[發(fā)明專利]一種雙通道同時(shí)空域和時(shí)域偏振相移干涉的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711435300.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN108267082B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勝德;李嬌聲;鐘麗云;呂曉旭;章勤男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發(fā)明涉及一種雙通道同時(shí)空域和時(shí)域偏振相移干涉的方法和系統(tǒng)，該方法包括：電子設(shè)備控制兩個(gè)圖像傳感器采集兩幅相移干涉圖；電子設(shè)備控制空間光調(diào)制器引入一次任意相移；電子設(shè)備控制兩個(gè)圖像傳感器采集另外兩幅相移干涉圖；電子設(shè)備獲取四幅相移干涉圖和各自的相移量，并根據(jù)四幅相移干涉圖和各自的相移量計(jì)算出待測(cè)物品的相位。實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，能夠簡(jiǎn)化操作，提升抗環(huán)境干擾能力，并且能夠很好地用于任意未知相移量的測(cè)量，避免了對(duì)相移量的計(jì)算，還能夠簡(jiǎn)單、快速、高精度地解決一個(gè)條紋以內(nèi)的相位測(cè)量問題，避免了條紋數(shù)量和條紋形狀的影響，從而實(shí)現(xiàn)震動(dòng)環(huán)境中的相位測(cè)量和對(duì)緩變對(duì)象的動(dòng)態(tài)相位測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)干涉測(cè)量或數(shù)字全息測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種雙通道同時(shí)空域和時(shí)域偏振相移干涉的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

相移干涉測(cè)量技術(shù)因其非介入、無損傷、高精度、全場(chǎng)和測(cè)量快速等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用于精密光學(xué)元件檢測(cè)、流體動(dòng)力學(xué)、生物細(xì)胞檢測(cè)、折射率測(cè)量、數(shù)字全息和定量相位成像等諸多領(lǐng)域。

在相移干涉測(cè)量方法中，傳統(tǒng)的時(shí)域多步相移方法具有算法簡(jiǎn)潔、運(yùn)算量少、精度高等優(yōu)勢(shì)，但是該方法需要在同一空間位置不同時(shí)刻采集多幅相移干涉圖，因此測(cè)量結(jié)果容易受到外界的振動(dòng)、空氣擾動(dòng)和激光器功率變化的影響，并且要求全息圖之間相移量已知或相移量在整周期上為等間距，可見傳統(tǒng)的方法容易受到環(huán)境的干擾并且對(duì)同時(shí)測(cè)量數(shù)量有相應(yīng)的限制，同時(shí)，由于實(shí)行所需時(shí)間長(zhǎng)，減緩了測(cè)量的效率。

隨后發(fā)展的同時(shí)空域相移干涉測(cè)量法是利用偏振光學(xué)元件對(duì)正交偏振光進(jìn)行相移，在一個(gè)或多個(gè)圖像傳感器上同時(shí)形成三幅或四幅相移量相差π/2的干涉圖，再通過三步或四步相移算法計(jì)算出其相位的方法。單一圖像傳感器實(shí)現(xiàn)的同時(shí)空域相移的方法可以解決傳統(tǒng)相移干涉測(cè)量方法易受環(huán)境干擾的問題，但是這類方法所需元件特殊、對(duì)波長(zhǎng)和入射角有選擇、對(duì)頻域分辨率有所限制，不適用于待測(cè)相位空間頻率變化率較大的對(duì)象，可見，上述方法構(gòu)架繁雜，對(duì)測(cè)量對(duì)象有一定限制。

多圖像傳感器實(shí)現(xiàn)的同時(shí)空域相移方法主要有四通道法和三通道法。這些方法雖然能最大限度利用空間分辨率，但是需要較多的傳感器，因此，方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)繁難。

隨著相移干涉術(shù)的發(fā)展，另一類基于干涉條紋圖相互之間關(guān)系的自校準(zhǔn)算法被相繼提出，這類方法能夠在任意相移量下直接計(jì)算待測(cè)量相位，但是這類算法非常耗時(shí)，且對(duì)干涉條紋的數(shù)量以及均勻性有一定的要求，其中的兩步解調(diào)方法還受到背景項(xiàng)消除的影響，可見，這類方法實(shí)現(xiàn)要求高，并且容易受到環(huán)境干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例公開一種雙通道同時(shí)空域和時(shí)域偏振相移干涉的方法及系統(tǒng)，通過結(jié)合時(shí)域相移和空域相移的優(yōu)點(diǎn)，使得本方法能夠抵抗環(huán)境干擾，并且能夠簡(jiǎn)單地、快捷地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)相位測(cè)量。

本發(fā)明實(shí)施例第一方面公開了一種雙通道同時(shí)空域和時(shí)域偏振相移干涉方法，所述方法包括：

第一圖像傳感器在電子設(shè)備的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉圖，所述第一相移干涉圖的相移量為參考相移量；

第二圖像傳感器在所述電子設(shè)備的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉圖，所述第三相移干涉圖的相移量為空域相移量；

空間光調(diào)制器在所述電子設(shè)備的控制下進(jìn)行光調(diào)制，得到時(shí)域相移量；

所述第一圖像傳感器在所述電子設(shè)備的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉圖，所述第二相移干涉圖的相移量為所述時(shí)域相移量；

所述第二圖像傳感器在所述電子設(shè)備的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉圖，所述第四相移干涉圖的相移量為綜合相移量，所述綜合相移量是通過所述空域相移量和所述時(shí)域相移量計(jì)算得到的；