控制激光输出的信号处理装置及激光作用过程的观察装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种控制激光输出的信号处理装置及激光作用过程的观察装置。观察装置包括：用于图像采集的摄像机，以及与摄像机连接的监视器，还包括用于控制激光输出的信号处理装置，摄像机的电子快门脉冲信号经过信号处理装置处理后输出到一激光设备的控制输入端。信号处理装置包括：控制信号发生单元，用于根据图像采集的电子快门脉冲信号生成控制信号；压缩信号生成单元，用于根据激光与物质相互作用的光噪声对图像采集的影响时间，压缩生成的包络信号的脉冲宽度，包络信号为控制激光输出的信号。本发明专利技术提供的装置可以消隐激光与物质作用过程中产生的高亮度光噪声，从而可清晰地观察激光作用过程。

Signal processing device for controlling laser output and observation device for laser action process

The invention relates to a signal processing device for controlling laser output and an observing device for laser action process. The observation device includes a camera for image acquisition, and a monitor connected to the camera, also includes a signal processing device for controlling laser output of the pulse signal through the electronic shutter camera signal processing device for processing output to control the input of a laser device. The signal processing device comprises a control signal generating unit, according to the electronic shutter image acquisition pulse signal generating control signal; compressed signal generation unit, according to the light noise on the time effect of image acquisition of the laser material interaction, pulse width compression envelope signal generation, signal envelope control signal for laser output. The device provided by the invention can eliminate the high brightness light noise generated by the action of the laser and the substance, so that the laser action process can be clearly observed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制激光输出的信号处理装置及激光作用过程的观察装 置，特别是一种通过电视监视系统对激光与物质的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的装置。
技术介绍
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镨线很宽，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4艮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。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对在使用电视监示系统观察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 种控制激光输出的信号处理装置及激光作用过程的观察装置，克服上述缺陷， 从而可以清晰地观察激光与物质的作用过程。为实现上述目的，本专利技术提供了一种控制激光输出的信号处理装置，包括控制信号发生单元，用于根据图像采集的电子快门脉冲信号生成控制信号；压缩信号生成单元，用于根据激光与物质相互作用的光噪声对图像采集 的影响时间，压缩生成的包络信号的脉冲宽度，所述包络信号为控制激光输 出的信号。本专利技术还提供了 一种激光作用过程的观察装置，包括用于图像采集的摄像机，以及与所述摄像机连接的监视器，还包括用于控制激光输出的信号 处理装置，所述摄像机的电子快门脉冲信号经过所述信号处理装置处理后输 出到一激光设备的控制输入端；所述信号处理装置包括控制信号发生单元，用于根据图像采集的电子快门脉沖信号生成控制信压缩信号生成单元，用于根据激光与物质相互作用的光噪声对图像采集 的影响时间，压缩生成的包络信号的脉沖宽度，所述包络信号为控制激光输 出的信号。6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，产生电子快门脉沖信号并在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8中(8-a)和图8 中(8-b)所示。图8为本专利技术中各参量的时序变化示意图，图8中(8-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8中(8-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 为快门脉沖输出时间tl和快门脉冲停止时间t2两部分，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U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t2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l/50s ~ 1/100000s变化。如果利 用电子快门关闭的tl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。因此，本专利技术在使用摄像机和电视监视器观察激光与物质相互作用过程 时，例如在激光材料加工和激光医疗等各种激光与物质相互作用的场合，可 消除激光以及激光与物质作用时产生的高亮度光噪声的干扰，从而可以清晰 地观察激光作用过程。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术控制激光输出的信号处理装置实施例1的结构示意图；图2为本专利技术控制激光输出的信号处理装置实施例2的结构示意图图3为本专利技术控制激光输出的信号处理装置实施例3的结构示意图 图4为本专利技术控制激光输出的信号处理装置实施例4的结构示意图 图5为本专利技术激光作用过程的观察装置的实施例1的结构示意图； 图6为本专利技术激光作用过程的观察装置的实施例4的结构示意图； 图7为本专利技术激光作用过程的观察装置的实施例5的结构示意图； 图8为本专利技术中各参量的时序变化示意图； 图9为本专利技术中各参量的另一时序变化示意图。 附图标记说明l-CCD摄像机22-压缩信号生成单元213-幅度比较器221-计数器3-激光输出控制器6-视频信号亮度补偿器2-信号处理装置211-电流驱动器214-反相器222-压缩运算器4-激光器7-照明光源21-控制信号发生单元 212-基准电压发生器 215-积分器 223-单片微处理器 5-电视监视器具体实施例方式如图1所示，为本专利技术控制激光输出的信号处理装置实施例1的结构示 意图。该信号处理装置2包括控制信号发生单元21，用于根据图像采集的 电子快门脉沖信号生成控制信号；压缩信号生成单元22,用于根据激光与物 质相互作用的光噪声对图像采集的影响时间压缩生成的包络信号的脉冲宽 度，所述包络信号为控制激光输出的信号。控制信号发生单元21的输入为电 子快门脉沖信号，经处理后，输出控制信号，该控制信号可以为与电子快门 脉冲信号频率相同的脉沖信号或者包络脉沖信号，或者其他与电子快门脉沖 信号同频率的信号；该控制信号输入到压缩信号生成单元22，根据激光与物 质相互作用的光噪声对图像采集的影响时间对控制信号进行压缩，生成控制激光输出的包络信号。由于压缩是根据激光与物质相互作用的光噪声对图像 采集的影响时间而作出的，因此，输出的控制激光输出的包络信号可以消除 激光以及激光与物质作用时产生的高亮度光噪声的干扰。如图2所示，为本专利技术控制激光输出的信号处理装置实施例2的结构示意图。该信号处理装置2包括控制信号发生单元21和压缩信号生成单元22。 其中，控制信号发生单元21包括将电子快门脉冲信号进行电流放大的电流 驱动器211;输出参考电压的基准电压发生器212;将进行电流放大的电子快 门脉沖信号与参考电压比较后，输出控制信号的幅度比较器213,幅度比较 器213的输入连接电流驱动器211和基准电压发生器212，输出的控制信号 为脉沖信号。压缩信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制激光输出的信号处理装置，其特征在于，包括：　控制信号发生单元，用于根据图像采集的电子快门脉冲信号生成控制信号；　压缩信号生成单元，用于根据激光与物质相互作用的光噪声对图像采集的影响时间，压缩生成的包络信号的脉冲宽度，所述 包络信号为控制激光输出的信号。

