专利名称：摄像机的光圈控制系统和控制方法
技术领域：
本发明涉及摄像机的技术领域，具体说是一种能够实现自动设定光圈的正驱动电压、负驱动电压和保持电压，并且自动光圈定位的摄像机的光圈控制系统和控制方法。
背景技术：
摄像机镜头的光圈一般是由电压信号驱动直流电机控制的，理论上当电压为某个数值的时候，光圈可以稳定不动，该数值可以称为保持电压。电压高于或低于保持电压时， 光圈就会闭合或打开，控制光圈打开和关闭的电压分别称为正驱动电压和负驱动电压。很多镜头还内置传感器，可以检测光圈的开度，并输出一个模拟电压。这样的摄像机光圈控制电路，就由控制电路和位置反馈电路两部分构成。摄像机工作过程中，自动光圈的实现依靠是把图像信号处理器获取的亮度值，与标准值进行比较，如果偏离标准值超过一定范围，就对光圈驱动电路施加正或负驱动电压， 当回归标准值的时候，再对光圈施加保持电压，让光圈保持恒定大小。这个调整过程对保持电压的精确度和稳定性要求很高。并且很容易出现超调，造成图像忽明忽暗，不利实时的视频监控。在批量生产中，不同摄像机主控制器预先烧写的程序是相同的，即使同一品牌型号的镜头，由于生产过程中的偏差，光圈在同一开度的时候，不同镜头对应的保持电压和反馈电压会略有区别，所以在摄像机实际使用过程中会产生控制偏差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现自动设定光圈的正驱动电压、负驱动电压和保持电压，并且自动光圈定位的摄像机的光圈控制系统和控制方法。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是
本发明的摄像机的光圈控制系统，包括控制器，向驱动电路发出控制信号并接收位置反馈电路发出的采样结果，判断光圈动作；驱动电路，输出驱动电压，改变光圈工作状态； 光圈，在驱动电压的作用下改变开关状态；位置反馈电路，接收光圈的状态改变信号，并将采样反馈信号发送至控制器；经由控制器、驱动电路、光圈、位置反馈电路再回到控制器，各部分依次连接形成闭环控制结构。本发明还可以采用如下技术措施
所述的位置反馈电路中包括位置传感器、差分放大器和模数转换器，光圈的变化信号依次经过位置传感器、差分放大器和模数转换器后转换为数字信号并传输给控制器。本发明的摄像机的光圈控制方法，包括以下步骤
(1)通过光圈控制系统依次确定当光圈完全闭合时位置反馈电路的输出值Dl和光圈完全打开时位置反馈电路的输出值D2 ；
(2)在光圈完全打开的条件下，将控制器的输出信号设为Si，使驱动器产生驱动电压 Ul，连续AD采样，判断反馈值的变化；如果反馈值没有变化，调整Sl信号，重复上述过程，直到反馈值开始增大，且当反馈值大于Dl+0x50时，记下Sl的值作为负驱动电压S -；
(3)将控制器输出信号设为S2，使驱动器产生驱动电压U2，连续AD采样，判断反馈值的变化；如果反馈值持续增大或保持不变，调整S2信号并重复上述过程，直到反馈值开始减少，且当反馈值小于Dl+0x30时，记下S2的值作为正驱动电压S+ ；
(4)将控制信号置为S3=[ (S —)+ (S+) ] /2，使驱动器产生电压U3，连续AD采样，如果反馈值持续增大，则向S2方向微调S3，如果反馈值持续减少，则向Sl方向微调S3信号，重复上述过程，直到反馈值恒定，此时，记下S3的值作为保持电压；
(5)在D2到Dl之间分割出N个区间，每个区间的数值对应一定大小的光圈，这样光圈的开闭大小就被对应分成了 N个档位；完成初始化过程；
(6)摄像机工作时，控制器通过光圈位置传感器的实时反馈信号值，将光圈稳定设置在对应档位；而当图像信号处理器检测到场景亮度发生变化时，控制器将图像亮度相应调整至对应的档位。本发明具有的优点和积极效果是
本发明的摄像机的光圈控制系统和控制方法中，控制器、驱动电路、光圈、位置反馈电路依次连接形成闭环控制结构，在摄像机工作的初始阶段自动设定光圈的正驱动电压、负驱动电压和保持电压从而使摄像机能够根据实际使用状况完成自动光圈定位，一方面可以避免因电动镜头光圈控制系统参数存在离散性而造成的不良影响，另一方面能够使摄像机快速而精确地调节光圈，减少超调。
图1是本发明的摄像机的光圈控制系统的结构示意图2是采用了本发明的摄像机的光圈控制系统中位置反馈电路的示意图； 图3是本发明的摄像机的光圈控制方法的执行步骤流程图。
具体实施例方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。图1是本发明的摄像机的光圈控制系统的结构示意图；图2是采用了本发明的摄像机的光圈控制系统中位置反馈电路的示意图；图3是本发明的摄像机的光圈控制方法的执行步骤流程图。如图1至图3所示，本发明的摄像机的光圈控制系统，包括控制器，向驱动电路发出控制信号并接收位置反馈电路发出的采样结果，判断光圈动作；驱动电路，输出驱动电压，改变光圈工作状态；光圈，在驱动电压的作用下改变开关状态；位置反馈电路，接收光圈的状态改变信号，并将采样反馈信号发送至控制器；经由控制器、驱动电路、光圈、位置反馈电路再回到控制器，各部分依次连接形成闭环控制结构。本发明还可以采用如下技术措施
