用于在光学系统中测量反射模式显示器的绝对光产出量的方法技术方案

一种在具有折返光径的光学系统中测量偏振调制反射型显示器绝对产出量的方法。其步骤包括在具有第一偏振光束分离器，和反射型显示器的折返光径中测量第一光强度，Ｌ＃－［Ｒ］。第二光强度，Ｌ０，是通过采用以第二正交转动的偏振光束分离器来代替反射型显示器的非折返光径来测量的。计算了绝对产出量Ｔ＃－［Ｍ］此处Ｔ＃－［Ｍ］＝Ｌ＃－［Ｒ］／Ｌ＃－［０］。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及在给定的光学系统中测量偏振调制的反射型显示系统的绝对光产生量的一种新方法。在本案例中的光学系统规定为调制光以获得所要求光学图像的一个系统。术语光学系统的意思包括诸如装在顶部的显示器和电子投影显示器的显示系统。在光学系统中的每个光学元件都有元件都有光产出量，即效率。透射型光学元件的光产出量是该元件透射的入射光的份额，即不被该元件反射，吸收，或散射的光的百分率。反射型光学元件的光产出量定义为该元件反射的入射光的份额，即不被该元件透射，吸收，或散射的光的百分率。在评定和设计诸如电子投影仪的光学显示系统中，光输出是一个重要因子。在会议和展示中，报告人经常使用连接到个人计算机的电子投影仪来提供电子显示(例如Microsoft Power TM显示仪)。系统的光输出帮助决定所投影图像的亮度，所以希望有高的光输出。光输出受每个元件的影响，正比于该元件的产出量。一般，光学显示系统不是采用透射模式就是采用反射模式的显示器。在透射模式的系统中，光经显示器或成像器通过。在反射模式的系统中，显示器反射光。许多公司集中于开发反射模式显示器以寻求较低成本和较高的分辨率。有前途的新的反射模式显示器包括在硅上的液晶(LCOS)装置。这些装置采用偏振入射光并反射偏振调制光。反射模式显示器的设计者们传统地采用一个模型或通过在系统中每个元件透射的光的测量，确定用分数表示的透射值，然后计算所有这些透射值的乘积(参阅，E.H.Stupp，M.S.Brennesholtz，Projection Displays，Wiley-SIDSeries in Display Technology，239 ff.(1999)，E.E.Doany，R.N.Singh，A.E.Rosenbluth，and G.L.-T.Chiu，“Projection display throughputEfficiency of optical transmission and light-source collection，”IBMJ.Res.Develop.，42，387-399(1998)，它们包括在此供参考)。到目前为止，要建立用于硅土液晶(LCOS)微显示器这样一种用分数表示的透射度是困难的，或即使将一个LCOS装置的产出量特性与另一个的作比较都很困难。这是由于对这些装置准确建模或测量产出量很困难所致。由于显示器的反射本性而导致测量产出量是困难的。因为它们是反射的，所以一般用与通常是层压到颊镜上1/4波长薄膜(QWF)的参照物作比较来测量LCOS微显示器的产出量。一种用于计算在系统中反射型显示器输出的传统方法首先是采用1/4-波长片和平面镜代替反射型显示器来测量系统的产出量。J.H.Morrissy等人，在“Reflective Microdisplays for Projection orVirtinal-View Applications”，880，SID 1999 Digest中描述了一个方法，其中采用了光耦合到宽带1/4波长延迟片，或QWF的铝平面镜来测定反射模式显示器的反射率。在这个技术中，首先把成象器驱动到它的全亮状态，再测量其所得到的光输出。然后用上面描述的1/4波长层压片代替该成象器并再次测量其输出。第一个测量结构除以第二个测量结果来确定一个产出量值。尽管这种测量能给出在各种LCOS微显示器间良好的比较结果，但是在这个情况中，微显示器的绝对产出量有赖于知道参考平面镜和QWF的反射系数。当所要求的是光谱产出量时，这就特别困难。这方法的问题包括平面镜和QWF这两者都把未知的不精确性引进测量结果的事实。由于没有理想的光学装置，平面镜和QWF这两者都有自己的产出量，而它们在计算中是被忽略的。没有能用于这些测量的标准平面镜或1/4波长片，所以对相同显示器的测量不是一样的。