(57)【要約】折目付光路を有する光学系における偏光変調反射ディスプレイの絶対スループットを測定するための方法が、開示される。ステップは、第１の偏光ビームスプリッタおよび反射ディスプレイを有する折目付光路において第１の光強度ＬＲを測定することを含む。反射ディスプレイが第２の交差回転偏光ビームスプリッタによって置換される折り畳みのない光路を用いて、第２の強度ＬＯが測定される。ＴＭ＝ＬＲ／ＬＯで表わされる絶対スループットＴＭが算出される。
2004517315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
折目付光路を有する光学系における偏光変調反射ディスプレイの絶対光スループットを測定するための方法であって、
ａ）前記光学系によって生成された光ビームの第１の偏光成分が第１の偏光ビームスプリッタによって折曲され、前記光ビームの第２の偏光成分が前記第１の偏光ビームスプリッタによって透過され、それら偏光成分の一方が前記反射ディスプレイから反射されている、前記折目付光路において供給される第１の光強度ＬＲを測定するステップと、
ｂ）前記第１の偏光ビームスプリッタおよび等価な光学性能特性を有する第２の交差回転偏光ビームスプリッタを有し、前記光ビームがそれら偏光ビームスプリッタの一方によって透過されるとともに他方によって反射されている、前記反射ディスプレイが取り除かれた折目無し光路における光学系によって供給される第２の光強度ＬＯを測定するステップと、
ｃ）絶対スループットＴＭ＝ＬＲ／ＬＯを算出するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記反射ディスプレイから反射される偏光成分が、前記第１の偏光成分である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反射ディスプレイから反射される偏光成分が、前記第２の偏光成分である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記測定ステップの双方が、明所視によって前記第１の光強度および前記第２の光強度を測定することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記測定ステップの双方が、放射分析によって前記第１の光強度および前記第２の光強度を測定することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記測定ステップの双方が、分光放射分析によって前記第１の光強度および前記第２の光強度を測定することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記光ビームが赤外線を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記光ビームが紫外線を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の光強度および前記第２の光強度を測定するステップが、照射の変数ｆ／＃を有する照射系を用いることを含み、前記方法が、異なる照射の変数ｆ／＃に関して前記第１の光強度および前記第２の光強度を測定するステップおよび異なる照射の変数ｆ／＃に関して前記反射ディスプレイのための絶対スループットを算出するステップを反復することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の光強度および前記第２の光強度を測定するステップが、変数ｆ／＃を有する投影システムを用いることを含み、前記方法が、異なる投影ｆ／＃に関して前記第１の光強度および前記第２の光強度を測定するステップおよび異なる投影ｆ／＃に関して前記反射ディスプレイのための絶対スループットを算出するステップを反復することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の光強度および前記第２の光強度を測定するステップが、干渉光ビーム源を用いることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の光強度および前記第２の光強度を測定するステップが、平行光線光ビーム源を用いることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記偏光変調反射ディスプレイが、ミラーに積層された４分の１波長フィルムであり、前記ミラーに積層された４分の１波長ミラーが別の偏光変調反射ディスプレイと比較するための既知のスループットＴＳの反射標準となる請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
