CN115480392A - 消除零阶衍射光线的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种消除零阶衍射光线的方法与系统。该方法与一种系统配合应用，该系统包括光学单元、衍射光学元件及处理装置。该方法包括以下步骤：步骤A：由处理装置依据光学单元的焦距及出射光的波长，得到对应于光学单元的第一相位图；步骤B：设定补偿后的光学单元的设定焦距，并由处理装置依据设定焦距得到光学单元经光学补偿后的第二相位图，且将第二相位图与第一相位图相减，以得到发散相位图；以及步骤C：由处理装置依据发散相位图及衍射光学元件的折射率得到光程差，进而得到衍射光学元件的实际光学设计条件。

Description

消除零阶衍射光线的方法与系统

技术领域

本发明涉及一种方法与系统，特别涉及一种可消除零阶衍射光线的方法与系统。

背景技术

在光学调控的技术领域中，衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)或空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)是常用的相位调制工具。以衍射光学元件(DOE)为例，良好的衍射光学元件要能记录投射出去的结构光的逆傅立叶变换的强度与相位，因此可以精确地将入射光转换成结构光而投射出去，同时直接穿透的零阶光线会几乎消失。零阶光线代表的是漏光，也代表衍射光学元件的制作不够完美，因此，零阶光线越强，就代表衍射光学元件的衍射光越弱。因此，如何消除或尽量降低零阶衍射光，一直是业界努力的课题之一。

如图1所示，在现有的相位调制的光学系统中，光源91所发出的入射光L可射向衍射光学元件(DOE)或空间光调制器(SLM)(标号92)，经由衍射光学元件或空间光调制器进行相位调制后的出射光包括有零阶光L0(零阶衍射光)与非零阶光L1(非零阶衍射光)，其中，零阶光L0可被光圈93(例如为IRIS)过滤(阻挡)掉，而非零阶光L1会通过光圈93，经由反射镜94的反射后可被光传感器95检测到。

然而，现有的作法虽然可以消除或尽量降低零阶衍射光，但是，由于光学系统的元件及光路径的配置缘故，光学系统仍然有体积较大的问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种可消除零阶衍射光线的方法与系统。本发明除了可以消除零阶衍射光线外，相比现有作法来说，还具有体积较小的优点。

为达上述目的，依据本发明的一种消除零阶衍射光线的方法，与一种系统配合应用，该系统包括光学单元、衍射光学元件及处理装置，衍射光学元件对入射光进行相位调控以产生出射光，出射光包括零阶光及非零阶光并穿过光学单元，处理装置依据该方法调控衍射光学元件，使零阶光穿过光学单元后形成发散光，并使穿过光学单元的非零阶光与发散光位于同一个光路径上，该方法包括以下步骤：步骤A：由处理装置依据光学单元的焦距及出射光的波长，得到对应于光学单元的第一相位图；步骤B：设定补偿后的光学单元的设定焦距，并由处理装置依据设定焦距得到光学单元经光学补偿后的第二相位图，且将第二相位图与第一相位图相减，以得到发散相位图；步骤C：由处理装置依据发散相位图及衍射光学元件的折射率得到光程差，进而得到衍射光学元件的实际光学设计条件。

在一个实施例中，在步骤A中，光学单元的焦距为f，出射光的波长为λ，则第一相位图的计算式为：

在一个实施例中，在步骤B中，设定焦距为f’，则第二相位图的计算式为：

且发散相位图的计算式为：

在一个实施例中，在步骤C中，衍射光学元件的折射率为n，则光程差的计算式为：

为达上述目的，依据本发明的一种消除零阶衍射光线的系统，包括光学单元、衍射光学元件以及处理装置。衍射光学元件对入射光进行相位调控以产生出射光，出射光包括零阶光及非零阶光并穿过光学单元；处理装置与衍射光学元件电性连接，处理装置控制衍射光学元件进行以下光学补偿步骤，使零阶光穿过光学单元后形成发散光，并使穿过光学单元的非零阶光与发散光位于同一个光路径上：依据光学单元的焦距及出射光的波长，得到对应于光学单元的第一相位图；设定补偿后的光学单元的设定焦距，并依据设定焦距得到光学单元经光学补偿后的第二相位图，且将第二相位图与第一相位图相减，以得到发散相位图；以及依据发散相位图及衍射光学元件的折射率得到光程差，进而得到衍射光学元件的实际光学设计条件。

