一种自动聚焦控制装置制造方法及图纸

一种自动聚焦控制装置由数字视频信号输入接口、电源接口（３）、电路板、光学镜头连接接口（１０）、光学镜头（１３）、ＶＧＡ输出接口（９）和外壳（１１）组成。其特征在于外壳上装有符合ＣＣＩＲ６０１标准的数字视频信号接口（１）、符合ＣＣＩＲ６５６标准的数字视频信号接口（２）、电源接口（３）、功能按键（１２）、光学镜头连接接口（１０）和ＶＧＡ信号输出接口（９），外壳内的电路板上安装有ＦＰＧＡ芯片（４）、ＦＰＧＡ配置芯片（５）、ＳＤＲＡＭ存储器芯片（６）、Ｄ／Ａ转换芯片（７）和信号放大电路（８）。本实用新型专利技术具有硬件电路简单，有着聚焦速度快、聚焦精确等优点。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一体化数字摄像机和数字照相机的一种自动聚 焦控制装置。
技术介绍
聚焦是通过光学镜头的折射作用，将景物光线聚集在正对镜头中 央的图像传感器表面的感光区域，使曝光图像更清晰的过程。如果聚 焦不良，图像就会显得很模糊。聚焦是通过前后校正镜头的位置决定 的，而校正镜头位置是通过控制聚焦电机来实现的。聚焦的方法有两种， 一种是手工校正镜头位置，称之为手动聚焦； 一种是由成像设备内部的电路或程序进行检测和计算，根据检测结果 自动校正镜头位置，称为自动聚焦。随着现代成像系统逐渐向智能化 的方向发展，自动聚焦技术己成为成像系统中必不可少的一个部分。判断图像是否聚焦与图像的高频成分有关，当完全聚焦时，图像 清晰，包含边缘信息的高频分量最多。传统的自动聚焦为模拟自动聚 焦，即通过对图像传感器套件输出的模拟视频信号进行滤波，提取出 反映图像清晰度的高频分量并输出到单片机控制器，单片机通过调节 聚焦步进电机的转动，使图像高频分量值最大，图像达到清晰状态， 从而实现图像的自动聚焦。此聚焦装置硬件电路较复杂。随着数字技 术的发展，模拟聚焦方法在数码相机、数字摄像机等产品中的应用受 到了一定的限制。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种硬件电路简单、使用数字技术进行 自动聚焦的控制装置。本技术是基于现场可编程门阵列(FPGA)的图像自动聚焦 控制装置，采用FPGA芯片对输入数字视频图像进行二维小波变换分 解后，提取水平和垂直方向的高频分量，求出当前场图像的聚焦函数 值，判断出相邻两场聚焦函数值的比较结果，经FPGA中搜索策略模 块分析后，FPGA芯片直接输出驱动聚焦步进电机转动的脉冲信号， 使当前图像的聚焦函数值最大，则当前图像最清晰，从而实现了图像 的自动聚焦，为了便于主观评价聚焦效果，FPGA芯片内部加入了 VGA 显示控制器模块，利用单片SDRAM存储器芯片作为帧缓存，可将输入 的CCIR601或CCIR656标准的数字视频信号转换成VGA格式，FPGA 芯片输出的数字RGB信号经过D/A转换器芯片转换成模拟RGB信号， 并与FPGA输出的行场同步信号输出到VGA信号输出接口，通过VGA 信号输出接口可在VGA显示器上实时显示输入的视频图像。同时，通 过对一场图像平均亮度值的分析，可实现光学镜头中光圈的自动控 制。本技术由数字视频信号输入接口、电源接口、电路板、光学 镜头连接接口、光学镜头、VGA信号输出接口和外壳组成。其特征在 于外壳上装有CCIR601标准数字视频信号接口、 CCIR656标准数字视 频信号接口、电源接口、功能按键、镜头连接接口、 VGA信号输出接 口和光学镜头，外壳内的电路板上安装有FPGA芯片、FPGA配置芯片、 SDRAM存储器芯片、D/A转换芯片和信号放大电路。FPGA芯片通过电路板上导线分别连接至CCIR601标准数字视频 信号接口、 CCIR656标准数字视频信号接口、 FPGA配置芯片、SDRAM 存储器芯片、D/A转换芯片、信号放大电路和功能按键，D/A转换芯 片通过电路板导线连接至VGA信号输出接口，信号放大电路的输出通 过电路板上导线连接至镜头连接接口 ，功能按键通过导线连接至FPGA 芯片，通过电源接口外接直流电源。CCIR601标准数字视频信号接口和CC工R656标准数字视频信号接 口通过电路板上导线分别连接至FPGA芯片，通过功能按键中的输入 信号选择按键选择输入信号的格式，默认为CCIR601标准数字视频信 号，FPGA对输入的数字视频信号进行分析后，输出驱动聚焦歩进电 机的脉冲信号，FPGA芯片输出的脉冲信号需要经过信号放大电路放 大后再加载到步进电机上。