專利名稱：一種具有自動換模機構單象素太赫茲相機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有自動換模機構的單象素太赫茲相機，屬于太赫茲成像技 術領域。
背景技術：
現有的太赫茲成像技術有⑴使用光電導偶極子的T射線常規成像技術；⑵使 用CCD攝像機的電光T射線成像技術；(3)使用單周期脈沖T射線通過時間反演進行物體 重構的成像技術；(4)利用基爾霍夫移動的T射線反射成像技術；(5)動態孔徑和暗場T射 線成像技術；(6) T射線計算機層析成像技術；(7) T射線衍射層析成像技術；(8) T射線顯微 鏡成像技術，利用近場技術等手段，分辨率可以達到微米；(9) 50m-200m的T射線成像技術。已申請的相關專利有(1) 一種連續波太赫茲實時成像裝置，公開(公告)號CN201141981(2) 一種連續波太赫茲實時成像裝置及其方法，公開(公告)號CN101251492(3) 一種太赫茲波探測器、探測系統及探測方法，公開(公告)號CN101377462現 有的THz成像方法，歸納起來有三個不足(1)目前所產生的脈沖THz波的平均功率只有納瓦到微瓦數量級，對于單點探測 可以達到105或更高的信噪比，但是實時二維成像的信噪比卻很低。成像要獲得更高的信 噪比，需要有功率更高的輻射源。(2)目前THz 二維成像方法主要是采用掃描(光源掃描或目標物體移動掃描)或 陣列探測器成像。(3)整套THz時域光譜系統及成像系統的設備價格過于昂貴，不利于推廣。現在連 續THz成像系統大約需要5-15萬美元，脈沖THz成像系統需要20-100萬美元。
發明內容要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本實用新型提出一種具有自動換模機構的單象素 太赫茲相機，本實用新型的思想在于基于近年來興起的Compressive Sensing(簡稱CS)理 論，采用單點太赫茲探測器實現二維太赫茲成像的新技術。CS理論基于信號的稀疏特性，通 過隨機采樣模板將高維信號壓縮投影到低維空間，再將一系列低維信號恢復出原信號。單 點THz探測器成像系統是由THz光學投影系統和THz探測成像系統共同組成的一個復合型 光機系統。技術方案一種具有自動換模機構的單象素太赫茲相機，其特征在于包括太赫茲發射器1、擴 束鏡2、樣品臺3、隨機模板4、會聚鏡5、太赫茲接收器6、A/D轉換器7、計算機主機9、顯示 屏8和自動換模機構10 ；在太赫茲發射器1與太赫茲接收器6之間構成一直線光路，光路中自太赫茲發射器1開始依次設有擴束鏡2、樣品臺3、隨機模板4和會聚鏡5 ；太赫茲接收 器6的輸出端聯接A/D轉換器7，A/D轉換器7的輸出端口連接計算機主機9。隨機模板4連接自動換模機構10，自動換模機構10聯接計算機主機9的信號輸出端□。所述的自動換模機構10包括控制機構11、電機12、傳動機構13、主動軸16、隨機 模板撥插裝置15和從動軸18 ；控制機構11的輸入端與計算機聯接，控制機構11的輸出端 聯接電機12，電機12通過傳動機構13控制主動軸16，主動軸16上固定隨機模板撥插裝置 15，并通過隨機模板撥插裝置15與隨機模板4相連接；隨機模板4首尾相連形成環狀，纏繞 在主動軸16、從動軸18上。在主動軸16上設有擠壓隨機模板4的主動軸壓板輪14，在從動軸18上設有擠壓 隨機模板4的從動軸壓板輪17。有益效果本實用新型提出的一種具有自動換模機構的單象素太赫茲相機，能夠解決現有技 術THz成像技術中存在的共同問題一是可以避免THz陣列探測器信噪比很低的不足，充分 發揮單點THz探測器高信噪比的優勢；二是利用我國目前的單點THz探測器成熟應用技術， 通過更換隨機模板即可完成THz成像，并且獲取的THz圖像信息已經壓縮了無用信息，減輕 了計算機的圖像信息處理任務，有效地提高了成像的速度。隨機模板采用柔性PCB印制板， 不存在國外器件的禁運和高額價格問題；三是單點THz探測器器件國內可以自主生產，而 且隨著產品的數量提升，器件成本會大幅度降低。
圖1 具有自動換模機構的單象素太赫茲相機工作原理圖圖2 圖1之標號10的自動換模機構的工作原理圖
具體實施方式
