[發明專利]單次干涉讀取相位的相位編碼及相位解碼方法和裝置

有效

• 申請號: 202011096907.4
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112113515B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 譚小地;林梟;任宇紅;郝建穎
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 天津盈佳知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12224
• 代理人: 孫寶蕓

1.單次干涉讀取相位的相位編碼及相位解碼方法，其特征在于，包括以下步驟：

編碼時，將上、下兩個像素位置作為一對，將每一對像素作為編碼對來表示一個數據；

在一個所述編碼對中，上方像素位置是具有相位編碼信息量的位置，而下方像素位置并不含有信息量，其相位為所述上方像素位置相位加上一個恒定相位，則上、下像素位置具有恒定相位差；

在n階相位編碼中，編相位分別為φ₁，φ₂，φ₃，φ₄，...，φ_n，恒定相位差為φ；

將編碼數據頁包含相位編碼單元，所述相位編碼單元由s乘t的像素矩陣組成；

上方像素編碼為φ_m，m≤n，n為相位編碼階數，下方像素為φ_m+φ，整體編碼對存儲的相位數據為φ_m；

在所述相位編碼單元內設置作為標準點的像素位置，用于在解碼中生成解碼對；

所述標準點的相位為φ₁，φ₂，φ₃，φ₄，...，φ_n，并得到n組標準編碼對，分別為{φ₁，φ₂}，{φ₂，φ₃}，{φ₃，φ₄}，{φ₄，φ₅}，...，{φ_n，φ₁}；該n組標準編碼對與相統一；

解碼時，采用一束平面參考光與再現信息光進行單次干涉，得到光強度分布；將所述相位編碼單元干涉后對應光強度解碼單元；

所述標準點位置的相位φ₁，φ₂，φ₃，φ₄，...，φ_n與該位置的光強度I₁，I₂，I₃，I₄，...，I_n對應；

在解碼單元中，將a個光強度I₁，I₂，I₃，I₄，...，I_a記作a組標準光強度對{I₁，I₂}，{I₂，I₃}，{I₃，I₄}，{I₄，I₅}，...，{I_a，I₁}；其余待測光強度對記為a＝1，2，3，4，...，

然后算出每一組待測光強度對與n組標準光強度對的方差，以V來表示；方差公式如下：

……

其中，n＝1，2，3，4，…；

則每一組待測光強度對都得到n個方差值{V₁，V₂，V₃，V₄，…，V_n}，且每個方差值V₁，V₂，V₃，V₄，…，V_n分別與標準光強度對{I₁，I₂}，{I₂，I₃}，{I₃，I₄}，{I₄，I₅}，…，{I_n，I₁}為一一對應關系；標準光強度對與所述標準點的相位編碼一一對應，方差值與相位編碼也為一一對應關系；則求出待測相位的相位值φ_n為最小方差V_n對應的相位值；

將相移干涉法所需的相移量體現在同一個編碼頁的編碼對中；

由于噪聲的存在，恒定相位差取在π/2周圍有很微小浮動的值；

所述相位編碼及相位解碼方法用裝置，包括激光器(1)、針孔濾波器(2)、準直透鏡(3)、快門(4)、第一光闌(5)、第一中繼透鏡(6)、第二中繼透鏡(7)、第一非偏振立體分束器(8)、二分之一波片(9)、相位調制空間光調制器(10)、第三中繼透鏡(11)、第二光闌(12)、第四中繼透鏡(13)、第一物鏡(14)、全息材料層(15)、第二物鏡(16)、第二非偏振立體分束器(17)、第一平面鏡(18)、第五中繼透鏡(19)、第六中繼透鏡(20)、衰減器(21)、第二平面鏡(22)、成像透鏡(23)和光強度探測器(24)；第一光闌(5)為同軸全息光闌，所述同軸全息光闌的中心處為供信息光束通過的矩形孔(501)，所述矩形孔的外側套設有同心的、供參考光束通過的圓環孔(502)。