本実施形態の教示によれば、光学デバイスを試験するための方法が提供され、方法は、複数のキャプチャ場所のうちの第1の場所において、像をキャプチャするステップであって、複数のキャプチャ場所は、光学デバイスの光ガイドからアイレリーフ(ER)距離にあり、かつ、光ガイドのアイモーションボックス(EMB)内にあり、光ガイドは、内部反射によって光を誘導するための、互いに平行な第1の対の外面、光ガイド内へ入力像をカップリングするためのカップリングイン構成、およびアイレリーフ距離におけるユーザの目によって見ることができ、かつ、アイモーションボックスと呼ばれるエリア全体で見ることができるように、光ガイドから、出力像として、入力像をカップリングアウトするためのカップリングアウト構成、を有する、キャプチャするステップと、第1のキャプチャ場所以外の、複数のキャプチャ場所のうちの1つまたは複数の追加の場所において、像のキャプチャを繰り返すステップと、第1のキャプチャ場所、および追加のキャプチャ場所のうちの少なくとも1つからのキャプチャ像に基づいて、1つまたは複数のメトリックを導出するステップと、を含む。
任意選択の実施形態では、カップリングイン構成を介して、光ガイド内へ試験パターンのコリメート像を投影することであって、光ガイドは、ファセットの少なくとも1つのセットを含み、セットの各々は、互いに平行な複数の部分反射ファセットを含み、第1の対の外面の間にあり、第1の対の外面に対して斜めの角度をなしている、投影することと、光ガイドから投影された像である像をキャプチャすることと、をさらに含む。
任意選択の実施形態では、光ガイドは、3つの光学コンポーネントのセットを含み、セットは、1対の、第1および第2のマッチング回折光学コンポーネントと、複数の部分的に反射する、相互に平行な表面のシーケンスを含む反射光学コンポーネントと、を含み、これらのコンポーネントは、カップルインされた光をカップルアウトされた光に拡大するために協働し、カップルインされた光は、少なくとも1つの光ガイド内へカップリングされた光であり、拡大は、2次元の拡大である。
別の任意選択の実施形態では、セットのうちの第1の光学コンポーネントは、第1の光ガイド内の第1の拡大方向に、カップルインされた光を向け、それにより、第1の拡大光を生成するために構成され、セットのうちの第2の光学コンポーネントは、第2の拡大方向に、第2の光ガイド内へ第1の拡大光をカップリングし、それにより、第2の拡大光を生成するように構成され、セットのうちの第3の光学コンポーネントは、カップルアウトされた光として、第3の方向に、第2の拡大光をアウトカップリングするために構成され、第1の方向、第2の方向、および第3の方向は、互いに平行ではない。
別の任意選択の実施形態では、カップルインされた光として、少なくとも1つの光ガイド内へ光を向けるように構成された非回折光学コンポーネントをさらに含み、少なくとも1つの光ガイドは、1つの光ガイド内の第1の拡大方向に、カップルインされた光を向け、それにより、第1の拡大光を生成するために構成された第1の回折光学コンポーネント、第2の拡大方向に、1つの光ガイド内で第1の拡大光を拡大し、それにより、第2の拡大光を生成するために構成された第2の回折光学コンポーネント、および、カップルアウトされた光として、第3の方向に、第2の拡大光をアウトカップリングするために構成された反射光学コンポーネントを含む、1つの光ガイドであり、第1の方向、第2の方向、および第3の方向は、互いに平行ではない。
別の任意選択の実施形態では、複数のキャプチャ像の各々において、少なくとも1つの関心領域を定義することであって、各キャプチャ像は、試験パターンを含み、光学デバイス内へ試験パターンのコリメート像を投影することによって生成された、光学デバイスの出力光からキャプチャされ、出力光を見るためにユーザによって使用される、光学デバイスのアクティブエリア内の、光学デバイスに対して異なる場所でキャプチャされ、各関心領域は、試験パターンの一部分を含む、定義することと、少なくとも1つの関心領域の各々から、複数の断面を抽出することであって、複数の断面の各々は、試験パターンの一部分のエリアを含み、それにより、試験パターンの各部分の各関心領域について、断面の対応するセットを形成する、抽出することと、試験パターンの各部分について、断面の対応するセットを比較して、光学デバイスのメトリックを決定することと、をさらに含む。断面のセットの各断面の場所は、断面のセットの他の断面の他の場所に対して既知である。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャ像において、1つまたは複数の追加のフィールドを定義することであって、キャプチャ像は、光学デバイスの出力光からキャプチャされ、出力光は、光学デバイス内へ試験パターンのコリメート像を投影することによって生成され、光学デバイスは、互いに平行な第1の対の外面、およびファセットの少なくとも1つのセットであって、ファセットのセットの各々は、互いに平行であり、かつ、第1の対の外面に対して斜めの角度をなす複数の部分反射ファセットを含み、第1の対の外面の間にある、ファセットの少なくとも1つのセット、ならびに伝搬方向であって、伝搬方向は、ファセットのセットを介したコリメート像の伝搬方向であり、光学デバイスの内部にあり、第1の対の外面に平行である、伝搬方向、を有し、追加のフィールドの各々は、伝搬方向に平行である、キャプチャ像内の関連付けられた場所にあり、関連付けられた輝度レベルを有する、定義することと、関連付けられた輝度レベルのうちの少なくとも1つに基づいて、メトリックを導出することと、をさらに含む。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャ像において、1つまたは複数のフィールドを定義することであって、キャプチャ像は、光学システムの出力光からキャプチャされ、光学システムは、入力像を伝搬し、出力光として、入力像をカップルアウトするように構成された光学デバイス、光学デバイス内へ入力像をカップリングするために構成された入力カップリングセクション、および入力カップリングセクションが光学デバイスに接合されているエリアのエッジの場所であるカップリング界面、を含み、出力光は、光学デバイス内へ、入力カップリングセクションを介して、試験パターンのコリメート像を投影することによって生成され、1つまたは複数のフィールドの各々は、カップリング界面に平行である、キャプチャ像内の関連付けられた場所にある、定義することと、フィールドのうちの少なくとも1つに基づいて、メトリックを導出することと、をさらに含む。
本実施形態の教示によれば、光学デバイスを試験するための方法が提供され、方法は、複数のキャプチャ像の各々において、少なくとも1つの関心領域を定義するステップであって、各キャプチャ像は、試験パターンを含み、光学デバイス内へ試験パターンのコリメート像を投影することによって生成された、光学デバイスの出力光からキャプチャされ、出力光を見るためにユーザによって使用される、光学デバイスのアクティブエリア内の、光学デバイスに対して異なる場所でキャプチャされ、各関心領域は、試験パターンの一部分を含む、定義するステップと、少なくとも1つの関心領域の各々から、複数の断面を抽出するステップであって、複数の断面の各々は、試験パターンの一部分のエリアを含み、それにより、試験パターンの各部分の各関心領域について、断面の対応するセットを形成する、抽出するステップと、試験パターンの各部分について、断面の対応するセットを比較して、光学デバイスのメトリックを決定するステップと、を含む。
任意選択の実施形態では、光ガイド光学要素(LOE)内へ、試験パターンのコリメート像を投影するステップと、LOEから投影された複数の像をキャプチャして、複数のキャプチャ像を生成するステップと、をさらに含み、各像のキャプチャは、光学デバイスに対して異なる場所にある。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャは、LOEの出力表面に直交して移動するカメラによるキャプチャであり、移動は、LOEから投影された出力光を見るためにユーザによって使用されるアクティブエリア内にある。
別の任意選択の実施形態では、LOEは、部分反射表面のアレイを含み、各表面は、ファセット間隔距離によって、隣接する表面から分離され、カメラは、ファセット間隔に設定された開口を有する。
別の任意選択の実施形態では、少なくとも1つの関心領域は、第2の関心領域に直交する第1の関心領域を含む。
別の任意選択の実施形態では、試験パターンは、十字線であり、第1の関心領域は、十字線の垂直部分の第1の関心領域であり、第2の関心領域は、十字線の水平部分の第2の関心領域である。
別の任意選択の実施形態では、各関心領域について、複数の断面は、試験パターンの原点から試験パターンのエッジ上の点までの方向において連続している。
別の任意選択の実施形態では、各関心領域について、複数の断面は、互いに平均化されて、単一の平均化された断面が生成されている。
別の任意選択の実施形態では、メトリックは、光学デバイスに対する場所に基づいている。別の任意選択の実施形態では、メトリックは、以下からなる群から選択される手法を使用して、断面から計算されている:
