利用sar原理并结合聚焦光学器件来改善分辨率的毫米波照相机的利记博彩app

专利名称：利用sar原理并结合聚焦光学器件来改善分辨率的毫米波照相机的利记博彩app
利用SAR原理并结合聚焦光学器件来改善分辨率的毫米波
照相机 本发明涉及通过电磁极高频率辐射对物体进行成像的装置和方法。太赫兹频率范围(THz)是电磁波谱中最后的“黑暗”频率范围之一，换句话说，迄 今为止，获得用于该频率范围的辐射源和接收机都很难。因此，该频率范围中的电磁辐射的 应用至今都限于与研究有关的领域，比如射电天文学或材料科学。在这一方面，THz频率范 围与电磁波谱中的其它频率范围相比提供了相当多的优点-许多光学不透明材料在THz频率范围中都是透明的，-THz辐射是非离子化的并因此在生物医学领域中被视为是安全的，_给定的旋转的、平移的或电子振动的分子激励具有在THz频率范围中的谐振频 率，-THz辐射提供了关于电荷载流子动力学的基本的信息项，特别是纳米结构中的这 种信息项，这些纳米结构在将来的光子与电子部件中扮演了重要的部分，-THz辐射与光学频率相比呈现出很低的散射度，因此特别适合用在工业环境中， 例如，在工业环境中灰尘的形成日益突出，并且-如果考虑通信系统，则更高的频率允许更大的传输带宽。现在，尝试将THz频率范围应用于成像应用领域已有一段时间了，特别是在医学 技术和安保技术中，例如，用于身份检查。在那一方面，所谓的合成成像的方法被频繁地使 用。合成成像(也常常被称为具有合成孔径的成像)的原理是具有大孔径的天线或 目标的照片被具有小孔径的移动天线或移动目标的多个时间-连续的照片替代，或者也被 具有小孔径的多个静止天线或静止目标的多个时间-连续的照片替代。最为人熟知的合成成像系统是所谓的合成孔径雷达(简称SAR)。在这种情况下， 例如，使安装在飞机上的雷达系统的发送和接收天线移动而越过一物体。在该移动过程中， 以可变视角对该物体进行照射，并且相应地进行记录。如果发送和接收天线的路径不是充 分已知的，则可以从由发送天线所发射的且被该物体反射回到接收天线中的高频信号的强 度和相位位置中合成出大天线的孔径，由此，在天线的移动方向上可以实现高水平的位置 分辨率。通过被反射的雷达信号的记录的数据，针对在飞行穿越过程中发送天线所照射的 每个位置而计算的是其专用的合成天线，如此选定角度分辨率(以方位角来表示)，使得飞 行或移动方向上的几何分辨率对于所考虑的所有距离而言都是相同的。对于静止的应用(例如，通过MHz和GHz频率范围中的极高频率辐射对人们进行 监控的应用)，已知有这样的系统，所述系统不使用相对于物体而移动的单一一对发送和接 收天线，所述系统使用多个发送和接收天线，这些天线以不同的角度对物体进行成像，并且 根据SAR原理来估算其信号。在那种情况下，可以用发送天线本身或分开的接收天线来接 收由所述物体反射的波或穿过所述物体而透射的波。为了实现尽可能好的空间分辨率，用 多个接收天线来接收由单个发送天线所发射的信号。在那一方面，现有技术(例如WO 2006/036454A2)揭示了用合成孔径进行成像的系统和方法，所述系统和方法在多个接收机上接收时根据由各个发送天线所发射的信号通 过物体反射或穿过物体透射而把这些信号彼此区分开。在那种情况下，各个发送天线发射 其信号，这些信号全是同一频率且在时间上是连续的，也就是说，串行地实现来自各个发送 机的信号发射。在那些方法中，每个接收机处所接收到的信号可以在时间上的任何时刻与 发送机唯一地关联起来，但是发送机的串行激活必然使测量时间比较长。从WO 2006/036454A2中得知的系统使用像行那样的发送机和接收机排列方式， 其中为了扫描三维物体，分别在发送机或接收机行前面的马达-驱动平台上使它旋转。那 样，在测量操作过程中，三维物体的表面被完全扫描，正如常规机载SAR系统通过让飞机飞 过地表的情况那样。在备选的系统中，不检测所述物体，使发送机或接收机行绕着所述物体 旋转，这样能允许对所述物体进行完全合成检测。其它系统使用阵列形式的二维的发送机和接收机排列方式，由此能实现三维物体 的完全合成成像。