CN115639616A - 一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统，其能解决现有被动式太赫兹成像安检系统设计中存在的受探测器排布限制导致的系统庞大、占用空间大的问题、以及系统成像边缘信噪比下降的问题；其包括扫描镜、扫描装置、光学装置、探测器组和电子学处理装置，扫描装置分别与扫描镜、电子学处理装置相连，探测器组与电子学处理装置相连；光学装置为基于菲涅尔透镜的多焦点准光学装置，其是由多个菲涅尔单元透镜构成的透镜阵列，且各个菲涅尔单元透镜的焦点落在共同的焦平面上并由此各个焦点组合形成预设图形。
Description
技术领域
本发明涉及安检技术领域，尤其是涉及被动式太赫兹成像系统领域，具体为一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统。
背景技术
长久以来，机场、铁路等人员密集型场所进行安检的设备主要由X射线行李检测设备和金属安检门或手持式金属探测器类人体检测设备构成。X射线行李安检仪在对行李物品的检查中表现出优异的性能，但由于X射线的电离作用会对人体造成伤害，使其只适用于检查物品，而不适合对人体进行检查。金属探测器可有效地检测出金属制品，但无法检测到人体衣物内携带的非金属物品，虽然采用金属探测器配合人工检查的方法可以一定程度上检测出人身携带的危险物品，但是存在安检速度缓慢，对非金属危险物容易漏检，以及对人的隐私造成侵犯的问题。缺乏一种能对人随身携带的隐蔽危险物品进行检测，而对人体又不构成伤害的安检方法。
近十年来，随着技术的发展，被动式太赫兹安检仪的出现解决了上述问题，被动式太赫兹人体安检仪通过接收被测物体的太赫兹波段的电磁辐射实现成像，通过实现对随身携带危险品的成像准确判断物品位置及形状，帮助安保人员作出更好的判断。但是受限于被动式太赫兹探测器技术发展现状，在太赫兹领域，目前仍无法像可见光相机一样实现大规模阵列式探测成像，只能采用单元或线列式被动式太赫兹探测器，导致成像系统结构受探测器排布影响，无法做到探测器的指定排列并进而缩小系统尺寸，同时采用传统的透镜式准光学装置必然导致焦平面中心点能量集中度高，越靠近边缘的探测器能接收到的被测物能量越低，进而导致边缘探测信噪比下降，影响最终系统成像质量等一系列问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统，其能解决现有被动式太赫兹成像安检系统设计中存在的受探测器排布限制导致的系统庞大、占用空间大的问题、以及系统成像边缘信噪比下降的问题。
其技术方案为，一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统，其特征在于：其包括扫描镜、扫描装置、光学装置、探测器组和电子学处理装置，所述扫描装置分别与所述扫描镜、电子学处理装置相连，所述探测器组与所述电子学处理装置相连；其中，
扫描镜，用于对被探测区域进行扫描并接收从被探测区域返回的太赫兹辐射信号；
扫描装置，控制所述扫描镜对被探测区域进行扫描并将扫描位置信息反馈给电子学处理装置、实现对被探测区域的扫描成像；
光学装置，用于接收从所述扫描镜反射的太赫兹辐射信号并将信号聚集；
探测器组，由多个单体探测器构成并分别与电子学处理装置连接，每个单体探测器均分别用于探测并接收由光学装置聚集的太赫兹辐射信号，并将接收到的太赫兹辐射信号输出给电子学处理装置；
电子学处理装置，用于对所述探测器组输出的太赫兹辐射信号进行滤波、放大、采样及数字图像处理，并对所述扫描装置进行控制和接收反馈；
所述光学装置为基于菲涅尔透镜的多焦点准光学装置，其是由多个菲涅尔单元透镜构成的透镜阵列，且各个所述菲涅尔单元透镜的焦点落在共同的焦平面上并由此各个焦点能在共同的焦平面上组合形成预设图形。
进一步的，所述多个菲涅尔单元透镜构成的透镜阵列按蜂窝式结构排布。
进一步的，探测器组的各个单体探测器按各个菲涅尔单元透镜的焦点落在共同的焦平面上而形成的预设图形排布。
本发明系统的有益效果在于：其采用了基于菲涅尔透镜的多焦点准光学装置，多个菲涅尔单元透镜的焦点落在共同的焦平面上并由此各个焦点能组合形成预设的图形，从而实现探测器组内各个单体探测器能够按预设指定结构排布而无需再按照传统常规的线性排布，既而达到系统结构更加紧凑、小型化的目的；同时，由于采用了基于菲涅尔透镜的多焦点准光学装置，故可以有效解决系统成像边缘信噪比下降的问题；此外，其采用了多个菲涅尔单元透镜按蜂窝式结构排布形成透镜阵列，使得光学装置排布紧凑、并能有效提高光线利用率，且能够实现一体化加工、降低设备加工成本。
附图说明
图1为本发明一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统构成示意图；
图2为为本发明系统中多焦点准光学装置的多个菲涅尔透镜呈蜂窝式结构的排布示意图。
