自动光圈及P-IRIS原理

光圈：
　　光圈的作用是调节透过镜头的光的数量。如果没有光圈，在非常明亮的环境中，图像可能变得太亮，相反则太亮。同时光圈还会影响图像的景深和锐度。光圈越大，景深越浅。
　　
DC-IRIS原理及问题：
　　自动光圈能够根据光线亮度的变化自动调节光圈孔。早期的DC-IRIS只是单纯的根据光线亮度来调节光圈，并没有考虑光圈对其他图像因素（光圈）的影响。DC-IRIS只知道根据光线亮度来打开或关闭光圈，不能提供给摄像机光圈的位置，因此无法有效控制光圈大小以优化图像质量。
P-IRIS工作原理：
　　P-IRIS是通过控制P-IRIS镜头中的步进电机动态精确的控制光圈大小。与DC-IRIS的主要任务是不停的调节光圈大小不同，P-IRIS的主要目的是设置最佳光圈位置，以便大部分镜头中心及效果最佳的部分得到使用，在此位置光学误差大大减小，从而提高图像质量。
　　P-IrIS需要与增益和曝光时间相配合来管理光线的微小变化从而进一步优化图像质量，使最佳光圈位置保留尽可能长的时间。但超过增益和曝光时间的调节能力时，P-IRIS再调节光圈到不同位置。
　　
　　一种光圈P-iris控制方法及步骤：
A)、将光圈调整至最佳光圈位置；
B)、获取当前镜头的快门，增益及亮度值；
C)、判断快门、增益在设定范围内可调节时，转到步骤F；若增益为0，快门在设定范围内最大值时，则转到步骤D；
D)、判断获取的亮度值与设定亮度的差值是否超过设定的阈值，是则执行步骤E，否则转回步骤B；
E)、判断获取的亮度值与设定亮度的差值大于阈值则根据预设调节量调整缩小光圈后转回步骤B，小于阈值则根据预设调节量调整扩大光圈后转回步骤B；
F)、将光圈调整至最佳光圈位置后转回步骤B；
上述方法中，所述步骤F具体包括，
F1)、判断增益及快门是否低于设定的阈值，是则转到步骤F2，否则转到步骤F3；
F2)、将光圈调整至最佳光圈位置，转回步骤B；
F3)、根据预设调节量调整扩大光圈，转回步骤B；
上述方法中，所述步骤C中，判断快门、增益在设定范围内可调节时，设置光圈动作标志为0；若增益为0，快门在设定范围内最大值时设置光圈动作标志为1；
上述方法中，所述步骤D具体包括，
D1)、判断获取的亮度值与设定亮度的差值是否超过设定的阈值，否则转回步骤B；是则转到步骤D2；
D2)、在预设时间内连续判断根据亮度值与设定亮度的差值是否均超过设定阈值，否则转回步骤B，是则转到步骤E；
上述方法中，所述步骤D2通过步骤D3转到步骤E；所述步骤D3为判断是否出现反复，是则减小预设调节量而后转回步骤B，否则直接转回步骤B。

　　P-IRIS想要实现的一个关键点是需要知道光圈当前的位置情况。这有两种方式，
　　1、控制光圈的是步进电机，步进电机可通过计算电机走的步数来计算当前位置。
　　2、控制光圈的是直流电机，这就需要通过Hall传感器来检测当下位置。下面着重介绍这种方式。
　　
　　霍尔元件原理：
　　在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，如图中的VH，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。VH称为霍尔电压。
　　
　　在片子上作四个电极，其中C1、C2间通以工作电流I，C1、C2称为电流电极，C3、C4间取出霍尔电压VH，C3、C4称为敏感电极。将各个电极焊上引线，并将片子用塑料封装起来，就形成了一个完整的霍尔元件。
　　当改变光圈大小，就改变了磁场的强度，从而改变了感应电压。
　　（理论上，hall传感器的激励和信号，即C1、C2和C3、C4是可以互换的。当L和W相等，并且导体的各方向的导电系数等相同，其他条件不变的情况下，产生的霍尔电压应该相同）
　　想详细了解霍尔传感器，可访问：http://www.360doc.com/content/14/1017/18/256680_417743580.shtml
　　
　　光圈控制环路：
　　
　　V+和V-给霍尔传感器提供了一个偏置电流，在H+和H-端产生感应电压。感应电压VH经过差分放大后，对其进行ADC采样，最后通过PID算法对光圈直流电机进行控制。