一种成像系统论文和设计-区国雄

全文摘要

本实用新型公开了一种成像系统，包括USB供电电路、USB集线器、电源电路、光源驱动电路、摄像头驱动电路、光源和摄像头，所述USB供电电路连接所述USB集线器和电源电路，所述USB集线器连接所述光源驱动电路和摄像头驱动电路，所述电源电路连接所述光源驱动电路和摄像头驱动电路，所述光源驱动电路连接光源，所述摄像头驱动电路连接摄像头，所述USB供电电路能够通过多个并联的USB接口接收电源输入和\/或进行数据传输。本实用新型成像系统能够满足较大电流需要。

主设计要求

1.一种成像系统，其特征在于，包括USB供电电路、USB集线器、电源电路、光源驱动电路、摄像头驱动电路、光源和摄像头，所述USB供电电路连接所述USB集线器和电源电路，所述USB集线器连接所述光源驱动电路和摄像头驱动电路，所述电源电路连接所述光源驱动电路和摄像头驱动电路，所述光源驱动电路连接光源，所述摄像头驱动电路连接摄像头，所述USB供电电路能够通过多个并联的USB接口接收电源输入和\/或进行数据传输，所述USB集线器接收来自所述USB供电电路的数据和电压，并发送相应的光源驱动信号和摄像头驱动信号到所述光源驱动电路和摄像头驱动电路，所述电源电路根据所述USB供电电路的USB电压生成提供给所述光源驱动电路电压和提供给所述摄像头驱动电路的电压，所述光源驱动电路能够驱动所述光源发射光束，所述摄像头驱动电路能够驱动所述摄像头采集光束。

设计方案

2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述USB供电电路包括第一USB接口和第二USB接口，所述第一USB接口和第二USB接口并联，所述第一USB接口包括供电接脚、第一数据接脚、第二数据接脚、接地接脚，所述第二USB接口包括供电接脚、第一数据接脚、第二数据接脚、接地接脚，所述第一USB接口的供电接脚通过第一电阻、第一二极管的正极、负极连接到一个USB电源输出端，所述第二USB接口的供电接脚通过第二二极管的正极、负极连接到一个USB电源输出端，所述USB电源输出端连接到所述USB集线器。

3.根据权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述第一USB接口和第二USB接口的接地接脚分别接地，所述第一USB接口的第一数据接脚和第二数据接脚分别通过第二电阻和第三电阻连接到第一数据输出端和第二数据输出端，且所述第一数据接脚和第二数据接脚分别通过第一电容和第二电容接地，所述USB电源输出端、第一数据输出端和第二数据输出端分别连接到所述USB集线器的电源输入端、第一数据输入端和第二数据输入端。

4.根据权利要求3所述的成像系统，其特征在于，所述第一电阻为0欧的短路电阻，所述第二电阻和第三电阻为2.2欧的电阻。

5.根据权利要求3所述的成像系统，其特征在于，外部供电设备提供的电流通过第一USB接口的供电接脚、第一电阻、第一二极管进入所述USB集线器，并且同时通过第二USB接口的供电接脚和第二二极管进入所述USB集线器。

6.根据权利要求5所述的成像系统，其特征在于，所述USB集线器接收来自USB电源输出端的USB电压和电流信号，并可通过所述USB集线器内部集成的电压转换电路生成3.3V和1.8V电压信号。

7.根据权利要求6所述的成像系统，其特征在于，外部USB设备提供的数据信号通过第一USB接口的第一数据接脚和第二电阻、第二数据接脚和第三电阻进入所述USB集线器。

8.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述光源能够用于发射可见光和\/或红外光，所述摄像头能够用于接收可见光和\/或红外光，所述光源能够发射红外光并被外部对象反射后能够被所述摄像头接收从而获取外部对象的二维信息或深度信息；或者所述摄像头能够接收来自外部对象发射或反射的可见光从而获取外部对象的二维信息或深度信息。

9.根据权利要求8所述的成像系统，其特征在于，还包括处理器和存储器，所述处理器可对上述二维信息或深度信息按照进行处理，所述存储器可预先存储多个用于和检测到的外部对象的生物特征信息进行比对的预存生物特征信息。

