成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種使用高相干電磁波的成像系統(tǒng)和成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在10GHz到1THz的頻帶(從3mm到30 μ m的波長(zhǎng)頻帶范圍)中的所謂的特赫茲(terahertz)波被稱為高相干電磁波。特赫茲波是位于在紅外線光與無(wú)線電波之間的頻帶中的電磁波，并且具有穿透紙、塑料、織物、煙、水、半導(dǎo)體等的屬性，而且具有物質(zhì)特有的吸收譜。此外，特赫茲波比X射線更安全，并且因此有望應(yīng)用于非破壞檢查等。
[0003]已經(jīng)提出了各種技術(shù)以使用特赫茲波。例如，專利文獻(xiàn)1(PTL I)公開(kāi)了一種包括用于特赫茲波的電磁波部件的特赫茲波生成單元、特赫茲波檢測(cè)單元、特赫茲時(shí)域光譜設(shè)備等。在PTL I中公開(kāi)的特赫茲波生成單元包括一種波導(dǎo)，該波導(dǎo)包括傳播光的電光(electro-optic)晶體、用于將特赫茲波從經(jīng)過(guò)波導(dǎo)傳播的光取回到空間中的光耦合構(gòu)件以及兩個(gè)電極。更具體地，引用的文獻(xiàn)I指示通過(guò)經(jīng)由電極向波導(dǎo)施加電場(chǎng)，向經(jīng)過(guò)電光晶體傳播的光的傳播狀態(tài)給予改變，其中這產(chǎn)生在經(jīng)過(guò)波導(dǎo)傳播的光與由二階非線性處理生成的特赫茲波之間的相位匹配。
[0004]專利文獻(xiàn)2(PTL 2)公開(kāi)了一種成像設(shè)備，該成像設(shè)備從兩個(gè)方向向電光晶體輻射電磁波、將在電光晶體中相互作用的電磁波分離成兩個(gè)不同極化分量并且基于分離的不同極化分量捕獲圖像。PTL 2具有用于基于不同極化分量對(duì)圖像的信號(hào)執(zhí)行差分處理的信號(hào)處理單元。根據(jù)PTL 2的成像設(shè)備可以獲得具有高S/N比率的圖像。
[0005]另外，專利文獻(xiàn)3(PTL 3)包括一種電磁波成像設(shè)備，該電磁波成像設(shè)備包括用于向待測(cè)量的物體輻射脈沖式檢測(cè)電磁波并且從物體向電光晶體輻射檢測(cè)電磁波的第一光學(xué)系統(tǒng)以及用于向電光晶體輻射具有相對(duì)于檢測(cè)電磁波的脈沖表面傾斜的脈沖表面的探測(cè)波的第二光學(xué)系統(tǒng)，其中已經(jīng)穿過(guò)了電光晶體的探測(cè)波由相機(jī)檢測(cè)。
[0006]如以上描述的那樣，特赫茲波是在紅外線光與無(wú)線電波之間的頻率頻帶中的電磁波，并且具有作為光的屬性，并且因此在以下說(shuō)明中，與光有關(guān)的術(shù)語(yǔ)用于說(shuō)明。
[0007]引用列表
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]PTL 1:日本專利公開(kāi)號(hào) 2011-203718
[0010]PTL 2:日本專利公開(kāi)號(hào) 2012-108117
[0011]PTL 3:日本專利公開(kāi)號(hào) 2012-122981

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]技術(shù)問(wèn)題
[0013]PTL I至3中的任何PTL指示向電光晶體輻射兩個(gè)電磁波，并且捕獲來(lái)自電光晶體的電磁波。然而，PTL中的任何PTL均未公開(kāi)與通過(guò)捕獲特赫茲波而獲得的圖像關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的研究等，發(fā)現(xiàn)了在其中通過(guò)使用恰如特赫茲波的高相干光源來(lái)捕獲待測(cè)量的物體或者對(duì)象的情況下，難以從捕獲的圖像識(shí)別待測(cè)量的物體或者對(duì)象。更具體地，在其中使用高相干光源的情況下，以與原本打算捕獲的物體或者對(duì)象的形狀和暗度重疊的方式用照射光捕獲干涉圖案，并且作為結(jié)果這使得難以識(shí)別原本打算捕獲的物體或者對(duì)象的形狀和暗度。例如，發(fā)現(xiàn)了在物體或者對(duì)象中混合的微小量的灰塵、頭發(fā)等將由使用特赫茲波的成像技術(shù)標(biāo)識(shí)，由于干涉圖案的效果而難以從圖像標(biāo)識(shí)微小量的灰塵、頭發(fā)等。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的目的是提供一種可以減輕對(duì)干涉圖案的生成的容易并且高度有效的成像系統(tǒng)。
[0016]此外，本發(fā)明將提供一種可以減輕對(duì)干涉圖案的生成的干涉圖案減輕方法。
[0017]對(duì)問(wèn)題的解決方案