然而，这种系统要求在两个维度上有大量的发送机和接收机，以提供足够 的分辨率。 相比之下，本发明的目的是提供一种通过电磁极高频率辐射对物体进行成像的装 置和方法，所述装置和方法有可能实现尽可能高的分辨率，同时尽可能少的发送机和接收 机的个数，且有可能避免待成像的物体的旋转。通过用电磁极高频率辐射对物体进行成像的装置来实现上述的至少一项，该装置 包括至少两个接收机，用于极高频率辐射，其中所述接收机是如此排列的使得它们形成一 行；控制器，如此调适所述控制器使得可如此操作所述接收机使得它们用平行于所述行的 方向上的合成孔径来产生成像；以及成像光学装置，如此调适所述成像光学装置使得它仅 仅在基本上垂直于所述行的平面中产生光学成像。根据本发明的装置代表了一种混合系统，该系统在第一方向或维度中通过成像光 学装置产生常规光学成像，同时在与之垂直的第二方向或维度中享受用合成孔径来成像的 优点。用根据本发明而提到的极高频率辐射来指示在800MHz和IOTHz的频率范围中 (即在放大的THz频率范围中)的电磁辐射。较佳地，用于成像的频率是在30GHz和ITHz 的范围中，特别较佳地是约为100GHz。在那些频率处，例如，在人监控中起作用的各种材料 的反射和透射特性方面发生很大的差异。金属(例如，枪或匕首等武器的表面)在该频率 范围中具有很高的反射率，而生物材料(例如，携带该武器的人的皮肤的表面)在该频率范 围中具有显著的吸收窗口。在一个实施方式中，根据本发明的装置至少具有电磁极高频率辐射的第一和第二 辐射源，所述辐射源与接收机一起是如此排列的，使得它们形成一行辐射源和接收机。在那 种情况下，在一个实施方式中，用所述辐射源所发射的辐射对物体进行照射是用相同的成 像光学装置来实现的，该成像光学装置用于将所述辐射成像到所述接收机上。在那一方面，根据本发明的装置并不限于两个辐射源或接收机，而是在多个实施 方式中具有不止两个发送机和/或接收机。根据本发明而提到的行是指辐射源和/或接收机的排列方式，其中辐射源和/或 接收机沿着直线排列。这意味着辐射源和/或接收机在一个方向上的排列比与之垂直的方 向具有更大的广度。然而，根据本发明的行并不排除该行的每一列具有不止一个辐射源或接收机。换句话说，例如，也将2X4或4X20辐射源或接收机的排列方式视为一行，只要一 个方向上的排列比与之垂直的方向具有更大的广度就可以。当本发明的描述提到 如此调适成像光学装置使得它仅仅在与所述行基本上垂直 的平面中产生光学成像这一事实时，这意味着以平行关系入射到成像光学装置上的光束仅 仅在与所述行相垂直的平面中发生如此的偏转，使得它们被聚焦到成像光学装置后面的一 条线上。在本发明的实施方式中，将第一辐射源调适成发射第一可唯一标识电磁信号，将 第二辐射源调适成发射第二可唯一标识电磁信号，其中，如此调适两个接收机使得每个接 收机基本上同时接收第一和第二信号。在本发明的实施方式中，由各个辐射源所发射的电磁信号是通过所发射的信号的 频率进行唯一地编码的，也就是说，是通过它们的频率而彼此区分开的。如在一个实施方式 中那样，关于所发射的电磁信号，没有两个辐射源具有完全一样的频率，接收机所接收到的 每个信号可以与单个辐射源唯一地关联起来。因为每个接收机同时接收第一和第二信号，所以在辐射源和/或接收机的行的方 向上，可以在短时间内从接收到的信号中合成大孔径，并且可以按高分辨率水平来计算以 行为形式的图像。根据本实施方式，用提到的电磁信号的频率来指示它们的载波频率，而非它们的 调制频率。作为上述的备选方案，各个辐射源所发射的电磁信号的频率编码唯一可标识性也 可以通过同一载波频率处的唯一信道编码来实现，正如从移动无线电和通信技术中获知的 那样。在另一个实施方式中，第一和第二接收机以相位-锁定关系彼此耦合着，不管辐 射源和接收机是否是以相位_锁定关系耦合着的。这样，可以通过干涉装置来实现电磁信 号的检测，在这种情况下，采用考虑了各个接收机之间的电磁信号的相位差的干涉算法来 产生图像。另外，在一个实施方式中，将第一和第二接收机相位-耦合到辐射源。根据本发明的装置在这一方面特别适于发射和接收电磁连续波信号(CW信号)。 