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超高速相机采用新成像工具
点击次数:970 发布时间:2014-04-18

直到zui近,采用分光器的超高速相机还存在着体积过大或渐晕、视差、象散等图像伪影问题。Specialised Imaging公司与光学设计公司Resolve Optics Limited共同开发了基于分光器的SIM相机。该相机消除了限制多通道分幅相机性能的光学像差问题。
 
光学建模软件工具实现了小型潜望式光学设计。利用这一设计,入射到SIM相机的16个视口的所有波长的光,都具有相等的渡越时间。由于无法预言入射到分光器的光的波长,因此需要格外注意透镜设计,以确保焦平面相对于波长在350~900nm范围内的所有可见光保持一致。分光器上的每个视口都配有18mm高分辨率图像增强器,与1380×1040像素的隔行转移CCD传感器相耦合。

增强型CCD(ICCD)传感器是公司专门为SIM相机开发的。该CCD传感器带有1个通道间距为6 µm的微通道板(MCP,具有600万个通道),分辨率达到了惊人的每毫米50线对(lp/mm)。通过快速开关光电阴极以起到超快快门的作用,曝光时间可以短至3ns。增强器输出端的荧光屏衰减相对较慢,因此CCD传感器有足够的时间捕获图像。
 
由于MCP能够倍增电子并根据施加电压的变化调节增益,因此相机内所有ICCD元件的灵敏度可以相互匹配,在捕捉强度快速变化的事件(例如爆炸、等离子体或者放电)的图像时,可以提供必要的精密控制,从而改变每帧图像的灵敏度。将微通道间距MCP同高灵敏微粒P43荧光屏相结合,并通过4mm低失真光纤抽头耦合到CCD传感器,可以实现50lp/mm的分辨率。
 
利用ICCD附近的视频信号处理器,将各个通道的CCD传感器输出的模拟视频信号转换为12比特的数字信号。在将这些信号传送到主控电路之前,使其噪声及干扰降至zui低。然后,采用大型现场可编程门阵列(FPGA)装置将8路分离的12比特数据通道复用到单块高速存储器上。图像序列在存储器中保持不变,直至按照需要将其下载到控制PC中。要处理如此大量的高速数据,需要精心设计和布局印刷电路板(PCB),以避免引入不必要的噪声。
 

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