多序列激光陰影照相中的補(bǔ)償濾光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超高速瞬態(tài)成像領(lǐng)域,具體涉及多序列激光陰影照相中的補(bǔ)償濾光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)航天技術(shù)、武器裝備和基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展,涉及超高速空氣動(dòng)力學(xué)、超高速碰撞、爆炸與沖擊、燃燒與化學(xué)反應(yīng)等領(lǐng)域的研究不斷深入。在這些研究工作中,許多現(xiàn)象是持續(xù)時(shí)間僅為微秒甚至納秒級(jí)的超高速瞬態(tài)變化過程,需要有一種照相系統(tǒng)能夠?qū)@一過程進(jìn)行清晰、連續(xù)地成像記錄,以便掌握物理現(xiàn)象的本質(zhì)。這種照相系統(tǒng)除了幅頻要求達(dá)到1000萬幅/秒(即曝光成像時(shí)間最短100ns),能夠?qū)Τ咚偎矐B(tài)變化過程進(jìn)行序列成像夕卜,還必須確保每幅圖像的分辨率足夠高,曝光時(shí)間足夠短,從而提高成像清晰度,減小超尚速運(yùn)動(dòng)引起圖像的申旲糊失真。
[0003]目前國(guó)內(nèi)只有中科院西安光機(jī)所、深圳大學(xué)能生產(chǎn)序列數(shù)量大于8個(gè)、曝光成像時(shí)間大于200納秒的轉(zhuǎn)鏡式分幅膠片成像系統(tǒng),由于采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)的方式,每幅圖像的曝光時(shí)間難以小于100ns。國(guó)內(nèi)數(shù)字式序列成像系統(tǒng)在研制和生產(chǎn)上還不成熟,難以滿足工程化的需要。國(guó)外序列數(shù)量大于8個(gè),曝光時(shí)間小于100ns的超高速數(shù)字成像系統(tǒng)技術(shù)比較成熟,通常采用昂貴的納秒級(jí)光電快門實(shí)現(xiàn)序列成像,但這類高端產(chǎn)品對(duì)我國(guó)實(shí)行禁運(yùn)和技術(shù)封鎖。
[0004]為了滿足超高速目標(biāo)變化過程多序列成像,發(fā)展了多序列激光陰影照相系統(tǒng),該照相系統(tǒng)是利用多激光光源光束在不同空間位置及偏折原理進(jìn)行分光,實(shí)現(xiàn)多束光進(jìn)行重合或分離以對(duì)同一目標(biāo)單獨(dú)成像。多序列激光陰影照相系統(tǒng)主要包括光源系統(tǒng)、平行光透射成像裝置、成像系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
[0005]由于超高速現(xiàn)象往往伴隨強(qiáng)烈的自發(fā)光,在利用多序列陰影照相系統(tǒng)的成像系統(tǒng)成像時(shí)這些自發(fā)光會(huì)對(duì)測(cè)試目標(biāo)的信息產(chǎn)生干擾,目前通常解決辦法時(shí)在成像系統(tǒng)放置窄帶濾光鏡進(jìn)行雜光過濾。但因?yàn)槎嘈蛄嘘幱罢障嘞到y(tǒng)使用的單色激光光源,放置濾光鏡時(shí)會(huì)在光路中產(chǎn)生不期望的干涉條紋,另外相對(duì)于濾光鏡的不同角度入射光的透射率不一樣,導(dǎo)致成像光束不均勻,影響成像質(zhì)量,甚至獲得的照片無法使用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種裝置,實(shí)現(xiàn)對(duì)超高速目標(biāo)變化過程2?8序列成像,解決超高速目標(biāo)變化過程序列成像中的成像光斑均勻性和雜光過濾問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]—種多序列激光陰影照相中的補(bǔ)償濾光裝置,所述裝置包括依次順接的密度漸變?yōu)V光片、成像物鏡和濾光鏡;
