專利名稱：透射式太赫茲波實時成像掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太赫茲波圖像獲取和處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種透射式太赫茲波 實時成像掃描裝置。
背景技術(shù)：
太赫茲(Terahertz，THz)波通常指的是頻率處在0. ITHz IOTHz (波長在3mm 30 μ m)之間的電磁波，介于微波和紅外之間。太赫茲波對塑料、紙片、紡織品以及皮革等材 料具有很強的穿透力，這些材料可以完全阻礙可見光和紅外線的傳播；THz波具有比毫米 波更短的波長，這使得通過THz波所成的圖像具有更高的空間分辨率；ITHz的光子能量僅 為4. lmeV，同X射線相比，它對生物組織不會造成電離損傷。此外，被動式太赫茲成像不向 外輻射電磁波，具有極強的隱蔽性和安全性?？梢?，被動式太赫茲成像技術(shù)有可能成為一種 新型的安檢技術(shù)，可以和傳統(tǒng)的安檢手段形成有效的互補。目前，由于太赫茲波段的探測器受加工工藝的限制，不僅制作困難而且造價極其 昂貴，所以太赫茲成像還不能達(dá)到像CCD (Charge-coupled Device，電荷耦合元件)相機(jī)或 紅外焦平陣列那樣方便的形成二維圖像。因此，大多數(shù)太赫茲成像采用掃描成像模式。在掃 描成像中，由于逐點機(jī)械式的掃描成像需要花費很長時間，這限制了其在安檢中的實用性； 而采用二維振鏡進(jìn)行掃描成像，雖然可以提高掃描速度，但是對于安檢所需求的高分辨率、 大視場、快速成像的要求，在實現(xiàn)過程中存在著較大的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，用以滿足安檢中高分辨率、 大視場、快速成像的要求。本發(fā)明提供了一種透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，該裝置包括多面體轉(zhuǎn)鼓、 太赫茲波透鏡、太赫茲波探測器、前置放大器、數(shù)據(jù)采集卡、相機(jī)、圖像采集卡、成像單元和 顯示單元，其中，多面體轉(zhuǎn)鼓繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并同時沿擺動軸往復(fù)擺動，用于將待掃描目 標(biāo)輻射和/或反射的太赫茲波反射到太赫茲波透鏡上；太赫茲波透鏡用于將掃描得到的太 赫茲波匯聚到太赫茲波探測器上；太赫茲波探測器用于將探測到太赫茲波轉(zhuǎn)換為電壓信 號；前置放大器用于對電壓信號進(jìn)行濾波、放大；數(shù)據(jù)采集卡用于對前置放大器的輸出信 號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集得到數(shù)字信號；相機(jī)用于獲取待掃描目標(biāo)的光學(xué)圖像；圖像采 集卡用于對圖像進(jìn)行采集得到數(shù)字圖像信號；成像單元用于根據(jù)數(shù)字信號和數(shù)字圖像信號 得到待掃描目標(biāo)的太赫茲波圖像、太赫茲波圖像的反圖像和光學(xué)圖像，并將太赫茲圖像、太 赫茲圖像的反圖像和光學(xué)圖像傳送至顯示單元進(jìn)行分區(qū)同時顯示。上述實施例通過多面體轉(zhuǎn)鼓在橫向和縱向?qū)Υ龗呙枘繕?biāo)進(jìn)行二維掃描，并采用相 機(jī)獲取待掃描目標(biāo)的光學(xué)圖像，進(jìn)而較快地得到分辨率較高、視場較大的太赫茲波圖像、太 赫茲波圖像的反圖像和光學(xué)圖像，滿足了安檢的需求，降低了成本，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在 的問題。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明第一實施例的前視圖；圖2為圖1實施例中五面體轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3為本發(fā)明第二實施例的前視圖；圖4為本發(fā)明第三實施例的前視圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。根據(jù)本發(fā)明一個實施例的透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，用于目標(biāo)的太赫茲 波成像，該裝置包括掃描部分和圖像獲取部分。