[发明专利]一种基于光强传输测量计算的相位恢复系统

摘要

本发明提供一种基于光强传输测量计算的相位恢复系统，该系统包括第一4f系统和第二4f系统，所述第一4f系统主要由第一傅里叶变换透镜、第二傅里叶变换透镜、分光棱镜、第一空间光调制器和第二空间光调制器组成，第二4f系统主要由第三傅里叶变换透镜、第四傅里叶变换透镜、透明成像屏、正弦光栅和CCD组成。本发明将光学测量与计算相结合，不是通过采集欠焦图像和过焦图像用于强度微分项的近似，而是利用光学系统实现对差分图像的直接获取，同时还能够保证上述差分图像的分辨率与CCD相匹配，克服了传统系统中CCD的机械移动造成的误差以及基于SLM的单帧测量系统所采集图像分辨率低的局限。

主权项

一种基于光强传输测量计算的相位恢复系统，其特征在于：该系统包括第一4f系统和第二4f系统，所述第一4f系统主要由第一傅里叶变换透镜(11)、第二傅里叶变换透镜(12)、分光棱镜(13)、第一空间光调制器(14)和第二空间光调制器(15)组成，第二4f系统主要由第三傅里叶变换透镜(21)、第四傅里叶变换透镜(22)、透明成像屏(23)、正弦光栅(24)和CCD(25)组成；所述第一4f系统的输入平面与第一傅里叶变换透镜(11)的前焦面重合，所述第一4f系统的输出平面与第二傅里叶变换透镜(12)的后焦面重合，所述第一傅里叶变换透镜(11)的光轴与第二傅里叶变换透镜(12)的光轴相互垂直，在其交点处设置所述分光棱镜(13)，所述第一空间光调制器(14)设置在第一傅里叶变换透镜(11)的后焦点处，所述第二空间光调制器(15)设置在第二傅里叶变换透镜(12)的前焦点处；所述第二4f系统的输入平面与第三傅里叶变换透镜(21)的前焦面重合，所述第二4f系统的输出平面与第四傅里叶变换透镜(22)的后焦面重合，所述第三傅里叶变换透镜(21)的前焦面与第二傅里叶变换透镜(12)的后焦面重合，所述第三傅里叶变换透镜(21)的后焦面与第四傅里叶变换透镜(22)的前焦面重合，且第三傅里叶变换透镜(21)与第二傅里叶变换透镜(12)和第四傅里叶变换透镜(22)共轴；所述透明成像屏(23)设置在第三傅里叶变换透镜(21)的前焦点处，且所述透明成像屏(23)所在平面与第三傅里叶变换透镜(21)的前焦面重合，所述正弦光栅(24)设置在第三傅里叶变换透镜(21)的后焦点处，且所述正弦光栅(24)所在平面与第三傅里叶变换透镜(21)的后焦面重合，所述CCD(25)设置在第四傅里叶变换透镜(22)的后焦点处，且所述CCD(25)成像区域所在平面与第四傅里叶变换透镜(22)的后焦面重合，并使所述CCD(25)成像区域的中心位置与第四傅里叶变换透镜(22)的后焦点位置保持一致；所述第一傅里叶变换透镜(11)、第二傅里叶变换透镜(12)、第三傅里叶变换透镜(21)和第四傅里叶变换透镜(22)的焦距均为f，且第一空间光调制器(14)与第二傅里叶变换透镜(12)之间沿光轴方向的距离也为f，第二空间光调制器(15)与第一傅里叶变换透镜(11)之间沿光轴方向的距离也为f；所述分光棱镜(13)为半透半反型，所述第一空间光调制器(14)和第二空间光调制器(15)均为反射型且工作在纯相位调制模式，所述第一空间光调制器(14)和第二空间光调制器(15)的表面法线偏移光轴的角度均为θ，且满足关系式sinθ＝λξ0，λ为波长，ξ0为所述正弦光栅(24)的频率；所述透明成像屏(23)配置为应用于获取计算强度微分项所需的差分图像情景下，且该情景下所述正弦光栅(24)的初始相位为π/2；在获取求解强度传输方程所需的强度分布情景下，将所述透明成像屏(23)撤去，保持第二4f系统的其他组件不变，且该情景下所述正弦光栅(24)的初始相位为π。