毫米波/太赫兹波成像设备论文和设计-赵自然

全文摘要

公开了一种毫米波\/太赫兹波成像设备，包括：准光学组件，其包括V形反射板和第三反射板，V形反射板包括第一反射板和第二反射板，V形反射板能够绕其摆动轴线摆动以使得第一反射板分别接收并反射来自第一被检对象位于第一视场不同位置的部分的波束，第二反射板分别接收并反射第二被检对象位于第二视场不同位置的部分的波束；斩波器被配置成在任一时刻仅来自第一反射板或第三反射板反射的来自第二反射板的波束入射到探测器阵列，斩波器绕其中心轴线转动以使来自第一反射板和第三反射板的波束交替地由探测器阵列接收。该设备能够对两个被检对象同时成像，检测效率高、探测器利用率高。

主设计要求

1.一种毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，包括准光学组件、毫米波\/太赫兹波探测器阵列和斩波器，所述准光学组件包括：V形反射板，所述V形反射板包括第一反射板和第二反射板，所述V形反射板能够绕其摆动轴线摆动，以使得所述第一反射板分别接收并反射来自第一被检对象位于第一视场不同位置的部分自发辐射或反射回来的毫米波\/太赫兹波，以及所述第二反射板分别接收并反射第二被检对象位于第二视场不同位置的部分自发辐射或反射回来的毫米波\/太赫兹波；和第三反射板，所述第三反射板适应于将来自所述第二反射板的毫米波\/\/太赫兹波反射到所述斩波器上；所述斩波器位于所述第一反射板的反射波路和所述第三反射板的反射波路上，所述斩波器被配置成在任一时刻仅来自所述第一反射板的毫米波\/太赫兹波或仅来自所述第三反射板的毫米波\/太赫兹波反射或透射到所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列，所述斩波器绕其中心轴线转动以使来自所述第一反射板和所述第三反射板的毫米波\/太赫兹波交替地由所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列接收；以及所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列适用于接收来自所述准光学组件的波束。

设计方案

1.一种毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，包括准光学组件、毫米波\/太赫兹波探测器阵列和斩波器，

所述准光学组件包括：

V形反射板，所述V形反射板包括第一反射板和第二反射板，所述V形反射板能够绕其摆动轴线摆动，以使得所述第一反射板分别接收并反射来自第一被检对象位于第一视场不同位置的部分自发辐射或反射回来的毫米波\/太赫兹波，以及所述第二反射板分别接收并反射第二被检对象位于第二视场不同位置的部分自发辐射或反射回来的毫米波\/太赫兹波；和

第三反射板，所述第三反射板适应于将来自所述第二反射板的毫米波\/\/太赫兹波反射到所述斩波器上；

所述斩波器位于所述第一反射板的反射波路和所述第三反射板的反射波路上，所述斩波器被配置成在任一时刻仅来自所述第一反射板的毫米波\/太赫兹波或仅来自所述第三反射板的毫米波\/太赫兹波反射或透射到所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列，所述斩波器绕其中心轴线转动以使来自所述第一反射板和所述第三反射板的毫米波\/太赫兹波交替地由所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列接收；以及

所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列适用于接收来自所述准光学组件的波束。

2.根据权利要求1所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，所述准光学组件还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜位于所述斩波器和所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列之间。

3.根据权利要求1所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，所述准光学组件还包括第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，所述第一聚焦透镜位于所述第一反射板和所述斩波器之间，所述第二聚焦透镜位于所述第二反射板和所述第三反射板之间。

4.根据权利要求1所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，还包括吸波材料，所述吸波材料适用于吸收经由所述斩波器反射的来自所述第一反射板的毫米波\/太赫兹波，以及经由所述斩波器透射的来自所述第三反射板的毫米波\/太赫兹波。

5.根据权利要求1所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，所述第一反射板的反射面和所述第二反射板的反射面之间的角度为240°至300°。

