[发明专利]空间光调制器及用空间光调制器显示计算全息图的方法

说明书

技术领域

本发明涉及全息光学技术领域，尤其涉及一种空间光调制器及用空间光调制器显示计算全息图的方法。

背景技术

全息显示技术分为传统的光学全息和运用数字计算机去模拟、运算、处理各种光学过程的计算全息(Computer Generated Hologram，CGH)。传统的光学全息是利用光的干涉原理，通过引入一个与物光波相干的参考光波与物光波干涉，将物光波中的相位和振幅信息以干涉条纹的形式记录在某种介质上，利用光波衍射原理，再现原始物光波后形成原物体的3D图像。然而，光学全息术需要非常稳定的光学系统(无振动，无噪声)以及具有高度相干性和高强度的光源，从而大大限制了其应用范围。为了解决上述问题，人们开始研究用计算机模拟运算的计算全息术。

计算全息术是直接将物光波的数学描述函数输入计算机中模拟实际的干涉过程，计算出干涉条纹，绘制出计算全息图，再将计算全息图放到实际光路中获得再现像，计算全息和光学全息相比具有噪声低、可重复性好以及可以获得虚拟物体的全息图等显著特点。

计算全息图的制作和再现过程主要分为以下五个步骤：第一、抽样，得到物体或波面在离散样点上的值；第二、计算，计算物光波在全息平面上的光场分布；第三、编码，把全息平面上光波的复振幅分布编码成为全息图的透过率变化；第四、成图，在计算机控制下，将全息图的透过率变化绘制成图，如果绘图设备分辨率不够，则绘制一个较大的图，再缩版得到使用的全息图；第五、再现，这一步与光学全息图的再现相同。

当计算机完成了计算全息图的编码后，下一步就是以适合光学再现的尺寸和方式显示计算全息图。由于计算全息图上每个抽样单元的尺寸在微米量级，需要专门的光学缩微照相系统或微光刻系统，在要求较低情况下也可用照相机将显示在计算机屏幕或打印输出的计算全息原图缩拍到高分辨感光胶片上，通过显影、定影等处理得到可用于光学再现的全息图，由于记录介质是照相底片，只能显示静态的计算全息图。

近年来，随着高分辨电寻址空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)的发展，像元尺寸在微米量级，像素数超过100万的振幅型或相位型空间光调制器已经完全实用化，其中最具代表性的是液晶空间光调制器。

液晶空间光调制器是基于液晶分子电致双折射效应而制作的空间光调制器，其受控单元为独立的像素单元，在空间上排列成一维或二维阵列，每个单元可独立接收光信号或电信号等控制信号，可对输入光波进行像素级的调制，灵活改变光波的波前。

采用液晶空间光调制器实现再现的光路如图1所示，液晶空间光调制器10采用电寻址的液晶空间光调制器，液晶空间光调制器10与计算机11连接，接收其调制信号，计算机11输出全息图的电信号到液晶空间光调制器10上，液晶空间光调制器10由驱动电路驱动的液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)根据寻址电信号改变每一液晶像素的透过率，从而把电信号转换成空间的光强分布，图中的F表示傅立叶透镜的焦距。采用液晶空间光调制器代替照相胶片作为记录介质，能够显示动态的计算全息图，但这种方法需要很高的像素精度，只能基于硅基液晶制作，成本较高，且不易大面积制作。

综上所述，现有技术当采用光学缩微照相系统或微光刻系统显示计算全息图时，只能显示静态的计算全息图，且工序复杂。当采用液晶空间光调制器显示计算全息图时，虽然能够显示动态的计算全息图，但存在制作成本较高，不易大面积制作的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种空间光调制器及用空间光调制器显示计算全息图的方法，用以大面积显示动态的计算全息图。

本发明实施例提供的一种空间光调制器，包括若干阵列排列的微机电器件单元，每一所述微机电器件单元与计算全息图中的一个像元对应，每一所述微机电器件单元包括传感装置、挡光部和传动装置，其中：

所述传感装置，用于接收计算机对该传感装置所属的微机电器件单元对应的像元进行罗曼编码后的位置信息，所述位置信息为本帧图像显示时所述挡光部的位置信息；以及

将本帧图像显示时所述挡光部的位置信息发送给所述传动装置；

所述传动装置，用于在接收到本帧图像显示时所述挡光部的位置信息时，控制所述挡光部运动到本帧图像显示时所述挡光部的位置信息对应的位置。