基于雙晶體濾波的帶通可調(diào)聲光濾波成像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超光譜成像領(lǐng)域，具體說是一種基于雙晶體濾波的帶寬可調(diào)聲光濾波成像技術(shù)和裝置。裝置由望遠(yuǎn)鏡、雙晶體聲光濾波系統(tǒng)、成像系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)組成并依次連接，雙晶體聲光濾波系統(tǒng)位于望遠(yuǎn)鏡的后方，望遠(yuǎn)鏡接收前方目標(biāo)物體反射的光束后縮束并準(zhǔn)直后形成平行光束，平行光束再進(jìn)入雙晶體聲光濾波系統(tǒng)進(jìn)行兩次濾波到達(dá)成像系統(tǒng)，此時(shí)光束轉(zhuǎn)化為光信號(hào)后在計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)的控制下進(jìn)行成像，形成完整的光路-光信號(hào)連接。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)聲光濾波器設(shè)計(jì)不夠準(zhǔn)確的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了聲光濾波器的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)以及帶寬可調(diào)的窄帶濾波。其優(yōu)點(diǎn)是整套裝置均固定放置，無活動(dòng)部件，通過計(jì)算機(jī)控制。
【專利說明】基于雙晶體濾波的帶通可調(diào)聲光濾波成像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光譜成像領(lǐng)域，具體說是一種基于雙晶體濾波的帶通可調(diào)聲光濾波成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，光譜成像技術(shù)發(fā)展迅速，在軍事、農(nóng)業(yè)、刑事偵查、生命科學(xué)以及地質(zhì)勘探等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的光譜成像技術(shù)采用棱鏡或光柵作為分光元件，體積龐大控制困難。為此，論文《一般相位匹配條件下聲光可調(diào)諧濾波器系統(tǒng)的理論分析》和發(fā)明專利(聲光可調(diào)濾波器)提出了基于二氧化碲晶體的聲光可調(diào)濾波器的光譜成像技術(shù)，克服了上述光譜成像技術(shù)中存在的問題。然而，這些基于二氧化碲材料的濾波器的設(shè)計(jì)沒有考慮二氧化碲材料的旋光性，因此，設(shè)計(jì)的精度有限；另外，基于單晶體的一次濾波不能實(shí)現(xiàn)濾波光束帶通的調(diào)節(jié)，濾波帶通較寬，無法滿足窄帶成像的要求。
[0003]因此，如何進(jìn)一步提高聲光濾波器的設(shè)計(jì)精度，并實(shí)現(xiàn)聲光濾波成像裝置的濾波光束帶通可調(diào)是光譜成像領(lǐng)域關(guān)心的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服上述不足，在成像裝置中采用雙聲光晶體進(jìn)行兩次濾波的方法，實(shí)現(xiàn)濾波光束帶通的可調(diào)，同時(shí)，在晶體的設(shè)計(jì)中利用考慮旋光性的精確理論，提高了聲光濾波器的設(shè)計(jì)精度。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:裝置由望遠(yuǎn)鏡、雙晶體聲光濾波系統(tǒng)、成像系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)組成并依次連接。望遠(yuǎn)鏡接收前方目標(biāo)物體反射的光束后縮束并準(zhǔn)直后形成平行光束，平行光束再進(jìn)入雙晶體聲光濾波系統(tǒng)進(jìn)行兩次濾波到達(dá)成像系統(tǒng)，此時(shí)光束轉(zhuǎn)化為光信號(hào)后在計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)的控制下進(jìn)行成像，形成完整的光路-光信號(hào)連接。
[0006]所述的望遠(yuǎn)鏡為傳統(tǒng)意義上的望遠(yuǎn)鏡，由凸透鏡組和凹透鏡組組成。
[0007]所述的雙晶體聲光濾波系統(tǒng)位于望遠(yuǎn)鏡目鏡的后方，由前置聲光濾波器、后置聲光濾波器、前置射頻源和后置射頻源組成。前置聲光濾波器接收穿過望遠(yuǎn)鏡并匯聚準(zhǔn)直后的平行光束并對(duì)其進(jìn)行第一次濾波；后置聲光濾波器接收前置聲光濾波器的濾波光束并對(duì)其進(jìn)行第二次濾波；前置射頻源與前置聲光濾波器之間、后置射頻源與后置聲光濾波器之間分別通過射頻線連接，通過調(diào)整前置射頻源與后置射頻源的頻率差，實(shí)現(xiàn)前置聲光濾波器與后置聲光濾波器的濾波光束光譜疊加。
