顏色相關(guān)的孔徑光闌的制作方法
【專利摘要】提供一種光學(xué)系統(tǒng)，包括照明源、微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和光學(xué)元件。微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器可選擇性地調(diào)制光束、通過衍射和反射對(duì)光進(jìn)行改向并且提供表現(xiàn)出依賴于入射在其上的光的光譜帶寬的衍射手性的輸出調(diào)制光束。光學(xué)元件具有顏色相關(guān)的孔徑，其定義輸出調(diào)制光束被透射的部分和被阻擋的剩余部分。由光學(xué)元件獲取的每個(gè)輸出調(diào)制光束的效率和對(duì)比度可由每個(gè)光束的窄光譜帶寬、顏色相關(guān)的孔徑的光譜特性以及微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器針對(duì)關(guān)聯(lián)的光譜帶寬的衍射手性獨(dú)立確定。
【專利說明】顏色相關(guān)的孔徑光闌
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的奪叉引用
[0002] 要求題為"Color Dependent Aperture Stop"、于2012年4月3日提交的美國(guó)臨 時(shí)專利申請(qǐng)61/686, 318的優(yōu)先權(quán)，其整體通過引用方式被并入于此。
[0003] 本發(fā)明與同本發(fā)明同時(shí)提交的、題為"Projector Optimized for Modulator Diffraction Effects" 的第 PCT/_號(hào)[代理人案號(hào) 10002/869626]國(guó)際專利 申請(qǐng)相關(guān)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004] 本發(fā)明一般涉及用于電影顯示的體系和方法，并且更具體地（雖然不必排它地） 涉及具有孔徑光闌尺寸及形狀的投影透鏡和具有孔徑光闌尺寸及形狀的照明系統(tǒng)，其中此 二者或任一者可以在尺寸或形狀上作為波長(zhǎng)的函數(shù)而變化。

【背景技術(shù)】
[0005] 在光學(xué)設(shè)計(jì)中，一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)可能緊隨著另一光學(xué)系統(tǒng)。在這種情況下，有效地將 光從一個(gè)系統(tǒng)耦合到另一個(gè)系統(tǒng)可能是重要的。這可以通過例如使用三種考慮來完成。
[0006] 首先，離開第一系統(tǒng)的光的工作f數(shù)（f-number)可與進(jìn)入第二系統(tǒng)的光的工作f 數(shù)相匹配，這可以幫助使光的軸向光束被有效地耦合。有效的耦合可以涉及成本和光通量。 如果第一系統(tǒng)的f數(shù)小而第二系統(tǒng)的f數(shù)較大，那么通過將它們連接在一起，一些光可能會(huì) 損失。如果第一系統(tǒng)的f數(shù)大而第二系統(tǒng)的f數(shù)較低，那么沒有或者大體上沒有光被損失但 是第二系統(tǒng)"太昂貴"，因?yàn)樗怀踩珮?biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)以工作在較大的孔徑尺寸。因此，一種方法 是將兩個(gè)系統(tǒng)匹配起來。用于優(yōu)化光學(xué)子系統(tǒng)之間的光的有效耦合的第二條件是確保第一 系統(tǒng)的出射光瞳的定位可以與第二系統(tǒng)的入射光瞳的定位相同，這可以幫助光的離軸光束 被有效地耦合。最后，任何在第一系統(tǒng)中完成的漸暈可以由第二系統(tǒng)中類似的漸暈相匹配。 作為場(chǎng)位置的函數(shù)的漸暈（Vignetting)可以用來改變有效f數(shù)。假設(shè)光瞳定位和漸暈是 在光學(xué)設(shè)計(jì)中被仔細(xì)考慮的細(xì)節(jié)，且假設(shè)系統(tǒng)具有圓對(duì)稱性，那么工作f數(shù)、NA、錐角或者f 數(shù)中的任一個(gè)（在無限共軛系統(tǒng)中）都可以用作匹配的標(biāo)準(zhǔn)。
[0007] 在孔徑光闌不再是圓形時(shí)（例如在光瞳掩模被使用時(shí)），先前的項(xiàng)不再是常數(shù)而 是作為角度的函數(shù)而變化。然而在某些角度下仍然存在最大半徑，其對(duì)應(yīng)于最大錐角和NA 以及最小工作f數(shù)或f數(shù)。光學(xué)部件可以被設(shè)計(jì)成在這種條件下工作，因此與之前同樣的 匹配標(biāo)準(zhǔn)可以被使用。然而，可能要強(qiáng)加一個(gè)附加的條件，即第一系統(tǒng)的出射光瞳的形狀和 定向要與第二系統(tǒng)的入射光瞳的形狀和定向相匹配。
