[发明专利]一种声光可调谐滤波器高光谱成像仪射频驱动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种声光可调谐滤波器高光谱成像仪射频驱动控制方法，用于优化声光可调谐滤波器高光谱成像仪的电子学设计，提高声光可调谐滤波器高光谱成像仪的整体性能。属于光电仪器设备技术领域。

背景技术

声光可调谐滤波器（Acousto-optic Tunable Filter,AOTF）高光谱成像仪具有完全电控、无机械部件、波段切换灵活、成像速度快等优点，在精准农业、工业检测、军事探测等领域有了广泛的应用。AOTF高光谱成像仪主要由AOTF、射频驱动、探测器和光学镜片组成，其中，AOTF是一种电控的滤光器件，包括压电换能器、声光晶体和吸声体三部分，射频驱动信号经压电换能器转换为声波进入声光晶体，利用声波与光波的相互作用，可以将一束单色光从入射白光中衍射出来，实现滤光功能。通过改变加在AOTF上的射频驱动信号频率，就能衍射出不同波长的单色光。AOTF高光谱成像仪就是利用该单色衍射光成像，通过控制射频驱动信号频率改变成像波长，而探测器通常采用电荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）为感光芯片，以得到高质量的光谱图像数据。由于AOTF是在不同时刻衍射不同波长，然后探测器在不同波长下采集图像，所以，通常情况下，射频驱动一直开启，随着射频驱动信号频率的改变，工作波段切换，而在频率改变即波段切换时，触发探测器开始曝光，经一定积分时间后，探测器电荷转移和电荷读取，从而实现一个波段下图像的获取，再进入下一个波段。由于射频驱动一直开启，无论信号频率如何改变，AOTF衍射光总是存在，对成像应用的AOTF这会产生两个问题，一是AOTF衍射光一直照射于探测器感光芯片，对于某些感光芯片，在电荷转移以及读取的过程中，并不能同时实现有效电荷积累，此段时间内照射于感光芯片的AOTF衍射光是无效的，这造成了射频驱动信号能量的浪费；二是在感光芯片电荷转移过程中，AOTF衍射光照射在感光芯片上，这会使图像产生拖影，降低图像质量。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有AOTF高光谱成像仪射频驱动控制方式的缺点，提出一种降低功耗和抑制拖影的AOTF高光谱成像仪射频驱动控制方法。

本发明的技术解决方案是：提出一种AOTF高光谱成像仪射频驱动控制方法，实现射频驱动开关性控制且与探测器时序保持一致，首先，探测器积分时间开始时间点相对于工作波段切换时间点有一定延迟，在声波完全稳定后再进行成像，然后，在积分时间结束时，射频驱动关闭，探测器进入电荷转移和电荷读取，经过一段时间后，射频驱动开启并切换至下一个波段，再重复上述过程。在整个工作过程中，射频驱动出现了关闭时间段，减少了能量浪费，同时在电荷转移时，射频驱动关闭，无光线照射于探测器感光芯片，抑制了图像拖影。

本发明一种声光可调谐滤波器高光谱成像仪射频驱动控制方法，其具体步骤如下：

步骤一：根据实际需求设置AOTF高光谱成像仪n个工作波段λ₁,λ₂,……,λ_n；

步骤二：根据实际需求设置每个工作波段λ_i对应的探测器积分时间t_i，其中，i＝1,2,……,n；

步骤三：根据AOTF中声波的传播原理计算AOTF高光谱成像仪工作波段切换时，声波的稳定时间Δt；

步骤四：根据探测器类型和工作模式计算第i个波段的积分时间结束时间点与第i+1个波段的积分时间开始时间点之间的时间间隔Δt′_i，其中，i=1,2,……,n；

步骤五：根据步骤二设置的t_i、步骤三计算的Δt和步骤四计算的Δt′_i，设置每个工作波段λ_i下，射频驱动先开启，开启时间间隔为t_i+Δt，再关闭，关闭时间间隔为Δt′_i-Δt，其中，i＝1,2,……,n；

步骤六：根据步骤三计算的Δt，设置每个工作波段λ_i下，探测器积分时间开始时间点比射频驱动输出信号开始时间点延迟Δt，其中，i＝1,2,……,n；

步骤七：根据步骤五和步骤六完成AOTF高光谱成像仪射频驱动的控制。

其中，步骤一中所述的n个工作波段λ₁,λ₂,……,λ_n可设置为等间隔连续扫描形式，或者设置为不等间隔波段任意切换形式，或者设置为分段等间隔扫描的形式。