專利名稱：使用電磁高頻輻射對物體成像的方法和設(shè)備的制作方法
使用電磁高頻輻射對物體成像的方法和設(shè)備發(fā)明涉及借助電磁高頻輻射對物體成像的設(shè)備，該設(shè)備包括用于電磁高頻輻射的至少一個檢測器和用于產(chǎn)生焦點的至少一個成像設(shè)備。本發(fā)明還涉及借助電磁高頻輻射對物體成像的方法，該方法包括步驟通過成像設(shè)備將物體成像在至少一個檢測器上，所述成像設(shè)備產(chǎn)生一焦點，并通過檢測器檢測該成像。太赫頻段(THz)是電磁譜中最后的“昏暗”頻段之一，也就是說，迄今為止對于該頻段獲得輻射源和接收器非常困難。因此，該頻段內(nèi)的電磁輻射的應(yīng)用之前限于接近科研的領(lǐng)域，例如無線電天文學或材料科學。在那方面，TZ頻段提供優(yōu)于電磁譜中其它頻段的可觀優(yōu)勢一許多不透光材料在THz頻段下是透明的；-THz輻射是非電離的并因此在生物醫(yī)學領(lǐng)域被認為是安全的；一給定旋轉(zhuǎn)、平移或電子振動的分子激發(fā)在THz頻段內(nèi)具有諧振頻率；-THz輻射給予有關(guān)電荷載體動力學的信息的基本項目，由其是在納米結(jié)構(gòu)中，這在未來的光子和電子器件中扮演關(guān)鍵的角色；一THz輻射相比于光頻率表現(xiàn)出低的散射程度，并因此尤為適用于其中涉及例如灰塵形成增多的工業(yè)環(huán)境，以及一如果考慮通信系統(tǒng)，則較高頻率允許較大的傳輸帶寬。已作出嘗試在某些時候使THz頻段用于成像應(yīng)用，由其在檢查和檢驗人的安保技術(shù)中。US No 5 859 609披露一種借助THz輻射對隱藏物品的全息近實時成像的設(shè)備。 將垂直的直線式天線配置在圓形路徑上移動以獲得例如穿衣服人員之類的被遮蓋對象的 360°的圓柱掃描。數(shù)據(jù)以無焦點毫米波照射的形式出現(xiàn)，這種照射能到達例如穿衣服人員的遮蓋物并能穿透例如衣服的遮蓋物。毫米波照射必須被聚焦或數(shù)學重構(gòu)，也就是說通過計算轉(zhuǎn)化為可辨圖像。這種設(shè)備承受的不利因素在于，為了沿二維方向借助合成孔徑產(chǎn)生三維物體的成像，一方面需要在第一方向具有大量源和檢測器，且另外源和檢測器的配置必須完全繞物體移動以使其也能沿垂直于成排的源和檢測器的第二方向通過合成孔徑形成圖像。這一方面牽涉到由于需要大量源和檢測器引起的高成本，而另一方面還牽涉到由于整個配置必須沿一個圓一次轉(zhuǎn)過360° (例如用來記錄一個完整的人)的相對長的測量時間。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的尤其提供一種借助電磁高頻輻射對物體成像的設(shè)備和方法，它避免了至少一個前述缺陷。根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過借助電磁高頻輻射對物體成像的設(shè)備達成的，該設(shè)備包括用于電磁高頻輻射的至少一個檢測器以及用于產(chǎn)生焦點的至少一個成像設(shè)備，該設(shè)備具有用于改變光束方向的至少一個可控元件，所述可控元件如此適配以使成像設(shè)備的焦點可移動。在這方面，根據(jù)本申請的成像設(shè)備在一個實施例中可以是具有完全合成孔徑的成像系統(tǒng)，該完全合成孔徑不通過光學聚焦元件進行管理而是僅以數(shù)學方式也就是通過計算產(chǎn)生焦點。在一優(yōu)選實施例中，成像設(shè)備是成像光學系統(tǒng)，也就是說沿至少一個方向產(chǎn)生光學成像的折射或反射元件。沿至少一個方向通過光學系統(tǒng)使用電磁輻射的聚焦意味著所使用的檢測器數(shù)目相比完全合成系統(tǒng)可至少沿一個方向大量減少，因為物體的逐塊檢測是通過在物體上移動成像光學系統(tǒng)的焦點來實現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明，在800MHZ-10THZ頻段內(nèi)——也就是在擴展的THz頻段內(nèi)——的電磁輻射被稱為高頻或THz輻射。