專利名稱：高重頻激光脈沖光斑拍攝系統(tǒng)及拍攝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光電儀器技術，具體是指一種高重復頻率連續(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、能量探測和形貌探測等。
背景技術：
高重頻脈沖激光器目前被廣泛應用于激光測距、光學加工、目標跟瞄等領域，在這 些領域中通常需要對激光光斑的能量分布特征、激光光斑在目標靶盤上的位置和形貌特征 等信息進行探測和分析，這就需要對連續(xù)發(fā)射的激光脈沖光斑進行實時拍攝，尤其在作統(tǒng) 計分析時希望不遺漏任何一個激光脈沖。通常CMOS或者CCD相機在沒有同步信號情況下 是無法實現(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相機隨機拍 攝，不但效率很低，而且不方便對數(shù)據(jù)作統(tǒng)計分析。
發(fā)明內容
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相機無法對連續(xù)發(fā)射的高重頻激光脈沖光斑進行同步拍攝的問題，可 以保證從第二個激光脈沖開始，在拍攝過程中不遺漏其他任何一個激光脈沖。
如圖1所示，其特征在于它包括PIN管探測器(1)(包括光學鏡頭)、CMOS或者 CCD相機(2)(包括光學鏡頭)、信號延遲電路系統(tǒng)(3)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(4)。 PIN管探 測器(1)實時響應每一個激光脈沖并產(chǎn)生延遲計時開啟信號，信號延遲電路系統(tǒng)(3)根據(jù) 激光脈沖的重復頻率延遲特定時間后，再產(chǎn)生電信號觸發(fā)CMOS或者CCD相機(2)同步拍攝 當前的激光脈沖光斑。數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(4)負責對信號延遲電路系統(tǒng)(3)的延時參數(shù) 進行設置，并負責對CMOS或者CCD相機(2)拍攝的激光光斑數(shù)據(jù)進行采集。
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.待測激光器以一定重復頻率發(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管探測器(1)和CMOS(或者CCD)相機(2)的探測視場中。 數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(4)根據(jù)激光脈沖的重復發(fā)射頻率對信號延遲電路系統(tǒng)(3)的延時參 數(shù)進行預先設置； B. PIN管探測器(1)實時響應第一個激光脈沖反射或者散射的光信號并產(chǎn)生電脈 沖觸發(fā)信號延遲電路系統(tǒng)(3)開始計時，信號延遲電路系統(tǒng)(3)根據(jù)預設的延時設置延遲 相應的時間后產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)CMOS或者CCD相機(2)拍攝第二個激光脈沖光斑；
C. CMOS或者CCD相機(2)拍攝第二個激光脈沖光斑的同時，PIN管探測器(1)實時 響應第二個激光脈沖反射或者散射的光信號并產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)信號延遲電路系統(tǒng)(3)的 計時系統(tǒng)開始重新計時，信號延遲電路系統(tǒng)(3)根據(jù)預設的延時設置延遲相應的時間后產(chǎn) 生電脈沖觸發(fā)CMOS或者CCD相機(2)拍攝第三個激光脈沖光斑；以此類推，CMOS或者CCD 相機(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)點是
3
(1)利用PIN管探測器自身的實時、高速響應能力，并配合信號延時電路系統(tǒng)的延 時功能為CMOS或者CCD相機提供精準的激光脈沖同步拍攝信號，可以保證在激光光斑拍攝 過程中不遺漏除第一個激光脈沖以外的任何激光脈沖。 (2)由于信號延時電路系統(tǒng)的延時時間可以由控制系統(tǒng)可編程設置，能夠適應不 同重復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)結構示意圖；其中 1——PIN管探測器(包括光學鏡頭)； 2——CMOS或者CCD相機(包括光學鏡頭)； 3——信號延遲電路系統(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。
具體實施例方式
下面根據(jù)圖1和圖2給出本發(fā)明一個較好實施例。
