(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210875696.7 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 允沃能源科 学研究 （江苏） 有限公司 地址 226302 江苏省南 通市南通高新技术 产业开发区新世纪大道266号江海智 汇园D5楼31 15 申请人 南开大学 (72)发明人 王晓雷　胡晓雪　 (74)专利代理 机构 苏州威世朋知识产权代理事 务所(普通 合伙) 32235 专利代理师 陈如建 (51)Int.Cl. G02B 3/08(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 21/3581(2014.01)G01V 8/10(2006.01) (54)发明名称 菲涅尔透 镜及具有其的成像系统 (57)摘要 本发明公开了一种菲涅尔透镜及具有其的 成像系统， 该菲涅尔透镜包括： 基面和工作面， 工 作面上设有多个依次连接的锯齿同心环， 每个锯 齿同心环包括第一环面和第二环 面， 第一环面连 接到工作面， 第二环面一端边连接到工作面， 另 一端边连接到第一环面； 在最内侧的锯齿同心环 的内侧设置有凸面， 凸面的中心和每个锯齿同心 环中心均相同； 在凸面中， 相邻点的曲率连续变 化； 在每个第二环面中， 相邻点的曲率连续变化。 相邻的两个第二环面上的相邻两个点的曲率非 连续变化。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114966918 A 2022.08.30 CN 114966918 A 1.一种用于太赫兹频 段的菲涅尔透 镜， 其特征在于， 包括： 基面 （1） 和工作面 （2） ， 所述工作面 （2） 上设有Num个依次连接的锯齿同心环 （22） ， 每个 锯齿同心环 （22） 包括第一环面 （221） 和第二环 面 （222） ， 第一环面 （221） 位于第二环 面 （222） 的内侧， 其中， Num为自然数， Num>1； 第一环面 （221） 的第一端边连接到所述工作面 （2） ， 第二环面 （222） 呈弧形， 第二环面 （222） 第一端边连接到所述工作面 （2） ， 第二环面 （222） 的第二端边连接到第一环 面 （221） 中 的第二端边， 在第一、 第二环面中， 第一、 第二端边均相对设置； 在最内侧的锯齿同心环 （22） 的内侧设置有凸面 （21） ， 所述凸面 （21） 的外边缘抵靠最 内 侧的锯齿同心环 （22） 的第一环面 （221） 的第一端边， 所述凸面 （21） 的中心和每个锯齿同心 环 （22） 中心均重合； 在所述凸面 （21） 中， 相邻点的曲率连续变化； 在每个第二环面 （222） 中， 相邻点的曲率 连续变化； 分别属于相邻两个第二环面 （222） 的两个第一点且两个第一点在径向上相邻， 则两个 第一点的曲率非连续变化； 分别属于凸面 （21） 以及与凸面 （21） 相邻的第二环面 （222） 的两 个第二点且两个第二 点在径向上相邻， 则两个第二 点的曲率非连续变化。 2.根据权利要求1所述的菲尼尔透 镜， 其特征在于： 所述凸面 （21） 为非球面； 在从内之外的方向上， 前N个锯齿同心环 （22） 的第二环面 （222） 为非球面， 后Num ‑N个锯 齿同心环 （22） 的第二环面 （2 22） 为球面， 其中， N 为自然数， 1≤N<Num。 3.根据权利要求1所述的菲涅尔透 镜， 其特征在于： 创立三维坐标系， 在所述三维坐标系中， 工作面 （2） 的圆心为所述菲涅尔透镜的坐标原 点， Z轴垂直于所述工作面 （2） ， X轴和Y轴位于所述工作面 （2） 内， X轴和Y轴垂直； 球面的第二环面 （222） 的任一的点均满足以下公式： ， 其 中， 为在Z轴上的坐标， 为点距离Z轴上的距离， 为圆锥系数， 为凸面 （21） 的曲 率； 非球面的凸面 （21） 和非球面的第二环面 （2 22） 中的任一的点均满足以下公式： ， 其中， 为在Z轴上的坐标， 为点 距离Z轴上的距离， 为圆锥系数， 为所述第二环面 （222） 的曲率， 为多项式系数， M 为自然数。 4.根据权利要求3所述的菲涅尔透 镜， 其特征在于： 当所述非球面 为双曲面时， 。 5.根据权利要求3所述的菲涅尔透 镜， 其特征在于： 当所述非球面 为椭圆面时， 。 6.根据权利要求3所述的菲涅尔透 镜， 其特征在于：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114966918 A 2当所述非球面 为球面时， 。 7.根据权利要求3所述的菲涅尔透 镜， 其特征在于： 当所述非球面 为扁椭圆面时， 。 8.根据权利要求1所述的菲涅尔透 镜， 其特征在于： 所述菲涅尔透 镜由高密度聚乙烯制成。 9.根据权利要求1所述的菲涅尔透 镜， 其特征在于： 所述菲涅尔透 镜由聚四氟乙烯制成。 10.一种成像系统， 其特 征在于， 包括： 辐射源 （3） 、 太赫兹探测器 （4） 以及权利要求1 ‑9任一项所述的菲涅尔透 镜 （5） ； 所述辐射源 （3） 用于产生射向待成像物体的太赫兹波束， 所述菲涅尔透镜 （5） 用于将待 成像物体反射或散射的太赫兹波信号聚焦到所述太赫兹探测 器 （4） 上， 所述太赫兹探测 器 （4） 用于待成像物体的成像。 11.根据权利要求10所述的成像系统， 其特 征在于： 所述菲涅尔透 镜 （5） 的口径为264m m， 有效焦距为245.1m m。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114966918 A 3