶合透镜和出瞳光学镜片，所述可切换光阑对设置在入瞳光学镜片和出瞳光学镜片之间。

优选的，所述可切换光阑对设置在入瞳光学镜片和双胶合透镜之间。

优选的，所述可切换光阑对设置在出瞳光学镜片和双胶合透镜之间。

优选的，所述可切换光阑对为一平移板，前述日间光圈和夜间光圈间距地设置在该平移板上。

优选的，所述低功耗MCU还连接有一用户设置界面，该用户设置界面包括按键模块和LCD模块。

优选的，所述按键模块包括开机/关机、模式设定和上翻/下翻三组按键；所述LCD模块包括当前日期时间、触发有效时间、触发工作模式、触发间隔时间四个LCD显示模块。

优选的，所述DSP处理芯片上还连接有SDRAM内存芯片、程序存储芯片、存储卡接口和USB接口。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

首先，通过在自动切换光圈镜头中设置可切换光阑对，由于该可切换光阑对上具有孔径不同的日间光圈和夜间光圈，两个光圈可根据环境亮度自动切换，孔径较小的日间光圈用于白天监控，不但扩展了景深，而且日间光圈的红外滤光片消除了红外光导致的色偏，拍照/视频录制效果理想；而孔径较大的夜间光圈用于夜晚监控，结合红外辅助照明电路，极大改善了图片的亮度水平，拖影和噪点缺陷大为减少；本发明克服以往固定光圈监控相机出厂时如果光圈较小，将导致夜间亮度不足，如果光圈较大，白天景深偏小从而影响图像质量的矛盾，实现白天监控景深完美，目标物在近距离、远距离保持清晰；夜间监控使用低功耗照明、低曝光时间、低增益补偿，即可达到一般小光圈镜头的亮度水平。

再者，由于透镜组件包括依次排列的入瞳光学镜片、双胶合透镜和出瞳光学镜片，而可切换光阑对可以设置在入瞳光学镜片和双胶合透镜之间，也可以设置在出瞳光学镜片与双胶合透镜之间，设置方式多样，选择性较强，而且不会影响拍照/视频录制效果。

还有，通过将日间光圈和夜间光圈间距地设置在同一片平移板上，结构简单，日间光圈与夜间光圈的切换更容易实现，而且具有造价低、占用面积小的优点，有利于市场推广。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之实施例的系统框图；

图2是本发明之实施例中自动切换光圈镜头功能示意图，图中处于白天使用状态；

图3是本发明之实施例中自动切换光圈镜头功能示意图，图中处于黑夜使用状态；

图4是本发明之实施例的用户设置界面示意图。

附图标识说明：

1、DSP处理芯片 2、低功耗MCU

3、菲涅尔透镜 4、被动红外传感器

5、自动切换光圈镜头 6、图像传感器

7、环境亮度检测电路 8、红外辅助照明电路

9、用户设置界面 10、SDRAM内存芯片

11、程序存储芯片 12、存储卡接口

13、USB接口 14、可切换光阑对

15、入瞳光学镜片 16、双胶合透镜

17、出瞳光学镜片 18、日间光圈

19、夜间光圈 20、按键模块

21、LCD模块。

具体实施方式

请参照图1至图4所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，包括有DSP处理芯片1、低功耗MCU 2、菲涅尔透镜3、被动红外传感器4、自动切换光圈镜头5、图像传感器6、环境亮度检测电路7、红外辅助照明电路8、用户设置界面9、SDRAM内存芯片10、程序存储芯片11、存储卡接口12和USB接口13。

其中，所述被动红外传感器4位于菲涅尔透镜3焦点位置，并与低功耗MCU 2连接，所述红外辅助照明电路8和环境亮度检测电路7分别连接低功耗MCU 2，而低功耗MCU 2的输出端分两路，其中一路直接连接DSP处理芯片1，另一路连接自动切换光圈镜头5的控制端，该图像传感器6接到DSP处理芯片1上，并且该自动切换光圈镜头5正对图像传感器6设置，SDRAM内存芯片10、程序存储芯片11、存储卡接口12和USB接口13均连接在DSP处理芯片1上。

具体而言，所述被动红外传感器4与菲涅尔透镜3构成对一定空间区域的监控。根据有效探测范围内的温度变化来判断是否有目标出现，一旦探测区内温度变化达到一定阀值，触发低功耗MCU 2，启动DSP处理芯片1实现照相或录像。