掃描部分包括窗口，位于待掃描目標(biāo)后， 用以遮擋雜散光、灰塵等進(jìn)入透射式太赫茲波實時成像掃描裝置內(nèi)部；多面體轉(zhuǎn)鼓，設(shè)于窗 口后的光路上，用以橫向和縱向二維掃描待掃描目標(biāo)；太赫茲透鏡，位多面體轉(zhuǎn)鼓后的光路 上，以匯聚多面體轉(zhuǎn)鼓掃描得到的待測目標(biāo)所輻射和/或反射的太赫茲波；太赫茲波探測 器，位于太赫茲透鏡后的光路上，接收太赫茲透鏡匯聚而來的待掃描目標(biāo)所輻射和/或反 射的太赫茲信號。圖像獲取部分包括前置放大器，和太赫茲探測器的輸出端口相連接，用 以對太赫茲探測器所輸出的信號進(jìn)行濾波、放大等處理；數(shù)據(jù)采集卡，安裝在計算機(jī)內(nèi)部， 用以在計算機(jī)的控制下對來自前置放大器的輸出信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集等操作；相 機(jī)(如CCD相機(jī))，位于多面體轉(zhuǎn)鼓旁，用于獲取待掃描目標(biāo)的光學(xué)圖像；圖像采集卡，安裝 在計算機(jī)內(nèi)部，用于在計算機(jī)的控制下對相機(jī)獲取的圖像信號進(jìn)行采集，得到數(shù)字圖像信 號；成像單元，用于根據(jù)數(shù)字信號和數(shù)字圖像信號得到待掃描目標(biāo)的太赫茲圖像、太赫茲圖 像的反圖像和光學(xué)圖像，并在顯示器上分為三個區(qū)域同時顯示三幅實時圖像成像區(qū)域的 光學(xué)圖像、太赫茲圖像以及太赫茲圖像的反圖像。在本發(fā)明的實施例中，多面體轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)軸的方向平行于水平方向，其擺動軸垂 直于旋轉(zhuǎn)軸且與豎直方向成設(shè)定的角度(如45° )；也可以將擺動軸平行于水平方向，旋轉(zhuǎn) 軸垂直于擺動軸且與豎直方向成設(shè)定的角度(例如45° )。圖1為本發(fā)明第一實施例的前視圖，以水平入射的太赫茲波光路為例說明，本實 施例中多面體轉(zhuǎn)鼓為一個五面體轉(zhuǎn)鼓，該五面體轉(zhuǎn)鼓3的擺動軸平行于水平方向，旋轉(zhuǎn)軸 垂直于擺動軸且與豎直方向成設(shè)定的角度，待掃描目標(biāo)1置于該五面體轉(zhuǎn)鼓3的前方。雙凸太赫茲透鏡4設(shè)于五面體轉(zhuǎn)鼓3后的光路上，位于五面體轉(zhuǎn)鼓3的掃描面的 下方，并且雙凸太赫茲透鏡4的中心與所述的五面體轉(zhuǎn)鼓3的掃描面的中心重合，以保證從 五面體轉(zhuǎn)鼓3的掃描面(旋轉(zhuǎn)到待掃描目標(biāo)后方的面)所反射的太赫茲波能夠到達(dá)雙凸太
4赫茲透鏡4上。雙凸太赫茲透鏡4用于將多面體轉(zhuǎn)鼓掃描得到的來自待掃描目標(biāo)的太赫茲 波匯聚到太赫茲波探測器5上。掃描時，五面體轉(zhuǎn)鼓3繞其旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，其旋轉(zhuǎn)軸與水平方向成平行設(shè)置，以保證 從待測目標(biāo)輻射的太赫茲波可以被反射到雙凸太赫茲透鏡4上。五面體轉(zhuǎn)鼓3的每個面轉(zhuǎn) 到待掃描目標(biāo)1的后方，都會對待掃描目標(biāo)1的水平方向進(jìn)行一維的快速掃描，五面體轉(zhuǎn)鼓 3每轉(zhuǎn)動1周，可以實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)1的多行掃描，掃描的行數(shù)為5行。五面體轉(zhuǎn)鼓3在繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動的同時，還繞其擺動軸進(jìn)行往復(fù)擺動，即改 變五面體轉(zhuǎn)鼓3與豎直面所成角的角度，使物點豎直方向上的位置發(fā)生變化，從而實現(xiàn)縱 向的掃描。讓五面體轉(zhuǎn)鼓3的轉(zhuǎn)動和擺動同步連續(xù)運動可以提高掃描的速度，會使整個運 動平穩(wěn)，實現(xiàn)二維平面掃描。CCD相機(jī)設(shè)置在五面體轉(zhuǎn)鼓附近(在圖1中未示出)，用于獲 取待掃描目標(biāo)1的光學(xué)圖像。