偏光変調反射ディスプレイのスループットが、
ａ）前記光学系によって生成された光ビームの第１の偏光成分が第１の偏光ビームスプリッタによって折曲され、前記光ビームの第２の偏光成分が前記第１の偏光ビームスプリッタによって透過され、それら偏光成分の一方が前記反射ディスプレイから反射されている、前記折目付光路において供給される第１の光強度ＬＲを測定するステップと、
ｂ）前記光学系によって生成された光ビームの第１の偏光成分が第１の偏光ビームスプリッタによって折曲され、前記光ビームの第２の偏光成分が前記第１の偏光ビームスプリッタによって透過され、それら偏光成分の一方が前記反射標準から反射されている、前記折目付光路において供給される第２の光強度ＬＳを測定するステップと、
ｃ）絶対スループットＴＭ＝（ＬＲ／ＬＳ）×ＴＳを算出するステップと、
によって測定される請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、所与の光学系における偏光変調反射ディスプレイシステムの絶対光スループットを測定するための新規な方法に関する。
【０００２】
本件の場合には、光学系は、所望の光学像を実現するために光を生成する系として定義される。「光学系」なる語は、頭装着型ディスプレイおよび電子投影ディスプレイなどのディスプレイシステムを含むことを意味している。
【０００３】
光学系におけるすべての光学部品は、光スループットまたは効率を有する。透過型光学部品の光スループットは、部品が透過する入射光の部分量、すなわち部品によって反射、吸収または散乱されない光の割合である。反射型光学部品の光スループットは、部品が反射する入射光の部分量、すなわち部品によって透過、吸収または散乱されない光の割合である。
【０００４】
光出力は、電子プロジェクタなどの光学ディスプレイシステムを評価し、設計する際の重要な要因である。会合や発表の際に、発表者は、電子発表（たとえば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴＭによる発表）を行うために、パーソナルコンピュータに連結された電子プロジェクタを用いることが多い。システムの光出力は、投影される画像の明るさを決定するのに一役買うため、高い光出力が望ましい。光出力は、各部品によって、その部品のスループットに正比例するように作用する。
【０００５】
光学ディスプレイシステムは一般に、透過モードディスプレイまたは反射モードディスプレイのいずれかを用いる。透過モードシステムでは、光はディスプレイまたは画像作成装置を通過する。反射モードシステムでは、ディスプレイが光を反射する。
【０００６】
より低コストかつより高い解像度を追求する反射モードディスプレイの開発に、全力を注いでいる会社が多い。前途有望な新しい反射モードディスプレイとしては、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）素子が挙げられる。これらの素子は、偏光入射光を用い、偏光変調光を反射する。
【０００７】
反射モードディスプレイの設計者は伝統的に、部分透過値を割り当てて、これらの透過値のすべての積を算出し、システムにおいて各部品によって透過される光のモデルまたは測定値を用いる（Ｅ．Ｈ．Ｓｔｕｐｐ，Ｍ．Ｓ．Ｂｒｅｎｎｅｓｈｏｌｔｚ，「Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ」，Ｄｉｓｐｌａｙ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＷｉｌｅｙ−ＳＩＤシリーズ，２３９  ｆｆ．（１９９９），Ｆ．Ｅ．Ｄｏａｎｙ，Ｒ，Ｎ，Ｓｉｎｇｈ，Ａ．Ｅ．Ｒｏｓｅｎｂｌｕｔｈ，ａｎｄ  Ｇ．Ｌ．Ｔ．Ｃｈｉｕ，「Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ：Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ａｎｄ  ｌｉｇｈｔ−ｓｏｕｒｃｅ  ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ」，ＩＢＭ  Ｊ．Ｒｅｓ，Ｄｅｖｅｌｏｐ．，４２，３８７−３９９（１９９８）参照、いずれも本願明細書に参照によって引用される）。現在まで、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）マイクロディスプレイに関するそのような部分透過レベルを確立すること、またはあるＬＣＯＳ素子のスループット仕様を他のＬＣＯＳ素子と比較することも困難であった。これは、これらの素子に関するスループットを正確にモデル化または測定することの困難さのために生じる。
