CN108267082B - 一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉的方法和系统，该方法包括：电子设备控制两个图像传感器采集两幅相移干涉图；电子设备控制空间光调制器引入一次任意相移；电子设备控制两个图像传感器采集另外两幅相移干涉图；电子设备获取四幅相移干涉图和各自的相移量，并根据四幅相移干涉图和各自的相移量计算出待测物品的相位。实施本发明实施例，能够简化操作，提升抗环境干扰能力，并且能够很好地用于任意未知相移量的测量，避免了对相移量的计算，还能够简单、快速、高精度地解决一个条纹以内的相位测量问题，避免了条纹数量和条纹形状的影响，从而实现震动环境中的相位测量和对缓变对象的动态相位测量。

Description

一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉的方法及系统

技术领域

本发明涉及光学干涉测量或数字全息测量领域，具体涉及一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉的方法及系统。

背景技术

相移干涉测量技术因其非介入、无损伤、高精度、全场和测量快速等优点，现已被广泛地应用于精密光学元件检测、流体动力学、生物细胞检测、折射率测量、数字全息和定量相位成像等诸多领域。

在相移干涉测量方法中，传统的时域多步相移方法具有算法简洁、运算量少、精度高等优势，但是该方法需要在同一空间位置不同时刻采集多幅相移干涉图，因此测量结果容易受到外界的振动、空气扰动和激光器功率变化的影响，并且要求全息图之间相移量已知或相移量在整周期上为等间距，可见传统的方法容易受到环境的干扰并且对同时测量数量有相应的限制，同时，由于实行所需时间长，减缓了测量的效率。

随后发展的同时空域相移干涉测量法是利用偏振光学元件对正交偏振光进行相移，在一个或多个图像传感器上同时形成三幅或四幅相移量相差π/2的干涉图，再通过三步或四步相移算法计算出其相位的方法。单一图像传感器实现的同时空域相移的方法可以解决传统相移干涉测量方法易受环境干扰的问题，但是这类方法所需元件特殊、对波长和入射角有选择、对频域分辨率有所限制，不适用于待测相位空间频率变化率较大的对象，可见，上述方法构架繁杂，对测量对象有一定限制。

多图像传感器实现的同时空域相移方法主要有四通道法和三通道法。这些方法虽然能最大限度利用空间分辨率，但是需要较多的传感器，因此，方法结构复杂，实现繁难。

随着相移干涉术的发展，另一类基于干涉条纹图相互之间关系的自校准算法被相继提出，这类方法能够在任意相移量下直接计算待测量相位，但是这类算法非常耗时，且对干涉条纹的数量以及均匀性有一定的要求，其中的两步解调方法还受到背景项消除的影响，可见，这类方法实现要求高，并且容易受到环境干扰。

发明内容

本发明实施例公开一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉的方法及系统，通过结合时域相移和空域相移的优点，使得本方法能够抵抗环境干扰，并且能够简单地、快捷地实现动态相位测量。

本发明实施例第一方面公开了一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法，所述方法包括：

第一图像传感器在电子设备的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，所述第一相移干涉图的相移量为参考相移量；

第二图像传感器在所述电子设备的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，所述第三相移干涉图的相移量为空域相移量；

空间光调制器在所述电子设备的控制下进行光调制，得到时域相移量；

所述第一图像传感器在所述电子设备的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，所述第二相移干涉图的相移量为所述时域相移量；

所述第二图像传感器在所述电子设备的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，所述第四相移干涉图的相移量为综合相移量，所述综合相移量是通过所述空域相移量和所述时域相移量计算得到的；

所述电子设备获取所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量，并根据所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量计算得到待测相位，所述待测相位为待测物品的相位。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述电子设备获取所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量，并根据所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量计算得到待测相位，所述待测相位为待测物品的相位，包括：

所述电子设备获取所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量；其中这四幅相移干涉图分别表示为：

其中，I₁和I₂是所述第一图像传感器采集的所述第一相移干涉图和所述第二相移干涉图，I₃和I₄是所述第二图像传感器采集的所述第三相移干涉图和所述第四相移干涉图，a(x,y)是相移干涉图的背景，b(x,y)是相移干涉图的振幅，

是待测相位；x＝(m_x-M_x/2)*Δx和y＝(m_y-M_y/2)*Δy是以相移干涉图中心为原点的像素点坐标；其中，每幅相移干涉图的中心相同，并且x方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的水平方向，y方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的垂直方向，Δx和Δy分别是x方向的像素间距和y方向的像素间距；m_x＝1,2,3,…,M_x，m_y＝1,2,3,…,M_y分别是相移干涉图沿x方向和y方向的像素点的顺序；θ_{1_1}是所述第一图像传感器采集的所述第一相移干涉图的相移量，θ_{1_2}是所述第一图像传感器采集的所述第二相移干涉图的相移量，θ_{2_1}是所述第二图像传感器采集的所述第三相移干涉图的相移量，θ_{2_2}是所述第二图像传感器采集的所述第四相移干涉图的相移量，这四幅图之间的相移量满足如下关系：

θ_{1_1}＝0,θ_{1_2}＝θ_t,θ_{2_1}＝θ_s,θ_{2_2}＝θ_s+θ_t

其中θ_s为所述空域相移量，θ_t为所述空间光调制器引入的所述时域相移量，当所述空域相移量θ_s为π/2时，将同一图像传感器采集到的两幅相移干涉图进行相减去除背景，得到：

所述电子设备通过下面的反正切函数得到所述待测相位：

所述待测相位为待测物品的相位。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例中，双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统通过四分之一波片产生空域相移量，并通过空间光调制器引入时域相移量，使得图像传感器可以得到四幅具有不同相移量的相移干涉图，并使得电子设备可以通过对上述四幅相移干涉图进行四则运算得出待测物品的待测相位，从而能够简化操作，提升抗环境干扰能力，并且能够很好地用于任意未知相移量的测量，避免了对相移量的计算，同时还能够简单、快速、高精度地解决一个条纹以内的相位测量问题，避免了条纹数量和条纹形状的影响，进而实现了在震动环境中的相位测量和对缓变对象的动态相位测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法的流程示意图；

图2是本发明实施例公开的另一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法的流程示意图；

图3是本发明实施例公开的一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统的实体结构示意图；

图4是本发明实施例公开的一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统的示意图；

图5是本发明实施例公开的另一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统的示意图；

图6是本发明实施例公开的另一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统的示意图；

图7是一幅干涉条纹数量少于一条的干涉图，与通过不同算法对该干涉图进行计算得到的五幅相位分布图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例公开一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法和系统，该方法能够很好地用于任意未知相移量的测量，避免了对相移量的计算，还能够简单、快速、高精度地解决一个条纹以内的相位测量问题，避免了条纹数量和条纹形状的影响，进而实现在震动环境中的相位测量和对缓变对象的动态相位测量。以下分别进行详细说明。

实施例一

请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法的流程示意图。如图1所示，该双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法可以包括以下步骤：

101、第一图像传感器在电子设备的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，该第一相移干涉图的相移量为参考相移量。

102、第二图像传感器在电子设备的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，该第三相移干涉图的相移量为空域相移量。

103、空间光调制器在电子设备的控制下进行光调制，得到时域相移量。

104、第一图像传感器在电子设备的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，该第二相移干涉图的相移量为时域相移量。