優(yōu)選地，用于成像的頻率處于30GHz-lTHz范圍內(nèi)并尤其優(yōu)選地為大約100GHz。在這些頻率下，各種材料的反射和透射特征產(chǎn)生很大的差異，這對例如監(jiān)測人員起到一部分作用。例如火器或尖銳武器的表面的金屬在該頻段具有高反射程度，同時生物材質(zhì)一一例如佩帶武器的人的皮膚表面——在該頻段下具有突出的吸光窗。在這個方面，改變光束方向的可控元件可作為整體既是移動檢測器的機械配置又是成像設(shè)備，以使成像設(shè)備的焦點改變?nèi)∠颉Ｈ欢?，?yōu)選實施例是其中改變光束方向的可控元件是光學元件的那些實施例，尤其是反射鏡或透鏡。在這個方面，在本發(fā)明的一個實施例中，用于改變光束方向的可控光學元件可以是成像光學系統(tǒng)的組成部分。盡管根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以無源系統(tǒng)形式出現(xiàn)，也就是說沒有電磁輻射源，然而在一個實施例中，它具有用于電磁輻射的至少一個源，其中該源優(yōu)選為在800MHz-10THz頻段內(nèi)的電磁高頻輻射的源并尤其優(yōu)選地在30GHz-lTHz的頻段內(nèi)。用于產(chǎn)生物體圖像的傳統(tǒng)成像設(shè)備，由于擬成像的物體的鏡面特征，需要大的數(shù)值孔徑來產(chǎn)生具有高分辨率的圖像。然而，這種需求可通過快速移動以掃描物體的小型光學系統(tǒng)來滿足，只是同時要忍受主要圖像瑕疵。為了克服這個問題，本發(fā)明的一個實施例提供這種成像設(shè)備，尤其是成像光學系統(tǒng)被如此適配以使其形成多個相互空間隔離的光束路徑，其焦點處于多個相互不同的位置，并且另外用于改變光束方向的可控元件如此適配以使相互隔離的光束路徑的焦點可空間地移動。以這種方式在區(qū)域上方的多個相互分離的位置掃描物體，其中各相互分離區(qū)域可用小孔徑光學系統(tǒng)掃描，并稍后從多個掃描區(qū)域組合圖像。在這個方面，物體各掃描區(qū)之間由焦點檢測的區(qū)域優(yōu)選是內(nèi)插的。在這方面尤為有利的是，如果一個實施例中空間分離的光束路徑如此取向以使它們從不同的觀察方向“觀察”物體。換句話說，空間分離的光束路徑在物體上的入射角包括彼此成大于0°的角(也為180°，就是說沿相互相對的關(guān)系)。換句話說，它們彼此不平行。在本發(fā)明的另一實施例中，單純采用具有正好一個源和一個檢測器的設(shè)備。在這個方面，電磁輻射的多個發(fā)射元件的互連配置也被解釋成源。根據(jù)本發(fā)明的檢測器也可以是用于電磁輻射的多個接收器的互連配置。根據(jù)本發(fā)明的具有正好一個源和一個檢測器的設(shè)備配置，該設(shè)備配置具有多個相互空間分離的光束路徑、其焦點處于多個相互不同位置，理想地在一個實施例中沿每個相互空間分離的光束路徑具有至少一個相應(yīng)的聚焦元件。在這種配置的替代結(jié)構(gòu)中，每個空間分離的光束路徑相應(yīng)地具有一個源和檢測器，以使該配置具有相同數(shù)目的源和檢測器。作為一種替代實施例，可在一開始實現(xiàn)聚焦由源產(chǎn)生的高頻輻射的每個光束路徑的相應(yīng)聚焦元件，該高頻輻射隨后被分割成多個相互空間分離的光束路徑，例如通過分束
