專利名稱：二維被動式二元相位調制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光顯示技術領域，具體為一種用于激光散斑抑制的二維被動式二元相位調制器。
背景技術：
當一束相干光(例如激光)透射過粗糙散射體或被粗糙散射體所反射時，在該散射體的粗糙表面會發(fā)生光波的干涉現象即散斑，所表現出的是顆粒狀的明暗非均勻光強分布。在激光顯示中，散斑的存在將會降低圖像質量，因而必須被抑制。在 ‘Speckle Phenomena in Optics: Theory and Application，一書中，JosephW. Goodman對激光顯示投影中的散斑抑制方法和裝置進行了總結和分析，其中的一種方法為振動二元相位散射屏。該方法通過對投影到屏幕上的二元相位散射屏光場的二元相位調制，使屏幕上隨機散斑光場的時域積分為光強疊加而非幅值疊加，進而可以有效地降低散斑對比度和達到抑制散斑的目的。基于上述理論，CN102193208A公開了一種用二元正交數組編碼的二元相位調制器。如圖5所示，是基于二元相位調制器的激光顯示系統1，包括激光光源2、顯示面板(例如數字微鏡器件)3、聚光透鏡5、投影鏡6和二元相位調制器7。所述二元相位調制器7位于聚光透鏡5和投影鏡6的中間像平面上。顯示面板3上生成的圖像信息首先成像于二元相位調制器7上，然后通過投影鏡6被投影于屏幕9上并被光探測成像元件11 (例如人眼)所撲捉。該二元相位調制器有兩個相位調制狀態(tài)‘0’相位態(tài)和‘ η ’相位態(tài)，它們分別對應于正交數組的‘I’和‘-1’元素值。但是，上述二元相位調制器在具體實踐中存在缺點是，該二元相位調制器是由兩個或多個一維二元相位散射屏疊加后所組成，并且這些一維二元相位散射屏彼此平行且距離非常接近。將這些彼此平行且距離非常接近的一維二元相位散射屏進行精確校準很困難，如果這些一維二元相位散射屏不能夠精確校準，必然會影響到激光顯示系統的散斑消除效果，所以現有的二元相位調制器不利于光學系統應用于實踐。因此，有必要發(fā)明一種新型的二元相位調制器。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決將由多個一維二元相位散射屏疊加而成的二元相位調制器進行精確校準極為困難，不利于光學系統應用于實踐中的問題，提供了一種縱向和橫向的二維被動式二元相位調制器。本發(fā)明是采用如下技術方案實現的
一種縱向二維被動式二元相位調制器， 包括透明的電光材料層，所述電光材料層的上表面布置有平行的第一組透明電極，所述第一組透明電極內的每個第一電極與一個提供隨機變化電壓信號的信號源連接，電光材料層的下表面布置有平行的第二組透明電極，所述第二組透明電極內的每個第二電極與一個提供隨機變化電壓信號的信號源連接，所述第一組透明電極和第二組透明電極在空間非零角度相交處形成相位單元；當外部顯示面板上的圖像信息成像于所述電光材料層上時，所述顯示面板上的每一像素單元均對應于電光材料層上相應的固定區(qū)域，所述固定區(qū)域內包含有陣列為N1XN2的相位單元組，即顯示面板上的每一像素單元在所述電光材料層上被相同地分割成陣列為N1XN2的相位單元組，所述N1表示相位單元組內對應的第一電極的數量，所述N2表示相位單元組內對應的第二電極的數量，所述K、N2是非零的正整數；在所述每個陣列為N1XN2的相位單元組內，N1個第一電極和N2個第二電極在各自電壓信號源提供的隨機變化電壓信號控制下，使得入射于其上的每個相位單元的相干光的相位發(fā)生改變。工作時，在透射縱向二維被動式二元相位調制器的實現方式上，可通過對電極施加電信號改變電光材料的折射率進而來調制相干光，例如激光，的相位。僅僅作為一個例子，如

