มีปัญหาอะไรบ้างในการใช้เลเซอร์เป็นแหล่งแสงแฟลชสำหรับการถ่ายภาพความเร็วสูง

ฉันสนใจที่จะถ่ายรูปลำดับของภาพถ่ายสำหรับเหตุการณ์ที่มีความเร็วสูง (การชนกันของวัตถุสองมิติที่ 300 ม. / วินาที)

เนื่องจากฉันไม่มีทรัพยากรสำหรับกล้องความเร็วสูง, กล้องแนวหรืออะไรที่คล้ายกันฉันต้องการสร้างกล้องรูเข็มสี่ตัวและใช้แฟลชทิศทางที่รวดเร็ว (บอกว่า 100ns) เพื่อ 'จับ' เหตุการณ์ หนึ่งในข้อกำหนดของเหตุการณ์คืออุปกรณ์ทั้งหมดอยู่ภายใต้สุญญากาศดังนั้นการใช้เทคนิคทั่วไปจึงค่อนข้างเสี่ยง ในอีกทางหนึ่งฉันสามารถ (ค่อนข้างถูก) ใช้เลเซอร์สีเขียวในการตั้งค่านี้และเลนส์ทั้งหมดที่จำเป็นในการปรับเปลี่ยนรูปทรงของลำแสงเลเซอร์ มีตัวอย่างของการใช้เลเซอร์เป็นแหล่งแสงแฟลชที่แม่นยำสำหรับการถ่ายภาพหรือไม่? มีปัญหาที่แท้จริงของการตั้งค่าประเภทนี้หรือไม่?

มีตัวอย่างของการใช้เลเซอร์เป็นแหล่งแสงแฟลชที่แม่นยำสำหรับการถ่ายภาพหรือไม่?

ใช่. แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ถูกใช้เป็น "แฟลช" ในช่วงเวลาหนึ่งถึงสองสามวินาที อย่างไรก็ตามการตั้งค่าไม่ใช่สิ่งที่ฉันจะอ้างถึงเป็นแหล่งแสงแฟลชสำหรับการถ่ายภาพและไม่สามารถประกอบได้อย่างง่ายดาย ตัวอย่าง Thorlabs เสนอแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์แบบ femtosecondนอกชั้นวาง

มีปัญหาที่แท้จริงของการตั้งค่าประเภทนี้หรือไม่?

• จุดที่เกิดจากเลเซอร์นั้น (ชี้ให้เห็นในความคิดเห็นโดย Chris H) ซึ่งมีลักษณะเช่นนี้และจะสร้างลักษณะที่เป็นเม็ดเล็ก ๆ ของวัตถุของคุณ:

Speckle สามารถลดลงได้โดยการใช้ "despeckler" (อุปกรณ์ที่สั่นสะเทือนที่ด้านหน้าของลำแสงเลเซอร์และลดการเกิดจุด)

• การควบคุมและกระตุ้นเลเซอร์เพื่อสร้างแสงแฟลชที่คุณกำลังมองหา เลเซอร์ไดโอดนั้นคล้ายกับ LED ในบางวิธี แต่มันไวกว่า ESD และไม่สามารถใช้งานเกินขีด จำกัด ได้ในระยะเวลาอันสั้น (ซึ่ง LED หลายตัวสามารถทำได้ วัตถุของคุณลอยที่ 300m / s ซึ่งใกล้เคียงกับความเร็วของเสียงนี่อาจเร็วมากขึ้นอยู่กับอัตราการขยายของระบบภาพของคุณดังนั้นฉันคิดว่าระยะเวลาแฟลช 100ns ของคุณ การเข้าสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นสำหรับสิ่งนี้อาจเกินขอบเขตของภาพถ่าย SE
• สร้างลำแสงที่ขยายออกมาซึ่งมีขนาดอย่างน้อยเท่ากับวัตถุของคุณ สำหรับนี้คุณจะต้องแผ่คานนี้เอกสารจาก Newport แสดงวิธีการสร้างหนึ่งคุณสามารถซื้อหนึ่งยังมาจากเลนส์เอ๊ดมันด์หรือTHORLABS

น่าเสียดายที่คำถามของคุณไม่แม่นยำมาก ดังนั้นสมมติว่าคุณมีเหตุการณ์ในเวลาและสถานที่ซึ่งคุณต้องการถ่ายภาพ ปัญหาคือ:

