[实用新型]便携式岩层视频监视监测图像传感器

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种集光学、视频技术、电子技术和机械设计于一体的便携式岩层视频监视监测图像传感器。

背景技术

六十年代末，美国贝尔实验室W·S·波涅尔、G·E·史密斯等人在研究磁泡时，发现了电荷通过半导体势阱发生转移的现象，同时提出了电荷耦合这一新概念和一维CCD(Charge-Coupled Devices)器件模型。

目前，CCD在图像传感、信号处理、数字存储等领域得到了广泛的应用，已成为现代电子学和现代测试技术中最活跃，最富有成果的新兴领域之一。它和计算机配合，构成精密的光学图像数据采集和处理系统，日益成为光电仪器和设备向小型化、高可靠性、多功能性和自动化方向发展的关键元器件之一。因此，CCD应用技术是光、机、电和计算机相结合的高新技术。它应用范围很广、应用方法也很多。CCD在尺寸测量、定位检测、光学测量、显微镜自动调焦、天文星体观测及数字图像处理等方面都有广泛的应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种集光学、视频技术、电子技术和机械设计于一体的便携式岩层视频监视监测图像传感器。

便携式岩层视频监视监测图像传感器主要由CCD、LED光源和镜头三部分构成，使用时，可以安装2个成90度的CCD视觉图像传感器，侧视的CCD负责监视锚杆钻孔壁的“近景”图像，直视的CCD负责监视锚杆钻孔的“远景”图像。通过切换开关控制，实现CCD图像传感器的切换。

在CCD图像传感器中，我们采用面阵型FITCCD作为图像传感器。

本课题做实验所使用的CCD传感器的TVL＝480，根据前述要求，有效象素控制在31×104象素的数量级内就可以了，我们所采集的图像为752×582≈43×104象素，

因此在本文设计的CCD图像传感器系统中选用冷光源照明。考虑CCD图像传感器的视场范围内需要光照均匀而且要有一定的发光强度，在视觉图像传感器上选用发光二极管作为光源，因为发光二极管的发光方式为电子跃迁辐射复合发光，输入电能转换为光能的效率很高，所以光源的能耗很低，并且一般二极管的寿命可达106小时。本文将4～12个LED发光二极管均匀安装到环状凹曲面上，组成光照均匀的环形光源。

因为CCD图像传感器需要对边缘准确的定位，对精度要求较高，所以本文选用测量显微物镜的光学结构用于侧视。另外CCD图像传感器要求在CCD的全部光敏面上成像清晰，光学镜头不仅要消色差，而且还要校正场曲和象散，因此在视觉图像传感器中选用平场消色差显微物镜的光学结构。光路采用我国显微物镜系列标准中的平场消色差物镜的光学结构，将其机械机构改为与CCD配合的螺旋式接口光学镜头。根据显微物镜系列标准，该光学镜头的数值孔径为0.10。

本实用新型的优点是：

1.     反应灵敏；

2.     体积小巧，使用简单；

3.     结构简单，制造方便；

4.     多功能性和自动化

附图说明

本实用新型的具体结构由以下附图给出：

附图1是便携式岩层视频监视监测图像传感器的剖视图。

附图2是便携式岩层视频监视监测图像传感器的俯视图。

1—CCD固定架 2—CCD图像传感器 3—LED光源 4—镜头

具体实施方式

本实用新型还将结合以上附图做进一步详述：

便携式岩层视频监视监测图像传感器在图像传感器CCD(2)头部安装LED光源(3)和镜头(4)，并且由CCD固定架(1)固定，使用时，安装2个成90度的CCD视觉图像传感器，侧视的CCD负责监视锚杆钻孔壁的“近景”图像，直视的CCD负责监视锚杆钻孔的“远景”图像，通过切换开关控制，实现CCD图像传感器的切换。

在CCD图像传感器(2)中，采用面阵型FITCCD作为图像传感器。

CCD传感器(2)的TVL＝480，有效象素数量为31×104象素。

LED光源(3)采用冷光源，考虑CCD图像传感器的视场范围内需要光照均匀而且要有一定的发光强度，在CCD图像传感器(2)上选用发光二极管作为光源，将4～12个LED发光二极管均匀安装到环状凹曲面上，组成光照均匀的环形光源。

在CCD图像传感器(2)中选用平场消色差显微物镜的光学结构，光路采用我国显微物镜系列标准中的平场消色差物镜的光学结构，其机械机构为与CCD图像传感器(2)配合的螺旋式接口光学镜头(4)，根据显微物镜系列标准，该光学镜头的数值孔径为0.10。