用于高重頻激光脈沖光斑拍攝的系統(tǒng)包括如下幾個部分 l)PIN管探測器l PIN管探測器1用于實時響應每一個激光脈沖并產(chǎn)生電信號觸發(fā)延遲電路系統(tǒng)開 啟延時計時。選用硅材料PIN管探測器，響應波長200-1100nm，光學鏡頭選用普通照相機鏡 頭。 2) CMOS或者CCD相機2 CMOS或者CCD相機2用于拍攝激光光斑，像素分辨率1024x1024，幀速率不小于
lOHz，光學鏡頭選用普通相機鏡頭。 3)信號延遲電路系統(tǒng)3 信號延遲電路系統(tǒng)3接收PIN管探測器1產(chǎn)生的計時開啟信號，并根據(jù)數(shù)據(jù)采集
和控制系統(tǒng)的設置進行特定時間的信號延時，延時結束后產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)CMOS或者CCD相
機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)激光脈沖的重復發(fā)射頻率對信號延遲電路系統(tǒng)3的延 時參數(shù)進行設置，并且負責對CMOS或者CCD相機2拍攝的激光光斑數(shù)據(jù)進行采集。系統(tǒng)選 用普通計算機。
權利要求
一種高重頻激光脈沖光斑拍攝系統(tǒng)，它包括PIN管探測器(1)、CMOS或者CCD相機(2)、信號延遲電路系統(tǒng)(3)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(4)，其特征在于高速PIN管探測器(1)及其包含的光學鏡頭必須對所要拍攝的激光波長敏感CMOS或者CCD相機(2)及其包含的光學鏡頭必須對所要拍攝的激光波長敏感，并且具備外部電信號觸發(fā)拍攝功能；PIN管探測器首先實時響應每一個激光脈沖并產(chǎn)生延遲計時開啟信號，根據(jù)激光脈沖的重復頻率延遲特定時間后，再觸發(fā)CMOS或者CCD相機同步拍攝當前的激光脈沖光斑。
2. —種基于權利要求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. 待測激光器以一定重復頻率發(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管探測器(1)和CMOS或者CCD相機(2)的探測視場中；B. PIN管探測器(1)實時響應第一個激光脈沖反射或者散射的光信號并產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)信號延遲電路系統(tǒng)(3)的計時系統(tǒng)開始計時，信號延遲電路系統(tǒng)(3)根據(jù)激光脈沖的重復頻率延遲相應的時間后產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)CMOS或者CCD相機(2)拍攝第二個激光脈沖光斑；C. CMOS或者CCD相機(2)拍攝第二個激光脈沖光斑的同時，PIN管探測器(1)實時響應第二個激光脈沖反射或者散射的光信號并產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)信號延遲電路系統(tǒng)(3)的計時系統(tǒng)開始重新計時，信號延遲電路系統(tǒng)(3)根據(jù)預先設置延遲相應的時間后產(chǎn)生電脈沖觸發(fā)CMOS或者CCD相機(2)拍攝第三個激光脈沖光斑；以此類推，CMOS或者CCD相機(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，它用于高重復頻率激光脈沖光斑的連續(xù)、不間斷拍攝，從第二個激光脈沖開始，保證不遺漏任何一個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管探測器(包括光學鏡頭)、CMOS或者CCD相機(包括光學鏡頭)、信號延遲電路系統(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管探測器首先實時響應每一個激光脈沖并產(chǎn)生延遲計時開啟信號，根據(jù)激光脈沖的重復頻率延遲特定時間后，再觸發(fā)CMOS或者CCD相機同步拍攝當前的激光脈沖光斑。這樣，當激光脈沖以一定重復頻率連續(xù)發(fā)射時，CMOS或者CCD相機保證不遺漏除第一個激光脈沖以外的任何一個激光脈沖。
文檔編號G01B11/00GK101718521SQ20091019992
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權日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 申請人:中國科學院上海技術物理研究所