一种提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统技术方案

本发明专利技术公开了一种提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，包含相位调制的测量模块、微控制模块、驱动模块以及内含DAC的LCoS微显示芯片。驱动模块中包括对数据缓存预处理并提升帧率的存储控制模块、将输入信号转换成内部所需格式的信号转换模块、用于配置寄存器对应功能的寄存器配置模块、通过不同位来实现DAC精度提升的数据微调控制模块以及完成相位线性校正的相位校正模块。本发明专利技术中使用了多帧时分实现DAC精度提高的原理，最终使得在不改变DAC模块的情况下，成功的提升了DAC的精度，从而提高了LCoS空间光调制器的相位调制精度和线性度，适用于对相位调制精度和线性度要求较高的场景。

【技术实现步骤摘要】
一种提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统
本专利技术涉及一种提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，用于LCoS的相位调制性能的校正，涉及多帧时分提高DAC精度以提高LCoS的相位调制精度，广泛应用于集成电路领域以及微显示领域。
技术介绍
随着光互联网络的不断发展，要求光学信息处理必须要具有大容量和并行性，电光调制器、声光调制器和波导调制器等串行输入/输出的光调制技术已经逐渐不能满足需求，所以能够实时处理二维输入/输出以及具有运算功能的空间光调制器得到了大家的高度重视。空间光调制器（SLM）不同于上述的一维光调制器，它是将信息加载于一维或二维的光学数据场上，可以跟随时间变化的驱动信号对光波分布进行调制的元件。由于液晶材料能够引入可控的相位延迟以及对射光偏振态改变，而发展出的液晶空间光调制器（LC-SLM）具有驱动简单、成本低廉、功率消耗少等优点，在光镊、光学轮廓测定、光束整形、自适应光学、全息显示等领域有着广泛的应用。随着对波前控制精度要求的提高，对液晶空间光调制器自身特性测量与分析也变得日益重要。因液晶本身的灰度响应曲线就是非线性的，且液晶器件本身的时间与空间特性在器件的应用中也会引入畸变，能够得到一个线性的灰度响应曲线成为提升其性能关键，因此提高相位调制精度至关重要。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，通过多帧时分实现DAC精度提高，进而提升空间光调制器相位调制的精度，任意帧数都可使用。本专利技术采用的技术方案：一种提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，其特征是，包含微控制模块、驱动模块、相位测量模块以及LCos微显示芯片，其中驱动模块与LCoS微显示芯片组成了空间光调制器；微控制模块用于向驱动模块发送测试图片与指令数据；驱动模块用于驱动点亮LCoS微显示芯片，并通过时间分帧调节提高LCoS微显示芯片的DAC精度，从而提高空间光调制器的相位调制精度；相位测量模块用于测量LCoS微显示芯片显示的图片的相位信息并将测量的数据反馈给微控制模块。利用多帧时分原理，在不改变DAC模块的情况下，通过时间分帧调节，提升数位DAC精度，从而提高空间光调制器的相位调制精度。进一步的，空间光调制器由驱动模块与LCoS微显示芯片组成；其中驱动模块集成在独立的驱动芯片内部，或集成在LCoS微显示芯片内部，或者用FPGA驱动代替驱动模块与LCoS微显示芯片组成空间光调制器。空间光调制器是采用LCOS（LiquidCrystalOnSilicon,硅基液晶）芯片来调节光波前的振幅或相位的光学器件。LCOS芯片是由液晶像元组成的像素阵列，每个像素都能单独地调制光。对于同一束光来说，像元的尺寸越小，调制的就越精细；像素的个数就是芯片的分辨率，分辨率越高，可调制的自由度就越高。对于理想的相位型空间光调制器来说，它只改变光的相位，而不影响光的强度和偏振状态。通过改变电压来改变液晶的排列方式，相位调制随着液晶的排列方式而变化。进一步的，空间光调制器，可以接收但不限于RGB数据或者MIPI类型的数据。进一步的，DAC模块支持但不限于电阻串DAC、电压切换DAC、电流舵DAC、开关电容DAC或R-2RDAC等DAC提高精度，其中DAC模块可以是LCoS微显示芯片内部DAC也可以是外部DAC模块。进一步的，微控制单元支持但不限于CPU、GPU、单片机或DSP等控制处理单元。进一步的，微控制单元可切换提供视频或者图片源给驱动模块，并记录对应测试图片下来自相位测量模块反馈的干涉条纹，计算处理后得出灰阶与相位调制量的函数关系，通过对比微控制器中存储的标准线性的灰阶-相位调制量的函数关系，结合已知的灰阶与电压的一一对应关系曲线，确定出要达到的标准灰阶与相位线性调制关系时，所需要的灰阶数据大小，并将控制指令传送给驱动模块的相位校正模块校正灰阶数据。进一步的，相位测量模块用于对空间光调制器进行测量，并将得到的干涉条纹反馈给微控制模块，直到通过微控制模块发送给驱动模块的控制指令将灰阶与相位调制量的曲线关系的误差校正在允许范围之内。进一步的，驱动模块用于点亮LCoS微显示芯片，实现时分提高DAC精度且完成线性校正等功能，从而提升LCoS空间光调制器的相位调制性能。进一步的，驱动模块与空间光调制器、微控制模块，以及微控制模块与相位测量模块之间，以及其他各模块之间均通过通信的方式进行信息交互，支持但不限于URAT、I2C、SPI、MIPI等多种通信方式。进一步的，驱动模块可支持但不限于接收RGB888接口、MIPI接口、HDMI接口和VGA等接口传送的数据，通过信号转换模块转换成为内部需要使用的信号，并通过计算选择其中所需的数据输出给存储控制模块。进一步的，驱动模块中存储控制模块采用存一帧，取出多帧的操作方式，并将取出的数据依次送给寄存器配置模块。进一步的，驱动模块中数据微调控制模块可将数据转换为实际所需的相应位宽并根据低位数据对高位数据进行微调计算。任意帧数都可使用本方法，如2帧时分提高1位相位调制精度，4帧时分提高2位相位调制精度，8帧时分提高3位相位调制精度，N帧时分提高位相位调制精度。进一步的，驱动模块中数据微调模块根据需要将单帧数据显示多次，微调数据时，采用固定每一帧数据的相位差，通过分为不同帧数来获得想要的相位调制精度，或在帧数一定的情况下调节不同帧之间的相位差，最后通过平均时间的叠加来获得想要的相位调制精度，或同时调节帧数和不同帧之间的相位差来提高相位调制精度，得到新的数据并输出。最终使得在不改变DAC模块的情况下，成功的提升了DAC的精度，从而提升了相位调制精度和线性度。进一步的，驱动模块中寄存器配置模块根据液晶响应特性与灰阶相位关系提升数据位宽，并用于配置寄存器的对应功能，主要配置的寄存器功能包括信号转换的选择，数据存储、线性校正以及是否打开数据微调控制模块的调整功能。本专利技术达到的有益效果：本专利技术通过多帧时分实现DAC精度提高，进而提升空间光调制器相位调制的精度，任意帧数包含奇数帧都可使用，例如2帧时分提高1位相位调制精度，4帧时分提高2位相位调制精度，8帧时分提高3位相位调制精度，N帧时分提高位相位调制精度，根据需要将单帧数据显示多次，微调数据，最终使得在不改变DAC模块的情况下，通过时间分帧调节，提升数位DAC精度，从而实现了多帧时分提高空间光调制器相位调制精度的效果。附图说明图1为校正系统总体设计框图；图2为校正系统校正的流程框图；图3为2帧时分提高1位相位调制精度流程图；图4为4帧时分提高2位相位调制精度流程图；图5为8帧时分提高3位相位调制精度流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。校正系统总体的设计框图如图1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，其特征是，包含微控制模块、驱动模块、相位测量模块以及LCos微显示芯片，其中驱动模块与LCoS微显示芯片组成了空间光调制器；/n微控制模块用于向驱动模块发送测试图片与指令数据；/n驱动模块用于驱动点亮LCoS微显示芯片，并通过时间分帧调节提高LCoS微显示芯片的DAC精度，从而提高空间光调制器的相位调制精度；/n相位测量模块用于测量LCoS微显示芯片显示的图片的相位信息并将测量的数据反馈给微控制模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，其特征是，包含微控制模块、驱动模块、相位测量模块以及LCos微显示芯片，其中驱动模块与LCoS微显示芯片组成了空间光调制器；
微控制模块用于向驱动模块发送测试图片与指令数据；
驱动模块用于驱动点亮LCoS微显示芯片，并通过时间分帧调节提高LCoS微显示芯片的DAC精度，从而提高空间光调制器的相位调制精度；
相位测量模块用于测量LCoS微显示芯片显示的图片的相位信息并将测量的数据反馈给微控制模块。