ο在本發(fā)明的一個實施例中，用于改變光束方向的可控元件是旋轉(zhuǎn)門的門元件的表面，該表面對于擬檢測的電磁高頻輻射是反射性的。這一配置的優(yōu)勢在于，使通過旋轉(zhuǎn)門進入大樓或大樓一部分的人們能被檢測和檢查而無需意識到這種情況。在一個方面，對于通過旋轉(zhuǎn)門的門元件改變光束方向的元件，可訴諸于在任何情形下存在并被機械驅(qū)動的元件。在另一實施例中，旋轉(zhuǎn)門的門元件的反射表面被機械地涂覆以提供所對使用的高頻輻射的充足反射率。在本發(fā)明的一個實施例中，可移動光學元件是具有多邊形的本體，優(yōu)選為三角形底表面，其至少一個側(cè)面形成所使用的高頻輻射的反射鏡并可繞一軸旋轉(zhuǎn)。這種配置允許快速掃描擬檢測物體的表面區(qū)域，因為通過旋轉(zhuǎn)運動獲得偏轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的一個實施例中，相互空間分離的光束路徑全部具有在物體和檢測器之間或源、物體和檢測器之間的相互不同的光程長度，由此當對所有光束路徑使用剛好一個源和一個檢測器時，光束路徑的各焦點的回射被時間編碼。作為替代或附加，在其中每個光束路徑具有至少一個相應(yīng)可移動光學元件的實施例中，如此適配光學元件以使在某一時間內(nèi)的給定瞬間僅有一個可移動光學元件將電磁輻射發(fā)射至檢測器。其一個實例是具有三個相互空間分離的光束路徑的配置，其中在三個光束路徑的每個光束路徑中提供三角形橫截面的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)反射鏡本體，其中每個反射鏡本體的三個側(cè)表面中的僅一個具有相應(yīng)的反射特性，同時反射鏡本體的另外兩側(cè)分別是吸光的。如果在具有多個相互空間分離的光束路徑的實施例中，提供至少一個可移動光學元件，優(yōu)選地該反射鏡本體如迄今為止描述的那樣，在每個單獨的光束路徑內(nèi)，并另外具有以低速移動的可移動光束偏轉(zhuǎn)元件，例如旋轉(zhuǎn)門的門元件的反射表面，則通過反射鏡本體的快速移動，物體的均等的多個小表面部分被快速地掃描，同時第二光束偏轉(zhuǎn)元件(也就是旋轉(zhuǎn)門)的緩慢移動使物體的多個不同區(qū)域被連續(xù)掃描。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，檢測器具有至少兩個接收器或像素，它們被配置成形成一排，其中設(shè)備具有控制裝置或評價設(shè)備，它如此適配以使接收器可按如此方式工作沿平行于該排的方向它們通過合成孔徑形成成像，并且成像設(shè)備是成像光學系統(tǒng)，它如此適配以使其僅在基本垂直于排的平面內(nèi)產(chǎn)生光學成像。該設(shè)備表現(xiàn)為一種混合系統(tǒng)，其借助成像光學系統(tǒng)沿第一方向或維度產(chǎn)生傳統(tǒng)光學成像，同時沿與第一方向或維度垂直的第二方向或維度提供合成孔徑成像的優(yōu)勢。被頻繁地稱為合成成像的合成孔徑成像的原理是通過移動天線的多個時間連續(xù)的記錄或小孔徑的移動物鏡或另外通過多個小孔徑的靜止天線的多個時間連續(xù)記錄來取代涉及大孔徑的天線快照(snapshot)。在該混合系統(tǒng)的一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具有一個源，該源具有用于電磁高頻輻射的至少第一和第二發(fā)射元件，這些發(fā)射元件與檢測器的接收器一起以形成具有發(fā)射元件和接收機的一排的方式設(shè)置。在那種情形下，配置通過由發(fā)射元件發(fā)出的輻射來提供對物體的照射，在一個實施例中，通過相同的成像設(shè)備和特別是相同的成像光學系統(tǒng)， 它們用來將輻射成像在接收器上。在那方面，根據(jù)本發(fā)明的混合系統(tǒng)不局限于兩個發(fā)射元件或接收器，而是在一些實施例中具有兩個以上的發(fā)射元件和/或接收器。根據(jù)本申請，術(shù)語“排”用來表示發(fā)射元件和/或接收器的配置，其中發(fā)射元件和/ 或接收器沿一直線布置。這意味著發(fā)射元件和/或接收器的配置沿一個方向比沿與之垂直的方向占更大的廣度。然而，根據(jù)本發(fā)明的排不排除排的每個列具有一個以上發(fā)射元件或接收器的可能性。