在一个实施例中，入射光穿过衍射光学元件而形成出射光；或者，入射光经由衍射光学元件的反射而形成出射光。

为达上述目的，依据本发明的一种消除零阶衍射光线的方法，与一种系统配合应用，该系统包括光学单元、空间光调制器及处理装置，空间光调制器对入射光进行相位调控以产生出射光，出射光包括零阶光及非零阶光并穿过光学单元，处理装置依据该方法调控空间光调制器，使零阶光穿过光学单元后形成发散光，并使穿过光学单元的非零阶光与发散光位于同一个光路径上，该方法包括以下步骤：步骤A’：由处理装置依据光学单元的焦距及出射光的波长，得到对应于光学单元的第一相位图；步骤B’：设定补偿后的光学单元的设定焦距，并由处理装置依据设定焦距得到光学单元经光学补偿后的第二相位图，且将第二相位图与第一相位图相减，以得到发散相位图；步骤C’：由处理装置将发散相位图的相位修正至0～2π；步骤D’：由处理装置将修正至0～2π的发散相位图映射至空间光调制器相映的位元深度；步骤E’：由处理装置将映像后的发散相位图输入空间光调制器，以得到修正后的设定焦距；以及步骤F’：由处理装置依据实际光学效果决定是否重复进行步骤B’至步骤E’。

在一个实施例中，在步骤A’中，光学单元的焦距为f，出射光的波长为λ，则第一相位图的计算式为：

其中x_n，y_n为空间光调制器的每个像素的坐标。

在一个实施例中，在步骤B’中，设定焦距为f’，则第二相位图的计算式为：

且发散相位图的计算式为：

在一个实施例中，在步骤C’中，是将发散相位图对2π+1取余数，得到修正至0～2π的相位图：H_mod(x_n，y_n)。

在一个实施例中，在步骤D’中，空间光调制器的位元深度为b位元，并且依照以下计算式得到映像至位元深度之相位图：

为达上述目的，依据本发明的一种消除零阶衍射光线的系统，包括光学单元、空间光调制器以及处理装置。空间光调制器对入射光进行相位调控以产生出射光，出射光包括零阶光及非零阶光并穿过光学单元；处理装置与空间光调制器电性连接，处理装置控制空间光调制器进行以下光学补偿步骤，使零阶光穿过光学单元后形成发散光，并使穿过光学单元的非零阶光与发散光位于同一个光路径上：依据光学单元的焦距及出射光的波长，得到对应于光学单元的第一相位图；设定补偿后的光学单元的设定焦距，并依据设定焦距得到光学单元经光学补偿后的第二相位图，且将第二相位图与第一相位图相减，以得到发散相位图；将发散相位图的相位修正至0～2π；将修正至0～2π的发散相位图映射至空间光调制器相映的位元深度；将映射后的发散相位图输入空间光调制器，以得到修正后的设定焦距；以及依据实际光学效果决定是否重复进行步骤B’至步骤E’。

在一个实施例中，空间光调制器为穿透式或反射式空间光调制器。

在一个实施例中，空间光调制器为液晶空间光调制器。

在一个实施例中，入射光穿过空间光调制器而形成出射光；或者，入射光经由空间光调制器的反射而形成出射光。

在一个实施例中，光学单元为单一透镜、透镜组、可调焦透镜或光学镜头。

在一个实施例中，光学单元位于出射光的光路径上。

承上所述，在本发明的消除零阶衍射光线的方法与系统中，通过衍射光学元件或空间光调制器所产生对应的发散相位调制机制可补偿光学单元的作用，除了可消除零阶衍射光线外，相比先前技术的现有作法来说，本发明的消除零阶衍射光线的系统还具有体积较小的优点。

