CN106568578B - 一种离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪及其装调方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪及其装调方法，该装调检测仪包括激光器、面光源、空间分辨板、底座，激光器通过激光器支座安装于底座的一端，面光源通过面光源支座安装于底座的另一端，空间分辨板安装于底座上且位于面光源之前，面光源和空间分辨板的中心和十字交叉光束的中心线大致重合，激光器和面光源两者发出的光束方向相反。本发明通过检测仪发出的十字交叉光束测出太赫兹成像系统各成像元件水平和垂直方向的位置以及角度的偏移量并进行调整；通过面光源和空间分辨板测出太赫兹成像系统的像平面位置，能快速准确地将太赫兹成像系统装调到位，大大提高了太赫兹成像系统的研发效率；且通用性好，成本极低，便于推广。

Description

一种离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪及其装调方法

技术领域

本发明涉及探测成像技术领域，具体是一种离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪及其装调方法。

背景技术

太赫兹成像是一种全新的探测成像方式，是当前的研究热点之一。目前太赫兹成像系统大多采用离轴反射式，其成像元件的装调是一大难点。而对于一套成像系统来说，其装调质量直接决定了像质的好坏，因此需找到一种专门针对太赫兹成像系统的装调方法。

对于传统的波长为可见光或红外的离轴反射式成像系统，目前已经有很多成熟的装调方法。比如定性的装调检测可采用刀口仪，定量的精密装调检测可采用干涉仪等。其共同特点为，仪器光源和所装调系统的波长必须相同或相近。

而在离轴反射式太赫兹成像系统中，太赫兹的波长(约0.1-3mm)比可见光或红外的波长(约0.4-1um)要高出3-4个数量级，而且目前尚未开发出能在太赫兹波长下工作的装调检测仪器。若用传统的可见光系统的装调仪器(如前述的刀口仪、干涉仪等)对太赫兹系统进行装调，则会因太赫兹成像元件的面型误差也比光学成像元件的面型误差要高出3-4个数量级(约在0.05-0.5mm)而导致光学仪器在太赫兹系统中完全无法工作。而若为了能使用光学装调检测仪器而将太赫兹成像元件的面型精度提高至光学成像元件的精度，又会极大提高系统的制造成本，增加其研发难度并限制其商业化的推广。

发明内容

为了了解决上述技术问题，本发明提供了一种离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪及其装调方法，能快速准确地将太赫兹成像系统装调到位，大大提高了太赫兹成像系统的研发效率。且通用性好，设备成本极低，便于推广。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪，包括激光器、面光源、空间分辨板、底座，激光器通过激光器支座安装于底座的一端，所述面光源通过面光源支座安装于底座的另一端，所述空间分辨板安装于底座上且位于面光源之前，所述面光源和空间分辨板的中心和十字交叉光束的中心线大致重合，所述激光器和面光源两者发出的光束方向相反。

优选地，所述激光器发出的十字交叉光束中的水平光束和底座的水平基准面7严格平行，其垂直距离为已知值；发出的十字交叉光束中的垂直光束和底座的垂直基准面严格平行，其垂直距离亦为已知值。根据水平基准面和垂直基准面的位置可求得十字交叉光束的中心线位置。

优选地，所述空间分辨板采用镂空的方式刻有和需装调的太赫兹成像系统相匹配的空间分辨率条纹。

本发明实施例还提供了上述离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪的装调方法，包括如下步骤：

S1、在离轴反射式太赫兹成像系统的各成像元件的反射面上标出主光线与反射面的设计交点以及经过该设计交点的水平线和垂直线，在反射面上呈现一个十字基准线；

S2、将装调检测仪放置在成像系统中太赫兹探测器所在的位置，将装调检测仪的激光器一端指向成像系统，精细调节检测仪位置，使激光器发出的十字交叉光束中心线与太赫兹探测器的设计轴线位置严格重合，固定检测仪的位置；

