[發明專利]光束偏轉裝置及其空間光調制器的驅動方法和驅動裝置

在審

• 申請號: 201711007631.6
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN109709671A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 東莞前沿技術研究院
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02F1/29
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;盧軍峰

本發明公開了一種光束偏轉裝置及其空間光調制器的驅動方法和驅動裝置，該驅動方法包括：根據光束的目標偏轉角度得到空間坐標系中光束的波矢量，并根據波矢量計算得到投影方程；根據投影方程計算各個像素單元與投影線的距離，對距離依次進行相位計算和灰度轉換形成相位驅動灰度圖；其中，相位驅動灰度圖加載至空間光調制器，使得調制后的光束以目標偏轉角度發生偏轉。本發明通過幾何方法進行計算，根據像素單元到等相位線在液晶面板所在平面投影線的距離，計算出相位值再轉換為灰度圖，以實現光束按目標偏轉角度發生偏轉；與傳統的逆向傅里葉變換的算法相比，需要的輸入量僅為光束的目標偏轉角度。

技術領域

本發明涉及一種空間光調制器的驅動方法和驅動裝置，以及包括該驅動裝置的光束偏轉裝置。

背景技術

傳統的光束偏轉技術都是基于機械裝置、微位移平臺、或反射鏡等，通過改變光軸方向來實現光束偏轉，其結構復雜、精度低、能耗高，難以實現二維方向精密的、連續的角度偏轉控制，導致后續系統的性能受到很大的制約。

空間光調制器是通過液晶分子調制光場的某個參量，從而將一定的信息寫入光波中，達到光波調制的目的?？臻g光調制器提供的像素量遠大于低級的相位調制器件(如拼接鏡或變形反射鏡)提供的。空間光調制器可以在二維方向上進行空間光調制，包括水平和豎直方向的傾斜角度。

空間光調制器通常搭配起偏器、透鏡光路等實現所需功能。根據后續光路的特性，空間光調制器的相位驅動圖一般使用目標平面上(如接收屏)的光波分布、透鏡的光瞳函數、投射系數等計算，根據透鏡的傅里葉變換特性，對目標平面上的光波分布進行逆向傅里葉變換等處理獲得對應的相位驅動圖。但是，這種方法的前提是可以獲得目標平面上的光波分布，假如未知該光波分布，希望使用空間光調制器進行連續的光束偏轉，則該方法不能實現。

在申請號為201110161472.1的發明專利《一種新型二維光束偏轉方法及裝置》中，使用折射式空間光調制器，提供了一種光束偏轉計算方法。其不足之處在于：該專利公開的方法針對的是折射式空間光調制器；該專利為了得到施加給空間光調制器的相位驅動圖，需要以相位圖1、相位圖2為中間環節，經過多次變換得到最終的相位圖3。

針對相關技術中的上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的上述問題，本發明提出一種光束偏轉裝置及其空間光調制器的驅動方法和驅動裝置，無需在計算之前獲得目標平面上的光斑位置，而且計算過程簡單，利用光束向量進行計算，無需經過多次變換，實現光束在一定范圍內高精度、連續偏轉控制。

本發明的技術方案是這樣實現的：

根據本發明的一個方面，提供了一種空間光調制器的驅動方法，空間光調制器包括液晶面板，呈陣列式排布的多個像素單元設置于所述液晶面板上，驅動方法包括：

建立空間坐標系，所述空間坐標系以液晶面板的中心為原點O，以所述液晶面板所在的平面為XOY平面，以經過所述原點O并垂直于所述XOY平面的直線為Z軸；

根據光束的目標偏轉角度得到空間坐標系中光束的波矢量，并根據所述波矢量計算得到投影方程，所述投影方程為空間等相位線在所述XOY平面上的投影線的方程；

根據投影方程計算各個像素單元與投影線的距離，對距離依次進行相位計算和灰度轉換形成相位驅動灰度圖；

其中，相位驅動灰度圖加載至空間光調制器，使得調制后的光束以目標偏轉角度發生偏轉。

在一個實施例中，進行相位計算包括：計算調制后的光束在平面上的空間周期，其中空間周期表示長度；根據空間周期計算相位值，相位值為距離與空間周期的比值。

其中，進行灰度轉換包括：對各個像素單元的相位值進行歸一化得到相應的灰度值，以根據灰度值形成相位驅動灰度圖。