附图说明

图1为公知一种相位调制的光学系统的示意图。

图2A为本发明一个实施例的一种消除零阶衍射光线的系统的示意图。

图2B为本发明一个实施例的一种消除零阶衍射光线的方法的流程步骤图。

图3为本发明另一个实施例的一种消除零阶衍射光线的系统的示意图。

图4A为本发明不同实施例的一种消除零阶衍射光线的系统的示意图。

图4B为本发明不同实施例的一种消除零阶衍射光线的方法的流程步骤图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明优选实施例的消除零阶衍射光线的方法与系统，其中相同的元件将以相同的附图标记加以说明。

本发明消除零阶衍射光线的方法与系统可以应用的技术领域相当广，例如可应用于高解析投影、雷射电视、浮空投影/全像投影/3D视觉、虚拟现实(VR)/扩增实境(AR)、光通讯、光学检测(包括3D光学检测)、材料分析、先进显微镜、超解析显微术、光量子科技、量子态检测、量子纠缠态产生、量子通讯、量子密钥传播、隐形切割、光学镊夹或光动力疗法等。

图2A为本发明一个实施例的一种消除零阶衍射光线的系统的示意图，而图2B为本发明一个实施例的一种消除零阶衍射光线的方法的流程步骤图。

请先参照图2A所示，本实施例的消除零阶衍射光线的系统1可包括光学单元11、衍射光学元件(DOE)12a、以及处理装置13。另外，本实施例的系统1还可包括光感测装置14和光源(图未绘示)。

衍射光学元件12a可对入射光L进行相位调控以产生出射光。在一些实施例中，光源例如可发出雷射光，经过光学元件(包括透镜)的处理后可成为平行光(即入射光L)，入射光L再射向衍射光学元件12a后形成出射光。本实施例的入射光L是以穿过衍射光学元件12a而形成出射光为例，然并不以此为限，在不同的实施例中，入射光L也可经由衍射光学元件12a的反射而形成出射光，本发明不限制。

经由衍射光学元件12a进行相位调控后的出射光可包括零阶光(即零阶衍射光)L0及非零阶光(即非零阶衍射光，例如第一阶、第二阶、…)L1，零阶光L0及非零阶光L1可穿过光学单元11。在此，光学单元11可例如但不限于为单一透镜(凸透镜或凹透镜)、透镜组(凸透镜和凹透镜的组合)，可调焦透镜(例如菲涅耳透镜)或光学镜头，并位于出射光的光路径上，因此，出射光(零阶光L0及非零阶光L1)可穿过光学单元11。本实施例的光学单元11是以凸透镜为例。

处理装置13分别与衍射光学元件12a及光感测装置14电性连接。处理装置13可以控制衍射光学元件12a进行光学补偿步骤(即图2B的步骤)，使出射光的零阶光L0可穿过光学单元11后发散而形成发散光L0’，同时使穿过光学单元11的非零阶光L1(即非发散光L1’)收敛，并与发散光L0’位于同一个光路径上，发散光L0’与非发散光L1’可被光感测装置14检测到。在此，非发散光L1’可聚焦在光感测装置14。在一些实施例中，处理装置13可例如包括微处理器(Microprocessor)或中央处理单元(CPU)的计算机或服务器，而光感测装置14例如但不限于包括感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)，例如CCD摄影机。换句话说，光感测装置14可感测穿过光学单元11的零阶光L0(发散光L0’)、及穿过光学单元11的非零阶光L1(非发散光L1’)，并输出感测信号至处理装置13，使处理装置13可以呈现对应的光线或影像。