掃描到的太赫茲信號通過太赫茲波探測器5轉(zhuǎn)換成電壓信號，該信號通過前置放 大器的濾波、放大等處理，然后傳給裝在計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集卡，在計算機(jī)的控制下，通 過掃描部分的同步信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡，對來自前置放大器的信號進(jìn)行采集，然后通過成 像單元進(jìn)行拼接重構(gòu)并顯示，完成完整的待掃描目標(biāo)1的二維掃描成像。圖像采集卡，安裝 在計算機(jī)內(nèi)部，用于在計算機(jī)的控制下對相機(jī)獲取的光學(xué)圖像信號進(jìn)行采集，得到數(shù)字圖 像信號；成像單元，用于根據(jù)數(shù)字信號和數(shù)字圖像信號得到待掃描目標(biāo)的太赫茲圖像、太赫 茲圖像的反圖像和光學(xué)圖像。顯示器上分為三個區(qū)域同時顯示三幅實時圖像成像區(qū)域的 太赫茲圖像，太赫茲圖像的反圖像以及光學(xué)圖像。上述實施例中多面體轉(zhuǎn)鼓可以為空心蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)可以為鋁合金。圖2為圖1實施例中五面體轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖2所示，1為五面體轉(zhuǎn)鼓的旋 轉(zhuǎn)軸，2為五面體轉(zhuǎn)鼓的擺動軸，3為五面體轉(zhuǎn)鼓，4為五面體轉(zhuǎn)鼓的外殼。本實施例除了可以應(yīng)用于太赫茲波段的實時掃描成像外，還可以應(yīng)用于紅外和毫 米波波段的實時掃描成像。例如，本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用于毫米波成像。在毫米波成像時，通過將太赫茲透 鏡和太赫茲波探測器換成工作于毫米波波段的毫米波透鏡和毫米波探測器就可以對待測 目標(biāo)進(jìn)行實時掃描成像。又例如，本發(fā)明的實施例也可以應(yīng)用于紅外熱成像。在紅外熱成像時，通過經(jīng)太赫 茲透鏡和太赫茲波探測器換成工作于紅外波段的紅外透鏡和紅外探測器就可以對待測目 標(biāo)進(jìn)行實時紅外熱成像。本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用于被動成像模式，也可以應(yīng)用于主動成像模式。在被動 成像模式時，本發(fā)明實施例的透射式太赫茲波實時成像掃描裝置直接接收待掃描目標(biāo)自身 輻射的太赫茲波，進(jìn)行實時掃描成像。在主動成像模式時，需要由外部源向待掃描目標(biāo)1發(fā)射太赫茲波，成像裝置接收 待掃描目標(biāo)1反射的太赫茲波。在本發(fā)明的第一實施例中，該外部光源可以設(shè)置于多面體 轉(zhuǎn)鼓3的一側(cè)，以較寬的光源提供待掃描目標(biāo)1的照明?；蛘?，利用可以發(fā)射并接收太赫茲 波的太赫茲波收發(fā)器代替太赫茲波探測器5，由于光路可逆，太赫茲波收發(fā)器發(fā)出的太赫茲 波經(jīng)由掃描部分到達(dá)待掃描目標(biāo)1，提供待掃描目標(biāo)1的外部照明。由此，本發(fā)明的實施例 可以工作于主動或被動成像模式，有較廣泛的應(yīng)用范圍。
第一實例是通過多面體轉(zhuǎn)鼓的高速轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)的橫向掃描，同時通 過多面體轉(zhuǎn)鼓的往復(fù)擺動來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)縱向掃描，以此來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)二維實 時成像。太赫茲透鏡采用由聚四氟乙烯制作而成的一面為球面而另一面為非球面的雙凸透 鏡。本實例是通過多面體轉(zhuǎn)鼓的高速轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)的縱向掃描，同時通過多面 體轉(zhuǎn)鼓的往復(fù)擺動來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)的橫向掃描，以此來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)二維實時成 像。