一种超高速数字微镜空间光调制器检测装置及方法与流程

本发明涉及空间光调制器测试领域，特别是涉及一种超高速数字微镜空间光调制器检测装置及方法。

背景技术：

1、空间光调制器(spatial lightmodulator:slm)能对空间光进行调制，根据其结构可以分为液晶空间光调制器、数字微镜空间光调制器、磁空间光调制器、多量子阱空间光调制器、电光空间光调制器和声光空间光调制器等。空间光调制器根据调制特性可以分为振幅型、相位型和混合型。振幅型空间光调制器只调制入射光场的振幅，典型器件是数字微镜空间光调制器；相位型空间光调制器只调制入射光场的相位。空间光调制器广泛应用于投影仪、显示器、全息数据存储、激光加工、信息编码、光束整形、压缩感知、无掩模光刻等领域。

2、空间光调制器在出厂时需要对频率、分辨率、坏像元数量等技术参数进行检测，这些参数都通过专业的测量仪器进行测试，例如传统振幅型空间光调制器的分辨率、速度、像元情况等可以通过工业相机进行测量，但是对于超高速数字微镜空间光调制器，在1920*1080分辨率下，二进制图像调制速度可以达到20khz以上，由于相机的采集速度不够，无法完成采集数字微镜空间光调制器所调制的高帧频图像的任务，进而无法检测超高速数字微镜空间光调制器。

3、因此，亟需一种能够对超高速数字微镜空间光调制器进行检测的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种超高速数字微镜空间光调制器检测装置及方法，以提供一种能够对超高速数字微镜空间光调制器进行检测的方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种超高速数字微镜空间光调制器检测装置，包括：激光器、计算机、超高速数字微镜空间光调制器、傅里叶透镜和光电探测器；

4、所述计算机与所述超高速数字微镜空间光调制器连接；所述计算机用于获取两幅相同的灰度图像和一幅全黑图像并对两幅所述灰度图像进行处理，得到一幅频谱图像，将所述频谱图像和所述全黑图像上传至所述超高速数字微镜空间光调制器；

5、所述激光器用于产生准直激光束；

6、所述超高速数字微镜空间光调制器设置于所述激光器的出射光路上；所述准直激光束入射至所述超高速数字微镜空间光调制器上并反射出所述频谱图像或者所述全黑图像；

7、所述傅里叶透镜设置于所述超高速数字微镜空间光调制器的反射光路上；所述傅里叶透镜用于对所述频谱图像或者所述全黑图像进行傅里叶逆变换，并输出变换后的频谱图像或者变换后的全黑图像；

8、所述光电探测器设置于所述傅里叶透镜的出射光路上并与所述计算机连接；所述光电探测器用于检测所述变换后的频谱图像的相关峰位置或者所述变换后的全黑图像的相关峰位置，并将检测结果上传至所述计算机；所述检测结果为相关峰位置有亮点的频率；

9、所述计算机还用于根据所述检测结果确定所述超高速数字微镜空间光调制器是否合格。

10、可选地，所述激光器为固体激光器、光纤激光器、气体激光器或者半导体激光器。

11、可选地，所述光电探测器为光敏二极管或者光敏三极管。

12、可选地，所述傅里叶透镜为胶合透镜或者衍射光学元件。

13、一种超高速数字微镜空间光调制器检测方法，所述超高速数字微镜空间光调制器检测方法应用于上述的超高速数字微镜空间光调制器检测装置，所述超高速数字微镜空间光调制器检测方法包括：