本实施例的零阶光L0穿过光学单元11时，在光学单元11的作用下会产生光束聚焦的作用，并在聚焦后快速的发散(成为发散光L0’)。另外，本实施例在衍射光学元件12a中加入一个发散相位调制的机制(即图2B的步骤A～步骤C)以补偿光学单元11的作用，使经由衍射光学元件12a完成相位调控的出射光穿过光学单元11后，可以消除零阶衍射光。

请参照图2B所示，本发明的消除零阶衍射光线的方法可与前述的系统1配合应用。系统1的元件及其连接关系可参照上述，在此不再多作说明。其中，处理装置13可依据该方法调控衍射光学元件12a，使零阶光L0穿过光学单元11后形成发散光L0’，并使穿过光学单元11的非零阶光L1(即非发散光L1’)收敛，并与发散光L0’位于同一个光路径上。如图2B所示，该方法可包括步骤A至步骤C。

首先，步骤A为：由处理装置13依据光学单元11的焦距及出射光的波长，得到对应于光学单元11的第一相位图。在步骤A中，光学单元11的实际焦距例如为f，而出射光的波长例如为λ，则第一相位图的计算式可为：

其中，x，y代表衍射光学元件12a上每一位置距离元件中心的距离。

接着，步骤B为：设定补偿后的光学单元11的设定焦距，并由处理装置13依据设定焦距得到光学单元11经光学补偿后的第二相位图，且将第二相位图与第一相位图相减，以得到发散相位图。在步骤B中，假设希望将光学单元11补偿后的聚焦(即设定焦距)的位置设定在f’，则第二相位图的计算式可为：

且发散相位图的计算式为：

最后，步骤C为：由处理装置13依据发散相位图及衍射光学元件12a的折射率得到光程差，进而得到衍射光学元件12a的实际光学设计条件。在步骤C中，衍射光学元件12a的折射率假设为n，则该光程差的计算式可为：

由此可得到设定焦距f’时，衍射光学元件12a的实际设计条件，例如可得到衍射光学元件12a上每一位置所需的实际材料厚度或整片衍射光学元件12a的几何结构。

因此，设计者只要使用衍射光学元件12a的实际光学设计条件所产生的对应相位调制机制，同时配合光学单元11就可将零阶衍射光线消除。

承上，在本实施例的消除零阶衍射光线的方法与系统1中，通过处理装置13依据步骤A至步骤C的流程可得到衍射光学元件12a的实际设计条件，进而产生对应的发散相位调制机制以补偿光学单元的作用，因此可消除零阶衍射光线。另外，本实施例还通过处理装置13调控衍射光学元件12a，使零阶光L0穿过光学单元11后可形成发散光L0’，并使穿过光学单元11的非零阶光L1收敛，并与发散光L0’可位于同一个光路径上，由此，相比先前技术的现有作法来说，本实施例藉由光学元件(调控衍射光学元件12a和光学单元11)及其光路配置的改变，使系统1还具有体积较小的优点。另外，由于系统1没有使用光圈过滤(阻挡)零阶衍射光，因此，光线的利用效率较高。此外，本实施例的系统1因为配置较少的光学元件，使得整体的成本也较低。

图3为本发明另一个实施例的一种消除零阶衍射光线的系统的示意图。如图3所示，本实施例的消除零阶衍射光线的系统1a与前述实施例的消除零阶衍射光线的系统1其元件组成及各元件的连接关系大致相同。不同之处在于，在本实施例的系统1a中，零阶光L0穿过光学单元11后仍为发散光L0’，但穿过光学单元11的非零阶光L1(即非发散光L1’)为平行光束，且发散光L0’与该平行光束(非发散光L1’)位于同一个光路径上且同样被光感测装置14所检测。本实施例的消除零阶衍射光线的系统1a同样通过上述的步骤A至步骤C来消除零阶光线，而且也具有体积较小、光线的利用效率较高和整体成本较低的优点。

