一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置及分光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及高速攝影【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置及分光器。本實(shí)用新型提供一種可用于多幅超高速紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置及分光器，特別是通過(guò)采用分光棱鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分光及像增強(qiáng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)多幅超高速紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置。本實(shí)用新型包括物鏡、分光器、同步控制器、快脈沖電源組件、成像裝置元件等。本實(shí)用新型在Z-Pinch、LIA電子束斑的診斷、激光與物質(zhì)相互作用等實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，另外也可在沖擊、爆轟物理及流體動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中得到應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】—種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置及分光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高速攝影【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種可用于多幅超高速紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置及分光器。
【背景技術(shù)】
[0002]高速攝影技術(shù)是研究高速物體運(yùn)動(dòng)的一種行之有效的方法，與普通攝影最根本的區(qū)別在于，高速攝影有高的時(shí)間分辯本領(lǐng)，能跟蹤并記錄快速變化過(guò)程的發(fā)生發(fā)展。自然界中許多物理、化學(xué)、生物等快速變化過(guò)程都必須借助高速攝影的方法才能進(jìn)行觀察和研究，比如震動(dòng)、炮彈的飛行、火花放電、爆炸、物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)等等。因此，高速攝影技術(shù)在物理、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。特別是在國(guó)防軍事領(lǐng)域內(nèi)，高速攝影技術(shù)更是發(fā)揮著極其重要的作用。
[0003]高速攝影設(shè)備大多以技術(shù)特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行分類，總體上可分為高速掃描相機(jī)和高速分幅相機(jī)，到目前為止，應(yīng)用較多的高速分幅相機(jī)按時(shí)間分辨本領(lǐng)由低到高的順序主要有:數(shù)字式高速視頻相機(jī)、轉(zhuǎn)鏡式超高速分幅相機(jī)、超高速光電相機(jī)等。其中超高速光電相機(jī)是攝影頻率最聞的聞速分幅相機(jī)，其最聞攝影頻率可達(dá)到IO8 fps (一億幅頻)量級(jí)。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)只有深圳大學(xué)和中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所突破了超高速光電分幅相機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)難題。2004年，深圳大學(xué)研制了多通道光電分幅相機(jī)實(shí)驗(yàn)室原理樣機(jī)，最聞攝影頻率為I X IO8幅/s (—億幅頻)。2009年,流體物理研究所完成了 8通道光電分幅相機(jī)的研制，最聞攝影頻率為2X108幅/s (兩億幅頻),最短曝光時(shí)間5ns,最短幅間隔1ns，而且曝光時(shí)間和幅間距均可調(diào)，連續(xù)拍攝幅數(shù)I?8幅可調(diào)。
