CN100456124C - 使用在光学仪器中用于切换光学低通滤波片的设备 - Google Patents

Abstract

使用在用于将外部输入图像信息转变成视频图像信息并输出该视频图像信息的光学仪器的光学滤波片切换设备被公开。该设备包括：容纳第一光学滤波片和第二光学滤波片的光学滤波片容纳部分；具有在第一位置和第二位置之间旋转的旋转螺线管的传动装置。旋转动力传递部分传递旋转螺线管的旋转力至光学滤波片容纳部分；并且微处理器根据至少一个外部输入信号和视频图像信息的功率级别控制传动装置的旋转螺线管。旋转螺线管旋转至至少第一和第二位置之一。光学滤波片切换设备使用设置了旋转螺线管的传动装置直接驱动光学滤波片容纳部分，由此光学滤波片容纳部分被切换至第一或第二光学滤波片设置位置。

Description

使用在光学仪器中用于切换光学低通滤波片的设备

技术领域

本发明涉及一种应用于光学仪器中如闭路电视(CCTV)摄影机的用于切换光学滤波片的光学滤波片切换设备。具体地讲，本发明指向一种当照明从日间改变为夜间时，反之亦然在光学仪器中用于切换光学低通滤波片(OLPFs)的光学滤波片切换设备。

背景技术

监视摄影机如CCTV摄影机是用于从摄影机提取特定空间或遥远目标的图片并发送图片至CCTV或监视系统的摄影设备，由此使得人们在监视下确认目标或区域的安全或状况，而不用去远处的位置。监视摄影机的用途是多样化的，如监视摄影机不但用于维持公共安全和防止在建筑物、停车场、复式公寓等内的犯罪，而且作为车载安全装置。

通常，监视摄影机根据颜色再现性分成三类：彩色摄影机、黑和白(B/W)摄影机以及彩色和黑白摄影机。

彩色和黑白摄影机通常当光线强度充足时使用日间的周围光强度再现彩色视频图像，而不使用单独的照明。同时，在人眼几乎不识别目标的黑暗地方或在夜间，它们使用多个用于从透镜相对侧朝前面照射红外线的红外线发光二极管(IR LEDs)以补充透镜的光线强度来再现黑白视频图像。

因此，彩色和黑白摄影机在日间使用可见光波段(例如，400nm至700nm)以利用人类的视觉系统，而在夜间它们使用红外波长(例如，900nm)。然而，CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)类型的图像采集装置被实施作为不管日间或夜间仅使用一种波长在彩色或黑白摄影机中将光转换成电信号的光电转换传感器。在日间可见光线和红外光线两者通过导致聚焦畸变的透镜而输入。聚焦畸变由由于可见光线和红外光线之间的波长差导致的焦距变化产生。

为了防止聚焦畸变，传统的彩色和黑白摄影机设置了用于过滤红外线并且只透射可见光的日间光学滤波片。彩色和黑白摄影机还具有用于只透射红外线至前面图像采集装置的夜间光学滤波片。因此，随着白天和黑夜的变化，滤波片可以互相切换。

图1和图2示出使用光学滤波片切换设备10的传统彩色和黑白监视摄影机1。

该彩色和黑白监视摄影机1具有透镜50、光学滤波片切换设备10、图像采集装置60和视频图像信号处理部分70。

该光学滤波片切换设备10包括光学滤波片切换组件20、驱动控制部分45、微处理器47和存储器49。

参照图2，该光学滤波片切换组件20包括：位于透镜50(未显示)一侧的前板40和可移动地安装在前板上的光学滤波片容纳部分21。该光学滤波片容纳部分21还包括日间光学滤波片30和夜间光学滤波片29。该光学滤波片切换组件20的光学滤波片转移部分28左右转移光学滤波片容纳部分21，使得在日间光学滤波片设置位置(图3A)和夜间光学滤波片设置位置(图3B)之间移动该日间光学滤波片30和该夜间光学滤波片29。当日间光学滤波片30和夜间光学滤波片29分别位于图3A和3B示出的位置时，图像信息分别在透镜50和图像采集装置60之间穿过。与前板40装配的后板31盖住光学滤波片容纳部分21和光学滤波片转移部分28。

日间光学滤波片30从通过透镜50输入的图像信息中滤掉红外波段的光并透射图像信息的可见波段的光，反之夜间光学滤波片29透射图像信息的红外波段的光。

光学滤波片转移部分28包括步进电机35、齿轮杆38、转移推进导向23和导向杆33。步进电机35安装在位于前板40的下部的一侧的稳固托架36上。齿轮杆38同轴地连接到步进电机35的轴上。转移推进导向23从光学滤波片容纳部分21的底部突出。向下开口的内螺纹24与齿轮杆38接合。插入到形成于多个支撑突出26上的多个一列凹槽27中的导向杆33，引导支撑突出26的运动。支撑突出26最好以支撑突出交替地横向地突出的这样方式成形于光学滤波片容纳部分21的顶部。