[0008] 匹配工作f數(shù)的原理通常被用在投影儀中的投影和照明光學(xué)部件的設(shè)計(jì)中。尤 其，這被使用在DPL電影投影儀中，其使用由Texas Instruments Inc. of Dallas, TX提供 的數(shù)字微鏡器件（DMD)。DMD空間光調(diào)制器已經(jīng)被成功采用在包括滿足DC2K數(shù)字電影分辨 率標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電影設(shè)備的數(shù)字投影系統(tǒng)中。效率測(cè)量已經(jīng)在這些使用DC2K芯片的系統(tǒng)上 被執(zhí)行，并且發(fā)現(xiàn)效率優(yōu)化原理是有效的；然而，對(duì)于利用新的DC4K芯片的系統(tǒng)，沒有發(fā)現(xiàn) 原理同樣有效地起作用。
[0009] 獨(dú)立于包括基于DMD和LC0S的投影儀的數(shù)字投影技術(shù)的發(fā)展，激光投影技術(shù)隨 著激光的發(fā)展已經(jīng)逐步發(fā)展在相當(dāng)獨(dú)立的道路上。一個(gè)示例是在論文"Laser Digital Cinema Projector，〃by G. Zheng et al. , Journal of Display Technology,Vol. 4,pp. 3 14-318(2008)中描述的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)將激光改進(jìn)到傳統(tǒng)的基于2K DMD的數(shù)字電影投影 儀中 ° 在 "A Laser-Based Digital Cinema Projector^, by B. Silverstein et al. (SID Symposium Digest, Vol. 42, pp. 326-329, 2011)中描述的第二示例性系統(tǒng)描述了使用 2K DMD空間光調(diào)制器和普通光學(xué)部件的激光投影儀。
[0010] 為了支持激光投影儀的發(fā)展，使用紅色、綠色和藍(lán)色激光執(zhí)行了透射實(shí)驗(yàn)。不可接 受的效率損失在激光波長(zhǎng)和4K DMD器件的各種組合中被觀察到。這些損失可能是由于增 加的DC4K芯片的較精細(xì)的節(jié)距衍射。衍射在傳播波（例如光波）遇到障礙物且其行為被 修改時(shí)出現(xiàn)。例如，這可以發(fā)生在障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相似且障礙物包括多個(gè)、緊密排列的 縫隙時(shí)。這還可以導(dǎo)致無法根據(jù)幾何光學(xué)推斷的光分布的復(fù)雜散布。
[0011] 為了改善紅光的透射，可以增加投影孔徑光闌的尺寸。然而，打開投影光闌可能具 有連續(xù)對(duì)比度降低的不良效果。連續(xù)對(duì)比度是通過測(cè)量全白圖像的一個(gè)點(diǎn)處的亮度除以全 黑圖像的同一點(diǎn)處的亮度而獲得的值。比紅光對(duì)比度的適度下降，可能更期望紅光透射的 顯著增益。由于孔徑尺寸對(duì)于藍(lán)光和綠光本來就合適，那么打開投影孔徑會(huì)導(dǎo)致藍(lán)光和綠 光對(duì)比度的降低。這可能是不期望的，尤其是因?yàn)榇蟛糠值墓馔渴窃诰G色通道中。因此， 存在對(duì)顏色相關(guān)的孔徑的需要，以最大化紅光透射但同時(shí)不降低綠光和藍(lán)光的對(duì)比度。
[0012] M. Fan的第7, 400, 458號(hào)美國(guó)專利提供了在照明子系統(tǒng)中具有"依賴波長(zhǎng)的孔徑 光闌"的投影系統(tǒng)，其中圖案化薄膜涂層被提供在基板上。光譜上依賴得到的同心環(huán)的孔徑 光闌修改顏色通道光水平且提高了圖像質(zhì)量。C. Liu的第7, 321，473號(hào)美國(guó)專利提供了具 有透鏡孔徑的投影透鏡，其中為了在顏色相關(guān)的基礎(chǔ)上提高圖像分辨率，光譜過濾器提供 光譜上依賴同心環(huán)的孔徑。類似地，R. English等人的第7, 008, 065號(hào)美國(guó)專利在照明系 統(tǒng)或投影光學(xué)部件中提供了顏色平衡的孔徑光闌或變跡孔徑光闌。在這種情況下，使用光 譜上依賴同心環(huán)的孔徑和成形孔徑光闌設(shè)計(jì)兩者，目標(biāo)是提高用于顏色平衡調(diào)整和設(shè)置白 點(diǎn)的照明光水平，以及提高LC0S光閥的圖像對(duì)比度。
