一種消不良光的全息變焦系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及全息顯示技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種消不良光的全息變焦技 術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，為了滿足動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)顯示的需求，基于空間光調(diào)制器（SLM)的全息顯示技 術(shù)受到廣泛的關(guān)注。作為SLM的一種，硅基液晶（LCOS)以其高集成化、大開口率、響應(yīng)時(shí)間 快等優(yōu)勢(shì)被越來越多的應(yīng)用于顯示系統(tǒng)中。然而，由于LCOS自身像素結(jié)構(gòu)的影響，再現(xiàn)像 的觀看效果會(huì)受到多級(jí)衍射光和多級(jí)再現(xiàn)像的干擾。為了消除這些不良光，有學(xué)者提出在 全息圖上加載會(huì)聚的球面波，從而將多級(jí)衍射光和多級(jí)再現(xiàn)像分開；也有學(xué)者提出使用線 性的相位偏移來實(shí)現(xiàn)分離。2009年，北京理工大學(xué)的學(xué)者將上述兩種方法結(jié)合起來，消除了 多級(jí)衍射光。為了消除多級(jí)再現(xiàn)像，目前常用的方法是使用4/系統(tǒng)，再結(jié)合光闌的使用，可 以實(shí)現(xiàn)在接收屏上只觀看到一級(jí)再現(xiàn)像。因此，如果要將不良光全部消除，得到理想的一級(jí) 再現(xiàn)像，系統(tǒng)將會(huì)變得更加復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提出一種消不良光的全息變焦系統(tǒng)。如附圖1所示，該系統(tǒng)包括激光器、濾 波器I、準(zhǔn)直透鏡、LC0S、固體透鏡、濾波器II、液體透鏡、接收屏。其中濾波器I、準(zhǔn)直透鏡 用于將激光器發(fā)出的激光擴(kuò)束形成準(zhǔn)直平面光，固體透鏡位于LCOS的后面，濾波器II位于 固體透鏡的焦平面位置，液體透鏡位于接收屏和濾波器II之間。
[0004] 附圖2為該系統(tǒng)的原理示意圖。當(dāng)使用準(zhǔn)直光照射LCOS時(shí)，再現(xiàn)像由兩部分組 成，一部分是全息圖衍射形成的多級(jí)衍射像，另一部分是由LCOS本身的像素結(jié)構(gòu)引起的多 級(jí)衍射光。其中〇?是LCOS和固體透鏡之間的距離，4是固體透鏡和濾波器Π之間的距 離，4是多級(jí)衍射光和多級(jí)再現(xiàn)像之間的距離，4是液體透鏡與多級(jí)衍射像之間的距離，接 收屏和液體透鏡的距離是4。為了消除多級(jí)衍射光，我們使用發(fā)散球面波來分離多級(jí)衍射 像和多級(jí)衍射光。根據(jù)透鏡的成像公式，可以得到：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種消不良光的全息變焦系統(tǒng)，包括：激光器、濾波器I、準(zhǔn)直透鏡、LCOS、固體透鏡、 濾波器II、液體透鏡、接收屏；其中濾波器I、準(zhǔn)直透鏡用于用于將激光器發(fā)出的激光擴(kuò)束 形成準(zhǔn)直平面光，固體透鏡位于LC0S的后面，濾波器II位于固體透鏡的焦平面位置，液體 透鏡位于接收屏和濾波器II之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消不良光的全息變焦系統(tǒng)，其特征在于，<是LC0S和 固體透鏡之間的距離，4是固體透鏡和濾波器II之間的距離，4是多級(jí)衍射光和多級(jí)再 現(xiàn)像之間的距離，4是液體透鏡與多級(jí)衍射像之間的距離，接收屏和液體透鏡的距離是4; 為了消除多級(jí)衍射光，使用發(fā)散球面波來分離多級(jí)衍射像和多級(jí)衍射光，根據(jù)透鏡的成像 公式，可以得到：
，其中#發(fā)散球面波的半徑，固體透鏡的放大倍率 為，加載了發(fā)散球面波以后，多級(jí)衍射像的聚焦位置向后移，而由LC0S像 素結(jié)構(gòu)引起的多級(jí)衍射光的位置保持不變，因此，多級(jí)衍射光經(jīng)過濾波器II后被消除，多 級(jí)衍射像經(jīng)過液體透鏡后照射在接收屏上，其關(guān)系為：
，其中/是液體透鏡 的焦距，液體透鏡的放大倍率為4=-(4_乃M由于液體透鏡的孔徑比較小，可以限制多級(jí) 衍射像，最終可以在接收屏上看到理想的再現(xiàn)像，固體透鏡和液體透鏡之間的距離可以由
得到，再現(xiàn)像的大小
，其中 是LC0S的像素間距，A是再現(xiàn)光的的波長(zhǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消不良光的全息變焦系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)LC0S、固體透 鏡、濾波器II、液體透鏡和接收屏的位置保持不變時(shí)，對(duì)于給定的r，可以計(jì)算出勺值，可 以通過改變r(jià)和/來調(diào)節(jié)再現(xiàn)像的大小，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)變焦的功能。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消不良光的全息變焦系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)散球面波的 相位巾3為：
，其中k=2 31 /X，& 分別表示發(fā)散球面波上的點(diǎn)到光 軸在水平方向和豎直方向上的距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消不良光的全息變焦系統(tǒng)，其特征在于，濾波器II位于 固體透鏡的焦平面處，固體透鏡的焦距等于4。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消不良光的全息變焦系統(tǒng)，其特征在于，液體透鏡是基 于電濕潤效應(yīng)原理，通過改變外加電壓來改變它的焦距，為了消除多級(jí)衍射像，液體透鏡的 孔徑必3mm且成5mm。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種消不良光的全息變焦系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括激光器、濾波器I、準(zhǔn)直透鏡、LCOS、固體透鏡、濾波器II、液體透鏡、接收屏。其中濾波器I、準(zhǔn)直透鏡用于將激光器發(fā)出的激光擴(kuò)束形成準(zhǔn)直平面光，固體透鏡位于LCOS的后面，濾波器II位于固體透鏡的焦平面位置，液體透鏡位于接收屏和濾波器II之間。該系統(tǒng)不僅可以消除全息系統(tǒng)中的不良光，而且可以實(shí)現(xiàn)變焦的功能。
【IPC分類】G03H1-12
【公開號(hào)】CN104777738
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510180501
【發(fā)明人】王瓊?cè)A, 王迪, 王德宏, 甘鳳嬌
【申請(qǐng)人】四川大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月17日