一种分光干涉仪及其成像光路的制作方法

1.本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种分光干涉仪及其成像光路。


背景技术：

2.干涉仪在天文学、光学、工程测量、海洋学、地震学、波谱分析、量子物理实验、遥感、雷达等等精密测量领域都有广泛应用。在光学领域，可以测量待测物的膜厚、以及探测待测物的二维或者三维图像等。但其存在的问题是，相关技术中的干涉仪均采用的是线阵相机，由于线阵相机的数模转换通道数量较少，进而导致数据获取速率较低，使得干涉仪的成像速度限制在几十万线/秒，不能满足当前用户的需求。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种分光干涉仪及其成像光路，以解决相关技术中的成像速度比较慢的问题。
4.为解决上述问题，本发明第一方面实施例提出了一种分光干涉仪的成像光路，包括：
5.沿成像光束传输的路径上，依次设置有第一镜片组、色散元件、第二镜片组、第三镜片组、扫描镜、第四镜片组、面阵相机和控制器；
6.所述第一镜片组用于接收成像光束，并对所述成像光束进行准直形成第一准直光束，所述色散元件用于展开所述第一准直光束形成色散光束，所述第二镜片组用于对所述色散光束进行聚焦形成第一聚焦光束，所述第三镜片组用于对所述第一聚焦光束进行准直形成第二准直光束，所述扫描镜用于扫描所述第二准直光束形成扫描光束，所述第四镜片组用于聚焦所述扫描光束至所述面阵相机，所述控制器与所述扫描镜和所述面阵相机电连接，用于控制所述扫描镜的扫描频率和所述面阵相机的曝光频率相同；所述面阵相机位于所述第四镜片组的像方焦面上；
7.其中，所述扫描镜变化一个扫描角度，所述面阵相机的由上一列像素采样所述扫描光束转换为相邻的下一列像素采样所述扫描光束。
8.可选地，所述色散元件位于所述第二镜片组的物方焦面处，所述第二镜片组的像方焦面与所述第三镜片组的物方焦面为同一位置，所述扫描镜位于所述第三镜片组的像方焦面处，或者，所述扫描镜位于所述第三镜片组的像方焦面处并且还位于所述第四镜片组的物方焦面处。
9.可选地，所述第一镜片组包括至少一个镜片；所述第二镜片组包括至少一个镜片；所述第三镜片组包括至少一个镜片；所述第四镜片组包括至少一个镜片。
10.可选地，所述第一镜片组为反射式镜片组或透射式镜片组、所述第二镜片组为反射式镜片组或透射式镜片组、所述第三镜片组为反射式镜片组或透射式镜片组、所述第四镜片组为反射式镜片组或透射式镜片组。
11.可选地，所述色散元件为光栅、棱镜、衍射分光器件或超表面材料光学分光器件中
的其中一种，所述色散元件为反射式色散元件或透射式色散元件。
12.可选地，所述扫描镜为电流计扫描振镜、共振振镜、mems振镜、多边形转镜、电光偏转器或声光偏转器中的其中一种。
13.为解决上述问题，本发明第二方面实施例提出了一种分光干涉仪，包括：本发明任一实施例所述的分光干涉仪的成像光路、宽谱光源、光纤耦合器、参考光路、样品光路；
14.所述光纤耦合器的光源输入端与所述宽谱光源连接，所述光纤耦合器的样品端与所述样品光路连接，所述光纤耦合器的参考端与所述参考光路连接，所述光纤耦合器的耦合端与所述成像光路连接；
15.所述宽谱光源用于出射宽谱光束，所述光纤耦合器用于所述宽谱光束的导入，并用于将所述宽谱光束分为参考光束和样品光束，所述参考光束用于参考光路中，并由所述参考光路反射形成参考反射光束，所述样品光束用于样品光路中，并由所述样品光路发射形成样品反射光束；所述光纤耦合器还用于耦合所述参考反射光束和所述样品反射光束形成成像光束，所述成像光路用于基于所述成像光束进行成像。
16.可选地，所述参考光路包括：第五镜片组、第六镜片组和参考反射镜，所述第五镜片组用于准直所述参考光束至所述第六镜片组，所述第六镜片组用于聚焦所述参考光束至所述参考反射镜，所述参考反射镜用于反射所述参考光束形成参考反射光束至所述第六镜片组，所述第六镜片组还用于准直所述参考反射光束至所述第五镜片组，所述第五镜片组还用于聚焦所述参考反射光束至所述光纤耦合器的参考端。