6.根据权利要求1所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，所述斩波器包括至少一个叶片。

7.根据权利要求6所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，多个所述叶片等间隔地围绕所述中心轴线设置。

8.根据权利要求1所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，还包括壳体，所述准光学组件和所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列位于所述壳体内，所述壳体的相对侧壁上分别设置有供来自所述第一被检对象的毫米波\/太赫兹波穿过的第一窗口和供来自所述第二被检对象的毫米波\/太赫兹波穿过的第二窗口。

9.根据权利要求1所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，还包括适用于驱动所述V形反射板摆动的第一驱动装置。

10.根据权利要求1所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，还包括适用于驱动所述斩波器转动的第二驱动装置。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，还包括：

数据处理装置，所述数据处理装置与所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列连接以分别接收来自所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列的对于所述第一被检对象的图像数据和对于所述第二被检对象的图像数据并分别生成毫米波\/太赫兹波图像；和

显示装置，所述显示装置与所述数据处理装置相连接，用于接收和显示来自所述数据处理装置的毫米波\/太赫兹波图像。

12.根据权利要求11所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与所述数据处理装置连接，以使得当所述数据处理装置识别出所述毫米波\/太赫兹波图像中的可疑物品时发出指示该毫米波\/太赫兹波图像存在可疑物品的警报。

13.根据权利要求11所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，还包括校准源，所述校准源位于所述准光学组件的物面上，所述数据处理装置接收来自所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列的对于所述校准源的校准数据，并基于所述校准数据更新所述第一被检对象的图像数据和所述第二被检对象的图像数据。

14.根据权利要求11所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，还包括光学摄像装置，所述光学摄像装置包括适用于采集所述第一被检对象的光学图像的第一光学摄像装置和适用于采集所述第二被检对象的光学图像的第二光学摄像装置，所述第一光学摄像装置和所述第二光学摄像装置分别与所述显示装置连接。

15.根据权利要求14所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，其特征在于，所述显示装置包括显示屏，所述显示屏包括适用于显示所述毫米波\/太赫兹波图像的第一显示区以及适用于显示所述光学摄像装置所采集的光学图像的第二显示区。

设计说明书

技术领域

本公开涉及成像技术领域，特别是涉及一种毫米波\/太赫兹波成像设备。

背景技术

在当前国内外防恐形势日益严峻的形势下，恐怖分子利用隐匿方式随身携带刀具、枪支、爆炸物等危险物品对公共安全构成了严重的威胁。基于被动式毫米波\/太赫兹波的人体安检技术，具有独特的优点，通过检测目标本身的毫米波\/太赫兹波辐射实现成像，无需主动辐射，对人体进行安检，利用毫米波\/太赫兹波的穿透能力实现藏匿危险物的检测。然而现有的毫米波\/太赫兹波成像设备工作效率低。

实用新型内容

本公开的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本公开的实施例，提供了一种毫米波\/太赫兹波成像设备，包括准光学组件、毫米波\/太赫兹波探测器阵列和斩波器，

所述准光学组件包括：

第三反射板，所述第三反射板适应于将来自所述第二反射板的毫米波\/\/太赫兹波反射到所述斩波器上；

所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列适用于接收来自所述准光学组件的波束。

在一些实施例中，所述准光学组件还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜位于所述斩波器和所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列之间。

在一些实施例中，所述准光学组件还包括第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，所述第一聚焦透镜位于所述第一反射板和所述斩波器之间，所述第二聚焦透镜位于所述第二反射板和所述第三反射板之间。

在一些实施例中，该毫米波\/太赫兹波成像设备还包括吸波材料，所述吸波材料适用于吸收经由所述斩波器反射的来自所述第一反射板的毫米波\/太赫兹波，以及经由所述斩波器透射的来自所述第三反射板的毫米波\/太赫兹波。

