基于菲涅爾透鏡的大口徑太赫茲成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)成像技術(shù)，具體涉及大口徑太赫茲成像技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]大口徑太赫茲成像系統(tǒng)主要包括兩類成像掃描方式，一是反射式掃描成像，二是折射式成像。
[0003]前者(反射式掃描成像系統(tǒng))是目前市場上和科研領(lǐng)域應(yīng)用的最多最廣的，主要是利用兩塊或者一塊離軸拋物面反射鏡對目標(biāo)進行掃描聚焦，將人體輻射的太赫茲信號匯聚到探測器后進行成像，主要優(yōu)點是制作和設(shè)計簡單，缺點是成像分辨率和成像質(zhì)量較差。
[0004]折射式成像系統(tǒng)的關(guān)鍵是一塊使用HDPE(高密度聚乙烯)材料制成的太赫茲透鏡，并配合兩塊或多塊平面反射鏡進行掃描，將人體輻射的太赫茲信號聚焦后匯聚到探測器進行成像，優(yōu)點是成像分辨率和成像質(zhì)量優(yōu)于反射式系統(tǒng)，并且反射鏡只需使用平面反射鏡，不必另外加工曲面，缺點是成像系統(tǒng)的關(guān)鍵部件一一太赫茲透鏡，為保證焦距和成像效果，需要加工成大口徑，厚度較厚的透鏡，加工困難、重量重、耗材大，并且隨著厚度的增加對于太赫茲信號吸收變大，系統(tǒng)整體靈敏度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有反射式掃描成像系統(tǒng)和傳統(tǒng)大口徑折射式掃描成像系統(tǒng)所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一套基于菲涅爾透鏡的改良式折射掃描成像系統(tǒng)，其不僅能得到較高的分辨率和成像質(zhì)量，同時加工簡單、結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)折射式掃描成像系統(tǒng)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]基于菲涅爾透鏡的大口徑太赫茲成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括系統(tǒng)外殼、設(shè)置在系統(tǒng)外殼內(nèi)的掃描光路和探測器，所述掃描光路中采用菲涅爾透鏡。
[0008]在該成像系統(tǒng)的優(yōu)選方案中，所述掃描光路包括第一反射鏡、兩塊菲涅爾透鏡、以及第二反射鏡，所述兩塊菲涅爾透鏡水平并列設(shè)置，所述第一反射鏡相對于菲涅爾透鏡可上下擺動的設(shè)置在菲涅爾透鏡的下方，所述第二反射鏡相對于菲涅爾透鏡可左右擺動的設(shè)置在菲涅爾透鏡的上方，三者相互配合形成掃描光路，并與探測器相配合。
[0009]進一步的，所述兩塊菲涅爾透鏡之間光面相對的水平并列設(shè)置。
[0010]本發(fā)明提供的方案基于菲涅爾透鏡對折射掃描成像系統(tǒng)進行改進，不僅能得到較高的分辨率和成像質(zhì)量，同時使得改進后的成像系統(tǒng)加工簡單、結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)折射式掃描成像系統(tǒng)。由此本發(fā)明提供的太赫茲成像系統(tǒng)不僅擁有高于反射系統(tǒng)的成像分辨率和成像質(zhì)量，同時還能避免傳統(tǒng)折射系統(tǒng)所帶來的一系列問題如加工困難、均勻性差、重量重、靈敏度低等。
[0011]由此，本發(fā)明提供方案在具體應(yīng)用時，具有如下特點:
[0012](I)減小了透鏡的厚度，降低加工難度和系統(tǒng)重量；
[0013](2)保證成像質(zhì)量和光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)不變的情況下，提高系統(tǒng)探測靈敏度；
[0014](3)縮短焦距，縮小整機系統(tǒng)體積；
[0015](4)避免由于透鏡加工材料不均勻帶來的成像問題。
【附圖說明】
[0016]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明。
[0017]圖1為本發(fā)明提供的基于菲涅爾透鏡的成像系統(tǒng)中掃描光路的示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明提供的基于菲涅爾透鏡的成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0020]透鏡的原理是射線的折射發(fā)生在介質(zhì)的交界面，但是傳統(tǒng)成像系統(tǒng)中的大口徑透鏡為保證表面曲率和分辨率，中心厚度一般都非常厚，并且射線在該透鏡中直線傳播的部分會使得光線衰減。如果可以去掉直線傳播的部分，只保留發(fā)生折射的曲面，便能省下大量材料同時達(dá)到相同的聚光效果。
[0021]據(jù)此，本發(fā)明采用兩塊菲涅爾透鏡代替?zhèn)鹘y(tǒng)折射系統(tǒng)中的一塊單一大透鏡。菲涅爾透鏡的表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，它的紋理是根據(jù)光的干涉及擾射以及相對靈敏度和接收角度要求來設(shè)計的，由此菲涅爾透鏡看上去像一片有無數(shù)多個同心圓紋路(即菲涅耳帶)的透鏡，卻能達(dá)到凸透鏡的效果，如果投射光源是平行光，匯聚投射后能夠保持圖像各處亮度的一致。
[0022]參見圖1，所示為本發(fā)明中基于菲涅爾透鏡形成的用于成像系統(tǒng)中的掃描光路的示意圖。由圖可知，該掃描光路100包括第一反射鏡101、透鏡102以及第二反射鏡103三部分。
[0023]其中，透鏡102由兩塊菲涅爾透鏡102a、102b構(gòu)成，菲涅爾透鏡102a的光面與菲涅爾透鏡102b的光面相對連接，使得兩塊菲涅爾透鏡102a、102b并列連接設(shè)置，并整體水平設(shè)置。
[0024]第一反射鏡101設(shè)置在菲涅爾透鏡的下方，并且相對于菲涅爾透鏡可上下擺動，第一反射鏡101的反射面向探測目標(biāo)200，將探測目標(biāo)輻射出的太赫茲信號反射至菲涅爾透鏡。該第一反射鏡101通過相對于菲涅爾透鏡上下擺動來實現(xiàn)對探測目標(biāo)的上下掃描。在具體實現(xiàn)時，該第一反射鏡101可采用相應(yīng)的平面反射鏡來實現(xiàn)。
[0025]第二反射鏡103設(shè)置在菲涅爾透鏡的上方，并且相對于菲涅爾透鏡可左右擺動，第二反射鏡103的反射面向探測器300，將經(jīng)過由兩塊菲涅爾透鏡102a、102b構(gòu)成透鏡102的太赫茲信號反射至探測器。該第二反射鏡103通過相對于菲涅爾透鏡左右擺動來實現(xiàn)對探測目標(biāo)的左右掃描。在具體實現(xiàn)時，該第二反射鏡103同樣也可采用相應(yīng)的平面反射鏡來實現(xiàn)。
[0026]由此構(gòu)成的，整個掃描光路將探測目標(biāo)輻射出的太赫茲信號依次通過第一反射鏡101-透鏡102-第二反射鏡103，隨后聚焦到探測器300。根據(jù)該掃描光路，只需要確定透鏡的參數(shù)來實現(xiàn)聚焦和像質(zhì)矯正來進行成像。
[0027]參見圖2，其所是為采用上述掃描光