17.可选地，所述样品光路包括：第七镜片组、扫描振镜和第八镜片组，所述第七镜片组用于准直所述样品光束至所述扫描振镜，所述扫描振镜扫描所述样品光束至所述第八镜片组，所述第八镜片组用于聚焦所述样品光束至待测样品，所述待测样品反射所述样品光束形成样品反射光束至所述第八镜片组，所述第八镜片组还用于准直所述样品反射光束至所述扫描振镜，所述扫描振镜扫描所述样品反射光束至所述第七镜片组，所述第七镜片组还用于聚焦至所述光纤耦合器的样品端。
18.可选地，所述扫描振镜为电流计扫描振镜、共振振镜、mems振镜中的一种，所述扫描振镜的扫描频率与所述扫描镜的扫描频率相同。
19.根据本发明实施例提出的分光干涉仪及其成像光路，成像光路包括：沿成像光束传输的路径上，依次设置有第一镜片组、色散元件、第二镜片组、第三镜片组、扫描镜、第四镜片组、面阵相机和控制器；第一镜片组用于接收成像光束，并对成像光束进行准直形成第一准直光束，色散元件用于展开准直光束形成色散光束，第二镜片组用于对色散光束进行聚焦形成第一聚焦光束，第三镜片组用于对第一聚焦光束进行准直形成第二准直光束，扫描镜用于扫描第二准直光束形成扫描光束，第四镜片组用于聚焦扫描光束至面阵相机，控制器与扫描镜和面阵相机电连接，用于控制扫描镜的扫描频率和面阵相机的曝光频率相同；其中，所述扫描镜变化一个扫描角度，所述面阵相机的由上一列像素采样所述扫描光束转换为相邻的下一列像素采样所述扫描光束。由此，通过扫描镜和面阵相机的使用使得干涉仪的成像速度和时间分辨率得到显著提升。
20.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明实施例提出的分光干涉仪的成像光路的光路示意图；
23.图2是本发明实施例提出的分光干涉仪的成像光路中的面阵相机捕捉扫描光束的示意图；
24.图3是本发明实施例提出的分光干涉仪的结构示意图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
27.图1是本发明实施例提出的分光干涉仪的成像光路的光路示意图。如图1所示，分光干涉仪的成像光路100，包括：
28.沿成像光束001传输的路径上，依次设置有第一镜片组101、色散元件102、第二镜片组103、第三镜片组104、扫描镜105、第四镜片组106、面阵相机107和控制器108；
29.第一镜片组101用于接收成像光束001，并对成像光束001进行准直形成第一准直光束002，色散元件102用于展开第一准直光束002形成色散光束003，第二镜片组103用于对色散光束003进行聚焦形成第一聚焦光束004，第三镜片组104用于对第一聚焦光束004进行准直形成第二准直光束005，扫描镜105用于扫描第二准直光束005形成扫描光束006，第四镜片组106用于聚焦扫描光束006至面阵相机107，控制器108与扫描镜105和面阵相机107电连接，用于控制扫描镜105的扫描频率和面阵相机107的曝光频率相同；面阵相机107位于第四镜片组106的像方焦面上；
30.其中，扫描镜105变化一个扫描角度，面阵相机107的由上一列像素采样扫描光束006转换为相邻的下一列像素采样扫描光束006。
31.需要说明的是，第一聚焦光束004在第二镜片组103的像方焦面处，聚焦形成一条细细的光谱线。然后被第三镜片组104准直成第二准直光束005。第二准直光束005的单个波长的光是准直的，但是不同波长之间，却是汇聚的，将会汇聚重叠在扫描镜105处，在扫描镜105之后，这些准直光，不同波长之间又会分开。然后再被第四镜片组106聚焦成一条细细的光谱线(聚焦在面阵相机107的一列像素上)。
