[发明专利]光学图像生成系统和生成光学图像的方法

说明书

本公开涉及一种光学图像生成系统和生成光学图像的方法，光学图像成成系统包括：空间光调制器SLM，被配置为接收输入的准直激光束并对所述激光束的波前进行调制；一个或多个光学元件，被配置为将调制后的激光束投射到焦平面上；第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和第二反射镜位于所述焦平面处，所述第一反射镜的边缘与所述第二反射镜的边缘相邻，所述第一反射镜被配置为沿第一方向反射调制后的激光束的第一部分，所述第二反射镜被配置为沿第二方向反射调制后的激光束的第二部分；以及镜筒透镜和物镜，被配置为将所述第一部分和所述第二部分投影成组合图像；其中，零阶衍射在所述焦平面的中心被阻挡或抑制。

技术领域

本发明通常涉及利用全息图生成二维光学图像或二维光学图案的光学系统。更具体地，本发明涉及一种用于消除纯相位空间光调制器中零阶衍射的光机械系统。

背景技术

液晶空间光调制器(SLM)已被广泛接受为用于动态光波前调制的工具。波前调制可用于非机械光束控制、生成子束、图像投影、光学图案生成或光学捕获。应用于SLM的全息相位掩模通常由计算机通过目标图像或图案的傅立叶变换生成。透镜或光学系统将波前相位调制光束投射到焦平面上的目标图像或图案中。本质上，这种波前调制基于光的衍射。由于液晶SLM在结构上是像素化的，因此除了+/-一级衍射之外，残留的零阶衍射光束中总是存在不可忽略的光功率。零阶光束从SLM表面以镜面反射的方式传播。因此，在透镜或光学系统之后，零阶光束与目标图像或图案一起在焦平面中心聚焦成一个光点。通常有三种方法可以阻止或抑制零阶衍射。

1.使用零阶阻隔器，通常是一个由金属薄膜制成的小点，放置在焦平面的中心，从而阻隔零阶光斑。虽然它阻挡了零阶衍射，但被零阶掩模阻挡的区域不能被全息相位掩模寻址。

2.仅使用全息相位掩模的一半视场。这种方法可以避免中心残余零阶衍射，但损失了SLM一半的视场。

3.在全息相位掩模中，对每个子束应用球面相移，使图像平面远离焦平面。以这种方式，在图像或图案的平面处，零阶衍射光束散焦，因此看起来更暗。

因此，长期以来一直需要一种创造性的解决方案来克服困扰上述现有方法的问题。

发明内容

本发明的一个实施例提出了一种光机械系统，该光机械系统可以阻挡零阶衍射光束，同时保持图像平面的中央区域可寻址并利用完整的SLM视场。

本发明的一个实施例提供一种光学图像生成系统，包括：空间光调制器SLM，被配置为接收输入的准直激光束并对所述激光束的波前进行相位调制；一个或多个光学元件，被配置为将调制后的激光束投射到焦平面上；第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和第二反射镜位于所述焦平面处，所述第一反射镜的边缘与所述第二反射镜的边缘相邻，所述第一反射镜被配置为沿第一方向反射调制后的激光束的第一部分，并且所述第二反射镜被配置为沿第二方向反射调制后的激光束的第二部分；以及镜筒透镜和物镜，被配置为将所述第一部分和所述第二部分投影成组合图像；其中，所述焦平面的中心落在位于所述第一反射镜的所述边缘和所述第二反射镜的所述边缘之间的间隙中，从而消除由所述SLM对所述激光束造成的零阶衍射。

本发明的一个实施例提供了一种光学图像生成系统，包括：空间光调制器SLM，被配置为接收输入的准直激光束并对所述激光束的波前进行调制；一个或多个光学元件，被配置为将调制后的激光束投射到焦平面上；零阶挡块，位于所述焦平面处；第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜位于所述零阶挡块后面，所述第一反射镜的边缘与所述第二反射镜的边缘相邻，所述第一反射镜被配置为沿第一方向反射调制后的激光束的第一部分，所述第二反射镜被配置为沿第二方向反射调制后的激光束的第二部分；以及镜筒透镜和物镜，被配置为将所述第一部分和所述第二部分投影成组合图像；其中，所述零阶挡块包括位于所述焦平面中心的不透明条带，并且所述条带的长度平行于所述第一反射镜的所述边缘和所述第二反射镜的所述边缘，使得由所述SLM对所述激光束造成的零阶衍射被阻挡。