所述环境亮度检测电路7由一灵敏度较高的光敏电阻电路来实时检测周围环境的亮度，并在红外感应触发后将代表该亮度的电阻上的电压值输送到低功耗MCU 2中，低功耗MCU 2将该值与预设的阀值相比较，若小于该亮度阀值（环境暗），则立即开启红外辅助照明电路8，使红外照明阵列发光。同时通过同步电磁切换的方式切换自动切换光圈镜头5至夜间用光圈，使目标身上反射回来的红外光顺利到达图像传感器6成像，完成夜视功能。

所述DSP处理芯片1是本功能模块的核心，该DSP处理芯片1启动后根据低功耗MCU 2设定的模式自动照相或录像。该DSP处理芯片1对来自图像传感器6的数据进行实时的处理并实时的以JPEG的格式压缩后存储，同时该DSP处理芯片1具备普通数码照相机具备的自动曝光和自动白平衡功能，使所拍摄照片和视频在各种光照条件下达到亮度适中并且颜色不失真。

所述SDRAM内存芯片10、程序存储芯片11、存储卡接口12、USB接口13、图像传感器6与DSP处理芯片1配合连接，核心功能主要是完成所需的照相或录像功能并加以压缩存储，具体分工如下：

所述SDRAM内存芯片10主要功能是作为图像或视频信号处理的内存，该SDRAM内存芯片10须根据照相机最高像素来加以配置，为图像或视频的顺利处理提供支持。

所述程序存储芯片11主要功能是存放DSP处理芯片1的系统程序。当DSP处理芯片1启动时，程序存储芯片11中的程序被加载到DSP处理芯片1中运行，驱动DSP处理芯片1对信号进行快速处理。

所述存储卡接口12主要功能是为存储卡提供驱动控制电路，具备读写存储卡的功能，该存储卡接口12可以与市面上常用的SD卡、MMC卡、TF卡、记忆棒等存储卡连接。

所述USB接口13主要有两大功能，一是计算机可以通过连接该接口读写存储卡或FLASH芯片中的数据，浏览照片或视频，或进行其它操作；二是可以通过该接口将程序下载到程序存储芯片11中，完成DSP处理芯片1的软件版本升级。

所述图像传感器6的主要功能是将光学信号转变为电信号并传输至DSP处理芯片1进行处理。工作时有DSP处理芯片1经I2C协议控制图像传感器6，完成信号的转换后，将像素点亮度值经由图像数据传输接口传输至DSP处理芯片1进行后续处理。

承上，如图2和图3所示，所述自动切换光圈镜头5包括透镜组件以及可切换光阑对14。该透镜组件正对图像传感器6，透镜组件包括依次排列的入瞳光学镜片15、双胶合透镜16和出瞳光学镜片17。所述可切换光阑对14最好设置在入瞳光学镜片15和双胶合透镜16之间，或者设置在出瞳光学镜片17和双胶合透镜16之间。该可切换光阑对14为一平移板，该平移板上设有孔径不同的日间光圈18和夜间光圈19，该日间光圈18的孔径小于夜间光圈19的孔径，且日间光圈18表面具有红外滤光片。

在白天监控状态下，该日间光圈18正对透镜组件的镜片，日光中可见光可通过光圈，而日光中红外光被红外滤光片阻挡；在夜间监控状态下，该可切换光阑对14切换成夜间光圈19，使夜间光圈19正对透镜组件的镜片，由于没有红外滤光片的阻挡，红外光可全部通过光圈。正常状态下监控相机使用日间光圈18，当低功耗MCU 2检测到环境亮度低于预设阀值时，会启动夜视功能，此时红外辅助照明电路8使红外灯阵列点亮发光，同时同步切换成不带滤光片的夜间光圈19，使移动目标身上反射回来的红外光顺利到达图像传感器6成像，完成夜视功能。

如图4所示，为用户设置界面9示意图，该界面主要包括用于输入的按键模块20和用于输出的LCD模块21。所述按键模块20包括开机/关机、模式设定和上翻/下翻三组按键；所述LCD模块21包括当前日期时间、触发有效时间、触发工作模式、触发间隔时间四个LCD显示模块。用户通过按键模块20和LCD模块21，可以方便的调整当前日期时间，并设定工作模式照相或者录像，同时设定触发有效时间为白天、晚上或全天24小时，以及触发的时间间隔。所述触发有效时间通过环境亮度检测电路7准确判定（见图1）。在有效触发时间之外的触发无效。