【０００８】
ディスプレイの反射性のために、スループットを測定することは困難である。反射性であるため、ＬＣＯＳマイクロディスプレイのスループットは一般に、基準値、通常は、ミラーに積層された４分の１波長フィルム（ＱＷＦ）との比較として測定される。システムにおける反射ディスプレイの出力を算出するための従来の方法は、第一に、反射ディスプレイの代わりに４分の１波長板およびミラーを用いて、システムの光スループットを測定する。Ｊ．Ｈ．Ｍｏｒｒｉｓｓｙら，「Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏｄｉｓｐｌａｙｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｏｒ  Ｖｉｒｔｕａｌ−Ｖｉｅｗ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」，８０８，ＳＩＤ  １９９９  Ｄｉｇｅｓｔには、反射モードディスプレイの反射率が、広帯域の４分の１波長位相遅延板またはＱＷＦに光学的に結合されたアルミニウムミラーを用いて構成される手順が記載されている。この技術では、画像作成装置が第一に十分に明るい状態に駆動され、結果として生じる光出力が測定される。次に、画像作成装置が上述した４分の１波長積層板で置換され、出力が再び測定される。スループット値を与えるため、第１の測定値が第２の測定値によって除算される。
【０００９】
このような測定はさまざまなＬＣＯＳマイクロディスプレイのよい比較結果を生じる可能性があるが、この場合には、絶対マイクロディスプレイスループットは、基準ミラーおよびＱＷＦの反射率が既知であることに依存している。スペクトルスループットが望ましい場合には、これは特に困難である。この対処法に関する問題としては、ミラーおよびＱＷＦの両方により測定に未知の不正確さが生じるという事実が挙げられる。完璧な光学素子がないため、ミラーおよびＱＷＦの両方が独自のスループットを有し、計算において無視される。これらの測定に用いられる標準的なミラーまたは４分の１波長板がないため、同一のディスプレイに関する測定が一様ではない。その結果、試験者は、ミラーおよび４分の１波長板の光学特性を定義しようとする作業に直面する（たとえば、Ｍ．Ｄ．Ｗｉｌｓｏｎ，「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ＬＣＯＳ  Ｍｉｃｒｏｄｉｓｐｌａｙｓ」，Ｍｉｃｒｏｄｉｓｐｌａｙ  ２０００、２０００年８月７日〜９日参照）。
【００１０】
さらに、あらゆるディスプレイは、異なるシステムにおいて異なる挙動を示す可能性がある。たとえば、４分の１波長板は伝統的に、１つの波長で唯一正確な４分の１波長であるため、各試験は、赤、緑、青（「ＲＧＢ」、従来のディスプレイシステムにおいて他のすべての色を生成するために用いられる原色）に関して少なくとも３つの異なる４分の１波長板／フィルムを用いる必要がある。異なる波長板および異なるＲＧＢ試験は、異なる結果を生じると推測される。広帯域のＱＷＦであっても、各ＲＧＢ色に関して異なる透過速度を有する。入射角、温度、ランプスペクトル、特定の光学系の入力および出力のｆ／＃などの他の要因も、測定に影響を及ぼす。
【００１１】
必要とされているのは、正確かつ反復可能であるように、システムにおける反射ディスプレイの絶対スループットを算出するための方法である。
【００１２】
発明の概要
本発明は、折目付光路を有する光学系における偏光変調反射ディスプレイの絶対光スループットを測定するための方法に関する。この方法は、折目付光路において供給される第１の光強度ＬＲを測定するステップを含む。折目付光路は、光ビームを生成する照射系、第１の偏光ビームスプリッタ、反射ディスプレイ、投影システムを含む。偏光成分の１つが反射ディスプレイから反射される場合、光学系によって生成される光ビームの第１の偏光成分は第１の偏光ビームスプリッタによって折曲され、光ビームの第２の偏光成分は第１の偏光ビームスプリッタによって透過される。
【００１３】