本實例中太赫茲透鏡采用4-甲基戊烯的聚合物(TPX)制作成而成的一面為球面而另 一面為非球面的雙凸透鏡。此外，本實施例中所使用的4-甲基戊烯的聚合物(TPX)材料對 可見光是透明的，因此可以極大地減小成像裝置制作和調(diào)試過程中困難。圖3為本發(fā)明第二實施例的前視圖。下面以水平入射的太赫茲波的光路為例進(jìn)行 說明。本實施例中多面體轉(zhuǎn)鼓為一個五面體轉(zhuǎn)鼓，該五面體轉(zhuǎn)鼓3的旋轉(zhuǎn)軸的方向平行于 水平方向，其擺動軸垂直于旋轉(zhuǎn)軸且與豎直方向成設(shè)定的角度，待掃描目標(biāo)1位于該五面 體轉(zhuǎn)鼓的前方。太赫茲透鏡4設(shè)在五面體轉(zhuǎn)鼓3后的光路上，太赫茲透鏡4位于五面體轉(zhuǎn)鼓的掃 描面的下方，并且太赫茲透鏡4的中心與五面體轉(zhuǎn)鼓3的掃描面的中心重合，以保證從五面 體轉(zhuǎn)鼓3的掃描面所反射的太赫茲波能夠到達(dá)太赫茲透鏡4上。太赫茲透鏡4用于將來自 待掃描目標(biāo)的太赫茲波匯聚到太赫茲波探測器5上。掃描時，五面體轉(zhuǎn)鼓3繞其旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，其旋轉(zhuǎn)軸與水平方向成平行設(shè)置，以保證 從待測目標(biāo)輻射的太赫茲波可以被反射到太赫茲透鏡4上。五面體轉(zhuǎn)鼓3的每個面轉(zhuǎn)到待 掃描目標(biāo)1的后方，都會對待掃描目標(biāo)1的豎直方向進(jìn)行一維的快速掃描，五面體轉(zhuǎn)鼓3每 轉(zhuǎn)動1周，可以實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)1的多列掃描，掃描的行數(shù)為5列。五面體轉(zhuǎn)鼓3在繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動的同時，還繞其擺動軸進(jìn)行往復(fù)擺動，擺動 軸垂直于旋轉(zhuǎn)軸且與豎直方向成設(shè)定的角度(如45° )，即改變五面體轉(zhuǎn)鼓3與豎直面所 成角的角度，使物點水平方向上的位置發(fā)生變化，從而實現(xiàn)橫向的掃描。讓五面體轉(zhuǎn)鼓3的 轉(zhuǎn)動和擺動同步連續(xù)運動可以提高掃描的速度，會使整個運動平穩(wěn)，實現(xiàn)對物方空間的二 維平面掃描。CCD相機(jī)設(shè)置在五面體轉(zhuǎn)鼓附近(在圖3中未示出)，用于獲取待掃描目標(biāo)1 的圖像。掃描到的太赫茲信號通過太赫茲波探測器5轉(zhuǎn)換成電壓信號，該信號通過前置放 大器的濾波、放大等處理，然后傳給裝在計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集卡，在計算機(jī)的控制下，通 過掃描部分的同步信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡，對來自前置放大器的信號進(jìn)行采集，然后通過計 算機(jī)進(jìn)行拼接重構(gòu)并顯示，完成完整的待掃描目標(biāo)1的二維掃描成像。圖像采集卡，安裝在 計算機(jī)內(nèi)部，用于在計算機(jī)的控制下對相機(jī)獲取的圖像信號進(jìn)行采集，得到數(shù)字圖像信號。 成像單元，用于根據(jù)數(shù)字信號和數(shù)字圖像信號得到待掃描目標(biāo)的太赫茲圖像、太赫茲圖像 的反圖像和光學(xué)圖像。顯示器上分為三個區(qū)域同時顯示三幅實時圖像成像區(qū)域太赫茲圖 像，太赫茲圖像的反圖像以及光學(xué)圖像。本實施例除了可以應(yīng)用于太赫茲波段的實時成像外，還可以應(yīng)用于毫米波和紅外 波段的實時掃描成像。例如，本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用于毫米波成像。在毫米波成像時，通過將太赫茲透 鏡和太赫茲波探測器換成工作于毫米波波段的毫米波透鏡和毫米波探測器就可以對待測 目標(biāo)進(jìn)行實時成像。
