光圈驱动电路、光圈驱动系统和摄像机的制作方法

本实用新型涉及电路领域，更具体地，涉及一种光圈驱动电路、光圈驱动系统和摄像机。

背景技术：

随着摄像机(例如网络摄像机)的普及，市场对摄像机的成本要求越来越高，如何在摄像效果得到保证的基础上降低物料成本成为越来越迫切的问题。很多摄像机中包括用于调整镜头光圈的光圈驱动电路，例如直流驱动光圈(即DC-iris)驱动电路。DC-iris是一种特殊类型的光圈，其由摄像机控制，能自动调节进入的光的数量。DC-iris驱动电路属于目前主流的光圈驱动电路。

目前比较常见的光圈驱动电路的实现方案如下，光圈驱动电路自摄像机的主控芯片接收自动光圈所需的驱动电压值，该驱动电压值是主控芯片根据当前图像效果运算并量化后获得的，随后光圈驱动电路将驱动电压值经数模转换后输出模拟形式的驱动电压，进而利用该模拟形式的驱动电压控制自动光圈的光圈孔径。该现有的光圈驱动电路结构比较复杂，硬件方面需要用到一个数模转换集成电路、数个三极管及部分电阻电容，成本昂贵。另外，在该现有方案中，主控芯片通过串行外设接口(SPI)与数模转换集成电路通信，因此配套的软件控制需要用到SPI通信协议，技术相对复杂且浪费主控芯片的硬件资源。

技术实现要素：

考虑到上述问题，本实用新型提供了一种低成本高精度的光圈驱动电路、光圈驱动系统和摄像机。

根据本实用新型一方面，提供一种光圈驱动电路。该光圈驱动电路包括：滤波电路，用于接收脉宽调制(PWM)信号，对所述PWM信号进行滤波，并输出滤波获得的直流信号；分压电路，用于接收电源电压，并输出分压获得的分压信号；以及连接器，连接所述滤波电路和所述分压电路，所述连接器用于接入自动光圈的连接线，接收所述直流信号作为所述自动光圈的驱动电压，并且接收所述分压信号作为所述自动光圈的阻尼电压。

示例性地，所述滤波电路包括滤波电阻和滤波电容，所述滤波电阻的一端用于接收所述PWM信号，所述滤波电阻的另一端连接所述滤波电容的一端，所述滤波电容的另一端接地；所述连接器连接所述滤波电阻和所述滤波电容连接的节点。

示例性地，所述滤波电路包括滤波电感和滤波电阻，所述滤波电感的一端用于接收所述PWM信号，所述滤波电感的另一端连接所述滤波电阻的一端，所述滤波电阻的另一端接地；所述连接器连接所述滤波电感和所述滤波电阻连接的节点。

示例性地，所述分压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的一端用于接收所述电源电压，所述第一分压电阻的另一端连接所述第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端接地；所述连接器连接所述第一分压电阻和所述第二分压电阻连接的节点。

示例性地，所述分压电路还包括稳压电容，所述稳压电容的一端接地，所述稳压电容的另一端连接所述第一分压电阻和所述第二分压电阻连接的节点。

示例性地，所述连接器是板到线连接器。

示例性地，所述连接器具有引脚1、引脚2、引脚3和引脚4，所述连接器的引脚3连接所述滤波电路，用于接收所述直流信号；所述连接器的引脚2连接所述分压电路，用于接收所述分压信号；所述连接器的引脚1和引脚4接地。

根据本实用新型另一方面，提供一种光圈驱动系统。该光圈驱动系统包括处理电路和如上所述的光圈驱动电路，其中，所述处理电路连接所述滤波电路，用于输出所述PWM信号。

示例性地，所述处理电路采用下列项中的一项或多项实现：专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)和微控制器(MCU)。

示例性地，所述处理电路采用所述自动光圈所属摄像机的主控芯片实现。

根据本实用新型另一方面，提供一种摄像机，包括如上所述的光圈驱动系统、图像采集装置和自动光圈，其中，处理电路连接至图像采集装置，用于接收图像采集装置采集的图像，以输出所述脉宽调制信号，自动光圈分别连接至图像采集装置和光圈驱动系统中的光圈驱动电路。

