投影系统及其制造方法技术方案

本申请提供了一种投影系统，包括：至少一个光源，用于发射光；衍射模块，包括至少一个衍射光学元件，以将光进行调制后投影到目标面，形成均匀的目标图像，其中，衍射光学元件包括透明基底以及位于透明基底一侧多个像素单元，衍射光学元件的相位分布根据目标图像的振幅和相位确定，像素单元在垂直透明基底方向上的长度根据所确定的相位分布确定。长度根据所确定的相位分布确定。长度根据所确定的相位分布确定。

【技术实现步骤摘要】
投影系统及其制造方法


[0001]本申请涉及光学投影领域，尤其涉及一种消除散斑的投影系统及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着投影技术的发展，衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，简称DOE)由于其具有高衍射效率，高的设计自由度以及体积小，重量轻，易复制等特点，在投影中应用越来越广泛，为减小投影设备的体积起到了一定的促进作用。常规DOE主要利用如GS迭代等算法来设计DOE的结构，最终利用激光照射还原目标图像。
[0003]常规的基于GS迭代算法得到的DOE通常无法控制衍射成像面的相位分布，使得目标面上的图像质量不高，主要是由于目标像面上的光场为复振幅形式，相邻像素间的相位可能存在相位差，因此相邻像素的复振幅叠加会产生干涉效应，产生散斑噪声，影响画面成像清晰度，例如图1所示的存在散斑噪声的图像示意图。并且单个衍射元件作为投影器件时，由于加工误差的引入，导致衍射效率降低，在图像中存在明显的零级光。入射光中一部分光没有被衍射，而是继续穿过DOE到达目标面，导致目标面上会形成一个亮斑，降低成像质量。因此消除投影系统的散斑噪声和由零级光引起的目标面上的亮斑是需要快速解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种可至少部分解决现有技术中存在的上述问题的一种投影系统及其制备方法。
[0005]根据本申请的一个方面，提供一种投影系统，所述系统可包括：至少一个光源，用于发射光；衍射模块，包括至少一个衍射光学元件，以将所述光进行调制后投影到目标面，形成均匀的目标图像，其中，所述衍射光学元件包括透明基底以及位于所述透明基底一侧多个像素单元，所述衍射光学元件的相位分布根据所述目标图像的振幅和相位确定，所述像素单元在垂直所述透明基底方向上的长度根据所确定的相位分布确定。
[0006]在本申请一个实施方式中，所述衍射模块可包括第一衍射模块和第二衍射模块，所述第一衍射模块和所述第二衍射模块各自包括至少一个所述衍射光学元件。
[0007]在本申请一个实施方式中，通过迭代算法并根据所述目标图像的振幅和相位可确定所述衍射光学元件所述相位分布。
[0008]在本申请一个实施方式中，所述迭代算法可包括GS迭代算法。
[0009]在本申请一个实施方式中，所述衍射光学元件的像素单元在垂直于所述透明基底方向上的长度h可满足：其中，λ为所述入射光的波长，为所述第二衍射模块的相位分布，n为折射率。
[0010]在本申请一个实施方式中，所述第二衍射模块的大小可不大于所述第一衍射模块的出射面与所述第二衍射模块的入射面之间的距离。
[0011]在本申请一个实施方式中，所述第二衍射模块中的所述衍射光学元件的像素单元的大小可不小于10λ，其中，λ为所述入射光的波长。
[0012]在本申请一个实施方式中，所述第一衍射模块中的所述衍射光学元件的像素单元的大小pixDOE1可满足：其中，λ为所述入射光的波长，z1为所述第一衍射模块的出射面与所述第二衍射模块的入射面之间的距离，N为所述第二衍射模块中的所述衍射光学元件在垂直于光轴方向上的像素单元的数量，pixDOE2为所述第二衍射模块中的所述衍射光学元件的像素单元的大小。
[0013]在本申请一个实施方式中，所述第一衍射模块中的所述衍射光学元件的像素单元的大小可与所述第二衍射模块中的所述衍射光学元件的像素单元的大小相等。
[0014]在本申请一个实施方式中，所述第一衍射模块中的所述衍射光学元件的像素单元的种类为2
n1
个，所述第二衍射模块中的所述衍射光学元件的像素单元的种类可为2
n2
个，其中，n1和n2为正整数。
[0015]在本申请一个实施方式中，入射到所述第一衍射模块的光可为平行光。
[0016]在本申请一个实施方式中，入射光的中心可与所述第二衍射模块的中心对准。
[0017]在本申请一个实施方式中，所述光源发出的光可照射整个所述第一衍射模块的入射面。
