[发明专利]一种太赫兹波段高相对孔径大视场成像物镜

说明书

本发明公开了一种太赫兹波段高相对孔径大视场成像物镜，属于光学镜头成像技术领域，其目的在于提供一种太赫兹波段高相对孔径大视场成像物镜，实现了高相对孔径和大成像视场。其包括在光轴上依次排布的太赫兹滤光片、第一透镜、光阑、第二透镜，第一透镜、第二透镜均为凸透镜，且第一透镜、第二透镜的光焦度均为正；第一透镜和第二透镜的材料均为在低于0.5THz波段吸收系数低于0.5cm^‑1的塑料，且第一透镜和第二透镜的材料的折射率为1.3至2。第一透镜和第二透镜的前表面均使用了高次非球面，较好的校正了全视场点的成像质量，实现了高相对孔径和大成像视场。本发明适用于太赫兹成像用的物镜。

技术领域

本发明属于光学镜头成像技术领域，涉及太赫兹波段高相对孔径大视场成像物镜。

背景技术

太赫兹(Terahertz，简写为THz，1THz＝10¹²Hz)泛指频率在0.1～10THz波段内的电磁波，位于红外和微波之间，处于宏观电子学向微观光子学的过渡阶段。由于该波段具有宽光谱、窄脉宽、相干性、低能性、透视性、惧水性、指纹吸收谱等重要特征，在医学成像、安检反恐、无损探伤、化学药品分析、食品质量控制等相关领域，太赫兹技术扮演了越来越重要的角色。

在人体安检领域，太赫兹波既具有较高的穿透性，可以探测隐藏在衣物内的危险违禁物品，又不会对人体造成电离辐射危害。因此，利用太赫兹波进行成像安检是未来检测流动人员隐匿携带危险品的理想手段。近年来，随着太赫兹技术的发展和工艺水平的提升，非制冷阵列热探测器已逐步具备满足实际应用的能力。然而，用于安检成像的太赫兹波段高相对孔径大视场成像物镜却是一片空白，尚未有成熟的产品推向市场。部分研究机构通过将多个单透镜简单组合后形成成像物镜，由于缺乏完整的设计优化流程，很难得到高质量的成像结果。因此，研制太赫兹波段高质量成像物镜极为紧迫，会对太赫兹成像安检技术的进一步发展产生极为关键的作用。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种太赫兹波段高相对孔径大视场成像物镜，该成像物镜通过使用在低于0.5THz波段吸收系数低于0.5cm^-1的材料作为透镜材料、使用高次非球面校正全视场点的像差，实现了高相对孔径和大成像视场。

本发明采用的技术方案如下：

一种太赫兹波段高相对孔径大视场成像物镜，包括在光轴上依次排布的太赫兹滤光片、第一透镜、光阑、第二透镜，所述第一透镜、第二透镜均为凸透镜，且第一透镜、第二透镜的光焦度均为正；所述第一透镜和第二透镜的材料均为在低于0.5THz波段吸收系数低于0.5cm^-1的塑料，且所述第一透镜和第二透镜的材料的折射率为1.3至2。

其中，所述第一透镜的材料为聚四氟乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯或Tsurupica，所述第二透镜的材料为聚四氟乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯或Tsurupica。

其中，所述太赫兹滤波片的太赫兹透过率>80％，厚度<5mm。

其中，所述光阑与第一透镜的后表面贴合。

其中，所述第一透镜的前表面为曲面，且第一透镜的前表面的面型满足以下公式：

其中：z为曲面在光轴方向上的矢高，R为曲面顶点的半径，K为二次曲面系数，此处K＝0，y是轴向距离，非球面系数A、B、C为高次非球面系数。

其中，所述第二透镜的前表面为曲面，且第二透镜的前表面的面型满足以下公式：

其中：z为曲面在光轴方向上的矢高，R为曲面顶点的半径，K为二次曲面系数，此处K<0，y是轴向距离，非球面系数A、B、C为高次非球面系数。

其中，该成像物镜的材料、结构、参数具体为，

表1