[0013] 盡管包括數(shù)字電影投影儀、使用來自Texas Instruments的數(shù)字微鏡器件的投影 儀是用于商業(yè)用途，但是還沒有被廣泛認(rèn)識(shí)到的是隨著特征已經(jīng)變得較小，DMD器件的衍射 行為已經(jīng)改變了。當(dāng)這樣的器件被用于包括激光的窄帶光源時(shí)，衍射效應(yīng)會(huì)變得越發(fā)重要， 并且將這些微鏡視作簡(jiǎn)單的反射器件不再是充分的。因此，使用諸如DMD之類的微鏡陣列 調(diào)制器進(jìn)一步改善投影儀的設(shè)計(jì)仍然是有機(jī)會(huì)的，包括通過使用優(yōu)化的顏色相關(guān)的孔徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 在一個(gè)方面中，光學(xué)系統(tǒng)被提供包括第一照明源、第二照明源、第一微鏡陣列光學(xué) 調(diào)制器、第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和光學(xué)元件。第一照明源可以提供具有第一光譜帶寬的 第一光束。第二照明源可以提供具有第二光譜帶寬的第二光束。第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器 可以選擇性地調(diào)制第一光束以編碼第一光束上的數(shù)據(jù)。第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器可以選擇 性地調(diào)制第二光束以編碼第二光束上的數(shù)據(jù)。第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和第二微鏡陣列光 學(xué)調(diào)制器各自可以通過衍射和反射兩者對(duì)光進(jìn)行改向，并且可以提供表現(xiàn)出依賴于入射在 其上的光的光譜寬度的衍射手性的輸出調(diào)制光束。光學(xué)元件可以從第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制 器和第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器收集輸出調(diào)制光束。光學(xué)元件具有至少一個(gè)顏色相關(guān)的孔 徑，其定義輸出調(diào)制光束被透射的部分和被阻擋的剩余部分。由光學(xué)元件獲取的每個(gè)輸出 調(diào)制光束的效率和對(duì)比度可以由第一光束和第二光束各自的窄光譜帶寬、顏色相關(guān)的孔徑 的光譜特性以及相關(guān)光譜帶寬的第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器各 自針對(duì)關(guān)聯(lián)的光譜帶寬的衍射手性獨(dú)立確定。
[0015] 在另一方面中，光學(xué)系統(tǒng)被提供包括第一照明源、第二照明源、微鏡陣列光學(xué)調(diào)制 器和光學(xué)元件。第一照明源可以提供具有第一光譜帶寬的第一光束。第二照明源可以提供 具有第二光譜帶寬的第二光束。微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器可以按時(shí)間順序接收第一光束和第二 光束，并且可以選擇性地調(diào)制第一光束和第二光束中的每個(gè)以編碼其上的數(shù)據(jù)。微鏡陣列 光學(xué)調(diào)制器可以通過衍射或反射對(duì)第一光束或第二光束進(jìn)行改向，以提供分別表現(xiàn)出依賴 于第一光譜帶寬的第一衍射手性和依賴于第二光譜帶寬的第二衍射手性的第一輸出調(diào)制 光束和第二輸出調(diào)制光束。光學(xué)兀件可以從微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器收集第一光譜帶寬的第一 輸出調(diào)制光束和第二光譜帶寬的第二輸出調(diào)制光束。光學(xué)兀件具有至少一個(gè)顏色相關(guān)的孔 徑，其定義第一輸出調(diào)制光束和第二輸出調(diào)制光束被透射的部分和被阻擋的剩余部分。由 光學(xué)兀件獲取的第一輸出調(diào)制光束和第二輸出調(diào)制光束各自的效率和對(duì)比度可以由第一 光束和第二光束各自的光譜帶寬、顏色相關(guān)的孔徑的光譜特性以及微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器針 對(duì)關(guān)聯(lián)的第一光譜帶寬和第二光譜帶寬的衍射手性獨(dú)立確定。