本发明的原理如下：在白天监控状态下，可切换光阑对14的日间光圈18正对透镜组件的镜片，被动红外传感器4一旦探测到移动目标立刻触发低功耗MCU 2，启动DSP处理芯片1实现照相或录像，并将图像/视频压缩储存；在夜间监控状态下，低功耗MCU 2通过环境亮度检测电路7实时监测环境亮度值，若环境亮度不足，则通过低功耗MCU 2控制在照相或录像前开启红外辅助照明电路8，并且通过同步电磁切换方式自动切换可切换光阑对14至夜间光圈19，移动目标身上反射回来的红外光到达图像传感器6成像，完成自动夜视拍照功能，并且图像/视频也被压缩储存。

综上所述，本发明的设计重点在于：

一，通过在自动切换光圈镜头5中设置可切换光阑对14，由于该可切换光阑对14上具有孔径不同的日间光圈18和夜间光圈19，两个光圈可根据环境亮度自动切换，孔径较小的日间光圈18用于白天监控，不但扩展了景深，而且日间光圈18的红外滤光片消除了红外光导致的色偏，拍照/视频录制效果理想；而孔径较大的夜间光圈19用于夜晚监控，结合红外辅助照明电路8，极大改善了图片的亮度水平，拖影和噪点缺陷大为减少；本发明克服以往固定光圈监控相机出厂时如果光圈较小，将导致夜间亮度不足，如果光圈较大，白天景深偏小从而影响图像质量的矛盾，实现白天监控景深完美，目标物在近距离、远距离保持清晰；夜间监控使用低功耗照明、低曝光时间、低增益补偿，即可达到一般小光圈镜头的亮度水平。

二，由于透镜组件包括依次排列的入瞳光学镜片15、双胶合透镜16和出瞳光学镜片17，而可切换光阑对14可以设置在入瞳光学镜片15和双胶合透镜16之间，也可以设置在出瞳光学镜片17与双胶合透镜16之间，设置方式多样，选择性较强，而且不会影响拍照/视频录制效果。

三，通过将日间光圈18和夜间光圈19间距地设置在同一片平移板上，结构简单，日间光圈18与夜间光圈19的切换更容易实现，而且具有造价低、占用面积小的优点，有利于市场推广。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种具有日夜双光圈的监控相机，包括菲涅尔透镜、被动红外传感器、自动切换光圈镜头、图像传感器、环境亮度检测电路和红外辅助照明电路, 其特征在于：还包括低功耗MCU和DSP处理芯片，所述被动红外传感器位于菲涅尔透镜焦点位置，并与低功耗MCU连接，所述红外辅助照明电路和环境亮度检测电路分别连接低功耗MCU，而低功耗MCU的输出端分两路，其中一路直接连接DSP处理芯片，另一路连接自动切换光圈镜头的控制端，该图像传感器接到DSP处理芯片上，并且该自动切换光圈镜头正对图像传感器设置，而自动切换光圈镜头包括透镜组件以及可切换光阑对，该可切换光阑对上设有孔径不同的日间光圈和夜间光圈，该日间光圈的孔径小于夜间光圈的孔径，且日间光圈表面具有红外滤光片；在白天监控状态下，该日间光圈正对透镜组件的镜片，在夜间监控状态下，该可切换光阑对切换成夜间光圈，夜间光圈正对透镜组件的镜片。

2.根据权利要求1所述的具有日夜双光圈的监控相机，其特征在于：所述透镜组件包括依次排列的入瞳光学镜片、双胶合透镜和出瞳光学镜片，所述可切换光阑对设置在入瞳光学镜片和出瞳光学镜片之间。

3.根据权利要求2所述的具有日夜双光圈的监控相机，其特征在于：所述可切换光阑对设置在入瞳光学镜片和双胶合透镜之间。

4.根据权利要求2所述的具有日夜双光圈的监控相机，其特征在于：所述可切换光阑对设置在出瞳光学镜片和双胶合透镜之间。

5.根据权利要求1所述的具有日夜双光圈的监控相机，其特征在于：所述可切换光阑对为一平移板，前述日间光圈和夜间光圈间距地设置在该平移板上。

6.根据权利要求1所述的具有日夜双光圈的监控相机，其特征在于：所述低功耗MCU还连接有一用户设置界面，该用户设置界面包括按键模块和LCD模块。

7.根据权利要求6所述的具有日夜双光圈的监控相机，其特征在于：所述按键模块包括开机/关机、模式设定和上翻/下翻三组按键；所述LCD模块包括当前日期时间、触发有效时间、触发工作模式、触发间隔时间四个LCD显示模块。

8.根据权利要求1所述的具有日夜双光圈的监控相机，其特征在于：所述DSP处理芯片上还连接有SDRAM内存芯片、程序存储芯片、存储卡接口和USB接口。