多序列激光阴影照相系统中的补偿滤光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超高速瞬态成像领域，具体涉及多序列激光阴影照相系统中的补偿滤光装置。
【背景技术】
[0002]随着我国航天技术、武器装备和基础学科的发展，涉及超高速空气动力学、超高速碰撞、爆炸与冲击、燃烧与化学反应等领域的研究不断深入。在这些研究工作中，许多现象是持续时间仅为微秒甚至纳秒级的超高速瞬态变化过程，需要有一种照相系统能够对这一过程进行清晰、连续地成像记录，以便掌握物理现象的本质。这种照相系统除了幅频要求达到1000万幅/秒(即曝光成像时间最短100ns)，能够对超高速瞬态变化过程进行序列成像夕卜，还必须确保每幅图像的分辨率足够高，曝光时间足够短，从而提高成像清晰度，减小超尚速运动引起图像的申旲糊失真。
[0003]目前国内只有中科院西安光机所、深圳大学能生产序列数量大于8个、曝光成像时间大于200纳秒的转镜式分幅胶片成像系统，由于采用机械旋转的方式，每幅图像的曝光时间难以小于100ns。国内数字式序列成像系统在研制和生产上还不成熟，难以满足工程化的需要。国外序列数量大于8个，曝光时间小于10ns的超高速数字成像系统技术比较成熟，通常采用昂贵的纳秒级光电快门实现序列成像，但这类高端产品对我国实行禁运和技术封锁。
[0004]为了满足超高速目标变化过程多序列成像，发展了多序列激光阴影照相系统，该照相系统是利用多激光光源光束在不同空间位置及偏折原理进行分光，实现多束光进行重合或分离以对同一目标单独成像。多序列激光阴影照相系统主要包括光源系统、平行光透射成像装置、成像系统及数据采集与处理系统。
[0005]由于超高速现象往往伴随强烈的自发光，在利用多序列阴影照相系统的成像系统成像时这些自发光会对测试目标的信息产生干扰，目前通常解决办法时在成像系统放置窄带滤光镜进行杂光过滤。但因为多序列阴影照相系统使用的单色激光光源，放置滤光镜时会在光路中产生不期望的干涉条纹，另外相对于滤光镜的不同角度入射光的透射率不一样，导致成像光束不均匀，影响成像质量，甚至获得的照片无法使用。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种装置，实现对超高速目标变化过程2?8序列成像，解决超高速目标变化过程序列成像中的成像光斑均匀性和杂光过滤问题。
[0007]为了实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案如下:
[0008]—种多序列激光阴影照相系统中的补偿滤光装置，所述装置包括依次顺接的密度渐变滤光片、成像物镜和滤光镜；
[0009]密度渐变滤光片通光口径为25mm，材料为BK7，在532nm时光密度变化范围0.08?2.0；
[0010]成像物镜的焦距为118mm，通光口径为25mm;
[0011 ] 滤光镜通光口径为25.4mm、中心波长为532nm、带宽为10nm、厚度为1.5mm、正入射时透射率为75%，滤光镜垂直于光轴方向10°?30°倾斜放置。
[0012]进一步，成像物镜由成像物镜前组和成像物镜后组组成，成像物镜前组材料为BK7，折射率为1.580，阿贝常数为64.169998，中心厚度为15.06mm，曲率分别为807.2mm、25.76mm;成像物镜后组材料为SFl，折射率为1.71736，阿贝常数为29.511，中心厚度为14.32mm，曲率分别为-25.76、48.41_。
[0013]进一步，密度渐变滤光片的一面镀N1-Cr-Fe加S1保护膜层，另一面镀532nm增透膜。
[0014]本实用新型的有益效果:I滤光镜放置于成像物镜之后，消除光路中产生的杂光，滤光镜垂直于光轴方向10°?30°倾斜放置，可以消除光路中的干涉条纹而提高成像均匀性。2.在成像物镜前放置密度渐变滤光片，可以消除滤光镜倾斜放置时在垂直于光轴方向引起的光束在不同地方的光强不一样，实现了成像光束的均匀性。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型补偿滤光装置的光路结构图；
[0016]图2为本实用新型补偿滤光装置中成像物镜的放大图；
[0017]图3是实施例中补偿滤光装置在多序列激光阴影照相系统中成像系统光路布置示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细说明:
[0019]—种多序列激光阴影照相系统中的补偿滤光装置，如图1所示，所述装置包括依次顺接的密度渐变滤光片1、成像物镜2和滤光镜3，其外形结构如图1所示。
