CN204064456U - 基于双晶体滤波的带通可调声光滤波成像装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超光谱成像领域，具体说是一种基于双晶体滤波的带宽可调声光滤波成像技术和装置。装置由望远镜、双晶体声光滤波系统、成像系统以及计算机控制与分析系统组成并依次连接，双晶体声光滤波系统位于望远镜的后方，望远镜接收前方目标物体反射的光束后缩束并准直后形成平行光束，平行光束再进入双晶体声光滤波系统进行两次滤波到达成像系统，此时光束转化为光信号后在计算机控制与分析系统的控制下进行成像，形成完整的光路-光信号连接。本实用新型解决了传统声光滤波器设计不够准确的缺点，实现了声光滤波器的准确设计以及带宽可调的窄带滤波。其优点是整套装置均固定放置，无活动部件，通过计算机控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光谱成像领域，具体说是一种基于双晶体滤波的带通可调声光滤波成像装置。
背景技术
近年来，光谱成像技术发展迅速，在军事、农业、刑事侦查、生命科学以及地质勘探等领域中得到广泛的应用。传统的光谱成像技术采用棱镜或光栅作为分光元件，体积庞大控制困难。为此，论文《一般相位匹配条件下声光可调谐滤波器系统的理论分析》和实用新型专利（声光可调滤波器）提出了基于二氧化碲晶体的声光可调滤波器的光谱成像技术，克服了上述光谱成像技术中存在的问题。然而，这些基于二氧化碲材料的滤波器的设计没有考虑二氧化碲材料的旋光性，因此，设计的精度有限；另外，基于单晶体的一次滤波不能实现滤波光束带通的调节，滤波带通较宽，无法满足窄带成像的要求。
因此，如何进一步提高声光滤波器的设计精度，并实现声光滤波成像装置的滤波光束带通可调是光谱成像领域关心的问题。
发明内容
本实用新型的目的是克服上述不足，在成像装置中采用双声光晶体进行两次滤波的方法，实现滤波光束带通的可调，同时，在晶体的设计中利用考虑旋光性的精确理论，提高了声光滤波器的设计精度。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：装置由望远镜、双晶体声光滤波系统、成像系统以及计算机控制与分析系统组成并依次连接。望远镜接收前方目标物体反射的光束后缩束并准直后形成平行光束，平行光束再进入双晶体声光滤波系统进行两次滤波到达成像系统，此时光束转化为光信号后在计算机控制与分析系统的控制下进行成像，形成完整的光路-光信号连接。
所述的望远镜为传统意义上的望远镜，由凸透镜组和凹透镜组组成。
所述的双晶体声光滤波系统位于望远镜目镜的后方，由前置声光滤波器、后置声光滤波器、前置射频源和后置射频源组成。前置声光滤波器接收穿过望远镜并汇聚准直后的平行光束并对其进行第一次滤波；后置声光滤波器接收前置声光滤波器的滤波光束并对其进行第二次滤波；前置射频源与前置声光滤波器之间、后置射频源与后置声光滤波器之间分别通过射频线连接，通过调整前置射频源与后置射频源的频率差，实现前置声光滤波器与后置声光滤波器的滤波光束光谱叠加。
所述的成像系统由焦距可调的成像镜头以及ICCD组成。来自双晶体声光滤波系统的滤波光束经焦距可调的成像镜头汇聚并成像于ICCD的感光面上。
所述的计算机控制与分析系统由PC机、USB连接线、射频源控制用软件、ICCD控制用软件以及图像处理软件组成。PC机通过USB连接线分别与射频源以及ICCD连接，利用射频源控制软件、ICCD控制软件分别对射频源和ICCD进行参数调整与控制；同时，PC机通过USB连接线接收来自ICCD的图像数据并通过图像处理软件完成图像的分析以及存储，完成成像过程。
具体的成像方法上，基于上述的硬件设备及控制软件，通过以下方式实现：由望远镜收集来自目标物体反射的光束，并对其进行缩束和准直；双晶体声光滤波系统对经望远镜系统缩束并准直后的平行光束进行两次滤波，其中，经由前置声光滤波器出射的第一次滤波光束进入后置声光滤波器完成两次滤波；分别调整两射频源加载到两声光滤波器的射频信号频率，控制两次滤波光束的带通以及中心波长；成像系统对两次声光滤波后的光束进行收集、聚焦并成像于ICCD感光面上；计算机控制与分析系统接收来自ICCD的图像数据并进行图像质量的分析，相应调整ICCD增益系数以及射频源输出射频信号的频率，保证最佳的成像效果并对成像结果进行存储，完成成像过程。
本实用新型解决了传统光谱成像装置以及单晶体一次声光滤波成像装置存在的不足，通过考虑旋光性的双晶体两次声光滤波技术，可实现滤波光束带通可调的窄带光谱成像，系统的稳定性好、控制方便，可以实现滤波光束波长的连续调节或者随机选择。