105、第二图像传感器在电子设备的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，该第四相移干涉图的相移量为综合相移量，上述综合相移量是通过空域相移量和时域相移量计算得到的。

106、电子设备获取第一相移干涉图、第二相移干涉图、第三相移干涉图、第四相移干涉图、空域相移量以及时域相移量，并根据第一相移干涉图、第二相移干涉图、第三相移干涉图、第四相移干涉图、空域相移量以及时域相移量计算得到待测相位，待测相位为待测物品的相位。

如图7所示，图7中图(a)是一幅实验采集的干涉图，图(b)是上述实现采集的干涉图的参考相位，图(c)～图(f)图为相位变化小于2π时不同算法得到的相位分布图。其中图(c)为通过本发明提出的测量方法得到的相位分布图，图(d)为通过PCA算法得到的相位分布图，图(e)为通过AIA算法得到的相位分布图，图(f)为通过ICA算法得到的相位分布图。

如图7所示，当干涉图中相位变化小于2π时，本发明提出的方法仍然可以准确恢复相位，而通过其他三种算法(PCA、AIA、ICA)则难以恢复相位。图(a)是少于一条干涉条纹的一幅干涉图，图(b)是通过AIA算法对136幅相移干涉图计算得到的相位分布，该图为参考相位图，图(c)～(f)分别是本发明所提出的算法、PCA算法、AIA算法和ICA算法得到的相位分布。从图7可以得出，本发明所提出的方法能够得到较好的结果，通过计算得到其均方根误差为0.0664rad，而其他方法得到的结果则存在明显的失真和偏差。

在图1所描述的方法中，第一图像传感器接收第一成像偏振光并形成相移干涉图，第二图像传感器接收第二成像偏振光并形成相移干涉图，在形成两幅相移干涉图之后，空间光调制器控制生成时域相移量，使得第一图像传感器接收第二成像偏振光形成第二相移干涉图，第二图像传感器接收第四成像偏振光并形成第四相移干涉图，在形成四幅相移干涉图之后，电子设备获取上述四幅相移干涉图，并获取时域相移量与各幅相移干涉图中的相移量，从而综合计算得出待测物体的相位。可见，图1所描述的方法能够通过两个图像传感器、空间光调制器以及电子设备获取四幅相移干涉图、空域相移量和时域相移量，并进一步计算得出所需的待测物品的相位，从而能够简化操作，提升抗环境干扰能力，并且能够很好地用于任意未知相移量的测量，避免了对相移量的计算，同时还能够简单、快速地解决一个条纹以内的相位测量问题，避免了条纹数量和条纹形状的影响，进而实现了在震动环境中的相位测量和对缓变对象的动态相位测量。

实施例二

请参阅图2，图2是本发明实施例公开的另一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法的流程示意图。如图2所示，该双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法可以包括以下步骤：

201、第一图像传感器在电子设备的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，该第一相移干涉图的相移量为参考相移量。

202、第二图像传感器在电子设备的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，该第三相移干涉图的相移量为空域相移量。

203、空间光调制器在电子设备的控制下进行光调制，得到时域相移量。

204、第一图像传感器在电子设备的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，该第二相移干涉图的相移量为时域相移量。

205、第二图像传感器在电子设备的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，该第四相移干涉图的相移量为综合相移量，上述综合相移量是通过空域相移量和时域相移量计算得到的。

206、电子设备获取第一相移干涉图、第二相移干涉图、第三相移干涉图、第四相移干涉图、空域相移量以及时域相移量；其中这四幅相移干涉图分别表示为：

其中，I₁和I₂是第一图像传感器采集的第一相移干涉图和第二相移干涉图，I₃和I₄是第二图像传感器采集的第三相移干涉图和第四相移干涉图，a(x,y)是相移干涉图的背景，b(x,y)是相移干涉图的振幅，

是待测相位；x＝(m_x-M_x/2)*Δx和y＝(m_y-M_y/2)*Δy是以相移干涉图中心为原点的像素点坐标；其中，每幅相移干涉图的中心相同，并且x方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的水平方向，y方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的垂直方向，Δx和Δy分别是x方向的像素间距和y方向的像素间距；m_x＝1,2,3,…,M_x，m_y＝1,2,3,…,M_y分别是相移干涉图沿x方向和y方向的像素点的顺序；θ_{1_1}是第一图像传感器采集的第一相移干涉图的相移量，θ_{1_2}是第一图像传感器采集的第二相移干涉图的相移量，θ_{2_1}是第二图像传感器采集的第三相移干涉图的相移量，θ_{2_2}是第二图像传感器采集的第四相移干涉图的相移量，这四幅图之间的相移量满足如下关系：

θ_{1_1}＝0,θ_{1_2}＝θ_t,θ_{2_1}＝θ_s,θ_{2_2}＝θ_s+θ_t

其中θ_s为空域相移量，θ_t为空间光调制器引入的时域相移量。

207、当空域相移量θ_s为π/2时，电子设备将同一图像传感器采集到的两幅相移干涉图进行相减去除背景，得到：

208、电子设备通过下面的反正切函数得到待测相位：

上述待测相位为待测物品的相位。

在图2所描述的方法中，第一图像传感器接收第一成像偏振光并形成相移干涉图，第二图像传感器接收第二成像偏振光并形成相移干涉图，在形成两幅相移干涉图之后，空间光调制器控制生成时域相移量，使得第一图像传感器接收第二成像偏振光形成第二相移干涉图，第二图像传感器接收第四成像偏振光并形成第四相移干涉图，在形成四幅相移干涉图之后，电子设备获取上述四幅相移干涉图的表达函数，并获取时域相移量与各幅相移干涉图中的相移量，进而通过函数相减计算去除背景的影响，并进一步通过反正切函数计算得出待测物体的相位。可见，图2所描述的方法能够通过两个图像传感器、空间光调制器以及电子设备获取四幅相移干涉图、空域相移量和时域相移量，并进一步通过四则运算与反正切公式计算得出所需的待测物品的相位，从而能够简化操作，提升抗环境干扰能力，并且能够很好地用于任意未知相移量的测量，避免了对相移量的计算，同时还能够简单、快速、高精度地解决一个条纹以内的相位测量问题，避免了条纹数量和条纹形状的影响，进而实现了在震动环境中的相位测量和对缓变对象的动态相位测量。

实施例三

本发明实施例公开了另一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法。该双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法可以包括以下步骤：

