空间光调制器及用空间光调制器显示计算全息图的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及全息光学技术领域，尤其设及一种空间光调制器及用空间光调制器显 示计算全息图的方法。
【背景技术】
[0002] 全息显示技术分为传统的光学全息和运用数字计算机去模拟、运算、处理各种光 学过程的计算全息（Computer Generated化logram，CGH)。传统的光学全息是利用光的干 设原理，通过引入一个与物光波相干的参考光波与物光波干设，将物光波中的相位和振幅 信息W干设条纹的形式记录在某种介质上，利用光波衍射原理，再现原始物光波后形成原 物体的3D图像。然而，光学全息术需要非常稳定的光学系统（无振动，无噪声）W及具有 高度相干性和高强度的光源，从而大大限制了其应用范围。为了解决上述问题，人们开始研 究用计算机模拟运算的计算全息术。
[0003] 计算全息术是直接将物光波的数学描述函数输入计算机中模拟实际的干设过程， 计算出干设条纹，绘制出计算全息图，再将计算全息图放到实际光路中获得再现像，计算全 息和光学全息相比具有噪声低、可重复性好W及可W获得虚拟物体的全息图等显著特点。
[0004] 计算全息图的制作和再现过程主要分为W下五个步骤；第一、抽样，得到物体或波 面在离散样点上的值；第二、计算，计算物光波在全息平面上的光场分布；第=、编码，把全 息平面上光波的复振幅分布编码成为全息图的透过率变化；第四、成图，在计算机控制下， 将全息图的透过率变化绘制成图，如果绘图设备分辨率不够，则绘制一个较大的图，再缩版 得到使用的全息图；第五、再现，该一步与光学全息图的再现相同。
[0005] 当计算机完成了计算全息图的编码后，下一步就是W适合光学再现的尺寸和方式 显示计算全息图。由于计算全息图上每个抽样单元的尺寸在微米量级，需要专口的光学缩 微照相系统或微光刻系统，在要求较低情况下也可用照相机将显示在计算机屏幕或打印输 出的计算全息原图缩拍到高分辨感光胶片上，通过显影、定影等处理得到可用于光学再现 的全息图，由于记录介质是照相底片，只能显示静态的计算全息图。
[0006] 近年来，随着高分辨电寻址空间光调制器（Spatial Li曲t Mo化lator，SLM)的发 展，像元尺寸在微米量级，像素数超过100万的振幅型或相位型空间光调制器已经完全实 用化，其中最具代表性的是液晶空间光调制器。
[0007] 液晶空间光调制器是基于液晶分子电致双折射效应而制作的空间光调制器，其受 控单元为独立的像素单元，在空间上排列成一维或二维阵列，每个单元可独立接收光信号 或电信号等控制信号，可对输入光波进行像素级的调制，灵活改变光波的波前。
[000引采用液晶空间光调制器实现再现的光路如图1所示，液晶空间光调制器10采用电 寻址的液晶空间光调制器，液晶空间光调制器10与计算机11连接，接收其调制信号，计算 机11输出全息图的电信号到液晶空间光调制器10上，液晶空间光调制器10由驱动电路驱 动的液晶显示屏（Liquid化ystal Display, LCD)根据寻址电信号改变每一液晶像素的透 过率，从而把电信号转换成空间的光强分布，图中的F表示傅立叶透镜的焦距。采用液晶空 间光调制器代替照相胶片作为记录介质，能够显示动态的计算全息图，但该种方法需要很 高的像素精度，只能基于娃基液晶制作，成本较高，且不易大面积制作。
[0009] 综上所述，现有技术当采用光学缩微照相系统或微光刻系统显示计算全息图时， 只能显示静态的计算全息图，且工序复杂。当采用液晶空间光调制器显示计算全息图时，虽 然能够显示动态的计算全息图，但存在制作成本较高，不易大面积制作的问题。
【发明内容】
[0010] 本发明实施例提供了一种空间光调制器及用空间光调制器显示计算全息图的方 法，用W大面积显示动态的计算全息图。
[0011] 本发明实施例提供的一种空间光调制器，包括若干阵列排列的微机电器件单元， 每一所述微机电器件单元与计算全息图中的一个像元对应，每一所述微机电器件单元包括 传感装置、挡光部和传动装置，其中：
[0012] 所述传感装置，用于接收计算机对该传感装置所属的微机电器件单元对应的像元 进行罗曼编码后的位置信息，所述位置信息为本帖图像显示时所述挡光部的位置信息；W 及
[0013] 将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息发送给所述传动装置；
[0014] 所述传动装置，用于在接收到本帖图像显示时所述挡光部的位置信息时，控制所 述挡光部运动到本帖图像显示时所述挡光部的位置信息对应的位置。