在一个实施方式中，所发射的电磁连续波信号的频率可以在测量时间内保持恒定。或者，在 测量时间内可以改变信号的频率，只要在任一时刻都没有两个信号具有同一频率或同一可 唯一标识特征就可以，为的是在整个测量时间内允许由接收机所接收到的各个信号与各个 辐射源唯一地关联起来。在一个实施方式中，基本上同时实现第一和第二信号的发射。尽管在同一时刻发 射上述信号，但是通过各个辐射源所发射的电磁信号的唯一可标识性，它们可以与发射的 辐射源唯一地关联起来。通过通常用于合成孔径成像方法或用于干涉雷达成像或干涉无线电天文学的算 法来实现在辐射源和/或接收机的行的排列方向上线条形式图像的计算。在那一方面，使 用合成成像原理的实施方式提供了 对由至少两个接收机从单个辐射源同时接收到的信号 进行处理，以提供具有大合成孔径的单个虚拟天线的第一合成图像。在那种情况下，对于其 它辐射源所发射的所有信号而言，合成图像的产生也是同时实现的。
例如，从 Mehrdad Soumekh 的书"Fourier Array Imaging，，(Prentice Hall 出版 社，PTR，版本1994年1月，ISBN-IO =0130637696)中能获知合适的成像算法，其涉及到成 像算法的内容全部引用在此作为参考。在本文中将用于产生物体的图像的方法描述成具有 合成孔径的成像，在上述文献的其它地方也被称为全息成像或干涉成像。如上所述的一个实施方式具有第一和第二辐射源，其中，调适第一辐射源以第一 频率发射第一电磁信号，并且调适第二辐射源以第二频率发射第二电磁信号，第一和第二 频率彼此不同，并且有至少两个接收机，将所述接收机调适成使得每个接收机基本上同时 接收第一和第二信号，在德国专利申请DE 102007 045 103. 4中描述了该实施方式。特别 是，在上述公开的说明书中(特别是在权利要求书中)可以找到包括至少一个第一和第二 辐射源以及至少两个接收机的排列方式。在那一方面，DE 10 2007 045 103的内容全部引 用在此作为参考。
在一个实施方式中，成像光学装置具有圆柱形光学装置。这种圆柱形光学装置是 处于理想的检测象散中的，也就是说，它们仅仅在与其圆柱轴相垂直的平面中产生光学图 像。因此，这种圆柱形光学装置特别适用于根据本发明的装置中，当其圆柱轴基本上平行于 辐射源和/或接收机的行而延伸时，它们在与所述行相垂直的平面中产生光学成像，而在 平行于其圆柱轴的方向上它们不具有任何成像动作。用本发明中提到的圆柱形光学装置来指示这样的光学装置，由圆柱的外围表面或 中空圆柱的内部表面或其表面部分构成其折射界面或反射表面。那些圆柱光学装置的主体 较佳地包括直圆柱，其外围或内表面垂直于底部表面，其中，较佳地由圆形或椭圆形构成底 部表面或内部横截面区域。在圆柱形光学装置中，根据本发明，还包括具有抛物面或双曲面 的光学装置，只要它们是象散的就可以。在一个实施方式中，将辐射源和/或接收机的行安排在中空_圆柱形光学装置的 第一焦点处。如果在本发明的一个实施方式中所述中空-圆柱形光学装置具有椭圆形内部 横截面从而定义了主体的反射内表面的配置情况，则该圆柱形光学装置具有两个焦点。如 果将辐射源和/或接收机的圆柱形的行安排在第一焦点处使得辐射源和/或接收机指向中 空_圆柱形光学装置的反射表面，则通过椭圆形镜子使由辐射源发射的电磁辐射聚焦到物 体上的一线条上。尽管通过成像自身来实现在垂直于所述行的排列的方向上该成像系统的 分辨率，但是在平行于该行的方向上，该分辨率涉及到用于在该方向上产生图像的合成孔 径。作为上述椭圆形或抛物线形中空镜子的备选方案，也可以由圆柱形望远镜构成本 发明的实施方式中的成像光学装置，例如，圆柱形卡塞格伦望远镜、牛顿望远镜、施密特望 远镜或其混合形式。为了能够在垂直于所述行的方向上产生图像，在本发明的实施方式中，圆柱形光 学装置可以绕着与圆柱轴相平行(也就是说，垂直于辐射源和/或接收机的行)的轴旋转。 这样，可以在垂直于所述行的方向上对物体进行扫描或光栅化(rastered)。在另一个实施方式中，在那方面，不仅有绕着平行于圆柱轴的轴旋转的圆柱形光 学装置，还有辐射源和/或接收机的行。在那种情况下，旋转或绕轴移动的轴较佳地处于由 辐射源和/或接收机的行所形成的轴上。作为所述系统的部件的绕轴或旋转移动的备选方案，通过所述装置的一个或多个元件的平移，也可以在本发明的实施方式中实现成像光学装置的焦线的移动。例如，可以在 与辐射源和/或接收机的行的方向相垂直的方向上彼此相对地放置辐射源和/或接收机的 行、圆柱形光学装置、主镜或多个主镜。