這也意味著，例如2X4或4X20個發(fā)射元件或接收機的配置可視為排， 只要該配置沿一個方向比沿與之垂直的方向占更大的廣度。當本發(fā)明的描述涉及成像光學系統(tǒng)如此適配以使僅在基本垂直于排的平面內(nèi)形成光學圖像時，這意味著例如以平行關(guān)系入射到成像光學系統(tǒng)上的光束僅在垂直于排的平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，由此聚焦在成像光學系統(tǒng)后面的直線上。在本發(fā)明的一個實施例中，成像光學系統(tǒng)具有圓柱形光學系統(tǒng)。該圓柱形光學系統(tǒng)在理想意義中是像散的，也就是說它們僅在垂直于其圓柱軸的平面內(nèi)產(chǎn)生光學成像。這種圓柱形光學系統(tǒng)因此尤為適用于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，因為當它們的圓柱軸基本平行于發(fā)射元件和/或接收器的排延伸時，它們在垂直于排的平面內(nèi)產(chǎn)生光學成像，同時它們在平行于其圓柱軸的方向不具有任何成像效果。根據(jù)本發(fā)明的術(shù)語“圓柱光學系統(tǒng)”用來表示其折射界面或反射表面是由圓柱的外緣表面或中空圓柱的內(nèi)緣表面或其表面段構(gòu)成的光學系統(tǒng)。這種圓柱光學系統(tǒng)的主體優(yōu)選地包括直圓柱體，其外緣表面或內(nèi)緣表面垂直于底面，其中底面或內(nèi)側(cè)橫截面積優(yōu)選地由圓或橢圓形成。具有拋物線狀或雙曲線狀表面的光學系統(tǒng)也包含在本發(fā)明意義的圓柱光學系統(tǒng)中，只要它們是像散的。在一個實施例中，發(fā)射元件和/或接收器的排被配置在中空圓柱光學系統(tǒng)的第一焦點上。如果在本發(fā)明的一個實施例中，中空圓柱光學系統(tǒng)具有限定本體的反射內(nèi)緣表面的結(jié)構(gòu)的橢圓內(nèi)側(cè)橫截面積，則圓柱光學系統(tǒng)具有兩個焦點。如果發(fā)射元件和/或接收器的圓柱排配置在第一焦點以使發(fā)射元件和/或接收器指向中空圓柱光學系統(tǒng)的反射表面，則由輻射源發(fā)出的電磁輻射通過橢圓鏡聚焦到物體上的(聚焦)線上。盡管沿垂直于排配置的方向的成像設(shè)備的分辨率是通過其本身的成像效果達成的，然而合成孔徑是沿平行于排的方向計算的，并且該合成孔徑用于沿該方向的圖像形成。作為所描述的橢圓或拋物線狀凹鏡的一種選擇，在本發(fā)明的一些實施例中，成像光學系統(tǒng)也可由圓柱式望遠鏡構(gòu)成，例如圓柱式卡塞格倫望遠鏡、牛頓望遠鏡、施密特望遠鏡或其組合形式。為了能夠沿垂直于排的方向產(chǎn)生圖像，本發(fā)明的一個實施例提供該圓柱光學系統(tǒng)可繞平行于圓柱軸的軸線樞轉(zhuǎn)，即同時平行于發(fā)射元件和/或接收器的排。如此，可沿垂直于排的方向掃描或光柵化一物體。根據(jù)本發(fā)明，圓柱光學系統(tǒng)則同時代表改變光束方向的可控元件。在本發(fā)明的又一實施例中，用于電磁高頻輻射的第一發(fā)射元件被適配成發(fā)出第一唯一可識別的電磁信號，而用于電磁高頻輻射的第二發(fā)射元件被適配成發(fā)出第二唯一可識別的電磁信號，并且兩個接收器如此適配以使每個接收器基本同時和可區(qū)別地接收第一和
