一個(gè)較好實(shí)施例，主要作進(jìn)一步詳細(xì)說明本專利的 特點(diǎn)，而非用來限定本專利的范圍：
[0035] 1、請參閱圖1，圖1是本專利通用型便攜式地物光譜成像儀具體實(shí)施示意圖，儀器 硬件由光譜探測模塊1、數(shù)據(jù)采集與處理模塊2、安裝基座4組成;儀器軟件為軟件控制模塊 3。
[0036] 2、光譜探測模塊1的具體說明請參閱圖2,該模塊由成像鏡頭11、標(biāo)準(zhǔn)接口 10、視場 光闊12、準(zhǔn)直鏡13、格蘭棱鏡一 14、聲光可調(diào)濾光器AOTFl 5、格蘭棱鏡二16、會(huì)聚鏡17、像面 折轉(zhuǎn)反射鏡18、面陣探測器19組成。探測目標(biāo)反射的光福射，首先經(jīng)成像鏡頭11將光福射成 像于視場光闊12上，由準(zhǔn)直鏡13準(zhǔn)直，通過格蘭棱鏡一 14起偏為線偏振光，然后由AOTFl 5實(shí) 現(xiàn)程控射頻驅(qū)動(dòng)選擇衍射光波長，被格蘭棱鏡二16檢偏過濾0級光，再由會(huì)聚鏡17會(huì)聚，經(jīng) 像面折轉(zhuǎn)反射鏡18會(huì)聚至探測器19上，實(shí)現(xiàn)光譜圖像探測。
[0037] 其中：光譜分析模塊1中的視場光闊12與面陣探測器19成物像共輛完善成像關(guān)系， 減小成像鏡頭11的互換對成像質(zhì)量的影響;采用像面折轉(zhuǎn)反射鏡18實(shí)現(xiàn)光路折轉(zhuǎn)構(gòu)型，實(shí) 現(xiàn)緊湊型及輕小型。其具體設(shè)計(jì)參數(shù)列于表1，其具體光路圖見附圖5示意。
[0038] 其中聲光可調(diào)濾光器A0TF15選用中國電子科技集團(tuán)第26研究所定制產(chǎn)品，主要技 術(shù)指標(biāo)為：
[0039] a)工作波長:400 ~1000 nm
[0040] b)光譜分辨率:2~Snm [0041 ] C)孔徑角：>4.3。
[0042] d)分離角:〉5.6°
[0043] e)通光口徑：IOmmX IOmm
[0044] f)衍射效率非均勻性:<30%
[0045] g)衍射效率與透過率的乘積：^ 37%@全譜段
[0046] h)漂移:光譜范圍內(nèi)小于0.01°
[0047] i)尺寸(寬 X高 X長(光軸））：43mmX29mmX32mm
[004引 j)驅(qū)動(dòng)功率：<2.OW
[0049] k)驅(qū)動(dòng)頻率范圍：65MHz~185MHz
[0050] 其中面陣探測器19選用Cypress公司的STAR250型CMOS器件，主要技術(shù)指標(biāo)為：
[0051] a)有效像素：512 X 512
[0化2] b)像素尺寸25皿X 25皿
[0化3] C)光譜范圍200~1000 nm
[0054] d)讀出頻率最快可達(dá)30帖/秒
[0化5] e)平均暗電流信號4750e-/s at RT
[0化6] f)內(nèi)部ADC量化位數(shù)：Wbit
[0化7] 其中標(biāo)準(zhǔn)接口 10為C-mount接口，可配轉(zhuǎn)接環(huán)實(shí)現(xiàn)與C-mount及FC-mount接口的通 用光學(xué)鏡頭切換。
[0058] 2、軟件控制模塊3請參閱圖3,該模塊由圖像與光譜實(shí)時(shí)顯示模塊、光譜儀控制模 塊、射頻驅(qū)動(dòng)控制、CCD控制、配置參數(shù)設(shè)置組成。其中：圖像與光譜實(shí)時(shí)顯示模塊和光譜儀 控制模塊通過軟件界面人機(jī)交互完成對射頻驅(qū)動(dòng)控制、CCD控制、配置參數(shù)設(shè)置的操作;射 頻驅(qū)動(dòng)控制通過串口通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)射頻驅(qū)動(dòng)板指令發(fā)送，完成單頻輸出和掃描輸出的選 擇;CCD控制通過TCP通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)CCD相機(jī)指令發(fā)送，完成單帖捕獲和視頻捕獲的選擇;配 置參數(shù)設(shè)置通過本地文件實(shí)現(xiàn)光譜儀配置的控制，完成通信端口、光譜頻率表等設(shè)置。
[0059] 3、數(shù)據(jù)采集與處理模塊2根據(jù)軟件控制模塊3的指令實(shí)現(xiàn)對光譜分析模塊1的控 審IJ，按要求進(jìn)行光譜選擇，在寬譜段范圍內(nèi)采集圖像及光譜信號，回傳至軟件控制模塊3存 儲及處理。
[0060] 4、光譜成像儀具體工作步驟請參閱圖4,具體工作流程為：
[0061] 1)加電待機(jī)，此時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理模塊2待命工作；
[0062] 2)工作模式設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算；
[0063] 3)通過軟件控制模塊3,人機(jī)交互完成通信端口、光譜頻率表等工作參數(shù)的設(shè)置， 射頻驅(qū)動(dòng)控制、CCD控制等相應(yīng)功能的選擇；
[0064] 4)發(fā)送工作指令;數(shù)據(jù)采集與處理模塊2接收并解譯指令；