折目無し光路における光学系によって供給される第２の光強度ＬＯも測定される。折目無し光路では、反射ディスプレイが取り除かれていることを除き、折目無し光路は、折目付光路と同一の部品を含む。折目無し光路は、等価な光学性能特性を有する第１の偏光ビームスプリッタおよび第２の交差回転偏光ビームスプリッタを有する。光ビームは、偏光ビームスプリッタの１つによって透過され、別の偏光ビームスプリッタによって反射される。
【００１４】
次に、ＴＭ＝ＬＲ／ＬＯで表わされる絶対スループットＴＭが算出される。
【００１５】
反射ディスプレイから反射される偏光成分は、第１の偏光成分および第２の偏光成分のいずれであってもよい。第１の光強度および第２の光強度を測定するステップは、明所視、放射測定、分光放射測定または他の適切な方法によって実現されてもよい。
【００１６】
照射系は変数ｆ／＃を有することができ、方法は、照射の異なるｆ／＃に関する第１の光強度および第２の光強度を測定するステップと、異なるｆ／＃の照射に関する反射ディスプレイの絶対スループットを算出するステップと、を反復することをさらに含む。投影システムも変数ｆ／＃を有することができ、方法は、異なる投影ｆ／＃に関する第１の光強度および第２の光強度を測定するステップと、異なる投影ｆ／＃に関する反射ディスプレイの絶対スループットを算出するステップと、を反復することをさらに含む。
【００１７】
照射系は、光ビーム源を含む。光のビームとしては、可視光、赤外光、紫外フォトリソグラフィパターン、または反射ディスプレイを用いて結像する他のタイプの放射線が挙げられる。光ビーム源は、干渉光ビーム源、平行光線光ビーム源または他の適切な光源であってもよい。
【００１８】
発明の詳細な説明
図１は、光のビーム１４を提供する光ビーム源１２を含む光学ディスプレイまたは結像系１０を示している。「光のビーム」なる語は、可視スペクトルのほか、赤外スペクトルおよび紫外スペクトルを含む。光のビーム１４は、フォトリソグラフィパターンまたは反射ディスプレイを用いて結像される他のタイプの放射線を含んでもよい。光ビーム源１２は、干渉光ビーム源、平行光線光ビーム源または他の適切な光源であってもよい。
【００１９】
照射系は、光ビーム源１２および照射光学素子１６を含む。
【００２０】
光のビーム１４は、光を生成する照射光学素子１６を通過する。光の生成は、ビーム整形、均一化、適切なレンズを用いたｆ／＃（ｆ数）の定義、光の前偏光および／または試験用の画像作成装置への光の集光などを含んでもよい。生成された光は、偏光ビームスプリッタ（「ＰＢＳ」）素子２０に当たる。ＰＢＳ素子２０は、入射光の第１の偏光成分２２を透過し、第２の偏光成分２４を反射する。光学成分の１つ、この場合には反射成分２４がＬＣＯＳマイクロディスプレイなどの反射ディスプレイまたは画像作成装置２６を照射する。投影光学素子３２の物体平面の付近に位置する虹彩などのアパーチャ制御素子２８は、入射光成分２２のアパーチャを制御する。
【００２１】
アパーチャ制御素子２８の付近に位置する反射ディスプレイ２６は、光成分２４を反射し、反射ビーム３０を生成する。反射ビーム３０は、アパーチャ制御素子２８を通過し、ＰＢＳ２０に戻る。ＰＢＳ２０は、投影光学素子３２によって投影される偏光変調ビームを部分的に透過する。投影光学素子３２は、投影レンズ３４およびクリーンアップ偏光子３６を含む。
【００２２】
反射ディスプレイ２６のスループットは、固有反射率、ねじれネマチック、垂直配向ネマチックまたは強誘電性などの利用される液晶モード、ミラーの面の性質、欠陥の発生（回位など）、画素アパーチャ比をはじめとするさまざまな面に左右される。さらに、スループットを変化させるために、一部のシステム変数は、マイクロディスプレイに関して相互に作用することができる。たとえば、液晶変数は、温度と共に変化する。したがって、スループットも温度と共に変化することができるため、ランプ強度に間接的に変化が生じる。明所視のスループットはまた、ランプスペクトルに左右される可能性があるため、システム構築者は、ランプスペクトルによって畳み込むために、スペクトルスループットを得るか、または所期のランプに関する測定を行うかのいずれかが必要である。別の要因は、画素間の間入領域から生じる回折効果である。照射体のｆ／＃より小さいｆ／＃の投影レンズは、さらに高次の回折を捕捉するため、スクリーン上により多くの光が接触する。
【００２３】
したがって、特定のシステムにおけるスループットの最適推定値に関して、投影の設計者は、完全なシステムに酷似しているテストベッドにおいて、ＬＣＯＳ素子２６を測定する必要がある。あるいは、これらの効果を制御するテストベッドを設計することができる。温度制御ＬＣＯＳ素子のほか、照射および投影レグの調節可能なｆ／＃を有するテストベッドは、必要な情報の十分な近似を提供すると推測される。
