專利名稱：高靈敏度微光ccd攝像機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬攝像機類，具體地說是一種高靈敏度微光CCD攝像機。
目前，在夜晚或室內(nèi)弱光、微光下如何取令人滿意的圖像，多少年來一直是這一專業(yè)領(lǐng)域研究的重點。提高攝像靈敏度的方法主要有ICCD、EBCCD(像增強CCD，像增強又分為一代、二代、三代)、Cooled CCD(制冷CCD，制冷又分為液氮制冷和半導體制冷)、Slow Scan CCD(慢掃描CCD，亦即積累型CCD)，制冷CCD及積累CCD在我國一直未予重視開發(fā)。七十年代，國外就研制出了第一代像增強器(image intensifier)并成功地用于攝像機，使攝像機的靈敏度達到10-3Lux以下。進入八十年代，第二代(光纖微通道板)像增強器迅速得到發(fā)展，使攝像機的靈敏度達到10-4Lux以下。八十年代末九十年代初，美國加得福尼亞州Xybion電子系統(tǒng)公司推出由第三代(砷化鎵)像增強器組成的超高靈敏度攝像機，最低照度可達10-6Lux。國內(nèi)從八十年代初推出由第一代像增強器組成的攝像機之后，發(fā)展一直較慢，至今第二代像增強器還不是很成熟。國內(nèi)一些研究應用單位(如兵工部205所、298廠、559廠、中科院昆明物理所等)推出的第二代高靈敏微光攝像機，所用的二代像增強器主要還是靠進口。本實用新型的目的則是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種積累型的高靈敏度微光CCD攝像機，該攝像機主要用于微弱光情況下的攝像取證。同時也可用于系統(tǒng)外公、檢、法的筆跡鑒定取證；天文、軍事、科研、化工等領(lǐng)域中靜態(tài)或亞靜態(tài)目標的攝像觀察及記錄。
本實用新型的技術(shù)解決方案一種高靈敏度微光CCD攝像機，其特征在于a、積累時間控制視頻信號VIDEO從U2(LM1881)2腳輸入，經(jīng)同步分離，從3腳輸出場同步信號VD，將VD接至計數(shù)器U3:A(74LS393)的輸入端1腳，計數(shù)起始清0信號R經(jīng)U7:B(7400)的4腳輸入，從U7:A(7400)3腳輸出接至計數(shù)器U3:A、U3:B，U4:A的清0端2、12、2腳，從U3:A的3、4、5、6腳四個輸出端得到T1-T4四個積累時間狀態(tài)，從U3:B的11、10、9、8腳四個輸出端得到T5-T8四個積累時間狀態(tài)，從U4:A的3、4、5腳三個輸出端得到T9-T11三個積累時間狀態(tài)，將此11個輸出端以按鍵方式分別接至CN7的1腳，與U7:C(7400)的9腳相連，8腳輸出至U6:A(74HC123)的輸入端1腳，從13腳輸出一個積累時間控制信號XJ2送至幀存貯體的時序控制電路；
b、B門控制B門控制按鍵分別與CN7的5腳與4腳相接，4腳接地，5腳接至U6:B(74HC123)的輸入端9腳，從12腳輸出B門控制信號XJ1,XJ1送至幀存貯體的時序控制電路；c、定格控制定格控制鍵接在CN7的2腳和3腳，3腳接地，2腳通過R48與電源VCC相連，定格控制信號D送至幀存貯體的時序控制電路。
本實用新型的優(yōu)點1、光譜相應寬本設(shè)備的光譜響應區(qū)域在300-1000nm之間；像增強型設(shè)備的光譜響應范圍在400-900nm之間，且在長、短波長的兩端響應已是很弱。
2、壽命長CCD的壽命長達上萬至幾萬小時，而像增強型攝像機的壽命通常只有2000-3000小時。
3、抗強光能力強CCD攝像頭的靶面能經(jīng)受幾百至上千勒克斯的照射，適應工作能力非常強；而像增強器的靶面通常只能經(jīng)受10勒克斯以下的光照，雖然這類儀器設(shè)有防強光保護電路，但在使用過程中仍有嚴格的要求，它的正常工作范圍在10-1--10-3Lux之間。
4、價格低價格問題是所有用戶最為關(guān)心的難點之一，CCD攝像機正是由于其價格低而受到各方用戶的歡迎，本設(shè)備的整機價格通常只有國外像增強型攝像機的十分之一左右。


圖1是本實用新型積累時間控制、B門控制、定格控制電路電原理圖。
圖2是本實用新型電原理圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述如圖1所示積累時間控制此電路主要是根據(jù)控制鍵狀態(tài)，由時間控制電路完成分檔控制。本方案將積累時間分為11檔，從1/50秒至20秒。