S3、接通激光器电源，并安装成像系统最末端的成像元件，此时可看到激光器发出的十字交叉光束在最末端的成像元件反射面上产生投影；微调该成像元件的位置和角度，使十字交叉光束的水平线和垂直线分别和步骤S1中在该成像元件上标出的十字基准线的水平线和垂直线完全重合，且经该成像元件反射后十字交叉光束的水平线和垂直线仍分别保持水平和垂直，然后将该成像元件的位置固定；

S4、安装最末第二个成像元件，此时可看到十字交叉光束经最末端的成像元件反射后在最末第二个元件反射面上的投影；

S5、重复步骤S3-S4的操作，直至所有的成像元件安装完毕；

S6、断开激光器电源，解除检测仪的固定，将其光源和空间分辨板一端指向成像系统，并保持光源和空间分辨板的中心和太赫兹探测器的设计轴线重合；

S7、在太赫兹成像系统的物方放置一屏幕，测量物距并调整屏幕位置，使屏幕精确位于物平面上；接通面光源电源照亮空间分辨板，沿激光束方向前后精细调整检测仪，使空间分辨板在物方屏幕上的像最清晰，标记此时空间分辨板的位置；

S8、移除检测仪，将太赫兹探测器安装于像方，并使太赫兹探测器的焦平面位置与步骤S7中标记的空间分辨板位置重合。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

可以快速将一套离轴反射式太赫兹成像系统精确装调到位，大大缩短了太赫兹系统的研发周期。本发明具有很强的通用性，适用于各波长的太赫兹成像系统。此外，本发明提供的检测仪的主要部件和材料均为市场上常见的元件，采购和加工成本十分低廉。

附图说明

图1为本发明实施例离轴反射式太赫兹成像系统装调检测仪的结构图。

图2为本发明实施例离轴反射式太赫兹成像系统装调方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪，包括激光器1、面光源3、空间分辨板5、底座6，激光器1通过激光器支座2安装于底座6的一端，所述面光源3通过面光源支座4安装于底座6的另一端，所述空间分辨板5安装于底座6上且位于面光源2之前，所述面光源3和空间分辨板5的中心和十字交叉光束的中心线11大致重合，所述激光器1和面光源3两者发出的光束方向相反。

激光器发出的十字交叉光束中的水平光束9和底座的水平基准面7严格平行，其垂直距离为已知值；十字交叉光束中的垂直光束10和底座的垂直基准面8严格平行，其垂直距离亦为已知值。根据水平基准面7和垂直基准面8的位置可求得十字交叉光束的中心线11的位置。

本实施例中的激光器1可采用650nm波长的半导体激光器，面光源3可采用普通LED照明灯，激光器支座2、面光源支座4、空间分辨板5和底座6可采用铝材，各零部件之间可用普通螺钉连接。

如图2所示，本发明实施例还上述离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪的装调方法，构建了一离轴反射式太赫兹成像系统，具体包括以下步骤：

步骤一、提供一离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪以及一离轴反射式太赫兹成像系统；

步骤二、在太赫兹成像系统的各元件的反射面上标出主光线与该元件的设计相交点，以及通过该交点的水平基准线和垂直基准线。上述基准在各元件的反射面上呈现为一正交的十字基准线。

步骤三、将检测仪放置于成像系统太赫兹探测器的位置，激光器端指向成像系统。根据检测仪的水平基准面7和垂直基准面8的位置，可求得十字交叉光束中心线11的精确位置。调整检测仪中心线11的位置，使其与太赫兹探测器的理论轴线位置严格重合；调整检测仪水平基准面7的位置，使其与成像系统的水平基准严格平行；调整检测仪垂直基准面8的位置，使其与成像系统的垂直基准严格平行；然后固定检测仪的位置。打开激光器，此时激光器发出十字交叉光束的中心线即表示成像系统主光线的位置，水平光束9和垂直光束10分别表示成像系统的水平方向和垂直方向。