[0016] 在另一方面中，光學(xué)系統(tǒng)被提供包括第一照明源、第二照明源、第一微鏡陣列光學(xué) 調(diào)制器、第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和具有顏色相關(guān)的孔徑的光學(xué)元件。第一照明源可以提 供具有第一光譜帶寬的第一光束。第二照明源可以提供具有第二光譜帶寬的第二光束。第 一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器可以基于表現(xiàn)出衍射手性的一個(gè)或多個(gè)微鏡的開狀態(tài)或關(guān)狀態(tài)的 命令選擇性地調(diào)制光的第一入射光束以編碼其上的數(shù)據(jù)。第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器可以基 于表現(xiàn)出衍射手性的一個(gè)或多個(gè)微鏡的開狀態(tài)或關(guān)狀態(tài)的命令選擇性地調(diào)制光的第二入 射光束以編碼其上的數(shù)據(jù)。顏色相關(guān)的孔徑可以接收來自第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器的輸出 調(diào)制光束和來自第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器的輸出調(diào)制光束，并且提供給第一光束比第二光 束更低的f數(shù)。第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器被選擇用于提供針對(duì)光的第一光束優(yōu)先開狀態(tài)光 效率的衍射手性，并且第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器被選擇以具有針對(duì)光的第二光束優(yōu)先關(guān)狀 態(tài)光學(xué)對(duì)比度的衍射手性。
[0017] 提到這些說明性方面不是要限制或限定本發(fā)明，而是為了提供示例以幫助對(duì)其理 解。另外的示例和特征在【具體實(shí)施方式】中討論，并且提供了進(jìn)一步的描述。由各種方面和 特征中的一個(gè)或多個(gè)提供的優(yōu)點(diǎn)可通過細(xì)閱該說明書或通過實(shí)踐給出的一個(gè)或多個(gè)方面 或特征而被進(jìn)一步理解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是根據(jù)一個(gè)特征其中可以使用⑶A的系統(tǒng)的框圖。
[0019] 圖2是根據(jù)一個(gè)特征針對(duì)特定波段具有減小的工作f數(shù)的CDA的圖。
[0020] 圖3是根據(jù)一個(gè)特征針對(duì)特定波段具有增加的工作f數(shù)的CDA的圖。
[0021] 圖4是根據(jù)一個(gè)特征的非圓形的CDA的圖。
[0022] 圖5A至圖5B是根據(jù)特定特征用于通過使用三個(gè)投影透鏡來實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同顏色的 不同工作f數(shù)的系統(tǒng)的框圖。
[0023] 圖6是根據(jù)一個(gè)特征針對(duì)三個(gè)波段具有不同工作f數(shù)的CDA的圖。
[0024] 圖7是根據(jù)一個(gè)特征的具有復(fù)雜形狀的CDA圖。
[0025] 圖8描繪了根據(jù)一個(gè)特征從DMD微鏡陣列得到的光反射和衍射的方面。
[0026] 圖9a和圖9b描繪了根據(jù)一個(gè)特征從微鏡陣列得到的衍射級(jí)的出現(xiàn)。
[0027] 圖10描繪了根據(jù)一個(gè)特征來自微鏡陣列的衍射級(jí)的示例二維布置。
[0028] 圖11a至圖Ilf描繪了根據(jù)一個(gè)特征從微鏡陣列器件得到的開狀態(tài)衍射圖樣的特 寫圖像。
[0029] 圖12a至圖12f描繪了根據(jù)一個(gè)特征從微鏡陣列器件得到的開狀態(tài)衍射圖樣的橫 截面輪廓的特寫圖像。
[0030] 圖13描繪了根據(jù)一個(gè)特征的覆蓋有示例性光學(xué)孔徑的示例開狀態(tài)衍射圖樣。
[0031] 圖14a至圖14f描述了根據(jù)特定特征的收集效率或?qū)Ρ榷鹊膱D表。
[0032] 圖15a至圖15b描繪了根據(jù)特定特征連同從微鏡陣列器件得到的衍射光使用的顏 色相關(guān)的孔徑的示例。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 圖1為表不可以從使用CDA中獲益的光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)不例的框圖。光源100可以 有不止一個(gè)波長(zhǎng)。照明系統(tǒng)104可以發(fā)射光以形成均勻的光斑到部件108上，例如，在投影 系統(tǒng)中部件108可以是空間光調(diào)制器（SLM)。部件108可以改變針對(duì)由光學(xué)系統(tǒng)使用的光 的至少一個(gè)波段的角分布（即工作f數(shù)）。投影光學(xué)部件112的工作f數(shù)可能與照明系統(tǒng) 104的工作f數(shù)不再對(duì)于光的所有波段都匹配。CDA 116可被配置在投影透鏡中以使得投 影光學(xué)部件的工作f數(shù)與從部件108接收到的光帶的不同角分布中的每個(gè)相匹配。