图4A为本发明不同实施例的一种消除零阶衍射光线的系统的示意图，而图4B为本发明不同实施例的一种消除零阶衍射光线的方法的流程步骤图。

如图4A所示，本实施例的消除零阶衍射光线的系统1b与前述实施例的消除零阶衍射光线的系统1其元件组成及各元件的连接关系大致相同。不同之处在于，在本实施例的系统1b中，并不是使用衍射光学元件12a来进行相位调控，而是利用空间光调制器12b对入射光L进行相位调控以产生出射光。本实施例的空间光调制器12b为穿透式空间光调制器，故入射光L可穿过空间光调制器12b而形成出射光。在不同的实施例中，空间光调制器12b也可以是反射式空间光调制器，且入射光L可经由空间光调制器12b的反射而形成出射光。在本实施例中，空间光调制器12b可例如但不限于为液晶空间光调制器(LCSLM)。

本实施例的零阶光L0穿过光学单元11后，在光学单元11的作用下会产生光束聚焦的作用，并在聚焦后快速的发散(成为发散光L0’)。另外，本实施例在空间光调制器12b中加入一个发散相位调制的机制(即图4B的步骤A’至步骤F’)以补偿光学单元11的作用，使经由空间光调制器12b完成相位调控的出射光可消除零阶衍射光线。

请参照图4B所示，本发明的另一种消除零阶衍射光线的方法可与前述的系统1b配合应用。系统1b的元件及其连接关系可参照上述，在此不再多作说明。其中，处理装置13与空间光调制器12b电性连接。且处理装置13可控制空间光调制器12b进行以下光学补偿步骤(即图4B的步骤)，使零阶光L0穿过光学单元11后形成发散光L0’，同时使穿过光学单元11的非零阶光L1收敛，并与发散光L0’位于同一个光路径上。在此，处理装置13可依据该方法调控空间光调制器12b以消除零阶衍射光线。该方法可包括图4B的步骤A’至步骤F’。

首先，步骤A’为：由处理装置13依据光学单元11的焦距及出射光的波长，得到对应于光学单元11的第一相位图。在步骤A’中，光学单元11的焦距为f，出射光的波长为λ，则第一相位图的计算式可为：

其中，x_n，y_n为空间光调制器12b的每个像素的坐标。

接着，步骤B’为：设定补偿后的光学单元11的设定焦距，并由处理装置13依据设定焦距得到光学单元11经光学补偿后的第二相位图，且将第二相位图与第一相位图相减，以得到发散相位图。在步骤B’中，假设希望将光学单元11补偿后的聚焦(即设定焦距)的位置设定在f’，则第二相位图的计算式可为：

且发散相位图的计算式可为：

之后，步骤C’为：由处理装置13将发散相位图的相位修正至0～2π。在步骤C’中，是将发散相位图对2π+1取余数，得到修正至0～2π的相位图：H_mod(x_n，y_n)。

然后，步骤D’为：由处理装置13将修正至0～2π的发散相位图映射至空间光调制器12b相映的位元深度。在步骤D’中，空间光调制器12b的位元深度例如为b位元(bit)，并且依照以下计算式得到映像至位元深度之相位图：

在一个实施例中，空间光调制器12b的位元深度例如为8位(0～255灰阶)。

接着，步骤E’为：由处理装置13将映像后的发散相位图输入空间光调制器12b，以得到修正后的设定焦距。在步骤E’中，是将步骤D’的H_bit(x_n，y_n)输入空间光调制器12b并检视修正后的焦距f‘是否符合预期。

最后，步骤F’为：由处理装置13依据实际光学效果决定是否重复进行步骤B’至步骤E’。换句话说，如果先前设定的焦距f‘可使零阶光L0穿过光学单元11后形成发散光L0’，进而消除零阶光线时，则不再重复进行步骤B’至步骤E’；但是，如果无法消除零阶光线时，则回到步骤B’再重新修正设定焦距(f’)，亦即重新修正光学单元11的设定焦距的位置后再进行后续的计算步骤，直到修正后的设定焦距的实际光学效果符合预期(亦即消除零阶衍射光线)为止。