在备选实施方式中，圆柱形光学装置(较佳地是圆柱形中空镜子)具有抛物线形 底部表面。在那方面，对于具有抛物线形底部表面的中空镜子的情况，该底部表面定义了中 空镜子的内表面的形状。本发明的实施方式具有一种装置，其中，中空的圆柱镜构成成像光学装置的主镜， 成像光学装置另外具有辅镜。在那一方面，在一实施方式中，将所述辅镜安排在上述中 空_圆柱形光学装置的第一焦点处。这种装置使得有可能让中空_圆柱形主镜的顶点所发 射的电磁辐射首先入射到上述辅镜上，再从那里反射到中空-圆柱形主镜上，接下来，再通 过中空-圆柱形主镜聚焦到上述物体上的一个维度中。在那一方面，期望在本发明的实施 方式中，上述辅镜是可绕着一个与中空-圆柱形主镜的圆柱轴基本上平行的轴旋转的，这 样的话，就可以将主镜所产生的焦线置于垂直于该圆柱轴的方向上，这使得也有可能在该 方向上对物体进行扫描，并且产生其表面的完整的图像。在那一方面，在一个实施方式中， 成像光学装置具有多个辅镜，这些辅镜最好是由棱镜体的外围表面构成的。具有多个辅镜 这样一种装置在多个辅镜绕着与圆柱轴相平行的轴旋转时可以在与圆柱轴相垂直的方向 上产生很高的扫描速率。在那一方面，在本发明的实施方式中，上述辅镜并非必须具有平整的表面，它也可 以具有弯曲的配置。在本发明的另一个实施方式中，不涉及成像光学装置的移动，而是让物体发生移 动并越过测量系统。为此，例如，可以使上述物体通过传送带线性地移动，或者可以通过转 台而旋转。在对人进行监控的特定情形中，本发明的实施方式提供了 待检查的人发生移动 并单独地越过测量系统，或者在测量系统前面单独地转身，由此也有可能使测量系统省去 活动的部件。在另一个实施方式中，根据本发明的装置具有用于改变成像光学装置的焦距的设 备。这种设备使得有可能实现三维物体的锐利的图像，甚至用景深很小的成像光学装置也 能实现。在一个实施方式中，用于改变成像光学装置的焦距的设备具有多个元件，使该装 置的这些元件之间的至少一个间距发生变化。例如，这种元件是线性位移装置，它使上述装 置的部件有可能相对于另一个部件发生移动，该移动由马达装置来驱动。特别是，可以改变 辐射源和/或接收机的行与辅镜或主镜之间的间距或者主镜与辅镜之间的间距，以实现焦 距的改变。在本发明的实施方式中，由可绕着旋转轴旋转的多个辅镜构成用于改变成像光学 装置的焦距的设备，如此调适这些辅镜使得所述辅镜离旋转轴的间距是彼此不同的。这样， 当多个辅镜绕着旋转轴作旋转移动时，不仅仅是成像光学装置的焦线在与辐射源和/或接 收机的行相垂直的方向上发生旋转，而且每个辅镜离主镜的第一焦点的间距是不同的，使 得焦线的位置取决于成像过程正在用哪一个辅镜以及它包括什么样的倾斜。那样的话，在 对物体的表面进行扫描期间，可以在分立的步骤中扫过成像光学装置的焦距，并且在基本 上等于离旋转轴最近的辅镜与离旋转轴最远的辅镜的间距之差的深度上可以实现所述物体的锐利的成像。 在另一个实施方式中，在那一方面，上述辅镜具有不同的曲率半径，使得它们包括 不同的焦距，这些焦距影响着成像光学装置的总焦距。在下文关于实施方式和有关附图的描述中，将明显看到本发明的其它优点、特点 和可能的用途。