[0034] 圖2示出了 CDA 200,其被配置用于為紅光創(chuàng)建相對(duì)于其它光帶較小的光器件工 作f數(shù)。CDA可以建在薄透明基板上，其中區(qū)域202是不透光的，區(qū)域204是紅光透射濾光 器而區(qū)域208是透明的。藍(lán)光和綠光可以被透射通過區(qū)域208,但是取決于在區(qū)域204中使 用的濾光器材料或多種材料的類型，任一者可以被吸收或反射。作為另一示例，紅光可被透 射通過區(qū)域208和區(qū)域204兩者。使用區(qū)域204以允許更多的紅光被透射可以使得光器件 對(duì)紅光有更小的工作f數(shù)。同時(shí)，區(qū)域208可以被配置使得該區(qū)域中沒有基板存在，以允許 更高的透射。
[0035] 圖3示出了 CDA 300,其被配置用于為紅光創(chuàng)建相對(duì)于其它光帶較大的光器件工 作f數(shù)，與針對(duì)紅光CDA 200對(duì)光學(xué)器件的作用相反。區(qū)域302是不透光的，區(qū)域304是青 色光濾光器，而區(qū)域308是透明的或者基板已經(jīng)被切除的。青色與紅色互補(bǔ)，諸如在光譜上 互補(bǔ)，因此顏色加上它的互補(bǔ)色附加地產(chǎn)生白色。區(qū)域304中的青色光濾光器可以阻擋紅 光但允許藍(lán)光和綠光被透射通過該區(qū)域。藍(lán)光和綠光可以被透射通過區(qū)域308和區(qū)域304。 紅光僅可以被透射通過區(qū)域308。濾光器可以吸收紅光，這可以幫助保持高的系統(tǒng)對(duì)比度。 然而濾光器和周圍的區(qū)域可能變得有熱壓力。濾光器可以反射紅光，這可以解決發(fā)問題但 是反射的光會(huì)降低系統(tǒng)對(duì)比度。再次強(qiáng)調(diào)，紅光僅被用作舉例。對(duì)于任何的光波段（或多 個(gè)波段），區(qū)域304可以具有互補(bǔ)的濾光器。
[0036] 非圓形的光瞳可以在DLP投影儀中使用。圖4圖示了可以是非圓形CDA 400的非 圓形光瞳。在制作CDA或非圓形CDA中，透明基板可以被掩蔽以創(chuàng)建任意形狀的CDA。通過 用掩模覆蓋區(qū)域404和區(qū)域408并沉積吸收層，可以創(chuàng)建一種形狀。吸收層可粘附于透明 基板402未被掩模覆蓋的部分。通過移除掩模覆蓋區(qū)域404的部分（覆蓋部分408的掩模 保留）并在區(qū)域404上沉積濾光器涂層，CDA的部分可以被創(chuàng)建，其可以對(duì)于沉積的濾光器 涂層允許被透射的光帶具有比區(qū)域408更小的工作f數(shù)。防反射涂層可以被應(yīng)用到所有或 特定區(qū)域。例如，通過從區(qū)域408移除掩模和再次掩蔽區(qū)域404并應(yīng)用防反射涂層，防反射 涂層可以被應(yīng)用到區(qū)域408,但非區(qū)域404。保留的掩?；蚨鄠€(gè)掩?？梢员灰瞥褻DA被配 置待用。
[0037] 圖5A示出了系統(tǒng)500a，在投射每個(gè)彩色圖像時(shí)，它可以成像調(diào)制三個(gè)顏色波段 的光，其中在由一個(gè)具有被配置成具有與每個(gè)顏色波段的光的角分布相匹配的工作f數(shù)的 CDA 512的投影透鏡512接收時(shí)，一個(gè)或多個(gè)光帶具有不同的角分布。紅光可以橫穿通過成 像調(diào)制紅光的SLM 502。綠光可以橫穿通過成像調(diào)制綠光的SLM 504。藍(lán)光可以橫穿通過 成像調(diào)制藍(lán)光的SLM 506。三個(gè)成像的顏色光帶可以用彩色合成儀508組合。三個(gè)成像的 顏色光帶可以由投影透鏡510投射。投影透鏡510具有其可以針對(duì)一個(gè)或者每個(gè)顏色波段 的成像光具有不同的工作f數(shù)的CDA 512。
[0038] 系統(tǒng)500B是可以成像調(diào)制三個(gè)顏色波段的光（其中在由與每個(gè)顏色波段的光關(guān) 聯(lián)的投影透鏡接收時(shí)，一個(gè)或多個(gè)光帶具有不同的角分布）的系統(tǒng)，其中在不使用CDA或 CDA被配置成僅匹配一個(gè)顏色波段的光的情況下，每個(gè)透鏡可以具有與正被接收和投射的 顏色波段的光的角分布相匹配的工作f數(shù)。系統(tǒng)500B中沒有使用彩色合成儀。透鏡514 可以投射紅色成像光且可以具有基于孔徑520的工作f數(shù)。透鏡516可以投射綠光且可以 具有基于孔徑522的工作f數(shù)。透鏡518可以投射藍(lán)光且可以具有基于孔徑524的工作f 數(shù)?？讖?20、522和524可以是不同的且允許針對(duì)不同波段的光使用不同的工作f數(shù)。然 而，相比于使用被配置成與一個(gè)以上的顏色波段的光相匹配的CDA，可能存在缺點(diǎn)。首先， 因?yàn)槿齻€(gè)投影透鏡被使用代替一個(gè)并且投影透鏡通常是高成本商品，增加了成本。其次， 存在三個(gè)不同的投影點(diǎn)（代替一個(gè)）并且這可能造成圖像配準(zhǔn)問題，尤其是在彎曲的屏幕 上。在試圖匹配所有三個(gè)投影透鏡的放大倍數(shù)時(shí)，另一配準(zhǔn)問題可能是顯而易見的。除非 兩個(gè)或三個(gè)投影透鏡具有縮放能力，實(shí)現(xiàn)每個(gè)投射的彩色圖像之間的圖像配準(zhǔn)將是非常困 難的。如果在光的紅色、綠色或藍(lán)色波段內(nèi)仍然有工作f數(shù)變化，那么可能需要CDA來糾正 變化。