结果，测试者面临试图来限定平面镜和1/4波长片的光学特性的工作(参阅，例如，M.D.Wilson，“Methods of Measuring Performance of LCOSMicrodisplays”，Microdisplay 2000，August 7-9，2000)。此外，在不同的系统中每个显示器可能有不同的表现。例如，传统上，1/4波长片只在一个波长的1/4波长是精确的，所以每次测试都必须使用对红，绿，和蓝的(“RGB”，在传统的显示系统中，用来产生各种其它颜色的原色)至少三种不同的1/4波长长片/薄膜。不同的波长片和不同的RGB测试将给出不同的结果。即使是宽带QWF对RGB各色也具有不同的透射率。诸如具体光学系统的入射角，温度，灯光光谱，以及输入和输出f/#s等的其它因素也会影响测量。对在一系统中以精确和可重复的方式来计算反射型显示器绝对产出量方法的需要依然存在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在具有折返光径的光学系统中测量偏振调制反射型显示器的绝对光产出量的方法。本方法包括测量在折返光径中传递的第一光强度，LR的若干步骤。折返光径包括产生光束的照明系统，第一偏振光分离器，反射型显示器，以及投影系统。由光学系统调制的光束第一偏振分量由第一偏吵分离器折返而光束第二偏振分量由第一偏振束分离器透射，其中偏振分量中的一个分量被反射出反射型显示器。也测量了通过在非折返光径的光学系统中传递的第二光强度Lo。非折返光径除了在非折返光径中移走了反射型显示器之外，包括与折返光径同样的元件。非折返光径具有第一偏振束分离器和具有等价光学性能特性的第二正交转动的我束分离器。光束由PBS中的一个透射，而由另一个反射。然后计算绝对产出量TM，此处TM＝LR/LO。反射出反射型显示器的偏振分量可以是第一也可以是第二偏振分量。测量第一和第二光强度的诸步骤可以用适光法，辐射测量法，分光辐射测量法或用其它适宜的方法来完成。照明系统可有可变的f/#s，本方法还包括对照明的不同f/#s，重复测量第一和第二光强度并对反射型显示器对照明的不同f/#s计算绝对产生量的诸步骤。投影系统也可有可变的f/#s，本方法还包括对不同的投影f/#s，重复测量第一和第二光强度并对反射型显示器对不同的投影f/#s计算绝对产出量的诸步骤。照明系统包括光束源。光束可包括可见光，红外辐射，紫外照亮的图案，或其它要利用反射型显示器成象的辐射类型。光束源可以是相干光束源，平行光束源，或其它适宜的光源。附图简述附图说明图1是一光学显示系统的平面示意图；图2a是一测试台，其中微显示器处理测试位置；图2b是用于测试归一化常数的非折返测试台； 图3a是另一测试台，其中微显示器处于测试位置；图3b是用于测试归一化常数的另一非折返测试台；图4是两个QWF/平面镜层压片的光谱绝对产生量；图5是以LCOS微显示器为例子的光谱绝对产出量。具体实施例方式图1示出光学显示器即成象系统10，它包括提供光束14的光束源12。术语“光束”包括可见光谱，以及红外和紫外光谱。光束14包括紫外光照亮的图案或其它要利用反射型显示器成象的辐射类型。光束源12可以是相光束源，平行光束源，或其它适宜的光源。照明系统包括光束源12和照明光学系统16。光束14经照明光学系统16通过，用它来调制光。光的调制可包括光束成形并使之均匀，用合适的透镜作用来限定f/#，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用在具有折返光径的光学系统中，测量偏振调制的反射型显示器的绝对光产出量的方法，其特征在于，该方法包括的步骤为：ａ）测量在折返光径中传递的第一光强度，Ｌ↓［Ｒ］，其中由光学系统调制的光束第一偏振分量被第一偏振光束分离器折返，以及光束第 二偏振分量被第一偏振光束分离器透射，其中偏振分量中的一个分量被反射出反射型显示器；ｂ）测量在非折返光径中被光学系统传递的第二光强度，Ｌ↓［Ｏ］，在该光径中反射型显示器已被移走，该光径具有第一偏振光束分离器以及具有等效光学性能特性的第二正 交转动偏振光束分离器，其中，光束是由ＰＢＳ中的一个透射而由另一个反射，以及ｃ）计算绝对产出量Ｔ↓［Ｈ］，此处［ＴＭ］↓＝Ｌ↓［Ｒ］／Ｌ↓［Ｏ］。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DJW奥斯图恩，CL布鲁索内，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]