微处理器47根据外部输入模式改变信号或在日间和夜间的亮度的改变，例如，从视频图像信号处理部分70输出的视频图像信号的功率级别，产生用于将光学滤波片容纳部分21移动至日间光学滤波片设置位置或夜间光学滤波片设置位置的控制信号。

视频图像信号处理部分70将通过图像采集装置60输出的电信号转换成视频图像信号，并输出该视频图像信号至CCTV或监视系统(未显示)。图像采集装置60将穿过日间光学滤波片30或夜间光学滤波片29的图像信息转换成电信号。

驱动控制部分45根据来自微处理器47的控制信号控制光学滤波片切换组件20中的步进电机35的驱动。

存储器49存储关于光学滤波片容纳部分21通过步进电机35、齿轮杆38和转移推进导向23移动至的其位置的位置信息，例如，夜间光学滤波片设置位置和日间光学滤波片设置位置。在制造的时候，光学滤波片容纳部分21位于日间光学滤波片设置位置的位置信息被记录到存储器49。

上述构建的监视摄影机1操作如下。首先，假定监视摄影机1正在日间模式下操作。当用户将操作模式从日间模式(即，彩色模式)改变为夜间模式(即，黑白模式)或当从视频图像信号处理部分70输出的视频图像信号的功率级别降低至夜间视频图像信号的预定功率级别时，微处理器47识别当前操作模式为黑白模式。微处理器47根据在存储器49中记录的光学滤波片容纳部分21的位置信息产生用于将光学滤波片容纳部分21从日间光学滤波片设置位置移动至夜间光学滤波片设置位置的控制信号。

根据来自微处理器47的控制信号，驱动控制部分45产生驱动信号以使光学滤波片切换组件20的旋转步进电机35在一个方向如顺时针旋转预定旋转量。

随着步进电机35旋转，与步进电机35的轴同轴连接的齿轮杆38顺时针旋转，从而转移推进导向23通过与齿轮杆38啮合的向下开口的内螺纹24向右移动。

结果，光学滤波片容纳部分21从如图3A所示日间光学滤波片设置位置沿着容纳在支撑突出上的一列凹槽27中的导向杆33移动至如图3B所示夜间光学滤波片设置位置。

在光学滤波片容纳部分21位于夜间光学滤波片设置位置后，微处理器47输出光学滤波片容纳部分21的位置信息，并将其记录至存储器49。视频图像信号处理部分70将经由透镜50和夜间光学滤波片29通过图像采集装置60输出的图像信号转换成视频图像信号，并输出该视频图像信号至CCTV或监视系统。

其后，当用户将摄影机1的操作模式从夜间模式改变至日间模式，或当从视频图像信号处理部分70输出的视频信号的功率级别增加至日间视频图像信号的预定的功率级别范围时，光学滤波片容纳部分21被移动至日间光学滤波片设置位置。当微处理器47识别当前操作模式为日间模式并产生一个相应控制信号时这些发生。当接收到该相应控制信号时，驱动控制部分45、步进电机35、齿轮杆38和转移推进导向23相反地执行上面提到的操作，由此光学滤波片容纳部分21从夜间光学滤波片设置位置移动至日间光学滤波片设置位置。

在光学滤波片容纳部分21位于日间光学滤波片设置位置后，微处理器47将光学滤波片容纳部分21的位置信息存储在存储器49中。视频图像信号处理部分70将经由透镜50和日间光学滤波片30通过图像采集装置60输出的图像信息转换为视频图像信号，并输出该视频图像信号输出至CCTV或监视系统。

然而，在传统监视摄影机1中，这样从日间至夜间位置的改变要占用相对较长时间，例如，大约几秒钟。导致这种延迟是因为应用在如上述的操作的传统监视摄影机1中的光学滤波片切换设备10依靠在与步进电机35的轴同轴连接的齿轮杆38和在光学滤波片容纳部分21底部形成的转移推进导向23的向下开口的内螺纹24之间的螺纹连接执行切换。尽管根据步进电机35的旋转数目和齿轮杆38和内螺纹24之间的齿轮比的组合可以存在一些不同。

如果光学滤波片容纳部分21的切换速度慢，则该监视摄影机不但当切换光学滤波片时引起监视间隙，而且因为在切换操作期间步进电机的驱动时间的增加，所以消耗更多电能。因此，如果传统的监视摄影机1使用一个或多个电池作为电源，则电池将需要经常更换，这是一个问题。

另外，因为光学滤波片切换设备10具有螺纹连接结构，如齿轮杆38、向下开口的内螺纹24和其它复杂结构，所以传统摄影机1具有严重的噪音、复杂的结构和低劣耐久性的问题。

另外，传统监视摄影机1的光学滤波片切换设备10没有设置一个用于传感光学滤波片容纳部分21的位置的单独的位置传感部分。因此，如果当光学滤波片容纳部分21正在被切换时，由于电源故障或类似的情况导致电源关闭，则微处理器47将识别光学滤波片容纳部分21为位于完全切换至日间或夜间光学滤波片设置位置。尽管光学滤波片容纳部分21被阻挡，而没有完全切换值日间或夜间光学滤波器设置位置，但是这产生了。

