[發(fā)明專利]一種利用相位調(diào)制器件輸出圖像的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210072546.9
• 申請(qǐng)日: 2012-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN103325129A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勁松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫奧普頓光電子有限公司
• 主分類號(hào): G06T11/00
• 分類號(hào): G06T11/00;G06F17/14
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種利用相位調(diào)制器件輸出圖像的方法。

背景技術(shù)

利用相位調(diào)制器件輸出圖像，就是通過相位調(diào)制器件對(duì)入射激光束進(jìn)行一定的相位調(diào)制以改變激光束的功率密度分布，從而重構(gòu)出與所期望的目標(biāo)圖像一致的輸出圖像。其中，相位調(diào)制器件是計(jì)算機(jī)全息(computergenerated?holograms，CGH)技術(shù)中的一種重要器件。典型的相位調(diào)制器件包括靜態(tài)的預(yù)先刻制的衍射光學(xué)器件(diffractive?optical?elements，DOEs)和動(dòng)態(tài)的空間光調(diào)制器(spatial?light?modulators，SLM)，如硅基液晶(liquidcrystal?on?silicon，LCOS)，這兩類相位調(diào)制器件均可用于重構(gòu)圖像。

按照讀出光的讀出方式不同，相位調(diào)制器件分為反射式和透射式。圖1示出了基于透射式夫朗和費(fèi)型相位調(diào)制器件重構(gòu)輸出圖像的光路示意圖，如圖1所示，激光束2入射相位調(diào)制器件1，在透射相位調(diào)制器件1的過程中產(chǎn)生相位調(diào)制，經(jīng)過相位調(diào)制后的激光束通過傅里葉透鏡3投射到圖像輸出平面4(也可稱為傅立葉平面)上，并在圖像輸出平面4重構(gòu)輸出圖像。圖2示出了基于反射式夫朗和費(fèi)型相位調(diào)制器件重構(gòu)圖像的光路示意圖，如圖2所示，激光束2被相位調(diào)制器件1反射，反射后所得到的經(jīng)過相位調(diào)制的激光束再經(jīng)過傅里葉透鏡3投射到圖像輸出平面4上重構(gòu)輸出圖像。不論是采用透射式還是反射式相位調(diào)制器件，均需要根據(jù)入射激光束和目標(biāo)圖像設(shè)計(jì)其調(diào)制相位。顯然，對(duì)于二維重構(gòu)圖像來說，前述調(diào)制相位指的是一個(gè)二維的相位分布。

目前，對(duì)于夫朗和費(fèi)型相位調(diào)制器件，設(shè)計(jì)調(diào)制相位的常用算法是迭代傅里葉變換算法(Iterative?Fourier-transform?algorithms，IFTAs)。蓋師貝格一撒克斯通算法(Gerchberg-Saxton算法，縮寫為GS算法)是一種典型的迭代傅里葉變換算法(IFTAs)。下面以GS算法為例對(duì)調(diào)制相位的計(jì)算過程進(jìn)行說明。GS算法的流程包括下列步驟：

(1)初始化迭代次數(shù)變量k＝1，確定初始輸入光場(chǎng)g₀(x)，其中|g₀(x)|表示初始輸入光場(chǎng)的振幅分量，表示初始輸入光場(chǎng)的相位分量；一般來說，入射光束為準(zhǔn)直的平行光束，因此相位分量可近似為常數(shù)。

(2)對(duì)當(dāng)前輸入光場(chǎng)g_k-1(x)進(jìn)行傅立葉變換得到G_k(u)＝|G_k(u)|expiφ_k(u)。其中，|G_k(u)|表示第k次迭代的傅里葉平面的振幅分量，φ_k(u)表示第k次迭代的傅里葉平面的相位分量。

(3)用目標(biāo)圖像的振幅分量|F(u)|替代步驟(2)傅立葉變換的結(jié)果的振幅分量|G_k(u)|，得到G′_k(u)＝|F(u)|expiφ_k(u)。

(4)對(duì)步驟(3)的結(jié)果G′_k(u)進(jìn)行逆傅里葉變換得到g′_k(x)；其中|g′_k(x)|表示振幅分量，表示相位分量。

(5)用已知的初始輸入光場(chǎng)的振幅分量替代步驟(4)的逆傅里葉變換結(jié)果g′_k(x)的振幅分量，得到用于下一次迭代的新的輸入光場(chǎng)g_k(x)，

(6)判斷是否滿足停止迭代的條件，如果是，進(jìn)入步驟(7)，如果否，令k＝k+1，并返回執(zhí)行步驟(2)；其中，停止迭代的條件可以根據(jù)具體情況設(shè)定，例如可以是迭代次數(shù)達(dá)到一定數(shù)值；