[发明专利]将普通CCD摄像装置升级为多波段CCD摄像装置的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，具体涉及一种将普通CCD摄像装置升级为多波段CCD摄像装置的方法，以及一种多波段调后焦CCD摄像装置。

背景技术

普通的CCD摄像头已广泛应用于各个领域。所述CCD摄像头一般包括一由CCD传感器芯片及对该传感器芯片所获取的光学影像进行数字化处理的微处理器组成的CCD电路板(一般将所述CCD传感器芯片与微处理机集成在一块或数块电路板上，称为CCD电路板)，并将所述电路板置于一设有取景窗的密封壳体中。由微处理器处理后的图像信号通过视频线可输出至显示器进行显示或/和存储器进行存储。有时，仅包括CCD传感器芯片与微处理器的电路板散件也单独出售，市场上称为CCD单板机。在CCD传感器芯片前加上光学镜头组可进一步提高该装置的影像质量。由于普通摄像装置主要观测可见光，他们在白天对可见光观测效果令人满意，但却不能“观测”到其他波段的光线，例如它们不具备微光观测和雾天观测的能力。目前已有藉助切换光学镜头组的多波段摄像机，这种多波段摄像机能在白天、黑夜、雾霾天气等各种气象条件下进行正常观测，可应用于多个领域，但是其价格昂贵，使用成本太高，无法大量应用于普通监控领域。

发明内容

本发明的目的在于提出一种将普通CCD摄像装置升级为多波段CCD摄像装置的方法，藉对设在CCD传感器芯片受光窗前方的、不同波段光谱的滤光片进行切换，以满足在不同气象(包括白天、黑夜、雾天等)和不同波段光谱(如紫外、可见光、近红外，中红外及远红外等波段)条件下，进行有效观测。为提高成像质量，一般需在CCD摄像装置前配置光学镜头组。但由于光学镜头组对不同波长光波的折射率不同，切换滤光片后会使成像焦平面发生偏移。为此，本发明提出通过轴向移动所述CCD传感器芯片的位置，以调后焦的模式对成像焦平面的偏移进行补偿，以进一步改善图像质量，从而达到最佳观测效果。

本发明的另一目的在于提出一种多波段调后焦CCD摄像装置，该装置通过采用在CCD传感器芯片前的设置滤光片架，并通过微电机控制同步带、齿条结构移动所述滤光片架进行滤光片的切换，从而使该装置具有多波段观测功能。

本发明所述的一种多波段调后焦CCD摄像装置，采用微电机通过丝杆与螺母机构控制CCD传感器芯片的轴向位移进行后焦调整，以补偿不同波段成像焦平面的位移，从而改善图像质量。

本发明所述的一种多波段调后焦CCD摄像装置，只采用微型继电器、按键开关、微型电机、限位开关等电气元器件，对滤光片架位置与CCD传感器芯片的位置进行控制，提供了一种技术简单可行、价格不高、运行和维护成本较低、具有高可靠性及高性价比的技术方案。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种将普通CCD摄像装置升级为多波段CCD摄像装置的方法，其特征是：对主要设有CCD传感器芯片和对该传感器芯片所获取的光学影像数据进行数字化处理的微处理器芯片的CCD电路板的安装方法及滤光片单元进行改造：设一个由座架为上层、滤光片座为下层构成的框架，，将所述CCD电路板可上下移动地设于该座架的下侧，并使所述CCD电路板上的传感器芯片的受光窗朝下；设一滤光片切换单元：将一滤光片座设为所述框架结构的底层，并使该滤光片座位于所述CCD电路板的下方；在所述滤光片座上设一装有多片不同滤光片的滤光片架，该滤光片架可在所述滤光片座上水平移动；通过一设于所述座架上的波段切换微电机与一将该电机的转动转换成水平直线运动的机构使所述滤光片架在所述滤光片座上左右水平移动，使所述多片滤光片中的一片定位于所述CCD传感器芯片受光窗的下方；藉所述波段切换微电机移动所述滤光片座，以实现滤光片的切换，从而使该装置具有多波段观测功能；设一电动调焦单元：在所述座架上置一调焦微电机，该电机通过一将转动转换成上下运动的机构带动所述CCD电路板上下移动；藉所述调焦微电机上下移动所述CCD电路板，以实现调整摄像装置的后焦，从而对因滤光片切换后所造成的影像焦平面的变化进行补偿。

由上所述，本发明采用切换滤光片与电动调后焦的方法，克服了普通CCD摄像装置不具备多波段观测能力，如微光观测和雾天观测等的缺点，从而可以将普通CCD摄像装置升级为多波段CCD摄像装置。显然，本方法也适用于将普通CCD单板机升级为多波段CCD单板机。