又例如，本發(fā)明的實施例也可以應(yīng)用于紅外熱成像。在紅外熱成像時，通過經(jīng)太赫 茲透鏡和太赫茲波探測器換成工作于紅外波段的紅外透鏡和紅外探測器就可以對待測目 標(biāo)進(jìn)行實時紅外熱成像。本發(fā)明可以應(yīng)用于被動成像模式，還可以應(yīng)用于主動成像模式。在被動成像模式 時，本發(fā)明實施例的透射式太赫茲波實時成像掃描裝置直接接收待掃描目標(biāo)自身輻射的太 赫茲波，進(jìn)行實時成像。在主動成像模式時，需要由外部源向待掃描目標(biāo)發(fā)射太赫茲波，成像裝置接收待 掃描目標(biāo)反射的太赫茲波。在本發(fā)明的第二實施例中，該外部光源可以設(shè)置于多面體轉(zhuǎn)鼓 3的側(cè)方，以較寬的光源提供待掃描目標(biāo)的照明?；蛘撸每梢园l(fā)射并接收太赫茲波的太 赫茲波收發(fā)器代替太赫茲波探測器，由于光路可逆，太赫茲波收發(fā)器發(fā)出的太赫茲波經(jīng)由 太赫茲波快速成像掃描裝置到達(dá)待掃描目標(biāo)，提供待掃描目標(biāo)的外部照明。由此，本發(fā)明的 實施例可以工作于主動或被動成像模式，有較廣泛的應(yīng)用范圍。第一實施例中的是通過多面體轉(zhuǎn)鼓的高速轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)的橫向掃描， 同時通過多面體轉(zhuǎn)鼓的往復(fù)擺動來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)縱向掃描，以此來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo) 二維實時成像。太赫茲透鏡采用聚四氟乙烯制作成而成，為一面為球面一面為非球面的雙 凸透鏡。第二實施例中的是通過多面體轉(zhuǎn)鼓的高速轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)對物方空間的縱向掃描，同 時通過多面體轉(zhuǎn)鼓的往復(fù)擺動來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)橫向掃描，以此來實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)二 維實時成像。并且太赫茲透鏡采用4-甲基戊烯的聚合物(TPX)制作而成，為一面為球面一 面為非球面的雙凸透鏡。本實施例中的太赫茲透鏡采用由4-甲基戊烯的聚合物(TPX)材 料制作而成的太赫茲菲涅爾透鏡。此外，本實施例中所使用的4-甲基戊烯的聚合物(TPX) 材料對可見光是透明的，因此可以極大的減小成像裝置制作和調(diào)試過程中的困難。圖4為本發(fā)明第三實施例的前視圖，以水平入射的太赫茲波的光路為例說明。本 實施例中多面體轉(zhuǎn)鼓為一個五面體轉(zhuǎn)鼓，該五面體轉(zhuǎn)鼓3的旋轉(zhuǎn)軸平行于水平方向，其擺 動軸垂直于旋轉(zhuǎn)軸且與豎直方向成設(shè)定的角度，待掃描目標(biāo)1位于該五面體轉(zhuǎn)鼓3的前方。由4-甲基戊烯的聚合物(TPX)材料制作而成的太赫茲菲涅爾透鏡4設(shè)于五面體 轉(zhuǎn)鼓3后的光路上，太赫茲菲涅爾透鏡4位于五面體轉(zhuǎn)鼓3的掃描面的下方，并且太赫茲菲 涅爾透鏡4的中心與所述的五面體轉(zhuǎn)鼓3的掃描面的中心重合，以保證從五面體轉(zhuǎn)鼓3的 掃描面所反射的太赫茲波能夠到達(dá)太赫茲菲涅爾透鏡4上。太赫茲菲涅爾透鏡4用于將掃 描得到的太赫茲波匯聚到太赫茲波探測器5上。掃描時，五面體轉(zhuǎn)鼓3繞其旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，其旋轉(zhuǎn)軸與水平方向成平行設(shè)置，以保證 從待測目標(biāo)輻射的太赫茲波可以被反射到太赫茲菲涅爾透鏡4上。五面體轉(zhuǎn)鼓3的每個面 轉(zhuǎn)到待掃描目標(biāo)1的后方，都會對待掃描目標(biāo)1的豎直方向進(jìn)行一維的快速掃描，五面體轉(zhuǎn) 鼓3每轉(zhuǎn)動1周，可以實現(xiàn)對待掃描目標(biāo)的多列掃描，掃描的行數(shù)為5列。五面體轉(zhuǎn)鼓3在繞其旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動的同時，還繞其往復(fù)擺動軸進(jìn)行往復(fù)擺動， 即改變五面體轉(zhuǎn)鼓3與豎直面所成角的角度，使物點水平方向上的位置發(fā)生變化，從而實 現(xiàn)橫向的掃描。讓五面體轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動和擺動同步連續(xù)運動可以提高掃描的速度，會使整個 運動平穩(wěn)，實現(xiàn)對物方空間的二維平面掃描。CCD相機(jī)設(shè)置在五面體轉(zhuǎn)鼓附近(在圖4中未 示出)，用于獲取待掃描目標(biāo)1的圖像。掃描到的太赫茲信號通過太赫茲波探測器5轉(zhuǎn)換成電壓信號，該電壓信號通過前