(a)半値全幅(FWHM)、
(b)平均ピーク幅、
(c)ピーク幅の標準偏差、
(d)ピーク幅の1次導関数、
(e)ピーク幅の2次導関数、
(f)最大ピーク幅、
(g)予想される場所からの最大ピークシフト、
(h)ピークシフトの標準偏差、
(i)ナイキスト周波数での平均変調伝達関数、
(j)ナイキスト周波数以外の周波数での平均変調伝達関数、
(k)ナイキスト周波数での伝達関数の標準偏差、および
(l)ナイキスト周波数以外の周波数での伝達関数の標準偏差。
本実施形態の教示によれば、試験のための方法が提供され、方法は、キャプチャ像において、1つまたは複数の追加のフィールドを定義するステップであって、キャプチャ像は、光学デバイスの出力光からキャプチャされ、出力光は、光学デバイス内へ試験パターンのコリメート像を投影することによって生成され、光学デバイスは、互いに平行な第1の対の外面(926、926A)、およびファセットの少なくとも1つのセットであって、ファセットのセットの各々は、互いに平行であり、かつ、第1の対の外面に対して斜めの角度をなす複数の部分反射ファセットを含み、第1の対の外面(926、926A)の間にある、ファセットの少なくとも1つのセット、ならびに伝搬方向であって、伝搬方向は、ファセットのセットを介したコリメート像の伝搬方向であり、光学デバイスの内部にあり、第1の対の外面に平行である、伝搬方向、を有し、追加のフィールドの各々は、伝搬方向に平行である、キャプチャ像内の関連付けられた場所にあり、関連付けられた輝度レベルを有する、定義するステップと、関連付けられた輝度レベルのうちの少なくとも1つに基づいて、メトリックを導出するステップと、を含む。
任意選択の実施形態では、光ガイド光学要素である光学デバイス内へ、試験パターンのコリメート像を投影するステップと、LOEから投影された像をキャプチャして、キャプチャ像を提供するステップと、をさらに含む。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャは、複数のキャプチャ場所のうちの第1のキャプチャ場所にあるカメラによるキャプチャであり、複数のキャプチャ場所は、LOEからアイレリーフ距離にあり、かつ、LOEのアイモーションボックス内にある。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャは、第1のキャプチャ場所以外の、キャプチャ場所のうちの1つまたは複数のキャプチャ場所において繰り返され、キャプチャ場所に基づいて、1つまたは複数の追加のメトリックが導出される。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャ像において、第1のフィールドを定義することをさらに含み、第1のフィールドは、第1の輝度レベルを有し、キャプチャ像内の、関連付けられた場所以外の第1の場所にあり、メトリックは、第1の輝度レベルを、1つまたは複数の関連付けられた輝度レベルと比較することによって、少なくとも部分的に導出される。
別の任意選択の実施形態では、第1のフィールドは、白の正方形であり、追加のフィールドは、第1のフィールドを取り囲む黒の背景の部分である。
別の任意選択の実施形態では、第1のフィールドは、キャプチャ像の中心となり、追加のフィールドは、第1のフィールドからキャプチャ像の左エッジおよび右エッジまで、互いに隣接している。
別の任意選択の実施形態では、各関連付けられた輝度レベルは、第1の輝度レベルよりも小さい。
別の任意選択の実施形態では、第1の輝度レベルは、各関連付けられたレベルよりも少なくとも実質的に100倍明るい。
別の任意選択の実施形態では、比較するステップの前に、キャプチャ像の強度を正規化するステップをさらに含む。
別の任意選択の実施形態では、第1のフィールドは、キャプチャ像の第1のエリアを含み、正規化するステップは、実質的に全体に、第1の輝度レベルを有する第2の試験パターンのコリメート像を投影すること、第2の試験パターンによって生成された出力光から、第2のキャプチャ像をキャプチャすること、および、白の強度を、第2のキャプチャ像における第1のエリアの平均強度を測定すること、および第2のキャプチャ像の強度を測定すること、からなる群から選択される手法を使用して決定すること、を含み、白の強度を使用して、キャプチャ像を正規化する。
別の任意選択の実施形態では、正規化するステップは、実質的に全体に、関連付けられた輝度レベルのうちの1つを有する第3の試験パターンのコリメート像を投影すること、第3の試験パターンによって生成された出力光から、第3のキャプチャ像をキャプチャすること、および第3のキャプチャ像の強度を測定することによって、黒の強度を決定すること、をさらに含み、白の強度と黒の強度との差を使用して、キャプチャを正規化する。
別の任意選択の実施形態では、メトリックは、少なくとも1つの、関連付けられた輝度レベルを、少なくとも1つの以前に決定された輝度レベルと比較すること、関連付けられた輝度レベルを合計すること、および第2の追加フィールドの関連付けられた輝度レベルを、各々、第2の追加のフィールドに隣接し、互いに反対側にある追加フィールドの2つの輝度レベルと比較すること、からなる群から選択される手法を使用して決定されている。
別の任意選択の実施形態では、追加のフィールドのうちの第1の追加のフィールドおよび第2の追加のフィールドは、各々、第1のフィールドに隣接している。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャ像は、単色であり、輝度レベルは、グレーレベルである。
本実施形態の教示によれば、試験のための方法が提供され、方法は、キャプチャ像において、1つまたは複数のフィールドを定義するステップであって、キャプチャ像は、光学システムの出力光からキャプチャされ、光学システムは、入力像を伝搬し、出力光として、入力像をカップルアウトするように構成された光学デバイス、光学デバイス内へ入力像をカップリングするために構成された入力カップリングセクション、および入力カップリングセクションが光学デバイスに接合されているエリアのエッジの場所であるカップリング界面、を含み、出力光は、光学デバイス内へ、入力カップリングセクションを介して、試験パターンのコリメート像を投影することによって生成され、1つまたは複数のフィールドの各々は、カップリング界面に平行である、キャプチャ像内の関連付けられた場所にある、定義するステップと、フィールドのうちの少なくとも1つに基づいて、メトリックを導出するステップと、を含む。
任意選択の実施形態では、光ガイド光学要素である光学システム内へ、試験パターンのコリメート像を投影するステップと、LOEからの出力光によって投影された像をキャプチャして、キャプチャ像を提供するステップと、をさらに含む。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャは、複数のキャプチャ場所のうちの第1のキャプチャ場所にあるカメラによるキャプチャであり、複数のキャプチャ場所は、LOEからアイレリーフ距離にあり、かつ、LOEのアイモーションボックス内にある。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャは、第1のキャプチャ場所以外の、キャプチャ場所のうちの1つまたは複数のキャプチャ場所において繰り返され、キャプチャ場所に基づいて、1つまたは複数の追加のメトリックが導出されている。
別の任意選択の実施形態では、試験パターンは、背景エリアの背景輝度レベルよりも大きい第1の輝度レベルを有する第1のエリアを含み、背景エリアは、第1のエリア以外の試験パターンのエリアである。
別の任意選択の実施形態では、第1のエリアは、白であり、背景エリアは、第1のエリアを取り囲む黒であり、1つまたは複数のフィールドは、背景エリア内に定義されている。
別の任意選択の実施形態では、第1の輝度レベルは、背景輝度レベルよりも少なくとも実質的に200倍明るい。
別の任意選択の実施形態では、導出するステップの前に、キャプチャ像の強度を正規化するステップをさらに含む。
別の任意選択の実施形態では、メトリックは、1つまたは複数のフィールド内の輝度レベルを、少なくとも1つの以前に決定された輝度レベルと比較すること、1つまたは複数のフィールド内の輝度レベルを合計すること、および第1の輝度レベルを、1つまたは複数のフィールド内の少なくとも1つの他の輝度レベルと比較すること、からなる群から選択される手法を使用して決定されている。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャ像は、単色であり、輝度レベルは、グレーレベルである。
別の任意選択の実施形態では、キャプチャ像は、高ダイナミックレンジの輝度レベルを有している。
本実施形態の教示によれば、光学デバイスを試験するためのコンピュータ可読コードが埋め込まれている非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が提供され、コンピュータ可読コードは、この説明のステップのためのプログラムコードを含む。
実施形態は、本明細書では、例としてのみ、添付の図面を参照して説明される。
