一种高清摄像机机芯组件的制作方法

本发明涉及摄像机设备技术领域，尤其涉及一种高清摄像机机芯组件。

背景技术：

高清机芯主要由镜头、图像传感器(ccd或者cmos器件)、arm/dsp等组成。镜头聚集被摄物体反射的光线至图像传感器上，再由图像传感器经过光电转换成数字视频信号输出给芯片，芯片进行一系列数字图像信号处理(isp)和数据压缩之后，通过网络传输给后端解码显示设备，进而实现视频预览、录像、回放等功能。通过机芯和球机云台的对接，还能够实现云台的各种控制，比如上下左右转动，变焦，聚焦，预制点，巡航等等更多更丰富的功能。

高清摄像机机芯包含的核心功能模块有图像采集，图像处理，视频编解码等等。实现图像采集功能的图像传感器主要有低照度，宽动态，bsi等技术；图像处理(isp)技术包括3a(自动曝光，自动白平衡，自动聚焦)，边缘增强，3d降噪，图像的缩放、翻转、亮度、色度、饱和度、对比度调节，还有数字宽动态，数字放大，电子防抖等等；图像编解码技术主要有mpeg4，h.264，mjpeg，多码流处理等等。

我们知道高清机芯与数码相机和dv的开发技术有很大的共同点，随着数码相机和dv应用的普及，上面这些技术也已经非常成熟。同时安防行业有一些自己的特点，比如不可能在光线暗的时候不停地打闪光灯，大量的录像也不能直接保存在摄像机上，大量的摄像机被分布在不同场景的各个角落而不是被用户拿在手中等等。这就要求高清机芯的图像传感器在低照度，宽动态上有更好的表现，由于高清机芯上cmos逐渐占据主流，cmos在低照度、宽动态、bsi等方面还有很大的改善空间。这里不得不提的是aptina有针对安防应用推出低照度的图像传感器，ov也有尝试将在数码相机上的bsi技术导入到安防行业中，sony也在逐步重视cmos开始加大其研发的比重和力度。我们也可以看出，只要有改善的空间，大家都不会停止脚步，而是尽力克服这些难题去抢占市场的制高点。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种高清摄像机机芯组件。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高清摄像机机芯组件，包括镜片组以及金属顶盖、金属底盖、金属后盖和侧面金属挡盖组成的外壳，所述镜片组固定在外壳中，所述镜片组包括变焦镜头、后焦镜片和后焦驱动电机，所述镜片组中发射的虚拟光轴穿过后焦镜片，直射到变焦镜头上，且所述后焦驱动电机驱动后焦镜片来回滑动，所述镜片组的顶端与金属顶盖之间安装有无线编码板，所述镜片组与金属底盖之间安装有扩展板，所述镜片组与金属后盖之间还安装有成像电路板，所述无线编码板通过fpc软排线可拆卸连接扩展板和成像电路板。

优选的，所述后焦镜片安装在镜片组的轨道上，所述镜头组内的后焦驱动电机通过齿轮驱动后焦镜片在轨道上滑动。

优选的，所述扩展板正面上设有镜头组步进电机驱动、滤片切换及光圈控制电路，并在其背面设置有msata固态硬盘和tf卡槽，tf卡槽中卡有tf加密卡，所述扩展板通过fpc软排线可拆卸连接后焦驱动电机，用于驱动后焦驱动电机工作。

优选的，所述成像电路板前方固定在平衡稳定座上，且其后方贴有的散热硅脂片与金属后盖连接，所述平衡稳定座保证成像电路板上的成像cmos与虚拟光轴垂直，所述平衡稳定座还与滤片固定座可拆卸相连，所述滤片固定座上安装有机械式滤片，所述机械式滤片与镜头组可拆卸相连。

优选的，所述无线编码板上设置有cpu模块、gpu模块、图像编码压缩模块、无线传输模块和gps/北斗定位模块以及wifi、蓝牙模块和4glte模块，其中gpu模块主频550mhz，可运行基于gpu的大型图形图像分析算法，图像编码压缩模块通过fpc软排线可拆卸连接成像电路板。

优选的，所述扩展板与金属底盖之间设置有散热硅脂片，所述无线编码板与金属顶盖之间也设有散热硅脂片。

优选的，所述无线编码板的一侧安装有四个天线接口和一个卡槽接口，所述无线编码板内的无线传输模块、wifi、蓝牙模块和4glte模块均通过导线连接天线接口，所述卡槽接口还通过导线连接sim卡槽，所述sim卡槽位于四个天线接口之间，所述天线接口的一侧还安装有连接器，所述无线编码板也通过连接器可拆卸连接扩展板和成像电路板。