在这种情况下，因为光学滤波片容纳部分21位于日间和夜间光学滤波片设置位置之间的半道中，所以即使电源恢复，监视摄影机1不能正常过滤通过透镜50入射的光线。另外，在电机35被驱动以改变模式时电机35可以被其移动少于预设位移量的量的光学滤波片容纳部分21过载和毁坏，由此电机可被毁坏。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决存在现有技术中的上述提到的问题。本发明的一个首要目的是提供一种其使用在光学仪器中的用于切换低通光学滤波片的光学滤波片切换设备，其中，用于容纳日间光学滤波片和夜间光学滤波片的光学滤波片容纳部分最好直接由设置了旋转螺线管的传动装置驱动。当传动装置驱动光学滤波片容纳部分时，它可以快速被切换至相应的日间光学滤波片设置位置或夜间光学滤波片设置位置之一。这样可以简化结构并减少噪音，同时增加该设备的可靠性。

本发明的另一个目的是提供一种使用在光学仪器中切换低通光学滤波片的光学滤波片切换设备，其中，位置传感部分可以实时传感光学滤波片容纳部分的位置。即使当该设备正在被操作时由于电源故障或类似的原因导致该设备电源被关闭，这种性能防止故障发生。

为了实现本发明的以上目的，提供了一种使用在光学仪器中的用于切换低通光学滤波片的光学滤波片切换设备。该光学仪器将外部输入图像信息转变成视频图像信息并输出该视频图像信息。该光学滤波片切换设备包括一个光学滤波片容纳部分，其用于容纳用于透射接收到的图像信息中的至少第一波段的光的第一光学滤波片和用于传送接收到的图像信息中的至少第二波段的光的第二光学滤波片。该设备还包括具有在用于保持光学滤波片容纳部分在第一光学滤波片设置位置的第一位置和用于保持光学滤波片容纳部分在第二光学滤波片设置位置的第二位置之间旋转的旋转螺线管的传动装置。另外，该设备包括位于旋转螺线管的轴和光学滤波片容纳部分之间以将旋转螺线管的旋转力传送给光学滤波片容纳部分的旋转动力传递部分。另外，该设备还包括一个用于根据至少一个最好外部输入信号和视频图像信息的功率级别控制传动装置的旋转螺线管的微处理器，从而旋转螺线管旋转到至少第一和第二位置之一。

根据本发明的优选实施例，旋转螺线管包括采用永磁铁的转子和定子，其定位以包围转子，具有至少一个围绕与转子的轴垂直的轴线缠绕在至少一个绕线筒上的线圈。

旋转动力传递部分包括卡紧到旋转螺线管的转子的轴的一端的第一旋转杆和旋转地卡紧到第一板的第二旋转杆，于是第二旋转杆传递第一旋转杆的旋转力至光学滤波片容纳部分。另外，光学滤波片容纳部分可以卡紧到第一板。

第一旋转杆最好包括具有一个用于固定转子的轴的一端的孔的第一固定轴孔座，因此第一旋转杆与转子的轴和在其一端动力传递凹槽上形成的一个突出一起旋转。第二旋转杆包括第一突出、第二突出和轴套。第一突出与第一旋转杆的动力传递凹槽接合。第二突出与在光学滤波片容纳部分上形成的动力传递孔接合。轴套最好旋转地支撑在形成于第一板上的第二固定轴孔座。

旋转动力传递部分可以还包括至少一个制动器，其限制至少第一旋转杆和光学滤波片容纳部分之一的运动，从而光学滤波片容纳部分不能超过第一光学滤波片设置位置和第二光学滤波片设置位置旋转。制动器可以包括具有卡紧到第一板的第二板上设置的第一和第二旋转杆阻挡突出的第一阻挡构件，用以限制第一旋转杆的运动。制动器还可以包括第二阻挡构件，其具有形成于光学滤波片容纳部分上的旋转限制突出和设置在第一板上用以限制光学滤波片容纳部分的旋转限制突出的第一和第二阻挡突出。

本发明光学滤波片切换设备的实施例可以还包括用于确保保持旋转螺线管在第一和第二位置之一的弹性护圈，由此即使电源关闭，如果旋转螺线管旋转，则可以防止光学滤波片容纳部分移动。

弹性护圈最好包括返回弹簧，该返回弹簧的一端由设置在旋转螺线管卡紧到其的第二板上的第一支撑突出支撑，另一端被形成在第一旋转杆上的第二支撑突出支撑。

如果施加正向电流和逆向电流的之一，则旋转螺线管旋转至第一位置，并且如果施加另一种电流，则旋转螺线管旋转至第二位置。

另外，可以以这样一种方式，即，如果施加正向电流或逆向电流则旋转螺线管旋转至第二位置，如果没有电流施加则旋转螺线管就返回第一位置来布置旋转螺线管。

另外，本发明的光学滤波片切换设备还可以包括一个可以实时传感光学滤波片容纳部分的位置的位置传感部分。

位置传感部分最好包括设置在旋转螺线管的绕线筒上的霍尔开关。

霍尔开关最好包括霍尔传感器、放大器、参考电压产生部分和比较器。霍尔传感器根据从旋转螺线管产生的磁场的强度产生电压。放大器放大从霍尔传感器产生的电压。参考电压产生部分根据来自微处理器的控制信号输出一个参考电压。比较器基于由放大器放大的电压和从参考电压产生部分输出的参考电压之间的比较产生用于通告光学滤波片容纳部分的位置的信号。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的以上和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是传统监视摄影机的方框图；