【００２４】
図２ａは、図１に示されたディスプレイシステム１０に関する初期のテストベッド１００の上面図を示している。テストベッド１００は、光源１２（図示せず）、照射光学素子１６、ＰＢＳ素子２０、物体アパーチャ２８、ディスプレイ２６、および投影光学素子３２を含む。物体アパーチャ２８は、円形または矩形であってもよいが、マイクロディスプレイの活性領域と比べれば、小さい必要がある。光源１００は、特に単色放射以外の明所視測定が行われる場合には、最終的な光学系において用いられる光源と同一であることが好ましい。
【００２５】
垂直偏光、すなわちページ外から偏光される光がＰＢＳに入射するように前置偏光子が指向される。ＰＢＳは光ビームを画像作成装置に向かって反射し、明るいように対処する場合には、偏光を水平状態に実質的に回転する。このビームはＰＢＳに戻るように反射され、ＰＢＳを通ってクリーンアップ偏光子、投影レンズに進み、スクリーンに達する。
【００２６】
本発明の方法は、特定のシステムにおける反射ディスプレイの絶対スループットを測定する。この方法は、光学系の照度出力の２つの測定を必要とする。光レベルの第１の測定値ＬＲは、図２ａに示されたテストベッド１００を用いて行われ、画像作成装置が最大限に電気的に何らかの処置を施されているか、または「白い」状態である。測定は、Ｍｉｎｏｌｔａ製Ｔ１モデルなどの照度計を用いてルクス単位でスクリーン上の照度を測定することによって行われることができる。投影システムの全体的な照度出力を測定するためのよい方法は、ＡＮＳＩ／ＮＡＰＭ  ＩＴ７．２１５−１９９２，「Ｄａｔａ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｄａｔａ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ―Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ」に概要を説明したように、ＡＮＳＩルーメンを測定することである。この方法では、９つの照度測定がスクリーン上の異なる点で行われる。次に、ルクス単位の照度の平均値が、平方メートルのスクリーンの照射領域に乗じられて、ルーメン単位の総光出力を生じる。スクリーン上の照射領域の範囲は、物体アパーチャおよび投影レンズの倍率によって定義される。
【００２７】
第２の測定値ＬＯは、図２ｂに示されたテストベッドを用いて行われる。このテストベッドでは、マイクロディスプレイ２６が取り除かれ、ＰＢＳ２０が投影光学素子３２に向かうように光を指向するために９０°回転され、物体アパーチャ２８および第２の等価なＰＢＳ４０のための空間を第１のＰＢＳ２０と投影レンズ３４との間に挿入することができるように、投影レンズ３４が離される。投影レンズ３４は、スクリーン上に物体アパーチャ２８を結像する。第２のＰＢＳ４０は、第１のＰＢＳ２０と同一のタイプであり、等価な光学特性を有する。第２のＰＢＳ４０は、第１のＰＢＳから達する垂直偏光の実質的にすべてを通過させるように交差回転される。したがって、反射面は、ページの面外からの望ましくない偏光を反射するように指向される。ＰＢＳキューブのビーム分割面の傾斜軸は、ビーム分割面の対角線を含むキューブ面から垂直に通るベクトルであるように定義される。傾斜軸は、ビーム分割面がキューブ面に対して傾斜する軸である。したがって、２つのＰＢＳは、直交する傾斜軸を有する。第１のＰＢＳの傾斜軸は、ページ外を指し、第２のＰＢＳはページの平面内を指す。２つのＰＢＳは、互いに対して交差回転していると言う。今度は、クリーンアップ偏光子が、第１の測定のように水平偏光ではなく、垂直に指向される光を通すように指向される。
【００２８】
図２ｂの折畳みのないテストベッドの照度出力のルーメンＬＯを算出する際に、照射される領域を再測定することに注意を払う必要がある。投影レンズがスクリーンに対して移動された場合には、この領域は変化している可能性がある。
【００２９】
好ましい実施形態において、テストベッド１００は、光学系１０と同一または光学的に等価である。
【００３０】
ＴＲ＝ＬＲ／ＬＯで表わされる反射ディスプレイの部分透過率ＴＲを得るために、第２の測定値ＬＯは、第１の測定値ＬＲを正規化するために用いられる。設計者は、ＴＲを用いてシステムの明るさに関する有意の予測を行うことができる。第２の交差回転ＰＢＳの効果は、単独のＰＢＳが図２ａにあるのとできる限り同様の方法で、そこに入射する光を分析することである。第２の等価なＰＢＳの存在は、図２ａのＰＢＳを二回目に通過する際に生じることが避けられない反射損失および吸収損失を説明する。