与现有技术相比，本发明提供了一种高清摄像机机芯组件，具备以下有益效果：

(1)、该发明的摄像机机芯组件高度集成，一体化结构设计，尺寸小巧，功能齐全，解决了常规球机安装部署后还需再加编码、无线传输、存储设备的问题，在项目整体施工部署中得到了大量的简化。

(2)、该发明的摄像机机芯组件采用安卓8.0以上系统，以便于各个厂家把自己的软件移植进去；采用的超高清1600万像素cmos，清晰度远大于行业常规产品只能达到200万，最高400万像素的清晰度；无线编码板中的智能8核cpu&gpu，支持多种智能算法，只要是基于gpu的智能算法就可以移植进来，而目前安防行业嵌入式硬件无法做到这点。

(3)、该发明的摄像机机芯组件还采用tf卡存储，支持256g，支持tf加密卡，基于安卓的加密证书、加密tf卡都可以直接应用；支持msata固态硬盘存储，容量支持1tb，存储空间远大于目前行业机芯最大支持128g的tf存储空间；且内置gps/北斗定位模块，内置wifi、蓝牙模块和4glte模块；远超目前行业内的机芯，可广泛应用于应急指挥、公安、刑侦、交巡警、消防、人防应急、边防、城管、电力和路政领域，使用范围广泛，实用性强。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明结构简单，操作方便。

附图说明

图1为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的主观结构示意图；

图2为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的扩展板与镜头组安装结构示意图；

图3为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的无线编码板与镜头组安装结构示意图；

图4为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的成像电路板的原理图；

图5为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的无线编码板的原理图；

图6为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的扩展板上的刻画的控制电路图；

图6a为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的扩展板上的图6中的电路图一部分局部放大图；

图6b为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的扩展板上的图6中的电路图另一部分局部放大图；

图7为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的扩展板上的刻画的控制电路图；

图7a为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的扩展板上的图7中的电路图一部分局部放大图；

图7b为本发明提出的一种高清摄像机机芯组件的扩展板上的图7中的电路图另一部分局部放大图；

图中：1、变焦镜头；2、后焦镜片；3、后焦驱动电机；4、镜片组；5、虚拟光轴；6、扩展板；7、tf加密卡；8、msata固态硬盘；9、散热硅脂片；10、金属底盖；11、机械式滤片；12、滤片固定座；13、平衡稳定座；14、成像cmos；15、成像电路板；16、金属后盖；17、无线编码板；18、金属顶盖；19、天线接口；20、卡槽接口；21、sim卡槽；22、连接器；23、侧面金属挡盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1-7b所示，一种高清摄像机机芯组件，包括镜片组4以及金属顶盖18、金属底盖10、金属后盖16和侧面金属挡盖23组成的外壳，镜片组4固定在外壳中，通过外壳对镜头组4进行保护，避免镜头组4损坏，镜片组4包括变焦镜头1、后焦镜片2和后焦驱动电机3，镜片组4中发射的虚拟光轴5穿过后焦镜片2，直射到变焦镜头1上，且后焦驱动电机3驱动后焦镜片2来回滑动，使后焦镜片2与变焦镜头1之间的距离变化，达到变焦的目；

镜片组4的顶端与金属顶盖18之间安装有无线编码板17，镜片组4与金属底盖10之间安装有扩展板6，镜片组4与金属后盖16之间还安装有成像电路板15，无线编码板17通过fpc软排线可拆卸连接扩展板6和成像电路板15。

后焦镜片2安装在镜片组4的轨道上，镜头组4内的后焦驱动电机3通过齿轮驱动后焦镜片2，使后焦镜片2在轨道上滑动，实现变焦的目的。

扩展板6正面上设有镜头组步进电机驱动、滤片切换及光圈控制电路，并在其背面设置有msata固态硬盘8和tf卡槽，tf卡槽中卡有tf加密卡7，扩展板通过fpc软排线可拆卸连接后焦驱动电机3，用于驱动后焦驱动电机3工作。

如图6-7b所示，扩展板6上的镜头组步进电机驱动、滤片切换及光圈控制电路可以驱动后焦驱动电机3工作，使后焦驱动电机3通过齿轮驱动后焦镜片2在轨道上滑动，实现变焦的目的，同时，控制机械式滤片11工作。

扩展板6背面设置有msata固态硬盘8以及tf卡槽，并在tf卡槽中卡有tf加密卡7，即采用tf卡存储图像数据，可以支持256g存储空间，支持tf加密卡7，基于安卓的加密证书、加密tf卡都可以直接应用；支持msata固态硬盘8存储，容量支持1tb，存储空间远大于目前行业机芯最大支持128g的tf存储空间。

