本发明新型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。
技术实现要素：
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：
1、本发明所述的多光谱干涉仪是多光轴系统，提高光谱分辨率。
2、本发明实现多通道并行处理的结构模式。
3、本发明无需解算获得多光谱干涉图像信息，实时性较高。
4、本发明可同时得到同一视场下多个波段的连续性较高的干涉光谱图像，时效性较高。
5、本发明所述的多光谱干涉仪的中继系统为同心球聚焦元件提供虚拟光阑，提高了同心球聚焦元件的光阑自由度，使不同角度的入射光具有相同的近轴特性，具有共光路多光轴特性，实现多光谱干涉检测。
附图说明
图1：本发明基于同心球聚焦元件的多光谱干涉仪的结构示意图。
图中：1、复色光源；2、扩束镜；3、第一分光板；4、准直透镜；5、标准平晶；6待测件；7、第二分光板；8、准直透镜；9、分光光栅；10、同心球聚焦元件；11、中继成像系统；12、cmos探测器；13、虚拟光阑。
具体实施方式
如图1所示，一种基于同心球聚焦元件的多光谱干涉仪，其结构包括：前置干涉系统、准直分光系统和多通道频-空转换采样系统，前置干涉系统发出的干涉光经过准直分光系统出射为平行光，平行光通过多通道频-空转换采样系统实现多光谱干涉成像检测。
前置干涉成像系统由复色光源1和干涉仪光学系统组成，该干涉仪光学系统包括扩束镜2、第一分光板3、准直透镜4、标准平晶5和第二分光板7。
准直分光系统由准直透镜8和分光光栅9组成。
多通道频-空转换采样系统由同心球聚焦元件10、中继成像系统11和cmos探测器12组成。中继成像系统11的入瞳与同心球聚焦元件10的中心位置重合。
复色光源1发出的光入射到扩束镜2，扩束后发出的光经第一分光板3，光经第一分光板3反射后被准直透镜4准直成平行光束，该平行光束垂直依次入射到标准平晶5及待测件6上。光经标准平晶5和待测件6反射，反射光经过第一分光板3透射到第二分光板7上，经第二分光板7经进入准直透镜8出射成平行光，平行光再经分光光栅9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10聚焦到中继成像系统11上，再由cmos探测器12进行干涉成像检测和分析。
所述的同心球聚焦元件10具有多层不同折射率的同心球对称结构。所述同心球聚焦元件10由透明光学材料制成，对于红外波段光谱成像，同心球聚焦元件10可由红外光学材料锗或硒化锌制成；对于可见光波段光谱成像，同心球聚焦元件10可由普通的透明光学材料制成；对于紫外波段光谱成像，同心球聚焦元件10可由紫外光学材料氟化镁或氟化钙制成。
中继成像系统11为同心球聚焦元件10提供虚拟光阑13，虚拟光阑13位于同心球聚焦元件10的中心位置，提高了同心球聚焦元件10的光阑自由度，使不同角度的入射光具有相同的近轴特性和共光路多光轴特性，实现多光谱的实时检测。同心球聚焦元件将光谱采样转换成不同入射角的空间采样，后经中继成像系统成像在cmos探测器上，利用多通道频-空转换采样系统可将光谱采样转换为出射空间角度采样，此时系统光谱分辨率由cmos探测器12的相对夹角决定。
所述的中继成像系统11和cmos探测器12的位置与同心球聚焦元件10出射光的空间角度相对应，达到并行处理的目的。