301、激光器发射激光。

本发明实施例中，激光器可以是氦氖激光器，也可以是能够发射线偏振光的其他激光器，对此本发明实施例不做限定。

302、中性密度衰减片接收激光器发射的激光，并对该激光进行衰减得到衰减激光，并输出衰减激光。

303、半波片接收中性密度衰减片输出的衰减激光，并输出第一激光正交偏振光。

304、第一非偏振分光棱镜接收半波片输出的第一激光正交偏振光，并反射第一激光正交偏振光。

305、空间光调制器接收第一非偏振分光棱镜反射的第一激光正交偏振光，并反射上述反射的第一激光正交偏振光。

306、第一非偏振分光棱镜接收空间光调制器反射的第一激光正交偏振光，并透射第一激光正交偏振光。

307、偏振分光棱镜接收第一非偏振分光棱镜透射的第一激光正交偏振光，并反射第一激光正交偏振光包括的第一垂直偏振光，透射第一激光正交偏振光包括的第一水平偏振光。

308、第一平面反射镜接收第一垂直偏振光，并反射上述第一垂直偏振光。

309、第二平面反射镜接收第一水平偏振光，并反射上述第一水平偏振光，其中，上述第二平面反射镜反射的第一水平偏振光为第一参考光波。

310、样品台接收第一平面反射镜反射的第一垂直偏振光，输出第一物光波；上述样品台上放置待测物品，上述第一物光波是第一垂直偏振光透射待测物品得到的。

311、第一显微镜接收样品台输出的第一物光波，并输出第一显微物光波。

312、第二显微镜接收第二平面反射镜反射的第一参考光波，并输出第一显微参考光波。

313、第二非偏振分光棱镜接收第一显微镜输出的第一显微物光波和第二显微镜输出的第一显微参考光波，并输出第一正交偏振光；该第一正交偏振光包括第一显微物光波和第一显微参考光波。

314、四分之一波片接收第二非偏振分光棱镜输出的第一正交偏振光，并输出第一圆偏振光；其中，上述第一圆偏振光包括第一相移显微物光波和第一显微参考光波；上述第一相移显微物光波是由第一显微物光波相移得到的，第一相移显微物光波和第一显微参考光波相差的相移量为空域相移量。

315、第三非偏振分光棱镜接收四分之一波片输出的第一圆偏振光，并反射第一圆偏振光，透射第一圆偏振光。

316、第一偏振片接收第三非偏振分光棱镜反射的第一圆偏振光，并输出第一成像偏振光，该第一成像偏振光是第一显微参考光波。

317、第二偏振片接收第三非偏振分光棱镜透射的第一圆偏振光，并输出第三成像偏振光，该第三成像偏振光是第一相移显微物光波。

318、第一图像传感器在电子设备的控制下接收第一偏振片输出的第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，该第一相移干涉图的相移量为参考相移量。

319、第二图像传感器在电子设备的控制下接收第二偏振片输出的第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，该第三相移干涉图的相移量为空域相移量。

320、空间光调制器在电子设备的控制下进行光调制，得到时域相移量。

321、空间光调制器输出第二激光正交偏振光。

322、第一非偏振分光棱镜接收空间光调制器输出的第二激光正交偏振光，并透射第二激光正交偏振光。

323、偏振分光棱镜接收第二激光正交偏振光，并反射第二激光正交偏振光包括的第二垂直偏振光，透射第二激光正交偏振光包括的第二水平偏振光。

324、第一平面反射镜接收第二垂直偏振光，并反射第二垂直偏振光。

325、第二平面反射镜接收第二水平偏振光，并反射第二水平偏振光，该第二平面反射镜反射的第二水平偏振光为第二参考光波。

326、样品台接收第一平面反射镜反射的第二垂直偏振光，输出第二物光波；上述样品台上放置待测物品，上述第二物光波是第二垂直偏振光透射待测物品得到的。

327、第一显微镜接收样品台输出的第二物光波，并输出第二显微物光波。

328、第二显微镜接收第二平面反射镜反射的第二参考光波，并输出第二显微参考光波。

329、第二非偏振分光棱镜接收第一显微镜输出的第二显微物光波和第二显微镜输出的第二显微参考光波，并输出第二正交偏振光；该第二正交偏振光包括第二显微物光波和第二显微参考光波。

330、四分之一波片接收第二非偏振分光棱镜输出的第二正交偏振光，并输出第二圆偏振光；其中，上述第二圆偏振光包括第二相移显微物光波和第二显微参考光波；上述第二相移显微物光波是由第二显微物光波相移得到的，第二相移显微物光波和第二显微参考光波相差的相移量为空域相移量。

331、第三非偏振分光棱镜接收四分之一波片输出的第二圆偏振光，并反射第二圆偏振光，透射第二圆偏振光。

332、第一偏振片接收第三非偏振分光棱镜反射的第二圆偏振光，输出第二成像偏振光，该第二成像偏振光是第二显微参考光波。

333、第二偏振片接收第三非偏振分光棱镜透射的第二圆偏振光，并输出第四成像偏振光，该第四成像偏振光是第二相移显微物光。；

334、第一图像传感器在电子设备的控制下接收第一偏振片输出的第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，该第二相移干涉图的相移量为时域相移量。

335、第二图像传感器在电子设备的控制下接收第二偏振片输出的第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，该第四相移干涉图的相移量为综合相移量，上述综合相移量是通过空域相移量和时域相移量计算得到的。

336、电子设备获取第一相移干涉图、第二相移干涉图、第三相移干涉图、第四相移干涉图、空域相移量以及时域相移量；其中这四幅相移干涉图分别表示为：

其中，I₁和I₂是第一图像传感器采集的第一相移干涉图和第二相移干涉图，I₃和I₄是第二图像传感器采集的第三相移干涉图和第四相移干涉图，a(x,y)是相移干涉图的背景，b(x,y)是相移干涉图的振幅，

是待测相位；x＝(m_x-M_x/2)*Δx和y＝(m_y-M_y/2)*Δy是以相移干涉图中心为原点的像素点坐标；其中，每幅相移干涉图的中心相同，并且x方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的水平方向，y方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的垂直方向，Δx和Δy分别是x方向的像素间距和y方向的像素间距；m_x＝1,2,3,…,M_x，m_y＝1,2,3,…,M_y分别是相移干涉图沿x方向和y方向的像素点的顺序；θ_{1_1}是第一图像传感器采集的第一相移干涉图的相移量，θ_{1_2}是第一图像传感器采集的第二相移干涉图的相移量，θ_{2_1}是第二图像传感器采集的第三相移干涉图的相移量，θ_{2_2}是第二图像传感器采集的第四相移干涉图的相移量，这四幅图之间的相移量满足如下关系：

θ_{1_1}＝0,θ_{1_2}＝θ_t,θ_{2_1}＝θ_s,θ_{2_2}＝θ_s+θ_t

其中θ_s为空域相移量，θ_t为空间光调制器引入的时域相移量。

337、当空域相移量θ_s为π/2时，电子设备将同一图像传感器采集到的两幅相移干涉图进行相减去除背景，得到：

338、电子设备通过下面的反正切函数得到待测相位：

上述待测相位为待测物品的相位。

请参阅图3，图3是本发明实施例公开的一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统的实体结构示意图。其中，如图3所示，该系统可以包括激光器501、中性密度衰减器502、半波片503、非偏振分光棱镜504、空间光调制器505、偏振分光棱镜506、第一平面反射镜507、第二平面反射镜508、样品台509、第一显微镜510、第二显微镜511、第二非偏振分光棱镜512、四分之一波片513、第三非偏振分光棱镜514、第一半波片515、第二半波片516、第一图像传感器517、第二图像传感器518，同时，本发明实施例中所描述的所有步骤皆可以在图3所示的双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统中执行，其中对应关系如文字所描述，对此本发明实施例不做赘述。

在本发明实施例中，图3所示的系统用于生成本发明实施例中电子设备进行计算所需要的干涉图像与相移量，为本发明实施例中所描述的电子设备计算方法提供计算数据，使得电子设备在进行计算的时候更有针对性；图3所示的系统与电子设备可以组合形成了一个完整系统，该完整系统可以完成产生光的步骤到获取图像的步骤，并且还可以进行计算，并得出计算结果，使得该系统的专一性更强，同时，使用完整系统可以提高计算效率。