【００３１】
図３は、像が反射されるシステムに関する方法の第２の実施形態を示している。第１の測定値ＬＲは、図３ａに示されたテストベッド１００を用いて行われ、画像作成装置が最大限に何らかの処置を施されているか、または「白い」状態である。測定は、上述の照度計を用いてルクス単位でスクリーン上の照度を測定することによって行われることができる。次に、投影システムの総光出力が測定される。続いて、ＡＮＳＩルーメンを算出することによって、ＬＲを算出することができる。
【００３２】
第２の測定値ＬＯは、図３ｂに示された折畳みのないテストベッドにおいて行われる。このテストベッドでは、マイクロディスプレイ２６が取り除かれ、ＰＢＳ２０が投影光学素子３２に向かうように光を指向するために９０°回転され、物体アパーチャ２８および第２の等価なＰＢＳ４０のための空間を第１のＰＢＳ２０と照射系１２との間に挿入することができるように、照射系１２が離される。ＰＢＳに提供される偏光が（図３ｂに示されるようにページ外から）垂直であるように、光軸を中心にして照射系を９０°回転する必要がある。投影レンズ３４は、スクリーン上に物体アパーチャ２８を結像する。物体アパーチャ２８は、円形または矩形であってもよいが、マイクロディスプレイの活性領域と比べれば、小さい必要がある。
【００３３】
第２のＰＢＳ４０は、第１のＰＢＳ２０と同一のタイプであり、等価な光学特性を有する。第２のＰＢＳ４０は、照射系から達する垂直偏光の実質的にすべてを通過させるように回転される。したがって、反射面は、ページの面外からの望ましくない偏光を反射するように指向される。２つのＰＢＳは、直交する傾斜軸を有し、交差回転される。第１のＰＢＳの傾斜軸は、ページ外を指し、第２のＰＢＳはページの平面内を指す。
【００３４】
試験者には、データ捕捉のためのオプションがいくつかある。上述したように、Ｍｉｎｏｌｔａ  Ｔ１照度計などの照度計がルクスのような適切な単位で、明所視の光強度を測定するために用いられる場合には、簡素なカメラレンズは光を壁に投影することができる。スクリーン上の照射領域の測定と連結して、光学系によって供与されるルーメンの数を算出することができる。分光放射情報が必要である場合には、Ｐｈｏｔｏ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｃ．から入手可能なＰＲ−６５０などのスポット分光色彩計がスクリーンの中心を対象にすることができ、個別の波長に関してＬＲおよびＬＯの値を測定することができる。ＰＲ−６５０は、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍで４ｎｍごとにＷ／ｍ２／ｓｔｒ／ｎｍの単位で出力値を返すため、λが光の波長である場合、スペクトルスループットＴＲ（λ）＝ＬＲ（λ）／ＬＯ（λ）が得られる。
【００３５】
２つの異なる位置において、システムのｆ／＃を変化させることができる。カメラレンズのｆストップが投影光学系のｆ／＃を変化させることができるのと同様に、照射光学素子１２によって生成される照射光ビームのｆ／＃も変化させることができる。これは個別に変化させることができるため、上述したような回折効果を研究することができる。
【００３６】
考慮される光学系は、可視光のみで作動する必要はない。系がフォトリソグラフィ露光システムで用いることが可能であるような紫外光で作動する場合には、ソーラーブラインド真空フォトダイオードなどの紫外出力計が、反射液晶素子のスループットを測定するのに適していると推測される。光学系が偏光モード分散補償板などの赤外光で作動する場合には、マルチジャンクションサーモパイルなどの赤外出力計が光出力を測定するための適切な機器であると推測される。
【００３７】
さらに、光学系は、照射円錐角およびｆ／＃を定義するアークランプおよび反射体を備えている必要はない。照射系は、平行光線光ビームを生成してもよい。さらに、系は、レーザ照射系から供与されるような干渉光ビームおよび／または単色光ビームを生成してもよい。
【００３８】
好ましい一実施形態において、光学系に用いられる投影レンズは、特にその光学系用に設計されている。光ビームの球面収差および起こりうる口径食を被る可能性があるため、簡素なカメラレンズは一般に、投影レンズには不十分であろう。しかし、これは、投影レンズのみのスループットに影響することから、本願明細書に記載された試験方法に関しては問題ではない。この影響は測定値から正規化され、画像作成装置スループットの実質的に正確な測定値を生じる。
