[发明专利]一种基于液晶空间光调制器实现可变焦透镜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，具体涉及一种基于液晶空间光调制器实现可变焦透镜的方法。

背景技术

变焦成像系统（或简称为变焦镜头）是一种重要的光学元器件，广泛应用于数码相机、显微镜、望远镜等精密光学和光电子仪器设备中。传统的变焦镜头通常由几组焦距固定的透镜单元组合而成；其变焦过程是通过改变各透镜单元的相对位置来实现的。由于这类变焦镜头都涉及机械定位装置和运动部件，因此自动变焦精度和变焦响应速度就受到机械定位装置的控制精度和响应速度的限制。

发明内容

    本发明的目的在于提供一种基于液晶空间光调制器实现可变焦透镜的方法，用于改善变焦成像系统的自动变焦精度和变焦响应速度。

                  Ben bene本本发明本本本本本发明本本本本发明本发明的本发明的   菊e的本发明的一种基于液晶空间光调制器实现可变焦透镜的方法，根据液晶空间光调制器的位相调制原理，以控制液晶空间光调制器生成相息图来调制入射光波，使其衍射成为会聚球面波，改变相息图中菲涅尔波带片的半径和环带数，实现以液晶空间光调制器建立的程控变焦成像系统的可变聚焦。

优选的，基于液晶空间光调制器实现可变聚焦，具体操作为：单束激光源发出激光光源，穿过凸透镜组成的扩束镜，照射在液晶屏上，液晶屏显示计算机的MATLAB程序编程生成菲涅尔波带片的模拟图像，结果显示在光屏上。

液晶屏上的菲涅尔波带片的模拟图像的生成，利用计算机绘制的相位调制模式下的灰度图像的灰度数据控制产生所需的调制电压信号，再以扫描的方式加在液晶的各个像素上来控制单个液晶像素，并根据液晶的相位调制特性，各像素对照射其上的光波的进行相位调制，获得近似菲涅耳波带透镜的效果。

所述菲涅尔波带片与电寻址空间光调制器连接。

    所述液晶屏的分辨率为1024*768。

 有益效果：本发明的方法，用于改善变焦成像系统的自动变焦精度和变焦响应速度，使透镜的焦距可变且易于控制。

附图说明

图1为本发明实施例中通过设置参数灰度值分别对应0和160的菲涅尔波带片在LCD上得到相位图。

 图2为本发明实施例的LC-SLM实现变焦透镜的实验原理图。

图3为本发明实施例的LC-SLM实现变焦透镜的实验图像。

图4为本发明实施例的LC-SLM实现变焦透镜的实验值与理论值相比较图表。

 

具体实施方式

本发明提出一种基于纯位相液晶空间光调制器(Liquid Crystal Spatial Light Modulator-LC-SLM)实现可变焦透镜的方法：根据液晶空间光调制器的位相调制原理，以控制LC-SLM生成相息图来调制入射光波，使其衍射成为会聚球面波，改变相息图中菲涅尔波带片的半径和环带数，实现可变焦位相菲涅耳透镜的功能。

    实验结果表明：通过改变计算衍射距离，提出的方法可得到焦距不同的透镜，且易于控制。液晶空间光调制器是实时光学信息处理中的重要器件。

根据LC-SLM的调制特性原理可知，液晶空间光调制器一般是振幅与相位的耦合调制。如果选择适当的结构参数，可使其处于位相调制模式，即位相调制单调变化，而振幅的变化很小。

根据菲涅尔波带片原理可知，对于圆形菲涅尔波带片，我们通过设置参数，其中灰度0和160所对应的相位正好相差                                                ，通过计算机上程序得运行，我们可在LCD上得到如图所示1的相位图。

实施例1：

    1、基于LC-SLM实现变焦透镜的实验原理：

为实现基于液晶材料的动态聚焦，结合计算机图形技术，采用目前较为流行的利用计算机绘制的灰度图像的灰度数据来控制电极电压，进而控制单个液晶像素的方法。用计算机软件的方法将液晶空间光调制器的相位调制模式以灰度的形式绘制出菲涅耳波带透镜的环带结构，获得近似菲涅耳波带透镜的效果。即用图像的灰度信息控制产生所需的调制电压信号，再以扫描的方式加在液晶的各个像素上，根据液晶的相位调制特性，各像素对照射其上的光波的进行相位调制。

结合图2所示，装置从左到右依次为单束激光源，凸透镜组成的扩束镜，液晶屏和光屏。通过计算机的MATLAB程序编程生成菲涅尔波带片的模拟图像，显示在液晶屏上。