現結合實施例、附圖對本實用新型作進一步描述本實用新型實施例由單點太赫茲發射器1、直徑為362mmX 362mm的擴束鏡2、樣品 臺3、256mmX 256mm的隨機模板4、直徑為362mmX 362mm的會聚鏡5、單點太赫茲接收器6、 A/D轉換器7、顯示屏8、計算機主機9、自動換模機構10等組成。擴束鏡2設置在太赫茲發 射器1的光路上，擴束鏡之后設置樣品臺3。光線經過樣本臺3上的樣品后穿越隨機模板 4，并經會聚鏡5會聚后到達太赫茲接收器6。太赫茲接收器6的輸出端口接入A/D轉換器 7，A/D轉換器7的輸出端口連接計算機主機9的信號輸入端口。計算機主機9的圖像信號 輸出端口連接顯示屏8，計算機主機9的控制信號輸出端口連接自動換模機構10，自動換模 機構10連接隨機模板4。自動換模機構10根據計算機主機9的控制指令而動作，從而驅動 隨機模板的更換。本實施例中自動換模機構的結構為控制機構11與精密電機12相連，精密電機12與傳動機構13相連，傳動機構13 與直徑為4cm，長度為30cm的主動軸16相連，主動軸16通過固定在自身上的隨機模板撥插 裝置15與長800mm、寬270mm的帶狀柔性PCB太赫茲成像隨機模板4相連，帶狀柔性PCB太赫茲成像隨機模板4的另一端通過從動軸隨機模板撥插裝置19與直徑為4cm，長度為30cm 的從動軸18相連。帶狀柔性PCB太赫茲成像隨機模板4首尾相連形成環狀，纏繞在主動軸16、從動軸 18上，并通過直徑為1cm，長度為30cm的壓板輪14、17的擠壓作用形成有一定間隔的雙層 模板。主動軸16的間歇轉動，通過隨機模板撥插裝置15帶動帶狀柔性PCB太赫茲成像 隨機模板4間歇轉動，從而形成一塊新的成像模板。主動軸16間歇轉動450次(450為完 成一次完整成像所需要的單獨的隨機模板數量)，可形成450塊隨機模板，從而完成一次完 整的太赫茲成像。
權利要求一種具有自動換模機構的單象素太赫茲相機，其特征在于包括太赫茲發射器(1)、擴束鏡(2)、樣品臺(3)、隨機模板(4)、會聚鏡(5)、太赫茲接收器(6)、A/D轉換器(7)、計算機(8)和自動換模機構(9)；在太赫茲發射器(1)與太赫茲接收器(6)之間構成一直線光路，光路中自太赫茲發射器(1)開始依次設有擴束鏡(2)、樣品臺(3)、隨機模板(4)和會聚鏡(5)；太赫茲接收器(6)的輸出端聯接A/D轉換器(7)，A/D轉換器(7)的輸出端口連接計算機(8)。
2.根據權利要求1所述的具有自動換模機構的單象素太赫茲相機，其特征在于隨機 模板(4)連接自動換模機構(9)，自動換模機構(9)聯接計算機(8)的信號輸出端口。
3.根據權利要求2所述的具有自動換模機構的單象素太赫茲相機，其特征在于所述 的自動換模機構(9)包括控制機構(10)、電機(11)、傳動機構(12)、主動軸(15)、隨機模 板撥插裝置(14)和從動軸(16)；控制機構(10)的輸入端與計算機聯接，控制機構(10)的 輸出端聯接電機(11)，電機(11)通過傳動機構(12)控制主動軸(15)，主動軸(15)上固定 隨機模板撥插裝置(14)，并通過隨機模板撥插裝置(14)與隨機模板(6)相連接；隨機模板 (4)首尾相連形成環狀，纏繞在主動軸(15)、從動軸(16)上。
4.根據權利要求3所述的具有自動換模機構的單象素太赫茲相機，其特征在于在主 動軸(15)上設有擠壓隨機模板(4)的主動軸壓板輪(13)，在從動軸(16)上設有擠壓隨機 模板(4)的從動軸壓板輪(17)。
專利摘要本實用新型涉及一種單象素太赫茲相機，其特征在于在太赫茲發射器與太赫茲接收器之間構成一直線光路，光路中自太赫茲發射器開始依次設有擴束鏡、樣品臺、隨機模板和會聚鏡；太赫茲接收器的輸出端聯接A/D轉換器，A/D轉換器7的輸出端口連接計算機主機。本實用新型的單象素太赫茲相機，能夠解決現有技術THz成像技術中存在的共同問題避免THz陣列探測器信噪比很低的不足，充分發揮單點THz探測器高信噪比的優勢；通過更換隨機模板即可完成THz成像，并且獲取的THz圖像信息已經壓縮了無用信息，減輕了計算機的圖像信息處理任務，有效地提高了成像的速度。隨機模板采用柔性PCB印制板，而且隨著產品的數量提升，器件成本會大幅度降低。
文檔編號G01N23/04GK201561941SQ20092024577
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月14日 優先權日2009年12月14日
發明者楊堯, 梁志毅, 王民鋼, 符文星, 閆杰, 馬駿 申請人:西北工業大學