[0009]密度漸變?yōu)V光片通光口徑為25mm,材料為BK7,在532nm時(shí)光密度變化范圍
0.08 ?2.0 ;
[0010]成像物鏡的焦距為118mm,通光口徑為25mm ;
[0011]濾光鏡通光口徑為25.4mm、中心波長(zhǎng)為532nm、帶寬為10nm、厚度為1.5mm、正入射時(shí)透射率為75%,濾光鏡垂直于光軸方向10°?30°傾斜放置。
[0012]進(jìn)一步,成像物鏡由成像物鏡前組和成像物鏡后組組成,成像物鏡前組材料為BK7,折射率為1.580,阿貝常數(shù)為64.169998,中心厚度為15.06mm,曲率分別為807.2mm、25.76mm ;成像物鏡后組材料為SF1,折射率為1.71736,阿貝常數(shù)為29.511,中心厚度為14.32mm,曲率分別為-25.76、48.41_。
[0013]進(jìn)一步,密度漸變?yōu)V光片的一面鍍N1-Cr-Fe加S1保護(hù)膜層,另一面鍍532nm增透膜。
[0014]本發(fā)明的有益效果:1濾光鏡放置于成像物鏡之后,消除光路中產(chǎn)生的雜光,濾光鏡垂直于光軸方向10°?30°傾斜放置,可以消除光路中的干涉條紋而提高成像均勻性。
2.在成像物鏡前放置密度漸變?yōu)V光片,可以消除濾光鏡傾斜放置時(shí)在垂直于光軸方向引起的光束在不同地方的光強(qiáng)不一樣,實(shí)現(xiàn)了成像光束的均勾性。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明補(bǔ)償濾光裝置的光路結(jié)構(gòu)圖;
[0016]圖2為本發(fā)明補(bǔ)償濾光裝置中成像物鏡的放大圖;
[0017]圖3是實(shí)施例中補(bǔ)償濾光裝置在多序列激光陰影照相系統(tǒng)中成像系統(tǒng)光路布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0019]—種多序列激光陰影照相中的補(bǔ)償濾光裝置,如圖1所示,所述裝置包括依次順接的密度漸變?yōu)V光片1、成像物鏡2和濾光鏡3,其外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0020]密度漸變?yōu)V光片1的通光口徑為25mm,材料為BK7,在532nm時(shí)光密度變化范圍
0.08?2.0,其中一面鍍N1-Cr-Fe加S1保護(hù)膜層,另一面鍍532nm增透膜。密度漸變?yōu)V光片,用于對(duì)光強(qiáng)漸變的非均勻光束產(chǎn)生光強(qiáng)一致的均勻光束。
[0021 ] 成像物鏡2為一個(gè)膠合透鏡,由成像物鏡前組4和成像物鏡后組5組成,其外形結(jié)構(gòu)如圖2所示,成像物鏡前組4材料為BK7,折射率為1.580,阿貝常數(shù)為64.169998,中心厚度為15.06mm,曲率分別為807.2mm(凸面)、25.76mm(凸面);成像物鏡后組5材料為SF1,折射率為1.71736,阿貝常數(shù)為29.511,中心厚度為14.32mm,曲率分別為-25.76(凹面)、48.41mm(凸面)。成像物鏡,用于結(jié)合其它物鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行清晰成像。
[0022]濾光鏡3通光口徑為25.4臟、中心波長(zhǎng)為53211111、帶寬為10nm、厚度為1.5mm、正入射時(shí)透射率為75%,成像物鏡2的焦距為118mm,通光口徑為25mm,其垂直于光軸方向10°?30°傾斜放置。濾光鏡,用于自發(fā)光的消除以及不同角度放置時(shí)實(shí)現(xiàn)能量不同大小的衰減。
[0023]實(shí)施例1