附图说明
附图1是双晶体滤波带通可调声光滤波成像框架结构图。
附图2是双晶体声光滤波器装置图。
附图3是成像流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明
图1中，101是目标物体，102是望远镜，103是双晶体声光滤波系统，104是成像系统，105是计算机控制与分析系统。
图2中，201是目标物体，202是来自目标物体反射的光束，203是望远镜，204是经望远镜系统缩束并准直后的平行光束，205是前置声光滤波器，206是由前置声光滤波器出射的第一次滤波光束，207是后置声光滤波器，208是经两次滤波后的光束，209是前置射频源，210是后置射频源，211是前置射频源与前置声光滤波器间的射频线，212是后置射频源与后置声光滤波器间的射频线，213是焦距可调的成像镜头，214是经焦距可调的成像镜头聚焦的两次滤波后光束，215是ICCD，216是ICCD与PC机之间的USB连接线，217是前置射频源与PC机之间的USB连接线，218是后置射频源与PC机之间的USB连接线，219是PC机。
为了更详细的描述本系统，结合图3对具体成像过程作如下说明：
步骤301：系统开，即整个系统的信息初始化，主要包括ICCD、射频源的默认参数设置以及计算机控制与分析系统软件的开启。
步骤302：用户根据目标物体的成像需求对要前端光学系统以及成像系统进行参数的设置。
步骤303：根据所要进行光谱成像的中心波长以及带通，分别设置两个射频源加载到两个声光滤波器的射频信号的频率。
步骤304：调整成像系统成像参数进行两次滤波光束的成像。
步骤305：利用计算机分析与控制系统对成像结果进行分析处理，根据图像的位置，带通波长以及成像清晰度，对前端光学系统、双晶体声光滤波系统以及成像系统的参数进行调整，重新进行成像。
步骤306：对获得的两次滤波成像结果进行存储，成像结束。
Claims (5)
1.一种基于双晶体滤波的带通可调声光滤波成像装置，其特征在于：装置由望远镜、双晶体声光滤波系统、成像系统以及计算机控制与分析系统组成并依次连接，双晶体声光滤波系统位于望远镜的后方，望远镜接收前方目标物体反射的光束后缩束并准直后形成平行光束，平行光束再进入双晶体声光滤波系统到达成像系统进行成像，形成完整的光路-光信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于双晶体滤波的带通可调声光滤波成像装置，其特征在于：所述的望远镜为传统意义上的望远镜，由凸透镜组和凹透镜组组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于双晶体滤波的带通可调声光滤波成像装置，其特征在于：所述的双晶体声光滤波系统由前置声光滤波器、后置声光滤波器、前置射频源和后置射频源组成；前置射频源与前置声光滤波器之间、后置射频源与后置声光滤波器之间分别通过射频线连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于双晶体滤波的带通可调声光滤波成像装置，其特征在于：所述的成像系统由焦距可调的成像镜头以及ICCD组成，滤波光束经焦距可调的成像镜头汇聚并成像于ICCD的感光面上。
5.根据权利要求1所述的一种基于双晶体滤波的带通可调声光滤波成像装置，其特征在于：所述的计算机控制与分析系统由PC机、USB连接线、射频源控制用软件、ICCD控制用软件以及图像处理软件组成，其中PC机通过USB连接线分别与射频源以及ICCD连接；同时，PC机通过USB连接线 连接 ICCD。
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| CN103712690A (zh) * | 2014-01-11 | 2014-04-09 | 福建师范大学 | 基于双晶体滤波的带通可调声光滤波成像装置 |
| CN108919525A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-11-30 | 福建师范大学 | 一种具有大角孔径的窄带声光可调滤波系统及其方法 |
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2014
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