专利摘要

专利摘要

本发明提出一种低散斑噪声的彩色全息显示系统。该系统由三个激光器、波长选择器、分束镜组I、分束镜组II、扩束器、微透镜阵列组、分光镜、空间光调制器、光探测器组和接收屏组成。其中，红激光器、绿激光器和蓝激光器用来提供三基色平行相干光束。三束平行光的传播路径后设置有波长选择器，光束通过波长选择器后经过分束镜组I；扩束器位于分束镜组II和微透镜阵列组之间。微透镜阵列组由两个微透镜阵列和一个傅立叶透镜组成，对光束进行匀化，降低光源相干性。分光镜位于空间光调制器和接收屏之间，扩束后的光束经过微透镜阵列组和分光镜镜后垂直入射到空间光调制器工作区域，当在空间光调制器上加载全息图时，可以在接收屏上看到低散斑噪声的彩色全息再现像。

权利要求

1.一种低散斑噪声的彩色全息显示系统，其特征在于，该系统由红激光器、绿激光器、蓝激光器、波长选择器、分束镜组I、分束镜组II、扩束器、微透镜阵列组、分光镜、空间光调制器、计算机、光探测器组和接收屏组成，其中，红激光器、绿激光器和蓝激光器用来提供三基色相干光源，三束平行光经过波长选择器时，同一时刻只有一束光可以通过波长选择器；光束依次通过波长选择器后经过分束镜组I分为透射光束和反射光束，其中反射光束进入光探测器组转化为电信号传输至计算机，透射光束进入分束镜组II，扩束器位于分束镜组II和微透镜阵列组之间，作用是对光束进行扩束；微透镜阵列组由两个微透镜阵列和一个傅立叶透镜组成，对光束进行匀化，降低光源相干性；分光镜位于空间光调制器和接收屏之间，扩束后的光束经过微透镜阵列组和分光镜后照射在空间光调制器工作区域上；计算机同步控制空间光调制器上加载的全息图，全息图的切换频率与三色光束依次通过波长选择器的频率一致，可以在接收屏上看到低散斑噪声的彩色全息再现像。

2.根据权利要求1所述的一种低散斑噪声的彩色全息显示系统，其特征在于，所述的波长选择器控制三色光束分别通过其对应的透明区域，当其中一色光束通过的时候，其他两色的光束都被遮挡住，三色光束按时间顺序依次通过波长选择器，且每种颜色的光束通过时间都相同；光探测器组可以实时探测通过波长选择器的光束；分束镜组II的作用在于将三色光束的光轴保持在同一位置，从而可以利用同一个扩束器对光束进行扩束。

3.根据权利要求1所述的一种低散斑噪声的彩色全息显示系统，其特征在于，所述微透镜阵列组中微透镜阵列I和微透镜阵列II的参数相同；微透镜阵列I和微透镜阵列II之间的距离等于子透镜的焦距，微透镜阵列II位于傅立叶透镜的前焦面上；当光束经过微透镜阵列I后，被分割成许多细小的子光束，微透镜阵列II将子光束从球面波转化成平面波，当这些子光束经过傅立叶透镜后，在后焦面上进行叠加；在微透镜阵列组的作用下，可以实现光束远场分布为平顶型的光强分布，经由微透镜阵列组匀化过后的光束通过分光镜照射在空间光调制器工作区域上，空间光调制器位于傅立叶透镜的后焦面。

4.根据权利要求1所述的一种低散斑噪声的彩色全息显示系统，其特征在于，波长选择器的光束切换频率不低于人眼闪烁频率且不高于空间光调制器的刷新频率，微透镜阵列组的阵列面尺寸大小不低于空间光调制器上工作区域的大小。

5.根据权利要求1所述的一种低散斑噪声的彩色全息显示系统，其特征在于，为了提高光利用率，分束镜组I中的半透半反镜的光透过率应保持在70％及以上；为了消除再现像中的色差，在全息图上加载色差补偿相位，空间光调制器上加载的全息图的生成算法包括点源法、面源法、角谱法、多边形算法等。

说明书

一、技术领域

本发明属于全息显示技术，具体地说，本发明涉及一种低散斑噪声的彩色全息显示系统。

二、背景技术

全息显示技术可以再现物体的完整波前信息，实现逼真的3D显示效果，且不需要观看者佩戴任何辅助设备，被认为是最理想的3D显示技术。随着全息显示技术的不断发展，高质量的彩色全息显示已经成为人们的研究热点之一。其中，由于全息显示技术使用相干光源进行再现，导致全息再现像中存在严重的散斑噪声，影响显示质量。而彩色全息显示需要红、绿、蓝三种颜色的再现像融合，再现光波长的差异会导致色差现象，也会降低全息再现像的质量。对于散斑噪声，目前的解决方案主要包括通过改进全息图算法来降低再现像散斑噪声以及优化光源来降低光源的相干性。然而，个别改进的全息图算法会带来新的问题，例如对计算机性能和空间光调制器的刷新率要求较高；优化光源虽然可以降低散斑噪声，但会造成再现像清晰度严重下降。如何实现低散斑噪声同时其他性能兼顾的彩色全息显示，已经成为现阶段全息显示亟待解决的问题之一。