图2是应用于图1所示的监视摄影机的光学滤波片切换设备的分解透视图；

图3A和3B是示出图2所示的光学滤波片切换设备的操作的后视图；

图4是本发明光学滤波片切换设备的的实施例应用到其的传统的监视摄影机的方框图；

图5是根据本发明实施例的图4所示的光学滤波片切换设备的实施例光学滤波片切换组件的分解透视图；

图6A、6B和6C分别是根据本发明的实施例的图4中所示的光学滤波片切换设备中的光学滤波片切换组件的局部的后透视图、前透视图和前视图；

图7A和7B是示出根据本发明的实施例的图4中所示的光学滤波片切换设备中光学滤波片切换组件的操作的后视图；

图8是根据本发明的实施例的图5中所示的光学滤波片切换组件中的传动装置中的旋转螺线管的分解透视图；

图9A和9B分别是根据本发明的实施例的图8中所示的光学滤波片切换组件中的传动装置中的旋转螺线管的后侧透视图和前视图；

图10A和10B是示出根据本发明的实施例的图8中所示的光学滤波片切换组件中的旋转螺线管的操作的后视图；和

图11是示出根据本发明的实施例的图5中所示的光学滤波片切换设备组件的霍尔(hall)开关的方框图。

具体实施方式

以下，现在参照附图来详细描述使用于光学仪器中的本发明的光学滤波片切换设备的实施例。

参照图4，监视摄影机100如CCTV摄影机，以方框图示出作为对其应用本发明光学滤波片切换设备120的实施例的仪器。

该监视摄影机100包括透镜150、光学滤波片切换设备101的实施例、图像采集装置160和视频图像信号处理部分170。透镜150以光形式接收图像信息。本发明光学滤波片切换设备101的实施例切换日间光学滤波片130和夜间光学滤波片129，于是根据图像信息的光强度和来自用户的模式改变信号，日间光学滤波片130或夜间光学滤波片129可选择性的位于图像信息的通道上。图像采集装置160将通过日间光学滤波片130或夜间光学滤波片129的图像信息转换为电信号。视频图像信号处理部分170将通过图像采集装置160输出的图像信息转换为视频图像信号，并然后将视频图像信号输出至CCTV或监视系统(未显示)。

日间光学滤波片130包括一个去除图像信息中的红外光线并透射可见光的红外光线截止滤波片。夜间光学滤波片129包括一个透射可见光和红外光线的空白滤波片。

因为透镜150、图像采集装置160和视频图像信号处理部分170与参照图1至图3描述的传统监视摄影机1在结构和功能作用上相同，所以关于它的详细描述被省略。

本发明光学滤波片切换设备101的实施例包括光学滤波片切换组件120、微处理器147和存储器149。

如图5、6A、6B和6C所示，光学滤波片切换组件120包括光学滤波片容纳部分121、传动装置122和装配板140。光学滤波片容纳部分121具有通过分别形成开口以在圆周上彼此隔开的第一和第二保险固定部分130b和129b将其卡紧到日间光学滤波片开口130a和夜间光学滤波片开口129a的日间光学滤波片130和夜间光学滤波片129。传动装置122包括旋转螺线管180，其基于正向电流或逆向电流使光学滤波片容纳部分121在预定的角度范围内，例如在60°范围内，顺时针或逆时针旋转。另外，位于旋转螺线管180的轴和光学滤波片容纳部分121之间的旋转动力传递部分148将螺线管180的旋转力传递至光学滤波片容纳部分121。装配板140具有有着透镜150的前侧和有着图像采集装置160的后侧。分别地，旋转螺线管180卡紧到前侧，并且光学滤波片容纳部分121可旋转地卡紧到装配板140的后侧。

光学滤波片容纳部分121在其上部设置了一个容纳形成于装配板140的后侧的旋转轴141的轴孔座123，因此光学滤波片容纳部分121被支撑以可以围绕旋转轴141转动。

光学滤波片容纳部分121在其底部设置了一个分别与形成于装配板140的后侧的第一和第二阻挡突出145、146接合的旋转限制突出126。当光学滤波片容纳部分121通过以后将更加详细描述的旋转动力传递部分148的第二旋转杆147顺时针或逆时针旋转超过60°时，这样的布置限制光学滤波片容纳部分121的旋转运动。第一和第二阻挡突出145、146分别的和限制旋转突出部分126形成制动器192的第二阻挡构件125。第二阻挡构件125将在后面更加详细描述。

