[发明专利]一种空间光调制器相位测量的通用标定方法

权利要求书

1.一种空间光调制器相位测量的通用标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)生成相位灰度图，采集光场分布图；

(b)当人工判断图像质量为好时，生成0-255相位灰度图；

(c)定时循环依次加载，自动采集光场分布图，计算条纹以及零级质心偏移量，进而计算灰度相位映射表；

(d)将灰度相位映射表进行数据拟合与预期的灰度相位映射进行对比分析，若是符合预期则完成标定；若是彼此不吻合，则将采集计算得到数据与预期数据进行Gamma校正形成新的Gamma映射表，同时写入Gamma映射表时返回步骤(c)，直至标定完成。

2.根据权利要求1所述的空间光调制器相位测量的通用标定方法，其特征在于，在步骤(b)中还包括步骤(b1)：

当人工判断图像质量为不好时，调整相位灰度图参数，返回步骤(a)。

3.根据权利要求2所述的空间光调制器相位测量的通用标定方法，其特征在于，步骤(a)中包括以下步骤：

(a1)光路由光源入射激光束，经过准直扩束模块，扩束后入射到空间光调制器，

(a2)计算机连接空间光调制器，并加载3个不同的光区域灰度图到所述空间光调制器；

(a3)经过调制后的调制光经过透镜汇聚，从而让相位灰度图不同区域调制的光从而形成光场分布图。

4.根据权利要求3所述的空间光调制器相位测量的通用标定方法，其特征在于，在步骤(a2)中，所述空间光调制器将靶面分为3个区域，分别是：背景图区域、参考图区域和测量光区域。

5.根据权利要求4所述的空间光调制器相位测量的通用标定方法，其特征在于，所加载相位灰度图的参考光区域灰度图案固定不变、测量光区域灰度从0～255变化，映射不同相位值，参考光区域和测量光区域大小、间距的设定根据所需干涉条纹密度和区域大小来调整并选择合适值。

6.根据权利要求4所述的空间光调制器相位测量的通用标定方法，其特征在于，利用背景图的灰度设计来降低零级光斑的能量分布，从而使得零级光与干涉条纹的相对亮度适合图像采集设备清晰采集，背景图区域的灰度分布可包括菲涅尔透镜、纯色灰度图、闪耀光栅、朗奇光栅、或随机相位等一种或多种以及其衍生设计。

7.根据权利要求3所述的空间光调制器相位测量的通用标定方法，其特征在于，在步骤(a3)中，光路中利用透镜将调制光汇聚使参考光与测量光产生干涉，测量光调制相位的变化会导致条纹光位置的变化。

8.根据权利要求4所述的空间光调制器相位测量的通用标定方法，其特征在于，步骤(c)中的灰度相位映射表的计算步骤包括以下步骤：

(c1)选择合适的参考光区域及测量光区域大小和间距，形成光场分布图；

(c2)在计算机上改变相位灰度图中测量光区域的灰度值，用图像采集设备采集光场分布图，其条纹中心距与零级光斑的中心距始终跟测量光区域的灰度值存在映射关系；

(c3)将采集到的光场分布图利用软件算法解调，就可以得到测量光区域灰度值和其调制相位的映射曲线，从而得到空间光调制器的相位能力，制作出灰度相位映射表。

9.根据权利要求8所述的空间光调制器相位测量的通用标定方法，其特征在于，上述步骤(c1)-(c3)的计算原理如下所示：

δ＝2π*(Δ/Λ)

其中δ为相位调制量，Δ为条纹相对于零级光形成艾里斑的位移量，Λ为条纹周期；

计算零级艾里斑的质心为o0计算条纹质心坐标依次为o₁，o₂......o_M；

条纹周期(M为偶数)，(M为奇数)；

测量光加载灰度为0时，计算各条纹质心相对艾里斑质心的距离d₀₁，d₀₂,......d_0M，测量光加载灰度为1时，计算各条纹质心相对艾里斑质心的距离d₁₁，d₁₂,......d_1M，则同样可以算出加载灰度为2，3......255时条纹移动量。