图1示出了根据本发明的装置的第一实施方式的三维视图，图2概略地示出了在本发明的实施方式中的辐射源和接收机的结构和电路，图3示出了根据本发明的装置的备选实施方式的三维视图，图4a)_f)示出了本发明的各种实施方式的示意图。图1示出了根据本发明的装置的第一实施方式，它具有行状排列方式1，这种装置 包括多个辐射源110和接收机111以及圆柱形中空镜子2。中空镜子2的反射内表面是由 垂直于行1的方向的平面中的椭圆形定义的。这种行状排列方式1具有相互并置关系的、 不规则连续排列的辐射源110和接收机111。在所示的实施方式中，该行分别具有五个辐 射源110和接收机111。在各个辐射源和接收机的发射与接收位置之间，提供了多个间距。 由此，在一个维度中(即，在处于一种相互并置关系的一个方向上)，用数量较少的辐射源 和接收机就已经实现了 k空间的良好覆盖，其中，k是逆波矢。在椭圆形中空圆柱镜子2的 第一焦点处安排辐射源110和接收机111的垂直行状阵列。在垂直的方向(即与行1相平 行的方向)上，镜子2不是弯曲的，使得如同在圆柱形透镜的情况下那样，在垂直于行1的 平面中仅实现了象散的成像。在一个实施方式(备选的且此处未示出的实施方式)中，可以用圆柱透镜替代中 空圆柱镜子2。在那种情况下，将上述物体安排在透镜后面，正如从行1观察那样。将待成像的物体大致安排在中空镜子的第二焦点处。在图1中由物平面4指示所 述物体的位置。通过辐射源和接收机的合成阵列2使都在与圆柱形光学装置2的焦线相对 应的一垂直线条上的、物平面4上所设置的所有物点进行成像。在那一方面，通过允许估算测得的信号振幅和相位的合适的算法，在垂直方向6 上实现合成聚焦。如果有渡越时间信息项(即，关于相位位置的信息)，则也有可能实现关 于从物体到行1的间距的信息的重建。通过辐射源和接收机的行状阵列1仅仅在一个维度上实现合成成像这一事实意 味着与完全合成系统相比，对发射元件110和接收元件111的个数的需求以及对物平面4 中的成像物体表面进行重建所需的计算功率的需求都显著减小了。另外，与完全合成系统 (该系统计算空间中两个方向上的合成孔径)相比，上述装置的信噪比显著改善了，因为通 过在水平方向5上用中空镜子2进行成像就在至少一个方向上实现了明显的信号增益。为了不仅仅对中空镜子2在水平方向5上所产生的单个焦线中所设置的物点进行 成像，包括行1和中空镜子2的上述装置绕着旋转轴3进行旋转。那样，通过让包括行1和 中空镜子2的装置绕轴移动，就可以在水平方向5上使焦线在物平面4中旋转。那样，通过 扫描，可以把物平面4中所排列的整个物体转换成数字图像。图2概略地示出了图1的辐射源110和接收机111的行1的结构。行1分别具有 五个发送机或辐射源110以及接收机111。在这一方面，在概略图中仅仅明确地分别示出了 四个辐射源110和接收机111，而用黑点来表示具有更多辐射源的系统的相似延续部分。
在所示的实施方式中，将物体108安排在辐射源110和接收机111之间，使得接收 机111根据物体108相对于辐射源110和接收机111的位置而检测到穿过物体108透射的 辐射或者被物体108反射的辐射。系统具有计 算机109，用于控制上述装置，还用于数据获取或图像产生。每个辐射源110除了具有混频器103和发送天线104以外，还具有信号发生器 102，用于产生发送机中频信号112。另外，将每个辐射源110连接到信号发生器101，用于 产生频率为30GHz的射频信号113。每个辐射源110的混频器103用于将射频信号113与 相应的发送机中频信号112混合起来。由辐射源110通过发送天线104发射那种情况下所 产生的混合的信号。在所示的实施方式中，混频器103是所谓的单边带混频器，所产生的信号仅仅包 含从射频信号113和发送机中频信号112的频率得到的频率和。辐射源110的信号发生器 102所产生的每个中频信号112a，112b，112c，112d，...都具有与其它中频不同的频率。在 所示的实施方式中，第一中频112a是2MHz，第二中频112b是4MHz，112c是6MHz，第四中频 112d是8MHz，依此类推。因为辐射源110的混频器103仅仅产生射频信号113和发送机中 频信号112的和信号，所以天线104所发射的且用于照射所述物体108的电磁信号也具有 与发送机中频信号相同的频率间隔。在备选实施方式(未示出)中，单边带混频器103仅仅产生射频信号113和相应 的发送机中频信号112的差值信号。