[發明專利]一種折反式太赫茲波成像系統

無效

• 申請號: 201410272920.9
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104035197A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 王軍;郭曉珮;丁杰;茍君;蔣亞東;吳志明
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B17/08
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

技術領域

本發明涉及一種用于焦平面成像的光學成像系統，具體涉及一種折反式太赫茲波成像系統。

背景技術

太赫茲波(Terahertz/THz)因其波動頻率處于THz量級而得名，通常指頻率介于0.1THz到10THz之間的電磁波。太赫茲波成像系統用于收集來自目標和背景的太赫茲波，并將其匯集到焦平面上，以便顯示目標和背景的圖像。

目前，常用的光學成像系統分為折射式和反射式兩種。

折射式光學成像系統是常用的一種光學成像系統，由一系列不同的透鏡組成的光學系統。折射式光學成像系統可以通過對光學元件尺寸的調節而對像差進行較好的校正，但是會受到光學元件對太赫茲波透過率的制約。折射一次成像的光學系統結構簡單，質量輕，易于裝調，通光口徑飽滿，但是材料品種有限且對熱敏感，無論冷光闌放在物鏡前后，都會對成像產生影響。在中國專利“一種中紅外光學系統”(專利號：CN101893757A)提出一種四片式折射式光學系統，適用于中紅外波階段，成像效果良好，但其結構復雜，不易于裝配。在文獻[Detection?of?terahertz?radiation?from?quantum?cascade?laser，using?vanadium?oxide?microbolometer?focal?plane?arrays[J].Proc.of?SPIE?Vol.694069402Y-1(2008)]中提出一種兩片式太赫茲波成像系統，結構簡單，適用于太赫茲波段，但其成像視角較小，對于大陳列，小像元(25μm一下)的探測器。

反射式光學成像系統是由兩面反射鏡組成，反射鏡中大的稱為主鏡，小的稱為副鏡，通常在主鏡中央開口，成像于主鏡后面。采用反射式光學成像系統只需要考慮具有高反射率的材料。主次反射鏡分擔了大部分光焦度，有利于無熱化的設計同時反射鏡折疊光路，縮小了鏡頭的體積和減輕了質量，長度可做到比焦距更短。但是對于應具有相對較大的視場角及較小的光圈系數的光學成像結構，采取反射式光學成像系統很難校正其產生的像差。在文獻[一種緊湊型紅外光學系統，激光與紅外，文章編號：1001-5078(2009)04-0419-04]中提出一種紅外光學系統，在反射式光學成像系統的基礎上，通過在主鏡前后添加3個透鏡校正反射型系統的像差，但其結構復雜，較多的透鏡數量嚴重減小了太赫茲波的透過率，而且增加了整個系統體積，難于實現系統的小型化。

綜上，現有技術方案不能夠同時滿足以下要求：太赫茲波高通過率、較大視角、易于實現小型化和圖像的高分辨率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種折反式太赫茲波成像系統。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種折反式太赫茲波成像系統，其特征在于包括次級反射鏡10，環形初級反射鏡20，透鏡30，太赫茲探測窗口40和焦平面50，太赫茲探測窗口40和孔徑光闌重合。

所述次級反射鏡10、環形初級反射鏡20、透鏡30、太赫茲探測窗口40和焦平面50從前到后依次分布；來自物方的光線依次經過環形初級反射鏡20、次級反射鏡10、透鏡30、孔徑光闌和太赫茲窗口40，成像在焦平面50上。

所述環形初級反射鏡20在次級反射鏡10后方，二者中心線在同一直線上且二者保持適當距離，環形初級反射鏡20中心留有適當空隙，透鏡30和太赫茲探測窗口40緊密結合，位于環形初級反射鏡20中心的空隙后方且透鏡30前表面與次級反射鏡10保持適當距離，焦平面50位于最后方，且與太赫茲探測窗口40后表面保持適當距離。

次級反射鏡10和環形初級反射鏡20表面采用反射率極高的金屬鏡面(如金鏡面、銀鏡面或鋁鏡面)，透鏡30和太赫茲探測窗口40采用高阻硅透鏡，透鏡30前表面和太赫茲探測窗口40前表面覆蓋有一定厚度的聚對二甲苯抗反膜。

上述的折反式太赫茲光學成像系統的次級反射鏡10、環形初級反射鏡20、透鏡30前表面和太赫茲探測窗口40前表面都是非球面。

采用本發明，來自物方的光線依次經過環形初級反射鏡20、次級反射鏡10、透鏡30、孔徑光闌和太赫茲窗口40，成像在焦平面50上，系統焦距51mm，全視場角度8°，相對口徑1.4，分辨率85lp/mm。與現有的折射式、反射式相比，視角大、結構簡單。