在一些实施例中，所述第一反射板的反射面和所述第二反射板的反射面之间的角度为240°至300°。

在一些实施例中，所述斩波器包括至少一个叶片。

在一些实施例中，多个所述叶片等间隔地围绕所述中心轴线设置。

在一些实施例中，该毫米波\/太赫兹波成像设备还包括壳体，所述准光学组件和所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列位于所述壳体内，所述壳体的相对侧壁上分别设置有供来自所述第一被检对象的波束穿过的第一窗口和供来自所述第二被检对象的波束穿过的第二窗口。

在一些实施例中，该毫米波\/太赫兹波成像设备还包括适用于驱动所述V形反射板摆动的第一驱动装置。

在一些实施例中，该毫米波\/太赫兹波成像设备还包括适用于驱动所述斩波器转动的第二驱动装置。

在一些实施例中，该毫米波\/太赫兹波成像设备还包括：

显示装置，所述显示装置与所述数据处理装置相连接，用于接收和显示来自所述数据处理装置的毫米波\/太赫兹波图像。

在一些实施例中，该毫米波\/太赫兹波成像设备还包括报警装置，所述报警装置与所述数据处理装置连接，以使得当所述数据处理装置识别出所述毫米波\/太赫兹波图像中的可疑物品时发出指示该毫米波\/太赫兹波图像存在可疑物品的警报。

在一些实施例中，该毫米波\/太赫兹波成像设备还包括校准源，所述校准源位于所述准光学组件的物面上，所述数据处理装置接收来自所述毫米波\/太赫兹波探测器阵列的对于所述校准源的校准数据，并基于所述校准数据更新所述第一被检对象的图像数据和所述第二被检对象的图像数据。

在一些实施例中，该毫米波\/太赫兹波成像设备还包括光学摄像装置，所述光学摄像装置包括适用于采集所述第一被检对象的光学图像的第一光学摄像装置和适用于采集所述第二被检对象的光学图像的第二光学摄像装置，所述第一光学摄像装置和所述第二光学摄像装置分别与所述显示装置连接。

在一些实施例中，所述显示装置包括显示屏，所述显示屏包括适用于显示所述毫米波\/太赫兹波图像的第一显示区以及适用于显示所述光学摄像装置所采集的光学图像的第二显示区。

根据本公开上述各种实施例所述的毫米波\/太赫兹波成像设备，通过驱动V形反射板绕其摆动轴线摆动，以分别通过第一反射板和第二反射板接收并反射来自第一被检对象和第二被检对象的波束，并且将斩波器配置成在任一时刻仅来自第一反射板的毫米波\/太赫兹波透射到毫米波\/太赫兹波探测器阵列或仅来自第二反射板并通过第三反射板反射的毫米波\/ 太赫兹波反射到毫米波\/太赫兹波探测器阵列，并且该斩波器绕其中心轴线转动以交替地使来自第一反射板和第三反射板的毫米波\/太赫兹波由毫米波\/太赫兹波探测器阵列接收，从而实现对两个被检对象进行成像，因而提高了检测效率，且探测器利用率高、控制简单、成本低。

附图说明

图1为根据本公开的一实施例的毫米波\/太赫兹波成像设备的结构示意图；

图2为根据本公开的另一实施例的毫米波\/太赫兹波成像设备在移除壳体后的结构示意图；

图3为根据本公开的一示例性实施例的毫米波\/太赫兹波成像设备的 V形反射板的安装示意图；

图4为图3所示的V形反射板的侧视图；

图5为根据本公开的毫米波\/太赫兹波成像设备的斩波器的一示例性实施例的结构示意图；

图6为根据本公开的毫米波\/太赫兹波成像设备的斩波器的另一示例性实施例的结构示意图；

图7为根据本公开的毫米波\/太赫兹波成像设备的斩波器的再一示例性实施例的结构示意图；

图8为根据本公开的毫米波\/太赫兹波成像设备的斩波器的又一示例性实施例的结构示意图；

图9为透镜成像的示意图；

图10为根据本公开的一实施例的毫米波\/太赫兹波成像设备对人体或物品进行检查的方法的流程图；以及

图11是根据本公开的一实施例的毫米波\/太赫兹波成像设备的应用场景图。

具体实施方式

虽然将参照含有本公开的较佳实施例的附图充分描述本公开，但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的公开，同时获得本公开的技术效果。因此，须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本公开所描述的示例性实施例。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