[0005]但是，此類相機(jī)在進(jìn)行較嚴(yán)格平行光作為背照明的紋影實(shí)驗(yàn)時(shí)，遇到了原理性問(wèn)題，即分光光學(xué)系統(tǒng)在進(jìn)行多幅分光的同時(shí)對(duì)物體的像也造成了分割。深圳大學(xué)采用的分光系統(tǒng)原理如圖1所不，物鏡I和物鏡2共同組成分光光學(xué)系統(tǒng),將分光棱錐置于物鏡I和物鏡2之間的孔徑光闌處，將每個(gè)視場(chǎng)的入射光孔徑分為均等的8等份。這種分光方式雖然可以完成分光功能，但存在兩個(gè)問(wèn)題，一是在對(duì)平行光成像時(shí)的視場(chǎng)分割問(wèn)題，二是每路接收系統(tǒng)都將附帶一個(gè)物鏡2，使得光學(xué)調(diào)試較為復(fù)雜。中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所采用的分光光學(xué)系統(tǒng)如圖2所示，分光系統(tǒng)由分光物鏡和緊接其后的分光棱錐組成，分光棱錐置于系統(tǒng)的出瞳位置，入射光線經(jīng)分光棱錐和反光鏡反射后，直接成像于接收系統(tǒng)，和第一種分光系統(tǒng)比較，該分光方式舍去了分光后的物鏡2，使得裝調(diào)變得簡(jiǎn)單，但仍然沒(méi)有解決平行光紋影實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)視場(chǎng)的分割問(wèn)題。
[0006]圖1、圖2兩種目前國(guó)內(nèi)僅有的超高速數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)的分光形式，采用近似的光學(xué)分光原理，即在分光光學(xué)系統(tǒng)的孔徑(孔徑光闌或者出瞳)處安置一個(gè)作用等同于多個(gè)小反射鏡的分光棱錐，對(duì)入射像的光進(jìn)行多等份的分割，再通過(guò)光路折轉(zhuǎn)，從而在8個(gè)像增強(qiáng)器上成清晰的圖像。如圖3所示，此原理在對(duì)漫反射體(余弦輻射體)進(jìn)行成像時(shí)，由于物體的像在整個(gè)孔徑內(nèi)均有光入射，所以，雖然分光棱錐所分8份光是來(lái)自全孔徑不同部位的1/8光能量，但在像的每個(gè)視場(chǎng)上，分光棱錐的每個(gè)反射面都能將全孔徑光能按一定比例(比如1/8)分到最終像面，所有視場(chǎng)所分光能量是大體相當(dāng)?shù)?，所以?duì)于每幅圖像來(lái)說(shuō)，圖像的各個(gè)視場(chǎng)處的相對(duì)亮度和分光前的像是大體一致的，成像是完整的。如圖4所示，當(dāng)采用嚴(yán)格平行光(比如激光)或平行性較好的光作為背景光進(jìn)行紋影實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于每個(gè)視場(chǎng)對(duì)應(yīng)的入射光只有“一根光線”(理論上)或極小孔徑角的光通過(guò)孔徑光闌入射到最終像面，這根光線或者這束孔徑角很小的光線在經(jīng)分光棱錐進(jìn)行分光后，就只能最終到達(dá)8幅中的一副圖像的最終像面，在分光棱錐對(duì)光束孔徑進(jìn)行分光的同時(shí)，也造成了對(duì)視場(chǎng)的分割，使得在很多需要多幅超高速紋影攝影的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用時(shí)，無(wú)法滿足需求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種可用于多幅超高速紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置及分光器，特別是通過(guò)采用分光棱鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分光及像增強(qiáng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)多幅超高速紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置，解決了棱錐分光型超高速數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)在紋影實(shí)驗(yàn)中對(duì)視場(chǎng)的切割問(wèn)題，該裝置可以方便的進(jìn)行納秒時(shí)間尺度的直接照相和多幅超高速紋影攝影實(shí)驗(yàn)研究，提供一種時(shí)間分辨可達(dá)幾個(gè)ns的分幅數(shù)字?jǐn)z影裝置。
[0008]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置包括:
[0010]物鏡，用于接收入射光，形成目標(biāo)實(shí)像，所述目標(biāo)是通過(guò)同步控制器發(fā)送觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)目標(biāo)動(dòng)作產(chǎn)生圖像的目標(biāo)；