2.根据权利要求1所述的提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，其特征是，驱动模块集成在独立的驱动芯片内部，或集成在LCoS微显示芯片内部，或者用FPGA驱动代替驱动模块与LCoS微显示芯片组成空间光调制器。


3.根据权利要求1所述的提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，其特征是，LCoS微显示芯片内部或外部设置有DAC模块；DAC模块采用电阻串DAC、电压切换DAC、电流舵DAC、开关电容DAC或R-2RDAC。


4.根据权利要求1所述的提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，其特征是，微控制模块采用CPU、GPU、单片机或DSP。


5.根据权利要求1所述的提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，其特征是，微控制模块可切换提供视频或者图片源给驱动模块，并记录对应测试图片下相位测量模块反馈的干涉条纹，计算处理得出灰阶与相位调制量的函数关系，通过对比存储的标准线性的灰阶与相位调制量的函数关系，结合已知的灰阶与电压的一一对应关系曲线，确定出要达到标准灰阶与相位线性调制关系时，所需要的灰阶大小，并将控制指令传送给驱动模块的相位校正模块校正灰阶。


6.根据权利要求4所述的提高LCoS空间光调制器相位调制精度的校正系统，其特征是，相位测量模块对空间光调制器进行测量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈弈星，孟雄飞，谢博文，
申请(专利权)人：南京芯视元电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32