[发明专利]用于光电图像选通快门时间标定的测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明是对光电图像选通快门时间标定测量方法的改进，具体涉及变 象管分幅相机选通快门时间的精密标定，属于光电仪器测量技术领域。

背景技术

变象管分幅相机中纳秒(10^-9秒)和皮秒(10^-12秒)选通快门时间的 精密标定测量是一项非常重要却又十分困难的工作。电脉冲的测量可借助 高频示波器实施，但耦合到变象管分幅相机的实际负载上，要精密标定测 量选通快门的时间，目前可供选择的技术方法不多，大多是采用F-P标准 具(Fabry-Perot etalon)产生光脉冲串的方法。其是把激光产生的或经 倍频产生的单光脉冲引入F-P标准具，产生有固定脉冲间隔时间(取决于 标准具的间隙)的光脉冲串，光脉冲串强度按F-P标准具输入输出窗口的 光学膜系衰减系数递减。其缺点：一是光脉冲串是递减的，由于变象管相 机的动态范围不大，所以能探测到光脉冲串的脉冲个数是有限的，这直接 影响测量精度；二是标准具产生光脉冲串要用光学方法在空间展开，这会 引入误差，影响测量精度。

经检索，未发现有更好的选通快门时间标定的测量方法。

发明内容

本发明的目的就是提出一种光电图像选通快门时间标定的测量方法， 并设计出用于光电图像选通快门时间标定的测量器件---超快光尺。使其具 有测量精度高、可靠性强、重复性好、测量效率高和成本低的优点。

本发明所提出的光电图像选通快门时间标定的测量方法是按以下技术 方案实现。采用能够按固定时差依次平面显示光信号阵列的器件，使光信 号阵列的平面像聚焦在图像转换器件的光阴极面，在该光阴极面与成像面 (荧光屏)之间加有被测选通快门；当由光信号阵列器件的输入端输入一个 超短光脉冲信号，该器件输出端则以固定时差按阵列顺序依次显示光脉冲 信号，此时被测选通快门开启，则有按时差顺序显示的光脉冲信号被成像 记录，依据被记录光斑亮点的多少即可确定被测选通快门的开通时间，实 现对分幅相机选通快门的精密标定测量。也就是在快门开启的时间段内， 成像面所记录的阵列光斑点数n减1，乘以所述的固定时间差Δt可得到选 通快门的曝光时间T，即：T＝(n-1)×Δt。还可以对成像面记录的光斑 点阵列通过处理软件得到亮度增益曲线，其半宽度即为选通快门曝光时间。 所述的固定时间差为纳秒/皮秒量级。

实现本发明光电图像选通快门时间标定的测量方法，所采用的能够按 固定时差依次平面显示光信号阵列的器件称之为超快光尺，其结构特点是， 把一束有着相同长度差的光纤一端对齐固定为光输入端，另一端按光纤的 长短顺序排列成阵列对齐端面固定，为光输出端。所述的一束光纤是由几 十根至上百根不等的光纤组成，具体是根据测量范围和精度来确定。所述 的按长短顺序排列，是指所排列光纤每相邻两根光纤有着相同的长度差。 所述的相同长度差(ΔL)意为：若第一根光纤的长度为L，则第二根的长 度为L+ΔL，第三根的长度为L+2ΔL，...以此类推。所述的排列阵列可以 是矩形(a×b)阵列，也可以是圆形或其他形状的阵列，但都需确定排列 顺序。

本发明的实质就是要形成有固定间隔时间(纳秒或皮秒间隔)的有序 光点阵列，实现对光电图像选通快门时间的精密标定测量。所以，本发明 所设计的超快光尺中的每相邻两根光纤有着相同的长度差，当由输入端输 入一个超短光脉冲信号，由于相同光纤介质中的光速是定值(如石英光纤的 折射率1.5，光速为2×10¹⁰cm/s)，相邻光纤相同的长度差导致输出端以固 定时差按阵列顺序依次显示光脉冲信号。可以看出，光纤的长度差确定了 依次显示光脉冲信号的固定时差，也决定了超快光尺测量的精度，即长度 差越短，测量的精度越高；而使用光纤的数量决定了超快光尺测量时间的 尺度范围，即光纤数量越多，测量时间的尺度范围越大。