[發明專利]使用相位光調制器和空間光調制器對光進行調制的裝置、系統和方法

有效

• 申請號: 202011191653.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112752082B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 邁克爾·帕金斯;大衛·基爾斯
• 申請（專利權）人: 美國科視數字系統有限公司
• 主分類號: H04N9/31
• 分類號: H04N9/31
• 代理公司: 成都超凡明遠知識產權代理有限公司 51258
• 代理人: 王暉;吳莎

一種使用相位光調制器(PLM)和空間光調制器(SLM)對光進行調制的裝置、系統和方法。裝置使用下述來確定待在PLM的位于PLM和SLM之間的圖像平面處形成的表示圖像的目標?目的波：圖像數據，該圖像數據限定用于投影的圖像；和在圖像平面處該目標?目的波的空間變化相位的空間值的隨機播種；其中，SLM和PLM布置成使得從PLM反射的光照射SLM。該裝置基于下述來確定待在PLM處形成的目標?源波：在PLM和圖像平面之間的自由空間傳遞函數；和目標?目的波。該裝置根據目標?源波確定用于控制PLM以形成圖像的相位圖。該裝置使用相位圖控制PLM。

背景技術

傳統圖像投影是固有低效的減法過程。例如，光被生成并被聚焦到空間光調制器(例如，數字微鏡裝置、液晶顯示器、硅基液晶等)上。然而，空間光調制器僅使用光的一部分來生成圖像，而光的不用于生成圖像的其余部分被丟棄，例如被丟棄到光傾卸部中。這樣的過程的效率可能約為10％，其中被生成的光的90％被浪費。這樣的過程是固有低效的，并且由于用于操作投影中所使用的高強度光源的能量成本可能很高，這樣的過程可能導致能量浪費、熱過剩等。

附圖說明

為了較好地理解本文描述的各種實施例，并較清楚地示出如何實現它們，現在將僅以示例方式參考所附附圖，其中：

圖1描繪了根據非限制性實施例的一種用于使用相位光調制器和空間光調制器對光進行調制的裝置。

圖2描繪了根據非限制性實施例的與圖1的系統一起使用的計算裝置的框圖。

圖3描繪了根據非限制性實施例的一種使用相位光調制器和空間光調制器對光進行調制的方法的流程圖。

圖4描繪了根據非限制性實施例的在圖1的系統中實現的、使用相位光調制器和空間光調制器對光進行調制的方法的實施例。

圖5繼續了根據非限制性實施例的在圖1的系統中實現的、使用相位光調制器和空間光調制器對光進行調制的方法的實施例。

圖6繼續了根據非限制性實施例的在圖1的系統中實現的、使用相位光調制器和空間光調制器對光進行調制的方法的實施例。

圖7描繪了根據非限制性實施例的在僅相位的光調制器的四個示例像素中確定轉向光的角度的實施例。

圖8描繪了根據非限制性實施例的對于640nm的紅光的不同衍射級的幅度vs轉向角度的圖。

圖9描繪了根據非限制性實施例的圖1的系統被用作電影院投影儀系統的實施例。

圖10描繪了根據非限制性實施例的圖1的系統被用作三維打印機光生成系統的實施例。

具體實施方式

本文提供了一種系統和/或裝置，該系統和/或裝置包括空間光調制器(SLM)和相位光調制器(PLM)，例如處于兩級級聯架構，空間光調制器和相位光調制器布置成使得從PLM反射的光照射SLM。PLM被控制作為預調制器，以將光引導和/或轉向到SLM的需要光以形成圖像的區域上。因此，與例如將另一SLM用作預調制器時相比，丟棄的光較少。特別地，基于用于投影圖像的圖像數據對PLM和SLM兩者進行控制；如以下將較詳細描述的，對PLM的控制還基于Gerchberg-Saxton算法的新穎變型，并且對SLM的控制還基于新穎的光場估計技術(例如，用于照射SLM的估計光場)。此外，如本文所描述的系統和/或裝置可以用在光要被投射的任何合適的應用中。例如，本文所描述的系統和/或裝置可以適于將圖像投影到屏幕上，并因此可以用于電影院投影儀系統中；在另一實施例中，本文所描述的系統和/或裝置可以適于三維打印技術，并因此可以用在三維打印機光生成系統中。然而，這樣的列表是非窮舉的，并且本文所描述的系統和/或裝置可以適于任何合適的應用。