根据本实用新型实施例的光圈驱动电路、系统和摄像机的电路结构简单，无需使用三极管及集成电路，无需SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)等复杂的通信接口，因此其硬件成本低、软件实现难度低并且稳定实用。

附图说明

通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出根据本实用新型一个实施例的光圈驱动电路的示意性框图；

图2示出根据本实用新型一个实施例的光圈驱动电路的滤波电路的电路原理图；

图3示出根据本实用新型一个实施例的光圈驱动电路的分压电路的电路原理图；

图4示出根据本实用新型一个实施例的光圈驱动电路的连接器的电路原理图；以及

图5示出根据本实用新型一个实施例的光圈驱动系统的示意性框图。

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的本实用新型实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型的实施例提供一种光圈驱动电路和包括光圈驱动电路的光圈驱动系统。本实用新型提供的光圈驱动电路结构简单、成本低，可以应用于各种合适的光圈驱动领域，例如网络摄像机的自动光圈驱动等。

根据本实用新型一方面，提供一种光圈驱动电路。下面参考图1描述本实用新型提出的光圈驱动电路。图1示出根据本实用新型一个实施例的光圈驱动电路100的示意性框图。如图1所示，该光圈驱动电路100包括滤波电路110、分压电路120和连接器130。

滤波电路110用于接收PWM信号，对PWM信号进行滤波，并输出滤波获得的直流信号。滤波电路110可以是RC低通滤波电路。滤波电路110可以将PWM信号中的交流分量(高频成分)滤除，剩下直流分量(低频成分)，因此PWM信号经过滤波电路110的滤波之后，可以转换为直流信号。该直流信号经由连接器130的传递输入自动光圈用作自动光圈的驱动电压。

分压电路120用于接收电源电压，并输出分压获得的分压信号。电源电压可以是例如3.3V的电源电压。分压电路120可以是任何合适的能够提供一定恒压的电路。自动光圈所需的阻尼电压是恒定的，因此可以直接从电源电压中分出一定的电压用作阻尼电压。分压电路120可以简单地采用两个分压电阻实现，这将在下文进行描述。

阻尼电压可以视为参考电压，通过驱动电压和阻尼电压之间的电压差可以控制自动光圈的光圈孔径的放大和缩小。下面简单描述自动光圈的光圈孔径缩放原理。驱动电压输入自动光圈的驱动线圈，阻尼电压输入自动光圈的阻尼线圈。由于驱动线圈和阻尼线圈的共同作用，当驱动电压远大于阻尼电压时，自动光圈的光圈孔径可以慢慢放大，当驱动电压远小于阻尼电压时，自动光圈的光圈孔径可以慢慢缩小，当驱动电压与阻尼电压相等时，自动光圈的光圈孔径可以稳定不变。由此可见，在将阻尼电压设定为恒定的电压的情况下，如果期望改变自动光圈的光圈孔径，调整进光量，则只需调整驱动电压的大小即可。调整自动光圈时所需的驱动电压的大小可以由摄像机的主控芯片或下文所述的处理电路进行计算。

连接器130连接滤波电路110和分压电路120，连接器130用于接入自动光圈的连接线，接收直流信号作为自动光圈的驱动电压，并且接收分压信号作为自动光圈的阻尼电压。

示例性地，连接器130可以是常规的板到线连接器。连接器130可以将滤波电路110输出的直流信号传递给自动光圈用作其驱动电压，并且可以将分压电路120输出的分压信号传递给自动光圈作为其阻尼电压。

根据本实用新型实施例的光圈驱动电路采用滤波电路、分压电路和连接器实现，滤波电路、分压电路和连接器均可以采用简单的器件(例如电阻、电容等)实现，滤波电路接收的PWM信号也可以采用常规的处理电路(例如直接采用摄像机的主控芯片)生成，因此这种光圈驱动电路的实现方式非常简单。本实用新型提供的光圈驱动电路可以不使用三极管及集成电路，因此可以大大降低硬件成本。另外，由于采用PWM信号来实现光圈驱动，因此不需要SPI等复杂的通信接口，使得配套的软件设计也得到简化，软件通信方面的工作量也大大简化。综上论述，本实用新型提供的光圈驱动电路可以使得无论是在软件控制的简化还是在硬件成本的降低方面都能够实现本质性的改进，因此其可以产生巨大的经济效益，具有极大的应用价值和市场前景。