在本发明实施例中，激光器发射出的测量激光在中性密度衰减器、半波片等器件(器件为实施例中所描述的用于形成第一相移干涉图和第三相移干涉图的相关器件)中产生相应的作用后得到第一相应成像光束，第一相应成像光束可以在第一图像传感器中形成一幅相移干涉图，在第二图像传感器中形成一幅相移干涉图，并在形成两幅相移干涉图之后，空间光调制器控制生成时域相移量，使得非偏振分光棱镜、偏振分光棱镜等器件(器件为实施例中所描述的用于形成第二相移干涉图和第四相移干涉图的相关器件)接收调整后的光束并产生相应作用生成第二相应成像光束，第二相应成像光束在第一图像传感器中形成一幅相移干涉图，在第二图像传感器中形成一幅相移干涉图，并在四幅相移干涉图形成之后，电子设备获取上述四幅相移干涉图以及上述四幅相移干涉图的表达函数，获取时域相移量与各幅相移干涉图中的相移量，进而通过函数四则运算去除背景的影响，再通过反正切函数计算得出待测物体的相位。可见，本方法能够通过一套相移干涉图和空域相移量的生成系统，获取到所需的四幅相移干涉图与相移量，并进一步通过四则运算与反正切公式计算得出所需的待测物品的相位，从而能够简化操作，提升抗环境干扰能力，并且能够很好地用于任意未知相移量的测量，避免了对相移量的计算，同时还能够简单、快速、高精度地解决一个条纹以内的相位测量问题，避免了条纹数量和条纹形状的影响，进而实现了在震动环境中的相位测量和对缓变对象的动态相位测量；同时，实施本发明实施例还可以提高对指定待测物品进行测量的测量速度，提高对指定待测物品进行测量的精准度和便捷度。

实施例四

请参阅图4，图4是本发明实施例公开的一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统的示意图。如图4所示，该双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统可以包括第一图像传感器401、第二图像传感器402、空间光调制器403以及电子设备404，其中：

第一图像传感器401，用于在电子设备404的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，该第一相移干涉图的相移量为参考相移量。

第二图像传感器402，用于在电子设备404的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，该第三相移干涉图的相移量为空域相移量。

空间光调制器403，用于在电子设备404的控制下进行光调制，得到时域相移量。

第一图像传感器401，还用于在电子设备404的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，该第二相移干涉图的相移量为时域相移量。

第二图像传感器402，还用于在电子设备404的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，该第四相移干涉图的相移量为综合相移量，该综合相移量是通过空域相移量和时域相移量计算得到的。

电子设备404，用于控制第一图像传感器401接收成像偏振光并形成相移干涉图，控制第二图像传感器402接收成像偏振光并形成相移干涉图，以及控制空间光调制器403进行光调制。

电子设备404，还用于获取第一图像传感器401形成的第一相移干涉图、获取第二图像传感器402形成的第二相移干涉图、获取第一图像传感器401形成的第三相移干涉图、获取第二图像传感器402形成的第四相移干涉图、以及获取空域相移量和时域相移量，并根据第一相移干涉图、第二相移干涉图、第三相移干涉图、第四相移干涉图、空域相移量以及时域相移量计算得到待测相位，该待测相位为待测物品的相位。

本发明实施例中，电子设备404获取第一图像传感器401形成的第一相移干涉图、获取第二图像传感器402形成的第二相移干涉图、获取第一图像传感器401形成的第三相移干涉图、获取第二图像传感器402形成的第四相移干涉图、以及获取空域相移量和时域相移量，并根据第一相移干涉图、第二相移干涉图、第三相移干涉图、第四相移干涉图、空域相移量以及时域相移量计算得到待测相位的方式具体为：

电子设备404获取第一相移干涉图、第二相移干涉图、第三相移干涉图、第四相移干涉图、空域相移量以及时域相移量；其中这四幅相移干涉图分别表示为：

其中，I₁和I₂是第一图像传感器采集的第一相移干涉图和第二相移干涉图，I₃和I₄是第二图像传感器采集的第三相移干涉图和第四相移干涉图，a(x,y)是相移干涉图的背景，b(x,y)是相移干涉图的振幅，

是待测相位；x＝(m_x-M_x/2)*Δx和y＝(m_y-M_y/2)*Δy是以相移干涉图中心为原点的像素点坐标；其中，每幅相移干涉图的中心相同，并且x方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的水平方向，y方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的垂直方向，Δx和Δy分别是x方向的像素间距和y方向的像素间距；m_x＝1,2,3,…,M_x，m_y＝1,2,3,…,M_y分别是相移干涉图沿x方向和y方向的像素点的顺序；θ_{1_1}是第一图像传感器401采集的第一相移干涉图的相移量，θ_{1_2}是第一图像传感器401采集的第二相移干涉图的相移量，θ_{2_1}是第二图像传感器402采集的第三相移干涉图的相移量，θ_{2_2}是第二图像传感器402采集的第四相移干涉图的相移量，这四幅图之间的相移量满足如下关系：

θ_{1_1}＝0,θ_{1_2}＝θ_t,θ_{2_1}＝θ_s,θ_{2_2}＝θ_s+θ_t

其中θ_s为空域相移量，θ_t为空间光调制器403引入的时域相移量，当空域相移量θ_s为π/2时，将同一图像传感器采集到的两幅相移干涉图进行相减去除背景，得到：

电子设备404通过下面的反正切函数得到待测相位：

上述待测相位为待测物品的相位。

可见，图4所描述的系统能够通过第一图像传感器、第二图像传感器以及空间光调制器获取四幅相移干涉图、时域相移量和空域相移量，并通过电子设备获取四幅相移干涉图、时域相移量和空域相移量，并进一步获取四幅相移干涉图的函数表达式，使得电子设备可以通过简单的四则运算计算得到待测物品的相位，从而能够简化操作，提升抗环境干扰能力，并且能够很好地用于任意未知相移量的测量，避免了对相移量的计算，同时还能够简单、快速、高精度地解决一个条纹以内的相位测量问题，避免了条纹数量和条纹形状的影响，进而实现了在震动环境中的相位测量和对缓变对象的动态相位测量。

实施例五

请参阅图5，图5是本发明实施例公开的一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统的示意图。其中，图5所示双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统是由图4所示的双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统进行优化得到的。与图4所示的双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统相比，图5所示的双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统中，该双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统还可以包括第一非偏振分光棱镜405、偏振分光棱镜406、第一平面反射镜407、第二平面反射镜408、样品台409、第一显微镜410、第二显微镜411、第二非偏振分光棱镜412、四分之一波片413、第三非偏振分光棱镜414、第一偏振片415、第二偏振片416，其中：

第一非偏振分光棱镜405，用于接收第一激光正交偏振光，并反射激光正交偏振光。

空间光调制器403，用于接收第一非偏振分光棱镜405反射的第一激光正交偏振光，并反射第一激光正交偏振光。

第一非偏振分光棱镜405，还用于接收空间光调制器403反射的第一激光正交偏振光，并透射第一激光正交偏振光。

偏振分光棱镜406，用于接收第一非偏振分光棱镜405透射的第一激光正交偏振光，并反射第一激光正交偏振光包括的第一垂直偏振光，透射第一激光正交偏振光包括的第一水平偏振光。

