一种消不良光的全息变焦系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及全息显示技术，更具体地说，本发明涉及一种消不良光的全息变焦技 术。
【背景技术】
[0002] 近年来，为了满足动态、实时显示的需求，基于空间光调制器（SLM)的全息显示技 术受到广泛的关注。作为SLM的一种，硅基液晶（LCOS)以其高集成化、大开口率、响应时间 快等优势被越来越多的应用于显示系统中。然而，由于LCOS自身像素结构的影响，再现像 的观看效果会受到多级衍射光和多级再现像的干扰。为了消除这些不良光，有学者提出在 全息图上加载会聚的球面波，从而将多级衍射光和多级再现像分开；也有学者提出使用线 性的相位偏移来实现分离。2009年，北京理工大学的学者将上述两种方法结合起来，消除了 多级衍射光。为了消除多级再现像，目前常用的方法是使用4/系统，再结合光阑的使用，可 以实现在接收屏上只观看到一级再现像。因此，如果要将不良光全部消除，得到理想的一级 再现像，系统将会变得更加复杂。
【发明内容】
[0003] 本发明提出一种消不良光的全息变焦系统。如附图1所示，该系统包括激光器、滤 波器I、准直透镜、LC0S、固体透镜、滤波器II、液体透镜、接收屏。其中滤波器I、准直透镜 用于将激光器发出的激光扩束形成准直平面光，固体透镜位于LCOS的后面，滤波器II位于 固体透镜的焦平面位置，液体透镜位于接收屏和滤波器II之间。
[0004] 附图2为该系统的原理示意图。当使用准直光照射LCOS时，再现像由两部分组 成，一部分是全息图衍射形成的多级衍射像，另一部分是由LCOS本身的像素结构引起的多 级衍射光。其中〇?是LCOS和固体透镜之间的距离，4是固体透镜和滤波器Π之间的距 离，4是多级衍射光和多级再现像之间的距离，4是液体透镜与多级衍射像之间的距离，接 收屏和液体透镜的距离是4。为了消除多级衍射光，我们使用发散球面波来分离多级衍射 像和多级衍射光。根据透镜的成像公式，可以得到：
【主权项】
1. 一种消不良光的全息变焦系统，包括：激光器、滤波器I、准直透镜、LCOS、固体透镜、 滤波器II、液体透镜、接收屏；其中滤波器I、准直透镜用于用于将激光器发出的激光扩束 形成准直平面光，固体透镜位于LC0S的后面，滤波器II位于固体透镜的焦平面位置，液体 透镜位于接收屏和滤波器II之间。
2. 根据权利要求1所述的一种消不良光的全息变焦系统，其特征在于，<是LC0S和 固体透镜之间的距离，4是固体透镜和滤波器II之间的距离，4是多级衍射光和多级再 现像之间的距离，4是液体透镜与多级衍射像之间的距离，接收屏和液体透镜的距离是4; 为了消除多级衍射光，使用发散球面波来分离多级衍射像和多级衍射光，根据透镜的成像 公式，可以得到：
，其中#发散球面波的半径，固体透镜的放大倍率 为，加载了发散球面波以后，多级衍射像的聚焦位置向后移，而由LC0S像 素结构引起的多级衍射光的位置保持不变，因此，多级衍射光经过滤波器II后被消除，多 级衍射像经过液体透镜后照射在接收屏上，其关系为：
，其中/是液体透镜 的焦距，液体透镜的放大倍率为4=-(4_乃M由于液体透镜的孔径比较小，可以限制多级 衍射像，最终可以在接收屏上看到理想的再现像，固体透镜和液体透镜之间的距离可以由
得到，再现像的大小
，其中 是LC0S的像素间距，A是再现光的的波长。
3. 根据权利要求1所述的一种消不良光的全息变焦系统，其特征在于，当LC0S、固体透 镜、滤波器II、液体透镜和接收屏的位置保持不变时，对于给定的r，可以计算出勺值，可 以通过改变r和/来调节再现像的大小，该系统可以实现变焦的功能。
4. 根据权利要求1所述的一种消不良光的全息变焦系统，其特征在于，发散球面波的 相位巾3为：
，其中k=2 31 /X，& 分别表示发散球面波上的点到光 轴在水平方向和竖直方向上的距离。
5. 根据权利要求1所述的一种消不良光的全息变焦系统，其特征在于，滤波器II位于 固体透镜的焦平面处，固体透镜的焦距等于4。
6. 根据权利要求1所述的一种消不良光的全息变焦系统，其特征在于，液体透镜是基 于电湿润效应原理，通过改变外加电压来改变它的焦距，为了消除多级衍射像，液体透镜的 孔径必3mm且成5mm。
【专利摘要】本发明提出一种消不良光的全息变焦系统。该系统包括激光器、滤波器I、准直透镜、LCOS、固体透镜、滤波器II、液体透镜、接收屏。其中滤波器I、准直透镜用于将激光器发出的激光扩束形成准直平面光，固体透镜位于LCOS的后面，滤波器II位于固体透镜的焦平面位置，液体透镜位于接收屏和滤波器II之间。该系统不仅可以消除全息系统中的不良光，而且可以实现变焦的功能。
【IPC分类】G03H1-12
【公开号】CN104777738
【申请号】CN201510180501
【发明人】王琼华, 王迪, 王德宏, 甘凤娇
【申请人】四川大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月17日