圖1所示，是基于透明電光材料(如PLZT)的縱向二維被動式二元相位調制器。這里，縱向指的是激光透射方向和施加電場方向相同。所述PLZT (鋯鈦酸鉛鑭陶瓷)是屬于PZT鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷。Haertling G. H.在1970年用球磨和熱壓燒結工藝制備了透明的PLZT鐵電陶瓷電光材料，其光學特性可通過施加電場而改變，被用于各種電光存儲器和顯示設備中。通入第一組透明電極和第二組透明電極的信號源可以是隨機變化的電壓控制信號，使得在人眼積分時間內，每個N1XN2的相位單元組隨機地改變相干激光的相位，這樣達到消除散斑的目的。優(yōu)選地，所述第一組透明電極和第二組透明電極正交，即成90°的夾角。所述N1=N2。在所述每個陣列為N1X N2的相位單元組內，通入N1個第一電極和N2個第二電極的電壓信號為由二元正交數組控制的周期方波電壓信號。具體工作時，作為一個例子，如圖1、5所示，當外部顯示面板上的圖像信息成像于所述電光材料層上時，顯示面板上的每個像素單元對應地在電光材料層上均被分割成陣列為3X3的相位單元組。垂直方向排列的第一組透明電極即列電極組(包括13. 1,13. 2,13. 3電極)內的每個第一電極對應連接有一個信號源(即13.1、13. 2、13. 3電極與列信號總線Cl、C2、C3——對應連接)；水平方向排列的第二組透明電極即行電極組(包括12. 1,12. 2、12. 3電極)內的每個第二電極對應連接有一個信號源(即12.1、12. 2、12. 3電極與行信號總線R1、R2、R3 —一對應連接)，進而每個像素單元可以通過對應的3X3的相位單元組實現實時編碼。如圖2所示，表示行信號的總線R1、R2、R3和列信號的總線C1、C2、C3在人眼的積分時間內的通入由二元正交數組控制的周期方波電壓信號的變化情況。本發(fā)明所述相位調制器的工作機理如下僅僅作為一個3X3的相位單元組的方波控制信號的例子，列信號總線Cl、C2、C3由4X3 二元正交數組C[公式(I)中等號左側的第二個數組]的行作為控制信號，行信號總線Rl、R2、R3由4X3 二元正交數組B[公式(I)中等號左側的第一個數組]的行作為控制信號。這樣，行信號總線R1、R2、R3和列信號總線C1、C2、C3分別對應于4X3二元正交數組B和C的行元素,二元正交數組B和C的克羅內克積(Kronecker Product)可生成如下公式(I)所示的16X9 二元正交數組D :
權利要求
1.一種二維被動式二元相位調制器，其特征在于包括透明的電光材料層，所述電光材料層的上表面布置有平行的第一組透明電極，所述第一組透明電極內的每個第一電極與一個提供隨機變化電壓信號的信號源連接，電光材料層的下表面布置有平行的第二組透明電極，所述第二組透明電極內的每個第二電極與一個提供隨機變化電壓信號的信號源連接，所述第一組透明電極和第二組透明電極在空間非零角度相交處形成相位單元；當外部顯示面板上的圖像信息成像于所述電光材料層上時，所述顯示面板上的每一像素單元均對應于電光材料層上相應的固定區(qū)域，所述固定區(qū)域內包含有陣列為N1XN2的相位單元組，即顯示面板上的每一像素單元在所述電光材料層上被相同地分割成陣列為N1XN2的相位單元組，所述N1表示相位單元組內對應的第一電極的數量,所述N2表示相位單元組內對應的第二電極的數量，所述K、N2是非零的正整數；在所述每個陣列為N1XN2的相位單元組內，N1個第一電極和N2個第二電極在各自電壓信號源提供的隨機變化電壓信號控制下，使得入射于其上的每個相位單元的相干光的相位發(fā)生改變。
2.根據權利要求1所述的二維被動式二元相位調制器，其特征在于所述第一組透明電極和第二組透明電極正交，所述N1 = N2。