例示的な光ガイド光学要素(LOE)の側面図を示す。
基本の一般的な試験セットアップシステムを示す。
特定の軸に沿った光学試験のフローチャートを示す。
本実施形態の試験方法のための試験セットアップシステムを示す。
複数のキャプチャ像を示す。
関心領域を示す。
関心領域からの断面の抽出を示す。
断面のスキャンおよび導出されたメトリックを示す。
スミアリングの光学試験のためのフローチャートを示す。
本実施形態の試験方法のための例示的な試験セットアップシステムを示す。
黒の背景上の白の正方形のメイン像を示す、光学デバイスからの出力のキャプチャ像を示す。
フィールドが定義されたキャプチャ像を示す。
F0からF38の39個のフィールドの位置、サイズ、および輝度強度のチャートを示す。
代替のパターンを示す。
例示的なシングルストライプ試験パターンを示す。
チェッカーボード試験パターンを示す。
シングルストライプキャプチャ像を示す。
チェッカーボードキャプチャ像を示す。
シングルストライプキャプチャ像から生成することができる断面プロットを示す。
輝度の1次導関数のプロットを示す。
輝度の2次導関数のプロットを示す。
いくつかの例示的な試験パターンを示す。
キャプチャ像のマトリクスを正規化するための例示的なプロセスを示す。
WSを検出するための例示的な処理方法のフローチャートを示す。
詳細な説明-図1から図19
本実施形態によるシステムおよび方法の原理、ならびに動作は、図面および付随する説明を参照することにより、よりよく理解され得る。本発明は、ファセットのアクティブエリア全体のLOEの伝達関数の均一性を評価するための、特定の軸に沿った光学試験のためのシステムおよび方法である。光学デバイスからの投影像の「スミアリング」の存在および程度を検出することができる。ここで、「スミアリング」は、概して、像の主光線以外の光線の生成および伝搬を指し、明確に定義された方向への像の輪郭の投影をもたらす。くさびとLOEとの界面における散乱および回折に関連する「白スジ」(WS)現象の存在および程度を検出することができる。
基本技術-図1
図1を参照すると、例示的な光ガイド光学要素(LOE)903の側面図が示されている。本図は、縮尺どおりに描かれていない。コリメート光源2Cが、コリメート入力ビーム4Cを発する。この文書の文脈では、光源は、「プロジェクタ」とも呼ばれる。光源は、レーザー、または、単一もしくは複数の波長を伝送するLEDであってもよい。光は、光ガイド内のように、伝送の軸の周りに向けられた複数の角度伝搬方向を有する。本図を簡単にするために、概して、伝搬の中心方向のみが明確にするために示されている。「ビーム」または「入射光」とも呼ばれる、1つの光線のみ、すなわち、入射光線、入力ビーム(例えば、コリメート入力ビーム4C)のみが概して示されている。概して、本明細書において、像が光ビームによって表される場合は常に、当該ビームは、通常は、各々が像の点またはピクセルに対応する、わずかに異なる角度の複数のビームによって形成されている像のサンプルビームであることに留意されたい。特に像の端と呼ばれる場合を除いて、図示されているビームは、通常は、像の重心である。つまり、光は、像に対応し、中心光は、像の中心または像の中心ピクセルからの中心光である。
コリメート入力ビーム4Cが、第1の反射面916を照明する。第1の領域954A(近位端)が、コリメート入力ビーム4Cの近位にあり、ここで、像照明(入力像)が、光ガイド920内へカップルされる。反射面916は、コリメート光源2Cからのコリメート入力ビーム4Cの入射光を少なくとも部分的に反射し、その結果、光は、内部反射、通常は全内部反射(TIR)によって、光ガイド920の内部にトラップされる。光ガイド920は、通常は、透明の基板であり、「平面基板」、「光透過基板」、および「導波路」とも呼ばれる。光ガイド920は、本図では、第1の(後ろの、主要)表面926および前の(第2の、主要)表面926Aとして示される、通常は互いに平行(相互に平行)である少なくとも2つの(主要、外側の)表面を含む。主要表面(926、926A)に関する「前」および「後ろ」の指定は、参照の便宜のためであることに留意されたい。光ガイド920へのカップリングインは、前、後ろ、側面のエッジ、または他の任意の所望のカップリングイン形状などのさまざまな表面からであり得る。
コリメート入力ビーム4Cは、基板の近位端(図の右側)で光ガイド基板に入る。光は、第1の領域954Aから、1つまたは複数のファセット、標準的には少なくとも複数のファセット、通常はいくつかのファセットを通って、光ガイド920の遠位端954B(図の左側)に向かって、光ガイド920を通って伝搬する(954C)。光ガイド920は、通常、外面の内部反射によって、基板内を伝搬する光を誘導する。
基板920の内面で任意選択で反射した後、トラップされた波は、選択的に反射する(部分的に反射する)表面(ファセット)922のセット(アレイ)に到達し、これらは、観察者の目10内へ、基板の光をカップルアウトする。例示的な本図では、トラップされた光線は、点944における2つの他の部分反射表面922によって、基板920から徐々にカップルアウトされ、ファセットの各々は、伝搬光の一部をカップルアウトする。いくつかの例示的なカップルアウトされた光線が、アウトカップリング光線38Bとして示されている。アウトカップルされた光線38Bは、コリメート入力ビーム4Cの入力像が出力像として出力される、LOE903の表面上のアクティブエリア950を定義する。観察者の目10の視野(FOV)(図示せず)は、ユーザの目によって見られる角度範囲を定義する。LOE903からのユーザの目10の特定の距離(例えば、18mm)は、アイレリーフ(ER)距離956と呼ばれる。アイモーションボックス(EMB)952は、ユーザの目10がアイレリーフ距離956にあるときに、それを介して観察者の目10が、LOE903内へカップルされた入力像全体を投影しているアクティブエリア950のフルFOVを有するエリア(2次元)である。つまり、EMB952は、ER距離956にある2次元(2D)エリアであり、ここで、ユーザの目10は、LOE903によって投影された像全体(フルFOV)をキャプチャする。選択的に反射する表面922のセットなどの内部の部分反射表面は、この文書の文脈では、概して「ファセット」と呼ばれる。拡張現実などの用途では、ファセットは、部分的に反射し、実世界からの光が、前表面926Aを介して入り、ファセットを含む基板を横断し、後表面926を介して基板を出て、観察者の目10に到達することを可能にする。例示的な光線942は、反射表面916から部分的に反射されたコリメート入力ビーム4Cの光を示し、例示的な光線941は、反射表面916を部分的に透過したコリメート入力ビーム4Cの光を示す。
内部の部分反射表面922は、概して、光ガイド920の伸長方向に対して斜めの角度をなして(すなわち、非平行、平行でも垂直でもなく)光ガイド920を少なくとも部分的に横断する。部分反射は、一定の割合の光の透過や偏光の使用を含むが、それらに限定されないさまざまな手法で実装することができる。
光ガイド920は、任意選択で、互いに平行であり、第1の対の外面に非平行である第2の対の外面(本図の側面図には図示せず)を有する。いくつかの実装形態では、第2の対の外面は、第1の対の外面に垂直である。通常、ファセットの各々は、第2の対の外面に対して斜めの角度をなしている。光ガイドの周辺表面からの反射が望ましくない他の場合、周辺表面は、通常、研磨されないままか、および/または、光吸収性(例えば、黒)材料でコーティングされて、望ましくない反射を最小限に抑える。
説明-試験セットアップ-図2
図2を参照すると、以下に説明する光学試験に使用することができる基本の一般的な試験セットアップシステムが示されている。本図では、コリメート光源2Cは、投影された試験パターン200、ここでは、焦点面210での「十字線」形状のレチクル(reticle)(レチクル(reticule))を含む第1の例示的な光源システム202Cによって実装されている。試験パターン200は、コリメータ208を介して投影されて、コリメート入力ビーム4Cを生成する。コリメート入力ビーム4Cは、くさび204を介してLOE903に入力され、そこで、像は、LOE903を通って伝搬(954C)し、カメラ206に向かうアウトカップリング光線38Bとして、選択的にファセット922(図示せず)のアレイによってカップルアウトされる。
LOE903が選択的にファセット922のアレイを含む代表的な実装形態が説明されているが、これは限定的ではない。LOE903は、あるいは、単一のファセット、または互いに平行ではないファセットの異なる組み合わせを含んでもよい。1つの代替の実装形態は、Lumus LTD.へのPCT/IL2018/050205に開示されているように、ファセット反射技術(反射コンポーネント)および回折技術(回折コンポーネント)を使用する、および/または組み合わせた光ガイドを、LOE903の代わりに使用することである。回折コンポーネントを有する実施形態は、反対の光パワー(マッチング)を有する少なくとも2つのコンポーネントを使用するので、第1の回折コンポーネントによって導入された色分散は、第2の回折コンポーネントによって相殺される。この2つの回折コンポーネントを、反射光学コンポーネントと組み合わせて使用して、(ニアアイディスプレイ用に)開口拡大を達成することができる。
