[发明专利]大动态离焦范围单帧双幅图像光强采集装置及其采集方法

摘要

本发明公开了一种大动态离焦范围单帧双幅图像光强采集装置及其采集方法，其中空间光调制器放置于4f系统的两个聚焦透镜的焦平面，并加载了角谱传递函数，它可实现像面图像的数字离焦。由薄膜分束器、反射镜及直角棱镜组成的具有一定光程差的分光系统可实现一个CCD同时采集两幅图像。整个系统无需机械移动即可采集较大动态范围内的多幅离焦强度图像，并将图像用在基于光强传输方程的相位求解方法中。因此，本发明提高了光强传输方程法中图像采集的速度与精度，适用于高速、动态、实时测量光强及相位的场合。

主权项

1.一种大动态离焦范围单帧双幅图像光强采集装置，其特征在于：包括激光器（1）、光纤耦合器（2）、光纤（3）、光纤扩束器（4）、准直透镜（5）、第一聚焦透镜（7）、空间光调制器（8）、第二聚焦透镜（9）、薄膜分束器（10）、反射镜（11）、直角棱镜（12）和CCD（13）；光纤耦合器（2）固定在激光器（1）的出光口，光纤（3）一端与光纤耦合器（2）连接，另一端与光纤扩束器（4）连接；共光轴依次设置激光器（1）、光纤扩束器（4）、准直透镜（5）、第一聚焦透镜（7）、空间光调制器（8），上述部件所在的光轴为第一光轴，待测相位物体（6）设置在准直透镜（5）和第一聚焦透镜（7）之间，第二聚焦透镜（9）、薄膜分束器（10）和直角棱镜（12）依次设置在空间光调制器（8）的反射光路上，反射镜（11）设置在薄膜分束器（10）前表面的反射光路上，CCD（13）设置在薄膜分束器（10）后表面的反射光路上，且位于反射镜（11）的反射光路上；激光器（1）发出激光，经光纤耦合器（2）耦合后由光纤（3）传输至光纤扩束器（4）进行扩束，扩束后的激光经准直透镜（5）准直入射至待测相位物体（6），携带待测相位物体（6）相位信息的激光射入第一聚焦透镜（7），经第一聚焦透镜（7）聚焦至空间光调制器（8），所述携带待测相位物体（6）信息的激光由加载在空间光调制器（8）上的角谱传输函数调制后，反射至第二聚焦透镜（9），经第二聚焦透镜（9）平行入射至薄膜分束器（10），经薄膜分束器（10）的前表面分为第一透射光和第一反射光，第一反射光射入反射镜（11），再经反射镜（11）返回薄膜分束器（10），经薄膜分束器（10）透射后被CCD（13）接收；第一透射光垂直入射至直角棱镜（12），经直角棱镜（12）反射至薄膜分束器（10）的后表面，经薄膜分束器（10）的后表面反射，被CCD（13）接收；所述空间光调制器（8）放置在第一聚焦透镜（7）与第二聚焦透镜（9）的焦平面上，空间光调制器（8）与第一光轴垂直的方向存在夹角α；所述第一透射光垂直入射至直角棱镜（12）包含两条斜边的面；所述空间光调制器（8）为反射式，相位调制范围为0‑2π；所述薄膜分束器（10）的前表面和后表面均镀中性分束膜，且前表面和后表面的反射率透射率之比为50：50 ；所述反射镜（11）表面镀增反膜，反射率大于99.5%，表面粗糙度Ra优于0.5nm；所述直角棱镜（12）包含两条斜边的面镀增透膜，透射率大于99.5%；包括四条直角边的两个面均镀增反膜，反射率大于99.5%。