32.可以理解的是，干涉仪的成像光束001随着待测物的待测点的不同，成像光束001发生变化，示例性的，待测点有两个，则成像光束001包括第一成像光束和第二成像光束。如图2所示，面阵相机107包括沿行和列排布的感光元件109，第一成像光束依次经过第一镜片组101、色散元件102、第二镜片组103和第三镜片组104之后，打在扫描镜105上，并经扫描镜105的扫描，再经过第四镜片组106聚焦至面阵相机107上的一列像素上(如图2中，第一扫描光束0061被聚焦至一列像素对应的感光元件109上)。当前期采样的成像光束001变化之后，第二成像光束依次经过第一镜片组101、色散元件102、第二镜片组103和第三镜片组104之后，打在扫描镜105上，并经扫描镜105的扫描，再经过第四镜片组106聚焦至面阵相机107上的下一列像素上(如图2中，第二扫描光束0062被聚焦至另一列像素对应的感光元件109上)，移动方向如图2中的x方向所示。进而，随着干涉仪前期的待测物的待测点的变化，成像光路100中通过扫描镜105的扫描，每次采样的扫描光束006都可以在面阵相机107的一列像素对应的感光元件109上。由此，相对于线阵相机，在成像速度方面得到了很大的提升。在该实施例中，感光元件109沿x方向的尺寸大于光谱线本身的宽度，多个感光元件109沿垂直于x方向的方向(即图2中的列方向)的尺寸大于光谱线本身的长度。扫描镜105变化一个角度，其反射的光谱线自上一列像素可以刚好移动到下一列像素。其中，扫描镜105的扫描周期与面阵相机107的曝光周期同步。
33.需要说明的是，色散元件102位于第一镜片组101和第二镜片组103之间，并位于扫描镜105之前，这样，有利于保持准直光束002与色散元件102之间的夹角，即保持准直光束002进入色散元件102的入射角相同，从而色散元件102色散之后不同波长的光束被色散出去的出射角是固定的，不会因为第一准直光束002进入色散元件的入射角改变而改变。这样再经过第二镜片组103聚焦，然后被第三镜片组104准直之后，再通过扫描镜105的扫描(即改变了第二准直光束005在扫描镜105上的入射角)，从而改变了光谱线在面阵相机107上的位置。另外，通过在扫描镜105与面阵相机107之间设置第四镜片组106，面阵相机107位于第四镜片组106的像方焦面上，不论扫描光束006位于第四镜片组106的哪个位置上，通过第四镜片组106的聚焦均可以清晰的聚焦在面阵相机107的像素平面上。也就是说，第二准直光束005到达扫描镜105时，单个波长的光束是准直的，但是不同波长之间是汇聚的。在离开扫描镜105时，单个波长的光束是准直的，但是不同波长之间是散开的。然后再被第四镜片组106聚焦成一条细细的光谱线(聚焦在面阵相机107的一列像素上)。
34.另外，如果扫描镜105位于第四镜片组106的物方焦面处，会起到类似于像方远心镜头的效果，扫描光束006被第四镜片组106聚焦后，会垂直入射到像素平面。
35.并且控制器108控制扫描镜105的扫描频率与面阵相机107的曝光频率相同，即在扫描镜105的一个扫描周期中，面阵相机107均处于曝光周期中，进而，扫描镜105连续扫描的扫描光束006可以依次被面阵相机107的不同列像素进行曝光，做到两者同步，有利于提升成像速度。
36.感光元件109可以为ccd或者cmos感光元件。可选地，色散元件102为光栅、棱镜、衍射分光器件或超表面材料光学分光器件中的其中一种，色散元件102为反射式色散元件或透射式色散元件。有利于光路变化的设计，比如有利于整体光路的体积的减小。
37.可选地，扫描镜105为电流计扫描振镜、共振振镜、mems振镜、多边形转镜、电光偏转器或声光偏转器中的其中一种。
38.综上，通过本发明实施例提出的干涉仪的成像光路，可以在成像质量以及成像速度上均得到显著提升。
39.可选地，继续参考图1，色散元件102位于第二镜片组103的物方焦面处，第二镜片组103的像方焦面与第三镜片组104的物方焦面为同一位置，扫描镜105位于第三镜片组104的像方焦面处。或者，所述扫描镜位于所述第三镜片组的像方焦面处并且还位于所述第四镜片组的物方焦面处。
