[发明专利]衍射光学元件的设计方法、衍射光学元件及设计系统

说明书

本发明提供了一种衍射光学元件的设计方法，其特征在于，包括：S101：获得目标平面上的第一光场图案；S102：将所述目标平面上的第一光场图案转换为球面上的第二光场图案；S103：对所述球面上的第二光场图案的缺失点进行补偿，并匹配灰度值，从而得到修正后的第三光场图案；和S104：根据所述第三光场图案，计算得到所述衍射光学元件的相位分布。该设计方法改善了衍射光学元件的投射质量。

技术领域

本发明大致涉及光学技术领域，尤其涉及一种衍射光学元件的设计方法，用该方法设计的衍射光学元件，以及设计系统。

背景技术

在一些应用场景下，需要衍射光学元件(DOE)投射出的图案具有：大视场、图形复杂、线条精细清晰等特点。例如，在制作目标图时，需要使用较细的线宽，甚至是单像素线宽，再将具有复杂图案的平面目标图转换到球面，根据球面图设计衍射光学元件。由于DOE的算法特性，在目标图线宽较细时，进行坐标变换和畸变矫正运算会出现丢点的现象，如果使用部分点缺失的球面图设计出来的衍射光学元件，实际投射出来的图案的连续性和均匀性都较差，影响了投射图案的实用性和美观度。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种衍射光学元件的设计方法，其特征在于，包括：

S101：获得目标平面上的第一光场图案；

S102：将所述目标平面上的第一光场图案转换为球面上的第二光场图案；

S103：对所述球面上的第二光场图案的缺失点进行补偿，并匹配灰度值，从而得到修正后的第三光场图案；和

S104：根据所述第三光场图案，计算得到所述衍射光学元件的相位分布。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S101包括：使用一个像素的线宽绘制所述第一光场图案。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S102包括：根据所述衍射光学元件的工作距离和视场角进行计算，将所述目标平面上的第一光场图案转换为所述球面上的第二光场图案。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S102还包括：通过坐标变换和灰度补偿将所述目标平面上的第一光场图案转换为所述球面上的第二光场图案。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S103包括：对所述球面上的第二光场图案中的线段中间的断点进行填充。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S103包括：对所述球面上的第二光场图案中的多条线段相交处的断点进行填充。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S103包括：通过所述缺失点的相邻点的灰度值计算所述缺失点的灰度值。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S103包括：通过绘图软件或人工的方式进行补偿。

本发明还提供一种衍射光学元件，通过如上所述的方法设计。

本发明还提供一种衍射光学元件的设计系统，包括：

生成目标平面上的第一光场图案的单元；

将所述目标平面上的第一光场图案转换为球面上的第二光场图案的单元；

对所述球面上的第二光场图案的缺失点进行补偿并匹配灰度值、从而得到修正后的球面上的第三光场图案的单元；和

根据所述修正后的球面上的第三光场图案计算得到所述衍射光学元件的相位分布的单元。