[0016]所述4f系統(tǒng)由兩個傅里葉變換透鏡10、11組成，兩個傅里葉變換透鏡10、11之間的距離為二者焦距之和;所述被測物體9放在第一傅里葉變換透鏡10的前焦點處，準直后的平行光束照射到被測物體9上，經(jīng)過第一傅里葉變換透鏡10后在透鏡后焦面形成物體的傅里葉變換頻譜，再通過第二傅里葉變換透鏡11在像面形成物體的像；由于4f系統(tǒng)物像成嚴格共軛關(guān)系，所以被測物體9通過4f系統(tǒng)后形成等倍率放大、無畸變的像。
[0017]光源準直后照射到被測物體9上形成物光束，物光束經(jīng)過4f系統(tǒng)后形成成像光束，成像光束被第一分光片12分為透射光束LI和反射光束L2;透射光束LI被第一反射鏡13和第二反射鏡14反射后經(jīng)過第一分光片12產(chǎn)生反射光束L3，反射光束L3經(jīng)過第二分光片16產(chǎn)生反射光束L4和透射光束L5，反射光束L4被第二空間光調(diào)制器17所反射，經(jīng)過第二分光片16后產(chǎn)生透射光束L6被(XD21采集，反射光束L5不被采集;反射光束L2被第一空間光調(diào)制器15反射后經(jīng)過第一分光片12產(chǎn)生透射光束L7，透射光束L7經(jīng)過第二分光片16產(chǎn)生反射光束L8和透射光束L9，反射光束L8被第二空間光調(diào)制器17所反射，經(jīng)過第一分光片12后產(chǎn)生透射光束LlO被CCD21采集;透射光束L9被第三空間光調(diào)制器18、第三反射鏡19和第四反射鏡20反射后經(jīng)過第二分光片16產(chǎn)生透射光束Lll被(XD21采集;首先調(diào)節(jié)第二空間光調(diào)制器17上的角譜傳遞函數(shù)，使第二傅里葉變換透鏡11沿著光路L1、L3、L4、L6到(XD21的距離為第二傅里葉變換透鏡11的焦距，然后調(diào)節(jié)第一空間光調(diào)制器15上的角譜傳遞函數(shù)，使第二傅里葉變換透鏡11沿著光路L2、L7、L8、LlO到CCD21的距離為第二傅里葉變換透鏡11的焦距減去離焦距離，最后調(diào)節(jié)第三空間光調(diào)制器18上的角譜傳遞函數(shù)，使第二傅里葉變換透鏡11沿著光路L2、L7、L9、LI I到CCD21的距離為第二傅里葉變換透鏡11的焦距加上相等的離焦距離，這樣獲得了基于TIE的相位恢復(fù)技術(shù)需要的三幅強度圖像:一副聚焦強度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負離焦強度圖像;對CCD采集到的三幅圖像采用圖像匹配方法(如相互法、傅里葉相位相關(guān)法等)進行圖像配準，并保證尺寸完全一致，一旦三幅圖像的相對位移參數(shù)確定后，后續(xù)測量就不需要再進行標定了；圖像配準后，將采集到的圖像應(yīng)用于光強傳輸方程相位恢復(fù)技術(shù)來重建出物體的相位；由光強傳輸方程相位恢復(fù)技術(shù)可知，最優(yōu)的離焦距離與噪聲水平和物體本身的特性密切相關(guān)，當被測物體情況未知時，可以嘗試采用不同的離焦距離去恢復(fù)物體相位，然后比較重建結(jié)果以去尋找最優(yōu)離焦量。
【主權(quán)項】
1.一種基于光強傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置，其特征在于，包括光源，4f系統(tǒng)，分光片，反射鏡和CCD;被測物體(9)設(shè)置于光源和4f系統(tǒng)之間，在4f系統(tǒng)后方設(shè)置第一分光片(12)，第一分光片(12)上方設(shè)置第一空間光調(diào)制器(15)，下方正交設(shè)置第二分光片(16)，后方設(shè)置第一反射鏡(13)和第二反射鏡(14)彼此正交;所述第二分光片(16)前方設(shè)置(XD( 21)，后方設(shè)置第二空間光調(diào)制器(17)以及第三反射鏡(19)和第四反射鏡(20)彼此正交，下方設(shè)置第三空間光調(diào)制器(18);光源準直后照射到被測物體(9)上形成物光束，物光束經(jīng)過4f系統(tǒng)后形成成像光束，成像光束被分光片、反射鏡與空間光調(diào)制器分為三束子光束;調(diào)節(jié)空間光調(diào)制器上的角譜傳遞函數(shù)，使CCD(21)采集的三幅強度圖像分別為一幅聚焦強度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負離焦強度圖像;最后將采集到的圖像應(yīng)用于光強傳輸方程相位恢復(fù)技術(shù)重建出物體的相位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光強傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置，其特征在于，所述光源包括He-Ne激光器(1)、空間光濾波器(2)、第一孔徑光闌(3)、第一準直透鏡(4)，所述He-Ne激光器(I)發(fā)出的激光依次經(jīng)過空間光濾波器(2)、第一孔徑光闌(3)、第一準直透鏡(4)變成平行光束后照射到被測物體(9)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光強傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置，其特征在于，所述光源包括LED燈(5 )、第二孔徑光闌(6)、第二準直透鏡(7 )、場調(diào)制掩膜(8)，所述LED燈(5)發(fā)出的光依次經(jīng)過第二孔徑光闌(6)、第二準直透鏡(7)、場調(diào)制掩膜(8)后照射到被測物體(9)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光強傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置，其特征在于，所述4f系統(tǒng)由兩個傅里葉變換透鏡(10、11)組成，兩個傅里葉變換透鏡(10、11)之間的距離為二者焦距之和;所述被測物體(9)放在第一傅里葉變換透鏡(10)的前焦點處，準直后的平行光束照射到被測物體(9)上，經(jīng)過第一傅里葉變換透鏡(10)后在透鏡后焦面形成物體的傅里葉變換頻譜，再通過第二傅里葉變換透鏡(11)在像面形成物體的像；由于4f系統(tǒng)物像成嚴格共軛關(guān)系，所以被測物體(9)通過4f系統(tǒng)后形成等倍率放大、無畸變的像。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于光強傳輸方程相位恢復(fù)應(yīng)用裝置。本裝置利用分光片、反射鏡和空間光調(diào)制器將成像光束分為三束子光束，并通過調(diào)節(jié)空間光調(diào)制器上的角譜傳遞函數(shù)使CCD同時獲得一副聚焦強度圖像和兩幅具有相等離焦距離的正、負離焦強度圖像，然后將采集到的圖像應(yīng)用于光強傳輸方程相位恢復(fù)技術(shù)來重建出物體的相位。由于采集過程不需要任何機械移動與調(diào)整，且僅需要單個相機單次曝光，所以本系統(tǒng)可以非常穩(wěn)定、高速地恢復(fù)出定量相位圖像，并將傳統(tǒng)光強傳輸相位成像拓展到可相對快速移動的動態(tài)物體進行測量。
【IPC分類】G01J9/04
【公開號】CN105675151
【申請?zhí)枴緾N201610002587
【發(fā)明人】劉貝貝, 于瀛潔, 周文靜, 伍小燕
【申請人】上海大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月6日