在那一方面，唯一决定性的考虑是混频器103不产生 两个完全一样的或重叠的频率，并且辐射源110所发射的电磁信号仍然能够确保与各个辐 射源110保持唯一的相互关联。在另一个实施方式(也是未示出的)中，向两个相邻的混频器103提供单个中频 发生器102的信号，其中第一混频器103是边带混频器，用于仅仅产生射频信号113和发送 机中频信号的差频，而第二混频器103是单边带混频器，用于仅仅产生射频信号与发送机 中频信号的和频。在另一个实施方式中，也可以直接向第一辐射源的天线103馈送射频信 号113，而通过混频过程产生所有其它发射信号，在那种情况下，通过发射的电磁信号的频 率，信号与辐射源110的唯一的关联性也是可能的。计算机109检测由信号发生器102产生的中频信号112，为的是接下来在检测时允 许各个接收到的信号与辐射源110相互关联起来。为此，将发生器102的信号输出连接到 计算机109。也在图2中示出的接收机111具有与辐射源110相似的结构。每个接收机111包 括接收天线105和混频器106。将接收机111的混频器106各自连接到相应的接收天线105 和信号发生器101。接收机111的混频器106是单边带混频器，这些混频器用射频信号113 和接收天线105所接收到的信号之间的差频来构成中频信号。每个接收机111具有与发生器102的两个发送机中频信号的最大频率间隔相对应 的检测带宽。因为每个接收天线105接收由辐射源110所发射的所有信号并且那些信号 通过混频器106均与射频信号113混合起来，所以所有接收机11的接收机中频信号107a， 107b，107c, 107d, · · ·包含上述发送机中频信号112a, 112b，112c, 112d，· · ·的所有频率处 的信号成分，只要这些发送机中频信号是穿过物体108透射的或者被物体108反射的并且 到达了相应的接收天线105。每个信号输出107a，107b，107c，107d，...由此包含一组中频信号，这些中频信号可与辐射源110之一唯一地关联起来。将接收机中频信号107a，107b, 107c, 107d,...连接到计算机109。每个接收机111 的计算机具有相应的多路分配器，该多路分配器有可能将每一组接收机中频信号(正如由 各个接收机111所产生的那样)分解成其频谱频率组成并对其进行估算。通过用于计算用合成孔径获得的图像的已知算法，在计算机109中从接收机中频信号107a，107b, 107c, 107d，...中计算出上述物体108的列的相应图像(对应于焦线)并 将其存储。对于焦线的各种扫描位置以及任选的焦距，重复上述过程。对于系统的用户，可 以用该信息在显示屏上表示上述物体的图像。图3示出了图1所示装置的备选实施方式。图3的装置具有椭圆形中空圆柱镜子 2'，它与多个镜子7' —起构成一种包括主镜2'和辅镜7'的装置。在该装置中，将辐射源和接收机的行Γ安排在中空圆柱镜子2'的顶点处，即位 于离椭圆形镜子的第一焦点间距最大的点处。如上文针对图1实施方式所描述的那样，行 1'的轴平行于镜子2'的圆柱轴。在所示的实施方式中，辅镜7'构成棱镜体的侧表面。将该棱镜体安排成可以绕着 旋转轴3'旋转，其中，图3的多个辅镜7'的旋转替代了图1的行1和镜子2的整个装置 的旋转移动。多个辅镜7'绕着旋转轴3'进行旋转移动，这使物平面4'中的焦线沿着方 向5'进行旋转移动。多个辅镜7'排列在棱镜体上意味着有可能增大扫描速度，上述焦 线以该扫描速度对物平面4'中所设置的主体进行扫描。图4a)_f)示出了辐射源和接收机的行1，1'、中空镜子2，2'(在图4c)_f)的实 施方式中还有另外的辅镜)的不同装置。尽管图4a)_f)的装置彼此不相同并且部分地也构成了图1和3的排列方式，但是 这些元件具有完全一样的标号。图4a)示出了从图1的三维视图所示装置的上方看到的平面图。可以清晰地看 至IJ，在这个方面，行1和椭圆形圆柱形镜子2绕着旋转轴3旋转移动是如何引起焦线在方向 5中的位移的。图4b)示出了一个备选实施方式，其中，行1的横向位移(即，行1的方向上的位 移)替代了镜子2和行1的装置的旋转移动。