[发明专利]基于同心球聚焦元件的多光谱干涉仪

说明书

基于同心球聚焦元件的多光谱干涉仪，属于光学测量领域，为解决现有干涉仪只能提供一种测量通道的问题，前置干涉成像系统，该系统由复色光源和干涉仪光学系统组成，该干涉仪为复色光源发出的光入射到扩束镜，扩束后发出的光入射到第一分光板，光经第一分光板反射后被准直透镜准直成平行光束，平行光束垂直依次入射到标准平晶及待测件上；光经标准平晶和待测件反射，反射光经过第一分光板透射到第二分光板上，经第二分光板经进入准直透镜出射成平行光，平行光再经分光光栅将复色光分成不同谱段的光，不同谱段的光通过同心球聚焦元件聚焦到中继成像系统上，再由CMOS探测器进行干涉成像检测和分析；本发明具有共光路多光轴特性，实现多光谱干涉检测。

技术领域

本发明提供一种基于同心球聚焦元件的多光谱干涉仪，属于光学测量领域。

背景技术

随着人们对干涉技术研究不断加深，目前在军事和民用领域中，多光谱干涉仪得到广泛应用。因此，如何快速、精确的得到多个不同谱段的干涉图像，对于干涉成像技术的研究是非常重要的。目前，光干涉检测技术是一种以光波干涉原理为基础的计量测试方法，是公认的检测光学元件、光学系统最有效、最准确的手段之一。干涉仪釆用干涉检测技术，实现波长量级的非接触式测量，具有比其它类型的检测仪器更高的灵敏度与更好的易用性。斐索激光干涉仪主要用于元件的表面面形测量，它具有非接触、无损伤、精确度高等突出优点，目前，已成为光学元件检测的首选方式。菲索干涉仪通常由光源、扩束镜、准直镜、标准参考镜、成像镜、系统光阑、面阵探测器等部分组成。但传统的斐索干涉仪缺点主要表现为：1、光源为单色光源，不能同时得到多个谱段的干涉图像；2、需要通过数值分析和解算获得多光谱信息，实时性低；3、结构上是多个单光轴组合成像，视场受限，分辨率低；4、系统光阑固定，入射光线方向自由度低，系统成像范围受限。

中国专利申请号为“CN201410605364.2”，专利名称为“双波长菲索激光干涉仪”，该装置采用两种激光光源，工作波长范围只在400nm到800nm之间，探测器为工作在可见光波段的CCD或CMOS，且该装置也只能提供一种测量通道，结构形式复杂。

发明内容

本发明为了解决现有干涉仪只能提供一种测量通道的问题，提供一种基于同心球聚焦元件的多光谱干涉仪，解决现代多光谱干涉检测对实时、快速、精确的使用需求，并可以在同一视场下对多波长的相干光进行多通道实时检测。

本发明的技术方案如下：

基于同心球聚焦元件的多光谱干涉仪，其包括：

前置干涉成像系统，该系统由复色光源和干涉仪光学系统组成，该干涉仪光学系统包括扩束镜、第一分光板、准直透镜、标准平晶和第二分光板；

准直分光系统，该系统由准直透镜和分光光栅组成；

其特征是，其还包括多通道频-空转换采样系统，该系统由同心球聚焦元件、中继成像系统和CMOS探测器组成，中继成像系统的入瞳与同心球聚焦元件的中心位置重合；

复色光源发出的光入射到扩束镜，扩束后发出的光入射到第一分光板，光经第一分光板反射后被准直透镜准直成平行光束，平行光束垂直依次入射到标准平晶及待测件上；光经标准平晶和待测件反射，反射光经过第一分光板透射到第二分光板上，经第二分光板经进入准直透镜出射成平行光，平行光再经分光光栅将复色光分成不同谱段的光，不同谱段的光通过同心球聚焦元件聚焦到中继成像系统上，再由CMOS探测器进行干涉成像检测和分析。

同心球聚焦元件具有多层不同折射率的同心球对称结构。

中继成像系统为同心球聚焦元件提供虚拟光阑，虚拟光阑中心与同心球聚焦元件的球心重合，提高了同心球聚焦元件的光阑自由度。

所述的中继成像系统和CMOS探测器的位置与同心球聚焦元件出射光的空间角度相对应。

本发明的有益效果：