三、发明内容

本发明提出一种低散斑噪声的彩色全息显示系统。如附图1所示，该系统包括三个激光器、一个波长选择器、一个分束镜组I、一个分束镜组II、一个扩束器、一个微透镜阵列组、一个分光镜、一个空间光调制器、一台计算机、一个光探测器组和一个接收屏。其中，红激光器、绿激光器和蓝激光器用来提供三基色相干光源，所发出的光束平行排列。在三色平行光的传播路径后设置一个波长选择器，光束通过波长选择器后经过分束镜组I；光束经过分束镜组I后分为透射光束和反射光束，其中反射光束进入光探测器组，透射光束进入分束镜组II。扩束器位于分束镜组II和微透镜阵列组之间，作用是对光束进行扩束。

如附图2所示，微透镜阵列组由两个微透镜阵列和一个傅立叶透镜组成，对光束进行匀化，降低光源相干性。当光束经过微透镜阵列I后，被分割成许多细小的子光束，微透镜阵列II将子光束从球面波转化成平面波。当这些子光束经过傅立叶透镜后，在后焦面上进行叠加。在微透镜阵列组的作用下，可以实现光束远场分布为平顶型的光强分布。分光镜位于空间光调制器和接收屏之间，扩束后的光束经过微透镜阵列组和分光镜后垂直入射至空间光调制器工作区域上，当在空间光调制器上加载全息图时，可以在接收屏上看到低散斑噪声的彩色全息再现像。

如附图3所示，所述的波长选择器上有三处透明的区域，分别对应三色光束的入射区域，波长选择器可以控制三色光束分别通过其对应的透明区域。当其中一色光束通过的时候，其他两色的光束都被遮挡住。三色光束按时间顺序依次通过波长选择器，t1时刻红光通过，t2时刻绿光通过，t3时刻蓝光通过，且每种颜色的光束通过时间都相同。

所述光探测器组可以实时探测通过波长选择器的光束，并将探测到的信号转化为电信号传输到计算机中。

所述分束镜组I由三个半透半反镜呈对角线相邻排列，分束镜组II由三个半透半反镜紧贴平行排列组成，分束镜组I和分束镜组II中的镜片大小完全相同，分束镜组II的作用在于将三色光束的光轴保持在同一位置，从而可以利用同一个扩束器对光束进行扩束；分光镜的镜片大小与分束镜组不同，而是等同于空间光调制器工作区域大小，且分光镜的作用是使光束垂直入射至空间光调制器。

所述微透镜阵列组中微透镜阵列I和微透镜阵列II的参数相同，且均由奇数个子透镜组成。微透镜阵列I和微透镜阵列II之间的距离等于子透镜的焦距，微透镜阵列II位于傅立叶透镜的前焦面上。经微透镜阵列组匀化过后的光束通过分光镜照射在空间光调制器工作区域上，空间光调制器位于傅立叶透镜的后焦面。

优选地，波长选择器的光束切换频率不低于人眼闪烁频率且不高于空间光调制器的刷新频率，微透镜阵列组的阵列面尺寸大小不低于空间光调制器上工作区域的大小，光探测器组探测到得的信号在计算机上进行处理，计算机同步控制空间光调制器上加载的全息图，控制全息图的切换频率与三色光束依次通过波长选择器的频率一致。

优选地，为了提高光利用率，分束镜组I中的半透半反镜的光透过率应保持在70％及以上；为了消除再现像中的色差，在全息图上加载色差补偿相位，空间光调制器上加载的全息图的生成算法包括点源法、面源法、角谱法、多边形算法等。

四、附图说明

附图1为本发明所提出的一种低散斑噪声的彩色全息显示系统的正视图；

附图2为本发明中微透镜阵列组的结构示意图；

附图3为本发明中波长选择器工作原理示意图。

上述各附图中的图示标号为：

1、红色激光器；2、绿色激光器；3、蓝色激光器；4、波长选择器；5、分束镜组I；6、分束镜组II；7、扩束器；8、光探测器组；9、微透镜阵列组；10、计算机；11、空间光调制器；12、分光镜；13、接收屏；14、微透镜阵列I；15、微透镜阵列II；16、傅里叶透镜。

应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。

五、具体实施方式

下面详细说明本发明提出的一种低散斑噪声的彩色全息显示系统的实施例，对本发明进行进一步的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本实施例的一种低散斑噪声的彩色全息显示系统，利用三个固体激光器作为三基色光源，激光器波长分别为671nm、532nm和471nm。三色光通过波长选择器的切换频率为60Hz。分束镜组I和分束镜组II中的半透半反镜尺寸均为10mm×10mm×10mm。微透镜阵列组的阵列面尺寸大小为13.65mm×13.65mm，每一个微透镜阵列都由91×91个子透镜组成，子透镜孔径为0.15mm×0.15mm，焦距为6.7mm，两列之间的距离为子透镜的焦距6.7mm，微透镜阵列组2位于傅立叶透镜的前焦面上，傅立叶透镜焦距为100mm。分光镜尺寸为15mm×15mm。空间光调制器采用的是反射式相位型空间光调制器，刷新频率为60Hz，分辨率为1920×1080，有效工作区域尺寸大小为12.29mm×6.91mm。被记录物体的分辨率为320×240，将被记录物体分离成红、绿、蓝三种颜色信息，对三种颜色信息进行迭代傅里叶计算，记录距离为200mm，得到三幅子全息图，按波长等比例缩放三幅子全息图以消除倍率色差，在子全息图上叠加补偿相位以消除轴向色差。将三幅子全息图通过计算机输出并依次加载在空间光调制器上，接收屏与空间光调制器的有效距离为200mm，全息图的切换频率与三色光束依次通过波长选择器的频率一致时，观看者可以在接收屏上观看到低散斑噪声的彩色全息再现像。

一种低散斑噪声的彩色全息显示系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。