[发明专利]一种针对结构光场衍射相位的实时检测方法

权利要求书

1.一种针对结构光场衍射相位的实时检测方法，其特征在于，包括：

利用集成有像素偏振片阵列的相机采集通过预设光路输出的结构光与参考光干涉产 生的条纹图；其中，所述像素偏振片阵列中每个偏振片单元的尺寸与相机中感光元件的像 素尺寸一致且一一对准；

将结构光与参考光干涉产生的条纹图根据偏振片单元的偏振方向提取出四幅偏振方 向不同的条纹图来计算结构光场的衍射相位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述像素偏振片阵列中相邻的每2×2偏振 片单元构成一个子单元，子单元内四个偏振片单元的偏振方向不同，分别为0，π/4，π/2，3π/ 4。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将结构光与参考光干涉产生的条 纹图根据偏振片单元的偏振方向提取出四幅偏振方向不同的条纹图来计算结构光场的衍 射相位包括：

集成有像素偏振片阵列的相机采集到的光强与偏振片单元的偏振角有关，其关系式 为：

I=12(Is+Ir+2IsIrcos(φ+2α))]]>

其中，I_s为结构光场的光强，I_r为参考光光强，φ为结构光场的衍射相位，α为偏振片单 元的偏振角；

像素偏振片阵列中偏振片单元的偏振角包括：0，π/4，π/2，3π/4，则从结构光与参考光 干涉产生的条纹图提取出四幅偏振方向不同的条纹图，每一幅条纹图的光强分别为I(0)，I (π/4)，I(π/2)，I(3π/4)：

I(0)=12(Is+Ir+2IsIrcos(φ));]]>

I(π/4)=12(Is+Ir+2IsIrcos(φ+π/2));]]>

I(π/2)=12(Is+Ir+2IsIrcos(φ+π));]]>

I(3π/4)=12(Is+Ir+2IsIrcos(φ+3π/2));]]>

从而计算出结构光场的衍射相位φ：

φ=arctan(I(π/2)-I(0)I(3π/4)-I(π/4)).]]>

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过预设光路输出包含了结构光与参考光 干涉后的光束过程包括：

由激光器发出的激光依次经过半波片、1号棱镜与2号棱镜进行扩束准直后，照射到1号 偏振分光棱镜上，被分为两束互相垂直的线偏振光；

其中一束向前透过非偏振的分光棱镜照射到空间光调制器上，与空间光调制器相连的 电脑屏幕所显示的灰度图会对空间光调制的液晶靶面进行像素尺度的电压调控，改变液晶 分子的取向和空间结构从而调控入射光场的相位信息，修饰上相应的相位信息后，由非偏 振的分光棱镜反射后经过透镜衍射生成结构光场，再经过三号棱镜射入2号偏振分光镜，作 为结构光；

另一束线偏振光反射至反射镜，并被反射至2号偏振分光镜，作为参考光；

结构光和参考光于2号偏振分光棱镜处汇合，再经四分之一波片后分别被调制为左旋 圆偏振光和右旋圆偏振光，从而发生干涉。