40.第二镜片组103的像方焦面与第三镜片组104的物方焦面为同一位置，可以使得色散光束003在第二镜片组103之后，聚焦成一条光谱线。扫描镜105位于第三镜片组104的像方焦面处，有利于第二准直光束005到达扫描镜105时，不同波长的光束处于汇聚状态，在经过扫描镜105扫描之后，扫描光束006可以准直到达第四镜片组106，最后聚焦在面阵相机107上，形成清晰的光谱线。如果扫描镜105位于第四镜片组106的物方焦面处，会起到类似于像方远心镜头的效果，扫描光束006被第四镜片组106聚焦后，会垂直入射到像素平面，有利于提升图像的亮度。
41.可选地，继续参考图1，第一镜片组101包括至少一个镜片；第二镜片组103包括至少一个镜片；第三镜片组104包括至少一个镜片；第四镜片组106包括至少一个镜片。
42.其中，上述的镜片可以为凸透镜。也可以为不同镜片组合的胶合透镜，可以满足聚焦与准直功能即可，本发明对此不作具体限制。其中，第一镜片组101为准直镜片组，第二镜片组103为聚焦镜片组，第三镜片组104为准直镜片组，第四镜片组106为聚焦镜片组。
43.可选地，第一镜片组101为反射式镜片组或透射式镜片组、第二镜片组102为反射式镜片组或透射式镜片组、第三镜片组103为反射式镜片组或透射式镜片组、第四镜片组104为反射式镜片组或透射式镜片组。
44.其中，通过合理配置第一镜片组101、第二镜片组102、第三镜片组103和第四镜片组104的反射或者透射光束，有利于光路变化的设计，比如有利于整体光路的体积的减小。
45.继续参考图1，图1中，第一镜片组101、第二镜片组102、第三镜片组103和第四镜片组104均为透射式镜片组。若需要光路折返，可以将上述镜片组中的一种或几种设置为反射式镜片组，即可以在镜片组的反射面涂覆反射涂层来实现反射。或者，在各镜片组之间设置反射镜来实现光路的走向。
46.图3是本发明实施例提出的分光干涉仪的结构示意图。如图3所示，该分光干涉仪200包括：本发明任一实施例的分光干涉仪的成像光路100、宽谱光源201、光纤耦合器202、参考光路203、样品光路204；
47.光纤耦合器202的光源输入端与宽谱光源201连接，光纤耦合器202的样品端与样品光路204连接，光纤耦合器202的参考端与参考光路203连接，光纤耦合器202的耦合端与成像光路100连接；
48.宽谱光源201用于出射宽谱光束，光纤耦合器202用于宽谱光束的导入，并用于将宽谱光束分为参考光束和样品光束，参考光束用于参考光路203中，并由参考光路203反射形成参考反射光束，样品光束用于样品光路204中，并由样品光路204发射形成样品反射光束；光纤耦合器202还用于耦合参考反射光束和样品反射光束形成成像光束，成像光路100用于基于成像光束进行成像。
49.由于该分光干涉仪使用了本发明实施例的成像光路100，由此，该干涉仪的成像速
度和成像质量得到了提升。
50.可选地，继续参考图3，参考光路203包括：第五镜片组2031、第六镜片组2032和参考反射镜2033，第五镜片组2031用于准直参考光束至第六镜片组2032，第六镜片组2032用于聚焦参考光束至参考反射镜2033，参考反射镜2033用于反射参考光束形成参考反射光束至第六镜片组2032，第六镜片组2032还用于准直参考反射光束至第五镜片组2031，第五镜片组2031还用于聚焦参考反射光束至光纤耦合器202的参考端。
51.可选地，继续参考图3，样品光路204包括：第七镜片组2041、扫描振镜2042和第八镜片组2043，第七镜片组2041用于准直样品光束至扫描振镜2042，扫描振镜2042扫描样品光束至第八镜片组2043，第八镜片组2043用于聚焦样品光束至待测样品300，待测样品300反射样品光束形成样品反射光束至第八镜片组2043，第八镜片组2043还用于准直样品反射光束至扫描振镜2042，扫描振镜2042扫描样品反射光束至第七镜片组2041，第七镜片组2041还用于聚焦至光纤耦合器202的样品端。