14、获取两幅相同的灰度图像和一幅全黑图像，并对两幅所述灰度图像进行处理，得到一幅频谱图像；

15、将所述频谱图像和所述全黑图像上传至超高速数字微镜空间光调制器；所述高速数字微镜空间光调制器以设定频率循环输出所述频谱图像和所述全黑图像；

16、准直激光束入射至所述高速数字微镜空间光调制器上并反射出所述频谱图像或者所述全黑图像；

17、傅里叶透镜对所述频谱图像或者所述全黑图像进行傅里叶逆变换，得到变换后的频谱图像或者变换后的全黑图像；

18、光电探测器检测所述变换后的频谱图像的相关峰位置或者所述变换后的全黑图像的相关峰位置，得到检测结果；所述检测结果为相关峰位置有亮点的频率；

19、当相关峰位置有亮点的频率等于所述设定频率的一半，确定所述超高速数字微镜空间光调制器合格。

20、可选地，对两幅所述灰度图像进行处理，得到一幅频谱图像，具体包括：

21、将两幅所述灰度图像合成一幅灰度图像，得到合并后的灰度图像；

22、计算所述合并后的灰度图像的联合功率谱；

23、在所述联合功率谱中提取出有用功率谱；

24、对所述有用功率谱进行二值化处理，得到频谱图像。

25、可选地，计算两幅所述灰度图像的联合功率谱，具体包括：

26、利用公式计算两幅所述灰度图像的联合功率谱；其中，f(u,v)表示一个灰度图像的傅里叶变换；g(u,v)表示另一个灰度图像的傅里叶变换；u表示x方向空间频率；v表示y方向空间频率；a表示两幅灰度图像x方向上中心距离的一半；f表示空间频率；g*(u,v)表示g(u,v)的复共轭函数；f*(u,v)表示f(u,v)的复共轭函数。

27、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

28、本发明的超高速数字微镜空间光调制器检测装置及方法，通过计算机直接计算两幅相同图像的频谱图像，将得到的频谱图像和全黑图像加载至超高速数字微镜空间光调制器，通过准直激光束的照射，使超高速数字微镜空间光调制器以设定频率输出频谱图像和全黑图像，经过傅里叶透镜的处理，利用光电探测器检测两幅图像相关峰位置中亮点的有无，若有亮点的频率等于设定频率的一半，则说明超高速数字微镜空间光调制器合格。本发明的方案成本低，适用范围广，能够对超高速数字微镜空间光调制器进行检测。

技术特征：

1.一种超高速数字微镜空间光调制器检测装置，其特征在于，包括：激光器、计算机、超高速数字微镜空间光调制器、傅里叶透镜和光电探测器；

2.根据权利要求1所述的超高速数字微镜空间光调制器检测装置，其特征在于，所述激光器为固体激光器、光纤激光器、气体激光器或者半导体激光器。

3.根据权利要求1所述的超高速数字微镜空间光调制器检测装置，其特征在于，所述光电探测器为光敏二极管或者光敏三极管。

4.根据权利要求1所述的超高速数字微镜空间光调制器检测装置，其特征在于，所述傅里叶透镜为胶合透镜或者衍射光学元件。

5.一种超高速数字微镜空间光调制器检测方法，其特征在于，所述超高速数字微镜空间光调制器检测方法应用于权利要求1-4任一项所述的超高速数字微镜空间光调制器检测装置，所述超高速数字微镜空间光调制器检测方法包括：

6.根据权利要求5所述的超高速数字微镜空间光调制器检测方法，其特征在于，对两幅所述灰度图像进行处理，得到一幅频谱图像，具体包括：

7.根据权利要求5所述的超高速数字微镜空间光调制器检测方法，其特征在于，计算两幅所述灰度图像的联合功率谱，具体包括：

技术总结
本发明公开一种超高速数字微镜空间光调制器检测装置及方法，涉及空间光调制器测试领域，包括：激光器、计算机、超高速数字微镜空间光调制器、傅里叶透镜和光电探测器；通过计算机直接计算两幅相同图像的频谱图像，将得到的频谱图像和全黑图像加载至超高速数字微镜空间光调制器，通过准直激光束的照射，使超高速数字微镜空间光调制器以设定频率输出频谱图像和全黑图像，经过傅里叶透镜的处理，利用光电探测器检测两幅图像相关峰位置中亮点的有无，若有亮点的频率等于设定频率的一半，则说明超高速数字微镜空间光调制器合格。本发明的方案成本低，适用范围广，能够对超高速数字微镜空间光调制器进行检测。

技术研发人员：程攀攀,时新生,张琼,李国峰,朱旭杰,胡伟东,程红山
受保护的技术使用者：金华飞光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11