[0018]在本申请一个实施方式中，述光源发出的光可照射部分所述第一衍射模块的入射面，其中部分所述第一衍射模块的入射面的面积不小于所述第一衍射模块的入射面的20％。
[0019]在本申请一个实施方式中，所述第一衍射模块和所述第二衍射模块的材料可包括玻璃和树脂的至少一种。
[0020]在本申请一个实施方式中，所述投影系统还包括空间相位调制器，以调节通过所述衍射模块的光。
[0021]本申请另一方面提供了一种投影系统的制造方法，所述方法可包括：设置用于生成光的至少一个光源；在所述光的光路上设置衍射模块，所述衍射模块包括至少一个衍射光学元件，以将所述光进行调制后投影到目标面，形成均匀的目标图像，其中，各个所述衍射光学元件包括透明基底以及位于所述透明基底一侧的多个像素单元，所述方法还可包括：根据所述目标图像的振幅和相位确定所述衍射光学元件的相位分布；以及根据所述相位分布确认所述像素单元在垂直所述透明基底方向上的长度。
[0022]在本申请一个实施方式中，所述衍射模块可包括第一衍射模块和第二衍射模块，所述第一衍射模块和所述第二衍射模块各自包括至少一个所述衍射光学元件。
[0023]在本申请一个实施方式中，确定所述相位分布可包括：通过迭代算法并基于所述目标图像的振幅和相位确定所述衍射光学元件的相位分布。
[0024]在本申请一个实施方式中，所述迭代算法可包括GS迭代算法。
[0025]在本申请一个实施方式中，通过迭代算法并基于所述目标图像的振幅和相位确定所述衍射光学元件的相位分布的步骤可包括：获取所述目标图像的振幅和相位；根据菲涅尔衍射逆运算获得所述第二衍射模块出射面的目标振幅和目标相位分布；利用所述第二衍射模块出射面的振幅作为限制条件，确认所述第一衍射模块的相位分布；利用所述第一衍
射模块的相位分布确认所述第二衍射模块入射面的振幅和相位；以及得到所述第二衍射模块的相位分布，其中第二衍射模块的相位为所述目标相位与所述第二衍射模块入射面的相位差。
[0026]在本申请一个实施方式中，根据所述相位分布进一步确认所述像素单元在垂直所述透明基底方向上的长度h可满足：其中，λ为所述入射光的波长，为所述第二衍射模块的相位分布，n为折射率。
[0027]在本申请一个实施方式中，所述第二衍射模块的大小被配置为可不大于所述第一衍射模块的出射面与所述第二衍射模块的入射面之间的距离。
[0028]在本申请一个实施方式中，所述第二衍射模块中的所述衍射光学元件的像素单元的大小可被配置为不小于10λ，其中，λ为所述入射光的波长。
[0029]在本申请一个实施方式中，所述第一衍射模块中的所述衍射光学元件的像素单元的大小pixDOE1可满足：其中，λ为所述入射光的波长，z1为所述第一衍射模块的出射面与所述第二衍射模块的入射面之间的距离，N为所述第二衍射模块中的所述衍射光学元件在垂直于光轴方向上的像素单元的数量，pixDOE2为所述第二衍射模块中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种投影系统，其特征在于，包括：至少一个光源，用于发射光；衍射模块，包括含至少一个衍射光学元件，以将所述光进行调制后投影到目标面，形成均匀的目标图像，其中，所述衍射光学元件包括透明基底以及位于所述透明基底一侧多个像素单元，所述衍射光学元件的相位分布根据所述目标图像的振幅和相位确定，所述像素单元在垂直所述透明基底方向上的长度根据所确定的相位分布确定。2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述衍射模块包括第一衍射模块和第二衍射模块，所述第一衍射模块和所述第二衍射模块各自包括至少一个所述衍射光学元件。3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，通过迭代算法并根据所述目标图像的振幅和相位确定所述衍射光学元件所述相位分布。4.根据权利要求3所述的投影系统，其特征在于，所述迭代算法包括GS迭代算法。5.根据权利要求2所述的投影系统，其特征在于，所述衍射光学元件的像素单元在垂直于所述透明基底方向上的长度h满足：于所述透明基底方向上的长度h满足：其中，λ为所述入射光的波长，为所述第二衍射模块的相位分布，n为折射率。6.根据权利要求2所述的投影系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴诚哲，谢前森，吴尚亮，陈俊逸，
申请(专利权)人：宁波舜宇车载光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：