动力传送孔124形成在光学滤波片容纳部分121上轴孔座123的左侧，其容纳在旋转动力传递部分148中的第二旋转杆147的第二连接突出147b。动力传送孔124朝旋转轴141的方向延伸预定的长度，从而当第二旋转杆147旋转大约60°时以旋转光学滤波片容纳部分121。第二连接突出147b最好可以在动力传送孔124内以旋转轨迹自由摆动。

因此，如图7A所示，当光学滤波片容纳部分121通过容纳在动力传送孔124中的第二旋转杆147的第二连接突出147b绕旋转轴141逆时针旋转大约60°时，其被与第一阻挡突出部分145接合的旋转限制突出126阻挡。当被第一突出部分145阻挡时，光学滤波片容纳部分121被布置在日间光学滤波片的设置位置。在这个位置，日间光学滤波片130位于图像信息的通路上，即与装配板140上形成的图像信息通道窗口144成一条直线。同时，如图7B所示，当光学滤波片容纳部分121通过第二旋转杆147的第二连接突出147b绕旋转轴141顺时针旋转大约60°时，其被与第二阻挡突出部分146接合的旋转限制突出126阻挡。当被第二突出146阻挡时，光学滤波片容纳部分121被布置在夜间光学滤波片的设置位置。在这个位置，夜间光学滤波片129与图像信息通道窗口144成一条直线而定位。

这里，虽然描述的光学滤波片容纳部分121的旋转角度大约60°，60°仅表示为角度的例子，超过其光学滤波片容纳部分121在日间光学滤波片设置位置和夜间光学滤波片设置位置之间旋转。当然，角度可以设置为不同值。

如图8、9A和9B所示，传动装置122的旋转螺线管180包括转子185、定子183、第一延长绕线筒支撑189a、第二延长绕线筒支撑189b、绝缘带182和柔性印刷电路板198。转子185具有圆柱状永磁体186a和用于固定永磁体186a的轴186b。定子183具有围绕转子185定位的第一和第二绕线筒183a、183b，并且第一和第二线圈184a、184b分别缠绕在第一和第二绕线筒183a、183b。第一和第二延长绕线筒支撑189a、189b形成于基板188上，并插入到纵向狭槽204a、204b中以支撑第一和第二绕线筒183a、183b。纵向狭槽204a和204b形成于第一和第二绕线筒183a、183b表面相对的边缘，其当第一和第二绕线筒183a、183b彼此接合而彼此面对面。绝缘带缠绕在被第一和第二延长绕线筒支撑189a、189b支撑的第一和第二延长绕线筒183a、183b上。柔性印刷电路板(FPCB)198具有连接到缠绕在第一和第二绕线筒183a、183b的第一和第二线圈184a、184b的输入和输出接线端199a、199b的输入和输出接线端201a、201b和配线201。

第一和第二线圈184a、184b分别围绕转子185的轴186b垂直的轴线缠绕在第一和第二绕线筒183a、183b上。

因此，例如，如果通过配线201、柔性印刷电路板198输入接线端201a、和第一和第二线圈184a、184b的输入接线端199a向第一和第二线圈184a和184b施加正向电流，则第一和第二线圈184a、184b将会产生磁场。磁场的方向将垂直于流过线圈184a、184b的电流的方向，该电流的方向相应于沿着与转子的轴186b垂直的轴线的向上和向下方向。例如，在向上的方向，磁场将旋转旋转螺线管180的转子185，该转子185以一个方向如顺时针旋转预定角度的范围如大于60°，并且定位于第一位置(图10A和7A)。在那里，光学滤波片容纳部分121通过将在后面更加详细描述的旋转动力传递部分148保持在日间滤波片设置位置。

反之，如果向旋转螺线管180的第一和第二线圈184a、184b施加反向的电流，则第一和第二线圈184a、184b将在与转子185的轴186b垂直的轴线的向下方向上产生磁场，导致转子逆时针旋转大约60°并阻挡在第二位置(图10B和7B)。在第二位置，光学滤波片容纳部分121将通过旋转动力传递部分148保持在夜间光学滤波片设置位置。

返回图5，传动装置122的旋转动力传递部分148包括第一旋转杆193和第二旋转杆147。第一旋转杆193与旋转螺线管180的转子185的轴186b的一端卡紧。该端通过基板188上形成的固定孔191(图8)突出。第二旋转杆147可旋转地卡紧到光学滤波片容纳部分121固定到其的装配板140。第二旋转杆147将第一旋转杆193的旋转力传送到光学滤波片容纳部分121。基板188通过螺丝钉155固定在装配板140上。

如图8、9A和9B所示，第一旋转杆193具有设置了用于固定旋转螺线管180的转子185的轴186b的一端的固定孔的第一固定轴孔座195，从而第一旋转杆193沿着轴186b和一对突出194旋转。一对突出194之间形成动力传送凹槽194a。

如图5、6A和6C所示，第二旋转杆147包括通过形成于装配板140上的轮廓142与第一旋转杆193的动力传送凹槽194a接合的第一连接突出147a。第二连接突出147b与光学滤波片容纳部分121上形成的动力传送孔124接合，并轴套147c可旋转地支撑在装配板140上形成的第二固定轴孔座143上。

