[发明专利]一种近距离离轴三反准光系统

说明书

本发明涉及太赫兹成像技术领域，特别是利用离轴三反光学镜头对近距离太赫兹波成像技术，具体地提供一种近距离离轴三反准光系统，它包括扫描摆镜、第一反射镜、次镜、三镜和阵列探测天线，所述扫描摆镜的曲率半径为无穷大，所述第一反射镜在弧矢方向具有第一曲率半径，所述次镜在子午方向具有第二曲率半径，所述三镜为具有第三曲率半径的球面反射镜。本发明能够进行图像拼接，实现小F数、大孔径、高分辨率成像，具有近距离的1.5米物距，使弧矢方向线分辨率可高达10mm，温度探测灵敏度得到了大大提高；适用于子午面和弧矢面二维扫描，对物面两个不同维度进行放大率的控制，并匹配像面天线，实现对不同维度光波进行收集探测。

技术领域：

本发明涉及太赫兹成像技术领域，特别是利用离轴三反光学镜头对近距离太赫兹波成像技术，具体地提供一种近距离离轴三反准光系统。

背景技术：

太赫兹(THz)是指频率在0.1～10THz(波长为3000～30μm)范围内的电磁波，它处于红外和微波之间，在短波段与红外光相重合，在长波段与毫米波相重合。由于其辐射能以很小的衰减穿透如陶瓷、脂肪、碳板、布料、塑料等对可见光不透明的物质，使得在太赫兹波的照射下是透明的，并且其时域频谱信噪比很高，使得太赫兹技术非常适用于成像，例如在航天缺陷检测、地球表面成像、人体安检等方向广泛应用。

在人体安检方向，基于太赫兹波特殊的透过率和反射率，可对一些衣服等织物具有穿透作用，而遇到金属类物质会发生高反射，因此可进行无接触检测人体携带的危险物等；例如中国专利CN201911206955.1公开了一种多焦距离轴三反准光系统，包括孔径光阑、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和探测器像面，孔径光阑为光学系统的入口，第一反射镜具有单一面型且与孔径光阑相对设置，第二反射镜的各面型区域具有不同的面型参数且设置于第一反射镜的反射光路上，第三反射镜的各面型区域具有不同的面型参数且设置于第二反射镜的反射光路上，探测器像面的各视场区域具有不同的像面且用于接收第三反射镜的反射光线，该光学系统可以实现不同的放大率，解决了在单一离轴三反准光系统中不能同时具备多个焦距值的问题，但其增加了三个反射镜的反射面积，使有效孔径却相对减小了，其中的第二反射镜和第三反射镜采用了自由曲面，提高了加工装配的难度和加工成本，降低了环境适应力；另外，中国专利CN201610010649.0公开了一种离轴三反射镜前置光学系统，是适用于光谱成像仪的反射式前置光学系统，按入射光方向，其结构为：光线经主镜反射后形成会聚光束入射至次镜，再经次镜反射后入射到三镜，三镜将光束会聚成像，主镜为非球面凹面反射镜，具有结构简单，制造难度和制造成本低，易于装调等优点，该光学系统的F/#为3.36，焦距为83.6mm，可计算出其有效口径不到25mm，衍射极限分辨率比较低，该系统反射镜呈现折叠式排布，结构不够紧凑。同时，以上两篇专利公开的光学系统成像的物距都是无穷远，平行光入射到光学系统，不能适用于近距离太赫兹成像。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的离轴三反准光系统存在物距是无穷远、有效孔径小以及结构不够紧凑等缺点，提供一种近距离离轴三反准光系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种近距离离轴三反准光系统，其特征在于：包括扫描摆镜、第一反射镜、次镜、三镜和阵列探测天线；按入射方向，入射光波经所述扫描摆镜反射后入射至所述第一反射镜，再经所述第一反射镜反射后入射至次镜，然后经所述次镜反射后入射至三镜，最后经所述三镜反射后入射至所述阵列探测天线成像，所述扫描摆镜的曲率半径为无穷大，所述第一反射镜在子午方向具有无限大的曲率半径、在弧矢方向具有第一曲率半径，所述次镜在子午方向具有第二曲率半径、在弧矢方向具有无限大的曲率半径，所述三镜为具有第三曲率半径的球面反射镜。

优选地，所述扫描摆镜为标准平面反射镜，所述第一反射镜为圆柱面反射镜，所述次镜为圆柱面反射镜。

优选地，所述次镜的球心方向与光波从左向右传播的传播方向相反。

优选地，所述第一反射镜的第一曲率半径大于所述次镜的第二曲率半径，所述次镜的第二曲率半径大于所述三镜的第三曲率半径。