視頻信號VIDEO經(jīng)LM1881進行同步分離后(2腳輸入)在3腳得到場同步信號VD，積累時間即是通過對VD的累積計數(shù)而得到。將VD送至計數(shù)器U3:A(74LS393)的輸入端1腳，將讀選通信號R作為計數(shù)的起始清0。信號送至2腳，當R為高電平時，計數(shù)開始，在74LS393的輸出端即可得到場頻的2分頻(T1)，4分頻(T2)，8分頻(T3)直至211分頻(T11)，將此11種狀態(tài)通過按鍵方式分別與CN7的1腳連通，經(jīng)與非門7400送至V6:A(74HC123)的輸入端A，即可得到11種時間狀態(tài)的積累指示信號XJ2。將XJ2送至幀存貯體的時序控制電路，控制存貯器中信號的反復讀取。并將此信號經(jīng)處理后送至CCD傳感器的場脈沖驅(qū)動電路，控制CCD信號的讀取。
B門控制當環(huán)境照度很低時，若經(jīng)11檔的積累時間還不能得到滿意的圖像，即可采用B門控制。當處于B門控制狀態(tài)時，上述11檔積累時間控制將不對B門控制產(chǎn)生影響。B門開關(guān)閉合后，CCD立即處于積累狀態(tài)，第一次輕觸B門按鍵時，(即CN7的4腳與5腳短路一下)、U6:B(74HC123)的輸入端A經(jīng)一個下降沿觸發(fā)單穩(wěn)得到XJ1。XJ1送至幀存時序控制電路和CCD傳感器場脈沖驅(qū)動電路，將CCD信號讀出，并存入存貯器，隨即CCD又處于積累狀態(tài)，第二次再輕觸B門按鍵時，經(jīng)積累后的CCD信號再次被讀出，如此反復，只要兩次按鍵的時間合適，即可得到滿意的圖像。
定格控制當按下定格控制健(即CN7的2、3兩腳短路)、D為低電平，此信號送至幀存貯體的時序控制電路，使輸出至顯示器的信號不被更新，反復讀取。此定格狀態(tài)不受其它任何狀態(tài)的影響。
如圖2所示CCD攝像頭的視頻輸出信號通過P1插座1腳輸入至由Q2、Q3組成的視頻放大電路，保證A/D輸入口有充分幅度的不失真信號，以減少量化噪聲。從Q3的集電極輸出至Q4的基極，進入由Q4、Q5、Q6組成的箝位電路，以恢復信號的直流分量，使黑電平箝在固定的O電位上，而白電平為全1，箝位后的信號通過R19至CN1插座的2腳送到幀存貯體的A/D口，完成信號的預處理過程。
視頻信號另一路通過C88送至LM1881的2腳進行同步分離，從信號中提取行、場同步信號作為時序電路的定時脈沖。從LM18813腳輸出的場同步信號送至U3(74LS393)的1腳，用計數(shù)方式將積累時間分為11檔，圖中U3、U4集成塊上的T1至T11即為從1/50秒-20秒的積累時間分檔控制鍵狀態(tài)，這些狀態(tài)分別送至幀存體的時序控制電路，控制信號的反復讀取。
當CCD攝像頭完成前端積累以后，輸出信號送至上述預處理電路、直接輸出至顯示器，并同時也將存入幀存器，即又進入下一個積累過程。
在積累期間，預處理后的視頻信號通過A/D變換，存入幀存貯器，通過反復讀取，D/A變換和視頻輸出電路(圖中由Q7、Q8、Q9組成)通過P2送至顯示器，即可在顯示器上得到穩(wěn)定的圖像。
權(quán)利要求1.一種高靈敏度微光CCD攝像機，其特征在于a、積累時間控制電路視頻信號VIDEO從集成塊LM1881-2腳輸入，經(jīng)同步分離，從3腳輸出場同步信號VD，將VD接至計數(shù)器集成塊74LS393的輸入端1腳，計數(shù)起始清0信號R經(jīng)集成塊7400的4腳輸入，從3腳輸出接至計數(shù)器，集成塊74LS393-2、-4腳和集成塊74LS393-2腳，3、4、5、6腳四個輸出端得到T1-T4四個積累時間狀態(tài)，從11、10、9、8腳四個輸出端得到T5-T8四個積累時間狀態(tài)，從另一集成塊74LS393的3、4、5腳三個輸出端得到T9-T11三個積累時間狀態(tài)，將此11個輸出端以按鍵方式分別接至CN7的1腳，與集成塊7400的9腳相連，8腳輸出至集成塊74HC123的輸入端1腳，從13腳輸出一個積累時間控制信號XJ2送至幀存貯體的時序控制電路；b、B門控制電路B門控制按鍵分別與CN7的5腳與4腳相接，4腳接地，5腳接至集成塊74HC123的輸入端9腳，從12腳輸出B門控制信號XJ1,XJ1送至幀存貯體的時序控制電路；c、定格控制電路定格控制鍵接在CN7的2腳和3腳，3腳接地，2腳通過R48與電源VCC相連，定格控制信號D送至幀存貯體的時序控制電路。
專利摘要高靈敏度微光CCD攝像機是利用CCD圖像傳感器具有的電荷積累特性,改變其讀取、轉(zhuǎn)移時序,延長信號在CCD靶面上累積電荷的時間,從而提高靜目標和亞靜目標的拍攝靈敏度。其積累時間可根據(jù)控制鍵分檔控制,同時具有B門控制和定格控制。由于采用了CCD前端積累方式,使信號先積累后轉(zhuǎn)移,大大提高了信噪比。其優(yōu)點是光譜響應寬、壽命長、抗強光能力強,價格低。主要用于微弱光情況下攝像取證。
文檔編號H04N5/225GK2334124SQ9822608
公開日1999年8月18日 申請日期1998年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月3日
發(fā)明者錢安平, 王一年, 王曉剛 申請人:國家安全部841研究所