图1示意性地示出了根据本公开的一种示例性实施例的毫米波\/太赫兹波成像设备100。如图所示，该毫米波\/太赫兹波成像设备100包括准光学组件、毫米波\/太赫兹波探测器阵列2和斩波器8，其中，准光学组件包括V形反射板1，V形反射板1包括第一反射板1A和与第一反射板 1A连接的第二反射板1B，第一反射板1A适用于将第一被检对象31A自发辐射或反射回来的毫米波\/太赫兹波进行反射，第二反射板1B适用于将第二被检对象32B自发辐射或反射回来的毫米波\/太赫兹波进行反射，V 形反射板1能够绕摆动轴线o摆动以使得第一反射板1A分别接收并反射来自第一被检对象31A位于第一视场3A不同竖直位置的部分的波束，以及第二反射板1B分别接收并反射第二被检对象31B位于第二视场3B不同竖直位置的部分的波束，其中，摆动轴线o位于第一反射板1A和第二反射板1B的连接处。该准光学组件还包括第三反射板7，第三反射板7 适应于将第二反射板1B反射的波束反射到斩波器8上。准光学元件还包括第一聚焦透镜4A和第二聚焦透镜4B，该第一聚焦透镜4A适用于汇聚来自第一反射板1A的波束，该第二聚焦透镜4B适用于汇聚来自第二反射板1B的波束。斩波器8位于第一反射板1A的反射波路和第三反射板 7的反射波路上，并且被配置成在任一时刻仅来自第一反射板1A或仅来自第三反射板7的毫米波\/太赫兹波反射到毫米波\/太赫兹波探测器阵列2，斩波器8能够绕其中心轴线81转动以使来自第一反射板1A和第三反射板7的毫米波\/太赫兹波交替地由毫米波\/太赫兹波探测器阵列2接收。毫米波\/太赫兹波探测器阵列2适用于接收来自准光学组件反射并汇聚后的波束；毫米波\/太赫兹波探测器阵列2中的探测器的个数根据所需的视场 3A、3B大小以及所需分辨率确定，其排布方向与视场法线垂直且平行于水平面，探测器的大小根据波长、加工工艺以及所需采样密度确定。

根据本公开的实施例的毫米波\/太赫兹波成像设备100，通过驱动V 形反射板1绕第一反射板1A和第二反射板1B的连接处摆动，以分别完成对第一视场3A和第二视场3B的数据采集，在V形反射板1摆动的过程中，通过斩波器8将来自第一视场3A和第二视场3B的毫米波\/太赫兹波交替地切换到同一个毫米波\/太赫兹波探测器阵列2，从而实现对位于两个视场3A、3B的两个被检对象31A、31B进行成像的同时，可以降低毫米波\/太赫兹波探测器的数量，以降低设备成本，且占地空间小。

在该实施例中，聚焦透镜4包括第一聚焦透镜4A和第二聚焦透镜4B，第一聚焦透镜4A位于第一反射板1A和斩波器8之间，第二聚焦透镜4B 位于第二反射板1B和第三反射板7之间，两个聚焦透镜4A、4B的焦距分别为f1、f2，其中f1与f2的大小可以是一样的，也可以是不一样的。由于斩波器8放置在经过聚焦透镜4A、4B聚焦后的波路中，因此斩波器 8的叶片82的尺寸可以较小，在这种情况下，斩波器8的叶片82的具体尺寸由经过聚焦透镜4A、4B聚焦后在预放置斩波器8的地方的束斑大小决定。假设经过聚焦透镜4A、4B聚焦后在预放置斩波器8的地方的束斑半径为w _{cut<\/sub>，那么斩波器8的叶片82的尺寸(面积)选择为设计图}

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