[發(fā)明專利]強(qiáng)度關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)透鏡成像裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910195346.0
• 申請(qǐng)日: 2009-09-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101701903A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓申生;龔文林;張鵬黎;沈夏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01N21/01
• 分類號(hào): G01N21/01;G01N21/49
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)成像領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種強(qiáng)度關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)透鏡成像裝置。

背景技術(shù)

在無(wú)透鏡系統(tǒng)中，投影成像在安檢之類的實(shí)際應(yīng)用中有著重大的應(yīng)用，它是一種通過(guò)光場(chǎng)的自由傳播直接獲取目標(biāo)實(shí)空間像的方法。自從我國(guó)古代公元前400多年前《墨經(jīng)》中和古希臘公元前3世紀(jì)亞里士多德的作品中，便提到了有關(guān)投影成像的原理，如小孔成像。基于光場(chǎng)的一階相關(guān)特性和近場(chǎng)區(qū)光的自由傳播，小孔成像是唯一獲取目標(biāo)物體放大率M＞1的實(shí)空間像的無(wú)透鏡投影成像方法。在小孔成像的整個(gè)成像過(guò)程中，小孔相對(duì)物體、探測(cè)器相對(duì)于小孔的距離均只能處于近場(chǎng)；尤其隨著小孔與探測(cè)器之間距離的增大，當(dāng)探測(cè)器置于遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的情況下，由于小孔的衍射效應(yīng)，傳統(tǒng)的無(wú)透鏡針孔成像系統(tǒng)是無(wú)法獲得物體的實(shí)空間像。而對(duì)于短波長(zhǎng)輻射，其穿透性較強(qiáng)且近場(chǎng)區(qū)較長(zhǎng)，所以小孔成像在X射線成像和中子成像中有著廣泛的用途。然而由于短波長(zhǎng)射線存在電離輻射，在安檢過(guò)程中對(duì)人體存在潛在危險(xiǎn)且對(duì)某些人群存在一定的限制，為了獲得無(wú)輻射的安檢系統(tǒng)，必須利用長(zhǎng)波長(zhǎng)且有強(qiáng)穿透性的輻射進(jìn)行安檢。太赫茲的微波輻射具有強(qiáng)的穿透能力且對(duì)人體無(wú)輻射作用，但是由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)，導(dǎo)致很短的距離就處于遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，依靠傳統(tǒng)光學(xué)成像理論在實(shí)際應(yīng)用中很難實(shí)現(xiàn)投影成像，且目前沒(méi)有此波段范圍的照相機(jī)。在長(zhǎng)波波段，由于長(zhǎng)波波段CCD照相機(jī)工藝和制作技術(shù)很難攻關(guān)，而且成本昂貴，目前世界上最先進(jìn)的技術(shù)水平也只能做到256×256的紅外CCD，而我國(guó)目前還只能做到4×4的紅外CCD，要想達(dá)到類似可見(jiàn)光波段的照相機(jī)功能，仍然存在巨大的困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有投影成像存在的問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種強(qiáng)度關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)透鏡成像裝置。對(duì)于長(zhǎng)波段成像，目標(biāo)探測(cè)光路無(wú)需長(zhǎng)波段面陣CCD探測(cè)器，只需一個(gè)點(diǎn)探測(cè)器即可，成像過(guò)程且不受景深的限制。通過(guò)對(duì)物光路和參考光路探測(cè)器記錄的強(qiáng)度信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)運(yùn)算，便可以獲取目標(biāo)的實(shí)空間像。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種強(qiáng)度關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)透鏡成像裝置，特點(diǎn)是該裝置包括熱光源、沿該熱光源發(fā)出的光束的前進(jìn)方向設(shè)有分光棱鏡，在該分光棱鏡的透射光束方向依次是置于遠(yuǎn)場(chǎng)的待測(cè)物體和位于該待測(cè)物體反射方向的點(diǎn)探測(cè)器；在該分光棱鏡的反射光束方向是置于遠(yuǎn)場(chǎng)的參考光路面探測(cè)器，所述的點(diǎn)探測(cè)器和參考光路面探測(cè)器的輸出端同時(shí)連接執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和進(jìn)行強(qiáng)度關(guān)聯(lián)運(yùn)算的計(jì)算機(jī)，所述的參考光路面探測(cè)器的探測(cè)面到熱光源中心的距離z和待測(cè)物體的被探測(cè)面到熱光源中心之間的距離z₁滿足下列關(guān)系：

|zz1z-z1|>2D2λ---(1)]]>

其中：D為熱光源的橫向直徑大小；λ為熱光源的波長(zhǎng)，所述的熱光源、點(diǎn)探測(cè)器和參考光路面探測(cè)器同時(shí)由一個(gè)同步信號(hào)發(fā)生器同步觸發(fā)控制同時(shí)工作。

所述的熱光源是稀疏陣多頻小孔光源。

本發(fā)明裝置的工作過(guò)程如下：

所述的熱光源、點(diǎn)探測(cè)器和參考光路面探測(cè)器同時(shí)由一個(gè)同步信號(hào)發(fā)生器同步觸發(fā)控制同時(shí)工作：

(1)、熱光源經(jīng)分光棱鏡分成光透射光束和反射光束，透射光束經(jīng)置于遠(yuǎn)場(chǎng)的待測(cè)物體反射而到達(dá)所述的點(diǎn)探測(cè)器；

(2)、由所述的點(diǎn)探測(cè)器接收記錄來(lái)自待測(cè)物體的反射光的隨時(shí)間的光強(qiáng)信息；

(3)、反射方向直接到達(dá)置于遠(yuǎn)場(chǎng)的有高空間分辨能力的參考光路面探測(cè)器，由參考光路面探測(cè)器接收并記錄來(lái)自熱光源的隨參考光路面探測(cè)器位置的光強(qiáng)分布信息；

(4)、將點(diǎn)探測(cè)器隨時(shí)間的光強(qiáng)信息和參考光路探測(cè)器對(duì)應(yīng)時(shí)刻記錄的參考光路面探測(cè)器位置的光強(qiáng)分布信息存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中；