[实用新型]超快二维阵列成像系统

说明书

本实用新型公开了一种超快二维阵列成像系统，包括遮光板、条纹相机和N个透射式压缩成像系统，所述条纹相机上设置有N个呈矩阵方式排列的狭缝，所述遮光板等分为与狭缝采用相同矩阵方式排列的N个子区域，在每个子区域上均开设有一个针孔，各个针孔在条纹相机的扫描方向上的投影依次排列，所述透射式压缩成像系统均包括依次设置在对应的针孔和狭缝之间的成像透镜组和编码板。采用该超快二维阵列成像系统，能够解决单狭缝条纹相机测量区域小，无法充分利用光阴极，造成资源的浪费，并且，反射式压缩成像系统不能适用于X光波段的技术问题。

技术领域

本实用新型涉及超快动态光学场景成像记录领域，具体涉及一种超快二维阵列成像系统。

背景技术

在高能量密度物理研究中，许多物理过程的发生时间尺度非常短，如高能量密度物理实验中冲击波传输过程、靶丸压缩过程等，这些物理图像在时间尺度变化很快，同时在空间尺度上存在一定的各项异性，为了得到这些物理过程的准确信息，需要使用高时空分辨率的系统进行诊断。目前具有高时间分辨率的记录系统主要是条纹相机和分幅相机，受限于工作原理，条纹相机虽然具有高时间分辨率(～2ps),但只能记录一维信息的时间演化过程，而分幅相机只能记录有限幅(目前最多为16幅)图像，且时间分辨有限(～50ps)。

对于条纹相机，目标信号通过狭缝后经过光阴极转换为电信号，相机内部的时间扫描电压将电子束脉冲的时间信息转换为空间上的一维信息，所以相机狭缝如果开的过大(通常为10-50μm)，狭缝采集的不同时间的图像在经过扫描之后会发生重合，因此条纹相机只能采集到一维的图像信息。通过传统的反射式压缩成像系统(CUP)和条纹相机的耦合可以实现利用条纹相机采集二维图像。对于单狭缝条纹相机，压缩成像过程因存在信息丢失，对重建的断面数量有一定限制，同时受限于条纹相机狭缝可打开的宽度，可测量区域同样受限。而且由于只有一条狭缝，同时传统的反射式压缩成像系统目前只能在对20帧左右的图像复原时有理想的效果，远低于我们当前使用相机的扫描区域(1024× 1344)，无法充分利用相机的光阴极区域造成资源的浪费。

为了克服上述缺点，申请人希望基于压缩成像技术设计出一套超快二维阵列成像系统，该超快二维阵列成像系统在X光波段使用，但是传统的反射式压缩成像系统只能适用于可见光波段，故传统的反射式压缩成像系统无法满足要求。

解决以上问题成为当务之急。

实用新型内容

为解决单狭缝条纹相机测量区域小，无法充分利用光阴极，造成资源的浪费，并且，反射式压缩成像系统不能适用于X光波段的技术问题，本实用新型提供一种超快二维阵列成像系统。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种超快二维阵列成像系统，其要点在于：包括遮光板、条纹相机和N个透射式压缩成像系统，所述条纹相机上设置有N个呈矩阵方式排列的狭缝，所述遮光板等分为与狭缝采用相同矩阵方式排列的N个子区域，在每个子区域上均开设有一个针孔，各个针孔在条纹相机的扫描方向上的投影依次排列，所述透射式压缩成像系统均包括依次设置在对应的针孔和狭缝之间的成像透镜组和编码板，其中，N为正整数；

将目标图像沿条纹相机的扫描方向分为N个目标图像区域，各个目标图像区域发出的X光信息分别由对应的针孔小孔成像到对应的成像透镜组上，从各个成像透镜组透射出的X光信息经对应的编码板编码后，分别从对应的狭缝进入条纹相机，并由条纹相机进行记录。

采用以上结构，将目标图像切分为N个区域，针孔相互之间互有错位，采用非均匀排列，能够分别瞄准目标图像的N个区域，使小孔成像的像点位置处于成像透镜组的物点位置，再分别对各个区域的目标图像进行编码，并最终由对应的狭缝进入条纹相机；由于每个狭缝对应测量相应的区域，最后利用算法能够复原出不同时间断面的原始二维图像。