第二信號。在本發(fā)明的一個實施例中，由各發(fā)射元件射出的電磁信號借助發(fā)射信號的頻率被唯一地編碼，也就是說，它們通過各自的頻率彼此區(qū)別。由于在實施例中不存在關(guān)于各自發(fā)射的電磁信號包括相同頻率的兩個發(fā)射元件，因此由接收器接收的每個信號可唯一地關(guān)聯(lián)于單個發(fā)射元件。由于每個接收器同時接收第一信號和第二信號，因此沿發(fā)射元件和/或接收器的排方向的大孔徑可在短時間內(nèi)自接收的信號合成并可計算出具有高級分辨率的排形式圖像。根據(jù)該實施例，電磁信號的頻率的參照用來指示其載波頻率，而不是例如其調(diào)制頻率。替代地，所描述的由各發(fā)射元件發(fā)出的電磁信號的頻率編碼的唯一識別性也可通過具有相同載波頻率的唯一信道編碼來實現(xiàn)，如移動式無線電和通信領(lǐng)域內(nèi)所熟知的那樣。在本發(fā)明的又一實施例中，第一和第二接收器以鎖相關(guān)系耦合在一起，不管輻射源和接收器是否以鎖相關(guān)系耦合。電磁信號的檢測可以干涉測量方式來實現(xiàn)，其中考慮各接收器之間的電磁信號中的相位差的干涉測量算法用于圖像成形。另外，在一個實施例中，第一和第二接收器相位耦合于輻射源。在這個方面，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備尤為適用于電磁連續(xù)波信號(CW信號)的發(fā)送和接收。在一個實施例中，發(fā)射的電磁連續(xù)波信號的頻率可在測量時間內(nèi)保持恒定。替代地， 可在測量時間內(nèi)改變信號的頻率，只要該時間內(nèi)沒有一瞬間兩個信號涉及同一頻率或相同的唯一可識別簽名以允許由接收器接收的各信號在整個測量時間內(nèi)唯一關(guān)聯(lián)于相應(yīng)的發(fā)射元件。在一個實施例中，第一和第二信號的發(fā)射也是基本同時實現(xiàn)的。雖然信號是同時發(fā)射的，但由于通過各發(fā)射元件發(fā)出的電磁信號的唯一可識別性，它們能唯一地關(guān)聯(lián)于發(fā)射元件。沿成排形式的發(fā)射元件和/或接收器的配置的方向計算成排形式圖像是通過通常用于具有合成孔徑的成像過程并用于干涉測量雷達成像或干涉測量射電天文學的算法實現(xiàn)的。在這種情形下，在一個實施例中，使用合成成像的原理來處理單個發(fā)射元件的由至少兩個接收器同時接收的信號，以提供具有大合成孔徑的單虛擬天線的第一合成圖像。在這種情形下，合成圖像的產(chǎn)生同時受由其它發(fā)射元件發(fā)出的所有額外信號的作用。相應(yīng)的成像算法已知例如來自Mehrdad SoumeWi所著的書籍“Fourier Array Imaging(傅立葉陣列成像)”Prentice Hall, PTR,版本1994 年 1 月，ISBN-10 0130637696，其內(nèi)容涉及成像的算法全部援引包含于此。本文描述為用于產(chǎn)生物體圖像的合成孔徑成像的過程在文獻的另一處被稱為全息成像或干涉成像。如前所述的實施例具有第一和第二發(fā)射元件，其中第一發(fā)射元件適配成發(fā)出處于第一頻率的第一電磁信號，而第二發(fā)射元件適配成發(fā)出處于第二頻率的第二電磁信號，其中第一和第二頻率彼此不同，而至少兩個接收器如此適配以使其每一個基本同時地接收第一和第二信號則記載在德國專利申請DE 10 2007045 103. 4中。尤其，至少一個第一和第二發(fā)射元件和至少兩個接收器的配置可從前面指出的公開說明書的闡述中找到，特別是在權(quán)利要求書中。在這個方面，DE 10 2007 045 103. 4的公開參照其全部公開內(nèi)容援引包含于此。前述目的中的至少一個是通過借助電磁高頻輻射對物體成像的方法達成的，該方法包括以下步驟通過優(yōu)選為成像光學系統(tǒng)的成像設(shè)備將物體成像在至少一個檢測器上， 所述成像設(shè)備形成一焦點；通過檢測器檢測成像并控制改變光束方向的元件以使成像設(shè)備的焦點位置在物體上空間地移動。另外，在一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟通過多個相互空間分離的光束路徑對物體成像，光束路徑的焦點處于多個彼此不同的位置；并控制改變光束方向的元件，以使相互分離的光束路徑的焦點空間地移動。本發(fā)明的其它優(yōu)勢、特征和可能用途將從下面對實施例的描述和附圖中清楚顯現(xiàn)。