52.可选地，扫描振镜2042为电流计扫描振镜、共振振镜、mems振镜中的一种，扫描振镜2043的扫描频率与扫描镜105的扫描频率相同。
53.可以理解的是，该宽谱光源201可以是sld光源，宽谱光源201出射的光束被光纤耦合器202分为样品光束和参考光束，样品光束经样品光路204中的扫描振镜2042进行x-y方向扫描，以实现对待测样品300的整体扫描。参考光束经参考光路203入射至参考反射镜2033。被待测样品300反射或者背向散射的样品反射光束又原路返回光纤耦合器202，被参考反射镜2033反射的参考反射光束原路返回光纤耦合器202，这两种返回的光在光纤耦合器202中混合叠加发生干涉，干涉光从光纤耦合器202中的一路光纤导出，至成像光路100。第五镜片组2031至第八镜片组2043均至少包括一片镜片。
54.其中，干涉光被成像光路100中的第一镜片组101准直成平行光束，然后照射在色散元件102上。色散元件102将平行光束中不同波长的光束色散展开到不同的方向。其中，色散元件102可以是光栅，棱镜，衍射器件，或超表面材料等可以对不同波长的光产生色散效果的光学器件；并且，色散元件既可以是透射式的，也可以是反射式的。
55.被色散元件102色散展开的不同波长的光束入射到第二镜片组103，色散元件102位于第二镜片组103的物方焦面处。第二镜片组103将不同波长的平行光束聚焦在第二镜片组103的像方焦面处，每种波长的光都被第二镜片组103聚焦成一个点，所有波长的光则被第二镜片组103聚焦形成一条中间光谱线。第二镜片组103可以是透射式的，也可以是反射式的，第二镜片组103包含至少一片镜片。
56.然后该中间光谱线会发散开，再入射到第三镜片组104。第三镜片组104的物方焦面和第二镜片组103的像方焦面重合。因此，第三镜片组104会将每种波长的光准直为平行光束；但是这些不同波长的平行光束，互相之间却会汇聚重叠在第三镜片组104的像方焦面处。第三镜片组104可以是透射式的，也可以是反射式的，第三镜片组104包含至少一片镜片。
57.在第三镜片组104的像方焦面处，放置一个扫描镜105，该扫描镜105可以是来回摆动的振镜(比如，电流计扫描振镜，共振振镜，或者mems振镜，等等)，也可以是是旋转的多边形转镜，还可以是电光偏转器，或者声光偏转器，等等。
58.不同波长的平行光束互相之间汇聚重叠在扫描镜105(也就是第三镜片组104的像
方焦面处)之后，又会散开。继续入射到第四镜片组106处，第四镜片组106将这些不同波长的平行光束聚焦在第四镜片组106的像方焦面处，形成一条光谱线(干涉光谱)。第四镜片组106可以是透射式的，也可以是反射式的，第四镜片组106包含至少一片镜片。
59.一个面阵相机107用来接收这个光谱线，面阵相机107里面的面阵图像传感器芯片位于第四镜片组106的像方焦面处，从而能得到清晰的光谱线，一条光谱线能被面阵相机107的一线像素所接收。面阵相机107中包含面阵图像传感器(可以是ccd、cmos或nmos等类型的面阵图像传感器)。
60.扫描镜105的扫描周期和面阵相机107的曝光周期之间使用电信号进行同步。当扫描镜105扫描光束时，光谱线会在面阵图像传感器上扫描移动，从而，在扫描镜105的一个扫描周期内的不同时刻，光谱线会依次照射到面阵图像传感器的不同线的像素。因此，扫描镜105的一个扫描周期内，面阵图像传感器被逐线的扫描到，可以得到不同时刻的很多线的光谱(干涉光谱)。
61.面阵相机107所获取的干涉光谱数据，被传入处理器或者电脑或控制器108，做如下数据处理：对每线干涉光谱数据进行波数空间的重新采样，得到在波数空间的线性采样的干涉光谱数据；然后对每线波数空间的线性采样的干涉光谱数据进行傅里叶变换，就能得到样品的在深度方向(z方向)的反射率信息和相位信息。
