[发明专利]一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉的方法及系统

说明书

本发明涉及一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉的方法和系统，该方法包括：电子设备控制两个图像传感器采集两幅相移干涉图；电子设备控制空间光调制器引入一次任意相移；电子设备控制两个图像传感器采集另外两幅相移干涉图；电子设备获取四幅相移干涉图和各自的相移量，并根据四幅相移干涉图和各自的相移量计算出待测物品的相位。实施本发明实施例，能够简化操作，提升抗环境干扰能力，并且能够很好地用于任意未知相移量的测量，避免了对相移量的计算，还能够简单、快速、高精度地解决一个条纹以内的相位测量问题，避免了条纹数量和条纹形状的影响，从而实现震动环境中的相位测量和对缓变对象的动态相位测量。

技术领域

本发明涉及光学干涉测量或数字全息测量领域，具体涉及一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉的方法及系统。

背景技术

相移干涉测量技术因其非介入、无损伤、高精度、全场和测量快速等优点，现已被广泛地应用于精密光学元件检测、流体动力学、生物细胞检测、折射率测量、数字全息和定量相位成像等诸多领域。

在相移干涉测量方法中，传统的时域多步相移方法具有算法简洁、运算量少、精度高等优势，但是该方法需要在同一空间位置不同时刻采集多幅相移干涉图，因此测量结果容易受到外界的振动、空气扰动和激光器功率变化的影响，并且要求全息图之间相移量已知或相移量在整周期上为等间距，可见传统的方法容易受到环境的干扰并且对同时测量数量有相应的限制，同时，由于实行所需时间长，减缓了测量的效率。

随后发展的同时空域相移干涉测量法是利用偏振光学元件对正交偏振光进行相移，在一个或多个图像传感器上同时形成三幅或四幅相移量相差π/2的干涉图，再通过三步或四步相移算法计算出其相位的方法。单一图像传感器实现的同时空域相移的方法可以解决传统相移干涉测量方法易受环境干扰的问题，但是这类方法所需元件特殊、对波长和入射角有选择、对频域分辨率有所限制，不适用于待测相位空间频率变化率较大的对象，可见，上述方法构架繁杂，对测量对象有一定限制。

多图像传感器实现的同时空域相移方法主要有四通道法和三通道法。这些方法虽然能最大限度利用空间分辨率，但是需要较多的传感器，因此，方法结构复杂，实现繁难。

随着相移干涉术的发展，另一类基于干涉条纹图相互之间关系的自校准算法被相继提出，这类方法能够在任意相移量下直接计算待测量相位，但是这类算法非常耗时，且对干涉条纹的数量以及均匀性有一定的要求，其中的两步解调方法还受到背景项消除的影响，可见，这类方法实现要求高，并且容易受到环境干扰。

发明内容

本发明实施例公开一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉的方法及系统，通过结合时域相移和空域相移的优点，使得本方法能够抵抗环境干扰，并且能够简单地、快捷地实现动态相位测量。

本发明实施例第一方面公开了一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法，所述方法包括：

第一图像传感器在电子设备的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，所述第一相移干涉图的相移量为参考相移量；

第二图像传感器在所述电子设备的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，所述第三相移干涉图的相移量为空域相移量；

空间光调制器在所述电子设备的控制下进行光调制，得到时域相移量；

所述第一图像传感器在所述电子设备的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，所述第二相移干涉图的相移量为所述时域相移量；

所述第二图像传感器在所述电子设备的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，所述第四相移干涉图的相移量为综合相移量，所述综合相移量是通过所述空域相移量和所述时域相移量计算得到的；