第一平面反射镜407，用于接收偏振分光棱镜406反射的第一垂直偏振光，并反射第一垂直偏振光。

第二平面反射镜408，用于接收偏振分光棱镜406透射的第一水平偏振光，并反射第一水平偏振光；其中，第二平面反射镜408反射的第一水平偏振光为第一参考光波。

样品台409，用于接收第一平面反射镜407反射的第一垂直偏振光，并输出第一物光波；样品台409上放置待测物品，第一物光波是第一垂直偏振光透射待测物品得到的。

第一显微镜410，用于接收样品台409输出的第一物光波，并输出第一显微物光波。

第二显微镜411，用于接收第二平面反射镜408反射的第一参考光波，并输出第一显微参考光波。

第二非偏振分光棱镜412，用于接收第一显微镜410输出的第一显微物光波和第二显微镜411输出的第一显微参考光波，并输出第一正交偏振光；该第一正交偏振光包括第一显微物光波和第一显微参考光波。

四分之一波片413，用于接收第二非偏振分光棱镜412输出的第一正交偏振光，并输出第一圆偏振光；其中，上述第一圆偏振光包括第一相移显微物光波和第一显微参考光波；上述第一相移显微物光波是由第一显微物光波相移得到的，第一相移显微物光波和第一显微参考光波相差的相移量为空域相移量。

第三非偏振分光棱镜414，用于接收四分之一波片413输出的第一圆偏振光，并反射第一圆偏振光，透射第一圆偏振光。

第一偏振片415，用于接收第三非偏振分光棱镜414反射的第一圆偏振光，并输出第一成像偏振光，该第一成像偏振光是第一显微参考光波。

第二偏振片416，用于接收第三非偏振分光棱镜414透射的第一圆偏振光，并输出第三成像偏振光，该第三成像偏振光是第一相移显微物光波。

第一图像传感器401，用于在电子设备404的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，该第一相移干涉图的相移量为参考相移量，其中：

第一图像传感器401，具体用于在电子设备404的控制下接收第一偏振片415输出的第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，该第一相移干涉图的相移量为参考相移量；

第二图像传感器402，用于在电子设备404的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，该第三相移干涉图的相移量为空域相移量，其中：

第二图像传感器402，具体用于在电子设备404的控制下接收第二偏振片416输出的第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，该第三相移干涉图的相移量为空域相移量。

可见，图5所描述的系统能够通过第一非偏振分光棱镜、偏振分光棱镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、样品台、第一显微镜、第二显微镜、第二非偏振分光棱镜、四分之一波片、第三非偏振分光棱镜、第一偏振片、第二偏振片、第一图像传感器以及第二图像传感器准确获取两幅相移干涉图，并在空间光调制器的调制下产生时域相移量，使得第一图像传感器和第二图像传感器获取两幅相移干涉图，并使得电子设备获取四幅相移干涉图的函数表达式，电子设备进一步可以根据四幅相移干涉图的函数表达式进行简单的四则运算，计算得到待测物品的相位，从而能够简化操作，提升抗环境干扰能力，并且能够很好地用于任意未知相移量的测量，避免了对相移量的计算，同时还能够简单、快速、高精度地解决一个条纹以内的相位测量问题，避免了条纹数量和条纹形状的影响，进而实现了在震动环境中的相位测量和对缓变对象的动态相位测量。

实施例六

请参阅图6，图6是本发明实施例公开的一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统的示意图。其中，图6所示双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统是由图5所示的双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统进行优化得到的。与图5所示的双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统相比，图6所示的双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统中，该双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统还可以包括激光器417、中性密度衰减片418、半波片419，其中：

激光器417，用于发射激光。

本发明实施例中，激光器可以是氦氖激光器，也可以是能够发射线偏振光的其他激光器，对此本发明实施例不做限定。

中性密度衰减片418，用于接收激光器417发射的激光，并对激光进行衰减得到衰减激光，并输出衰减激光。

半波片419，用于接收中性密度衰减片418输出的衰减激光，并输出第一激光正交偏振光。

第一非偏振分光棱镜405，用于接收第一激光正交偏振光，并反射激光正交偏振光，其中：

第一非偏振分光棱镜405，具体用于接收半波片419输出的第一激光正交偏振光，并反射第一激光正交偏振光。

作为一种可选的实施方式，图6所示的双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统中：

空间光调制器403，还用于在电子设备404的控制下进行光调制，得到时域相移量之后，输出第二激光正交偏振光。

第一非偏振分光棱镜405，还用于接收空间光调制器403输出的第二激光正交偏振光，并透射第二激光正交偏振光。

偏振分光棱镜406，还用于接收第一非偏振分光棱镜405透射的第二激光正交偏振光，并反射第二激光正交偏振光包括的第二垂直偏振光，透射第二激光正交偏振光包括的第二水平偏振光。

第一平面反射镜407，还用于接收偏振分光棱镜406反射的第二垂直偏振光，并反射第二垂直偏振光。

第二平面反射镜408，还用于接收偏振分光棱镜406透射的第二水平偏振光，并反射第二水平偏振光，第二平面反射镜408反射的第二水平偏振光为第二参考光波。

样品台409，还用于接收第一平面反射镜407反射的第二垂直偏振光，输出第二物光波；样品台409上放置待测物品，上述第二物光波是第二垂直偏振光透射待测物品得到的。

第一显微镜410，还用于接收样品台409输出的第二物光波，并输出第二显微物光波。

第二显微镜411，还用于接收第二平面反射镜408反射的第二参考光波，并输出第二显微参考光波。

第二非偏振分光棱镜412，还用于接收第一显微镜410输出的第二显微物光波和第二显微镜411输出的第二显微参考光波，并输出第二正交偏振光；该第二正交偏振光包括第二显微物光波和第二显微参考光波。

四分之一波片413，还用于接收第二非偏振分光棱镜412输出的第二正交偏振光，并输出第二圆偏振光；其中，上述第二圆偏振光包括第二相移显微物光波和第二显微参考光波；上述第二相移显微物光波是由第二显微物光波相移得到的，上述第二相移显微物光波和上述第二显微参考光波相差的相移量为空域相移量。

第三非偏振分光棱镜414，还用于接收四分之一波片413输出的第二圆偏振光，并反射第二圆偏振光，透射第二圆偏振光。

第一偏振片415，还用于接收第三非偏振分光棱镜414反射的第二圆偏振光，并输出第二成像偏振光，该第二成像偏振光是第二显微参考光波。

第二偏振片416，还用于接收第三非偏振分光棱镜414透射的第二圆偏振光，并输出第四成像偏振光，该第四成像偏振光是第二相移显微物光波。

第一图像传感器401，还用于在电子设备404的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，该第二相移干涉图的相移量为时域相移量，其中：

第一图像传感器401，具体用于在电子设备404的控制下接收第一偏振片415输出的第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，该第二相移干涉图的相移量为时域相移量；

第二图像传感器402，还用于在电子设备404的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，该第四相移干涉图的相移量为综合相移量，该综合相移量是通过空域相移量和时域相移量计算得到的，其中：