这种位移也使焦线在物平面中有横向位移， 由此，允许上述物体在一个方向上光栅化(raster)。 图4c) -4f)示出了多种装置，其中，成像光学装置构成一望远镜，它具有主镜2 ’ 和辅镜7'。主镜2'和辅镜7'是圆柱形光学装置，每一个都具有在一个方向上弯曲的表 面。在每种情况下都将辐射源和接收机的行1'安排在该望远镜的焦点附近。在图4c)中，包括行1'、中空的圆柱形主镜2'和弯曲的辅镜7'的整个装置绕着 旋转轴3'来回往复地旋转，为的是在方向5'上用焦线对物体的表面进行扫描。作为其备选实施方式，在图4d)的装置中，辐射源和接收机的行Γ平行于方向 5'来回往复地作平移移动，以使上述焦线在物平面中作横向位移。不像图4d)中的装置那样，在图4e)的装置中，辅镜7'位于方向5'中，为的是使 上述焦线在上述物体上方的方向5'中作横向移动。图4f)示出了一种相似于图3的实施方式的装置，其中，多个辅镜7'绕着旋转轴 3'旋转，使得可以对上述物体进行高频扫描。与图3的实施方式相反，图4f)的装置中的辅镜7'具有弯曲的表面。另外，各个辅镜7'离旋转轴3'的间距各不相同。那样，在分立 的步骤中棱镜体绕着旋转轴3'旋转期间，包括主镜2'和辅镜7'的望远镜的焦距发生了 变化，使得当在分立的步骤中改变了焦距时，实现了锐度的深度中的合成增量。
针对原始公开的内容，需要指出，本领域普通技术人员从本说明书、附图和权利要 求书能看到所有的特征，即使它们仅仅是结合某些其它特征进行描述的，这些特征可以单 独地或者与这里揭示的其它特征或特征组相结合，只要没有明确排除或若干技术方面使得 这些组合不可能或无意义。为了使说明书简化并具有可读性，此处省略了特征的所有可想 象得到的组合的全部明确的表示。尽管已经在附图中详细地示出并描述了本发明，但是示出和说明的前面的描述仅 仅是示例性的，并不被视为对权利要求书定义的保护范围的限制。本发明并不限于所揭示 的实施方式。对于本领域技术人员而言，根据附图、说明书和所附的权利要求书，很明显可以对 所揭示的实施方式作出各种修改。在权利要求书中，“具有”这种表述并不排除其它元件或 步骤，不定冠词并不排除多个。不同权利要求保护某些特征这一事实并不排除这些特征的 组合。权利要求书中的标号不被视为对保护范围的限定。
权利要求
一种用电磁极高频率辐射对物体进行成像的装置，包括至少两个接收机(111)，用于所述极高频率辐射，其中如此安排接收机(111)使得它们构成一行(1，1′)；控制器，如此调适所述控制器使得接收机(111)是如此操作的使得它们用平行于所述行(1，1′)的方向上的合成孔径来产生成像；以及成像光学装置(2，2′，7′)，如此调适所述成像光学装置(2，2′，7′)使得它仅仅在基本上垂直于所述行(1，1′)的平面中产生光学成像。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，它至少具有电磁极高频率辐射的第一和第二辐射源(110)，如此安排辐射源(110)与 接收机(111)使得它们形成辐射源(110)和接收机(111)的行(1，1')。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，将第一辐射源(110)调适成发射第一可唯一标识电磁信号，将第二辐射源调适成发射第二可唯一标识电磁信号，并且如此调适两个接收机(111)使得每个接收机都基本上同时接收第一和第二信号。
4.如权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于， 成像光学装置具有圆柱形光学装置(2，2')。
5.如权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，如此安排辐射源(110)和/或接收机(111)的行使得它基本上平行于圆柱形光学装置 (2,2')的圆柱轴而延伸。
6.如权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于， 圆柱形光学装置(2，2')具有椭圆形底部表面。