7置放大器的濾波、放大等處理，然后傳給裝在計算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集卡，在計算機(jī)的控制 下，通過掃描器的同步信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡，對來自前置放大器的信號進(jìn)行采集，然后通過 成像單元進(jìn)行拼接重構(gòu)并顯示，完成完整的待掃描目標(biāo)的二維掃描成像。圖像采集卡，安裝 在計算機(jī)內(nèi)部，用于在計算機(jī)的控制下對相機(jī)獲取的圖像信號進(jìn)行采集，得到數(shù)字圖像信 號；成像單元，用于根據(jù)數(shù)字信號和數(shù)字圖像信號得到待掃描目標(biāo)的太赫茲圖像、太赫茲圖 像的反圖像和光學(xué)圖像。顯示器上分為三個區(qū)域同時顯示三幅實時圖像成像區(qū)域的太赫 茲圖像，太赫茲圖像的反圖像，光學(xué)圖像。本實施例除了可以應(yīng)用于太赫茲波段的實時掃描成像外，還可以應(yīng)用于毫米波和 紅外波段的實時掃描成像。例如，本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用于毫米波成像。在毫米波成像時，通過將太赫茲透 射鏡和太赫茲波探測器換成工作于毫米波波段的毫米波透射鏡和毫米波探測器，就可以對 待測目標(biāo)或空間進(jìn)行實時成像。又例如，本發(fā)明的實施例也可以應(yīng)用于紅外熱成像。在紅外熱成像時，通過經(jīng)太赫 茲透射鏡和太赫茲波探測器換成工作于紅外波段的紅外透射鏡和紅外探測器，就可以對待 測目標(biāo)進(jìn)行實時紅外熱成像。本發(fā)明的實施例可以應(yīng)用于被動成像模式，還可以應(yīng)用于主動成像模式。在被動 成像模式時，本發(fā)明的透射式太赫茲波實時成像掃描裝置直接接收待掃描目標(biāo)自身輻射的 太赫茲波，進(jìn)行實時掃描成像。在主動成像模式時，需要由外部源向待掃描目標(biāo)1發(fā)射太赫茲波，成像裝置接收 待掃描目標(biāo)1反射的太赫茲波。在本發(fā)明的第三實施例中，該外部光源可以設(shè)置于多面體 轉(zhuǎn)鼓3的側(cè)方，以較寬的光源提供待掃描目標(biāo)1的照明?；蛘撸每梢园l(fā)射并接收太赫茲 波的太赫茲波收發(fā)器代替太赫茲波探測器5，由于光路可逆，太赫茲波收發(fā)器發(fā)出的太赫茲 波經(jīng)由成像裝置到達(dá)待掃描目標(biāo)1，提供待掃描目標(biāo)1的外部照明。由此，本發(fā)明可以工作 于主動或被動成像模式，有較廣泛的應(yīng)用范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或 流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分 布于實施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上 述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個子模塊。 上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。 最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡
管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然
可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；