具体实施方式
见图1，本发明一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统，其包括扫描镜、扫描装置、光学装置、探测器组和电子学处理装置，扫描装置分别与扫描镜、电子学处理装置相连，探测器组与所述电子学处理装置相连；其中，
扫描镜，用于对被探测区域进行扫描并接收从被探测区域返回的太赫兹辐射信号；
扫描装置，控制所述扫描镜对被探测区域进行扫描并将扫描位置信息反馈给电子学处理装置、实现对被探测区域的扫描成像；
光学装置，用于接收从扫描镜反射的太赫兹辐射信号并将信号聚集；为基于菲涅尔透镜的多焦点准光学装置，其是由多个菲涅尔单元透镜构成的透镜阵列，且各个菲涅尔单元透镜的焦点落在共同的焦平面上并由此各个焦点组合形成预设图形。
探测器组，由多个单体探测器构成并分别与电子学处理装置连接，每个单体探测器均分别用于探测并接收由光学装置聚集的太赫兹辐射信号，并将接收到的太赫兹辐射信号输出给电子学处理装置；
电子学处理装置，用于对所述探测器组输出的太赫兹辐射信号进行滤波、放大、采样及数字图像处理，并对所述扫描装置进行控制和接收反馈。
本发明被动式太赫兹成像系统中，其光学装置采用了基于菲涅尔透镜的共焦面多焦点准光学装置，该光学装置由多个菲涅尔单元透镜构成透镜阵列，且各个菲涅尔单元透镜的焦点落在共同的焦平面上并由此各个焦点组合能形成预设图形，从而探测器组内各个单体探测器能够按预设指定结构排布而无需再按照传统常规的线性排布，既而达到系统结构更加紧凑、小型化的目的；并且由于采用了基于菲涅尔透镜的多焦点准光学装置，故可以有效解决系统成像边缘信噪比下降的问题。
作为本发明系统的优选技术方案，多个菲涅尔单元透镜构成的透镜阵列按蜂窝式结构排布，见图2，如此能够透镜阵列排布紧凑、整体结构简单易加工、并能尽可能提高光线利用率。
作为本发明系统的更进一步优选的技术方案，探测器组的各个单体探测器按各个菲涅尔单元透镜的焦点落在共同的焦平面上而形成的预设图形排布，从而能够使得探测器组的排列结构更加紧凑，并能进一步减小整个系统所占空间。
本发明将菲涅尔透镜应用于太赫兹三维成像系统领域，具有良好的可移植性，不仅可以满足太赫兹被动成像、毫米波被动成像，甚至远红外被动成像都可以利用本发明改进系统设计方案。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统，其特征在于：其包括扫描镜、扫描装置、光学装置、探测器组和电子学处理装置，所述扫描装置分别与所述扫描镜、电子学处理装置相连，所述探测器组与所述电子学处理装置相连；其中，
扫描镜，用于对被探测区域进行扫描并接收从被探测区域返回的太赫兹辐射信号；
扫描装置，控制所述扫描镜对被探测区域进行扫描并将扫描位置信息反馈给电子学处理装置、实现对被探测区域的扫描成像；
光学装置，用于接收从所述扫描镜反射的太赫兹辐射信号并将信号聚集；
探测器组，由多个单体探测器构成并分别与电子学处理装置连接，每个单体探测器均分别用于探测并接收由光学装置聚集的太赫兹辐射信号，并将接收到的太赫兹辐射信号输出给电子学处理装置；
电子学处理装置，用于对所述探测器组输出的太赫兹辐射信号进行滤波、放大、采样及数字图像处理，并对所述扫描装置进行控制和接收反馈；
所述光学装置为基于菲涅尔透镜的多焦点准光学装置，其是由多个菲涅尔单元透镜构成的透镜阵列，且各个所述菲涅尔单元透镜的焦点落在共同的焦平面上并由此各个焦点能在共同的焦平面上组合形成预设图形。
2.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统，其特征在于：所述多个菲涅尔单元透镜构成的透镜阵列按蜂窝式结构排布。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统，其特征在于：探测器组的各个单体探测器按各个菲涅尔单元透镜的焦点落在共同的焦平面上而形成的预设图形排布。
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| CN202211310024.8A Pending CN115639616A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 一种基于菲涅尔透镜的多焦点被动式太赫兹成像系统 |
Country Status (1)
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2022
- 2022-10-25 CN CN202211310024.8A patent/CN115639616A/zh active Pending
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