[發明專利]一種基于分光棱錐式的超高速序列激光陰影成像裝置

在審

• 申請號: 201410398565.X
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104730855A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 宋強;黃潔;謝愛民;柳森;羅錦陽;柯發偉
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G03B39/00
• 分類號: G03B39/00;G02B13/00;G02B27/10
• 代理公司: 國防專利服務中心 11043
• 代理人: 江亞平

技術領域

本發明涉及一種超高速激光陰影成像技術領域，尤其涉及一種基于分光棱錐式的超高速序列激光陰影成像裝置。

背景技術

現代科學技術研究需要性能更高的分幅相機。為了推動科技的進一步發展，世界各發達國家已經研制出時間分辨率能達到幾納秒的新型高速相機-超高速數字分幅相機。它可以提供高速瞬態過程的二維空間信息，可從序列圖像中了解過程的發展趨勢和物體的運動過程，非常直觀，有著其它方式不可替代的優點。

目前，超高速數字分幅相機一般使用數字式高速ICCD相機(紅外相機)，數字式高速ICCD相機使用了微通道板技術，該類型的數字相機通常成像系統采用的是光束四路分光，再利用微通道板通斷控制第五路到第八路光束的通斷與ICCD的曝光等，由于在一個ICCD靶面上多次成像時，需要從ICCD上轉移前次獲取的圖像信息，而這個轉移時間達到了300納秒以上，導致這類相機在八幅圖像以上同時成像時，幅頻僅為幾百萬幅/秒。在進行超高速激光陰影成像時，由于測試視場只有100mm-200mm，而測試的目標變化時間只有幾十個納秒，所有要在有效的視場范圍內獲得多幅的序列圖像，需要分幅相機的幅頻達到千萬幅/秒以上，才能滿足測試需求。目前數字式高速ICCD相機無法超高速激光陰影成像實驗要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種基于分光棱錐式的超高速激光序列陰影成像裝置，使超高速激光陰影成像的幅頻達到千萬幅/秒以上，滿足超高速激光陰影成像實驗要求。

一種基于分光棱錐式的超高速序列激光陰影成像裝置包括：平行光準直物鏡組、成像物鏡組、分光n棱錐以及n個CCD靶面，其中，n≥8；將重疊輸入的n束激光經陰影儀后依次通過平行光準直物鏡組、成像物鏡組及分光n棱錐，分光n棱錐對n束激光光束均勻地分為n路，分別在n個CCD靶面上對目標的成像光斑進行清晰成像。

一種基于分光棱錐式的超高速序列激光陰影成像裝置，所述平行光準直物鏡組包括：入瞳直徑為20mm-60mm且焦距為156.14mm雙凸透鏡、入瞳直徑為20mm-60mm且焦距為177.85mm雙凸透鏡，兩個雙凸透鏡安裝在鏡筒部件內，保證透鏡與透鏡之間有3mm空氣間隙帶；所述成像物鏡組包括：入瞳直徑為20mm-60mm且焦距125.76mm雙凸透鏡，入瞳直徑20mm-60mm且焦距為2427.52mm的凹透鏡，兩個透鏡安裝在鏡筒部件內，保證透鏡與透鏡之間有3mm空氣間隙帶。

本發明將重疊輸入的n束激光經陰影儀后依次通過平行光準直物鏡組、成像物鏡組及分光n棱錐均勻地分為n路，分別在n個CCD靶面上成清晰像，以實現超高速序列分幅照相，通過控制激光光源出光時序時間，使分幅相機的幅頻達到千萬幅/秒，通過控制激光光源系統的脈寬時間甚至可以將分幅相機的幅頻達到億幅/秒。避免現有的在一個ICCD靶面上多次成像時，需要從ICCD上轉移前次獲取的圖像信息。

附圖說明

圖1是本發明的超高速序列激光陰影成像裝置光路布置圖。

圖中1.陰影儀刀口位置，2.平行光準直物鏡組，3.一次像，4.成像物鏡組，5.分光n棱錐，6.二次像，7.CCD。

具體實施方式

本發明提供一種基于分光棱錐式的超高速序列激光陰影成像裝置包括：平行光準直物鏡組2、成像物鏡組4、分光n棱錐5以及n個CCD(常規相機)的靶面7，n≥8。

所述平行光準直物鏡組2包括：入瞳直徑為20mm-60mm且焦距為156.14mm雙凸透鏡、入瞳直徑為20mm-60mm且焦距為177.85mm雙凸透鏡，兩個雙凸透鏡安裝在鏡筒部件內，透鏡與透鏡之間保證3mm空氣間隙帶。所述成像物鏡組4包括：入瞳直徑為20mm-60mm且焦距125.76mm雙凸透鏡，入瞳直徑20mm-60mm且焦距為2427.52mm的凹透鏡，兩個透鏡安裝在鏡筒部件內，透鏡與透鏡之間保證3mm空氣間隙帶；

平行光準直物鏡組將發散光束約束成平行光束進入成像物鏡組，成像物鏡組對平行光束進行會聚成像。同時，光束通過平行光準直物鏡和成像物鏡組對系統光路的像差進行校正。

將重疊輸入的n束激光經陰影儀后依次通過平行光準直物鏡組2、成像物鏡組4及分光n棱錐5，分光n棱錐5對n束激光光束均勻地分為n路，分別在n個CCD7表面上對目標的成像光斑進行清晰成像。