くさび204の使用は、入力カップリングセクションの非限定的な例であり、他のデバイスおよび構成を使用して、LOE903内へ像をカップルすることができる。同様に、カメラ206も、代表的な実装形態の非限定的な例であり、さまざまな構成の像キャプチャデバイスを使用して、特定の用途および試験の要件を実装することができる。
さらに、試験用のハードウェアセットアップは、適切なレベルのクリーンルーム内にあるべきであり、また、周囲の室内光などの外部光を管理し、また、LOE903の裏側に光が入るのを遮断するなど、他の方向からLOE903に入る(所望のインカップルされた試験ビーム以外の)光を遮断するべきである。
説明-第1の実施形態-図3Aから図5
本実施形態によるシステムおよび方法の原理、ならびに動作は、図面および付随する説明を参照することにより、よりよく理解され得る。本発明は、ファセットのアクティブエリア全体のLOEの伝達関数の均一性を評価するための、特定の軸に沿った光学試験のためのシステムおよび方法である。
この説明では、簡単にするために、「十字線」形状の試験パターンを使用して、LOE(光ガイド光学要素)903で実装された拡張現実(AR)用途の非限定的な例を使用する。この例示的な実装形態は、非限定的であり、他の光学デバイスおよび試験パターン(他の形状の試験パターン)、例えば、水平の細い線、小さな点、または傾斜したエッジを使用することができる。
LOE903ベースの拡張現実光学エンジンでは、光学設計の水平方向と垂直方向との間に対称性の破れがあり、特定の軸に沿った特殊な試験が必要になる。特に、光透過基板920内のファセット922のアレイの方向(954C)の軸である。LOE903のコンポーネントレベルの試験システムの場合、LOEの光学性能は、ファセット(またはLOE)のアクティブエリア950全体にわたって均一である必要がある。
図3Aを参照すると、特定の軸に沿った光学試験のフローチャートが示されている。ステップ300において、次のセクションで説明されるように、試験セットアップが構成される。
図3Bも参照して、本実施形態の試験方法のための試験セットアップシステムが示されている。ファセットの922アクティブエリア950全体でのLOEの伝達関数の均一性の評価には、試験信号を注入する特殊な試験セットアップが必要である。例示的な試験信号は、入口開口を介したLOE903内への波面(空間インパルス関数)である。
ステップ302において、試験パターンが投影される。実際にこれを達成するための1つの手法は、コリメータ(オートコリメータ)から、くさび204を(垂直に)通して、試験パターン200(例えば、十字または十字線パターン)を投影することによるものであり、これは、次に、LOE903のファセット922によって繰り返し反射される。コリメータからの入力は、入力カップリングくさびに対してさまざまな方向にあり得る。例えば、90度(試験パターンは、くさび204の表面に垂直に入力される)は、観測者の視野の中心を試験するが、オフ角度(90度以外、例えば、くさび表面の法線から30度)入力を使用して、観測者の視野内の異なる点に対応する、LOE903を通る他の伝搬角度を試験することができる。
ステップ304において、像がキャプチャされる。ファセットのアクティブエリア全体のLOEの伝達関数を(横軸および縦軸の両方に沿って)評価するために、LOE903の反対側に位置決めされたカメラ206Bが、LOEからの投影像をスキャンし、十字線(試験パターン)の像データが、位置の関数としてデジタル化される。カメラ206Bは、開口206Fを有する。隣接するファセット間の距離は、ファセット間隔(FS)距離として定義される。スキャンを行い、処理が、各キャプチャ像の位置を分かっていることにより、特に、互いに対する関連で像を正しく処理することができる限り、さまざまなパターンで像をキャプチャすることができる。最初のスキャンおよび像のキャプチャの後、スキャンを、完全にまたは部分的に繰り返して、異なる間隔および/または場所において像をキャプチャして、例えば、2つの特定のファセット間でより細かいスキャンを行うことができる。通常、カメラ206Bは、(矢印350によって示されるように)ファセット922に直交して移動し、カメラ206Bがファセット922のアレイを横切って移動するにつれて、多くの像(複数の像)がキャプチャされる。
好ましい、非限定的な実装形態は、ファセット間隔に一致するカメラ開口を使用することである。例えば、ファセット間隔(FS)が、3mm(ミリメートル)の場合、カメラ開口を、3mmに設定することができる。カメラ開口が、ファセット間隔FSよりも大きいまたは小さい場合、当業者は、この手順を適宜調整する必要がある。像は、既知の間隔で、例えば、1mmごとまたは0.5mmごとにキャプチャされる。短い間隔は、高解像度のために使用することができる。概して、カメラ開口206Fは、3つの隣接するファセットからではなく、2つの隣接するファセットからの交差像を受け取るのに十分な大きさでなければならない。試験パターンの場所のジャンプは、非平行のファセットを示し得る。標準の丸い開口を使用することができる。特定の用途に対する他の要件は、より複雑な形状の開口を使用し得る。カメラ206Bは、好ましくは、試験パターン(十字線)が、キャプチャ像の中心に現れるように位置決めされる。これにより、LOE903に対する正しい角度が固定される。並進位置合わせに関して、カメラ206Bは、おおむねLOE903の中心の前に配置されている。試験は、LOE903に対するカメラ206Bの正確な場所に敏感ではない。
キャプチャ像の深度および解像度、つまり、ピクセルあたりのビット数およびピクセル数は、所望の試験の正確さおよび精度に適しているべきである。例えば、本レベルの試験には、概して、8ビットのグレースケール(単色カメラ)で十分である。レンズおよびピクセルサイズは、好ましくは、撮像された試験パターンの幅(特定のスリットサイズおよびオートコリメータレンズの場合)が、少なくとも数ピクセルになるようなものである。
LOE903への入力は、試験パターンのコリメート像(コリメート入力ビーム4C)であるため、LOE903のアクティブエリア950の各場所におけるLOEからの出力(アウトカップリング光線38B)は、試験パターンのコリメート像になる。試験は、LOEからの試験パターンの出力コリメート像における不均一性についてである。試験パターン200の各ピクセルは、空間内の角度に対応する。これは、試験パターンは、LOEの出力のアクティブエリア950内の各点における無限大から来ているように見えることによる。
図4Aを参照すると、複数のキャプチャ像が示されている。4つの像410A、410B、410C、および410Dを含む例示的なキャプチャ像410である。各キャプチャ像は、投影された試験パターン200を含み、各キャプチャ像は、試験されている光学デバイス(ここでは、LOE903)に対する場所を有する。
図4Bを参照すると、関心領域が示されている。ステップ306において、解析に使用される少なくとも1つの関心領域(ROI)が、各像410において定義される。好ましい実施形態では、少なくとも1つの関心領域は、第2の関心領域に直交する第1の関心領域を含む。本図では、関心領域は、例示的な第1のROI400Aおよび第2のROI400Bとして示されている。各ROIには、試験パターン200の一部分が含まれている。非限定的で例示的な本実装形態では、試験パターン200は、十字線であり、第1のROI400Aは、十字線の垂直部分のROIであり、第2のROI400Bは、十字線の水平部分のROIである。各ROIは、試験パターン200の焦点面210内に由来するエリアを指す。十字線試験パターン200の各軸は、異なる情報を提供することができる。十字線の垂直線は、ファセットによるジャンプの影響を受けないため、参照用に使用することができる。十字線の水平交差線は、非平行のファセットによる広がりの影響を受ける。
図4Cを参照すると、関心領域からの断面の抽出が示されている。ステップ308において、概観して、少なくとも1つの関心領域の各々から、複数の断面が抽出される。複数の断面の各々は、試験パターンの一部分を含み、それによって、試験パターンの各部分の各関心領域について、断面の対応するセットが形成される。断面のセットの各断面の場所は、断面のセットの他の断面の他の場所に対して既知である。一実装形態では、各関心領域において、複数の断面は、試験パターンの原点から試験パターンのエッジ上の点までの方向において連続している。
この実施形態の文脈では、用語「断面」は、概して、試験パターンの2次元(2D)像から、強度の1次元トレースを抽出または測定することを指す。断面は、線セグメントに沿ってキャプチャ光の強度を測定する強度トレースであり、線セグメントは、試験パターンの一部分の強度のサブセグメントを含む。したがって、強度トレースは、強度の変化を示し、キャプチャ像のサブセクション(サブ像)の線形強度プロファイルを与える。