所述的位置反馈电路中包括位置传感器、差分放大器和模数转换器，光圈的变化信号依次经过位置传感器、差分放大器和模数转换器后转换为数字信号并传输给控制器。本发明的摄像机的光圈控制方法，包括以下步骤
(1)通过光圈控制系统依次确定当光圈完全闭合时位置反馈电路的输出值Dl和光圈完全打开时位置反馈电路的输出值D2 ；
(2)在光圈完全打开的条件下，将控制器的输出信号设为Si，使驱动器产生驱动电压 Ul，连续AD采样，判断反馈值的变化；如果反馈值没有变化，调整Sl信号，重复上述过程，直到反馈值开始增大，且当反馈值大于Dl+0x50时，记下Sl的值作为负驱动电压S — ；
(3)将控制器输出信号设为S2，使驱动器产生驱动电压U2，连续AD采样，判断反馈值的变化；如果反馈值持续增大或保持不变，调整S2信号并重复上述过程，直到反馈值开始减少，且当反馈值小于Dl+0x30时，记下S2的值作为正驱动电压S+ ；
(4)将控制信号置为S3=[ (S —)+ (S+) ] /2，使驱动器产生电压U3，连续AD采样，如果反馈值持续增大，则向S2方向微调S3，如果反馈值持续减少，则向Sl方向微调S3信号，重复上述过程，直到反馈值恒定，此时，记下S3的值作为保持电压；
(5)在D2到Dl之间分割出N个区间，每个区间的数值对应一定大小的光圈，这样光圈的开闭大小就被对应分成了 N个档位；完成初始化过程；
(6)摄像机工作时，控制器通过光圈位置传感器的实时反馈信号值，将光圈稳定设置在对应档位；而当图像信号处理器检测到场景亮度发生变化时，控制器将图像亮度相应调整至对应的档位。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制， 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种摄像机的光圈控制系统，其特征在于包括控制器，向驱动电路发出控制信号并接收位置反馈电路发出的采样结果，判断光圈动作；驱动电路，输出驱动电压，改变光圈工作状态；光圈，在驱动电压的作用下改变开关状态；位置反馈电路，接收光圈的状态改变信号，并将采样反馈信号发送至控制器；经由控制器、驱动电路、光圈、位置反馈电路再回到控制器，各部分依次连接形成闭环控制结构。
2.根据权利要求1所述的摄像机的光圈控制系统，其特征在于位置反馈电路中包括位置传感器、差分放大器和模数转换器，光圈的变化信号依次经过位置传感器、差分放大器和模数转换器后转换为数字信号并传输给控制器。
3.一种基于权利要求1所述光圈控制系统的摄像机的光圈控制方法，包括以下步骤(1)通过光圈控制系统依次确定当光圈完全闭合时位置反馈电路的输出值Dl和光圈完全打开时位置反馈电路的输出值D2 ；(2)在光圈完全打开的条件下，将控制器的输出信号设为Si，使驱动器产生驱动电压 Ul，连续AD采样，判断反馈值的变化；如果反馈值没有变化，调整Sl信号，重复上述过程，直到反馈值开始增大，且当反馈值大于Dl+0x50时，记下Sl的值作为负驱动电压S— ；(3)将控制器输出信号设为S2，使驱动器产生驱动电压U2，连续AD采样，判断反馈值的变化；如果反馈值持续增大或保持不变，调整S2信号并重复上述过程，直到反馈值开始减少，且当反馈值小于Dl+0x30时，记下S2的值作为正驱动电压S+ ；(4)将控制信号置为S3=[(S —)+ (S+) ] /2，使驱动器产生电压U3，连续AD采样，如果反馈值持续增大，则向S2方向微调S3，如果反馈值持续减少，则向Sl方向微调S3信号，重复上述过程，直到反馈值恒定，此时，记下S3的值作为保持电压；(5)在D2到Dl之间分割出N个区间，每个区间的数值对应一定大小的光圈，这样光圈的开闭大小就被对应分成了 N个档位；完成初始化过程；(6)摄像机工作时，控制器通过光圈位置传感器的实时反馈信号值，将光圈稳定设置在对应档位；而当图像信号处理器检测到场景亮度发生变化时，控制器将图像亮度相应调整至对应的档位。
全文摘要
一种摄像机的光圈控制系统，包括控制器、驱动电路、光圈、位置反馈电路，经由控制器、驱动电路、光圈、位置反馈电路再回到控制器，各部分依次连接形成闭环控制结构。一种摄像机的光圈控制方法，在摄像机工作的初始阶段自动设定光圈的正驱动电压、负驱动电压和保持电压从而使摄像机能够根据实际使用状况完成自动光圈定位，一方面可以避免因电动镜头光圈控制系统参数存在离散性而造成的不良影响，另一方面能够使摄像机快速而精确地调节光圈，减少超调。
文档编号H04N5/235GK102291539SQ20111026114
公开日2011年12月21日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者戴林, 牟奎霖 申请人:天津天地伟业数码科技有限公司