下面结合图2至图4描述根据本实用新型实施例的光圈驱动电路100的电路结构和工作原理。图2示出根据本实用新型一个实施例的光圈驱动电路的滤波电路的电路原理图，图3示出根据本实用新型一个实施例的光圈驱动电路的分压电路的电路原理图，图4示出根据本实用新型一个实施例的光圈驱动电路的连接器的电路原理图。应当理解，图2至图4所示的电路原理图仅是示例而非对本实用新型的限制，本实用新型的滤波电路、分压电路和连接器并不局限于图2至图4中对应所示的电路结构。

在一个示例中，滤波电路110可以包括滤波电阻和滤波电容。参考图2，滤波电路110包括滤波电阻R3和滤波电容C2。滤波电阻R3的一端用于接收PWM信号(在图2中示出为PWM_DRIVE)，滤波电阻R3的另一端连接滤波电容C2的一端，滤波电容C2的另一端接地。连接器130(即连接器J1)连接滤波电阻R3和滤波电容C2连接的节点。

如图4所示，连接器J1具有引脚1、引脚2、引脚3和引脚4。连接器J1的引脚3连接滤波电路110，用于接收所述直流信号。PWM信号经过滤波电阻R3和滤波电容C2的滤波之后，在滤波电阻R3和滤波电容C2连接的节点处获得直流信号IRIS_DRIVE，该信号输入至连接器J1的引脚3。连接器J1的引脚1和引脚4接地。另外，连接器J1还具有引脚BO1和BO2，连接器J1的引脚BO1和BO2属于常规引脚，通常接地。

滤波电阻R3和滤波电容C2组成的RC滤波电路结构简单，易于实现，工作也比较稳定，因此非常适于对PWM信号进行滤波。

在另一个示例中，滤波电路110可以包括滤波电感和滤波电阻(未示出)。滤波电感的一端用于接收PWM信号，滤波电感的另一端连接滤波电阻的一端，滤波电阻的另一端接地。连接器130连接滤波电感和滤波电阻连接的节点。

本实施例中的滤波电感可以替换图2所示的滤波电阻R3，安置在滤波电阻R3原本所处的位置上，同时本实施例的滤波电阻可以替换图2所示的滤波电容C2，安置在滤波电容C2原本所处的位置上。滤波电感和滤波电阻可以组成LR低通滤波电路，同样可以实现上一实施例中RC低通滤波电路的功能。

在一个示例中，分压电路120可以包括第一分压电阻和第二分压电阻。参考图3，分压电路120包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。第一分压电阻R1的一端用于接收电源电压，第一分压电阻R1的另一端连接第二分压电阻R2的一端，第二分压电阻R2的另一端接地。连接器J1连接第一分压电阻R1和第二分压电阻R2连接的节点。

电源电压可以是任何合适的电压，例如图中所示为3.3V，其仅是示例而非限制。连接器J1的引脚2连接分压电路120，用于接收分压信号。如图3所示，在第一分压电阻R1和第二分压电阻R2连接的节点处输出分压信号CONT+，该分压信号输入至图4所示的连接器J1的引脚2。在图3所示的电路中，分压信号的大小为V_CONT+＝V_CC×R2/(R1+R2)，其中，V_CC是电源电压。

利用两个分压电阻组成的分压电路可以非常简单方便地获得所需的阻尼电压。

在一个示例中，分压电路120还可以包括稳压电容。继续参考图3，分压电路120包括稳压电容C1。稳压电容C1的一端接地，稳压电容C1的另一端连接第一分压电阻R1和第二分压电阻R2连接的节点(因此其也连接连接器J1的引脚2)。