3.根據權利要求1或2所述的二維被動式二元相位調制器，其特征在于在所述每個陣列為N1X N2的相位單元組內，通入N1個第一電極和N2個第二電極的電壓信號為由二元正交數組控制的周期方波電壓信號。
4.根據權利要求3所述的二維被動式二元相位調制器，其特征在于還包括透明的介電材料層，所述布置有第一組透明電極和第二組透明電極的電光材料層置于所述介電材料層之上。
5.根據權利要求1所述的二維被動式二元相位調制器，其特征在于所述透明的電光材 料層由透明的液晶材料層替換。
6.一種二維被動式二元相位調制器，其特征在于包括透明的電光材料層，所述電光材料層內嵌入有平行的第一組電極，所述第一組電極內的每個第一電極與一個提供隨機變化電壓信號的信號源連接，所述電光材料層的下表面布置有平行的第二組電極，所述第二電極組內的每個第二電極與一個提供隨機變化電壓信號的信號源連接，所述電光材料層內還嵌入有與第二電極數量相等的若干組第三電極，所述每組第三電極成排布置、且與相應的同一第二電極連接，所述每個第一電極均與第三電極位置正對地置于每組第三電極中相鄰的兩個第三電極之間；所述每組第三電極中相鄰的兩個第三電極與置于其中的第一電極形成相位單元；當外部顯示面板上的圖像信息成像于所述電光材料層上時，所述顯示面板上的每一像素單元均對應于電光材料層上相應的固定區(qū)域，所述固定區(qū)域內包含有陣列為N1XN2的相位單元組，即顯示面板上的每一像素單元在所述電光材料層上被相同地分割成陣列為N1XN2的相位單元組,所述N1表示相位單元組內對應的第一電極的數量,所述N2表示相位單元組內對應的第二電極的數量，所述K、N2是非零的正整數；在所述每個陣列為N1XN2的相位單元組內，N1個第一電極和N2個第二電極在各自電壓信號源提供的隨機變化電壓信號控制下，使得入射于其上的每個相位單元的相干光的相位發(fā)生改變。
7.根據權利要求6所述的二維被動式二元相位調制器，其特征在于所述第一組電極和第二組電極正交；所述N1 = N2 ;所述置于第一電極兩側的第三電極均呈直線排列。
8.根據權利要求6或7所述的二維被動式二元相位調制器，其特征在于在所述每個陣列為N1X N2的相位單元組內，通入N1個第一電極和N2個第二電極的電壓信號為由二元正交數組控制的周期方波電壓信號。
9.根據權利要求8所述的二維被動式二元相位調制器，其特征在于還包括透明的介電材料層，所述布置有第一組電極、第二組電極和第三電極的電光材料層置于所述介電材料層上。
10.根據權利要求6所述的二維被動式二元相位調制器，其特征在于所述透明的電光材料層由透明的液晶材料層替換。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光顯示技術領域，具體為一種用于激光散斑抑制的二維被動式二元相位調制器，解決了現有的二元相位調制器進行精確校準極為困難，不利于光學系統應用于實踐中的問題。一種二維被動式二元相位調制器，包括透明的電光材料層，所述電光材料層的上表面布置有平行的第一組透明電極，所述第一組透明電極內的每個第一電極與一個提供隨機變化電壓信號的信號源連接，電光材料層的下表面布置有平行的第二組透明電極，所述第二組透明電極內的每個第二電極與一個提供隨機變化電壓信號的信號源連接，所述第一組透明電極和第二組透明電極在空間非零角度相交處形成相位單元。本發(fā)明設計合理，有效抑制了激光散斑。
文檔編號G02B27/48GK103033953SQ201210474610
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權日2012年11月21日
發(fā)明者仝召民, 陳旭遠, 高文宏, 石云波 申請人:中北大學