[发明专利]一种太赫兹波成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹波扫描成像技术，具体地说本发明涉及一种利用波扫描和线阵探测器相结合的高帧频、大视场的人体太赫兹波扫描成像装置。

背景技术

太赫兹波介于微波和红外之间，对塑料、纸片、纺织品以及皮革等材料具有很好的穿透性，比微波波长更短，所成图像具有更高的空间分辨率；比X射线能量低多个数量级，对生物组织不会造成电离损伤，因此，太赫兹成像装置在人体安检中具有实用性，可与传统安检设备形成有效互补。

目前，受材料和加工工艺的限制，太赫兹波段的探测器件造价昂贵，在太赫兹成像中还无法采用焦平面成像，大多采用扫描成像。在扫描成像中，逐点机械扫描时间过长，无法应用于实际安检场所。在采用光机扫描成像系统中，由于受探测器的限制，采用单个探测器的光机扫描成像为了保证探测器灵敏度，成像时间无法达到视频帧频。因此采用线阵探测器和光机扫描相结合的太赫兹波扫描成像方法可以满足人体安检所需的高帧频、大视场的需求。

现有的采用线阵探测器的太赫兹波扫描成像装置中，为了增加与线阵探测器排列方向上的像素数，需要采用帧扫平面镜沿着线阵探测单元的排列方向进行大幅度来回摆动扫描，帧扫平面镜的引入降低了扫描速度和成像质量，也增加了成像装置的复杂性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种太赫兹波成像装置，能够对被测目标在太赫兹波段进行扫描成像，提高扫描速度，降低成像装置复杂性同时增强成像质量。

本发明的一种太赫兹波成像装置，包括多面体转镜、太赫兹透镜和太赫兹线阵探测器；

被测目标所辐射或反射的太赫兹波被所述多面体转镜反射到所述太赫兹透镜上，经过太赫兹透镜的汇聚后由太赫兹线阵探测器接收；

所述多面体转镜由多个平面镜围绕而成，多面体转镜可绕转轴转动，所有平面镜与转轴之间的角度大小呈线性关系变化，通过每个平面镜轮流作为被测目标的反射面，使得被测目标在太赫兹透镜的像平面上所成的像在水平方向上移动。

所述多面体转镜包括正N面体支架和N个平面镜；在正N面体支架的每个侧面上均设置一个平面镜，使所有平面镜与正N面体支架的转轴之间的角度等间隔依次增加，且以0度为中心正负对称分布；正N面体支架的中心轴作为多面体转镜的转轴，多面体转镜放置在被测目标的前方，使多面体转镜的中心轴在水平面内且与被测目标所在的物平面平行；多面体转镜上与所在侧面成0°角的平面镜记为平面镜A；

所述N取3或5；

所述太赫兹透镜置于多面体转镜的反射光路中，当平面镜A与被测目标成45°角时，被测目标的几何中心点经过平面镜A的反射后投影到太赫兹透镜的几何中心上；

所述太赫兹线阵探测器至少包括2个探测单元，太赫兹线阵探测器中的所有探测单元在被测目标的像平面的水平中心线上均匀分布。

所述多面体转镜中与所在侧面所成角度负向最大的一个平面镜记为平面镜B，多面体转镜中与所在侧面所成角度正向最大的一个平面镜记为平面镜C，当多面体转镜从平面B转到平面镜C时，被测目标在太赫兹透镜的像平面上所成的像移动太赫兹线阵探测器中两个相邻探测单元的的间距。

该装置还包括用于将太赫兹透镜透射的太赫兹波方向改变90°的反射镜。

所述太赫兹透镜要保证成像视场覆盖被测目标的水平横向范围，且选用允许频率范围为0.1THz-10THz的太赫兹波通过的材料加工而成。

反射镜、多面体转镜、太赫兹透镜和太赫兹线阵探测器均封装在盒体内，在被测目标与多面体转镜之间的盒体上安装有可允许太赫兹波透过的成像窗口。

该装置还包括频率范围为0.1THz-10THz太赫兹辐射源，用于对被测目标进行照明。

本发明的一种太赫兹波成像装置具有如下有益效果：

通过将多面体转镜的侧面上设置角度不同的平面镜，增加对被测目标的扫描成像的列数，提高了成像质量和成像速度，同时增加该系统在人体安检中对人体进行扫描成像的实时性、实用性；

只通过驱动多面体转镜旋转就实现了对被测目标的大范围的二维多列扫描，从而精简了扫描成像装置的结构，降低成本。

附图说明

图1.本发明的一种太赫兹波成像装置的侧视示意图；

图2.本发明的一个实施例中的三面体扫描镜等轴侧视图；

图3.本发明的一个实施例中的三面体转镜的转动示意图；

图4.本发明中的一个实施例的成像装置的原理示意图。