【技术特征摘要】
1、一种控制激光输出的信号处理装置，其特征在于，包括控制信号发生单元，用于根据图像采集的电子快门脉冲信号生成控制信号；压缩信号生成单元，用于根据激光与物质相互作用的光噪声对图像采集的影响时间，压缩生成的包络信号的脉冲宽度，所述包络信号为控制激光输出的信号。2、 根据权利要求1所述的控制激光输出的信号处理装置，其特征在于， 所述控制信号发生单元包括将所述电子快门脉沖信号进行电流放大的电流 驱动器；输出参考电压的基准电压发生器；将进行电流放大的所述电子快门 脉沖信号与所述参考电压比较后，输出所述控制信号的幅度比较器，所述幅度比较器的输入连接所述电流驱动器和所述基准电压发生器，所述控制信号 为脉沖信号。3、 根据权利要求1或2所述的控制激光输出的信号处理装置，其特征 在于，所述压缩信号生成单元包括计数所述脉冲信号的脉冲个数的计数器； 根据激光与物质相互作用的光噪声对图像采集的影响时间，对脉沖信号进 行压缩运算的压缩运算器，所述压缩运算器的输入连接计数器，输出为控制 激光输出的包络信号。4、 根据权利要求1所述的控制激光输出的信号处理装置，其特征在于， 所述控制信号发生单元包括将所述电子快门脉冲信号进行反相的反相器； 对反相后的信号进行积分的积分器，所述积分器的输入连接所述反相器；输 出参考电压的基准电压发生器；将所述积分器输出的信号与所述参考电压进 行比较后，输出所述控制信号的幅度比较器，所述幅度比较器的输入连接所 述积分器和所述基准电压发生器，所述控制信号为包络脉沖信号。5、 根据权利要求4所述的控制激光输出的信号处理装置，其特征在于， 所述压缩信号生成单元具体为单片微处理器，用于根据激光与物质相互作用 的光噪声对图像采集的影响时间，对包络脉冲信号进行压缩运算，调整所述包络脉冲信号的脉冲宽度，所述单片微处理器的输入连接所述幅度比较器的 输出和电子快门脉冲信号。6、 一种激光作用过程的观察装置，包括用于图像采集的摄像机，以及与所述摄像机连接的监视器，其特征在于，还包括用于控制激光输出的信号处理装置，所述摄像机的电子快门脉沖信号经过所述信号处理装置处理后输出到一激光设备的控制输入端；所述信号处理装置包括控制信号发生单元，用于根据图像采集的电子快门脉沖信号生成控制信一g—,压缩信号生成单元，用于根据激光与物质相互作用的光噪声对图像采 集的影响时间，压缩生成的包...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志远，
申请(专利权)人：北京光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]