專利名稱：高重頻激光脈沖光斑拍攝系統(tǒng)及拍攝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電儀器技術(shù)，具體是指一種高重復(fù)頻率連續(xù)發(fā)射的激光脈沖光斑拍
攝系統(tǒng)及拍攝方法，它用于激光光斑的位置探測(cè)、能量探測(cè)和形貌探測(cè)等。
背景技術(shù)：
高重頻脈沖激光器目前被廣泛應(yīng)用于激光測(cè)距、光學(xué)加工、目標(biāo)跟瞄等領(lǐng)域，在這 些領(lǐng)域中通常需要對(duì)激光光斑的能量分布特征、激光光斑在目標(biāo)靶盤上的位置和形貌特征 等信息進(jìn)行探測(cè)和分析，這就需要對(duì)連續(xù)發(fā)射的激光脈沖光斑進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝，尤其在作統(tǒng) 計(jì)分析時(shí)希望不遺漏任何一個(gè)激光脈沖。通常CMOS或者CCD相機(jī)在沒(méi)有同步信號(hào)情況下 是無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一功能的，目前的做法是讓激光器連續(xù)發(fā)射，而讓CMOS或者CCD相機(jī)隨機(jī)拍 攝，不但效率很低，而且不方便對(duì)數(shù)據(jù)作統(tǒng)計(jì)分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要建立一種高重頻激光脈沖光斑拍攝系統(tǒng)及拍攝方法，能夠很好 的解決CMOS或者CCD相機(jī)無(wú)法對(duì)連續(xù)發(fā)射的高重頻激光脈沖光斑進(jìn)行同步拍攝的問(wèn)題，可 以保證從第二個(gè)激光脈沖開(kāi)始，在拍攝過(guò)程中不遺漏其他任何一個(gè)激光脈沖。
如圖1所示，其特征在于它包括PIN管探測(cè)器(1)(包括光學(xué)鏡頭)、CMOS或者 CCD相機(jī)(2)(包括光學(xué)鏡頭)、信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(4)。 PIN管探 測(cè)器(1)實(shí)時(shí)響應(yīng)每一個(gè)激光脈沖并產(chǎn)生延遲計(jì)時(shí)開(kāi)啟信號(hào)，信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)根據(jù) 激光脈沖的重復(fù)頻率延遲特定時(shí)間后，再產(chǎn)生電信號(hào)觸發(fā)CMOS或者CCD相機(jī)(2)同步拍攝 當(dāng)前的激光脈沖光斑。數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(4)負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)的延時(shí)參數(shù) 進(jìn)行設(shè)置，并負(fù)責(zé)對(duì)CMOS或者CCD相機(jī)(2)拍攝的激光光斑數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。
本發(fā)明的高重頻激光脈沖光斑拍攝方法包括下列步驟 A.待測(cè)激光器以一定重復(fù)頻率發(fā)射激光脈沖，激光脈沖照射到墻面或者靶盤上形 成激光光斑，激光光斑位于PIN管探測(cè)器(1)和CMOS(或者CCD)相機(jī)(2)的探測(cè)視場(chǎng)中。 數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(4)根據(jù)激光脈沖的重復(fù)發(fā)射頻率對(duì)信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)的延時(shí)參 數(shù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)置； B. PIN管探測(cè)器(1)實(shí)時(shí)響應(yīng)第一個(gè)激光脈沖反射或者散射的光信號(hào)并產(chǎn)生電脈 沖觸發(fā)信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)開(kāi)始計(jì)時(shí)，信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)根據(jù)預(yù)設(shè)的延時(shí)設(shè)置延遲 相應(yīng)的時(shí)間后產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)CMOS或者CCD相機(jī)(2)拍攝第二個(gè)激光脈沖光斑；
C. CMOS或者CCD相機(jī)(2)拍攝第二個(gè)激光脈沖光斑的同時(shí)，PIN管探測(cè)器(1)實(shí)時(shí) 響應(yīng)第二個(gè)激光脈沖反射或者散射的光信號(hào)并產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)的 計(jì)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始重新計(jì)時(shí)，信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)根據(jù)預(yù)設(shè)的延時(shí)設(shè)置延遲相應(yīng)的時(shí)間后產(chǎn) 生電脈沖觸發(fā)CMOS或者CCD相機(jī)(2)拍攝第三個(gè)激光脈沖光斑；以此類推，CMOS或者CCD 相機(jī)(2)就可以連續(xù)拍攝高重頻的激光脈沖光斑。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
3
(1)利用PIN管探測(cè)器自身的實(shí)時(shí)、高速響應(yīng)能力，并配合信號(hào)延時(shí)電路系統(tǒng)的延 時(shí)功能為CMOS或者CCD相機(jī)提供精準(zhǔn)的激光脈沖同步拍攝信號(hào)，可以保證在激光光斑拍攝 過(guò)程中不遺漏除第一個(gè)激光脈沖以外的任何激光脈沖。 (2)由于信號(hào)延時(shí)電路系統(tǒng)的延時(shí)時(shí)間可以由控制系統(tǒng)可編程設(shè)置，能夠適應(yīng)不 同重復(fù)頻率的激光脈沖光斑拍攝。


圖1為本發(fā)明的高重頻激光脈沖光斑拍攝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中 1——PIN管探測(cè)器(包括光學(xué)鏡頭)； 2——CMOS或者CCD相機(jī)(包括光學(xué)鏡頭)； 3——信號(hào)延遲電路系統(tǒng)； 4——數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)； 5——激光光斑； 6——墻面或者耙盤； 7——激光器。 圖2為本發(fā)明的高重頻激光脈沖光斑拍攝方法原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)圖1和圖2給出本發(fā)明一個(gè)較好實(shí)施例。