第二图像传感器402，具体用于在电子设备404的控制下接收第二偏振片416输出的第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，该第四相移干涉图的相移量为综合相移量，该综合相移量是通过空域相移量和时域相移量计算得到的。

可见，图6所描述的系统能够通过激光器、中性密度衰减器、半波片、第一非偏振分光棱镜、偏振分光棱镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、样品台、第一显微镜、第二显微镜、第二非偏振分光棱镜、四分之一波片、第三非偏振分光棱镜、第一偏振片、第二偏振片、第一图像传感器以及第二图像传感器准确获取四幅相移干涉图，使得电子设备可以获取四幅相移干涉图以及四幅相移干涉图相应的函数表达式，并可以根据四幅相移干涉图相应的函数表达式进行简单的四则运算得到待测物品的相位，从而能够简化操作，提升抗环境干扰能力，并且能够很好地用于任意未知相移量的测量，避免了对相移量的计算，同时还能够简单、快速、高精度地解决一个条纹以内的相位测量问题，避免了条纹数量和条纹形状的影响，进而实现了在震动环境中的相位测量和对缓变对象的动态相位测量。

以上对本发明实施例公开的一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法和系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

应理解，说明书通篇中提到的“本发明实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本发明实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的步骤、单元以及模块并不一定是本发明所必须的。

在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程序号的大小并不意味着必然的先后执行顺序，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

Claims (8)

1.一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉方法，其特征在于，所述方法包括：

第一图像传感器在电子设备的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，所述第一相移干涉图的相移量为参考相移量；

第二图像传感器在所述电子设备的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，所述第三相移干涉图的相移量为空域相移量；

空间光调制器在所述电子设备的控制下进行光调制，得到时域相移量；

所述第一图像传感器在所述电子设备的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，所述第二相移干涉图的相移量为所述时域相移量；

所述第二图像传感器在所述电子设备的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，所述第四相移干涉图的相移量为综合相移量，所述综合相移量是通过所述空域相移量和所述时域相移量计算得到的；

所述电子设备获取所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量，并根据所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量计算得到待测相位，所述待测相位为待测物品的相位；

所述方法还包括：

第一非偏振分光棱镜接收第一激光正交偏振光，并反射所述激光正交偏振光；

所述空间光调制器接收所述第一非偏振分光棱镜反射的所述第一激光正交偏振光，并反射所述第一激光正交偏振光；

所述第一非偏振分光棱镜接收所述空间光调制器反射的所述第一激光正交偏振光，并透射所述第一激光正交偏振光；

偏振分光棱镜接收所述第一非偏振分光棱镜透射的所述第一激光正交偏振光，并反射所述第一激光正交偏振光包括的第一垂直偏振光，透射所述第一激光正交偏振光包括的第一水平偏振光；

第一平面反射镜接收所述第一垂直偏振光，并反射所述第一垂直偏振光；

第二平面反射镜接收所述第一水平偏振光，并反射所述第一水平偏振光；其中，所述第二平面反射镜反射的所述第一水平偏振光为第一参考光波；

样品台接收所述第一平面反射镜反射的所述第一垂直偏振光，输出第一物光波；所述样品台上放置待测物品，所述第一物光波是所述第一垂直偏振光透射所述待测物品得到的；

第一显微镜接收所述样品台输出的所述第一物光波，并输出第一显微物光波；

第二显微镜接收所述第二平面反射镜反射的所述第一参考光波，并输出第一显微参考光波；

第二非偏振分光棱镜接收所述第一显微镜输出的所述第一显微物光波和所述第二显微镜输出的所述第一显微参考光波，并输出第一正交偏振光；所述第一正交偏振光包括所述第一显微物光波和所述第一显微参考光波；

四分之一波片接收所述第二非偏振分光棱镜输出的所述第一正交偏振光，并输出第一圆偏振光；其中，所述第一圆偏振光包括第一相移显微物光波和所述第一显微参考光波；所述第一相移显微物光波是由所述第一显微物光波相移得到的，所述第一相移显微物光波和所述第一显微参考光波相差的相移量为空域相移量；

第三非偏振分光棱镜接收所述四分之一波片输出的所述第一圆偏振光，并反射所述第一圆偏振光，透射所述第一圆偏振光；

第一偏振片接收所述第三非偏振分光棱镜反射的所述第一圆偏振光，并输出第一成像偏振光，所述第一成像偏振光是所述第一显微参考光波；

第二偏振片接收所述第三非偏振分光棱镜透射的所述第一圆偏振光，并输出第三成像偏振光，所述第三成像偏振光是所述第一相移显微物光波；

所述第一图像传感器在电子设备的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，所述第一相移干涉图的相移量为参考相移量，包括：

第一图像传感器在电子设备的控制下接收所述第一偏振片输出的所述第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，所述第一相移干涉图的相移量为参考相移量；

所述第二图像传感器在所述电子设备的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，所述第三相移干涉图的相移量为空域相移量，包括：

第二图像传感器在所述电子设备的控制下接收所述第二偏振片输出的所述第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，所述第三相移干涉图的相移量为空域相移量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子设备获取所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量，并根据所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量计算得到待测相位，所述待测相位为待测物品的相位，包括：

所述电子设备获取所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量；其中这四幅相移干涉图分别表示为：

其中，I₁和I₂是所述第一图像传感器采集的所述第一相移干涉图和所述第二相移干涉图，I₃和I₄是所述第二图像传感器采集的所述第三相移干涉图和所述第四相移干涉图，a(x,y)是相移干涉图的背景，b(x,y)是相移干涉图的振幅，

是待测相位；x＝(m_x-M_x/2)*Δx和y＝(m_y-M_y/2)*Δy是以相移干涉图中心为原点的像素点坐标；其中，每幅相移干涉图的中心相同，并且x方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的水平方向，y方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的垂直方向，Δx和Δy分别是x方向的像素间距和y方向的像素间距；m_x＝1,2,3,…,M_x，m_y＝1,2,3,…,M_y分别是相移干涉图沿x方向和y方向的像素点的顺序；θ_{1_1}是所述第一图像传感器采集的所述第一相移干涉图的相移量，θ_{1_2}是所述第一图像传感器采集的所述第二相移干涉图的相移量，θ_{2_1}是所述第二图像传感器采集的所述第三相移干涉图的相移量，θ_{2_2}是所述第二图像传感器采集的所述第四相移干涉图的相移量，这四幅图之间的相移量满足如下关系：

θ_{1_1}＝0,θ_{1_2}＝θ_t,θ_{2_1}＝θ_s,θ_{2_2}＝θ_s+θ_t

其中θ_s为所述空域相移量，θ_t为所述空间光调制器引入的所述时域相移量，当所述空域相移量θ_s为π/2时，将同一图像传感器采集到的两幅相移干涉图进行相减去除背景，得到：

所述电子设备通过下面的反正切函数得到所述待测相位：

所述待测相位为待测物品的相位。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

激光器发射激光；

中性密度衰减片接收所述激光器发射的所述激光，并对所述激光进行衰减得到衰减激光，并输出所述衰减激光；

半波片接收所述中性密度衰减片输出的所述衰减激光，并输出第一激光正交偏振光；

所述第一非偏振分光棱镜接收第一激光正交偏振光，并反射所述第一激光正交偏振光，包括：

第一非偏振分光棱镜接收所述半波片输出的所述第一激光正交偏振光，并反射所述第一激光正交偏振光。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述空间光调制器在所述电子设备的控制下进行光调制，得到时域相移量之后，所述方法还包括：

