[发明专利]一种三片式反远距太赫兹波大视场镜头及其工作方法

说明书

本发明涉及一种三片式反远距太赫兹波大视场镜头及其工作方法，该镜头沿光轴方向自左向右依次同轴排列有：第一单透镜、第二单透镜、第三单透镜及探测器保护片，所述第一单透镜为弯月形负透镜，厚度为2mm，所述第二单透镜为双凸正透镜，厚度为6mm，所述第三单透镜为双凸正透镜，厚度为5.4mm，所述探测器保护片为平行平板，厚度为1mm。该镜头结构简单、紧凑，具有大孔径和大视场。

技术领域

本发明属于光学镜头成像技术领域，具体涉及一种三片式反远距太赫兹波大视场镜头及其工作方法。

背景技术

太赫兹波是一种远红外波段，其波段介于微波和红外波之间。太赫兹波所具有的宽带性、低能性、强穿透性等独特性质，使得太赫兹应用技术受到研究人员的关注并不断地被发展。太赫兹探测成像是太赫兹应用技术中的一个重要研究方向，可广泛应用于医疗诊断、生物成像、物品检测和识别等方面。太赫兹探测成像系统主要是通过用光学镜头去获取物体的图像信息，故太赫兹波镜头作为整个探测成像系统的核心部件，将影响着整个系统性能的好坏。

在太赫兹探测成像系统中，为了实现对太赫兹能量的有效收集和获得更大成像视场，要求太赫兹镜头有足够大的孔径和视场角。目前，在一些安防和物体成像场合中，所设计的太赫兹波镜头的相对孔径一般在0.9/1-1.9/1范围内，其视场角主要集中在15-25°范围内，且大部分采用的是高折射率的高阻硅材料，反射损耗较大。当在检测范围较大的场合中，则需要使用更大视场的镜头与之匹配，因而设计一款采用低折射率材料、具有大孔径以及更大视场的太赫兹波镜头有着重要的实际应用价值，可拓展太赫兹探测成像的应用领域范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三片式反远距太赫兹波大视场镜头及其工作方法，该镜头结构简单、紧凑，具有大孔径和大视场。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种三片式反远距太赫兹波大视场镜头，沿光轴方向自左向右依次同轴排列有：第一单透镜、第二单透镜、第三单透镜及探测器保护片，所述第一单透镜为弯月形负透镜，厚度为2mm，所述第二单透镜为双凸正透镜，厚度为6mm，所述第三单透镜为双凸正透镜，厚度为5.4mm，所述探测器保护片为平行平板，厚度为1mm。

进一步地，所述第一单透镜和第二单透镜的空气间隔为24.5-26.5mm，所述第二单透镜和第三单透镜的空气间隔为0.5-2mm，所述第三单透镜和探测器保护片的空气间隔为12.5-13mm，所述探测器保护片到像面的空气间隔为1-1.5mm。

进一步地，该镜头采用反远距光学结构，包括镜头前组A和镜头后组B，所述镜头前组A的光焦度为负，由第一单透镜组成；所述镜头后组B的光焦度为正，包括第二单透镜和第三单透镜，且孔径光阑设置在第二单透镜的前表面。

进一步地，所述镜头前组A的焦距f_A满足-3.8＜f_A/f＇＜-3.3，其中f＇为光学系统的焦距；所述镜头后组B的焦距f_B满足-0.4＜f_B/f_A＜-0.3；所述第二单透镜的焦距f₂与镜头后组B的焦距f_B满足1.9＜f₂/f_B＜2.2；所述第三单透镜的焦距f₃与镜头后组B的焦距f_B满足1.4＜f₃/f_B＜1.7。

进一步地，所述第一单透镜、第二单透镜、第三单透镜和探测器保护片的材料均为聚4-甲基戊烯材料，所述第一单透镜的后表面和第三单透镜的前表面为偶次非球面，所述第一单透镜的前表面、第二单透镜的前后表面、第三单透镜的后表面、探测器保护片的前后表面均为球面或平面。

进一步地，所述第一单透镜后表面和第三单透镜前表面的非球面系数满足以下方程：