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明用于對物體成像的設(shè)備的第一實施例；以及圖2示出根據(jù)本發(fā)明用于對物體成像的設(shè)備的又一實施例。圖1所示的實施例涉及所謂的有源系統(tǒng)，也就是說該系統(tǒng)具有用高頻輻射照射擬檢測的物體的照射配置，該高頻輻射然后通過與源設(shè)置在同一機殼1內(nèi)的檢測器檢測出。源和檢測器的配置1具有多個發(fā)射元件和接收器，發(fā)射元件形成源而接收器形成檢測器。排狀配置具有以不規(guī)則順序以相互并列關(guān)系設(shè)置的發(fā)射元件和接收器。在所示實施例中，每個排具有五個發(fā)射元件和接收器。這給予各發(fā)射元件和接收器的發(fā)射和接收位置間的多重間距。因此在k空間的良好覆蓋性——其中k是反相波矢量——已沿一個方向通過少量發(fā)射元件和接收器而達成，也就是說沿相互并列關(guān)系的方向。在所示實施例中的發(fā)射元件和接收器的排形式陣列被設(shè)置在三個橢圓形凹圓柱鏡(hollow-cylinder mirror) 3a、3b、3c的第一聚焦線內(nèi)或焦點內(nèi)。在圖1的成像設(shè)備的示意性平面圖中，發(fā)射元件和接收器的排的結(jié)構(gòu)垂直于薄片的平面。沿這個方向，也就是說沿平行于排的方向，反射鏡3a-3c不是彎曲的，因此在垂直于排的平面內(nèi)只提供像散成像， 也就是說在平行于圖1視圖的紙面的平面內(nèi)，類似于圓柱透鏡的情形。在作為一種替代方案并且在這里未示出的另一實施例中，凹圓柱鏡3a_3c可由相應(yīng)圓柱透鏡來替代，其中物體應(yīng)當設(shè)置為從源-檢測器配置1觀察來看處于透鏡后側(cè)。聚焦反射鏡3a_3c以它們分別近似地將源的總功率的三分之一分成三個相互空間分離的光束路徑的方式設(shè)置在源-檢測器配置1的發(fā)射楔。除設(shè)置在源-檢測器配置1 中的發(fā)射元件和接收器的排上的第一焦點外，聚焦反射鏡3a_3c分別產(chǎn)生第二焦點或聚焦線8a-8c，第二焦點或聚焦線8a-8c如此配置以使其落在擬成像的物體4上。三個相互空間分離的光束路徑各自從不同的觀察方向觀察物體4。在所示實施例中，如此選擇三個分離的光束路徑以使它們各自具有相互不同的光程長度。如此，由物體反射的這三個信號分量可借助其穿越時延來區(qū)分，也就是它們以時間分離關(guān)系入射到源-檢測器配置的接收器上。物體的全部三個部分可因此用源-檢測器配置中的相同接收器來檢測，而不會引起各部分信息的混合?？梢苿臃瓷溏R元件配置在三條光束路徑中的每條路徑中。反射鏡元件2a-2c使焦點或聚焦線8a-8c能彼此獨立地在物體上移動并使物體能在其一部分上被相應(yīng)地掃描。在設(shè)備的操作中，對通過聚焦線8a-8c掃描的每個物體部分產(chǎn)生相應(yīng)的圖像。聚焦線8a-8c之間的區(qū)域則基于不同標準被插值，如此獲得整個物體4的圖像。其上聚焦線8a-8c通過的物體4表面的各個部分圖像在這種情形下表示在圖1的視圖中平行于紙面的平面內(nèi)的“真實”光學圖像的組合，也就是由相應(yīng)聚焦元件3a_3c物理地產(chǎn)生的圖像以及沿與之垂直的方向利用合成孔徑的圖像(即同樣垂直于圖1的視圖中的紙面)。合成孔徑成像借助適當?shù)乃惴▽崿F(xiàn)，這些算法允許評價測得的信號振幅和相位， 也就是平行于排的方向的合成聚焦。如果穿越時間信息——也就是有關(guān)相位的信息——可用，則也可實現(xiàn)有關(guān)物體4離源-檢測器配置1的間距的信息的重構(gòu)。由于事實上合成成像是借助包含僅沿一個維度的發(fā)射元件和接收器的成排形式的源-檢測器配置1來實現(xiàn)的，因此對于發(fā)射元件和接收器的數(shù)目和對于物體4在物體平面內(nèi)的成像表面的重構(gòu)所用到的計算能力的需求相比完全合成系統(tǒng)顯著降低。