专利名称：扩大ccd电视摄像系统调光范围的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扩大CCD电视摄像系统调光范围的装置。
背景技术：
CCD电视摄像系统是光电探测设备的重要组成部分，其作用是对空中飞行的目标进行探测，并经过光学系统成像，然后再经过光电转换，将探测到的目标和背景图像信息以视频信号输出。而CCD摄像机是电视系统的最主要的组成部分之一，它有一个最佳接收照度范围，它在空中侦察和测量时，由于季节、天气、太阳高角和景物特征的不同，入射光强度变化很大，为了得到清晰图像必须进行调光，使目标像在摄像机靶面上的照度在其最佳的接收范围内。目前，现有的调光方式是用滤光片作为粗调光，调光范围最大可达到150倍，用变密度盘作为精调光，调光倍数最大可达40。那么，这种CCD电视摄像系统的总调光范围最大可达150×40＝6000倍，其动态调光范围不能满足要求。另外，采用滤光片和变密度盘组合进行调光，还能产生很多杂光，为捕捉真实的目标提供了许多不利因素。
发明内容
本发明的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种扩大CCD电视摄像系统调光范围的装置，解决现有调光范围的不足以及消去杂光。
本发明的技术解决方案扩大CCD电视摄像系统调光范围的装置，其特点在于包括可变光阑、CCD、视频放大器、积分器、比较器、单片机、电控驱动器、调光电机，背景和目标光通过光学系统，再经过可变光阑，成像在CCD靶面上，CCD输出的视频信号经视频放大器放大、积分器积分后输出与靶面照度成比例的直流电平，再与调光参考电压，即门限值经过比较器进行比较后送至单片机，由单片机输出控制信号，经电控驱动器控制调光电机转动，调光电机带动可变光阑改变光阑孔径，从而改变CCD靶面照度。此外，在可变光阑孔径最大和最小处分别设置了光弱限位开关和光强限位开关，实现对可变光阑的状态检测。
而且，光学系统中的光学玻璃上镀制滤光膜，可以进一步扩大调光范围。
本发明与现有技术相比具有如下优点提供了一种利用CCD摄像机的电子快门与光学镜头、可变光阑的有机结合，在单片机控制下实现全自动调光的方法，不仅扩大了调光范围，而且也消除了光学系统中的杂光，且方法简单，无需添加机械结构，不增加摄像系统重量和体积，线路可靠性高。
图1为本发明的原理框图。
具体实施例方式
如图1所示，可变光阑1、CCD2、视频放大器3、积分器4、比较器5、单片机6、电控驱动器7、调光电机8组成，在可变光阑孔径最大和最小处分别设置了光弱限位开关9和光强限位开关10，实现对可变光阑的状态检测。
可变光阑1是用于控制通光孔径大小的装置，通过改变通光孔径而改变入射到CCD靶面上的照度，调节它可以得到合适的照度。当入射光强度变化很大时，单纯改变光阑孔径无法满足调光范围的要求，必须改变电子快门积分时间。对于XC-ST30CE摄像机，其电子快门的积分时间为1/125-1/10000。下表是电子快门积分时间与控制信号关系
把CCD的控制信号(D0～D3)引入单片机构成的CPU控制器，实现了自动选择CCD电子快门积分时间。
单片机全自动调光工作方式针对某一景物，若CCD摄像机输出的视频信号电平与调光参考电压不等，根据光弱限位开关和光强限位开关状态，会出现三种情况(1)当光弱限位开关9和光强限位开关10处于全通状态(即信号为低电平)时，单片机6控制调光电机8改变可变光阑孔径，把CCD2靶面上照度调节到与调光参考电压相等，调光电机8停止运动。