62.如果让扫描样品的xy扫描振镜2042的x方向的扫描周期，扫描光谱的扫描镜105的扫描周期，面阵相机107的曝光周期这三者进行同步，则对面阵相机107获得的每帧干涉光谱数据经过上述数据处理之后，可以得到待测样品300在xz方向的一帧2d切面图像(包含反射率信息和相位信息)。如果再加上xy扫描镜中的对待测样品300的y方向的扫描，就可以重建得到待测样品300的x，z，y三个维度的3d图像(包含反射率信息和相位信息)。
63.相比使用线阵相机的分光干涉仪，由于面阵相机可以采用比线阵相机更多的数模转换(adc)通道数，通常具有更大的数据获取速率(可以高出2个数量级)，因此，可以实现更高的成像速度(提高2个数量级)。
64.另外，由于本发明中的分光干涉仪采用扫描镜对光谱在面阵相机上进行扫描，而通常扫瞄镜的扫描速度是很快的，即便使用一个帧率很低的面阵相机,获取样品单独一帧的2d切面图，有效的曝光时间也是非常短的，具有很高的时间分辨率，适合对高动态的形貌进行成像。
65.在一些实施例中，该分光干涉仪可以在工业检测领域实现3c电子产品的缺陷检测和精密测量，比如印刷电路板的检测，屏幕的分层检测，手机镜头的检测等等。在锂电池的检测领域实现比如锂电池的极片的毛刺检测，极片或极耳的对齐的检测，以及锂电池外壳的焊缝缺陷的检测。在激光焊接过程中实现对焊缝的实时检测，由于该技术对于杂散光免疫，可以在激光焊接的同时进行焊缝检测。在半导体的检测领域实现比如芯片封装的缺陷检测。还可以应用于在生物医学领域，比如眼科的断层扫描成像，牙科的断层扫描成像、皮肤的断层扫描成像、小动物的断层扫描成像。
66.综上所述，根据本发明实施例提出的分光干涉仪及其成像光路，成像光路包括：沿成像光束传输的路径上，依次设置有第一镜片组、色散元件、第二镜片组、第三镜片组、扫描镜、第四镜片组、面阵相机和控制器；第一镜片组用于接收成像光束，并对成像光束进行准直形成第一准直光束，色散元件用于展开准直光束形成色散光束，第二镜片组用于对色散
光束进行聚焦形成第一聚焦光束，第三镜片组用于对第一聚焦光束进行准直形成第二准直光束，扫描镜用于扫描第二准直光束形成扫描光束，第四镜片组用于聚焦扫描光束至面阵相机，控制器与扫描镜和面阵相机电连接，用于控制扫描镜的扫描频率和面阵相机的曝光频率相同；面阵相机位于第四镜片组的像方焦面上，扫描镜变化一个扫描角度，面阵相机的由上一列像素采样扫描光束转换为相邻的下一列像素采样扫描光束。由此，通过扫描镜和面阵相机的使用使得干涉仪的成像速度和时间分辨率得到显著提升。
67.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种分光干涉仪的成像光路，其特征在于，包括：沿成像光束传输的路径上，依次设置有第一镜片组、色散元件、第二镜片组、第三镜片组、扫描镜、第四镜片组、面阵相机和控制器；所述第一镜片组用于接收成像光束，并对所述成像光束进行准直形成第一准直光束，所述色散元件用于展开所述第一准直光束形成色散光束，所述第二镜片组用于对所述色散光束进行聚焦形成第一聚焦光束，所述第三镜片组用于对所述第一聚焦光束进行准直形成第二准直光束，所述扫描镜用于扫描所述第二准直光束形成扫描光束，所述第四镜片组用于聚焦所述扫描光束至所述面阵相机，所述控制器与所述扫描镜和所述面阵相机电连接，用于控制所述扫描镜的扫描频率和所述面阵相机的曝光频率相同；所述面阵相机位于所述第四镜片组的像方焦面上；其中，所述扫描镜变化一个扫描角度，所述面阵相机的由上一列像素采样所述扫描光束转换为相邻的下一列像素采样所述扫描光束。2.根据权利要求1所述的分光干涉仪的成像光路，其特征在于，所述色散元件位于所述第二镜片组的物方焦面处，所述第二镜片组的像方焦面与所述第三镜片组的物方焦面为同一位置，所述扫描镜位于所述第三镜片组的像方焦面处，或者，所述扫描镜位于所述第三镜片组的像方焦面处并且还位于所述第四镜片组的物方焦面处。