承上，在本实施例的消除零阶衍射光线的方法与系统1b中，通过处理装置13依据步骤A’至步骤E’将映射后的发散相位图输入空间光调制器12b，以得到修正后的设定焦距，并依据空间光调制器12b(和光学单元11)所产生的实际光学效果决定是否重复进行步骤B’至步骤E’，进而产生对应的发散相位调制机制以补偿光学单元的作用，因此可消除零阶衍射光线。另外，本实施例还通过处理装置13调控空间光调制器12b，使零阶光L0穿过光学单元11后可形成发散光L0’，并使穿过光学单元11的非零阶光L1收敛，并与发散光L0’可位于同一个光路径上，由此，相比先前技术的现有作法来说，本实施例藉由光学元件(空间光调制器12b和光学单元11)及其光路配置的改变，使系统1b还具有体积较小的优点。另外，由于系统1b没有使用光圈过滤(阻挡)零阶衍射光，因此，光线的利用效率较高。此外，本实施例的系统1b因为配置较少的光学元件，使得整体的成本也较低。

特别一提的是，图3的穿过光学单元11的非零阶光L1(即非发散光L1’)为平行光束的实施态样也可应用于图4的系统1b中。

综上所述，在本发明的消除零阶衍射光线的方法与系统中，通过衍射光学元件或空间光调制器所产生对应的发散相位调制机制可补偿光学单元的作用，除了可消除零阶衍射光线外，相比先前技术的现有作法来说，本发明的消除零阶衍射光线的系统还具有体积较小的优点。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的权利要求书中。

【附图标记说明】

1,1a,1b：系统(消除零阶衍射光线的系统)

11：光学单元

12a：衍射光学元件

12b：空间光调制器

13：处理装置

14：光感测装置

91：光源

92：衍射光学元件或空间光调制器

93：光圈

94：反射镜

95：光传感器

A,A’,B,B’,C,C’,D’,E’,F’：步骤

L：入射光

L0：零阶光(零阶衍射光)

L0’：发散光

L1：非零阶光(非零阶衍射光)

L1’：非发散光

Claims (17)

1.一种消除零阶衍射光线的方法，与一种系统配合应用，所述系统包括光学单元、衍射光学元件及处理装置，所述衍射光学元件对入射光进行相位调控以产生出射光，所述出射光包括零阶光及非零阶光并穿过所述光学单元，所述处理装置依据所述方法调控所述衍射光学元件，使所述零阶光穿过所述光学单元后形成发散光，并使穿过所述光学单元的所述非零阶光与所述发散光位于同一个光路径上，所述方法包括以下步骤：

步骤A：由所述处理装置依据所述光学单元的焦距及所述出射光的波长，得到对应于所述光学单元的第一相位图；

步骤B：设定补偿后的所述光学单元的设定焦距，并由所述处理装置依据所述设定焦距得到所述光学单元经光学补偿后的第二相位图，且将所述第二相位图与所述第一相位图相减，以得到发散相位图；以及

步骤C：由所述处理装置依据所述发散相位图及所述衍射光学元件的折射率得到光程差，进而得到所述衍射光学元件的实际光学设计条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤A中，所述光学单元的焦距为f，所述出射光的波长为λ，则所述第一相位图的计算式为：

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤B中，所述设定焦距为f’，则所述第二相位图的计算式为：

且所述发散相位图的计算式为：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤C中，所述衍射光学元件的折射率为n，则光程差的计算式为：

5.一种消除零阶衍射光线的系统，包括：

光学单元；

衍射光学元件，对入射光进行相位调控以产生出射光，所述出射光包括零阶光及非零阶光并穿过所述光学单元；以及

处理装置，与所述衍射光学元件电性连接，所述处理装置控制所述衍射光学元件进行以下光学补偿步骤，使所述零阶光穿过所述光学单元后形成发散光，并使穿过所述光学单元的所述非零阶光与所述发散光位于同一个光路径上：