用于高重頻激光脈沖光斑拍攝的系統(tǒng)包括如下幾個(gè)部分 l)PIN管探測(cè)器l PIN管探測(cè)器1用于實(shí)時(shí)響應(yīng)每一個(gè)激光脈沖并產(chǎn)生電信號(hào)觸發(fā)延遲電路系統(tǒng)開(kāi) 啟延時(shí)計(jì)時(shí)。選用硅材料PIN管探測(cè)器，響應(yīng)波長(zhǎng)200-1100nm，光學(xué)鏡頭選用普通照相機(jī)鏡 頭。 2) CMOS或者CCD相機(jī)2 CMOS或者CCD相機(jī)2用于拍攝激光光斑，像素分辨率1024x1024，幀速率不小于
lOHz，光學(xué)鏡頭選用普通相機(jī)鏡頭。 3)信號(hào)延遲電路系統(tǒng)3 信號(hào)延遲電路系統(tǒng)3接收PIN管探測(cè)器1產(chǎn)生的計(jì)時(shí)開(kāi)啟信號(hào)，并根據(jù)數(shù)據(jù)采集
和控制系統(tǒng)的設(shè)置進(jìn)行特定時(shí)間的信號(hào)延時(shí)，延時(shí)結(jié)束后產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)CMOS或者CCD相
機(jī)2拍攝激光光斑。 4)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)4 數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)4根據(jù)激光脈沖的重復(fù)發(fā)射頻率對(duì)信號(hào)延遲電路系統(tǒng)3的延 時(shí)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并且負(fù)責(zé)對(duì)CMOS或者CCD相機(jī)2拍攝的激光光斑數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。系統(tǒng)選 用普通計(jì)算機(jī)。
權(quán)利要求
一種高重頻激光脈沖光斑拍攝系統(tǒng)，它包括PIN管探測(cè)器(1)、CMOS或者CCD相機(jī)(2)、信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(4)，其特征在于高速PIN管探測(cè)器(1)及其包含的光學(xué)鏡頭必須對(duì)所要拍攝的激光波長(zhǎng)敏感CMOS或者CCD相機(jī)(2)及其包含的光學(xué)鏡頭必須對(duì)所要拍攝的激光波長(zhǎng)敏感，并且具備外部電信號(hào)觸發(fā)拍攝功能；PIN管探測(cè)器首先實(shí)時(shí)響應(yīng)每一個(gè)激光脈沖并產(chǎn)生延遲計(jì)時(shí)開(kāi)啟信號(hào)，根據(jù)激光脈沖的重復(fù)頻率延遲特定時(shí)間后，再觸發(fā)CMOS或者CCD相機(jī)同步拍攝當(dāng)前的激光脈沖光斑。
2. —種基于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的高重頻脈沖激光光斑拍攝方法，其特征在于包括如下步驟A. 待測(cè)激光器以一定重復(fù)頻率發(fā)射激光脈沖，激光脈沖照射到墻面或者靶盤上形成激光光斑，激光光斑位于PIN管探測(cè)器(1)和CMOS或者CCD相機(jī)(2)的探測(cè)視場(chǎng)中；B. PIN管探測(cè)器(1)實(shí)時(shí)響應(yīng)第一個(gè)激光脈沖反射或者散射的光信號(hào)并產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)的計(jì)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)根據(jù)激光脈沖的重復(fù)頻率延遲相應(yīng)的時(shí)間后產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)CMOS或者CCD相機(jī)(2)拍攝第二個(gè)激光脈沖光斑；C. CMOS或者CCD相機(jī)(2)拍攝第二個(gè)激光脈沖光斑的同時(shí)，PIN管探測(cè)器(1)實(shí)時(shí)響應(yīng)第二個(gè)激光脈沖反射或者散射的光信號(hào)并產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)的計(jì)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始重新計(jì)時(shí)，信號(hào)延遲電路系統(tǒng)(3)根據(jù)預(yù)先設(shè)置延遲相應(yīng)的時(shí)間后產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)CMOS或者CCD相機(jī)(2)拍攝第三個(gè)激光脈沖光斑；以此類推，CMOS或者CCD相機(jī)(2)就可以連續(xù)拍攝高重頻的激光脈沖光斑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高重頻激光脈沖光斑拍攝系統(tǒng)及拍攝方法，它用于高重復(fù)頻率激光脈沖光斑的連續(xù)、不間斷拍攝，從第二個(gè)激光脈沖開(kāi)始，保證不遺漏任何一個(gè)激光脈沖光斑的拍攝。本發(fā)明的激光脈沖光斑拍攝系統(tǒng)包括PIN管探測(cè)器(包括光學(xué)鏡頭)、CMOS或者CCD相機(jī)(包括光學(xué)鏡頭)、信號(hào)延遲電路系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。本發(fā)明的激光脈沖光斑拍攝方法基于同步拍攝原理，特征在于PIN管探測(cè)器首先實(shí)時(shí)響應(yīng)每一個(gè)激光脈沖并產(chǎn)生延遲計(jì)時(shí)開(kāi)啟信號(hào)，根據(jù)激光脈沖的重復(fù)頻率延遲特定時(shí)間后，再觸發(fā)CMOS或者CCD相機(jī)同步拍攝當(dāng)前的激光脈沖光斑。這樣，當(dāng)激光脈沖以一定重復(fù)頻率連續(xù)發(fā)射時(shí)，CMOS或者CCD相機(jī)保證不遺漏除第一個(gè)激光脈沖以外的任何一個(gè)激光脈沖。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101718521SQ20091019992
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者亓洪興, 劉軍, 李正文, 楊俊 , 潘明忠, 舒嶸 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所