光学扫描装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例涉及高速扫描成像技术领域，具体而言，涉及一种光学扫描装置及系统。该光学扫描装置包括：视场光阑、场镜、补偿透镜、透镜组件、转镜和像面。场镜设置于视场光阑的一侧，补偿透镜设置于场镜远离所述视场光阑的一侧，其中，补偿透镜用于对通过该补偿透镜的光进行补偿，透镜组件设置于补偿透镜远离场镜的一侧，转镜设置于透镜组件远离补偿透镜的一侧，发光件发射的光路依次通过视场光阑、场镜、补偿透镜、透镜组件照射到所述转镜，并通过所述转镜反射到像面。该光学扫描装置能够提高光学扫描装置的动态成像质量。

【技术实现步骤摘要】
光学扫描装置及系统
本技术实施例涉及高速扫描成像
，具体而言，涉及一种光学扫描装置及系统。
技术介绍
转镜式高速扫描相机一种基于转镜扫描的光机测量设备，用于研究快速过程某些特定方向的空间位置随时间变化的规律，从而得到该过程在这一特定方向上的运动轨迹。转镜式高速相机具有空间分辨率高、记录时间长等特点，一直是核武器、常规武器、高新技术武器及其它领域实验研究的重要手段之一，不仅广泛用于炸药爆轰参数、冲击波速度、核武器初级及常规武器战斗部的膨胀断裂、微物质喷射、飞片和破片的速度等测量，而且在弹道学、高压火花放电、物质的分解与合成、瞬态光谱分析、高速碰撞与安全防护等研究中应用广泛。转镜部件作为此类相机的核心部件，决定了相机的扫描速度和成像质量等主要指标性能，现有的大多转镜式高速扫描相机的动态成像质量较差。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种光学扫描装置及系统，能够提高转镜式高速扫描相机的动态成像质量。为实现上述目的，本技术实施例提供了一种光学扫描装置，包括：视场光阑、场镜、补偿透镜、透镜组件、转镜和像面；所述场镜设置于所述视场光阑的一侧；所述补偿透镜设置于所述场镜远离所述视场光阑的一侧；其中，所述补偿透镜用于对通过该补偿透镜的光进行补偿；所述透镜组件设置于所述补偿透镜远离所述场镜的一侧；所述转镜设置于所述透镜组件远离所述补偿透镜的一侧；发光件发射的光路依次通过所述视场光阑、所述场镜、所述补偿透镜、所述透镜组件照射到所述转镜，并通过所述转镜反射到所述像面。可选地，所述场镜的法线、所述补偿透镜的法线和所述透镜组件的法线位于同一直线。可选地，所述场镜为弯月形负透镜。可选地，所述视场光阑为单狭缝。可选地，所述视场光阑为多条平行的多狭缝。可选地，所述补偿透镜为柱面负透镜。可选地，所述透镜组件为中继透镜组。可选地，所述转镜为钢转镜。可选地，所述钢转镜的转速范围为6×104r/min～3×105r/min。本技术实施例还提供了一种光学扫描系统，包括：发光件和上述光学扫描装置；所述发光件发出的光依次通过视场光阑、所述场镜、所述补偿透镜、所述透镜组件照射到所述转镜，像面获取所述转镜反射的光。本技术实施例提供的光学扫描装置及系统，补偿透镜可以对通过该补偿透镜的光进行补偿，提高了光学扫描装置的动态成像质量。进一步地，根据转镜的转速选取对应焦距的补偿透镜进行补偿，能够准确地对光路进行补偿，进一步提高光学扫描装置的动态成像质量。进一步地，视场光阑包括线视场(单狭缝)和面视场(多狭缝)，可根据实际需求选取不同的视场类型，提高了光学扫描装置的应用范围。进一步地，在该光学扫描装置中加入了场镜，使得本技术的光学扫描装置能够更加容易与其他成像系统匹配成像。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例所提供的一种光学扫描装置的结构示意图。图2为本技术实施例所提供的一种转镜的结构示意图。图3为本技术实施例所提供的未加入补偿透镜且转镜静止不动时的光学系统结构图。图4为本技术实施例所提供的未加入补偿透镜且转镜静止不动时的MTF曲线图。图5为本技术实施例所提供的未加入补偿透镜且转镜静止不动时的光学系统点列图。图6为本技术实施例所提供的未加入补偿透镜且转镜转速为3×105r/min时的光学系统MTF曲线图。图7为本技术实施例所提供的未加入补偿透镜且转镜转速为3×105r/min时的光学系统点列图。图8为本技术实施例所提供的加入补偿透镜之后的光学系统结构图。图9为本技术实施例所提供的加入补偿透镜且转镜转速为3×105r/min时的光学系统MTF曲线图。图10为本技术实施例所提供的加入补偿透镜且转镜转速为3×105r/min时的光学系统点列图。图标：100-光学扫描装置；1-视场光阑；2-场镜；3-补偿透镜；4-透镜组件；5-转镜；6-像面。