3.根据权利要求1或2所述的分光干涉仪的成像光路，其特征在于，所述第一镜片组包括至少一个镜片；所述第二镜片组包括至少一个镜片；所述第三镜片组包括至少一个镜片；所述第四镜片组包括至少一个镜片。4.根据权利要求1所述的分光干涉仪的成像光路，其特征在于，所述第一镜片组为反射式镜片组或透射式镜片组、所述第二镜片组为反射式镜片组或透射式镜片组、所述第三镜片组为反射式镜片组或透射式镜片组、所述第四镜片组为反射式镜片组或透射式镜片组。5.根据权利要求1所述的分光干涉仪的成像光路，其特征在于，所述色散元件为光栅、棱镜、衍射分光器件或超表面材料光学分光器件中的其中一种，所述色散元件为反射式色散元件或透射式色散元件。6.根据权利要求1所述的分光干涉仪的成像光路，其特征在于，所述扫描镜为电流计扫描振镜、共振振镜、mems振镜、多边形转镜、电光偏转器或声光偏转器中的其中一种。7.一种分光干涉仪，其特征在于，包括：如权利要求1-6任一项所述的分光干涉仪的成像光路、宽谱光源、光纤耦合器、参考光路、样品光路；所述光纤耦合器的光源输入端与所述宽谱光源连接，所述光纤耦合器的样品端与所述样品光路连接，所述光纤耦合器的参考端与所述参考光路连接，所述光纤耦合器的耦合端与所述成像光路连接；所述宽谱光源用于出射宽谱光束，所述光纤耦合器用于所述宽谱光束的导入，并用于将所述宽谱光束分为参考光束和样品光束，所述参考光束用于参考光路中，并由所述参考光路反射形成参考反射光束，所述样品光束用于样品光路中，并由所述样品光路发射形成样品反射光束；所述光纤耦合器还用于耦合所述参考反射光束和所述样品反射光束形成成像光束，所述成像光路用于基于所述成像光束进行成像。8.根据权利要求7所述的分光干涉仪，其特征在于，所述参考光路包括：第五镜片组、第六镜片组和参考反射镜，所述第五镜片组用于准直所述参考光束至所述第六镜片组，所述
第六镜片组用于聚焦所述参考光束至所述参考反射镜，所述参考反射镜用于反射所述参考光束形成参考反射光束至所述第六镜片组，所述第六镜片组还用于准直所述参考反射光束至所述第五镜片组，所述第五镜片组还用于聚焦所述参考反射光束至所述光纤耦合器的参考端。9.根据权利要求7所述的分光干涉仪，其特征在于，所述样品光路包括：第七镜片组、扫描振镜和第八镜片组，所述第七镜片组用于准直所述样品光束至所述扫描振镜，所述扫描振镜扫描所述样品光束至所述第八镜片组，所述第八镜片组用于聚焦所述样品光束至待测样品，所述待测样品反射所述样品光束形成样品反射光束至所述第八镜片组，所述第八镜片组还用于准直所述样品反射光束至所述扫描振镜，所述扫描振镜扫描所述样品反射光束至所述第七镜片组，所述第七镜片组还用于聚焦至所述光纤耦合器的样品端。10.根据权利要求7所述的分光干涉仪，其特征在于，所述扫描振镜为电流计扫描振镜、共振振镜、mems振镜中的一种，所述扫描振镜的扫描频率与所述扫描镜的扫描频率相同。

技术总结
本发明公开了一种分光干涉仪及其成像光路，成像光路包括：第一镜片组用于接收成像光束，并对成像光束进行准直形成第一准直光束，色散元件用于展开准直光束形成色散光束，第二镜片组用于对色散光束进行聚焦形成第一聚焦光束，第三镜片组用于对第一聚焦光束进行准直形成第二准直光束，扫描镜用于扫描第二准直光束形成扫描光束，第四镜片组用于聚焦扫描光束至面阵相机，控制器用于控制扫描镜的扫描频率和面阵相机的曝光频率相同；扫描镜变化一个扫描角度，面阵相机的由上一列像素采样扫描光束转换为相邻的下一列像素采样扫描光束。该成像光路的成像速度和时间分辨率得到显著提升。光路的成像速度和时间分辨率得到显著提升。光路的成像速度和时间分辨率得到显著提升。


技术研发人员：王瑞
受保护的技术使用者：苏州因确匹电子科技有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/9/6