[发明专利]一种液晶空间光调制器相位调制特性自动测量方法

权利要求书

1.一种液晶空间光调制器相位调制特性自动测量系统，其特征在于，包括用于获取干涉条纹的实验测量光路系统，用于采集干涉条纹的CCD相机，以及用于数据处理的计算机控制器，其中：

实验测量光路系统包括起偏器、透反镜、透镜、反射镜、液晶空间光调制器、成像透镜，所述透镜在水平和俯仰的倾斜角度可调节，置于透反镜与反射镜之间；光源发出的高斯光束经过衰减、扩束、准直后通过起偏器变成线偏振光，线偏振光入射到透反镜后分成两束光，其中一束光经透反镜反射后再经过透镜入射到反射镜表面，经过反射镜二次反射后继续穿过透反镜到达成像透镜；而另外一束光从透反镜透射后入射到液晶空间光调制器表面，经过液晶空间光调制器相位调制后通过透反镜再次反射到达成像透镜；

计算机控制器生成灰度图像，采集对应的干涉条纹，测量干涉条纹水平移动距离和周期，并利用相对位移测量法，生成液晶空间光调制器的相位调制曲线。

2.根据权利要求1所述的液晶空间光调制器相位调制特性自动测量系统，其特征在于，所述透镜位置调整于液晶空间光调制器前。

3.根据权利要求1或2所述的液晶空间光调制器相位调制特性自动测量系统，所述透镜设置在镜架上，测量前通过镜架上的精密旋钮调节其在水平和俯仰的倾斜角度，以获取清晰稳定的干涉条纹。

4.一种液晶空间光调制器相位调制特性自动测量方法，其特征在于，基于权利要求1或2所述的液晶空间光调制器相位调制特性自动测量系统确定液晶空间光调制器的相位调制曲线，包括如下步骤：

步骤1，生成灰度图像，所述灰度图像包含两个独立部分，上半部分的灰度值是变化的，涵盖0到255灰度范围，而下部分的灰度值始终设为0，并依次将这些灰度图像加载到液晶空间光调制器中；

步骤2，采集灰度图像对应的干涉条纹，并对干涉条纹图像进行预处理，得到单像素线条图像；

步骤3，对上一步处理得到的单像素线条进行处理，寻找每一根单像素线条的重心点及其空间坐标，以每一个重心点的横坐标为中心依次作出垂直于横向坐标轴的竖线，这些竖线同样只具有单像素宽度，将代替实际条纹作为理想干涉条纹；

步骤4，计算每一幅图像中理想干涉条纹横向移动距离和周期的平均值，计算每一个灰度值所对应的相位延迟，生成液晶空间光调制器的相位调制曲线。

5.根据权利要求4所述的液晶空间光调制器相位调制特性自动测量方法，其特征在于，步骤2中，预处理包括中值滤波，图像二值化，图像形态学腐蚀和膨胀，图像骨骼化。

6.根据权利要求4所述的液晶空间光调制器相位调制特性自动测量方法，其特征在于，步骤4中，计算每一幅图像中理想干涉条纹横向移动距离和周期的平均值，计算每一个灰度值所对应的相位延迟，具体方法为：

建立光程差与干涉条纹移动距离之间的关系，表示为：

Δ＝λd/T (1)

式中，Δ表示光程差，d代表干涉条纹的水平移动距离，T代表干涉条纹的周期，λ表示入射波长；

建立相位延迟与光程差的关系，表示为：

φ＝2πΔ/λ (2)

式中，φ表示相位延迟；将每一幅图像中理想干涉条纹横向移动距离的平均值作为干涉条纹的水平移动距离，将每一幅图像中理想干涉条纹周期的平均值作为干涉条纹的周期，代入公式(1)和公式(2)，计算即得到该图像灰度值所对应的相位延迟。