[发明专利]消隐激光作用过程的信号处理装置及观察装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种消隐激光作用过程的信号处理装置及观察装置，特别是一种通过电视监视系统对激光作用过程进行观察时，消隐激光与物质作用所产生的高亮度光噪声。

背景技术

激光是指受激辐射产生的光放大，它具有高亮度、方向性好、单色性等特点，且易于将其聚焦到一点上，并在焦点处获得极高的功率密度或能量密度。当激光作用在金属物质上时，会使其熔化、甚至汽化：作用在非金属物质上时，会使其碳化、燃烧甚至汽化；作用于动物组织时，会使其凝固、碳化甚至汽化。因此激光广泛应用于材料加工中，对被加工物体进行打孔、切割、焊接、热处理等；同样也广泛应用于医学中，对肌体组织进行凝固、碳化或汽化，使组织消融或切割而达到治疗的目的。有些波长的激光还可以用光导纤维传输，将激光导入物体内腔进行加工。

但是在观察激光与物质相互作用过程时遇到两个问题，一是激光很强，如果又是可见光波段的激光，眼睛被强激光的散射光照射就看不清其他物体。这一问题比较好解决，因为每种激光为单一波长，只要用眼镜滤掉就可以了，同时激光防护也要求佩戴滤除该波长激光的防护眼镜。另一个问题是强激光与物质相互作用时，会使局部物质温度迅速升高产生燃烧而发出强光，尤其在脉冲激光时，焦点处甚至会产生爆炸和很强的火花，也会使眼睛看不清作用点的情况和作用过程。燃烧和爆炸发出强光的谱线很宽，如果要滤掉它就需要佩戴高密度的黑眼镜，那么在滤掉强光时也就看不见其他任何东西了。上述激光作用过程虽然都是用眼睛观察的，当用摄像机观察时，也会遇到同样的问题，单一波长的激光很容易滤掉，而激光与物质相互作用时发出的谱线很宽的强光就很难滤掉了，因此现有的技术还无法消除激光作用过程中的高亮度的光噪声。

发明内容

本发明的目的是针对在使用电视监示系统观察脉冲激光与物质相互作用过程时，现有技术中无法消隐激光作用过程中产生高亮度光噪声的缺陷，提供一种消隐激光作用过程的信号处理装置及观察装置，消隐激光作用过程的信号处理装置及观察装置，能够克服上述缺陷，从而可以清晰地观察激光作用过程。

为实现上述目的，本发明提供了一种消隐激光作用过程的信号处理装置，由将摄像机电子快门脉冲信号进行反相的反相器、积分器、幅度比较器和基准电压发生器相互连接构成；其中，所述反相器的输入接所述摄像机的电子快门脉冲信号，所述反相器的输出为积分器的输入，所述积分器输出接幅度比较器，所述幅度比较器的另一输入为基准电压发生器的输出。

本发明还提供了一种消隐激光作用过程的观察装置，包括用于拍摄激光与物质作用过程的摄像机，以及与该摄像机连接的监视器；所述摄像机的电子快门信号经过一消隐激光作用过程的信号处理装置处理后输出到一激光设备的控制输入端；所述消隐激光作用过程的信号处理装置由将摄像机电子快门脉冲信号进行反相的反相器、积分器、幅度比较器和基准电压发生器相互连接构成；其中，所述反相器的输入接所述摄像机的电子快门脉冲信号，所述反相器的输出为积分器的输入，所述积分器输出接幅度比较器，所述幅度比较器的另一输入为基准电压发生器的输出。

所述摄像机中具有电子快门，其工作原理如下：通过控制每个像素的电荷积累时间，来控制入射光在摄像机CCD芯片上的作用时间来实现电子快门，即在电视屏幕显示的每一场内只将某一段时间产生的电荷作为图像信号输出，而将其余时间产生的电荷排放掉，不予使用，这样就缩短了存储电荷的时间，相当于缩短了光线照射在芯片上的时间，如同加了快门一样。

当摄像机工作时，产生电子快门脉冲信号并在CCD芯片上累积电荷量，二者与所述电视监视器的屏幕显示时间的关系分别如图6中(6-a)和图6中(6-b)所示。图6为本发明中各参量的时序变化示意图，图6中(6-a)为摄像机内的电子快门脉冲信号与电视监视器的屏幕显示时间的关系示意图，图6中(6-b)为摄像机CCD芯片的电荷积累量与电视监视器的屏幕显示时间的关系示意图。所述电视监视器的屏幕显示时间每场为1/50s，分为快门脉冲输出时间t2和快门脉冲停止时间t1两部分，分别对应快门的关闭时间和快门的开启时间。在快门脉冲输出的t2时间内，所述摄像机CCD芯片上积累的电荷都排放掉，而在快门脉冲停止即快门打开的t1时间内，CCD芯片对光积分，激光与物质的相互作用被CCD记录并且转换为图像在屏幕上显示。电子快门的速度可在1/50s～1/100000s变化。如果利用电子快门关闭的t2时间输出激光，那么激光以及激光与物质相互作用时产生的强光都不会在电视监视屏上出现。