ここで、より詳細に、キャプチャ像410の各々について、デジタル化された断面が、1つまたは複数の関心領域内で捉えられる(そこから抽出される)。キャプチャ像410Aを、本図で使用し、また、以下の説明で明確にするために使用する。例えば、第1のROI400Aは、例示的な水平断面420A(この文書では、「X断面」とも呼ばれ、420AH1、420AH2、および420AH3を含む)を含む。第2のROI400Bは、例示的な垂直断面430A(この文書では、「Y断面」とも呼ばれ、430AV1、430AV2、および430AV3を含む)を含む。複数の断面の各々は、試験パターン200の部分のエリアを含む。ここでは、断面420AH3は、試験パターン200のエリア420AH3Aを含む。同様に、断面420AH2は、420AH2Aを含み、断面420AH3は、420AH3Aを含み、断面430AV1は、430AV1Aを含み、断面430AV2は、430AV2Aを含み、断面430AV3は、430AV3Aを含む。
例示的な断面420AH1、420AH2、および420AH3は、試験パターン200のROI400Aの、断面の対応するセット420Aを形成する。同様に、例示的な断面430AV1、430AV2、および430AV3は、試験パターン200のROI400Bの、断面の対応するセット430Aを形成する。
ステップ310において、任意選択で、断面のセットを平均化しすることができる。より良い信号対ノイズ比を可能にするために、(各ROI内で)これらの断面の各セットは、互いに対して投影または平均化されて、各像に対して単一のX断面および単一のY断面が形成される。本例では、断面のセット420Aが平均化されて、(平均化された)エリア420AHAを有する平均化された水平断面420AHが生成される。同様に、断面のセット430Aが平均化されて、(平均化された)エリア420AVAを有する平均化された垂直断面420AVが生成される。
上記の説明に基づいて、キャプチャ像410Bを検討する場合、同様の断面のセットを抽出することができる(図示せず)。例えば、キャプチャ像410Bから、キャプチャ像410A内の同じ関心領域に対応する、第1のROI400Aおよび第2のROI400Bが定義される。X断面のセット420Bは、平均化された断面420BHを生成するために使用されるいくつかの例示的な断面420BH1、420BH2、および420BH3を含み得、一方、Y断面のセット430Bは、例示的な断面430BV1、430BV2、および430BV3を含み得、平均化された断面430BVを生成するために使用される。
同様に、キャプチャ像410Cを処理して、第1のROI400Aから、平均化された断面420CHを、また、第2のROI400Bから、平均化された断面430CVを生成することができる。
ここで、図5を参照すると、断面のスキャンおよび導出されたメトリックが示されている。X断面スキャン520は、カメラ位置の関数としての平均化された断面のスキャンを示す。例示的な平均断面420AH、420BH、420CHは、スキャンにおいて垂直に積み重ねられ、スキャンの垂直軸は、ミリメートル(mm)単位のカメラ位置である。同様に、Y断面スキャン530は、カメラ位置の関数としての平均化された断面のスキャンを示す。例示的な平均断面420AV、420BV、420CVは、スキャンにおいて垂直に積み重ねられ、スキャンの垂直軸は、ミリメートル(mm)単位のカメラ位置である。スキャン(520、530)の各々のカメラ位置の測定値は、光学デバイスに対する、ここでは、LOE903のアクティブエリア950に対するカメラ206Bの場所である。
ステップ312において、抽出された断面に基づいて、メトリックが決定される。次に、各ROIの断面(X断面420AH、420BH、420CHなど、およびY断面430AV、430BV、430CVなど)をさらに解析して、多くの性能メトリックを計算および推定することができる。通常、メトリックは、光学デバイスに対する場所(光学デバイスのアクティブエリアに対するキャプチャ像の場所、そこからメトリックの一部分が導出される)に基づいている。一実施形態では、平均化された各断面の半値全幅(FWHM)が計算され、ファセットのアクティブエリアの場所(アクティブエリア内のカメラ位置)の関数としてプロットされる(540)。FWHMプロットの各ピークの幅の増加は、LOE機能の不良(ジャンプ、焦点ぼけ、およびエネルギー損失など)を示し得る。平均ピーク幅、ピーク幅の標準偏差、ピーク幅の1次導関数および2次導関数、最大ピーク幅、予想される場所からの最大ピークシフト、ピークシフトの標準偏差、ナイキスト周波数または他の任意の周波数での平均変調伝達関数、ナイキスト周波数または他の任意の周波数での伝達関数の標準偏差を含むが、これらに限定されない他の多くのメトリックを、データから抽出することができる。
試験パターン200の各部分について、断面の対応するセットが比較されて、光学デバイスのメトリックが決定される。例えば、垂直断面および水平断面の両方について、FWHM(または他の関数)のシーケンスの平均値を使用して、追加の比較を行うことができる。
さらなる実施形態では、スキャンおよび像キャプチャは、照明(入力ビーム4C)もしくは収集(アウトカップリング光線38B)の複数の波長または複数の偏光状態について繰り返される。これは、システムの照明パスまたは収集パスのいずれかに、調整可能なフィルタまたは回転偏光子を導入することで達成することができる。
試験セットアップの構成、試験パターンの投影、および像のキャプチャは、キャプチャ像の処理とは独立して行うことができるため、方法ステップ300、302、および304は、任意選択である。同様に、データの準備、前処理、および、断面を平均化するステップ310などの任意選択の処理は、行うことができる任意選択の処理である。
説明-第2の実施形態-図6から図11
本実施形態は、光学デバイスからの投影像の「スミアリング」の存在および程度を検出するためのシステムおよび方法である。この実施形態の文脈において、用語「スミア」または「スミアリング」は、概して、像の主光線以外の光線の生成および伝搬を指し、像の輪郭の投影をもたらす。この望ましくない投影は、明確に定義された1つまたは複数の方向への投影である。
光学デバイスがLOE903である例示的な場合では、LOE903の伝搬方向954Cは、内部ファセットを介して伝搬するコリメート入力像の方向である。従来の光学デバイスは、入力像の明るいエリアの周りに「ヘイズ」を生成する。つまり、スミアリングは、明るいエリアの周りのすべての方向において実質的に均一である。対照的に、本実施形態のデバイスにおける散乱またはスミアリングは、(例えば、LOE903に対して)明確に定義された方向にある。あるいは、スミアは、ヘイズに追加されるか、ヘイズの「上」にあるか、ヘイズの特徴を有しているが、境界が鮮明であると考えることができる。具体的には、スミアリングは、伝搬方向に平行な方向にあるか、または、より技術的には、ファセットのアレイのセメント接合線に垂直な方向にある。スミアの原因となる光線は、元の光の方向(帰属像の光の方向)ではなく、ファセットセメント線の方向によって定義される。LOE903の内部で伝搬する光は、ファセット922に対して常に垂直であるとは限らない。より技術的には、目の中で、細い水平線を形成する光線のみが、ファセット922に垂直である。すべての他の光線は、異なる角度を有し、それにより、ユーザの目10は、他の光線が地平線の上または下から来るものとして見る。したがって、スミアは、ファセット線(またはファセットセメント線)の方向に垂直な方向にある。
スミアリングを検出および定義するために、本実施形態の特徴は、(LOE903の出力からキャプチャされた)キャプチャ像内に1つまたは複数のフィールドを定義することであり、フィールドの各々は、LOE903内の伝搬方向に平行である。本実施形態の特徴は、光学システムの一般的なヘイズの特徴付けとは対照的に、(定義された方向における)スミアの特徴付けである。
図8を参照すると、黒の背景804上の白の正方形のメイン像802を示す、光学デバイスからの出力のキャプチャ像800が示されている。白の正方形のメイン像802のスミアリング806は、主に、メイン像の左側に、左スミア806Lとして、また、メイン像の右側に、右スミア806Rとして見ることができる。
図6を参照すると、スミアリングの光学試験のためのフローチャートが示されている。ステップ700において、次のセクションで説明されるように、試験セットアップが構成される。
図7も参照して、本実施形態の試験方法のための例示的な試験セットアップシステムが示されている。ファセット922のアクティブエリア950全体のLOE903の伝達関数の均一性(投影された出力)の評価には、試験信号を注入する特殊な試験セットアップが必要である。本試験セットアップは、コリメート光源2Cとして、「POD」(マイクロディスプレイプロジェクタ)602Cを使用している。例示的な試験信号は、入口開口を介したLOE903内への波面(空間インパルス関数)である。光源(図示せず)が、偏光ビームスプリッタ612を介して、シリコン上の液晶(LCOS)マトリクス608に非コリメート光を提供する。LCOS612は、コリメータ208によってコリメートされてコリメート入力ビーム4Cを生成する反射光として試験パターン610を生成する。例示的な第1の試験パターン610は、黒の背景610B上の白の正方形610Wである。コリメート入力ビームは、例示的なくさび204によって、LOE903内へカップルされる。他の手段、デバイス、および角度を使用して、コリメート入力ビーム4Cを、入力像として、LOE903にカップルすることができる。次に、入力ビーム像は、LOE903のファセット922によって繰り返し反射され、アウトカップルされた光線38Bとして、LOE903からカップルアウトされる。