第二旋转杆147通过通过轴套147c被卡紧到第二固定轴孔座143的防脱螺丝钉或销149而被支撑在第二固定轴孔座上，从而第二旋转杆147不能从第二固定轴孔座143上分离。

旋转动力传递部分148可以还包括用于限制第一旋转杆193和光学滤波片容纳部分121的运动的制动装置192、125。制动装置192和125可以阻止光学滤波片容纳部分121旋转超过日间光学滤波片设置位置和夜间光学滤波片设置位置之间的范围，例如超过60°的旋转。

制动装置192包括设置在基板188上的第一旋转构件阻挡突出192a和第二旋转构件阻挡突出192b，从而限制第一旋转杆193的回转。第二阻挡构件125包括突出地形成在光学滤波片容纳部分121底部的旋转限制突出126，和形成于装配板140上的第一和第二阻挡突出145、146，以限制旋转突出126的运动。

因此，即使旋转螺线管180的转子185通过磁场旋转超过60°，第一旋转杆193和光学滤波片容纳部分121将会分别通过第一和第二阻挡构件129和125阻挡在日间光学滤波片设置位置或夜间光学滤波片设置位置。

返回图8，本发明光学滤波片切换设备101的实施例的光学滤波片切换组件120还包括用于保持传动装置122的旋转动力传递部分148的第一旋转杆193在第一位置的弹性护圈196，从而即使电源关闭光学滤波片容纳部分121不能摆动。

弹性护圈196最好包括安装在第一旋转杆193的第一固定轴孔座195上的返回弹簧(return spring)，该返回弹簧的一端被设置在旋转螺线管180的基板188上的第一支撑突出197支撑和该返回弹簧另一端被形成于第一旋转杆193上的第二支撑突出197a支撑。

为了防止返回弹簧脱离，第一固定轴孔座195在其顶部设置了一个防脱冒195a。

如图4所示，如果用户输入操作模式改变信号或者如果从视频图像信号处理部分170输出的视频图像信息的功率级别增加或降低至日间视频图像信号的预定功率级别或夜间视频图像信号的预定功率级别，则微处理器147产生一个用于控制旋转螺线管180旋转至第一和第二位置之一的控制信号。

另外，本发明光学滤波片切换设备101的实施例的光学滤波片切换组件120还包括可以实时传感光学滤波片容纳部分121的位置的位置传感部分205。

如图8所示，位置传感部分205包括形成为芯片以与柔性印刷电路板198上的配线202连接的霍尔开关。该霍尔开关在旋转螺线管180的第二绕线筒183a的外部表面205a和绝缘带182之间延伸，从而它可以传感第一和第二线圈184a、184b分别产生的磁场。

如图11所示，霍尔开关具有根据分别从第一和第二线圈184a、184b产生的磁场的方向和强度产生电压的霍尔传感器210。放大器213放大从霍尔传感器产生的电压，同时参考电压产生部分215基于来自微处理器147的控制信号输出参考电压。比较器217比较从放大器213输出的放大的电压和从参考电压产生部分215输出的参考电压。比较器217将用于指示旋转螺线管180的第一位置的高电平信号或用于指示旋转螺线管180的第二位置的低电平信号输出到微处理器147。

如果由放大器213放大的电压高于从参考电压产生部分215输出的参考电压，则比较器217产生高电平信号。而如果由放大器213放大的电压低于从参考电压产生部分215输出的参考电压，则比较器217产生低电平信号。

存储器149在微处理器147的控制下存储由霍尔开关传感的旋转螺线管180的位置信息，即日间光学滤波片的设置位置和夜间光学滤波片的设置位置，并当有来自微处理器147的需求时，将存储的信息输出至微处理器147。

在上文，虽然关于使用正向电流和逆向电流操作旋转螺线管180的情况描述和示例说明了本发明光学滤波片切换设备101的实施例，但是可以只使用正向或逆向之一操作旋转螺线管180。即，可以以这种方式构建旋转螺线管180，即如果正向或逆向电流之一施加到旋转螺线管180，则旋转螺线管180旋转至第二位置，并且如果无电流施加到旋转螺线管180，则旋转螺线管180通过弹性护圈196返回第一位置。在这种情况下，弹性护圈196使用作为用于当没有电流施加时旋转螺线管180自动返回至第一位置，并且用于当电源关闭时防止旋转螺线管摆动的弹性返回和保持方法。

另外，虽然关于该设备被应用到监视摄影机如CCTV摄影机的情况，已经描述并且示例说明本发明光学滤波片转换设备101，但是本发明不限制于其并且可以实施作为不同光圈系统的光学滤波片切换设备。

现在，参照图4至11更加详细描述设置了前文描述构建的本发明光学滤波片切换设备101的实施例的监视摄影机100的操作。

首先，假定监视摄影机100的当前操作模式是日间模式(即，彩色模式)，如果用户将摄影机100的操作模式从日间模式改为夜间模式(即，黑/白模式)，或如果从视频图像信号处理部分170输出的视频图像信号的功率级别降低至夜间视频图像信号的预定的功率级别，则微处理器147根据在存储器149中存储的光学滤波片容纳部分121的位置信息来识别当前的操作模式为黑/白模式，并产生控制信号以将光学滤波片容纳部分121从日间光学滤波片设置位置移动到夜间光学滤波片设置位置。