[0065] 5)光譜分析模塊1按指令要求工作，采集光譜圖像數(shù)據(jù)；
[0066] 6)軟件控制模塊3按要求進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及處理；
[0067] 7)待機(jī)，等待下一步工作指令。
[0068] 表1光學(xué)系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)參數(shù)
[0069]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種通用型便攜式地物光譜成像儀，它包括光譜分析模塊（1)、數(shù)據(jù)采集與處理模塊 (2)、軟件控制模塊(3)、安裝基座(4)，其特征在于： 所述的光譜分析模塊（1)由成像鏡頭（11)、標(biāo)準(zhǔn)接口（10)、視場光闌（12)、準(zhǔn)直鏡（13)、 格蘭棱鏡一（14)、聲光可調(diào)濾光器AOTF( 15)、格蘭棱鏡二（16)、會(huì)聚鏡（17)、像面折轉(zhuǎn)反射 鏡（18)、面陣探測器（19)組成;標(biāo)準(zhǔn)接口（10)采用通用型標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)計(jì)方便不同焦距成像 鏡頭（11)切換;視場光闌（12)與面陣探測器（19)采用物像共輒完善成像的光學(xué)設(shè)計(jì)，減小 光學(xué)鏡頭切換時(shí)對成像質(zhì)量的影響； 所述的軟件控制模塊（3)由圖像與光譜實(shí)時(shí)顯示模塊、光譜儀控制模塊、射頻驅(qū)動(dòng)控 制、CCD控制、配置參數(shù)設(shè)置組成，光譜儀控制模塊依次接射頻驅(qū)動(dòng)控制和聲光可調(diào)濾光器 AOTF(15);在上位機(jī)設(shè)定配置參數(shù)設(shè)置，經(jīng)射頻驅(qū)動(dòng)控制產(chǎn)生可選擇調(diào)制的射頻信號，射頻 信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集與處理模塊(2)驅(qū)動(dòng)聲光可調(diào)濾光器AOTF(15)按控制要求進(jìn)行掃描分光； 通過上位機(jī)軟件配置參數(shù)設(shè)置可以實(shí)時(shí)控制和處理分析采集獲取的光譜和圖像數(shù)據(jù);通過 上位機(jī)指令由數(shù)據(jù)采集與處理模塊(2)實(shí)現(xiàn)對光譜分析模塊（1)的控制，使其按要求進(jìn)行光 譜選擇獲得寬譜段范圍內(nèi)的采集圖像及光譜信號，回傳至軟件控制模塊(3)存儲及處理； 光譜成像儀由通用標(biāo)準(zhǔn)接口（10)靈活切換不同焦距的光學(xué)成像鏡頭，實(shí)現(xiàn)光學(xué)視場及 空間分辨率按應(yīng)用需求選擇及變換;數(shù)據(jù)采集與處理模塊(2)使用FPGA結(jié)合上位機(jī)軟件實(shí) 現(xiàn)便攜控制及數(shù)據(jù)分析處理，由軟件控制模塊(3)結(jié)合數(shù)據(jù)采集與處理模塊(2)利用多射頻 復(fù)合聲光可調(diào)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)較寬譜段范圍的光譜可編程靈活選擇。
【專利摘要】本專利公開了一種通用型便攜式地物光譜成像儀，它包括光譜分析模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、軟件控制模塊、安裝基座。光譜分析模塊采用視場光闌與探測器共軛成像的光學(xué)設(shè)計(jì)，以及通用型標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)成像鏡頭可切換的精細(xì)光譜成像探測；數(shù)據(jù)采集與處理模塊通過多射頻復(fù)合聲光可調(diào)驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)可編程光譜選擇，獲取目標(biāo)圖像和光譜數(shù)據(jù)；對軟件控制模塊進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)光譜和圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理與分析；光機(jī)構(gòu)型采用折轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)儀器緊湊、輕小型。采用本專利實(shí)施的儀器，在具備高性能精細(xì)光譜成像分析功能的同時(shí)，滿足體積、重量及多種類環(huán)境、功能的特殊要求，適應(yīng)多應(yīng)用領(lǐng)域的光譜探測及應(yīng)用。
【IPC分類】G01J3/433, G01J3/02
【公開號】CN205373885
【申請?zhí)枴緾N201520982997
【發(fā)明人】何志平, 陳爽, 徐睿, 徐映宇, 袁立銀, 呂剛, 卜宏毅, 舒嶸
【申請人】中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年12月1日