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以獲得一種成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)包括將高相干電磁波的射線束放大到預(yù)定照射區(qū)域以照射預(yù)定照射區(qū)域的光學(xué)系統(tǒng)以及用于在小于照射區(qū)域的移動(dòng)范圍內(nèi)移動(dòng)預(yù)定照射區(qū)域的移動(dòng)裝置。在這一情況下，預(yù)定照射區(qū)域是與高相干電磁波的射線束垂直的平坦表面區(qū)域。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以獲得一種干涉圖案減輕方法，該方法包括用高相干電磁波照射預(yù)定照射區(qū)域、在小于預(yù)定照射區(qū)域的范圍內(nèi)移動(dòng)照射光，即，使照射光進(jìn)行搖動(dòng)移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，從而因此減輕通過(guò)照射該照射區(qū)域而生成的干涉圖案。
[0020]本發(fā)明的有利效果
[0021]在本發(fā)明中，對(duì)由照射光生成的干涉圖案的生成被減輕，并且原先打算捕獲的待測(cè)量的物體或者對(duì)象的形狀等可以被清楚地標(biāo)識(shí)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的成像系統(tǒng)的示意配置圖。
[0023]圖2是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的成像系統(tǒng)的示意配置圖。
[0024]圖3是用于說(shuō)明捕獲的圖像的圖，其中(A)是在其中未應(yīng)用本發(fā)明的情況下的圖，而(B)是在其中應(yīng)用了本發(fā)明的情況下的圖。
[0025]圖4是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的成像系統(tǒng)的示意配置圖。
[0026]圖5是圖示了被用作圖4中的照射光的極化，S卩，電場(chǎng)的振動(dòng)方向的圖。
[0027]圖6是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實(shí)施例的成像系統(tǒng)的示意配置圖。
[0028]圖7是圖示了被用作圖6中的照射光的極化，S卩，電場(chǎng)的振動(dòng)方向的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]參照?qǐng)D1，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的一種成像系統(tǒng)。圖1中所示的成像系統(tǒng)被視為用來(lái)標(biāo)識(shí)對(duì)象12，例如，在二維平坦表面10上放置的面粉中混合的異物(例如，織物、金屬件、頭發(fā))。在這一示例中，對(duì)象被視為放置于二維平坦表面10上的預(yù)先確定的預(yù)定檢查區(qū)域內(nèi)。在附圖中所示的示例中，提供了生成特赫茲波作為高相干電磁波的光源14和放大來(lái)自光源14的特赫茲波的透鏡系統(tǒng)16，并且透鏡系統(tǒng)16從光源14發(fā)射特赫茲波作為被放大到二維式區(qū)域的射線束。
[0030]被放大到二維式區(qū)域的來(lái)自透鏡系統(tǒng)16的特赫茲波的射線束由反射鏡18反射，并且隨后照射對(duì)象12被放置于其上的二維平坦表面10的檢查區(qū)域。在這一情況下，二維平坦表面10被布置為與由反射鏡18反射的特赫茲波的射線束垂直，并且由透鏡系統(tǒng)12和反射鏡18構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)被調(diào)整，從而使得特赫茲波的照射區(qū)域20照射二維平坦表面10的整個(gè)對(duì)象區(qū)域。在這一情況下，光學(xué)系統(tǒng)被調(diào)整使得照射區(qū)域20的直徑變成D。
[0031]圖1中所示的成像系統(tǒng)包括搖動(dòng)反射鏡18的搖動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)22和用于捕獲照射區(qū)域20中的圖像的圖像捕獲設(shè)備24。圖像捕獲設(shè)備24可以例如是紅外線光相機(jī)或者可以是CCD相機(jī)等。
[0032]用于搖動(dòng)反射鏡18的搖動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)22搖動(dòng)反射鏡18，從而使得直徑D的照射區(qū)域20未超出照射區(qū)域20的直徑D。搖動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)22可以是用于在微觀范圍中機(jī)械地旋轉(zhuǎn)反射鏡18的機(jī)構(gòu)或者可以是用于根據(jù)電信號(hào)振動(dòng)反射鏡18的機(jī)構(gòu)。