【００３９】
あるいは、投影レンズは、投影レンズの前の光学系から発散している光のすべてを捕捉する積分球によって置換されてもよい。この場合には、光学系と積分球との間に別の組になったテレセントリックレンズを配置することが好ましいと考えられる。これにより、投影系または集光系のｆ／＃を照射系のｆ／＃に関係なく変化させることができると推測される。試験者は、試験者の必要に応じて、異なるｆ／＃に関して積分球で明所視または分光放射によってスループットを測定することができる。
【００４０】
上述した技術は、ＰＢＳを用いる折目付光路系で用いられるＬＣＯＳマイクロディスプレイの場合には、明所視およびスペクトルの絶対スループット測定を正確に行うことができる。軸外の照射に基づく系の場合には、折目無し光路に同様の対処法を用いることが明らかに可能である（たとえば、Ｓ−ＶＩＳＩＯＮによるＮｏｖａＴＭ  Ｅｎｇｉｎｅ（Ｍ．Ｂｏｎｅ，Ｍ．Ｆｒａｎｃｉｓ，Ｐ．Ｍｅｎａｒｄ，Ｍ．Ｓｔｅｆａｎｏｖ，Ｙ．Ｊｉ，「Ｎｏｖｅｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｆｏｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ＣＭＯＳ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」，Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ  Ｖ，ＳＰＩＥ  ３６３４，８０−８６（１９９９）参照（本願明細書に参照によって引用される）））。本方法を用いて、試験者は、照射光学素子の両方および投影光学素子の個別のｆ／＃の関数として絶対スペクトルスループットをシステム設計者に提供することができる。
【００４１】
第３の実施形態は、第１および／または第２の実施形態において上述したように第１の面のミラーに積層された公称４分の１波長フィルムなどの基準サンプルの絶対スループットを測定することと、反射率標準としてこの基準サンプルを用いることを含む。スループットは、スペクトルまたは明所視によって測定されてもよい。ＬＳが所定の位置の標準サンプルを用いた光学系の測定される光出力である場合には、標準のスループットは、定義によってＴＳｔｄ＝ＬＳ／ＬＯである。試験用の画像作成装置のスループットは、再び、２つの測定を行うことに得られると考えられる。しかし、今度は、系は、図２ａまたは図３ａに示されているように折曲されていないままである。ＬＭの測定が所定の位置の画像作成装置による光学系の測定される光出力である場合には、２つの光レベルの測定はＬＭおよびＬＳである。次に、２つの測定値の一方を他方で除算し、以前に測定されたＴＳを乗算することによって、絶対スループットが算出される。すなわちＴＭ＝（ＬＩｍｇ／Ｌｓ）×ＴＳである。標準の絶対スループットが光学系ごとに変化する可能性があるため、ＴＳはＬＭと同一の光学系で測定されることが好ましい。
【００４２】
実施例
ミラーに積層された２つの異なるＱＷＦ、Ｎｉｔｔｏ  Ｄｅｎｋｏ  ＱＷＦおよびＥｄｍｕｎｄ  ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃのＱＷＦのスループットが測定された。以下のデータには、両タイプの測定は、光レベルを測定するための積分球を用いたことが記録されている。余弦受容器に適合したＰＲ−６５０光度計は、スペクトラルイラディエンスを測定するために用いられた。照射系は、ファイババンドルの端部が１組のテレセントリックレンズによってマイクロディスプレイに１体１に結像させるファイババンドル照明器である。レンズ間のテレセントリックストップは、照射計のｆ／＃を制御する。
【００４３】
各ＱＷＦは、図２ａに示された系と類似の系に取りつけられた。投影レンズは、球の入射ポートでマイクロディスプレイに結像するために、投影レグに位置決めされた第２の組のテレセントリックレンズに置換された。テレセントリックストップは、照射レグのｆ／＃に適合するように選択された。このストップは、上記で述べた回折効果を研究するために、偏向することができる。照射ストップおよび投影ストップはいずれも、ｆ／３．０に設定された。
【００４４】
図４に示された結果から、Ｎｉｔｔｏ  Ｄｅｎｋｏ  ＱＷＦの方が効率的であり、Ｅｄｍｕｎｄ  ＱＷＦに比べて透過ピークが青方偏移していることが分かる。明所視では、Ｎｉｔｔｏ  Ｄｅｎｋｏ  ＱＷＦはＴＭ＝８４．１％であり、Ｅｄｍｕｎｄ  ＱＷＦは７９．２％であった。