10.根据权利要求1-9任一所述的成像系统，其特征在于，所述USB供电电路包括能够提供5V\/2A的电压\/电流的两个并联的USB接口。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种成像系统。

背景技术

目前的一些电子设备，例如由可见光摄像头、红外光摄像头、红外光投影装置等组成的成像系统由于耗电较大，常见的USB接口供电无法满足这类成像系统正常工作需要的较大的电流。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有较大电流的成像系统。

本实用新型的一个方面提供一种成像系统，包括USB供电电路、USB集线器、电源电路、光源驱动电路、摄像头驱动电路、光源和摄像头，所述USB供电电路连接所述USB集线器和电源电路，所述USB集线器连接所述光源驱动电路和摄像头驱动电路，所述电源电路连接所述光源驱动电路和摄像头驱动电路，所述光源驱动电路连接光源，所述摄像头驱动电路连接摄像头，所述USB供电电路能够通过多个并联的USB接口接收电源输入和\/或进行数据传输，所述USB集线器接收来自所述USB供电电路的数据和电压，并发送相应的光源驱动信号和摄像头驱动信号到所述光源驱动电路和摄像头驱动电路，所述电源电路根据所述USB供电电路的USB电压生成提供给所述光源驱动电路电压和提供给所述摄像头驱动电路的电压，所述光源驱动电路能够驱动所述光源发射光束，所述摄像头驱动电路能够驱动所述摄像头采集光束。

可选的，所述USB供电电路包括第一USB接口和第二USB接口，所述第一USB接口和第二USB接口并联，所述第一USB接口包括供电接脚、第一数据接脚、第二数据接脚、接地接脚，所述第二USB接口包括供电接脚、第一数据接脚、第二数据接脚、接地接脚，所述第一USB接口的供电接脚通过第一电阻、第一二极管的正极、负极连接到一个USB电源输出端，所述第二USB接口的供电接脚通过第二二极管的正极、负极连接到一个USB电源输出端，所述USB电源输出端连接到所述USB集线器。

可选的，所述第一USB接口和第二USB接口的接地接脚分别接地，所述第一USB接口的第一数据接脚和第二数据接脚分别通过第二电阻和第三电阻连接到第一数据输出端和第二数据输出端，且所述第一数据接脚和第二数据接脚分别通过第一电容和第二电容接地，所述USB电源输出端、第一数据输出端和第二数据输出端分别连接到所述USB集线器的电源输入端、第一数据输入端和第二数据输入端。

可选的，所述第一电阻为0欧的短路电阻，所述第二电阻和第三电阻为2.2欧的电阻。

可选的，外部供电设备提供的电流通过第一USB接口的供电接脚、第一电阻、第一二极管进入所述USB集线器，并且同时通过第二USB接口的供电接脚和第二二极管进入所述USB集线器。

可选的，所述USB集线器接收来自USB电源输出端的USB电压和电流信号，并可通过所述USB集线器内部集成的电压转换电路生成3.3V和1.8V电压信号。

可选的，外部USB设备提供的数据信号通过第一USB接口的第一数据接脚和第二电阻、第二数据接脚和第三电阻进入所述USB集线器。

可选的，所述光源能够用于发射可见光和\/或红外光，所述摄像头能够用于接收可见光和\/或红外光，所述光源能够发射红外光并被外部对象反射后能够被所述摄像头接收从而获取外部对象的二维信息或深度信息；或者所述摄像头能够接收来自外部对象发射或反射的可见光从而获取外部对象的二维信息或深度信息。

可选的，还包括处理器、存储器，所述处理器可对上述二维信息或深度信息按照进行处理，所述存储器可预先存储多个用于和检测到的外部对象的生物特征信息进行比对的预存生物特征信息。

可选的，所述USB供电电路包括能够提供5V\/2A的电压\/电流的两个并联的USB接口。

相较于现有技术，本实用新型成像系统采用双路USB接口供电能够提供较大的工作电流，满足成像系统在生物特征检测和识别以及监控、拍照等方面的正常工作的较大电流需要。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的示意图；

