[发明专利]一种适用于透射式太赫兹波系统的自动对焦装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹波光学领域，特别是涉及一种适用于透射式太赫兹波系统的自动对焦装置和方法。

背景技术

THz波是介于微波和红外之间的电磁波，波长在30μm到3000μm之间，频率为0.1-10THz之间。THz波不仅拥有和光波相同的直进性，而且还具有与电波相类似的穿透性和吸收性，汇集了这些优点，THz波一直是商业产品开发的关键。太赫兹技术其主要优点如下：

(1)太赫兹谱带波长比一般光学和近红外谱的波长要长，所以太赫兹辐射检测生物组织样本不易发生散射；太赫兹辐射比微波具有更短的波长，这使得太赫兹光谱具有更高的空间分辨率，更大的景深。

(2)太赫兹波穿透性好，能够穿透非极性液体和许多介电材料(衣服、塑料、木材、纸张等)，这意味着人们可利用太赫兹波穿透包装材料对其内部物体进行探测。

(3)由于太赫兹波的光子能量很低(毫电子伏量级)，它穿透物质时，不易发生电离，因而可用来进行安全的无损检测，与之对应的X射线检测则有相当的电离辐射危险。

(4)许多物质大分子，如生物大分子的振动和旋转频率都在THz波段，所以在THz波段表现出很强的吸收和谐振，这表明采用太赫兹光谱分析技术可以很明显的看到很多物体、材料在太赫兹波段的特征吸收峰，即可用太赫兹波对待检物品进行非接触式成分分析。

(5)THz波的时域频谱信噪比很高，这使得THz非常适用于成像应用。太赫兹脉冲的典型脉宽在皮秒量级，可以方便地对各种材料(包括液体、半导体、超导体、生物样品等)进行时间分辨的研究。THz用于等离子体检测，利用THz辐射可以探测出高温、高密度等离子体中密度的空间分布。

(6)THz在皮肤癌的诊断和治疗、DNA探测、THz医学应用、THz断层成像、THz生物化学应用以及药物的分析和检测等方面都显示了其强大的功能和成效。

但是在太赫兹波段的光学系统中，往往存在需要对于聚焦光斑进行精确对焦的问题，而手动对焦往往存在对焦不准确、花费时间长等缺点，特别在一些需要高精度、低误差的太赫兹系统中，手动对焦比较困难。

因此，如何提高透射式太赫兹波系统的对焦准确度，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供适用于透射式太赫兹波系统的自动对焦装置和方法，可以有效解决对焦不准确，对焦时间长以及人力成本较高等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种适用于透射式太赫兹波系统的自动对焦装置，太赫兹系统包括：太赫兹波源、第一透镜、第二透镜、第一探测器，所述太赫兹波源发出的太赫兹波被所述第一透镜和所述第二透镜准直、聚焦在样品面上，所述自动对焦装置包括第一移动装置和控制器，所述第一探测器用于检测所述样品面附近第一预设三维区域内的太赫兹波，所述控制器用于判别所述第一探测器探测到的太赫兹波的第一信号强度，并根据所述第一信号强度通过所述第一移动装置控制所述第一探测器进行移动。

优选地，所述太赫兹系统还包括第三透镜、第四透镜，所述自动对焦装置还包括第二移动装置，经过所述样品面的所述太赫兹波被所述第三透镜和所述第四透镜准直、聚焦在成像面上，所述太赫兹系统还包括用于将检测到的所述成像面附近第二预设三维区域内的太赫兹波发送给控制器的第二探测器，所述第二移动装置用于根据所述控制器判别所述第二探测器探测到的太赫兹波的第二信号强度来控制所述第二探测器进行移动。

优选地，所述第一移动装置和所述第二移动装置均包括三维电机。

一种适用于透射式太赫兹波系统的自动对焦方法，包括：

选取样品面附近的第一预设区域作为太赫兹波的第一扫描区域；

通过第一移动装置控制第一探测器进行移动，使所述第一探测器依次获取透射在所述第一扫描区域内各点的太赫兹波；

选取所述第一扫描区域内的太赫兹波的第一信号强度最大的点作为所述第一探测器扫描样品的焦点。

优选地，包括：

判断所述第一信号强度最大的点是否处于所述第一扫面区域的边界；

若否，则将所述第一信号强度最大的点作为所述第一探测器扫描样品的焦点；

若是，则扩大所述第一扫描区域。

优选地，在确定所述第一探测器扫描样品的扫描点之后，还包括：

获取透射在所述第二扫描区域内各点太赫兹波的第二信号强度；

通过第二移动装置控制第二探测器进行移动，使所述第二探测器依次获取透射在所述第二扫描区域内各点的太赫兹波；