[0011]分光器，用于對(duì)物鏡形成的目標(biāo)實(shí)像光強(qiáng)度進(jìn)行n等分輸出，n>l ；
[0012]同步控制器，用于接收并解析工控機(jī)發(fā)送的控制信號(hào)；進(jìn)而發(fā)送用于控制目標(biāo)動(dòng)作的觸發(fā)信號(hào)，并同時(shí)控制快脈沖電源組件及耦合成像裝置元件；所述解析的控制信號(hào)包括脈沖頻率控制信號(hào)、控制信號(hào)、觸發(fā)信號(hào)；
[0013]快脈沖電源組件，用于接收同步控制器的發(fā)送的脈沖信號(hào)，使得快脈沖電源組件產(chǎn)生的單幅曝光時(shí)間控制信號(hào)；
[0014]成像裝置元件，用于接收分光器輸出的n等份入射光，同時(shí)接收脈沖電源產(chǎn)生的單幅曝光時(shí)間控制信號(hào)，同時(shí)接收同步控制器的開關(guān)信號(hào)，進(jìn)行目標(biāo)圖像成像；所述成像裝置元件包括n路成像裝置；
[0015]目標(biāo)通過(guò)物鏡、分光器與成像裝置第一輸入端光連接，同步控制器輸入端與工控機(jī)雙向通訊連接，同步控制器第一輸出端通過(guò)快脈沖電源組件控制成像裝置元件第一輸入端通斷，同步控制器第二輸出端與成像裝置第二輸入端(C⑶相機(jī)輸出端)連接，同步控制器第三輸出端控制目標(biāo)。
[0016]所述成像裝置包括:
[0017]像增強(qiáng)器，用于采集分光器輸出的入射光，根據(jù)快脈沖電源組件輸出的單幅曝光時(shí)間控制信號(hào)控制像增強(qiáng)器光陰極工作；并對(duì)入射光通過(guò)像增強(qiáng)器微通道板進(jìn)行微光探測(cè)及微光信號(hào)增強(qiáng)處理后通過(guò)熒光屏輸出，所述像增強(qiáng)器光陰極為成像裝置第一輸入端；
[0018]與像增強(qiáng)器對(duì)應(yīng)的CXD相機(jī)，通過(guò)CXD相機(jī)第二輸入端口接收同步控制器第二輸出端信號(hào)，控制CCD相機(jī)第一輸入端采集像增強(qiáng)器熒光屏輸出的光信號(hào)，進(jìn)行圖像成像，并記錄圖像信號(hào)；[0019]連接器，用于將像增強(qiáng)器與CXD相機(jī)第一輸入端進(jìn)行光連接。
[0020]目標(biāo)通過(guò)物鏡、分光器與像增強(qiáng)器光陰極光連接，同步控制器輸入端與工控機(jī)雙向通訊連接，同步控制器第一輸出端通過(guò)快脈沖電源組件控制像增強(qiáng)器光陰極通斷，同步控制器第二輸出端與(XD相機(jī)第二輸入端連接。
[0021]所述同步控制器包括處理器、n個(gè)計(jì)數(shù)器、可編程延遲線、驅(qū)動(dòng)電路元件，所述驅(qū)動(dòng)電路元件包括與計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的驅(qū)動(dòng)電路，
[0022]處理器，用于接收及解析工控機(jī)發(fā)送的控制信號(hào)，將脈沖頻率控制信號(hào)通過(guò)控制端口發(fā)送給計(jì)數(shù)器；
[0023]計(jì)數(shù)器，用于對(duì)脈沖頻率控制信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果發(fā)送給可編程延遲線.[0024]可編程延遲線，用于根據(jù)計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)結(jié)果發(fā)送脈沖信號(hào)給快脈沖電源組件；同時(shí)接收處理器發(fā)送的觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)目標(biāo)動(dòng)作；
[0025]驅(qū)動(dòng)電路，用于放大處理器輸出的控制信號(hào)，形成開關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)開關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)CXD相機(jī)工作；
[0026]驅(qū)動(dòng)電路個(gè)數(shù)與成像裝置個(gè)數(shù)相等，可編程延遲線個(gè)數(shù)比驅(qū)動(dòng)電路個(gè)數(shù)多一個(gè)；
[0027]其中處理器輸入端與工控機(jī)連接，處理器第一輸出端通過(guò)控制接口與計(jì)數(shù)器輸入端連接，計(jì)數(shù)器輸出端通過(guò)延遲線與快脈沖電源組件輸入端連接；處理器第二輸出端通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路CXD相機(jī)第二輸入端連接。
