[发明专利]成像装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于探查物品内部结构的成像装置和方法。更具体但并非专门地，涉及用于成像隐蔽目标的装置和方法。

背景技术

现有的例如X射线一类的成像系统已经被用于探查包括食品、人体等一系列目标的内部结构和特征。但是，采用X射线(或其它电离辐射)的系统往往存在健康及安全方面的缺陷。已知电离辐射能导致对棉或其它材料的损害。因此，采用X射线的设备必须具备足够的隔离，以确保操作者及其它人员不会暴露于放射线。

此外，X射线系统的体积较大，从而不适用于特定的制造条件。X射线系统的又一个缺点是相对而言成本较高。

兆赫兹(Terahertz)成像系统也已经被用于成像物体的内部结构。但是，由于水分子导致的兆赫兹频率信号的高衰减，使用兆赫兹成像系统在成像含水实例时也遇到挑战。

发明内容

本发明的第一方面，提供了一种用于探查物体的装置，包括：

控制器，被配置为生成具有周期幅值变化的驱动信号；

源，可由控制器操作以发射源束从而照射物体，该源束包括响应于驱动信号的周期幅值变化的具有周期幅值变化的电磁射线束；以及

检测器，被配置为检测已经被射出穿过至少物体的一部分的源束的一部分，并生成响应于所述源束的所述部分的幅值变化而具有幅值变化的检测器信号；

所述控制器被进一步配置为响应于检测器信号和参考信号间幅值的不同，而生成不同的值。

根据本发明实施例的装置具有如下优点：其能够提供物体的内部结构的成像，而无需将物体暴露于电离辐射。并且，根据本发明实施例的装置不需要与例如X射线成像的现有技术相关的电离辐射屏蔽或其它防范。

而且，根据本发明实施例的装置还具有如下优点：与X射线成像系统相比成本较低。本发明的实施例具有进一步的优点，即与X射线成像系统相比，它们能耗较低并且更便于携带。

优选地，参考信号是具有与驱动信号同样频率的周期信号。优选地，参考信号的幅值响应于驱动信号的幅值。

该装置可被配置为在参考信号和检测器信号间实现零差功能，从而生成差异值。

优选地，参考信号充分响应于驱动信号。

在本发明的实施例中，检测器信号与响应于驱动信号的参考信号相结合，从而生成响应于驱动信号和检测器信号间幅值的不同的信号。

优选地，该装置被配置为在参考信号和检测器信号间实现自动校正功能，从而生成差异值。

优选地，该装置被配置为在参考信号和接收到的信号间实现锁定检测功能，从而生成差异值。

使用具有与驱动信号相同频率的参考信号，具有如下优点：驱动信号频率上的任何变化都被精确地映射为参考信号的变化。因此，可充分独立于驱动信号频率的变化而生成差异值。驱动信号频率的变化可因与装置相关的电子设备的温度变化而产生。

此外或者可选地，参考信号可以是具有与驱动信号不同的频率的周期参考信号。

该装置可被配置为在参考信号和检测器信号间实现外差式的功能，从而生成差异值。

因此，在本发明的实施例中，检测器信号与具有不同于驱动信号频率的参考信号相结合。在本发明的实施例中，响应于检测器信号和参考信号间频率的差异，该结合的信号穿过用于使拍频信号穿过的低通滤波器。

优选地，电磁射线束为具有波长在700至2000nm范围内的电磁射线。此范围在下文中被称作“近红外”或者“NIR”射线。

在上述波长范围内，许多材料对电磁射线而言是相对透明的。换句话说，此波长范围内，足够量的射线可以穿过物体实例，以使得能够在可接受的时长内探查物体的内部结构。

在上述波长范围内，水对电磁射线而言是相对透明的。因此，可以成像例如生物材料这样的含水材料的内部结构。从而，根据本发明实施例的装置相对与例如兆赫兹(THz)成像技术这样的现有技术具有能够成像含水材料的好处。水高度吸收处于兆赫兹频率范围内的电磁信号，使得成像生物材料的内部结构变得困难。同时，兆赫兹系统已经展现了在干材料间提供对比的能力，在具有墨水和不具有墨水的纸张间提供对比，但是尚不能在生物材料间提供同样的对比功能。

相反地，X射线系统已经展现了在生物材料间提供上述对比的能力，但是尚不能在具有相对小的浓度的不同材料间提供对比。例如，X射线成像系统可用于区分具有墨水的纸和不具有墨水的纸。

700至2000nm间的频率范围具有如下优点：当电磁射线穿过物体时并不发生显著的对物体的加热。

本发明的实施例具有能够区分(例如提供差异辨别对比)生物材料中囊肿和肿瘤的优点。