[0008]所述的成像系統(tǒng)由焦距可調(diào)的成像鏡頭以及ICXD組成。來自雙晶體聲光濾波系統(tǒng)的濾波光束經(jīng)焦距可調(diào)的成像鏡頭匯聚并成像于ICXD的感光面上。
[0009]所述的計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)由PC機(jī)、USB連接線、射頻源控制用軟件、ICCD控制用軟件以及圖像處理軟件組成。PC機(jī)通過USB連接線分別與射頻源以及ICCD連接，利用射頻源控制軟件、ICXD控制軟件分別對(duì)射頻源和ICXD進(jìn)行參數(shù)調(diào)整與控制；同時(shí)，PC機(jī)通過USB連接線接收來自ICXD的圖像數(shù)據(jù)并通過圖像處理軟件完成圖像的分析以及存儲(chǔ)，完成成像過程。
[0010]具體的成像方法上，基于上述的硬件設(shè)備及控制軟件，通過以下方式實(shí)現(xiàn):由望遠(yuǎn)鏡收集來自目標(biāo)物體反射的光束，并對(duì)其進(jìn)行縮束和準(zhǔn)直；雙晶體聲光濾波系統(tǒng)對(duì)經(jīng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)縮束并準(zhǔn)直后的平行光束進(jìn)行兩次濾波，其中，經(jīng)由前置聲光濾波器出射的第一次濾波光束進(jìn)入后置聲光濾波器完成兩次濾波；分別調(diào)整兩射頻源加載到兩聲光濾波器的射頻信號(hào)頻率，控制兩次濾波光束的帶通以及中心波長；成像系統(tǒng)對(duì)兩次聲光濾波后的光束進(jìn)行收集、聚焦并成像于ICCD感光面上；計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)接收來自ICCD的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖像質(zhì)量的分析，相應(yīng)調(diào)整ICCD增益系數(shù)以及射頻源輸出射頻信號(hào)的頻率，保證最佳的成像效果并對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，完成成像過程。
[0011]本發(fā)明解決了傳統(tǒng)光譜成像裝置以及單晶體一次聲光濾波成像裝置存在的不足，通過考慮旋光性的雙晶體兩次聲光濾波技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)濾波光束帶通可調(diào)的窄帶光譜成像，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好、控制方便，可以實(shí)現(xiàn)濾波光束波長的連續(xù)調(diào)節(jié)或者隨機(jī)選擇。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖1是雙晶體濾波帶通可調(diào)聲光濾波成像框架結(jié)構(gòu)圖。
[0013]附圖2是雙晶體聲光濾波器裝置圖。
[0014]附圖3是成像流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
圖1中，101是目標(biāo)物體，102是望遠(yuǎn)鏡，103是雙晶體聲光濾波系統(tǒng)，104是成像系統(tǒng)，105是計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)。
[0016]圖2中，201是目標(biāo)物體，202是來自目標(biāo)物體反射的光束，203是望遠(yuǎn)鏡，204是經(jīng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)縮束并準(zhǔn)直后的平行光束，205是前置聲光濾波器，206是由前置聲光濾波器出射的第一次濾波光束，207是后置聲光濾波器，208是經(jīng)兩次濾波后的光束，209是前置射頻源，210是后置射頻源，211是前置射頻源與前置聲光濾波器間的射頻線，212是后置射頻源與后置聲光濾波器間的射頻線，213是焦距可調(diào)的成像鏡頭，214是經(jīng)焦距可調(diào)的成像鏡頭聚焦的兩次濾波后光束，215是ICXD，216是ICXD與PC機(jī)之間的USB連接線，217是前置射頻源與PC機(jī)之間的USB連接線，218是后置射頻源與PC機(jī)之間的USB連接線，219是PC機(jī)。
