一種分幅式高幀頻高速攝像的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種分幅式高幀頻高速攝像機(jī)，包括成像物鏡、分光光路、CCD相機(jī)、同步控制模塊，所述成像物鏡位于最前端，影像經(jīng)分光光路后成像于CCD相機(jī)；CCD相機(jī)連接同步控制模塊；可工作于帶像增強(qiáng)器和不帶像增強(qiáng)器兩種模式，工作于不帶像增強(qiáng)器模式，空間分辨率優(yōu)于兩百萬像素；工作于帶像增強(qiáng)器模式，拍攝幀頻高于兆赫茲；同時(shí)本適用新型采用分光片分光，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，通道擴(kuò)展性強(qiáng)，主要用于高速攝影。
【專利說明】一種分幅式高幀頻高速攝像機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高速攝影設(shè)備，具體地講是一種分幅式高幀頻高速攝像機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]高速攝影是一種拍攝速度很快，曝光時(shí)間很短的攝影方法，能夠直觀地記錄肉眼難以看到或不能分辨的情景和畫面。由于高速攝影記錄的是高速流逝過程的某一瞬時(shí)狀態(tài)或全部歷程，不但能夠排除許多干擾，而且能夠直觀而形象地獲得大量、準(zhǔn)確的時(shí)間一空間信息，為研究高速現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理和變化(運(yùn)動(dòng))規(guī)律提供可靠的依據(jù)，因此，它在科學(xué)研究和工程技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域里得到了人們的普遍重視和廣泛應(yīng)用。鑒于高速攝影在國(guó)防、工業(yè)、生活中的重要作用，世界各國(guó)均對(duì)高速攝影技術(shù)開展了大量深入研究，各種高速攝影設(shè)備迅速發(fā)展，先后出現(xiàn)了鼓輪式高速攝像機(jī)、轉(zhuǎn)鏡式高速攝像機(jī)等多種高速攝影設(shè)備。近年來隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，基于快響應(yīng)像增強(qiáng)器的分幅式數(shù)字高速攝像機(jī)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了快門時(shí)間納秒量級(jí)的多通道分幅式數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，但這類設(shè)備受像增強(qiáng)器本身幾十線對(duì)/毫米分辨率的限制，圖像空間分辨率不夠，成像質(zhì)量不高，有時(shí)不能滿足特定成像要求；同時(shí)，其分光方式采用棱錐分光，對(duì)棱錐本身的光學(xué)特性要求很高，由于棱錐的調(diào)節(jié)會(huì)影響到每一通道的光能傳播，在任一通道利用光路改變進(jìn)行圖像修正時(shí)，均會(huì)影響到其余通道光能的傳輸，調(diào)試復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述高速攝像機(jī)的缺陷，提供一種空間分辨率高、擴(kuò)展性好的多幀分幅式高速攝像機(jī)。
[0004]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種分幅式高幀頻高速攝像機(jī)，包括成像物鏡、分光光路、CCD相機(jī)、同步控制模塊，所述成像物鏡位于最前端，影像經(jīng)分光光路后成像于CCD相機(jī)；CCD相機(jī)連接同步控制模塊。
[0005]所述分光光路采用半反半透的分光片組。
[0006]所述分光片組采用七片分光片排列的三級(jí)分光組合。
[0007]所述七片分光片排列成的三級(jí)分光組合將被測(cè)圖像分為八路，每一路對(duì)應(yīng)一臺(tái)CCD相機(jī)。
[0008]所述CXD相機(jī)配有像增強(qiáng)器。
[0009]所述CXD相機(jī)為低照度短快門時(shí)間的CXD相機(jī)。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011]1、采用低照度短快門時(shí)間的CCD相機(jī)，在保證較高幀頻的條件下，能夠獲得空間分辨率優(yōu)于兩百萬像素的序列圖像。
[0012]2、可工作于帶像增強(qiáng)器和不帶像增強(qiáng)器兩種模式，滿足不同的拍攝需求。
[0013]3、采用半反半透分光片分光，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于通道擴(kuò)展?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]圖1本實(shí)用新型分光光路示意圖；
[0015]圖2本實(shí)用新型不帶像增強(qiáng)器工作模式示意圖；
[0016]圖3本實(shí)用新型帶像增強(qiáng)器工作模式示意圖。
[0017]圖中標(biāo)號(hào)，I一成像物鏡，2一分光光路，3一(XD相機(jī)，4一同步控制模塊，5一分光片，6—像增強(qiáng)器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1:參見圖1、圖2，一種分幅式高幀頻高速攝像機(jī)，包括成像物鏡1、分光光路2、CCD相機(jī)3、同步控制模塊4，所述成像物鏡I位于最前端，被測(cè)目標(biāo)影像經(jīng)分光光路2后成像于CXD相機(jī)3 ;(XD相機(jī)3連接同步控制模塊4。分光光路2采用半反半透的分光片組。分光片組采用七片分光片5排列的三級(jí)分光組合。所述七片分光片5排列成的三級(jí)分光組合將被測(cè)圖像分為八路，每一路對(duì)應(yīng)一臺(tái)CCD相機(jī)3。所述CCD相機(jī)3為低照度短快門時(shí)間的CCD相機(jī)。