7.如权利要求1到6中任一项所述的装置，其特征在于，将辐射源(110)和/或接收机(111)的行安排在成像光学装置的第一焦点处。
8.如权利要求4到7中任一项所述的装置，其特征在于，圆柱形光学装置(2，2')是可旋转的或可绕着与其圆柱轴相平行的轴(3，3')而旋转。
9.如权利要求1到8中任一项所述的装置，其特征在于，成像光学装置具有用于形成主镜的中空圆柱形镜子(2')，并且成像光学装置具有辅 镜(7')。
10.如权利要求1到9中任一项所述的装置，其特征在于，将辐射源(110)和/或接收机(111)的行安排在主镜(2')的底部表面的顶点处。
11.如权利要求9到10中任一项所述的装置，其特征在于， 成像光学装置具有绕着轴(3‘)排列的多个辅镜(7')。
12.如权利要求9到11中任一项所述的装置，其特征在于， 辅镜(7')可绕着基本上平行于所述行的轴(3')旋转。
13.如权利要求1到12中任一项所述的装置，其特征在于， 它具有用于改变成像光学装置的焦距的设备。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，用于改变成像光学装置的焦距的设备对在辐射源和接收机的行(1，1')、主镜(2')或辅镜(Τ )之间的至少一个间距产生改变。
15.如权利要求13或14所述的装置，其特征在于，用于改变成像光学装置的焦距的设备具有多个可绕着旋转轴旋转的辅镜(7')，如此 调适辅镜(7')使得辅镜(7')离旋转轴(3')的间距是彼此不同的。
16.如权利要求13所述的装置，其特征在于，用于改变成像光学装置的焦距的设备具有多个可绕着旋转轴(3')旋转的辅镜 (7')，辅镜(7')具有不同的曲率半径。
17.一种用电磁极高频率辐射对物体进行成像的方法，包括如下步骤用至少两个接收机检测被物体反射或散射的电磁极高频率辐射，其中，如此安排接收 机使得它们基本上在单个第一方向上以行的形式而延伸，并且估算接收机的结果，使得在所述第一方向上用合成孔径产生图像，在检测之前，对所述电磁极高频率辐射进行成像，其中，成像操作包括仅仅在垂直于所 述第一方向的平面中使电磁辐射聚焦。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，它还包括如下步骤用至少第一和第二辐射源发射电磁极高频率辐射，其中如此安排辐射源与接收机使得 它们基本上在单个方向上以行的形式而延伸，以及用成像光学装置将发射的电磁极高频率辐射聚焦到物体上。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，它还包括经发射和聚焦的电磁极高频率辐射的焦线在垂直于第一方向的方向上发生 位移或旋转移动。
20.如权利要求17到19中任一项所述的方法，其特征在于，它还包括使物体在垂直于第一方向的方向上移动。
21.如权利要求17到20中任一项所述的方法，其特征在于，它还包括改变聚焦的焦距。
全文摘要
本发明涉及通过电磁极高频率辐射对物体进行成像的装置和方法。现有技术揭示了用合成孔径进行成像的系统和方法，所述系统和方法在多个接收机上接收时对各个发送天线所发射的信号在被物体反射之后彼此进行区分。那样，已知系统使用像行那样的发送机和接收机排列方式，其中在发送机或接收机行的前方在马达-驱动平台上使物体旋转。相比之下，本发明的目的是提供一种对物体进行成像的装置和方法，该装置和方法用数量尽可能少的发送机和接收机来实现尽可能高的分辨率。为了实现本发明的该目的，提出了一种通过电磁极高频率辐射对物体进行成像的装置，该装置包括至少两个用于所述极高频率辐射的接收机，其中所述接收机按照行配置方式进行排列；控制器，用于操作所述接收机使得它们在平行于该行的方向上产生合成孔径图像；以及成像光学装置，如此调适它使得它仅仅在基本上垂直于该行的平面中进行光学成像。
文档编号G01S13/90GK101965524SQ200980106996
公开日2011年2月2日 申请日期2009年2月11日 优先权日2008年2月27日
发明者T·勒扶勒 申请人:新优有限公司