[0028]所述快脈沖電源組件包括多路快脈沖電源，所述快脈沖電源包括:
[0029]RC觸發(fā)電路，用于接收同步控制器輸出的快脈沖信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)限流并觸發(fā)，同時(shí)通過(guò)負(fù)偏壓端減少干擾信號(hào)；
[0030]放大器,用于對(duì)RC觸發(fā)電路輸出的信號(hào)進(jìn)行放大；
[0031]RC放電回路,用于放大器輸出信號(hào)放大信號(hào)變成脈沖信號(hào)；
[0032]二極管，用于信號(hào)正向?qū)ǎ?br> [0033]電壓匹配電路，用于將二極管輸出的電壓信號(hào)幅值匹配；
[0034]其中驅(qū)動(dòng)電源個(gè)數(shù)與快脈沖電源個(gè)數(shù)相等；
[0035]所述RC觸發(fā)電路包括第一電阻和第一電容，放大器是雪崩管，RC放電回路包括第二電容和第四電阻，第三電阻是限流電阻，第五電阻是匹配RC放電回路的電阻，第一電容一端接可編程延遲線輸出端，第一電容另一端與第一電阻一端連接，第一電阻另一端、負(fù)偏壓端第二電阻一端與雪崩管基極連接，雪崩管基極與雪崩管發(fā)射極之間跨接第二電阻，高壓電源端通過(guò)第三電阻與雪崩管集電極連接，雪崩管集電極通過(guò)第二電容、第四電阻接地，雪崩管發(fā)射極接地，二極管陽(yáng)極與第二電容與第四電阻共點(diǎn)連接，二極管陰極與第五電阻一端連接，第五電阻另一端與成像裝置連接。
[0036]所述分光器包括m個(gè)分光棱鏡,所述分光器為半反半透分光棱鏡，所述分光棱鏡依次級(jí)聯(lián)，當(dāng)前分光棱鏡光輸入端與上一級(jí)分光棱鏡反射端或分光棱鏡折射端連接，當(dāng)前分光棱鏡反射端或分光棱鏡折射端與下一級(jí)分光棱鏡光入射端連接，第一級(jí)分光棱鏡光入射端與物鏡輸出端光連接，最末一級(jí)分光棱鏡反射端和最末一級(jí)分光棱鏡折射端與成像裝置連接，m大于等于I。
[0037]所述還包括光纖收發(fā)器，所述光纖收發(fā)器將CCD相機(jī)獲取的圖形信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并將其發(fā)送給工控機(jī)。
[0038]一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置的分光器用于對(duì)入射光強(qiáng)度進(jìn)行n等分輸出，n>I,所述分光器包括m個(gè)分光棱鏡,所述分光器為半反半透分光棱鏡,所述分光棱鏡依次級(jí)聯(lián)，當(dāng)前分光棱鏡光輸入端與上一級(jí)分光棱鏡反射端或分光棱鏡折射端連接，當(dāng)前分光棱鏡反射端或分光棱鏡折射端與下一級(jí)分光棱鏡光入射端連接，第一級(jí)分光棱鏡光入射端與物鏡輸出端光連接，最末一級(jí)分光棱鏡反射端或最末一級(jí)分光棱鏡折射端與成像裝置連接，m大于等于I。
[0039]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0040]1、本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)多路成像裝置進(jìn)行目標(biāo)視場(chǎng)圖像拍攝，達(dá)到多幅超高速紋影照相的效果，方便的進(jìn)行納秒時(shí)間尺度的直接照相，并且攝影頻率可達(dá)IO8 fps (最短曝光時(shí)間為5ns)量級(jí)。
[0041]2、隨著分光器級(jí)聯(lián)的增多，可以實(shí)現(xiàn)最少為兩幅的多幅超高速紋影照相裝置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042]本實(shí)用新型將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:
[0043]圖1現(xiàn)有技術(shù)中雙物鏡分光系統(tǒng)示意圖。
[0044]圖2現(xiàn)有技術(shù)中單物鏡分光系統(tǒng)示意圖。
[0045]圖3現(xiàn)有技術(shù)中采用棱錐分光的方式對(duì)漫反射體成像的示意圖。
[0046]圖4現(xiàn)有技術(shù)中平行光背照明紋影實(shí)驗(yàn)示意圖。
[0047]圖5是本實(shí)用新型原理框圖。
[0048]圖6是同步控制器原理框圖。
[0049]圖7是快脈沖電源原理圖。
[0050]圖8是分光器分光示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0052]本實(shí)用新型相關(guān)說(shuō)明:
[0053]1、工作原理:
[0054]同步控制器第三輸出端觸發(fā)目標(biāo)信號(hào)爆炸，需要將目標(biāo)物爆炸場(chǎng)景拍攝成像時(shí)，首先通過(guò)物鏡進(jìn)行成像，其次分光器對(duì)成像目標(biāo)的入射光強(qiáng)度進(jìn)行n等份輸出；被n等份的入射光經(jīng)過(guò)像增強(qiáng)器進(jìn)行圖像增強(qiáng)，
[0055]最后，同步控制器的處理器接收并解析工控機(jī)發(fā)送的控制信號(hào)，反饋應(yīng)答信號(hào)給工控機(jī)(用以表明同步控制器接收到了工控機(jī)下發(fā)的信號(hào))，其中解析后的控制信號(hào)包括脈沖頻率控制信號(hào)、控制CCD相機(jī)動(dòng)作的控制信號(hào)、觸發(fā)信號(hào)，同步控制器發(fā)送脈沖頻率控制信號(hào)給快脈沖電源后，快脈沖電源輸出控制像增強(qiáng)器光陰極通斷動(dòng)作的單幅曝光時(shí)間控制信號(hào)，用于控制像增強(qiáng)器(實(shí)現(xiàn)微光探測(cè)及微光信號(hào)增強(qiáng)處理)進(jìn)行入射光增強(qiáng)及快門(控制光陰極工作時(shí)，接收入射光信號(hào)，光陰極不工作時(shí)，不接收光陰極信號(hào))處理。同步控制器發(fā)送控制字直接控制CCD相機(jī)進(jìn)行圖像成像。則像增強(qiáng)器將增強(qiáng)后的入射光信號(hào)通過(guò)CCD相機(jī)獲取并成像，此外，還可通過(guò)光纖收發(fā)器將C⑶相機(jī)采集的圖形成像信號(hào)發(fā)送給工控機(jī)。
[0056]2、光纖收發(fā)器:將CCD相機(jī)輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)傳輸給工控機(jī)。
[0057]3、像增強(qiáng)器:陰極、微通道板(MCP)及熒光屏，將分光器輸出的微弱的入射光圖像輸入到光陰極，由于光電反射效應(yīng)而產(chǎn)生光電子，在光陰極和MCP輸入面(MCP-入)之間的電場(chǎng)作用下，光電子加速并分別進(jìn)入MCP的通道，經(jīng)過(guò)逐級(jí)倍增形成大量次級(jí)電子，然后經(jīng)輸出端面(MCP-出)和熒光屏的幾千伏電壓加速后轟擊熒光屏，引起熒光材料發(fā)光，在熒光屏上形成二維圖像，輸入光學(xué)圖像因此被增強(qiáng)并按高斯分布經(jīng)電子聚焦顯示輸出在熒光屏上，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)圖像的探測(cè)。光電子數(shù)目與入射輻射的強(qiáng)度成正比，圖像每點(diǎn)的亮度與光陰極上對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度成正比。
[0058]4、CCD相機(jī)接收同步控制器的控制信號(hào)，將像增強(qiáng)器輸出的光圖像信號(hào)按照設(shè)定頻率采集，形成目標(biāo)成像處理。CCD相機(jī)第一輸入端指的是采集圖像的端口(接收像增強(qiáng)器熒光屏輸出的信號(hào))，CCD相機(jī)第二輸入端指的是控制CCD相機(jī)工作狀態(tài)的端口(由同步控制器第二輸出端控制)，CCD相機(jī)輸出端指的是輸出圖像采集信號(hào)的端口(通過(guò)光纖收發(fā)器與工控機(jī)連接的端口)。
[0059]5、計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)輸入端指的是輸入計(jì)數(shù)脈沖的端口，計(jì)數(shù)器輸出端指的是輸出計(jì)數(shù)值的端口。
[0060]6、成像裝置中連接器是光纖錐或者耦合器以及其他連接方式。
[0061]7、同步控制器包括與成像裝置個(gè)數(shù)匹配的可編程延遲線(DS1021)。同步控制器第一輸出端是延遲線輸出端，同步控制器第二輸出端是驅(qū)動(dòng)電路輸出端。同步控制器第三輸出端是觸發(fā)目標(biāo)動(dòng)作。
[0062]8、驅(qū)動(dòng)電路是電流放大器，用于將處理器輸出電壓值進(jìn)行信號(hào)放大，放大的電壓信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)(XD相機(jī)工作。
[0063]9、計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)比快脈沖電源個(gè)數(shù)多一個(gè)。