另外，這種配置的信噪比相比完全合成系統(tǒng)顯著提高，所述完全合成系統(tǒng)沿兩個空間方向的合成孔徑進行計算，因為信號的標記增益由于通過凹鏡3a_3c成像而至少沿一個維度獲得。相比純粹的光學系統(tǒng)，也就是沿二維成像的光學系統(tǒng)，用來對相應(yīng)物體部分成像的反射鏡3a_3c具有顯著更大的數(shù)值孔徑并與更高程度的分辨率關(guān)聯(lián)。在這種情形下，由于反射鏡3a_3c的小空間尺寸，發(fā)現(xiàn)其圖像缺陷顯著小于當借助單光學系統(tǒng)對整個物體成像時的圖像缺陷，所述單光學系統(tǒng)具有可比擬于反射鏡3a_3c的數(shù)值孔徑并用來掃描整個物體4。盡管在具有如圖1所示結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，必須對物體4上聚焦線8a-8c越過物體表面的區(qū)域之間的相對較大區(qū)域進行插值，然而圖2所示的替代實施例使其能夠越過擬檢測的物體的較大區(qū)域。在這種情形下，與圖1的配置相似的元件在圖2中用相同附圖標記表
7J\ ο在三條光束路徑中的每條路徑中，除了圖1中的快速旋轉(zhuǎn)反射鏡配置外，在圖2的這三條光束路徑中還具有其它共同的反射性移動元件，即旋轉(zhuǎn)門10的門部件6。這種配置可例如用于當有人通過該旋轉(zhuǎn)門進入大樓時檢查這個人。在聚焦線 8a-8c由于快速轉(zhuǎn)動反射鏡元件2a_2c而快速越過物體4的同時，聚焦線8a_8C在其上越過的區(qū)域由旋轉(zhuǎn)門10連續(xù)改變。相比反射元件以較低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)門10的門元件6的反射表面9a_9c連續(xù)改變各光束路徑的觀察方向。如此，能減小聚焦線8a-8c在其上越過的區(qū)域之間要插值的物體4表面的各個區(qū)域。圖1和圖2所示的反射元件2a_2c包括三角形底表面的圓柱本體，由此它們具有三邊表面。反射鏡本體繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，由此反射表面旋轉(zhuǎn)通過相應(yīng)的光束路徑。對于聚焦線8a-8c經(jīng)過其上的每個區(qū)域的高掃描速率可通過元件的純旋轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)。 在所示實施例中，每個三角形反射鏡本體的僅一個相應(yīng)側(cè)表面Ila-Ilc對于所使用的高頻輻射是反射性的，而其它兩個側(cè)表面對于高頻輻射是吸收性的。如此可確保僅一個相應(yīng)光束路徑是活動的(為簡化附圖而不像圖1和圖2所示那樣)，也就是說對于電磁輻射來說是透明的。如此可以作出三個不同物體部分的信號之間的額外區(qū)別。因為原始公開而指出本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可從本說明書、附圖和權(quán)利要求書中看出的所有特征，因此即使僅結(jié)合某些其它特征以特定術(shù)語描述，它們也能既單獨或以組合方式與本文披露的其它一些特征或一組特征組合，只要沒有明確排除或者技術(shù)方面使這些組合變得不可能或無意義。為了描述的簡潔性和可讀性，此處省略全部可想像的特征組合的廣泛的顯而易見的表示。盡管在附圖和前面的說明書中已詳細闡述和描述了本發(fā)明，然而該闡述和描述僅為示例性的并且不認為是對如權(quán)利要求書所定義的保護范圍的限制。本發(fā)明不限于所披露的實施例。所披露實施例的修改對本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員從附圖、說明書和所附權(quán)利要求書看來是顯而易見的。在權(quán)利要求中，“具有”一詞不排除其他要素或者步驟，并且不定冠詞“一個” 不排除復數(shù)形式。唯一的事實是某些特征在不同權(quán)利要求書中作出要求并不排除其組合形式。權(quán)利要求書的引用不認為是對保護范圍的限定。