[0017]為了更詳細(xì)的描述本系統(tǒng)，結(jié)合圖3對(duì)具體成像過程作如下說明:
步驟301:系統(tǒng)開，即整個(gè)系統(tǒng)的信息初始化，主要包括ICXD、射頻源的默認(rèn)參數(shù)設(shè)置以及計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)軟件的開啟。
[0018]步驟302:用戶根據(jù)目標(biāo)物體的成像需求對(duì)要前端光學(xué)系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。
[0019]步驟303:根據(jù)所要進(jìn)行光譜成像的中心波長以及帶通，分別設(shè)置兩個(gè)射頻源加載到兩個(gè)聲光濾波器的射頻信號(hào)的頻率。
[0020]步驟304:調(diào)整成像系統(tǒng)成像參數(shù)進(jìn)行兩次濾波光束的成像。
[0021]步驟305:利用計(jì)算機(jī)分析與控制系統(tǒng)對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行分析處理，根據(jù)圖像的位置，帶通波長以及成像清晰度，對(duì)前端光學(xué)系統(tǒng)、雙晶體聲光濾波系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，重新進(jìn)行成像。
[0022]步驟306:對(duì)獲得的兩次濾波成像結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，成像結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙晶體濾波的帶通可調(diào)聲光濾波成像裝置，其特征在于:裝置由望遠(yuǎn)鏡、雙晶體聲光濾波系統(tǒng)、成像系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)組成并依次連接，雙晶體聲光濾波系統(tǒng)位于望遠(yuǎn)鏡的后方，望遠(yuǎn)鏡接收前方目標(biāo)物體反射的光束后縮束并準(zhǔn)直后形成平行光束，平行光束再進(jìn)入雙晶體聲光濾波系統(tǒng)進(jìn)行兩次濾波到達(dá)成像系統(tǒng)，此時(shí)光束轉(zhuǎn)化為光信號(hào)后在計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)的控制下進(jìn)行成像，形成完整的光路-光信號(hào)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙晶體濾波的帶通可調(diào)聲光濾波成像裝置，其特征在于:所述的望遠(yuǎn)鏡為傳統(tǒng)意義上的望遠(yuǎn)鏡，由凸透鏡組和凹透鏡組組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙晶體濾波的帶通可調(diào)聲光濾波成像裝置，其特征在于:所述的雙晶體聲光濾波系統(tǒng)由前置聲光濾波器、后置聲光濾波器、前置射頻源和后置射頻源組成；前置射頻源與前置聲光濾波器之間、后置射頻源與后置聲光濾波器之間分別通過射頻線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙晶體濾波的帶通可調(diào)聲光濾波成像裝置，其特征在于:所述的成像系統(tǒng)由焦距可調(diào)的成像鏡頭以及ICCD組成，來自雙晶體聲光濾波系統(tǒng)的濾波光束經(jīng)焦距可調(diào)的成像鏡頭匯聚并成像于ICXD的感光面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙晶體濾波的帶通可調(diào)聲光濾波成像裝置，其特征在于:所述的計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)由PC機(jī)、USB連接線、射頻源控制用軟件、ICCD控制用軟件以及圖像處理軟件組成，其中PC機(jī)通過USB連接線分別與射頻源以及ICCD連接，利用射頻源控制軟件、ICCD控制軟件分別對(duì)射頻源和ICCD進(jìn)行參數(shù)調(diào)整與控制；同時(shí)，PC機(jī)通過USB連接線接收來自IC⑶的圖像數(shù)據(jù)并通過圖像處理軟件完成圖像的分析以及存儲(chǔ)，完成成像過程。
【文檔編號(hào)】G01J3/28GK103712690SQ201410011774
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月11日
【發(fā)明者】張春光, 王號(hào), 邱怡申 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)