くさびとLOEとの界面614が、破線の円で示されている。くさびとLOEとの界面は、入力カップリングセクションが、光ガイド基板920と接する場所のエッジであり、この実装形態では、くさび204が、光路においてLOE903と接する場所である。本図では、この界面は、くさび204とLOE903とが接続されているページ「内への」のエッジ(線)である。
Lumus光学エンジン(OE)(Lumus LTD、ネスジオナ、イスラエル)は、概して、LOE903からユーザの目10の特定の距離(例えば、18mm)のために設計されている。この特定の距離は、アイレリーフ距離と呼ばれる。アイモーションボックス(EMB)616(EMB952と同様)は、ユーザの目10がアイレリーフ距離にあるときに、ユーザの目10によって観察される全視野(FOV)内の領域である。レンズ606Fを有するカメラ606Bを使用して、アウトカップリング光線38Bの像をキャプチャする。カメラ606Bは、レンズ606Fの入射瞳がアイレリーフ距離にあるように、EMB616内に位置決めされるべきである。
この説明を簡単にするために、単色カメラの非限定的な実装形態を使用する。単色カメラは、投影像(アウトカップリング光線38B)の強度(輝度レベル)をキャプチャし、0(ゼロ)から255の8ビットスケールを使用して表現される。ここで、0は、光がない、または黒であり、255は、最大光、またはすべて白である。カラーカメラを使用する場合、さまざまな色(すなわち、赤、緑、青)の輝度レベルを考慮するべきである。
ステップ702において、試験パターンが投影される。試験パターンは、アクティブなLCoSの寸法を用いて作成することができる。本実施形態では、1280x720ピクセルの寸法を有するLCOSの非限定的な例が使用される。本実施形態では、3つの試験パターンが使用される。本図では、第1の試験パターン610は、「中心の正方形」試験パターンとも呼ばれる、黒の背景610B上の白の色正方形610Wである。使用される2つの他の試験パターンは、255(白)の輝度レベルを有する均一な像である「白スライド」または「白背景」と、0(黒)の輝度レベルを有する均一な像である「黒スライド」または「黒背景」である。
明るい色のエリアと暗い色のエリアとを有する試験パターンを所与とすると、明るい色のエリアは、入力ビーム4Cの入力光からであり、暗い色のエリアは、入力光がないことによる。LOE903を通る伝搬954C中に、光は、明るい色のエリアから暗い色のエリアへ散乱する。本例では、この散乱、すなわち、スミアリングは、白の正方形610Wから黒の背景610Bへのものである。つまり、白(光)が、黒(光のないエリア)内へ散乱する。入力光の色の強度(輝度)は、光の色とは対照的に重要であるため、「グレースケール」または「輝度レベル」の使用を使用して、試験パターンのキャプチャ像800の部分(フィールド)の強度を定量化する。明るい輝度レベルの光は、試験パターンの暗い輝度レベルの部分内へ散乱(スミア)する。
入力ビーム4Cの入力光は、散乱の充分な可視性を得るために、十分に明るくなければならない。赤、緑、または青などの任意の色の光を使用することができるが、光のない(黒)エリアと比較して、最大のコントラストを与えるため、白が好ましい。(黒および白とは対照的に)2つの中間輝度レベルが使用される場合、光は、グレーの各エリアから他のグレーのエリアへ散乱する。より明るいグレーのエリアが、より多くの光をより暗いグレーのエリアへ散乱する。代表的な、現在製造されているLOE903の実装形態の実験では、散乱光は、通常、光源の1%未満である。ここでは、2つのエリア(2つの輝度レベル)間のコントラスト比(ここでは、輝度比)は、所望の像と望ましくない投影(スミア)との間の不良の信号対ノイズ比(SNR)を検出することができるように、少なくとも1/100である必要がある。つまり、スミアリングを検出するためには、2つの輝度レベルは、少なくとも1/100の比率を有する必要がある。
さまざまな試験パターンを使用することができ、各々が異なる特徴を提供する。
高輝度のエリアが大きい試験パターンは、散乱する光が多いが、スミアや白スジを検出するための黒のエリアは少ない。スミアおよび白スジは、入力信号に比べて強いが、ゴースト像(輝度に関係なく、白の強度の約1%)が、より多くの黒のエリア(ノイズ)をカバーする。また、黒のエリアが小さい場合、スミアを測定するためのエリアが少ない。システム内にゴースト像がある場合、白のエリアが大きいため、ゴースト像は、より多くのFOVをカバーする。ゴースト像は、スミアおよび白スジに干渉し、測定の精度を低下させる。
高輝度のエリアが小さい試験パターンは、強いスミアおよび白スジをもたらし、ゴースト像(通常は、常に、白の強度の約1%)は、キャプチャ像の小さなエリアのみをカバーする。
明るくない白のフィールドを有する試験パターンでは、スミアおよび白スジは、小さい(少ない)。
グレーの試験パターンでは、スミアは少なく、白スジは小さい。
黒のエリアが実際にはグレーである試験パターン(低レベルの入力光、例えば、輝度レベル39)では、スミアおよび白スジは観察できないか、観察が非常に困難である。
さまざまな明るい形状を使用することができるが、好ましくは、スミアの検出を可能にするために、エリアの大部分を黒にするべきである。黒のエリアが実質的に黒ではない場合、つまり、黒のエリアが、0(ゼロ)以外の輝度レベルを有する場合、輝度レベルが高いほど、測定における可視性および正確さが失われる。
ステップ704において、像がキャプチャされる。ファセットのアクティブエリア全体のLOEの伝達関数を(横軸および縦軸の両方に沿って)評価するために、LOE903の反対側に位置決めされたカメラ606Bが、試験パターン610からのアウトカップリング光線38Bの像をキャプチャする。好ましくは、試験測定が、ユーザのEMB616に対応するように、カメラ606Bは、アイレリーフ距離に位置決めされるべきである。
本実施形態の例示的な試験セットアップシステムでは、説明を簡単および明確にするために、以下のパラメータを使用する。光学デバイスの光学試験の特定の要件に応じて、当業者は、この説明に基づいて、試験のための適切なパラメータを決定することができよう。
第1の試験パターン610は、黒の背景610B上の白の正方形610Wである。カメラ606B、レンズ606F、および機構(図示せず)の組み合わせは、アイレリーフ距離およびEMB中心でのカメラの入射瞳(レンズ606Fの入口)の位置決めのために使用される。カメラ606Bは、シングルLCoSピクセルの十分なサンプリングを可能にする解像度、通常は、各寸法における各LCoSピクセルに対して2カメラピクセルの解像度を有するべきである)。
例としては、2.2μmの正方形ピクセルの2560X1920アレイを有する単色カメラに取り付けられた12mmの焦点距離のレンズがあり、センサの全体のサイズは、5.63mm x 4.22mmになる。この組み合わせにより、26.5°x 15.0°のFOV(視野)をキャプチャし、すべてのLCoSピクセルを、2.6 x 2.6のカメラピクセルのエリアに投影することが可能になる。この光学セットアップでは、FOVのエッジはキャプチャされないが、関心のフィールドはキャプチャされる。
図9を参照すると、フィールドが定義されたキャプチャ像800が示されている。ステップ706において、光学デバイスを試験するための方法が、像内のフィールドを定義することから開始する。1つまたは複数の追加のフィールドが定義され、任意選択で、第1のフィールドが定義される。上述したように、像は、光学デバイスの出力光からキャプチャされ、出力光は、試験パターンのコリメート像を光学デバイス内へ投影することによって生成される。光学デバイスは、LOE903の外面およびファセットと同様の構成を有する。伝搬方向(954C)は、ファセット(922)のセットを介し、光学デバイスの内部で、かつ、第1の対の外面に平行なコリメート像の伝搬方向である。第1のフィールドは、第1の輝度レベルを有し、像内の第1の場所にある。追加のフィールドの各々は、関連付けられた輝度レベルを有し、第1の場所以外の像内の関連付けられた場所にある。
ステップ708において、任意選択で、像は正規化される。
ステップ710において、光学デバイスの関連付けられた輝度レベルのうちの少なくとも1つに基づいて、標準的には関数を介して、メトリックが導出される。