图2是一个USB集线器的电路示意图；

图3是本实用新型的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口通常包括四路接脚，分布是供电接脚VBUS，数据传输接脚D+和D-，以及接地接脚GND。供电接脚VBUS用于为USB设备供电，数据传输接脚D+和D-用于与USB设备传输数据，接地接脚GND用于为USB设备提供接地。此外，较新的一些USB接口，例如一些micro USB接口或miniUSB接口，会具有五路接脚，除上述四路接脚外，还包括一识别接脚ID，用于告诉系统该USB设备是作为主机(host)还是外设(device)。还有的USB接口还包括一个与接地接脚GND连接金属屏蔽层SHELL，用于确保可靠接地。

请参阅图1，本实用新型的一个实施例中，USB供电电路1包括第一USB接口USB1和第二USB接口USB2，所述第一USB接口USB1和第二USB接口USB2并联。所述第一USB接口USB1包括供电接脚VBUS、第一数据接脚D-、第二数据接脚D+、接地接脚GND。所述第二USB接口USB2和第一USB接口USB1具有相同的结构，其包括供电接脚VBUS、第一数据接脚D-、第二数据接脚D+、接地接脚GND。

所述第一USB接口USB1的供电接脚VBUS通过第一电阻R1、第一二极管D1的正极、负极连接到一个USB电源输出端USB_VBUS。所述第二USB接口USB2的供电接脚VBUS通过第二二极管D2的正极、负极连接到该USB电源输出端USB_VBUS。所述USB电源输出端USB_VBUS上的电压大小约为5V。所述第一USB接口USB1和第二USB接口USB2的接地接脚GND分别接地。本实施例中，所述第一二极管D1和第二二极管D2可以是型号IN5819二极管。

所述第一USB接口USB1的第一数据接脚D-和第二数据接脚D+分别通过第二电阻R2和第三电阻R3连接到第一数据输出端DM和第二数据输出端DP，且所述第一数据接脚D-和第二数据接脚D+分别通过第一电容C1和第二电容C2接地。所述第一电阻R1可以为0欧的短路电阻(OR)，所述第二电阻R2和第三电阻R3可以为2.2欧的电阻(2.2R)。本实施例中，所述USB电源输出端USB_VBUS的电压为5V，电流为1A～2A。

所述USB电源输出端USB_VBUS，第一数据输出端DM和第二数据输出端DP分别连接到一个USB集线器的电源输入端、第一数据输入端和第二数据输入端。外部USB设备提供的电流通过第一USB接口USB1的供电接脚VBUS、短路电阻R1、第一二极管D1进入一个USB集线器，并且同时通过第二USB接口USB2的供电接脚VBUS和第二二极管D2进入所述USB集线器。外部USB设备提供的数据信号通过第一USB接口USB1的第一数据接脚D-和第二电阻R2、第二数据接脚D+和第三电阻R3进入所述USB集线器。

请参阅图2，是一个USB集线器的电路示意图。所述USB集线器接收来自USB电源输出端USB_VBUS的USB电压和电流信号从而正常工作，并可通过所述USB集线器内部集成的电压转换电路生成3.3V的VCC_3.3V电压信号。所述USB集线器还接收来自第一数据输出端DM和第二数据输出端DP输出的数据信号，可将主机的数据信号传输到设备上。上述实施例的变更实施例中，所述USB集线器内部集成5V到3.3V和1.8V稳压器。

请参阅图3，本实用新型的一个实施例中，一种成像系统包括USB供电电路11、USB集线器12、电源电路13、光源驱动电路15、摄像头驱动电路14、光源17和摄像头16，所述光源17包括LED171和\/或VCSEL172。所述摄像头16包括可见光摄像头161和\/或红外光摄像头162。所述USB供电电路11连接所述USB集线器12和电源电路13。所述USB集线器12连接所述光源驱动电路15和摄像头驱动电路14。所述电源电路13连接所述光源驱动电路15和摄像头驱动电路14。所述光源驱动电路15连接光源17。所述摄像头驱动电路14连接摄像头16。