所述空间光调制器输出第二激光正交偏振光；

所述第一非偏振分光棱镜接收所述空间光调制器输出的所述第二激光正交偏振光，并透射所述第二激光正交偏振光；

所述偏振分光棱镜接收所述第二激光正交偏振光，并反射所述第二激光正交偏振光包括的第二垂直偏振光，透射所述第二激光正交偏振光包括的第二水平偏振光；

所述第一平面反射镜接收所述第二垂直偏振光，并反射所述第二垂直偏振光；

所述第二平面反射镜接收所述第二水平偏振光，并反射所述第二水平偏振光，所述第二平面反射镜反射的所述第二水平偏振光为第二参考光波；

所述样品台接收所述第一平面反射镜反射的所述第二垂直偏振光，输出第二物光波；所述样品台上放置待测物品，所述第二物光波是所述第二垂直偏振光透射所述待测物品得到的；

所述第一显微镜接收所述样品台输出的所述第二物光波，并输出第二显微物光波；

所述第二显微镜接收所述第二平面反射镜反射的所述第二参考光波，并输出第二显微参考光波；

所述第二非偏振分光棱镜接收所述第一显微镜输出的所述第二显微物光波和所述第二显微镜输出的所述第二显微参考光波，并输出第二正交偏振光；所述第二正交偏振光包括所述第二显微物光波和所述第二显微参考光波；

所述四分之一波片接收所述第二非偏振分光棱镜输出的所述第二正交偏振光，并输出第二圆偏振光；其中，所述第二圆偏振光包括第二相移显微物光波和所述第二显微参考光波；所述第二相移显微物光波是由所述第二显微物光波相移得到的，所述第二相移显微物光波和所述第二显微参考光波相差的相移量为所述空域相移量；

所述第三非偏振分光棱镜接收所述四分之一波片输出的所述第二圆偏振光，并反射所述第二圆偏振光，透射所述第二圆偏振光；

所述第一偏振片接收所述第三非偏振分光棱镜反射的所述第二圆偏振光，输出第二成像偏振光，所述第二成像偏振光是所述第二显微参考光波；

所述第二偏振片接收所述第三非偏振分光棱镜透射的所述第二圆偏振光，并输出第四成像偏振光，所述第四成像偏振光是所述第二相移显微物光波；

所述第一图像传感器在所述电子设备的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，所述第二相移干涉图的相移量为所述时域相移量，包括：

所述第一图像传感器在所述电子设备的控制下接收所述第一偏振片输出的所述第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，所述第二相移干涉图的相移量为所述时域相移量；

所述第二图像传感器在所述电子设备的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，所述第四相移干涉图的相移量为综合相移量，所述综合相移量是通过所述空域相移量和所述时域相移量计算得到的，包括：

所述第二图像传感器在所述电子设备的控制下接收所述第二偏振片输出的所述第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，所述第四相移干涉图的相移量为综合相移量，所述综合相移量是通过所述空域相移量和所述时域相移量计算得到的。

5.一种双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统，其特征在于，所述双通道同时空域和时域偏振相移干涉系统包括第一图像传感器、第二图像传感器、空间光调制器以及电子设备，其中：

所述第一图像传感器，用于在所述电子设备的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，所述第一相移干涉图的相移量为参考相移量；

所述第二图像传感器，用于在所述电子设备的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，所述第三相移干涉图的相移量为空域相移量；

所述空间光调制器，用于在所述电子设备的控制下进行光调制，得到时域相移量；

所述第一图像传感器，还用于在所述电子设备的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，所述第二相移干涉图的相移量为所述时域相移量；

所述第二图像传感器，还用于在所述电子设备的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，所述第四相移干涉图的相移量为综合相移量，所述综合相移量是通过所述空域相移量和所述时域相移量计算得到的；

所述电子设备，用于控制所述第一图像传感器接收成像偏振光并形成相移干涉图，控制所述第二图像传感器接收成像偏振光并形成相移干涉图，以及控制空间光调制器进行光调制；

所述电子设备，还用于获取所述第一图像传感器形成的所述第一相移干涉图、获取所述第二图像传感器形成的所述第二相移干涉图、获取所述第一图像传感器形成的所述第三相移干涉图、获取所述第二图像传感器形成的所述第四相移干涉图、以及获取所述空域相移量和所述时域相移量，并根据所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量计算得到待测相位，所述待测相位为待测物品的相位；

所述系统还包括第一非偏振分光棱镜、偏振分光棱镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、样品台、第一显微镜、第二显微镜、第二非偏振分光棱镜、四分之一波片、第三非偏振分光棱镜、第一偏振片以及第二偏振片，其中：

所述第一非偏振分光棱镜，用于接收第一激光正交偏振光，并反射所述激光正交偏振光；

所述空间光调制器，用于接收所述第一非偏振分光棱镜反射的所述第一激光正交偏振光，并反射所述第一激光正交偏振光；

所述第一非偏振分光棱镜，还用于接收所述空间光调制器反射的所述第一激光正交偏振光，并透射所述第一激光正交偏振光；

所述偏振分光棱镜，用于接收所述第一非偏振分光棱镜透射的所述第一激光正交偏振光，并反射所述第一激光正交偏振光包括的第一垂直偏振光，透射所述第一激光正交偏振光包括的第一水平偏振光；

所述第一平面反射镜，用于接收所述偏振分光棱镜反射的所述第一垂直偏振光，并反射所述第一垂直偏振光；

所述第二平面反射镜，用于接收所述偏振分光棱镜透射的所述第一水平偏振光，并反射所述第一水平偏振光；其中，所述第二平面反射镜反射的所述第一水平偏振光为第一参考光波；

所述样品台，用于接收所述第一平面反射镜反射的所述第一垂直偏振光，并输出第一物光波；所述样品台上放置待测物品，所述第一物光波是所述第一垂直偏振光透射所述待测物品得到的；

所述第一显微镜，用于接收所述样品台输出的所述第一物光波，并输出第一显微物光波；

所述第二显微镜，用于接收所述第二平面反射镜反射的所述第一参考光波，并输出第一显微参考光波；

所述第二非偏振分光棱镜，用于接收所述第一显微镜输出的所述第一显微物光波和所述第二显微镜输出的所述第一显微参考光波，并输出第一正交偏振光；所述第一正交偏振光包括所述第一显微物光波和所述第一显微参考光波；

所述四分之一波片，用于接收所述第二非偏振分光棱镜输出的所述第一正交偏振光，并输出第一圆偏振光；其中，所述第一圆偏振光包括第一相移显微物光波和所述第一显微参考光波；所述第一相移显微物光波是由所述第一显微物光波相移得到的，所述第一相移显微物光波和所述第一显微参考光波相差的相移量为空域相移量；