FPGA芯片同时利用单片SDRAM存储器芯 片作为帧缓存，将输入的PAL视频信号转换成VGA格式，经D/A转换 器转换成模拟RGB信号，并输出到VGA信号输出接口，则通过外接 VGA显示器可实时显示输入的图像，这样便于主观评价聚焦效果。按 键中的"自动聚焦"按钮可开始进行图像自动聚焦，"聚焦远"和"聚 焦近"按钮可实现图像的手动调焦。如上所述的FPGA芯片可以采用XC2S100E、 XC2S150E、 XC2S200E、 XC2S300E、 XC2S400E、 XC2S600E、 XC3S200、 XC3S400、 XC3S1000、 XC3S1500、 XC3S2000、 XC3S4000、 XC3S5000、 XC3S100E、 XC3S250E XC3S500E、 XC3S1200E或XC3S1600E等。如上所述的FPGA配置芯片可以采用XCF01S、 XCF02S、 XCF04S、 M25P20、 M25P40、 AT45DB011B、 AT45DB011D、 AT45DB021B、 AT45021D、 AT45DB041B或AT45041D等。如上所述的SDRAM存储器芯片可以采用HY57V641620 、 HY57V643220 、 HY57V281620 、 HY57V283220 、 KM416S4020B 、 KM416S4030B、 KM416S4030C或MT48LC4M16A2等。如上所述的D/A转换芯片可以采用ADV7123、 ADV7125、 CS7123、 CS7123L或HI1178等。如上所述的VGA输出接口采用DB15针VGA标准接口 。如上所述的按钮键盘采用4个按钮组成按键键盘，4个按键功能 分配如下输入选择/自动聚焦/聚焦远/聚焦近。本技术的技术解决方案为连接外部直流电源至电源接口， FPGA芯片从FPGA配置芯片中读取配置代码，接着从输入的数字视频 信号中提取亮度信号和行、场同步信号并输出到自动聚焦模块和自动 光圈模块，同时将数字视频信号输入到VGA显示控制器模块，自动聚 焦模块实现了图像的自动聚焦，自动光圈模块根据当前图像的平均亮 度信息实现了镜头的自动光圈控制，显示控制器模块利用外部SDRAM 存储器芯片作为帧缓存，将输入的PAL视频信号转换成VGA格式。FPGA芯片中自动聚焦模块对输入的图像进行二维小波变换分解 后，提取水平和垂直方向的高频分量，采用一定的自动聚焦算法，求 出当前场的聚焦函数值，并求出相邻两场的聚焦函数值的比较结果， 若当前场的聚焦函数值大于前场的聚焦函数值，则表明当前场比前一 场清晰，反之则相反。FPGA芯片中搜索策略模块根据当前场和前一 场的聚焦函数值的比较结果，来控制聚焦步进电机的转动方向，FPGA 芯片中步进电机驱动模块产生驱动聚焦步进电机所需的脉冲信号来 控制步进电机的转动，直至当前场的聚焦函数值最大，从而可实现图 像的自动聚焦，FPGA芯片输出的驱动聚焦步进电机的脉沖信号经信 号放大电路进行信号的电流放大后，输出到光学镜头连接接口， FPGA 芯片输出的驱动镜头光圈的脉冲信号也经信号放大电路进行信号的 电流放大后，输出到光学镜头连接接口。本技术的优点如下1.本技术硬件电路简单，由于FPGA芯片的在系统可编程性， 系统便于软件升级。2. 本技术集成了 VGA显示控制器模块，可将输入的PAL视频 信号转换成VGA格式，从而可在VGA显示终端上实时显示输入的视频 图像，便于主观评价聚焦效果。3.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动聚焦控制装置是由数字视频信号输入接口、电源输入接口（３）、电路板、ＶＧＡ信号输出接口（９）、光学镜头连接接口（１０）、外壳（１１）和光学镜头（１３）组成，其特征在于外壳（１１）上装有ＣＣＩＲ６０１标准的数字视频信号接口（１）、ＣＣＩＲ６５６标准的数字视频信号接口（２）、电源接口（３）、功能按键（１２）、镜头连接接口（１０）ＶＧＡ信号输出接口（９）和光学镜头（１３），外壳（１１）内的电路板上安装有ＦＰＧＡ芯片（４）、ＦＰＧＡ配置芯片（５）、ＳＤＲＡＭ存储器芯片（６）、Ｄ／Ａ转换芯片（７）和信号放大电路（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何小刚，程永强，张起贵，张博，
申请(专利权)人：太原理工天成电子信息技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：14[中国|山西]