本実施形態の非限定的な例示的な実装形態を継続すると、像は、キャプチャ像800である。キャプチャ像800は、黒の背景804上のFOVの中央にある第1のフィールドF0として定義される大きな白の正方形802を含む。追加のフィールドF1からF38は、黒の背景804のエリアとして定義される。スミアは、白の正方形802の左右に見られ、正方形802上の、明確なエッジを有するグレーの水平テールのように見える。第1のフィールドF0は、実質的に白の第1の輝度レベル(グレーレベル255)を有し、キャプチャ像800の第1の場所、すなわち、中心にある。追加のフィールド(F1からF38)の各々は、関連付けられた輝度レベルを有し、第1の場所以外の像内の関連付けられた場所にある。例えば、フィールドF1は、白の正方形(802、F0)の左に隣接しており、「明るいグレー」の輝度レベルを有する。フィールドF1から、フィールドF2からF6は、キャプチャ像800の左エッジに向かう方向で互いに対して隣接し、連続している。フィールドF2からF6の各々は、関連付けられた輝度レベルを有する。像の右側では、フィールドF0から、フィールドF21からF26が、キャプチャ像800の右エッジに向かう方向で互いに対して隣接し、連続している。輝度レベルは、「明るいグレー」のF21から、実質的に黒のF26まで減少する。
スミアテールは、概して、白の正方形802の強度の1%未満であるため、高いダイナミックレンジで像800を取得することが重要である。キャプチャ像を、M長方形と示されるグレー値のマトリクスで表すことができ、各グレー値は、キャプチャ像のピクセルのグレー値である。
特に、結果がLED電流や使用するLOEの種類に依存しないように、高ダイナミックレンジが必要であることから、また、LOEの黒レベル、室内照明、およびカメラの影響を排除するために、通常、キャプチャ像を正規化する必要がある。正規化には、次の手法が含まれ得る。
実質的に完全に第1の輝度レベルを有する第2の試験パターン、ここでは、完全に白の試験パターンのコリメート像が投影される。第2のキャプチャ像、すなわち、白の像は、LOE903からこの白の試験パターンによって生成された出力光からキャプチャされる。第1のフィールドF0として定義されたエリア内で、白の像の強度が測定されて、平均化され、スカラーc白と示される、白の正方形F0のエリアのスカラー強度がもたらされる。あるいは、白の像全体を使用して、M白と示されるマトリクスがもたらされてもよい。白の試験パターンを用いた正規化は、像の輝度の不均一性を補正するのに役立ち得る。最終像、すなわち、マトリクスM最終を、次のように計算することができる:
または、
ここで、除算は、ピクセルごとに行われる。
あるいは、またはさらに、黒の背景の像を使用して、LOEの黒レベル、室内照明、およびカメラノイズの影響を排除する。これは、黒スライドの像を撮ることによって行うことができる。実質的に完全に、関連付けられた輝度レベルのうちの1つを有する第3の試験パターン、ここでは、完全に黒の試験パターンのコリメート像が投影される。つまり、第3の試験パターンの投影は、どの試験パターンも投影しないことである。第3の像、すなわち、黒の像が、LOE903からの出力からキャプチャされる。第3のキャプチャ像の各ピクセルの強度が測定されて、黒のマトリクスM黒と示される、結果としてのマトリクスが生成される。黒のマトリクスを使用すると、最終像を、次のように計算することができる:
ここで、除算は、ピクセルごとに行われる。
白のマトリクスのみを使用すること(黒のマトリクスを無視して正規化する/上記の式で、M黒=0を設定すること)を使用して、他の像の問題、特に、局所的なコントラストの問題に対する感度が高くなるという代償を払って、目の反応をより良好に推定することができる。
また、図10を参照すると、F0からF38の39個のフィールドの位置、サイズ、および輝度強度のチャートが示されている。最初の列は、フィールド番号であり、2番目の列は、フィールドの「左」側の場所であり、3番目の列は、フィールドの「上」側の場所であり、4番目の列は、フィールドの「幅」であり、5番目の列は、フィールドの「高さ」であり、6番目の列は、フィールド内に見つけられる「最小」の強度であり、7番目の列は、フィールド内に見つけられる「最大」の強度である。上記のように、この39個のフィールドは、非限定的な例であり、フィールドの数、位置、およびサイズは、試験の特定の要件に基づいて決定することができる。
メトリックは、以下のうちの1つまたは複数などの手法を使用して決定することができる。
1.関連付けられた輝度レベルのうちの少なくとも1つを、少なくとも1つの以前に決定された輝度レベルと比較すること。例えば、各フィールド内のスミア(輝度)は、図10の表に規定された値よりも低くなければならない。
2.関連付けられた輝度レベルを合計すること。例えば、次のように定義される合計スミア強度
は、例えば、3より小さくする必要がある。
3.第2の追加のフィールドの関連付けられた輝度レベルを、各々、第2の追加のフィールドに隣接し、互いに反対側にある追加のフィールドの2つの輝度レベルと比較すること。例えば、スミアテールの、スミアテールのフィールドの上下のエリアに対する比率によって定義される相対スミアである:
スミアの外観は、異なるLOEの詳細によって変わるため、異なる基準を適用して、異なるLOEタイプのスミアパターンを試験することができる。
代替のスミア特徴付けアルゴリズムには、以下が含まれるが、これらに限定されない:
スミアの基準は、(例えば、図10の)絶対値と比較するのではなく、良好と見なされるLOEの性能と相対的なものであり得る。
スミアフィールド(例えば、上記の例では、F1からF6、およびF21からF26)の、例えばゴースト像により敏感になるが、より詳細なスミアエッジ診断を与える、上下の非スミアフィールドとの比率を別々に測定すること。
ノイズの多い結果という代償を払って、より高い空間分解能のために、フィールドF1からF6、およびF21からF26の各々の比率の基準を、それぞれの上下のフィールドで別々に設定すること。
スミアを左右別々に取ること。これは、スミアが対称でないときに使用することができる。
例えば、LOG(ラプラシアン・オブ・ガウシアン)などのエッジ検出手法を使用して、スミア領域から非スミア領域への遷移の急峻さを見つけること。
像解析のために、次を取ることにより、黒の像と比較したスミア領域のコントラストの変化を測定すること。
像またはコントラスト像の分散、平均ルミナンスの変化、または輝度レベルのヒストグラム形状および中央値の変化などの統計ツールを使用して、上記の正規化および画像強調手法の有無にかかわらず、スミア画像のコントラスト均一性を測定すること。
スミアテールを、減少関数にフィットさせることができ、減少パラメータを抽出することができる。速い減少は、弱いスミアを示し、遅い減少は、長いスミアテールを示す。
他の試験パターンは、さまざまな種類のスミアに敏感であり得る。FOVのエッジのより近くに試験像を配置して、測定されたFOVの内側のより長いスミアテールを見ることができる。試験像は、水平方向および垂直方向で大きくても小さくてもよく、白のエリアが大きいと、ゴースト像を追加し、スミアエリアが減るという代償を払って、SNR(信号対ノイズ比)が向上される。
図11を参照すると、代替のパターンが示されている。チェッカーボード様、またはストライプ様のコントラスト測定を使用することができる。このような場合、像の対を連続的に測定するなどのメトリックを生成するために使用される関数。これにより、各方向のスミアを分離することができるため、連続的コントラストとしての絶対スミア値と、垂直パターンと水平パターンとのコントラストの比率または差からの相対値との両方を抽出することができる。この手法は、ゴースト像に敏感である。
スミア試験は、位置に敏感であるため、EMB616のさまざまな部分における測定は、より多くのスミアに関するデータを与えることができる。上記のように、例示的な本実装形態では、キャプチャ像800は、複数のキャプチャ場所のうちの第1のキャプチャ場所におけるカメラ(606B)によってキャプチャされる。キャプチャ場所は、通常は、LOE(903)からアイレリーフ距離にあり、かつ、LOE903のEMB616内にある。キャプチャは、第1のキャプチャ場所以外の1つまたは複数のキャプチャ場所において繰り返すことができ、キャプチャ場所に基づいて、1つまたは複数の追加のメトリックを導出することができる。各キャプチャ場所は、通常は、1つまたは複数のメトリックを導出するために処理することができる1つまたは複数の最終像をもたらす。メトリックは、個別に使用することも、相互に関連して使用して、他のメトリックを導出することもできる。
入力像が、LOE903のファセット922を通って(伝搬方向954Cで)伝搬するときにスミアが生成されるため、近位端954Aの近くでキャプチャされた(出力)像は、遠位端954Bの近くでキャプチャされた、最大のスミアを有する像と比較して、スミアリングがほとんどない、またはまったくない。
説明-第3の実施形態-図12Aから図19
本実施形態は、くさびとLOEとの界面614における散乱および回折に関連する「白スジ」(WS)現象の存在および程度を検出するためのシステムおよび方法である。このWS散乱および回折は、入力カップリングセクションが光ガイド基板と接する場所のエッジからの散乱および回折、および、光路に沿った他のエッジからの散乱および回折に有効であり得る。像の主光線以外の光線の生成および伝搬は、くさびとLOEとの界面614の方向に関連して、明確に定義された方向にさまざまな輝度の線(スジ)の望ましくない投影をもたらし得る。WSの代表的な特徴は、線が、くさびとLOEとの界面に平行であり、散乱している像には平行ではない(入力像の向きに関連していない)ことである。望ましくない線(WS)は、概して、弱すぎて出力像のコントラストに影響を与えないが、人間の目には見える。この実施形態を簡単にするために、「散乱および回折」は、「散乱」と呼ばれる。
