[发明专利]高重频激光脉冲光斑拍摄系统及拍摄方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电仪器技术，具体是指一种高重复频率连续发射的激光脉冲光斑拍摄系统及拍摄方法，它用于激光光斑的位置探测、能量探测和形貌探测等。

背景技术

高重频脉冲激光器目前被广泛应用于激光测距、光学加工、目标跟瞄等领域，在这些领域中通常需要对激光光斑的能量分布特征、激光光斑在目标靶盘上的位置和形貌特征等信息进行探测和分析，这就需要对连续发射的激光脉冲光斑进行实时拍摄，尤其在作统计分析时希望不遗漏任何一个激光脉冲。通常CMOS或者CCD相机在没有同步信号情况下是无法实现这一功能的，目前的做法是让激光器连续发射，而让CMOS或者CCD相机随机拍摄，不但效率很低，而且不方便对数据作统计分析。

发明内容

本发明的目的是要建立一种高重频激光脉冲光斑拍摄系统及拍摄方法，能够很好的解决CMOS或者CCD相机无法对连续发射的高重频激光脉冲光斑进行同步拍摄的问题，可以保证从第二个激光脉冲开始，在拍摄过程中不遗漏其他任何一个激光脉冲。

如图1所示，其特征在于：它包括PIN管探测器(1)(包括光学镜头)、CMOS或者CCD相机(2)(包括光学镜头)、信号延迟电路系统(3)、数据采集和控制系统(4)。PIN管探测器(1)实时响应每一个激光脉冲并产生延迟计时开启信号，信号延迟电路系统(3)根据激光脉冲的重复频率延迟特定时间后，再产生电信号触发CMOS或者CCD相机(2)同步拍摄当前的激光脉冲光斑。数据采集和控制系统(4)负责对信号延迟电路系统(3)的延时参数进行设置，并负责对CMOS或者CCD相机(2)拍摄的激光光斑数据进行采集。

本发明的高重频激光脉冲光斑拍摄方法包括下列步骤：

A.待测激光器以一定重复频率发射激光脉冲，激光脉冲照射到墙面或者靶盘上形成激光光斑，激光光斑位于PIN管探测器(1)和CMOS(或者CCD)相机(2)的探测视场中。数据采集和控制系统(4)根据激光脉冲的重复发射频率对信号延迟电路系统(3)的延时参数进行预先设置；

B.PIN管探测器(1)实时响应第一个激光脉冲反射或者散射的光信号并产生电脉冲触发信号延迟电路系统(3)开始计时，信号延迟电路系统(3)根据预设的延时设置延迟相应的时间后产生电脉冲触发CMOS或者CCD相机(2)拍摄第二个激光脉冲光斑；

C.CMOS或者CCD相机(2)拍摄第二个激光脉冲光斑的同时，PIN管探测器(1)实时响应第二个激光脉冲反射或者散射的光信号并产生电脉冲触发信号延迟电路系统(3)的计时系统开始重新计时，信号延迟电路系统(3)根据预设的延时设置延迟相应的时间后产生电脉冲触发CMOS或者CCD相机(2)拍摄第三个激光脉冲光斑；以此类推，CMOS或者CCD相机(2)就可以连续拍摄高重频的激光脉冲光斑。

本发明的优点是：

(1)利用PIN管探测器自身的实时、高速响应能力，并配合信号延时电路系统的延时功能为CMOS或者CCD相机提供精准的激光脉冲同步拍摄信号，可以保证在激光光斑拍摄过程中不遗漏除第一个激光脉冲以外的任何激光脉冲。

(2)由于信号延时电路系统的延时时间可以由控制系统可编程设置，能够适应不同重复频率的激光脉冲光斑拍摄。

附图说明

图1为本发明的高重频激光脉冲光斑拍摄系统结构示意图；其中：

1——PIN管探测器(包括光学镜头)；

2——CMOS或者CCD相机(包括光学镜头)；

3——信号延迟电路系统；

4——数据采集和控制系统；

5——激光光斑；

6——墙面或者靶盘；

7——激光器。

图2为本发明的高重频激光脉冲光斑拍摄方法原理图。

具体实施方式

下面根据图1和图2给出本发明一个较好实施例。

用于高重频激光脉冲光斑拍摄的系统包括如下几个部分：

1)PIN管探测器1

PIN管探测器1用于实时响应每一个激光脉冲并产生电信号触发延迟电路系统开启延时计时。选用硅材料PIN管探测器，响应波长200-1100nm，光学镜头选用普通照相机镜头。

2)CMOS或者CCD相机2

CMOS或者CCD相机2用于拍摄激光光斑，像素分辨率1024x1024，帧速率不小于10Hz，光学镜头选用普通相机镜头。

3)信号延迟电路系统3

信号延迟电路系统3接收PIN管探测器1产生的计时开启信号，并根据数据采集和控制系统的设置进行特定时间的信号延时，延时结束后产生电脉冲触发CMOS或者CCD相机2拍摄激光光斑。