權(quán)利要求
1 一種借助電磁高頻輻射對物體成像的設(shè)備，包括用于電磁高頻輻射的至少一個檢測器；以及用于產(chǎn)生聚焦的至少一個成像設(shè)備； 其特征在于，所述設(shè)備具有用來改變光束方向的至少一個可控元件，所述元件如此適配以使成像設(shè)備的焦點可移動。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述成像設(shè)備如此適配以使其形成多個相互空間分離的光束路徑，所述光束路徑的焦點位于多個相互不同的位置，并且所述改變光束方向的可控元件如此適配以使相互分離的光束路徑的焦點可在空間上移動。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述改變光束方向的可控元件是旋轉(zhuǎn)門的門部件的表面，所述表面對于擬檢測的電磁高頻輻射是反射性的。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述改變光束方向的可控元件是可移動光學元件，優(yōu)選地是可旋轉(zhuǎn)或可樞轉(zhuǎn)的反射鏡。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述可移動光學元件是具有多邊形的本體， 優(yōu)選為三角形底表面，其至少一個側(cè)表面形成所使用的高頻輻射的反射鏡并繞一軸旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，具有多邊形底表面的本體的至少一個側(cè)表面對所使用的高頻輻射具有材料吸收性。
7.如權(quán)利要求4-6中任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，每個空間分離的光束路徑具有至少一個可移動光學元件。
8.如權(quán)利要求2-7中任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述每個空間分離的光束路徑具有在所述檢測器和焦點之間的光程長度，其中所述光程長度都是彼此不同的。
9.如權(quán)利要求2-8中任何一項所述的設(shè)備，其特征在于，每個空間分離的光束路徑具有至少一個聚焦元件。
10.一種借助電磁高頻輻射對物體成像的方法，包括以下步驟通過產(chǎn)生焦點的成像設(shè)備將物體成像在至少一個檢測器上；通過所述檢測器檢測成像；以及控制改變光束方向的元件以使所述成像設(shè)備的焦點的位置在物體上空間地移動。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟通過多個相互空間分離的光束路徑對物體成像，所述光束路徑的焦點位于多個相互不同的位置；以及控制改變光束方向的元件以使相互分離的光束路徑的多個焦點在所述物體上空間地移動。
全文摘要
本發(fā)明涉及借助電磁高頻輻射對物體(4)成像的設(shè)備，該設(shè)備包括用于電磁高頻輻射的至少一個檢測器(1)和用于產(chǎn)生焦點的至少一個成像設(shè)備(3a，b，c)。為了提供借助電磁高頻輻射對物體成像的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法甚至能以高分辨率檢測快速移動的物體(4)，根據(jù)本發(fā)明提出該設(shè)備具有用來改變光束方向的至少一個可控元件(2a，b，c)，該可控元件適配成使成像設(shè)備的焦點可移動。
文檔編號G02B26/08GK102265175SQ200980149113
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
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