[0020]密度渐变滤光片I的通光口径为25mm，材料为BK7，在532nm时光密度变化范围0.08?2.0，其中一面镀N1-Cr-Fe加S1保护膜层，另一面镀532nm增透膜。密度渐变滤光片，用于对光强渐变的非均匀光束产生光强一致的均匀光束。
[0021 ]成像物镜2为一个胶合透镜，由成像物镜前组4和成像物镜后组5组成，其外形结构如图2所示，成像物镜前组4材料为BK7，折射率为1.580，阿贝常数为64.169998，中心厚度为15.06mm，曲率分别为807.2mm(凸面)、25.76mm(凸面)；成像物镜后组5材料为SFl，折射率为1.71736，阿贝常数为29.511，中心厚度为14.32mm，曲率分别为-25.76(凹面)、48.41_(凸面)。成像物镜，用于结合其它物镜实现对目标进行清晰成像。
[0022]滤光镜3通光口径为25.4mm、中心波长为532nm、带宽为10nm、厚度为1.5mm、正入射时透射率为75%，成像物镜2的焦距为118mm，通光口径为25mm，其垂直于光轴方向10°?30°倾斜放置。滤光镜，用于自发光的消除以及不同角度放置时实现能量不同大小的衰减。
[0023]实施例1
[0024]补偿滤光装置在序列成像光路中的布置图如图3所示，从多序列激光阴影成像中的准直系统(10)出来的光束(901)由第一分束镜(601)进行分光成为第一序列光束(903)和第二序列光束(904)，在第一序列光束(903)中首先放置第一准直镜(701)，再放置第一补偿滤光装置(101)和第一成像CCD(801)。第二序列光束(904)再由第二分束镜(902)分为第三序列光束(905)和第四序列光束(902)，在第三序列光束(905)中首先放置第二准直镜(702)，再放置第二补偿滤光装置(102)和第二成像CCD(802)。
[0025]其中，其它序列光束中的补偿滤光装置放置位置同第一序列光束(903)和第三序列光束(905)类似。
[0026]多序列激光阴影照相系统的成像系统光路中放置滤光镜3，以消除杂光的影响，但需要对滤光镜3以某个角度倾斜放置，倾斜放置时可以避免光路中出现不期望的干涉条纹。滤光镜3倾斜放置后，透过滤光镜3的光束将不均匀，因此在成像系统的光路中事先放置各个位置透射率不一样的密度渐变滤光片I，其透射率强弱的地方刚好与单独透过滤光镜后光束强弱相反，以此实现光束的均匀性。
【主权项】
1.一种多序列激光阴影照相系统中的补偿滤光装置，其特征在于，所述装置包括依次顺接的密度渐变滤光片(I)、成像物镜(2)和滤光镜(3); 密度渐变滤光片(I)通光口径为25mm，材料为BK7，在532nm时光密度变化范围0.08?2.0； 成像物镜(2)的焦距为118mm，通光口径为25mm; 滤光镜(3)通光口径为25.4mm、中心波长为532nm、带宽为10nm、厚度为I.5mm、正入射时透射率为75%，滤光镜(3)垂直于光轴方向10°?30°倾斜放置。2.根据权利要求1所述一种多序列激光阴影照相系统中的补偿滤光装置，其特征在于，成像物镜(2)由成像物镜前组(4)和成像物镜后组(5)组成，成像物镜前组(4)材料为BK7，折射率为I.580，阿贝常数为64.169998，中心厚度为15.06mm，曲率分别为807.2mm、25.76mm；成像物镜后组(5)材料为SFl，折射率为1.71736，阿贝常数为29.511，中心厚度为14.32mm，曲率分别为-25.76、48.41mm。3.根据权利要求1所述一种多序列激光阴影照相系统中的补偿滤光装置，其特征在于，密度渐变滤光片(I)的一面镀N1-Cr-Fe加S1保护膜层，另一面镀532nm增透膜。
【专利摘要】本实用新型属于超高速瞬态成像领域，涉及一种多序列激光阴影照相系统中的补偿滤光装置，所述装置包括依次顺接的密度渐变滤光片、成像物镜和滤光镜；密度渐变滤光片通光口径为25mm，材料为BK7，在532nm时光密度变化范围0.08～2.0；成像物镜的焦距为118mm，通光口径为25mm；滤光镜通光口径为25.4mm、中心波长为532nm、带宽为10nm、厚度为1.5mm、正入射时透射率为75％，滤光镜垂直于光轴方向10°～30°倾斜放置。本实用新型滤光镜放置于成像物镜之后，消除光路中产生的杂光，滤光镜垂直于光轴方向10°～30°倾斜放置，可以消除光路中的干涉条纹而提高成像均匀性。
【IPC分类】G03B15/05, G03B39/00
【公开号】CN205247029
【申请号】CN201520930307
【发明人】谢爱民, 黄洁, 宋强, 文雪忠, 柯发伟, 李晶, 郑蕾, 柳森
【申请人】中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年11月20日