[0039] 工作f數(shù)可以定義為如下方程：
[0040]

【權(quán)利要求】
1. 一種光學(xué)系統(tǒng)，包括： 第一照明源，用于提供具有第一光譜帶寬的第一光束； 第二照明源，用于提供具有第二光譜帶寬的第二光束； 第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器，用于選擇性地調(diào)制所述第一光束以編碼其上的數(shù)據(jù)； 第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器，用于選擇性地調(diào)制所述第二入射光束以編碼其上的數(shù)據(jù)， 其中所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和所述第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器均適于通過衍射和反 射兩者對(duì)光進(jìn)行改向并且適于提供表現(xiàn)出依賴于入射在其上的所述光的光譜帶寬的衍射 手性的輸出調(diào)制光束；以及 光學(xué)元件，用于從所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和所述第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器兩者 收集所述輸出調(diào)制光束，所述光學(xué)元件具有定義所述輸出調(diào)制光束被透射的部分和被阻擋 的剩余部分的至少一個(gè)顏色相關(guān)的孔徑， 其中，由所述光學(xué)元件獲取的所述輸出調(diào)制光束各自的效率和對(duì)比度被配置成由所述 第一光束和所述第二光束各自的窄光譜帶寬、所述顏色相關(guān)的孔徑的光譜特性以及所述第 一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和所述第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器各自針對(duì)關(guān)聯(lián)的所述光譜帶寬的 所述衍射手性獨(dú)立確定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中針對(duì)給定的微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器的特征衍射 手性被配置成至少部分地根據(jù)針對(duì)該器件測(cè)得的微鏡傾斜度來確定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中針對(duì)給定的微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器的所述衍射 手性是左旋的、右旋的或中間的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述衍射手性被配置成相對(duì)于無動(dòng)力狀態(tài)零 級(jí)的至少初級(jí)和二級(jí)的布置來定義。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器或所述第二微 鏡陣列光學(xué)調(diào)制器中的至少一個(gè)被配置成針對(duì)一個(gè)或多個(gè)光譜帶寬被測(cè)試以確定所述衍 射手性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和所述第二微 鏡陣列光學(xué)調(diào)制器被配置成通過將具有選定光譜帶寬的入射光指向調(diào)制器器件且表征相 對(duì)于所述無動(dòng)力狀態(tài)零級(jí)的衍射級(jí)布置而被測(cè)試。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和所述第二微 鏡陣列光學(xué)調(diào)制器均基于所述衍射手性以及所述孔徑的光阻擋和光透射部分的配置被匹 配具有限制孔徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一照明源和所述第二照明源適于提供 可見光并且具有彡7nm的窄光譜帶寬。