实施例2

如图1-7b所示，成像电路板15前方固定在平衡稳定座13上，且其后方贴有的散热硅脂片9与金属后盖16连接，散热硅脂片9可以使成像电路板15快速散热，避免成像电路板15过热损坏，平衡稳定座13保证成像电路板15上的成像cmos14与虚拟光轴5垂直；

如图4所示，成像cmos14为imx351-1/3.09高性能cmos传感器，超高清1600万像素，成像超清晰，平衡稳定座13用于稳定成像电路板15，平衡稳定座13还与滤片固定座12可拆卸相连，滤片固定座12上安装有机械式滤片11，机械式滤片11与镜头组4可拆卸相连。

如图5所示，无线编码板17上设置有cpu模块、gpu模块、图像编码压缩模块、无线传输模块和gps/北斗定位模块以及wifi、蓝牙模块和4glte模块，其中gpu模块主频550mhz，可运行基于gpu的大型图形图像分析算法，图像编码压缩模块通过fpc软排线可拆卸连接成像电路板15。

无线编码板17采用android8.0系统，智能8核cpu&gpu，且其上的gpu模块和图像编码压缩模块可以对镜头组4拍摄的画面进行处理和压缩，并存储在扩展板6上的tf加密卡7或msata固态硬盘8中。

内置的gps/北斗定位模块可以对摄像机机芯进行定位，内置的wifi、蓝牙模块和4glte模块；可以使其通过wifi、蓝牙和4glte与外界进行图像传输，这一点远超目前行业内的机芯，可广泛应用于应急指挥、公安、刑侦、交巡警、消防、人防应急、边防、城管、电力和路政领域，使用范围广泛，实用性强。

扩展板6与金属底盖10之间设置有散热硅脂片9，无线编码板17与金属顶盖18之间也设有散热硅脂片9，通过散热硅脂片9对扩展板6和无线编码板17进行散热，避免两者内温度过热而损坏。

无线编码板17的一侧安装有四个天线接口19和一个卡槽接口20，无线编码板17内的无线传输模块、wifi、蓝牙模块和4glte模块均通过导线连接天线接口19，卡槽接口20还通过导线连接sim卡槽21，sim卡槽21位于四个天线接口19之间，天线接口19的一侧还安装有连接器22，无线编码板17也通过连接器22可拆卸连接扩展板6和成像电路板15。

具体的，在使用时，无线编码板17上的cpu模块传送信号给扩展板6，使其上的控制电路可以驱动后焦驱动电机3工作，后焦驱动电机3通过齿轮驱动后焦镜片2在轨道上滑动，实现变焦的目的，同时，控制机械式滤片11工作，使镜头组4拍摄；

拍摄时，成像电路板15上的成像cmos14进行成像，同时，成像电路板15上自带的图像采集模块进行图像采集，并将采集的1600万像素的高清晰图像数据通过fpc软排线或连接器22传送给无线编码板17，无线编码板17上的图像编码压缩模块对接收的图像数据进行压缩，之后，通过gpu模块进行处理，最后存储在扩展板6上的tf加密卡7或msata固态硬盘8中，且天线接口19可以连接外置天线，使gpu模块处理后的图像数据可以通过无线传输模块、wifi、蓝牙模块或4glte模块与外界进行图像数据传输。

其中，内置的gps/北斗定位模块可以对摄像机机芯进行定位，sim卡槽21中可以插入sim卡，使摄像机机芯可以通过内置的wifi、蓝牙模块和4glte模块与外界进行图像传输和通信。

需要说明的是，本发明的摄像机机芯组件高度集成，一体化结构设计，尺寸小巧，功能齐全，解决了常规球机安装部署后还需再加编码、无线传输、存储设备的问题，在项目整体施工部署中得到了大量的简化；采用安卓8.0以上系统，以便于各个厂家把自己的软件移植进去；采用的超高清1600万像素cmos，清晰度远大于行业常规产品只能达到200万，最高400万像素的清晰度；无线编码板17中的智能8核cpu&gpu，支持多种智能算法，只要是基于gpu的智能算法就可以移植进来；还采用tf卡存储，支持256g，支持tf加密卡7，基于安卓的加密证书、加密tf卡都可以直接应用；支持msata固态硬盘8存储，容量支持1tb，存储空间远大于目前行业机芯最大支持128g的tf存储空间；且内置gps/北斗定位模块，内置wifi、蓝牙模块和4glte模块；远超目前行业内的机芯，可广泛应用于应急指挥、公安、刑侦、交巡警、消防、人防应急、边防、城管、电力和路政领域，使用范围广泛，实用性强。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。