[0015] 由本发明实施例提供的空间光调制器，包括若干阵列排列的微机电器件单元，每 一所述微机电器件单元与计算全息图中的一个像元对应，每一所述微机电器件单元包括传 感装置、挡光部和传动装置，其中；所述传感装置用于接收计算机对该传感装置所属的微机 电器件单元对应的像元进行罗曼编码后的位置信息，所述位置信息为本帖图像显示时所述 挡光部的位置信息；W及将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息发送给所述传动装置； 所述传动装置用于在接收到本帖图像显示时所述挡光部的位置信息时，控制所述挡光部运 动到本帖图像显示时所述挡光部的位置信息对应的位置。由于本发明具体实施例采用阵列 排列的微机电器件单元，因此能够实现大面积显示；由于微机电器件的响应速度快，本发明 实施例中的传感装置能够在较短的时间内接收每一次计算机罗曼编码后的位置信息，传动 装置能够在短时间内控制挡光部的运动，从而在短时间内能够显示多帖画面，因此能够显 示动态的计算全息图。
[0016] 较佳地，所述传感装置包括接收单元和比较单元，其中：
[0017] 所述接收单元，用于接收计算机对该传感装置所属的微机电器件单元对应的像元 进行罗曼编码后的位置信息；
[0018] 所述比较单元，用于将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息与上一时刻该挡光 部的位置信息进行比较，若本帖图像显示时所述挡光部的位置信息与上一时刻该挡光部的 位置信息不同，将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息发送给所述传动装置；否则不发 送本帖图像显示时所述挡光部的位置信息给所述传动装置。
[0019] 较佳地，所述传动装置为拉动较链。
[0020] 较佳地，至少一拉动较链控制所述挡光部在水平方向上运动；
[0021] 至少一拉动较链控制所述挡光部在竖直方向上运动。
[0022] 较佳地，所述挡光部的形状为矩形。
[0023] 本发明实施例还提供了一种通过上述空间光调制器显示计算全息图的方法，其 中，所述方法包括：
[0024] 每一传感装置接收计算机对该传感装置所属的微机电器件单元对应的像元进行 罗曼编码后的位置信息，所述位置信息为本帖图像显示时该传感装置所属的微机电器件单 元中的挡光部的位置信息；
[0025] 所述传感装置将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息发送给传动装置；
[0026] 所述传动装置接收到本帖图像显示时所述挡光部的位置信息时，控制所述挡光部 运动到本帖图像显示时所述挡光部的位置信息对应的位置。
[0027] 较佳地，所述传感装置将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息发送给传动装置 之前，所述方法还包括：
[002引所述传感装置将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息与上一时刻该挡光部的 位置信息进行比较，并根据比较结果确定是否将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息发 送给所述传动装置。
[0029] 较佳地，所述将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息与上一时刻该挡光部的位 置信息进行比较，包括：
[0030] 将本帖图像显示时所述挡光部的中屯、位置在水平方向的坐标值与上一时刻所述 挡光部的中屯、位置在水平方向上的坐标值进行比较；W及
[0031] 将本帖图像显示时所述挡光部的中屯、位置在竖直方向的坐标值与上一时刻所述 挡光部的中屯、位置在竖直方向上的坐标值进行比较。
[0032] 较佳地，所述根据比较结果确定是否将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息发 送给所述传动装置，包括：
[0033] 若本帖图像显示时所述挡光部的位置信息与上一时刻该挡光部的位置信息不同， 则所述传感装置将本帖图像显示时所述挡光部的位置信息发送给所述传动装置；
[0034] 否则，所述传感装置不发送本帖图像显示时所述挡光部的位置信息给所述传动装 置。
[0035] 较佳地，所述控制所述挡光部运动到本帖图像显示时所述挡光部的位置信息对应 的位置，包括：
[0036] 所述传动装置控制所述挡光部沿水平方向运动到本帖图像显示时所述挡光部的 位置信息对应的位置；或，
[0037] 所述传动装置控制所述挡光部沿竖直方向运动到本帖图像显示时所述挡光部的 位置信息对应的位置；或，
[003引所述传动装置控制所述挡光部分别沿水平方向和竖直方向运动到本帖图像显示 时