根据微处理器147的信号，如果逆向电流通过柔性印刷电路板198的输入接线端201a和第一和第二线圈184a和184b的输入接线端199a分别施加于传动装置122的旋转螺线管180的第一和第二线圈184a、184b，则产生沿与转子185的轴186b垂直的轴线方向的向下的磁场。因此，由于向下的磁场，具有永磁铁186a的转子185从如图10A所示的第一位置逆时针旋转至如图10B所示的第二位置。

因为转子185逆时针旋转，所以通过第一固定轴孔座195卡紧到转子185的轴186b的一端的第一旋转杆193抵抗弹性护圈196的返回弹簧施加的力量也逆时针旋转。具有与第一旋转杆193的动力传送凹槽194a接合的第一连接突出147a的第二旋转杆147也绕第二固定轴孔座143逆时针旋转。

因此，由于第二旋转杆147逆时针旋转，与第二旋转杆147中的第二连接突出147b结合的动力传送孔124，所以光学滤波片容纳部分121绕回转轴顺时针旋转，由此从如图7A所示的日间光学滤波片设置位置移动到如图7B所示的夜间光学滤波片设置位置。

其间，如果逆向电流施加于第一和第二线圈184a、184b，则第一和第二线圈184a、184b产生沿与转子185的轴186b垂直的轴线方向的向下的磁场。在旋转螺线管180的第二绕线筒183a的外部表面205a和绝缘带182之间的位置延伸的传感部分205的霍尔传感器210产生与向下的磁场强度和方向相应的电压。

从霍尔传感器210产生的电压由放大器213放大并输出至比较器217。比较器217比较由放大器213放大的电压和参考电压。参考电压产生部分215响应微处理器147的控制信号输出该参考电压。如果该放大的电压高于参考电压，则比较器217产生高电平信号，如果该放大电压低于参考电压，则产生低电平信号。

这里，假定如果由放大器213放大的电压低于参考电压，比较器217产生低电平信号，其最好是一个用于指示旋转螺线管180的转子185位于第二位置的信号。换句话说，低电平信号最好是指示光学滤波片容纳部分121位于夜间光学滤波片设置位置的信号。

因此，微处理器147将与低电平信号相应的光学滤波片容纳部分121的位置信息记录到存储器149中，并且视频图像信号处理部分170将经过透镜150和夜间光学滤波片129从图像采集装置160输出的图像信息转换为视频图像信号，并且输出该视频图像信号至CCTV或监视系统。

其后，如果用户将监视摄影机100的当前操作模式从夜间模式改变至日间模式，或如果从视频图像处理部分170输出的视频图像信号的功率级别增高至日间视频图像信号的预定功率级别，则微处理器147产生用于控制旋转螺线管180从第二位置移动至第一位置的控制信号。

结果，正向电流最好施加到旋转螺线管180的第一和第二线圈184a、184b。旋转螺线管180和旋转动力传递部分148执行与上述相反操作，由此顺时针从如图10B所示的第二位置旋转至如图10A所示的第一位置。光学滤波片容纳部分121逆时针从如图7B所示的夜间光学滤波片设置位置旋转至如图7A所示的日间光学滤波片设置位置。

其间，当因为正向电流施加于第一和第二线圈184a、184b，第一和第二线圈184a、184b产生一个沿与转子185的轴186b垂直的轴线方向的向上的磁场时，位置传感部分205的霍尔传感器210产生与产生的向上的电场的强度和方向相应的电压。

从霍尔传感器210产生的电压由放大器213放大并输出至比较器217。比较器217比较由放大器213放大的电压和参考电压。参考电压产生部分215响应微处理器147的控制信号输出参考电压。比较器217产生指示旋转螺线管180的转子185位于第一位置的高电平信号。换句话说，高电平信号指示光学滤波片容纳部分121位于日间光学滤波片的设置位置。

微处理器147将与高电平相应信号光学滤波片容纳部分121的位置信息记录到存储器149。视频图像信号处理部分170将经过透镜150和日间光学滤波片130从图像采集装置160输出的图像信息转变为视频图像信号，然后输出该视频图像信号给CCTV或监视系统。

另外，如果为了保养和维修的目的将监视摄影机的电源关闭，则因为弹性护圈196保持传动装置122的旋转动力传递部分148的第一旋转杆193，所以光学滤波片容纳部分121不摆动，并因此旋转螺线管180保持在第一位置，其意味着旋转螺线管180没有旋转。

如上所述，因为应用于光学仪器的本发明光学滤波片切换设备的实施例使用设置了旋转螺线管的传动装置直接地驱动容纳部分容纳日间和夜间光学滤波片的光学滤波片，所以可以快速切换光学滤波片容纳部分至日间或夜间光学滤波片设置位置，同时简化结构并提高抗噪和耐久特性。