【００４５】
同一の光学系で測定されるＬＣＯＳマイクロディスプレイ用の標準として、このような２つのＱＷＦ／ミラーのいずれかを選択してもよい。あるいは、ＱＷＦ／ミラーの代わりにマイクロディスプレイを用いて、測定を繰り返すこともできる。後者の手順は、Ｔｈｒｅｅ  Ｆｉｖｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓから入手可能なＳＸＧＡ−解像マイクロディスプレイを測定するために用いられた。
【００４６】
ＱＷＦ／ミラーアセンブリに関して述べた手順および設定を用いて、ｆ／３．２１におけるスループットを決定するために、３つのＬＣＯＳマイクロディスプレイが測定された。その結果が図５に示されている。各マイクロディスプレイは、異なる色帯域で動作するように設計され、１つは青色、１つは緑色、１つは赤色で動作する。また、高温で作動するように設計された。したがって、マイクロディスプレイは熱電ヒータに取付けられ、温度が４５℃に設定された。駆動電圧は、最も高い帯域の透過が欠陥を生じることなく得られるように設定された。図５から、マイクロディスプレイが設計された帯域で最大の透過率を供給するように調整されたことは明白である。
【００４７】
さまざまな光学素子および正確な位置合わせが必要な非光学素子と結合する場合に、本発明を用いることができることを当業者は十分に理解されたい。本発明は、例示の好ましい実施形態を参照して説明したが、本発明は本発明の精神を逸脱することなく、他の特定の形態で具体化されてもよい。したがって、本願明細書に記載され、図示された実施形態はあくまでも例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではないことを理解すべきである。本発明の精神および範囲によれば、他の変形および修正も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
光学ディスプレイシステムの概略平面図である。
【図２ａ】
所定位置の試験用マイクロディスプレイを備えたテストベッドである。
【図２ｂ】
正規化定数を測定するために用いられる折り畳みのないテストベッドである。
【図３ａ】
所定位置の試験用マイクロディスプレイを備えた別のテストベッドである。
【図３ｂ】
正規化定数を測定するために用いられる折り畳みのない別のテストベッドである。
【図４】
２つのＱＷＦ／ミラー積層のスペクトル絶対スループットである。
【図５】
例示のＬＣＯＳマイクロディスプレイのスペクトル絶対スループットである。
【図２ａ】
2004517315.tif 000003
【図２ｂ】
2004517315.tif 000004
【図３ａ】
2004517315.tif 000005
【図３ｂ】
2004517315.tif 000006
【図４】
2004517315.tif 000007
【図５】
2004517315.tif 000008
【国際公開パンフレット】
2004517315.tif 000009
2004517315.tif 000010
2004517315.tif 000011
2004517315.tif 000012
2004517315.tif 000013
2004517315.tif 000014
2004517315.tif 000015
2004517315.tif 000016
2004517315.tif 000017
2004517315.tif 000018
2004517315.tif 000019
2004517315.tif 000020
2004517315.tif 000021
2004517315.tif 000022
2004517315.tif 000023
2004517315.tif 000024
2004517315.tif 000025
2004517315.tif 000026
2004517315.tif 000027
2004517315.tif 000028
2004517315.tif 000029
2004517315.tif 000030
2004517315.tif 000031
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004517315.tif 000032
【国際調査報告】
2004517315.tif 000033
2004517315.tif 000034
2004517315.tif 000035