[0064]10、可編程延遲線輸入端輸入計(jì)數(shù)值，輸出端產(chǎn)生相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。
[0065]11、分光棱鏡光入射端就是接受入射光信號(hào)的,分光棱鏡反射端就是對(duì)入射光信號(hào)進(jìn)行反射處理并輸出的端口，分光棱鏡折射端就是對(duì)入射光信號(hào)進(jìn)行這書處理并輸出的端口，第一級(jí)分光棱鏡指的是與物鏡光連接的分光棱鏡，最末一級(jí)分光棱鏡指的是與成像裝置連接的分光棱鏡，當(dāng)分光器只有一個(gè)分光棱鏡時(shí)，第一級(jí)分光棱鏡與最末一級(jí)分光棱鏡指的是同一個(gè)分光棱鏡，上一級(jí)分光棱鏡指的是較當(dāng)前分光棱鏡接近物鏡那端的分光棱鏡。下一級(jí)分光棱鏡指的是較當(dāng)前分光棱鏡接近成像裝置那端的分光棱鏡。
[0066]實(shí)施例一:如圖5所示，一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置包括:物鏡、分光器、同步控制器、快脈沖電源組件、成像裝置元件，所述快脈沖電源組件包括多路快脈沖電源、所述成像裝置元件包括與快脈沖電源的成像裝置，成像裝置包括像增強(qiáng)器(至少為兩路)、CXD相機(jī)(與像增強(qiáng)器個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng))，通過(guò)連接器將像增強(qiáng)器與CXD相機(jī)光連接。如圖6所示，同步控制器包括處理器、計(jì)數(shù)器(與像增強(qiáng)器個(gè)數(shù)相等)、可編程延遲線(比像增強(qiáng)器個(gè)數(shù)多以個(gè)，多余的那個(gè)可編程延遲線用以接收處理器發(fā)送的觸發(fā)信號(hào)，進(jìn)而控制目標(biāo)觸發(fā)，相處需要拍攝的圖像)、驅(qū)動(dòng)電路元件(包括與計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)相等的驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)CCD相機(jī)工作，驅(qū)動(dòng)電路是電流驅(qū)動(dòng)電路或者電壓驅(qū)動(dòng)電路)。
[0067]實(shí)施例二:如圖7所示，在實(shí)施例一基礎(chǔ)上，所示快脈沖電源包括快脈沖電源:包括RC觸發(fā)電路、放大器、RC放電回路、匹配電阻、二極管D1。負(fù)偏壓端(-Vcc)輸入負(fù)電壓信號(hào)，用于減少干擾信號(hào)。RC觸發(fā)電路包括第一電容Cl和第一電阻R1。放大器是雪崩管Kl0 RC放電回路包括第二電容C2和第四電阻R4。第三電阻是限流電阻。第五電阻是匹配RC放電回路的電阻。連接關(guān)系是:第一電容一端接可編程延遲線輸出端，第一電容另一端與第一電阻一端連接，第一電阻另一端、負(fù)偏壓端第二電阻R2 —端與雪崩管Kl基極連接，雪崩管Kl基極與雪崩管Kl發(fā)射極之間跨接第二電阻R2，高壓電源端通過(guò)第三電阻與雪崩管Kl集電極連接，雪崩管Kl集電極通過(guò)第二電容C2、第四電阻R4接地，雪崩管Kl發(fā)射極接地，二極管Dl陽(yáng)極與第二電容C2與第四電阻R4共點(diǎn)連接，二極管Dl陰極與第五電阻R5一端連接，第五電阻R5另一端與成像裝置輸入端(控制像增強(qiáng)器光陰極通斷)連接。
[0068]實(shí)施例三:在實(shí)施例一基礎(chǔ)上,如圖8所不所述分光器包括m個(gè)分光棱鏡,所述分光棱鏡為半反半透分光棱鏡，所述分光棱鏡依次級(jí)聯(lián)，分光棱鏡光輸入端與上一級(jí)分光棱鏡反射端或分光棱鏡折射端連接，分光棱鏡反射端或分光棱鏡折射端與下一級(jí)分光棱鏡光入射端連接，第一級(jí)分光棱鏡光入射端與物鏡輸出端光連接，最末一級(jí)分光棱鏡反射端或最末一級(jí)分光棱鏡折射端與成像裝置連接，m大于等于I。
[0069]本說(shuō)明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式組合。
[0070]本說(shuō)明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
【權(quán)利要求】