另外，因为应用于光学仪器的本发明光学滤波片切换设备的实施例设置可以实时传感光学滤波片容纳部分的位置的位置传感部分，所以当该设备操作时，即使由于电源故障等导致电源关闭时，可以防止故障发生。

虽然为了例如说明本发明的原理，已经参照其代表性实施例显示和描述了本发明的优选的实施例，但是本发明不局限于该实施例。本领域的技术人员应该理解，在不脱离由本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。因此，应该考虑到这些修改、改变及其等同物都包括在本发明的范围内。

Claims (13)

1、一种在用于将外部输入图像信息转换成视频图像信息并且输出该视频图像信息的光学仪器中使用的用于切换低通光学滤波片的光学滤波片切换设备，其中，该设备包括：

光学滤波片容纳部分，用于容纳用于透射图像信息中的至少第一波段的光的第一光学滤波片和用于透射图像信息中的至少第二波段的光的第二光学滤波片；

传动装置，具有在用于保持光学滤波片容纳部分在第一光学滤波片设置位置的第一位置和用于保持光学滤波片容纳部分在第二光学滤波片设置位置的第二位置之间旋转的旋转螺线管和位于旋转螺线管的轴和光学滤波片容纳部分之间以将旋转螺线管的旋转力传递给光学滤波片容纳部分的旋转动力传递部分；和

微处理器，用于根据外部输入的输入信号和视频图像信息的功率级别至少之一控制旋转螺线管，从而旋转螺线管旋转至至少第一和第二位置之一。

2、根据权利要求1所述的光学滤波片切换设备，其中，旋转螺线管包括：

设置永磁铁的转子，和

定子，定位以包围转子并且设置至少一个围绕与转子的轴垂直的轴线缠绕在至少一个绕线筒上的线圈。

3、根据权利要求2所述的光学滤波片切换设备，其中，旋转动力传递部分包括：

第一旋转杆，卡紧到旋转螺线管的转子的轴的一端，和

第二旋转杆，旋转地卡紧到装配板，从而第二旋转杆传送第一旋转杆的旋转力至光学滤波片容纳部分，光学滤波片容纳部分被固定在装配板上。

4、根据权利要求3所述的光学滤波片切换设备，其中，第一旋转杆包括具有用于固定转子的轴的一端的孔的第一固定轴孔座，从而第一旋转杆与转子的轴旋转，和在其一端形成于动力传递凹槽上的突出，和

其中，第二旋转杆包括与第一旋转杆的动力传送凹槽接合的第一突出，与形成于光学滤波片容纳部分上的动力传送孔接合的第二突出，和可旋转地支撑形成于装配板上的第二固定轴孔座的轴套。

5、根据权利要求4所述的光学滤波片切换设备，还包括至少一个用于以这样的方式，即，光学滤波片容纳部分不超过第一光学滤波片设置位置和第二光学滤波片设置位置旋转来限制至少第一旋转杆和光学滤波片容纳部分之一的运动的制动器。

6、根据权利要求5所述的光学滤波片切换设备，其中，制动器包括：

第一阻挡构件，具有设置在卡紧到装配板的基板上的第一和第二旋转杆阻挡突出以限制第一旋转杆的运动；和

第二阻挡构件，具有形成于光学滤波片容纳部分上的旋转限制突出，和在第一板上设置以限制光学滤波片容纳部分的旋转限制突出的运动的第一和第二阻挡突出。

7、根据权利要求4所述的光学滤波片切换设备，还包括用于安全地保持旋转螺线管在第一和第二位置之一的弹性护圈，由此即使电源关闭可以防止由于旋转螺线管的旋转导致光学滤波片容纳部分移动。

8、根据权利要求7所述的光学滤波片切换设备，其中，弹性护圈还包括一个返回弹簧，该返回弹簧的一端由设置在装配板上的第一支撑突出支撑，并且另一端由形成在第一旋转杆上的第二支撑突出支撑，其中，旋转螺线管卡紧到装配板上。

9、根据权利要求8所述的光学滤波片切换设备，其中，如果施加正向电流和逆向电流之一，则旋转螺线管旋转至第一位置，并如果施加正向电流和逆向电流中的另一个，则旋转螺线管旋转至第二位置。

10、根据权利要求8所述的光学滤波片切换设备，其中，如果施加正向电流和逆向电流之一，则旋转螺线管旋转至第二位置并如果不施加电流，则旋转螺线管返回至第一位置。

11、根据权利要求1所述的光学滤波片切换设备，还包括实时传感光学滤波片容纳部分的位置的位置传感部分。

12、根据权利要求11的所述的光学滤波片切换设备，其中，位置传感部分包括设置在旋转螺线管的绕线圈上的霍尔开关。

13、根据权利要求12的所述的光学滤波片切换设备，其中，霍尔开关包括：

霍尔传感器，用于根据从旋转螺线管产生的磁场强度产生电压；

放大器，用于放大从霍尔传感器产生的电压；

参考电压产生部分，用于通过来自微处理器的控制信号输出参考电压；和

比较器，用于基于由放大器放大的电压和从参考电压产生部分输出的电压之间的比较产生用于通告光学滤波片容纳部分的位置的信号。

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