[0033]更具體地，搖動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)22可以在基于反射鏡18的搖動(dòng)移動(dòng)的、照射區(qū)域D的搖動(dòng)移動(dòng)范圍d未超過(guò)照射區(qū)域20的直徑D這樣的程度上搖動(dòng)反射鏡18。更具體地，搖動(dòng)移動(dòng)范圍d是小于照射區(qū)域20的直徑D的范圍，并且關(guān)系d〈D或者d〈〈D被滿足。
[0034]在這一情況下，在基于普通掃描的成像中，點(diǎn)狀照射區(qū)域掃描大于照射區(qū)域的范圍。然而，如以上描述的那樣，在基于普通掃描的成像中，需要長(zhǎng)時(shí)間來(lái)執(zhí)行圖像捕獲，并且基于普通掃描的成像不適合用于在短時(shí)間中發(fā)現(xiàn)非常小的異物。與普通掃描對(duì)照，本發(fā)明通過(guò)在整個(gè)照射區(qū)域20被照射之時(shí)在小于照射區(qū)域20的范圍中搖動(dòng)照射區(qū)域20來(lái)執(zhí)行成像。在搖動(dòng)移動(dòng)期間，對(duì)象被布置在照射區(qū)域中，并且圖像在對(duì)象未脫離照射區(qū)域之時(shí)由圖像捕獲設(shè)備24捕獲。
[0035]如以上描述的那樣，利用在小于照射區(qū)域20的直徑D的范圍d中的搖動(dòng)移動(dòng)，由成像引起的干涉圖案在搖動(dòng)移動(dòng)范圍中被平均。作為結(jié)果，干涉圖案在由圖像捕獲設(shè)備24捕獲的圖像中被減輕，并且干涉圖案更不可能在視覺(jué)方面被看見(jiàn)。
[0036]在這一情況下，在照射區(qū)域20的直徑D和搖動(dòng)移動(dòng)范圍d分別是1mm和0.35mm時(shí)，可以在視覺(jué)方面消除在圖像中出現(xiàn)的干涉圖案。這意味著在搖動(dòng)移動(dòng)范圍d被設(shè)置成照射區(qū)域20的直徑的約3至5%時(shí)，干涉圖案在視覺(jué)方面未顯式地出現(xiàn)。
[0037]如圖1中所示的成像系統(tǒng)使用圖像捕獲設(shè)備24以從被布置在照射區(qū)域20中的對(duì)象捕獲反射圖像。然而，本發(fā)明不限于此。穿過(guò)照射區(qū)域20的圖像可以被觀測(cè)。
[0038]參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的成像系統(tǒng)被示出。如圖2中所示的成像系統(tǒng)與圖1不同在于取代如圖1中所示的反射鏡18，提供了讓來(lái)自光源14和透鏡系統(tǒng)16的特赫茲波的射線束通過(guò)的平行平板26。作為平行平板，例如，對(duì)于特赫茲波具有透明性的玻璃板可以被用作平行平板26。在這一情況下，在玻璃板26上入射的特赫茲波的射線束中，由于搖動(dòng)移動(dòng)而在玻璃板26上入射的特赫茲波的射線束的角度改變，所以存在從玻璃板26發(fā)射出的射線束的反射率改變。作為結(jié)果，直徑D的照射區(qū)域20沿著搖動(dòng)移動(dòng)范圍d往復(fù)地移動(dòng)。
[0039]圖像捕獲設(shè)備24從搖動(dòng)照射區(qū)域20捕獲反射光的圖像。照射區(qū)域20由于照射區(qū)域20的搖動(dòng)移動(dòng)而被平均，并且因此干涉圖案不能在視覺(jué)方面在由圖像捕獲設(shè)備24捕獲的圖像中被觀測(cè)，并且圖像可以被獲得以使得可以清楚地標(biāo)識(shí)對(duì)象中的異物。
[0040]圖1和圖2中所示的搖動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)22被附著到反射鏡18或者玻璃板26。更具體地，搖動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)22可以具有在反射鏡18的中心軸的兩端提供的用于例如響應(yīng)于電信號(hào)而以檢流計(jì)鏡形式在微觀范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)反射鏡18或者玻璃板26的機(jī)構(gòu)。
[0041]在另一方面，如圖2中所示的搖動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)22可以是在照射光路中提供的用于繞著與光軸垂直的軸振動(dòng)用作平行平板26的玻璃板的機(jī)構(gòu)。備選地，平行平板26可以相對(duì)于照射光的光軸而被傾斜地設(shè)置，并且可以通過(guò)使用超聲波馬達(dá)或者普通馬達(dá)繞著照射光路的光軸旋轉(zhuǎn)平行平板26。如以上描述的那樣，通過(guò)旋轉(zhuǎn)平行平板，也可以在小于照射區(qū)域20的范圍d中移動(dòng)照射區(qū)域20。在這一情況下，范圍d可以相對(duì)于照射區(qū)域而被稱為移動(dòng)范圍。如圖2中所示的系統(tǒng)在水平狀態(tài)中移動(dòng)平行平板26，并且因此可以簡(jiǎn)化用于平行平板26的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或者搖動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)22。
[0042]圖像捕