1. อยู่ที่จุดที่ถูกต้องในอวกาศ
2. ถ่ายภาพในเวลาที่ถูกต้อง

ตกลงเรามาดูหมายเลขหนึ่ง บอกว่านี่เป็นสิ่งที่มอบให้เนื่องจากกล้องต้องได้รับการแก้ไข เป็นภาวะแทรกซ้อนรุนแรงที่ต้องอยู่ในสุญญากาศ ในทางเทคนิคแล้วการวางกล้องเชิงพาณิชย์ลงในสุญญากาศนั้นจำเป็นต้องมีถังบรรจุขนาดใหญ่ ขึ้นอยู่กับความแรงของสุญญากาศคุณอาจเหน็บแนมกับชิ้นส่วนที่ปิดสนิทของกล้องซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายแบบทำลายล้างโดยใช้ความดันแตกต่างกันมากเกินไป ซึ่งรวมถึงเลนส์ที่มีศักยภาพซึ่งฉันอยากจะแนะนำให้ถ่ายภาพที่คมชัด หมายเลขสองจึงกลายเป็นฆาตกรตัวจริง ตำแหน่งได้รับการแก้ไขดังนั้นทุกอย่างต้องเกิดขึ้นในโดเมนเวลา สมมติว่าการซิงโครไนซ์การเปิดรับแสงที่ปลายกล้องได้รับการแก้ไข (เช่นชัตเตอร์แบบเปิดปิดหลังจากการรับแสง) จากนั้นระยะเวลาของแฟลชจะกลายเป็นทุกอย่าง ปล่อย' สมมติว่าคุณมีหน้าต่าง 1 ซม. ในพื้นที่ซึ่งคุณสามารถถ่ายภาพในกรอบที่ดีพอสมควร ด้วยวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 300m / s จะทำให้เกิดหน้าต่างทริกเกอร์ประมาณ 1/30000 หรือประมาณ 30 microseconds ในแง่ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มันไม่ได้เร็วมาก แต่แฟลชของคุณจะสว่างขึ้นเพียง 100 ns ซึ่งค่อนข้างซับซ้อนกว่าเล็กน้อย เลเซอร์ปกติจะไม่อนุญาตให้คุณทำเช่นนั้นในแง่ของการเปิดและปิด ดังนั้นคุณต้องการชัตเตอร์แบบลำแสงบางส่วนสำหรับเลเซอร์ - แต่ 100 ns ดูเหมือนว่าจะค่อนข้างเร็วแม้ว่าคุณจะมีลำแสงเลเซอร์แคบ ๆ เพียงตำแหน่งเดียวเท่านั้น เลเซอร์ปกติจะไม่อนุญาตให้คุณทำเช่นนั้นในแง่ของการเปิดและปิด ดังนั้นคุณต้องการชัตเตอร์แบบลำแสงบางส่วนสำหรับเลเซอร์ - แต่ 100 ns ดูเหมือนว่าจะค่อนข้างเร็วแม้ว่าคุณจะมีลำแสงเลเซอร์แคบ ๆ เพียงตำแหน่งเดียวเท่านั้น เลเซอร์ปกติจะไม่อนุญาตให้คุณทำเช่นนั้นในแง่ของการเปิดและปิด ดังนั้นคุณต้องการชัตเตอร์แบบลำแสงบางส่วนสำหรับเลเซอร์ - แต่ 100 ns ดูเหมือนว่าจะค่อนข้างเร็วแม้ว่าคุณจะมีลำแสงเลเซอร์แคบ ๆ เพียงตำแหน่งเดียวเท่านั้น

ในหลักการนี้ควรเป็นไปได้ แต่ฉันเดาว่ามีสองปัญหา ก่อนอื่นคุณต้องแก้ปัญหาทางกลทุกอย่างที่เกิดขึ้นในสุญญากาศ อาจจะแค่ทำให้หน้าต่างมองจากด้านนอก? ปัญหาที่ยากขึ้นคือการซิงโครไนซ์ที่ถูกต้องเนื่องจากคุณต้องซิงโครไนซ์อย่างน้อยสามระบบ: รายการที่คุณสนใจอยู่ในจุดที่คุณต้องการระบบเลเซอร์แฟลชและทุกสิ่งที่อยู่ระหว่างนั้น

แน่นอนคุณสามารถทำได้เช่นนี้: http://flash.desy.de/

กล้องรูเข็มจะให้สัญญาณรบกวนกับเลเซอร์เป็นหลัก ลองส่อง Laserpointer ที่มัน

ดังนั้นคุณอาจต้อง "decoherence" อย่างใดหรือคำนึงถึงสิ่งนี้ในการตั้งค่าของคุณ