[發明專利]一種基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除系統及方法

有效

• 申請號: 201710301725.8
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107024849B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 王瓊華;肖聃;王迪;劉素娟
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G03H1/08
• 分類號: G03H1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除系統及方法。基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除系統采用數字透鏡代替傅里葉透鏡，通過等比例設置數字透鏡的焦距對彩色再現中紅、綠、藍三分量因波長不同產生的倍率色差和軸向色差進行補償，利用數字透鏡的采樣區域變換性能，線性改變再現像的再現位置，達到分離零級光斑和再現像的效果，再通過光闌進行濾波，實現彩色計算全息再現的彩色色差補償和雜光消除。

技術領域

本發明屬于計算全息顯示領域，特別地，本發明涉及一種基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除系統及方法。

背景技術

伴隨計算機性能的提升和光電器件的發展，空間光調制器(SLM)作為一種電子可編程的設備，可以實現對光波振幅、相位、頻率等的調制，被廣泛應用于光學測量、模式識別、條紋投影、全息以及動態顯示中，基于SLM的計算全息顯示優點日益突出。計算全息顯示中，在SLM上加載數字透鏡不僅簡化了再現系統，而且能夠控制再現位置，這種優勢尤其體現在彩色計算全息顯示系統中。然而，數字透鏡產生的零級光斑和再現像混疊會嚴重影響再現像的質量。

為消除再現像的雜光提高質量，國內外學者對其進行了一系列研究。例如利用傅里葉透鏡進行再現變換，在SLM上加載會聚球面波，分離零級雜光和多級再現像，在傅里葉透鏡焦點處放置一個光闌進行濾波；此外，也有學者提出通過電濕潤液體透鏡的電控性搭建可變焦系統實現雜光消除。雖然這些技術能實現零級雜光的消除，但是系統比較復雜、使用的器件比較多，而且達不到實時可控的效果。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提出一種基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除系統及方法，采用數字透鏡代替傅里葉透鏡，通過等比例設置數字透鏡的焦距，實現對彩色再現中紅、綠、藍三分量因波長不同產生的倍率色差和軸向色差進行補償，利用數字透鏡的采樣區域變換性能，線性改變再現像的再現位置，達到分離零級光斑和再現像的效果，再通過光闌進行濾波，實現彩色計算全息再現的彩色色差補償和雜光消除。

基于數字透鏡的彩色計算全息雜光消除系統如附圖1所示，包括：

—紅、綠、藍三色激光器，數量均為1個，呈U型放置，用于提供紅、綠、藍三色相干光源；

—準直單元，包括濾波器和準直透鏡，數量均為3個，濾波器和準直透鏡分別以光軸統一水平放置于紅、綠、藍三色激光器之后，用以得到準直光束；

—再現單元，包括分光棱鏡、SLM和計算機，數量均為3個，分光棱鏡分別位于準直單元之后，SLM位于分光棱鏡的垂直分光方向，用于將準直光束作為再現光束照射到SLM上，計算機分別連接SLM，用于將計算機生成的同一場景不同顏色分量的全息圖加載到SLM上并實現再現；

—合光鏡，數量為1個，位于出射光束會聚處，用于對紅、綠、藍三色出射光束進行合光，實現彩色再現；

—濾波接收單元，包括光闌和接收光屏，數量均為1個，光闌位于合光鏡和接收光屏之間，用來消除零級雜光，接收光屏用于接收彩色計算全息再現像，且與各SLM的有效距離為各SLM加載數字透鏡的焦距。

優選地，激光器、分光棱鏡、SLM、合光鏡和光闌的中心處于同一水平面。

優選地，光闌基板長d₁≥30mm且d₁≤35mm，寬d₂≥20mm且d₂≤25mm，厚d₃≥1mm且d₃≤2mm。