一种分幅式高帧频高速摄像机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种分幅式高帧频高速摄像机，包括成像物镜、分光光路、CCD相机、同步控制模块，所述成像物镜位于最前端，影像经分光光路后成像于CCD相机；CCD相机连接同步控制模块；可工作于带像增强器和不带像增强器两种模式，工作于不带像增强器模式，空间分辨率优于两百万像素；工作于带像增强器模式，拍摄帧频高于兆赫兹；同时本适用新型采用分光片分光，结构简单，调节方便，通道扩展性强，主要用于高速摄影。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种分幅式高帧频高速摄像机
本技术涉及高速摄影设备，具体地讲是一种分幅式高帧频高速摄像机。
技术介绍
高速摄影是一种拍摄速度很快，曝光时间很短的摄影方法，能够直观地记录肉眼难以看到或不能分辨的情景和画面。由于高速摄影记录的是高速流逝过程的某一瞬时状态或全部历程，不但能够排除许多干扰，而且能够直观而形象地获得大量、准确的时间一空间信息，为研究高速现象的发生机理和变化(运动)规律提供可靠的依据，因此，它在科学研究和工程技术等各个领域里得到了人们的普遍重视和广泛应用。鉴于高速摄影在国防、工业、生活中的重要作用，世界各国均对高速摄影技术开展了大量深入研究，各种高速摄影设备迅速发展，先后出现了鼓轮式高速摄像机、转镜式高速摄像机等多种高速摄影设备。近年来随着微电子技术的快速发展，基于快响应像增强器的分幅式数字高速摄像机迅速发展，出现了快门时间纳秒量级的多通道分幅式数字摄像机，但这类设备受像增强器本身几十线对/毫米分辨率的限制，图像空间分辨率不够，成像质量不高，有时不能满足特定成像要求；同时，其分光方式采用棱锥分光，对棱锥本身的光学特性要求很高，由于棱锥的调节会影响到每一通道的光能传播，在任一通道利用光路改变进行图像修正时，均会影响到其余通道光能的传输，调试复杂。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服上述高速摄像机的缺陷，提供一种空间分辨率高、扩展性好的多帧分幅式高速摄像机。实现本技术的技术方案是:一种分幅式高帧频高速摄像机，包括成像物镜、分光光路、CCD相机、同步控制模块，所述成像物镜位于最前端，影像经分光光路后成像于CCD相机；CCD相机连接同步控制模块。所述分光光路采用半反半透的分光片组。所述分光片组采用七片分光片排列的三级分光组合。所述七片分光片排列成的三级分光组合将被测图像分为八路，每一路对应一台CCD相机。所述CXD相机配有像增强器。所述CXD相机为低照度短快门时间的CXD相机。本技术的有益效果是:1、采用低照度短快门时间的CCD相机，在保证较高帧频的条件下，能够获得空间分辨率优于两百万像素的序列图像。2、可工作于带像增强器和不带像增强器两种模式，满足不同的拍摄需求。3、采用半反半透分光片分光，结构简单，易于通道扩展。【附图说明】图1本技术分光光路示意图；图2本技术不带像增强器工作模式示意图；图3本技术带像增强器工作模式示意图。图中标号，I一成像物镜，2一分光光路，3一(XD相机，4一同步控制模块，5一分光片，6—像增强器。【具体实施方式】实施例1:参见图1、图2，一种分幅式高帧频高速摄像机，包括成像物镜1、分光光路2、CCD相机3、同步控制模块4，所述成像物镜I位于最前端，被测目标影像经分光光路2后成像于CXD相机3 ;(XD相机3连接同步控制模块4。分光光路2采用半反半透的分光片组。分光片组采用七片分光片5排列的三级分光组合。所述七片分光片5排列成的三级分光组合将被测图像分为八路，每一路对应一台CCD相机3。所述CCD相机3为低照度短快门时间的CCD相机。其工作过程是:被测目标经过成像物镜I后穿过分光光路2，分光光路2利用七片半反半透分光片5将被测图像分为光学强度相等、光学信息与被测图像完全一致的8等份。经过分光光路2实现能量均分后的每一路图像，直接由彼此独立、曝光时刻和快门时间可精确控制的低照度、短快门时间的CCD相机3采集，这种工作模式下，同步控制模块4按照拍摄需要的帧频，经适当的延时设置后，控制每路CCD按照相应的时间间隔依次完成对目标图像的采集，获取目标变化的8幅序列图像；采集图像的分辨率由CCD的空间分辨率决定，而目前CXD的空间分辨率要显著高于像增强器几十线对/毫米的分辨率，从而可明显改善图像质量，满足同时具有高时间分辨、高空间分辨要求的摄影需要。本实施例中使用的CXD的快门时间最短为2us，因此目前摄像机在这种工作模式下的最高拍摄帧频为0.5MHz,随着CCD技术的快速发展，该指标将能进一步提闻。实施例2:参见图3，一种分幅式高帧频高速摄像机，包括成像物镜1、分光光路2、CCD相机3、同步控制模块4，所述成像物镜I位于最前端，被测目标影像经分光光路2后成像于CXD相机3 ;(XD相机3连接同步控制模块4。分光光路2采用半反半透的分光片组。分光片组采用七片分光片5排列的三级分光组合。所述七片分光片5排列成的三级分光组合将被测图像分为八路，每一路对应一台CXD相机3。所述CXD相机3均配有像增强器6。当需要的拍摄帧频高于0.5MHz时，可通过将摄像机工作于带像增强器模式下实现，此时经过分光光路2实现能量均分后的每一路图像，分别成像于各通道像增强器6的光阴极，当控制像增强器6开关的高压脉冲电源送入时，像增强器6工作，光阴极受光产生光电子，光电子经微通道板倍增加速后轰击荧光屏形成增强的图像后，再分别被位于各像增强器6后的低照度CCD相机3采集，此时每幅图像的快门时间完全由快响应像增强器6的门选通工作时间决定，拍摄帧频高于兆赫兹；图像的空间分辨率由像增强器6和CCD相机3的分辨率共同决定，但由于目前像增强器6的分辨率远小于CCD相机3，该工作模式下图像的空间分辨能力要远小于不带像增强器6工作模式，该工作模式的特点就是通过牺牲一定的空间分辨能力来提高时间分辨本领。在分光光路中，本技术采用分光光路2分光的方式替代传统棱锥分光方式，光线从成像物镜I进入，经第一级半反半透分光片5分为两路，然后经2片第二级半反半透分光片分为四路，再经4片第三级半反半透分光片，最后形成八路光线并分别被各自的采集设备采集。由于8片半反半透分光片的透反比为50%，保证了每路光线的能量一致，避免了由于光强差别对流场记录图像的影响。在高速摄影的应用过程中，根据使用要求，选择高速摄像机的工作模式，获取需要的拍摄结果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分幅式高帧频高速摄像机，包括成像物镜、分光光路、CCD相机、同步控制模块，其特征在于：所述成像物镜位于最前端，影像经分光光路后成像于CCD相机；CCD相机连接同步控制模块。

【技术特征摘要】
1.一种分幅式高帧频高速摄像机，包括成像物镜、分光光路、CCD相机、同步控制模块，其特征在于:所述成像物镜位于最前端，影像经分光光路后成像于CCD相机；CCD相机连接同步控制模块。2.根据权利要求1所述的分幅式高帧频高速摄像机，其特征在于:所述分光光路采用半反半透的分光片组。3.根据权利要求2所述的分幅式高帧频高速摄像机，其特征在于:所述分光片组采用七片分光片排列的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨富荣，陈力，苏铁，鲍伟义，齐新华，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：