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑的所述光阻擋部分的形 狀和尺寸被配置成被剪裁以阻擋在初級(jí)衍射級(jí)和至少一個(gè)毗鄰的第二衍射級(jí)的邊緣處的 光，其中所述初級(jí)衍射級(jí)和所述第二衍射級(jí)描述在受到給定光譜帶寬的入射光時(shí)所述第一 微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器或所述第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器的所述衍射手性。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一光譜帶寬和第二光譜帶寬不重疊。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器或者所述第 二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器中的至少一個(gè)是DMD器件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑被配置用于接收各自 具有不同的平均f數(shù)的兩個(gè)不同波段的光，使得所述顏色相關(guān)的孔徑適于具有匹配一個(gè)波 段的光的所述平均f數(shù)的第一平均f數(shù)和匹配另一個(gè)波段的光的所述平均f數(shù)的第二平均 f數(shù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑包括多層介質(zhì)涂層、光 吸收染料或色素、不透明表面或者它們的組合。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑是非圓形的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑具有為了最大透射而 被移除的中間部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑具有三個(gè)或更多區(qū)域 以匹配三個(gè)或多個(gè)波段的光的所述工作f數(shù)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑適于降低至少一個(gè)光 譜波段的光的工作f數(shù)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑適于增加至少一個(gè)波 段的光的工作f數(shù)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光學(xué)投影系統(tǒng)以用于提供圖像給顯 示表面。
20. -種光學(xué)系統(tǒng)包括： 第一照明源，用于提供具有第一光譜帶寬的第一光束； 第二照明源，用于提供具有第二光譜帶寬的第二光束； 微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器，用于按時(shí)間順序接收所述第一光束和所述第二光束并且用于選 擇性地調(diào)制所述第一光束和所述第二光束中的每個(gè)以編碼其上的數(shù)據(jù)，其中所述微鏡陣列 光學(xué)調(diào)制器適于通過衍射和反射兩者對(duì)所述第一光束或所述第二光束進(jìn)行改向，以提供分 別表現(xiàn)出依賴于所述第一光譜帶寬的第一衍射手性和依賴于所述第二光譜帶寬的第二衍 射手性的第一輸出調(diào)制光束和第二輸出調(diào)制光束；以及 光學(xué)元件，用于從所述微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器收集所述第一帶寬和所述第二帶寬兩者的 所述第一輸出調(diào)制光束和所述第二輸出調(diào)制光束，所述光學(xué)元件具有至少一個(gè)顏色相關(guān)的 孔徑，所述孔徑適于定義所述第一輸出調(diào)制光束和所述第二輸出調(diào)制光束被透射的部分和 被阻擋的剩余部分， 其中由所述光學(xué)元件獲取的所述第一輸出調(diào)制光束和所述第二輸出調(diào)制光束各自的 效率和對(duì)比度被配置成由所述第一光束和所述第二光束各自的所述光譜帶寬、所述顏色相 關(guān)的孔徑的光譜特性以及所述微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器針對(duì)關(guān)聯(lián)的所述第一光譜帶寬和第一 光譜帶寬的所述衍射手性獨(dú)立確定。