所述USB供电电路11连接外部主机或外部USB设备，能够通过多个并联的USB接口接收电源输入和\/或进行数据传输，例如但不限于，通过双路并联的USB接口提供5V\/2A的USB电压\/电流输出和进行数据传输。所述USB集线器12接收来自所述USB供电电路11的数据和电压，并发送相应的光源驱动信号和摄像头驱动信号到所述光源驱动电路15和摄像头驱动电路14。所述电源电路13根据所述USB供电电路的USB电压生成提供给所述光源驱动电路15的3.3V电压和提供给所述摄像头驱动电路14的12V电压。所述光源驱动电路15能够驱动所述光源17发射光束，所述摄像头驱动电路14能够驱动所述摄像头16采集光束并生成对应图像信号，进一步可生成图像。所述摄像头16能够用于获取外部对象的二维信息和\/或深度信息。所述光源17能够用于发射可见光和\/或红外光，所述摄像头16能够用于接收可见光和\/或红外光。

上述实施例的一个变更实施例中，所述LED171能够用于发射可见光或红外光，所述VCSEL172可发射红外光。所述可见光摄像头161能够用于接收可见光并转换为对应电信号，所述红外光摄像头162能够用于接收红外光并转换为对应电信号。

本实施例中，所述USB供电电路11和上述USB供电电路1的电路结构相同或基本相同。

上述实施例的一个变更实施例中，所述光源17和光源驱动电路15是可以省略的，此时所述摄像头16包括可见光摄像头161。

上述实施例的一个变更实施例中，所述可见光摄像头161和\/或红外光摄像头162的数量可以为1个或多个，所述1个或多个可见光摄像头161和\/或红外光摄像头可通过TOF(time of flight)，结构光，双目立体成像，光感应成像等方式获取外部对象的二维和\/或深度信息。

上述实施例的一个变更实施例中，所述光源驱动电路15、摄像头驱动电路14、光源17和摄像头16可组成生物检测模组，所述光源17能够发射红外光，所述光源17发射的红外光被外部对象反射后能够被所述摄像头16接收从而获取外部对象的二维信息或深度信息。所述成像系统还可以包括处理器、存储器等，所述处理器可对上述二维信息或深度信息按照一定图像软件算法进行处理，所述存储器可预先存储多个用于和检测到的外部对象的生物特征信息(例如上述的经过处理器处理的二维信息或深度信息)进行比对的预存生物特征信息。所述生物检测模组能够用于外部对象的二维或三维图像绘制，或者外部对象生物特征识别，包括但不限于指纹识别，脸部识别，虹膜识别等。

上述实施例中的一个变更实施例中，所述摄像头16能够接收来自外部对象发射或反射的可见光，从而获取外部对象的二维信息或深度信息，并可进一步用于外部对象的二维或三维图像绘制，或者外部对象生物特征识别，例如但不限于拍照，摄像，视频监控等。

本实用新型的上述实施例中，所述USB接口USB1和USB2可以是通用的USB接口，也可以是micro USB接口，或miniUSB接口，或者Type-C USB接口。所述USB接口USB1和USB2可以支持USB1.0，USB2.0，USB3.0，USB3.1等。

所述成像系统的光源17和摄像头16包括多个发光元件和光感应元件，需要电源电路13提供稳定的工作电压和工作电流，因此所述USB供电电路1和11采用第一USB接口USB1和第二USB接口USB2的两个并联的USB接口供电能够提供较大的工作电流，满足成像系统在生物特征检测和识别以及监控、拍照等方面的正常工作的较大电流需要。相较于现有技术，本实用新型成像系统采用双路USB接口供电能够提供较大的工作电流，满足成像系统在生物特征检测和识别以及监控、拍照等方面的正常工作的较大电流需要。

在本实用新型的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的实施方式中的具体含义。同时，在本实用新型的描述中，″第一″、″第二″等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。″多种″或″多个″的含义是至少两种或两个，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但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。权利要求书中所使用的术语不应理解为将实用新型限制于本说明书中所公开的特定实施例。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

设计图

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