(2)当光弱限位开关9处于断开状态(即信号为高电平)，光强限位开关处于全通状态，可变光阑1处于最大孔径，视频信号电压与参考电压比较还低，单片机6控制电子快门换档，增加积分时间；单片机6又控制可变光阑向减小光阑孔径的方向转动，把CCD2靶面上照度调节到与调光参考电压相等，调光电机8停止运动。
(3)当光弱限位开关处于全通状态(即信号为低电平)，光强限位开关处于断开状态，可变光阑处于最小孔径，视频信号电压与参考电压比较还高，单片机6控制电子快门换档，减小积分时间；单片机6又控制可变光阑1向增大光阑孔径的方向转动，把CCD摄像机靶面上照度调节到与调光参考电压相等，调光电机8停止运动。
从上表可知，电子快门可变8档，积分时间从1/125s至1/10000s，相差80倍；可变光阑光圈从F5～F36，可调50倍；中性滤光膜的衰减倍数是2倍，总调光范围8000倍。
权利要求
1.扩大CCD电视摄像系统调光范围的装置，其特征在于包括可变光阑、CCD、视频放大器、积分器、比较器、单片机、电控驱动器、调光电机，背景和目标光通过光学系统，再经过可变光阑，成像在CCD靶面上，CCD输出的视频信号经视频放大器放大、积分器积分后输出与靶面照度成比例的直流电平，再与调光参考电压，即门限值经过比较器进行比较后送至单片机，由单片机输出控制信号，经电控驱动器控制调光电机转动，调光电机带动可变光阑改变光阑孔径，从而改变CCD靶面照度；在所述的可变光阑孔径最大和最小处分别设置了光弱限位开关和光强限位开关，实现对可变光阑的状态检测。
2.根据权利要求1所述的扩大CCD电视摄像系统调光范围的装置，其特征在于在可变光阑前的光学系统中的光学玻璃上镀制滤光膜，可以进一步扩大调光范围。
3.根据权利要求1所述的扩大CCD电视摄像系统调光范围的装置，其特征在于所述的单片机控制调光的过程为(1)当光弱限位开关和光强限位开关处于全通状态，即信号为低电平时，单片机控制调光电机改变可变光阑孔径，把CCD摄像机靶面上照度调节到与调光参考电压相等，调光电机停止运动；(2)当光弱限位开关处于断开状态，即信号为高电平，光强限位开关处于全通状态，可变光阑处于最大孔径，视频信号电压与参考电压比较还低，单片机控制电子快门换档，增加积分时间，单片机又控制可变光阑向减小光阑孔径的方向转动，把CCD摄像机靶面上照度调节到与调光参考电压相等，调光电机停止运动；(3)当光弱限位开关处于全通状态，即信号为低电平，光强限位开关处于断开状态，可变光阑处于最小孔径，视频信号电压与参考电压比较还高，单片机控制电子快门换档，减小积分时间；单片机又控制可变光阑向增大光阑孔径的方向转动，把CCD摄像机靶面上照度调节到与调光参考电压相等，调光电机停止运动。
全文摘要
扩大CCD电视摄像系统调光范围的装置，包括可变光阑、CCD、视频放大器、积分器、比较器、单片机、电控驱动器、调光电机，背景和目标光通过光学系统，再经过可变光阑，成像在CCD靶面上，CCD输出的视频信号经视频放大器放大、积分器积分后输出与靶面照度成比例的直流电平，再与调光参考电压，即门限值经过比较器进行比较后送至单片机，由单片机输出控制信号，经电控驱动器控制调光电机转动，调光电机带动可变光阑改变光阑孔径，从而改变CCD靶面照度；在所述的可变光阑孔径最大和最小处分别设置了光弱限位开关和光强限位开关，实现对可变光阑的状态检测。本发明扩大了CCD电视摄像系统调光范围，解决现有调光范围的不足以及消去杂光的问题。
文档编号H04N5/335GK1972382SQ20061016508
公开日2007年5月30日 申请日期2006年12月13日 优先权日2006年12月13日
发明者李建凤, 张云珍 申请人:中国科学院光电技术研究所