所述第三非偏振分光棱镜，用于接收所述四分之一波片输出的所述第一圆偏振光，并反射所述第一圆偏振光，透射所述第一圆偏振光；

所述第一偏振片，用于接收所述第三非偏振分光棱镜反射的所述第一圆偏振光，并输出第一成像偏振光，所述第一成像偏振光是所述第一显微参考光波；

所述第二偏振片，用于接收所述第三非偏振分光棱镜透射的所述第一圆偏振光，并输出第三成像偏振光，所述第三成像偏振光是所述第一相移显微物光波；

所述第一图像传感器，用于在所述电子设备的控制下接收第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，所述第一相移干涉图的相移量为参考相移量，其中：

所述第一图像传感器，具体用于在所述电子设备的控制下接收所述第一偏振片输出的所述第一成像偏振光，并形成第一相移干涉图，所述第一相移干涉图的相移量为参考相移量；

所述第二图像传感器，用于在所述电子设备的控制下接收第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，所述第三相移干涉图的相移量为空域相移量，其中：

所述第二图像传感器，具体用于在所述电子设备的控制下接收所述第二偏振片输出的所述第三成像偏振光，并形成第三相移干涉图，所述第三相移干涉图的相移量为空域相移量。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电子设备获取所述第一图像传感器形成的所述第一相移干涉图、获取所述第二图像传感器形成的所述第二相移干涉图、获取所述第一图像传感器形成的所述第三相移干涉图、获取所述第二图像传感器形成的所述第四相移干涉图、以及获取所述空域相移量和所述时域相移量，并根据所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量计算得到待测相位的方式具体为：

所述电子设备获取所述第一相移干涉图、所述第二相移干涉图、所述第三相移干涉图、所述第四相移干涉图、所述空域相移量以及所述时域相移量；其中这四幅相移干涉图分别表示为：

其中，I₁和I₂是所述第一图像传感器采集的所述第一相移干涉图和所述第二相移干涉图，I₃和I₄是所述第二图像传感器采集的所述第三相移干涉图和所述第四相移干涉图，a(x,y)是相移干涉图的背景，b(x,y)是相移干涉图的振幅，

是待测相位；x＝(m_x-M_x/2)*Δx和y＝(m_y-M_y/2)*Δy是以相移干涉图中心为原点的像素点坐标；其中，每幅相移干涉图的中心相同，并且x方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的水平方向，y方向是以相移干涉图中心为原点建立的平面直角坐标系的垂直方向，Δx和Δy分别是x方向的像素间距和y方向的像素间距；m_x＝1,2,3,…,M_x，m_y＝1,2,3,…,M_y分别是相移干涉图沿x方向和y方向的像素点的顺序；θ_{1_1}是所述第一图像传感器采集的所述第一相移干涉图的相移量，θ_{1_2}是所述第一图像传感器采集的所述第二相移干涉图的相移量，θ_{2_1}是所述第二图像传感器采集的所述第三相移干涉图的相移量，θ_{2_2}是所述第二图像传感器采集的所述第四相移干涉图的相移量，这四幅图之间的相移量满足如下关系：

θ_{1_1}＝0,θ_{1_2}＝θ_t,θ_{2_1}＝θ_s,θ_{2_2}＝θ_s+θ_t

其中θ_s为所述空域相移量，θ_t为所述空间光调制器引入的所述时域相移量，当所述空域相移量θ_s为π/2时，将同一图像传感器采集到的两幅相移干涉图进行相减去除背景，得到：

所述电子设备通过下面的反正切函数得到所述待测相位：

所述待测相位为待测物品的相位。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括激光器、中性密度衰减片、半波片，其中：

所述激光器，用于发射激光；

所述中性密度衰减片，用于接收所述激光器发射的所述激光，并对所述激光进行衰减得到衰减激光，并输出所述衰减激光；

所述半波片，用于接收所述中性密度衰减片输出的所述衰减激光，并输出第一激光正交偏振光；

所述第一非偏振分光棱镜，用于接收第一激光正交偏振光，并反射所述激光正交偏振光，其中：

所述第一非偏振分光棱镜，具体用于接收所述半波片输出的所述第一激光正交偏振光，并反射所述第一激光正交偏振光。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：

所述空间光调制器，还用于在所述电子设备的控制下进行光调制，得到时域相移量之后，输出第二激光正交偏振光；

所述第一非偏振分光棱镜，还用于接收所述空间光调制器输出的所述第二激光正交偏振光，并透射所述第二激光正交偏振光；

所述偏振分光棱镜，还用于接收所述第一非偏振分光棱镜透射的所述第二激光正交偏振光，并反射所述第二激光正交偏振光包括的第二垂直偏振光，透射所述第二激光正交偏振光包括的第二水平偏振光；

所述第一平面反射镜，还用于接收所述偏振分光棱镜反射的所述第二垂直偏振光，并反射所述第二垂直偏振光；

所述第二平面反射镜，还用于接收所述偏振分光棱镜透射的所述第二水平偏振光，并反射所述第二水平偏振光，所述第二平面反射镜反射的所述第二水平偏振光为第二参考光波；

所述样品台，还用于接收所述第一平面反射镜反射的所述第二垂直偏振光，输出第二物光波；所述样品台上放置待测物品，所述第二物光波是所述第二垂直偏振光透射所述待测物品得到的；

所述第一显微镜，还用于接收所述样品台输出的所述第二物光波，并输出第二显微物光波；

所述第二显微镜，还用于接收所述第二平面反射镜反射的所述第二参考光波，并输出第二显微参考光波；

所述第二非偏振分光棱镜，还用于接收所述第一显微镜输出的所述第二显微物光波和所述第二显微镜输出的所述第二显微参考光波，并输出第二正交偏振光；所述第二正交偏振光包括所述第二显微物光波和所述第二显微参考光波；

所述四分之一波片，还用于接收所述第二非偏振分光棱镜输出的所述第二正交偏振光，并输出第二圆偏振光；其中，所述第二圆偏振光包括第二相移显微物光波和所述第二显微参考光波；所述第二相移显微物光波是由所述第二显微物光波相移得到的，所述第二相移显微物光波和所述第二显微参考光波相差的相移量为所述空域相移量；

所述第三非偏振分光棱镜，还用于接收所述四分之一波片输出的所述第二圆偏振光，并反射所述第二圆偏振光，透射所述第二圆偏振光；

所述第一偏振片，还用于接收所述第三非偏振分光棱镜反射的所述第二圆偏振光，并输出第二成像偏振光，所述第二成像偏振光是所述第二显微参考光波；

所述第二偏振片，还用于接收所述第三非偏振分光棱镜透射的所述第二圆偏振光，并输出第四成像偏振光，所述第四成像偏振光是所述第二相移显微物光波；

所述第一图像传感器，还用于在所述电子设备的控制下接收第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，所述第二相移干涉图的相移量为所述时域相移量，其中：

所述第一图像传感器，具体用于在所述电子设备的控制下接收所述第一偏振片输出的所述第二成像偏振光，并形成第二相移干涉图，所述第二相移干涉图的相移量为所述时域相移量；

所述第二图像传感器，还用于在所述电子设备的控制下接收第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，所述第四相移干涉图的相移量为综合相移量，所述综合相移量是通过所述空域相移量和所述时域相移量计算得到的，其中：

所述第二图像传感器，具体用于在所述电子设备的控制下接收所述第二偏振片输出的所述第四成像偏振光，并形成第四相移干涉图，所述第四相移干涉图的相移量为综合相移量，所述综合相移量是通过所述空域相移量和所述时域相移量计算得到的。

Images