步骤四、将成像系统像方最末尾的元件在设计位置大致安装到位，此时激光器发出的十字交叉光束投射在该元件的反射面上。微调该成像元件的位置和角度，使十字交叉光束的水平光束9和垂直光束10的投影分别和该元件反射面上的水平基准线和垂直基准线重合，并且经该元件反射后的水平光束9和垂直光束10仍严格保持水平和垂直。

步骤五、将最末第二个成像元件在设计位置大致安装到位，步骤四中经最末尾的成像元件反射后的十字交叉光束将投射在该成像元件上。用步骤四类似的方法将最末第二个成像元件调整到位。

步骤六、根据步骤四和步骤五依次类推，将实施例中的离轴反射式太赫兹成像系统各成像元件全部装调到位，并关闭激光器。

步骤七、松开步骤三中固定的检测仪，使检测仪的空间分辨率板一端指向成像系统，在物方精确测量系统物平面位置并放置屏幕。打开面光源3，使空间分辨板5在物方的屏幕上成像。沿中轴线11前后微调检测仪，使空间分辨板5在物方屏幕上成的像最清晰。精确标记此时空间分辨板在成像系统中的位置(即像平面位置)后，关闭面光源3。

步骤八、移除检测仪，根据步骤七中标记的像平面位置，将太赫兹探测器安装到像方，并使探测器的喇叭口和像平面位置精确重合。

由上述步骤一至步骤八可见，采用本发明的装调方法，可以快速将一套太赫兹成像系统的各元件装调到位，且和太赫兹成像系统所采用的波长无关，适用于各种波长的离轴反射式太赫兹成像系统的装调，或者在同一系统内存在两个及以上不同波长的太赫兹探测器的情况，通用性非常好。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪，其特征在于：包括激光器、面光源、空间分辨板、底座，激光器通过激光器支座安装于底座的一端，所述面光源通过面光源支座安装于底座的另一端，所述空间分辨板安装于底座上且位于面光源之前，所述激光器发出的十字交叉光束中的水平光束和底座的水平基准面严格平行，发出的十字交叉光束中的垂直光束和底座的垂直基准面严格平行；所述面光源和空间分辨板的中心和十字交叉光束的中心线大致重合，所述激光器和面光源两者发出的光束方向相反。

2.一种离轴反射式太赫兹成像系统的装调检测仪的装调方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、在离轴反射式太赫兹成像系统的各成像元件的反射面上标出主光线与反射面的设计交点以及经过该设计交点的水平线和垂直线，在反射面上呈现一个十字基准线；

S2、将装调检测仪放置在成像系统中太赫兹探测器所在的位置，将装调检测仪的激光器一端指向成像系统，精细调节检测仪位置，使激光器发出的十字交叉光束中心线与太赫兹探测器的设计轴线位置严格重合，固定检测仪的位置；

S3、接通激光器电源，并安装成像系统最末端的成像元件，此时可看到激光器发出的十字交叉光束在最末端的成像元件反射面上产生投影；微调该成像元件的位置和角度，使十字交叉光束的水平线和垂直线分别和步骤S1中在该成像元件上标出的十字基准线的水平线和垂直线完全重合，且经该成像元件反射后十字交叉光束的水平线和垂直线仍分别保持水平和垂直，然后将该成像元件的位置固定；

S4、安装最末第二个成像元件，此时可看到十字交叉光束经最末端的成像元件反射后在最末第二个成像元件反射面上的投影；

S5、重复步骤S3-S4的操作，直至所有的成像元件安装完毕;

S6、断开激光器电源，解除检测仪的固定，将其光源和空间分辨板一端指向成像系统，并保持光源和空间分辨板的中心和太赫兹探测器的设计轴线重合；

S7、在太赫兹成像系统的物方放置一屏幕，测量物距并调整屏幕位置，使屏幕精确位于物平面上；接通面光源电源照亮空间分辨板，沿激光束方向前后精细调整检测仪，使空间分辨板在物方屏幕上的像最清晰，标记此时空间分辨板的位置；

S8、移除检测仪，将太赫兹探测器安装于像方，并使太赫兹探测器的焦平面位置与步骤S7中标记的空间分辨板位置重合。