21. -種光學(xué)系統(tǒng)包括： 第一照明源，用于提供具有第一光譜帶寬的第一光束； 至少第二照明源，用于提供具有第二光譜帶寬的第二光束； 第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器，用于基于表現(xiàn)出衍射手性的一個(gè)或多個(gè)微鏡的開狀態(tài)或關(guān) 狀態(tài)的命令，選擇性地調(diào)制光的第一入射光束以編碼其上的數(shù)據(jù)； 第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器，用于基于表現(xiàn)出衍射手性的一個(gè)或多個(gè)微鏡的開狀態(tài)或關(guān) 狀態(tài)的命令，選擇性地調(diào)制光的第二入射光束以編碼其上的數(shù)據(jù)；以及 具有顏色相關(guān)的孔徑的光學(xué)元件，其被配置用于接收來自所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制 器的輸出調(diào)制光束和來自所述第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器的輸出調(diào)制光束，并且用于給所述 第一光束提供比所述第二光束低的f數(shù)， 其中所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器被選擇以提供針對(duì)所述光的第一光束優(yōu)先開狀態(tài) 光效率的衍射手性并且所述第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器被選擇以具有針對(duì)所述光的第二光 束優(yōu)先關(guān)狀態(tài)光學(xué)對(duì)比度的衍射手性。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和所述第二 微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器被配置成針對(duì)一個(gè)或多個(gè)光譜帶寬被測(cè)試以確定它們的衍射手性。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器和所述第二 微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器適于被分類以匹配衍射手性與所述顏色相關(guān)的孔徑的光阻擋和光透 射部分的配置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑被配置用于阻擋僅一 束光中的部分衍射圖樣。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述一束光是所述第二光束。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑的所述光阻擋部分的 形狀和尺寸被剪裁以阻擋在初級(jí)衍射級(jí)和毗鄰的第二級(jí)衍射級(jí)的邊緣處的光，其中所述初 級(jí)衍射級(jí)和所述毗鄰的第二衍射級(jí)描述在受到給定光譜帶寬的光時(shí)所述第一微鏡陣列光 學(xué)調(diào)制器或所述第二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器的所述衍射手性。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一光束具有第一光譜帶寬并且所述 第二光束具有第二光譜帶寬，并且所述第一光譜帶寬和第二光譜帶寬不重疊。
28. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器或者所述第 二微鏡陣列光學(xué)調(diào)制器中的至少一個(gè)是DMD器件。
29. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑適于接收各自具有不 同的工作f數(shù)的兩個(gè)不同波段的光，并且所述顏色相關(guān)的孔徑適于具有匹配一個(gè)波段的光 的所述工作f數(shù)的第一工作f數(shù)和匹配另一個(gè)波段的光的所述工作f數(shù)的第二工作f數(shù)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑包括多層介質(zhì)涂層、 光吸收染料或色素、不透明表面或者它們的組合。
31. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑是非圓形的。
32. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述顏色相關(guān)的孔徑具有為了最大透射而 被移除的中間部分。
【文檔編號(hào)】G03B21/14GK104220920SQ201380018943
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月3日
【發(fā)明者】J·鮑倫, S·C·雷德, A·F·庫爾茨 申請(qǐng)人:圖象公司