而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，其特征在于，包括多面體轉(zhuǎn)鼓、太赫茲波 透鏡、太赫茲波探測器、前置放大器、數(shù)據(jù)采集卡、相機(jī)、圖像采集卡、成像單元和顯示單元， 其中所述多面體轉(zhuǎn)鼓繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并同時沿擺動軸往復(fù)擺動，用于將待掃描目標(biāo)輻射 和/或反射的太赫茲波反射到所述太赫茲波透鏡上；所述太赫茲波透鏡用于將由所述多面體轉(zhuǎn)鼓掃描得到的來自所述待掃描目標(biāo)的太赫 茲波匯聚到所述太赫茲波探測器上；所述太赫茲波探測器用于將探測到的所述太赫茲波轉(zhuǎn)換為電壓信號； 所述前置放大器用于對所述電壓信號進(jìn)行濾波、放大；所述數(shù)據(jù)采集卡用于對所述器前置放大器的輸出信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集得到數(shù)字信號；所述相機(jī)用于獲取所述待掃描目標(biāo)的光學(xué)圖像； 所述圖像采集卡用于對所述光學(xué)圖像進(jìn)行采集得到數(shù)字圖像信號； 所述成像單元，用于根據(jù)所述數(shù)字信號和所述數(shù)字圖像信號得到所述待掃描目標(biāo)的太 赫茲波圖像、太赫茲波圖像的反圖像和光學(xué)圖像，并將所述太赫茲波圖像、所述太赫茲波圖 像的反圖像和所述光學(xué)圖像傳送至所述顯示單元進(jìn)行分區(qū)同時顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，其特征在于，還包括 窗口，位于所述待掃描目標(biāo)后，用于遮擋雜散光和灰塵進(jìn)入所述透射式太赫茲波實時成像掃描裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，其特征在于，所述多面 體轉(zhuǎn)鼓為空心蜂窩狀結(jié)構(gòu)，所述多面體轉(zhuǎn)鼓的材質(zhì)為鋁合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，其特征在于所述擺動軸平行于水平方向，所述旋轉(zhuǎn)軸垂直于所述擺動軸且與豎直方向成設(shè)定的角 度；或所述旋轉(zhuǎn)軸平行于水平方向，所述擺動軸垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸且與豎直方向成設(shè)定的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，其特征在于，所述太赫 茲透鏡為非球面單透鏡或菲涅爾單透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，其特征在于，所述太赫 茲透鏡的材質(zhì)為聚四氟乙烯或4-甲基戊烯的聚合物TPX。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，其特征在于，用太赫茲 波收發(fā)器取代所述太赫茲波探測器，用于發(fā)射并接收太赫茲波。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透射式太赫茲波實時成像掃描裝置，包括多面體轉(zhuǎn)鼓，繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并沿擺動軸往復(fù)擺動，用于將待掃描目標(biāo)輻射和/或反射的太赫茲波反射到太赫茲波透鏡上；太赫茲波透鏡用于將太赫茲波匯聚到太赫茲波探測器上；太赫茲波探測器，用于將太赫茲波轉(zhuǎn)換為電壓信號；前置放大器，用于對電壓信號進(jìn)行濾波、放大；數(shù)據(jù)采集卡，用于對前置放大器的輸出信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集得到數(shù)字信號；相機(jī)，用于獲取待掃描目標(biāo)的光學(xué)圖像；圖像采集卡，用于對圖像進(jìn)行采集得到數(shù)字圖像信號；成像單元，用于根據(jù)數(shù)字信號和數(shù)字圖像信號得到待掃描目標(biāo)的太赫茲波圖像、太赫茲波圖像的反圖像和光學(xué)圖像，并將其傳送至顯示單元進(jìn)行分區(qū)同時顯示。
文檔編號G01N21/59GK102004087SQ20101029991
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者張存林, 梁來順, 鄧朝 申請人:首都師范大學(xué)