[0019]其工作過程是:被測(cè)目標(biāo)經(jīng)過成像物鏡I后穿過分光光路2，分光光路2利用七片半反半透分光片5將被測(cè)圖像分為光學(xué)強(qiáng)度相等、光學(xué)信息與被測(cè)圖像完全一致的8等份。經(jīng)過分光光路2實(shí)現(xiàn)能量均分后的每一路圖像，直接由彼此獨(dú)立、曝光時(shí)刻和快門時(shí)間可精確控制的低照度、短快門時(shí)間的CCD相機(jī)3采集，這種工作模式下，同步控制模塊4按照拍攝需要的幀頻，經(jīng)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)設(shè)置后，控制每路CCD按照相應(yīng)的時(shí)間間隔依次完成對(duì)目標(biāo)圖像的采集，獲取目標(biāo)變化的8幅序列圖像；采集圖像的分辨率由CCD的空間分辨率決定，而目前CXD的空間分辨率要顯著高于像增強(qiáng)器幾十線對(duì)/毫米的分辨率，從而可明顯改善圖像質(zhì)量，滿足同時(shí)具有高時(shí)間分辨、高空間分辨要求的攝影需要。本實(shí)施例中使用的CXD的快門時(shí)間最短為2us，因此目前攝像機(jī)在這種工作模式下的最高拍攝幀頻為0.5MHz,隨著CCD技術(shù)的快速發(fā)展，該指標(biāo)將能進(jìn)一步提聞。
[0020]實(shí)施例2:參見圖3，一種分幅式高幀頻高速攝像機(jī)，包括成像物鏡1、分光光路2、CCD相機(jī)3、同步控制模塊4，所述成像物鏡I位于最前端，被測(cè)目標(biāo)影像經(jīng)分光光路2后成像于CXD相機(jī)3 ;(XD相機(jī)3連接同步控制模塊4。分光光路2采用半反半透的分光片組。分光片組采用七片分光片5排列的三級(jí)分光組合。所述七片分光片5排列成的三級(jí)分光組合將被測(cè)圖像分為八路，每一路對(duì)應(yīng)一臺(tái)CXD相機(jī)3。所述CXD相機(jī)3均配有像增強(qiáng)器6。
[0021]當(dāng)需要的拍攝幀頻高于0.5MHz時(shí)，可通過將攝像機(jī)工作于帶像增強(qiáng)器模式下實(shí)現(xiàn)，此時(shí)經(jīng)過分光光路2實(shí)現(xiàn)能量均分后的每一路圖像，分別成像于各通道像增強(qiáng)器6的光陰極，當(dāng)控制像增強(qiáng)器6開關(guān)的高壓脈沖電源送入時(shí)，像增強(qiáng)器6工作，光陰極受光產(chǎn)生光電子，光電子經(jīng)微通道板倍增加速后轟擊熒光屏形成增強(qiáng)的圖像后，再分別被位于各像增強(qiáng)器6后的低照度CCD相機(jī)3采集，此時(shí)每幅圖像的快門時(shí)間完全由快響應(yīng)像增強(qiáng)器6的門選通工作時(shí)間決定，拍攝幀頻高于兆赫茲；圖像的空間分辨率由像增強(qiáng)器6和CCD相機(jī)3的分辨率共同決定，但由于目前像增強(qiáng)器6的分辨率遠(yuǎn)小于CCD相機(jī)3，該工作模式下圖像的空間分辨能力要遠(yuǎn)小于不帶像增強(qiáng)器6工作模式，該工作模式的特點(diǎn)就是通過犧牲一定的空間分辨能力來提高時(shí)間分辨本領(lǐng)。
[0022]在分光光路中，本實(shí)用新型采用分光光路2分光的方式替代傳統(tǒng)棱錐分光方式，光線從成像物鏡I進(jìn)入，經(jīng)第一級(jí)半反半透分光片5分為兩路，然后經(jīng)2片第二級(jí)半反半透分光片分為四路，再經(jīng)4片第三級(jí)半反半透分光片，最后形成八路光線并分別被各自的采集設(shè)備采集。由于8片半反半透分光片的透反比為50%，保證了每路光線的能量一致，避免了由于光強(qiáng)差別對(duì)流場(chǎng)記錄圖像的影響。
[0023]在高速攝影的應(yīng)用過程中，根據(jù)使用要求，選擇高速攝像機(jī)的工作模式，獲取需要的拍攝結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種分幅式高幀頻高速攝像機(jī)，包括成像物鏡、分光光路、CCD相機(jī)、同步控制模塊，其特征在于:所述成像物鏡位于最前端，影像經(jīng)分光光路后成像于CCD相機(jī)；CCD相機(jī)連接同步控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分幅式高幀頻高速攝像機(jī)，其特征在于:所述分光光路采用半反半透的分光片組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分幅式高幀頻高速攝像機(jī)，其特征在于:所述分光片組采用七片分光片排列的三級(jí)分光組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分幅式高幀頻高速攝像機(jī)，其特征在于:所述七片分光片排列成的三級(jí)分光組合將被測(cè)圖像分為八路，每一路對(duì)應(yīng)一臺(tái)CCD相機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的分幅式高幀頻高速攝像機(jī)，其特征在于:所述CCD相機(jī)配有像增強(qiáng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的分幅式高幀頻高速攝像機(jī)，其特征在于:所述CCD相機(jī)為低照度短快門時(shí)間的CCD相機(jī)。
【文檔編號(hào)】H04N5/225GK203423733SQ201220737738
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】楊富榮, 陳力, 蘇鐵, 鮑偉義, 齊新華 申請(qǐng)人:中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心設(shè)備設(shè)計(jì)及測(cè)試技術(shù)研究所