(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211048385.X (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 中国测试技 术研究院机 械研究所 地址 610021 四川省成 都市成华区玉双路 10号 (72)发明人 胡常安　李兴兴　欧阳红梅 　吕菲　 (74)专利代理 机构 四川仓颉律师事务所 5132 9 专利代理师 张勇　曹华 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/47(2006.01) (54)发明名称 一种快速结构光数字全息测量系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种快速结构光数字全息测 量系统及方法， 涉及微纳检测技术领域； 本发明 采用经过偏振调制的结构光照射待测物体后成 为物光， 物 光与参考光合束后入射到偏振分光元 件中， 经偏振分光元件后形成多幅结构光数字全 息图， 结构光数字全息图由光电探测器采集， 光 电探测器单次曝光就可实现两幅带有固定相移 的结构光全息图的同步采集； 本发 明的测量方法 在测量过程中引入了空间相移， 消除了时间相移 步骤， 使整体采集效率提升一倍， 提高了测量的 实时性。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115406831 A 2022.11.29 CN 115406831 A 1.一种快速结构光数字全息测量系统， 其特征在于， 包括： 光源、 第二显微物镜(11)、 第 三非偏振分光元件(14)、 偏振分光元件(15)、 光电探测器(16)和计算机； 所述光源配置为产生测量 光和参考光； 所述测量光配置为分束成一束45 °线偏振光和一束圆偏振光， 所述45 °线偏振光与圆偏 振光干涉后形成结构光， 所述结构光照明待测样品(10)后， 经第二显微物镜(11)形成物 光， 所述物光入射到第三非偏振分光元件(14)中； 所述参考光配置为形成45 °线偏振光， 所述参考光入射到第三非偏振分光元件(14)中， 与物光合束后， 形成合束光； 所述合束光经偏振分光元件(15)分束， 形成S光和P光， 所述S光 和P光入射到光电探测器(16)中； 所述计算机与光电探测器(16)连接， 并配置为解调出结构光数字全息图的超分辨信 息。 2.根据权利要求1所述的快速结构光数字全息测量系统， 其特征在于， 还包括偏振片 (2)、 扩束准直镜(3)、 第一非偏振分光元件(4)、 第二非偏振分光元件(5)、 空间光调制器 (6)、 聚光透镜(7)、 滤光片(8)、 第一显微物镜(9)、 第二显微物镜(11)、 Tube镜(12)和反光镜 (13)； 所述光源产生的入射光经偏振片(2)产生线偏振光， 所述线偏振光经扩束准直镜(3)扩 束后入射到第一 非偏振分光元件(4)中， 经第一 非偏振分光元件(4)分为相互垂 直的参考光 和测量光； 所述参考光经反光镜(13)反射后， 入射到第三非偏振分光元件(14)中； 所述测量光经第二非偏振分光元件(5)入射到空间光调制器(6)中， 经空间光调制器 (6)调制后产生多级次的衍射光束， 衍射光束反射回第二非偏振分光元件(5)中， 经第二非 偏振分光元件(5)反射到聚焦透镜(7)、 滤光片(8)和第一显微物镜(9)中形成结构光， 所述 结构光照明待测样品(10)后， 经第二显微物镜(11)和 Tube镜(12)形成物光， 所述物光入射 到第三非偏振分光元件(14)中。 3.根据权利要求2所述的快速结构光数字全息测量系统， 其特征在于， 所述空间光调制 器(6)为反射式的相位型空间光调制器， 其内加载有二 值衍射光栅。 4.根据权利要求2所述的快速结构光数字全息测量系统， 其特征在于， 所述滤光片(8) 横截面形状为 正六边形， 其上设置有呈正六边形排布的小孔阵列， 小孔口径为0.5 ‑2mm。 5.根据权利要求2所述的快速结构光数字全息测量系统， 其特征在于， 所述滤光片与x 轴的夹角为 45°。 6.根据权利要求2所述的快速结构光数字全息测量系统， 其特征在于， 所述第 一非偏振 分光元件(4)、 第二非偏振分光元件(5)和第三非偏振分光元件(14)均为非偏振分光棱镜、 分光透镜或分光平片。 7.根据权利要求2所述的快速结构光数字全息测量系统， 其特征在于， 所述滤光片(8) 的表面上与滤光片形状相适配的圆偏振薄膜， 所述圆偏振薄膜将滤光片(8)均分为两 半， 所 述圆偏振薄膜的透光 率大于或等于9 9.9％。 8.根据权利要求1至7中任一项所述的快速结构光数字全息测量系统， 其特征在于， 所 述偏振分光元件(15)为偏振分光 棱镜或沃拉斯顿棱镜 。 9.根据权利要求1至7中任一项所述的快速结构光数字全息测量系统， 其特征在于， 所权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115406831 A 2述光电探测器(16)为面阵彩色相机、 线阵彩色相机、 面阵黑白相机或线阵黑白相机， 所述光 电探测器(16)的感光元件类型为C MOS或CCD。 10.一种快速结构光数字全息测量方法， 其特征在于， 采用权利要求1至9中任一项所述 的快速结构光数字全息测量系统， 所述快速结构光数字全息测量方法包括以下步骤： 步骤一： 采集结构光数字全息图； 步骤二： 对 采集到的结构光数字全息图进行全息 重建； 步骤三： 对 全息重建得到的两幅结构光 光场复振幅信息进行超分辨 解调； 步骤四： 在空间光调制器SLM上加载不同方向的相位光栅， 重复步骤一到步骤三， 以获 得各向同性的三维超分辨 率结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115406831 A 3