1.一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置，其特征在于包括: 物鏡、分光器、同步控制器、快脈沖電源組件、成像裝置元件，所述成像裝置元件包括n路成像裝置；目標(biāo)通過(guò)物鏡、分光器與成像裝置第一輸入端光連接，同步控制器輸入端與工控機(jī)雙向通訊連接，同步控制器第一輸出端通過(guò)快脈沖電源組件控制成像裝置元件第一輸入端通斷，同步控制器第二輸出端與成像裝置第二輸入端連接，同步控制器第三輸出端控制目標(biāo)動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置，其特征在于所述成像裝置包括:像增強(qiáng)器、與像增強(qiáng)器對(duì)應(yīng)的CCD相機(jī)、連接器，目標(biāo)通過(guò)物鏡、分光器與像增強(qiáng)器光陰極光連接，同步控制器輸入端與工控機(jī)雙向通訊連接，同步控制器第一輸出端通過(guò)快脈沖電源組件控制像增強(qiáng)器光陰極通斷，同步控制器第二輸出端與CXD相機(jī)第二輸入端連接，連接器將像增強(qiáng)器與C⑶相機(jī)第一輸入端進(jìn)行光連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置，其特征在于所述同步控制器包括處理器、n個(gè)計(jì)數(shù)器、可編程延遲線、驅(qū)動(dòng)電路元件，所述驅(qū)動(dòng)電路元件包括與計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的驅(qū)動(dòng)電路，處理器輸入端與工控機(jī)連接，處理器第一輸出端通過(guò)控制接口與計(jì)數(shù)器輸入端連接，計(jì)數(shù)器輸出端通過(guò)延遲線與快脈沖電源組件輸入端連接；處理器第二輸出端通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路CXD相機(jī)第二輸入端連接，驅(qū)動(dòng)電路個(gè)數(shù)與成像裝置個(gè)數(shù)相等，可編程延遲線個(gè)數(shù)比驅(qū)動(dòng)電路個(gè)數(shù)多一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置，其特征在于所述快脈沖電源組件包括多路快脈沖電源，所述快脈沖電源包括:RC觸發(fā)電路、放大器、RC放電回路、二極管、電壓匹配電路、其中驅(qū)動(dòng)電路個(gè)數(shù)與快脈沖電源個(gè)數(shù)相等；所述RC觸發(fā)電路包括第一電阻和第一，放大器是雪崩管，RC放電回路包括第二電容和第四電阻，第三電阻是限流電阻，第五電阻是匹配RC放電回路的電阻，第一電容一端接可編程延遲線輸出端，第一電容另一端與第一電阻一端連接，第一電阻另一端、負(fù)偏壓端第二電阻一端與雪崩管基極連接，雪崩管基極與雪崩管發(fā)射極之間跨接第二電阻，高壓電源端通過(guò)第三電阻與雪崩管集電極連接，雪崩管集電極通過(guò)第二電容、第四電阻接地，雪崩管發(fā)射極接地，二極管陽(yáng)極與第二電容與第四電阻共點(diǎn)連接，二極管陰極與第五電阻一端連接，第五電阻另一端與成像裝置連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置，其特征在于所述分光器包括m個(gè)分光棱鏡,所述分光器為半反半透分光棱鏡，所述分光棱鏡依次級(jí)聯(lián)，當(dāng)前分光棱鏡光輸入端與上一級(jí)分光棱鏡反射端或分光棱鏡折射端連接，當(dāng)前分光棱鏡反射端或分光棱鏡折射端與下一級(jí)分光棱鏡光入射端連接，第一級(jí)分光棱鏡光入射端與物鏡輸出端光連接，最末一級(jí)分光棱鏡反射端和最末一級(jí)分光棱鏡折射端與成像裝置連接，m大于等于I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置，其特征在于還包括光纖收發(fā)器，所述光纖收發(fā)器將CCD相機(jī)獲取的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并將其發(fā)送給工控機(jī)。
7.一種可用于多幅紋影照相的超高速數(shù)字?jǐn)z影裝置的分光器，其特征在于分光器是用于對(duì)入射光強(qiáng)度進(jìn)行n等分輸出,n>I,所述分光器包括m個(gè)分光棱鏡,所述分光器為半反半透分光棱鏡，所述分光棱鏡依次級(jí)聯(lián)，當(dāng)前分光棱鏡光輸入端與上一級(jí)分光棱鏡反射端或分光棱鏡折射端連接，當(dāng)前分光棱鏡反射端或分光棱鏡折射端與下一級(jí)分光棱鏡光入射端連接，第一級(jí)分光棱鏡光入射端與物鏡輸出端光連接，最末一級(jí)分光棱鏡反射端或最末一級(jí)分光棱鏡折射 端與成像裝置連接，m大于等于I。
【文檔編號(hào)】G02B27/10GK203492111SQ201320599611
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】李劍, 劉寧文, 趙新才, 肖正飛, 李澤仁, 李牧, 溫偉峰, 王旭 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所