具体实施方式转镜式高速扫描相机一种基于转镜扫描的光机测量设备，用于研究快速过程某些特定方向的空间位置随时间变化的规律，从而得到该过程在这一特定方向上的运动轨迹。转镜式高速相机具有空间分辨率高、记录时间长等特点，一直是核武器、常规武器、高新技术武器及其它领域实验研究的重要手段之一，不仅广泛用于炸药爆轰参数、冲击波速度、核武器初级及常规武器战斗部的膨胀断裂、微物质喷射、飞片和破片的速度等测量，而且在弹道学、高压火花放电、物质的分解与合成、瞬态光谱分析、高速碰撞与安全防护等研究中应用广泛。转镜部件作为此类相机的核心部件，决定了相机的扫描速度和成像质量等主要指标性能。专利技术人经调查和研究发现，现有的大多转镜式高速扫描相机的动态成像质量较差。经分析和试验发现，转镜在以较高转速旋转时，镜面会产生类似于柱面的变形，转速越高，变形也越大。由于转镜式高速扫描相机的特点是以转镜作为孔径光阑，根据光学原理，由于转镜远离像面，转镜表面的微小变形对光学系统的成像质量具有重大影响，这一特性在很大程度上降低了相机的成像质量，影响到测试结果精度，严重限制了转镜扫描相机的应用范围。原则上说，转镜扫描相机的动态分辨率应不低于15lp/mm，对于应用最多的钢制转镜(外形尺寸25mm×23.6mm×8mm)，当转速为1.5×105r/min时，转镜面的动态分辨率为12lp/mm，成像质量已下降到只是勉强能够使用的程度，当转速为3×105r/min时，转镜面的动态分辨率仅为3lp/mm～4lp/mm，从而导致时间分辨率显著下降。因此，钢转镜对于需要在1.5×105r/min以上转速记录的物理实验需求已无能为力。目前，针对转镜扫描相机减小或补偿转镜变形的方法可以采用铍转镜，但铍转镜的制作工艺复杂，工艺性较差，且在研磨过程中产生的粉尘存在剧毒，对人体和自然环境造成潜在的危害，还存在高转速运行下可靠性较低的缺点。也可以采用采用改变转镜表面和内部结构、柱面负透镜等方式减小或补偿转镜变形，但改变转镜表面和内部结构的加工工艺复杂程度不亚于铍转镜的制作工艺，实际上很难实现。以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是专利技术人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本技术实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是专利技术人在本技术过程中对本技术做出的贡献。基于上述研究，本技术实施例提供了一种光学扫描装置及系统，能够提高转镜式高速扫描相机的动态成像质量。为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学扫描装置，其特征在于，包括：视场光阑、场镜、补偿透镜、透镜组件、转镜和像面；所述场镜设置于所述视场光阑的一侧；所述补偿透镜设置于所述场镜远离所述视场光阑的一侧；其中，所述补偿透镜用于对通过该补偿透镜的光进行补偿；所述透镜组件设置于所述补偿透镜远离所述场镜的一侧；所述转镜设置于所述透镜组件远离所述补偿透镜的一侧；发光件发射的光路依次通过所述视场光阑、所述场镜、所述补偿透镜、所述透镜组件照射到所述转镜，并通过所述转镜反射到所述像面。

【技术特征摘要】
1.一种光学扫描装置，其特征在于，包括：视场光阑、场镜、补偿透镜、透镜组件、转镜和像面；所述场镜设置于所述视场光阑的一侧；所述补偿透镜设置于所述场镜远离所述视场光阑的一侧；其中，所述补偿透镜用于对通过该补偿透镜的光进行补偿；所述透镜组件设置于所述补偿透镜远离所述场镜的一侧；所述转镜设置于所述透镜组件远离所述补偿透镜的一侧；发光件发射的光路依次通过所述视场光阑、所述场镜、所述补偿透镜、所述透镜组件照射到所述转镜，并通过所述转镜反射到所述像面。2.根据权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于，所述场镜的法线、所述补偿透镜的法线和所述透镜组件的法线位于同一直线。3.根据权利要求1所述的光学扫描装置，其特征在于，所述场镜为弯月形负透镜。4.根据权利要求1所述的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪伟，彭其先，王旭，畅里华，李剑，肖正飞，刘宁文，温伟峰，赵新才，何徽，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：新型
国别省市：四川,51