依据所述光学单元的焦距及所述出射光的波长，得到对应于所述光学单元的第一相位图；

设定补偿后的所述光学单元的设定焦距，并依据所述设定焦距得到所述光学单元经光学补偿后的第二相位图，且将所述第二相位图与所述第一相位图相减，以得到发散相位图；以及

依据所述发散相位图及所述衍射光学元件的折射率得到光程差，进而得到所述衍射光学元件的实际光学设计条件。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述入射光穿过所述衍射光学元件而形成所述出射光；或者，所述入射光经由所述衍射光学元件的反射而形成所述出射光。

7.一种消除零阶衍射光线的方法，与一种系统配合应用，所述系统包括光学单元、空间光调制器及处理装置，所述空间光调制器对入射光进行相位调控以产生出射光，所述出射光包括零阶光及非零阶光并穿过所述光学单元，所述处理装置依据所述方法调控所述空间光调制器，使所述零阶光穿过所述光学单元后形成发散光，并使穿过所述光学单元的所述非零阶光与所述发散光位于同一个光路径上，所述方法包括以下步骤：

步骤A’：由所述处理装置依据所述光学单元的焦距及所述出射光的波长，得到对应于所述光学单元的第一相位图；

步骤B’：设定补偿后的所述光学单元的设定焦距，并由所述处理装置依据所述设定焦距得到所述光学单元经光学补偿后的第二相位图，且将所述第二相位图与所述第一相位图相减，以得到发散相位图；

步骤C’：由所述处理装置将所述发散相位图的相位修正至0～2π；

步骤D’：由所述处理装置将修正至0～2π的所述发散相位图映射至所述空间光调制器相映的位元深度；

步骤E’：由所述处理装置将映像后的所述发散相位图输入所述空间光调制器，以得到修正后的所述设定焦距；以及

步骤F’：由所述处理装置依据实际光学效果决定是否重复进行步骤B’至步骤E’。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤A’中，所述光学单元的焦距为f，所述出射光的波长为λ，则所述第一相位图的计算式为：

其中x_n，y_n为所述空间光调制器的每个像素的坐标。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤B’中，所述设定焦距为f’，则所述第二相位图的计算式为：

且所述发散相位图的计算式为：

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在步骤C’中，是将所述发散相位图对2π+1取余数，得到修正至0～2π的相位图：H_mod(x_n，y_n)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤D’中，所述空间光调制器的位元深度为b位元，并且依照以下计算式得到映像至所述位元深度的相位图：

12.一种消除零阶衍射光线的系统，包括：

光学单元；

空间光调制器，对入射光进行相位调控以产生出射光，所述出射光包括零阶光及非零阶光并穿过所述光学单元；以及

处理装置，与所述空间光调制器电性连接，所述处理装置控制所述空间光调制器进行以下光学补偿步骤，使所述零阶光穿过所述光学单元后形成发散光，并使穿过所述光学单元的所述非零阶光与所述发散光位于同一个光路径上：

依据所述光学单元的焦距及所述出射光的波长，得到对应于所述光学单元的第一相位图；

设定补偿后的所述光学单元的设定焦距，并依据所述设定焦距得到所述光学单元经光学补偿后的第二相位图，且将所述第二相位图与所述第一相位图相减，以得到发散相位图；

将所述发散相位图的相位修正至0～2π；

将修正至0～2π的所述发散相位图映射至所述空间光调制器相映的位元深度；

将映射后的所述发散相位图输入所述空间光调制器，以得到修正后的所述设定焦距；以及

依据实际光学效果决定是否重复进行步骤B’至步骤E’。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述空间光调制器为穿透式或反射式空间光调制器。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述空间光调制器为液晶空间光调制器。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述入射光穿过所述空间光调制器而形成所述出射光；或者，所述入射光经由所述空间光调制器的反射而形成所述出射光。

16.根据权利要求5或12所述的系统，其中所述光学单元为单一透镜、透镜组、可调焦透镜或光学镜头。

17.根据权利要求5或12所述的系统，其中所述光学单元位于所述出射光的光路径上。

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