稳压电容C1可以使输出的分压信号比较稳定，避免其振荡。电路中的电压(例如电源电压)可能并不一定是完全恒定不变的，其可能小幅度地振荡。在电源电压增大时，稳压电容C1可以缓慢地储存电荷，在电源电压减小时，稳压电容C1可以缓慢地释放电荷，这可以使得第二分压电阻R2两端的电压不会随电源电压的变化而突然增大或减小，从而起到稳定分压电路120输出的分压信号的作用。

根据本实用新型另一方面，提供一种光圈驱动系统。光圈驱动系统包括处理电路和上述的光圈驱动电路。图5示出根据本实用新型一个实施例的光圈驱动系统500的示意性框图。图5中的光圈驱动电路中的滤波电路110、分压电路120和连接器130与图1(或图2至图4)中标记相同的装置相同或相似，为了简明起见，在此将不对其功能进行重复性描述。

如图5所示，除光圈驱动电路之外，光圈驱动系统500还包括处理器540。处理器540连接到滤波电路110，用于输出脉冲宽度调制(PWM)信号。

处理电路540可以根据自动光圈所属摄像机的当前图像效果计算自动光圈所需的驱动电压，并将驱动电压转换为对应的PWM信号。此处计算出的驱动电压相当于随后滤波电路110输出的直流信号，由于滤波电路110输出的直流信号是通过对PWM信号进行滤波，滤除PWM信号中的交流分量(高频成分)并剩余PWM信号中的直流分量(低频成分)而获得的，因此处理电路540所计算出的驱动电压相当于是PWM信号的直流分量，根据这样的关系可以反向推导出处理电路540需要输出的PWM信号的波形。

在一个示例中，处理电路540可以采用自动光圈所属摄像机的主控芯片实现。示例性地，处理电路540可以通过现有的硬件(例如摄像机的主控芯片)以及运行于其中的现有的各种能够计算自动光圈所需的驱动电压及生成PWM信号的算法或程序来实现。

在一个示例中，处理电路540可以采用下列项中的一项或多项实现：专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)和微控制器(MCU)。举例说明，可以将预先设计好的逻辑单元，例如与门、或门、多路开关、触发器等，按照预设规则排列以组成能够实现处理电路540的功能的ASIC。当然，处理电路540可以是独立的集成电路，也可以包括多个实现不同功能的分立电路。诸如ASIC、FPGA、CPLD或MCU的定制或半定制电路具有可靠性高、运算速度快、体积小等优点，非常适于用作专用的处理电路。

在一个示例中，处理电路540通过其常规输出接口(或者管脚，例如通用I/O接口)与滤波电路110连接。示例性地，假设处理电路540为微控制器(MCU)，则滤波电路110可以与该微控制器(MCU)的通用I/O接口连接，以接收来自微控制器(MCU)的PWM信号。

本实用新型还提供一种摄像机(图中未示出)，其包括图像采集装置(图中未示出)、自动光圈(图中未示出)和光圈驱动系统500。光圈驱动系统500中的处理电路540可以连接至图像采集装置，并且自动光圈分别连接至图像采集装置和光圈驱动系统500中的光圈驱动电路100。处理电路540用于接收图像采集装置采集的图像，以输出PWM信号。具体地，处理电路540可以根据图像采集装置采集的当前图像效果计算自动光圈所需的驱动电压，并将驱动电压转换为对应的PWM信号。光圈驱动电路100中的滤波电路110基于PWM信号生成直流信号，分压电路120生成分压信号，将直流信号传递给自动光圈用作其驱动电压，并且可以将分压信号传递给自动光圈作为其阻尼电压，从而实现自动光圈调节。

示例性地，处理电路540采用摄像机的主控芯片实现。

本实用新型提供的光圈驱动电路、系统和摄像机经过实际验证证明是非常稳定可靠的，并且其产生的驱动电压也比较精确，控制精度较高，光圈驱动效果可以满足实际需求。本实用新型提供的光圈驱动电路、系统和摄像机可使电路成本大大降低，软件难度也得到一定简化。结合目前摄像机(尤其是网络摄像机)的巨大市场，可以产生巨大的经济效益。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本实用新型的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本实用新型的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本实用新型的范围之内。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或至少两个，在对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本实用新型的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其实用新型点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或装置进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在至少两个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的装置权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。