[0024]補(bǔ)償濾光裝置在序列成像光路中的布置圖如圖3所示,從多序列激光陰影成像中的準(zhǔn)直系統(tǒng)(10)出來的光束(901)由第一分束鏡(601)進(jìn)行分光成為第一序列光束(903)和第二序列光束(904),在第一序列光束(903)中首先放置第一準(zhǔn)直鏡(701),再放置第一補(bǔ)償濾光裝置(101)和第一成像CCD(801)。第二序列光束(904)再由第二分束鏡(902)分為第三序列光束(905)和第四序列光束(902),在第三序列光束(905)中首先放置第二準(zhǔn)直鏡(702),再放置第二補(bǔ)償濾光裝置(102)和第二成像CCD(802)。
[0025]其中,其它序列光束中的補(bǔ)償濾光裝置放置位置同第一序列光束(903)和第三序列光束(905)類似。
[0026]多序列激光陰影照相系統(tǒng)的成像系統(tǒng)光路中放置濾光鏡3,以消除雜光的影響,但需要對(duì)濾光鏡3以某個(gè)角度傾斜放置,傾斜放置時(shí)可以避免光路中出現(xiàn)不期望的干涉條紋。濾光鏡3傾斜放置后,透過濾光鏡3的光束將不均勻,因此在成像系統(tǒng)的光路中事先放置各個(gè)位置透射率不一樣的密度漸變?yōu)V光片1,其透射率強(qiáng)弱的地方剛好與單獨(dú)透過濾光鏡后光束強(qiáng)弱相反,以此實(shí)現(xiàn)光束的均勻性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多序列激光陰影照相中的補(bǔ)償濾光裝置,其特征在于,所述裝置包括依次順接的密度漸變?yōu)V光片(1)、成像物鏡(2)和濾光鏡(3); 密度漸變?yōu)V光片(1)通光口徑為25mm,材料為BK7,在532nm時(shí)光密度變化范圍0.08?2.0 ; 成像物鏡⑵的焦距為118mm,通光口徑為25mm ; 濾光鏡(3)通光口徑為25.4mm、中心波長(zhǎng)為532nm、帶寬為10nm、厚度為1.5mm、正入射時(shí)透射率為75%,濾光鏡(3)垂直于光軸方向10°?30°傾斜放置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多序列激光陰影照相中的補(bǔ)償濾光裝置,其特征在于,成像物鏡(2)由成像物鏡前組(4)和成像物鏡后組(5)組成,成像物鏡前組(4)材料為BK7,折射率為1.580,阿貝常數(shù)為64.169998,中心厚度為15.06mm,曲率分別為807.2mm、25.76mm ;成像物鏡后組(5)材料為SF1,折射率為1.71736,阿貝常數(shù)為29.511,中心厚度為 14.32mm,曲率分別為-25.76、48.41mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多序列激光陰影照相中的補(bǔ)償濾光裝置,其特征在于,密度漸變?yōu)V光片(1)的一面鍍N1-Cr-Fe加S1保護(hù)膜層,另一面鍍532nm增透膜。
【專利摘要】本發(fā)明屬于超高速瞬態(tài)成像領(lǐng)域,涉及一種多序列激光陰影照相中的補(bǔ)償濾光裝置,所述裝置包括依次順接的密度漸變?yōu)V光片、成像物鏡和濾光鏡;密度漸變?yōu)V光片通光口徑為25mm,材料為BK7,在532nm時(shí)光密度變化范圍0.08~2.0;成像物鏡的焦距為118mm,通光口徑為25mm;濾光鏡通光口徑為25.4mm、中心波長(zhǎng)為532nm、帶寬為10nm、厚度為1.5mm、正入射時(shí)透射率為75%,濾光鏡垂直于光軸方向10°~30°傾斜放置。本發(fā)明濾光鏡放置于成像物鏡之后,消除光路中產(chǎn)生的雜光,濾光鏡垂直于光軸方向10°~30°傾斜放置,可以消除光路中的干涉條紋而提高成像均勻性。
【IPC分類】G02B1/14, G02B1/11, G02B1/00, G03B39/00, G03B11/00
【公開號(hào)】CN105425528
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510801314
【發(fā)明人】謝愛民, 黃潔, 宋強(qiáng), 文雪忠, 柯發(fā)偉, 李晶, 姜林, 柳森
【申請(qǐng)人】中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日