[发明专利]光束偏转装置及其空间光调制器的驱动方法和驱动装置

说明书

本发明公开了一种光束偏转装置及其空间光调制器的驱动方法和驱动装置，该驱动方法包括：根据光束的目标偏转角度得到空间坐标系中光束的波矢量，并根据波矢量计算得到投影方程；根据投影方程计算各个像素单元与投影线的距离，对距离依次进行相位计算和灰度转换形成相位驱动灰度图；其中，相位驱动灰度图加载至空间光调制器，使得调制后的光束以目标偏转角度发生偏转。本发明通过几何方法进行计算，根据像素单元到等相位线在液晶面板所在平面投影线的距离，计算出相位值再转换为灰度图，以实现光束按目标偏转角度发生偏转；与传统的逆向傅里叶变换的算法相比，需要的输入量仅为光束的目标偏转角度。

技术领域

本发明涉及一种空间光调制器的驱动方法和驱动装置，以及包括该驱动装置的光束偏转装置。

背景技术

传统的光束偏转技术都是基于机械装置、微位移平台、或反射镜等，通过改变光轴方向来实现光束偏转，其结构复杂、精度低、能耗高，难以实现二维方向精密的、连续的角度偏转控制，导致后续系统的性能受到很大的制约。

空间光调制器是通过液晶分子调制光场的某个参量，从而将一定的信息写入光波中，达到光波调制的目的。空间光调制器提供的像素量远大于低级的相位调制器件(如拼接镜或变形反射镜)提供的。空间光调制器可以在二维方向上进行空间光调制，包括水平和竖直方向的倾斜角度。

空间光调制器通常搭配起偏器、透镜光路等实现所需功能。根据后续光路的特性，空间光调制器的相位驱动图一般使用目标平面上(如接收屏)的光波分布、透镜的光瞳函数、投射系数等计算，根据透镜的傅里叶变换特性，对目标平面上的光波分布进行逆向傅里叶变换等处理获得对应的相位驱动图。但是，这种方法的前提是可以获得目标平面上的光波分布，假如未知该光波分布，希望使用空间光调制器进行连续的光束偏转，则该方法不能实现。

在申请号为201110161472.1的发明专利《一种新型二维光束偏转方法及装置》中，使用折射式空间光调制器，提供了一种光束偏转计算方法。其不足之处在于：该专利公开的方法针对的是折射式空间光调制器；该专利为了得到施加给空间光调制器的相位驱动图，需要以相位图1、相位图2为中间环节，经过多次变换得到最终的相位图3。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种光束偏转装置及其空间光调制器的驱动方法和驱动装置，无需在计算之前获得目标平面上的光斑位置，而且计算过程简单，利用光束向量进行计算，无需经过多次变换，实现光束在一定范围内高精度、连续偏转控制。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种空间光调制器的驱动方法，空间光调制器包括液晶面板，呈阵列式排布的多个像素单元设置于所述液晶面板上，驱动方法包括：

建立空间坐标系，所述空间坐标系以液晶面板的中心为原点O，以所述液晶面板所在的平面为XOY平面，以经过所述原点O并垂直于所述XOY平面的直线为Z轴；

根据光束的目标偏转角度得到空间坐标系中光束的波矢量，并根据所述波矢量计算得到投影方程，所述投影方程为空间等相位线在所述XOY平面上的投影线的方程；

根据投影方程计算各个像素单元与投影线的距离，对距离依次进行相位计算和灰度转换形成相位驱动灰度图；

其中，相位驱动灰度图加载至空间光调制器，使得调制后的光束以目标偏转角度发生偏转。

在一个实施例中，进行相位计算包括：计算调制后的光束在平面上的空间周期，其中空间周期表示长度；根据空间周期计算相位值，相位值为距离与空间周期的比值。

其中，进行灰度转换包括：对各个像素单元的相位值进行归一化得到相应的灰度值，以根据灰度值形成相位驱动灰度图。