望ましくない線のさまざまな輝度は、通常は、本文書では、「白スジ」(WS)と呼ばれる線が現れる背景よりも明るいが、本方法を使用して、より暗い、望ましくない線を検出および分析することができる。本方法はまた、WSと平行して、くさびとLOEとの界面以外の構成によって生成される同様の現象を検出するためにも使用することができる。
光学システムによって拡大されている像のどこかに明るいエリアが存在するときに、散乱(WS)は、黒いエリアに細い白線のセットとして現れる。この散乱は、LOE903の光ガイド技術のために、LumusのOE(光学エンジン、LOE903)で特に問題になる。
この散乱現象は、他の同様の構造で現れる可能性がある。従来の散乱とは異なり、このWS散乱は、ぼやけた像をもたらすのとは対照的に、(投影像の幅と比較して)比較的細い線をもたらす。さらに、LOE903内の像の誘導の効果により、散乱されている像から遠くに線(複数可)が現れる可能性がある。
図12Aを参照すると、例示的なシングルストライプ試験パターン1200、すなわち、黒の背景1203のFOVの中央に、大きな白の垂直長方形1201を含むスライドが示されている。
図12Bを参照すると、チェッカーボード試験パターン1210、すなわち、黒の長方形と白の長方形との交互のパターンを含むスライドが示されている。
図13Aを参照すると、シングルストライプキャプチャ像1300が示されている。シングルストライプ試験パターン1200の入力像を使用すると、結果として得られるシングルストライプキャプチャ像1300は、白の垂直長方形1201から生成された白の長方形エリア1301と、黒の背景1203から生成された黒のエリア1303とを含む。シングルストライプキャプチャ像1300は、背景1303において、白の垂直長方形1301に平行で、かつその右側にある白スジ1304を有するフィールド1302を示す。像は、スジが見えるように飽和されている。
図13Bを参照すると、チェッカーボードキャプチャ像1310が示されている。チェッカーボード試験パターン1210の入力像を使用すると、結果として得られるチェッカーボードキャプチャ像1310は、それぞれの白スジ1314Aおよび白スジ1314Bを有するフィールド1312Aおよびフィールド1312Bを示す。白スジ(1314A、1314B)は、元のチェッカーボード試験パターン1210の白の長方形に平行で、かつその右側にある。像は、スジが見えるように飽和されている。
キャプチャ像内のWSは、入力像および光学システムの向きによって、白の長方形に平行であることに留意されたい。上記のように、WS線は、くさびとLOEとの界面に平行であり、入力試験パターンの方向に依存しない。つまり、入力試験パターンを回転または移動した場合、キャプチャ像は、回転された白の長方形を有するが、白スジは、図と同じ向きに残る。ただし、輝度が異なる。つまり、WSの強度は変化するが、位置は変化しない。試験される異なるシステム(例えば、異なるLOE903)では、異なる数および形状の線が生じる可能性がある。
WS試験では、スミア試験について上述したように、光学試験のための図6のフローチャートと、図7の試験セットアップとを使用することができる。白スジは、概して、白の長方形の強度の0.5%未満であるため、高いダイナミックレンジでキャプチャ像を取得することが重要である。さらに、以下で説明するように、WS試験の場合、像を正規化する任意選択のステップ708が、通常、必要とされる。試験によって、代表的なLOE903では、WSが最初のファセット(922)から見えないことが多いことが示されているため、試験に適したキャプチャ像を収集するために、カメラ606Bの位置が重要であり得る。
図14を参照すると、シングルストライプキャプチャ像1300から生成され得る断面1400のプロットが示されている。この例示的な像は、高さ1920ピクセル×幅2520ピクセルである。横軸は、像の幅全体のピクセル、すなわち、2520ピクセルである。縦軸は、像の高さ、すなわち、1920ピクセルの各行からの平均化されたグレーレベル(0から255)である。したがって、本図は、像の幅全体の位置の関数としての輝度のプロット1401を示している。この詳細レベルでは、白スジは、明らかではない。
断面の第1のズーム1402のプロットは、プロット1401の右の傾きにズームインし、プロットエリア1401Zとして、約4つのグレーレベル(0.5から4)のみを示している。この詳細レベルでは、白スジは、大まかに見える。
プロットエリア1401Zの断面の第2のズーム1404のプロットは、約1つのグレーレベル(3から4.5)のみを示し、白の長方形のエリア1301の輝度の傾きと比較して、白スジ(WS 1403)の輝度の違いを見ることができる。
図15を参照すると、輝度の1次導関数のプロットが示されている。断面1400のプロットの1次導関数を取ると、1次導関数1500のプロットがもたらされ、横軸は、キャプチャ像の幅のピクセルとして維持され、縦軸は、2つの隣接するピクセル間の輝度差のピクセルとして維持される。傾きの変化は、この導関数でより明確に見ることができる。1次導関数のズーム1502のプロットは、縦軸上の約10レベルのクローズアップである。
図16を参照すると、輝度の2次導関数のプロットが示されている。この2次導関数は、画像処理の技術分野では、「ラプラシアンフィルタ」として知られ、像のエッジを認識するために標準的に使用されている。ここでは、ラプラシアンフィルタを使用して、像の輝度およびノイズの中の白スジを検出する。1次導関数1500のプロットの2次導関数を取ると、2次導関数1600のプロットがもたらされ、横軸は、キャプチャ像の幅のピクセルとして維持され、縦軸は、両側の強度差のピクセルとして維持される。2次導関数のズーム1602のプロットは、縦軸上の約0.4レベルのクローズアップである。2次導関数のズーム1602のプロットの絶対値を取ると、ズームの絶対値1604のプロットがもたらされる。最大絶対値は、キャプチャ像のグレードとして、したがって、LOE903の品質の指標として使用することができる。
以下の例示的な実装形態は、図7を参照して説明したような試験セットアップおよびシングルストライプキャプチャ像1300と共に、シングルストライプ試験パターン1200を使用する。キャプチャ像は、光学システム内へ、シングルストライプ試験パターン1200のコリメート像4Cを投影することによって提供することができ、光学システムは、光ガイド光学要素(LOE、903)であり、LOE903からの出力光によって投影された像38Bをキャプチャして、キャプチャ像1300を提供する。
通常、キャプチャは、複数のキャプチャ場所のうちの第1のキャプチャ場所にあるカメラ606Bによるキャプチャであり、キャプチャ場所は、LOE903からアイレリーフ距離にあり、かつ、LOE903のEMB616内にある。任意選択で、キャプチャは、第1のキャプチャ場所以外の、キャプチャ場所のうちの1つまたは複数のキャプチャ場所において繰り返されて、追加のキャプチャ像が提供される。キャプチャ場所(でキャプチャされた像)に基づいて、1つまたは複数の追加のメトリックを導出することができる。
WSを試験するための一般的な方法は、キャプチャ像1300において、1つまたは複数のフィールド1302を定義することから始まる。1つまたは複数のフィールド1302の各々は、キャプチャ像1300内の関連付けられた場所にあり、関連付けられた場所は、カップリング界面614に平行である。フィールド1302のうちの少なくとも1つに基づいて、少なくとも1つのメトリックが導出される。
試験パターン1200は、背景エリアの背景輝度レベルよりも大きい第1の輝度レベルを有する第1のエリアを含む。背景エリアは、第1のエリア以外の試験パターンのエリアである。代表的な実装形態では、第1のエリアは、白(白の垂直長方形1201)であり、背景エリアは、第1のエリアを囲む黒(黒の背景1203)であり、1つまたは複数のフィールドは、キャプチャ像の背景エリア(背景1303内のフィールド1302)内に定義される。上記のように、白スジは、概して、白の長方形の強度の0.5%未満であるため、第1の輝度レベルは、好ましくは、背景の輝度レベルよりも少なくとも実質的に200倍明るい。
正規化は、検出方法の決定的なステップではないにしても、重要である。結果が、LED電流や使用する光学デバイス(LOE)の種類に依存しないように、像の強度を正規化する必要がある。正規化は、通常、導出するステップの前に行われて、キャプチャ像1300の強度(輝度)を正規化する。
図17を参照すると、いくつかの例示的な試験パターンが示されている。ブロック1700において、高さ1920ピクセル×幅2520ピクセルの(試験パターン1200の)キャプチャ像1300が、白の長方形のエリア1301(高さ1920ピクセル)と共に示されている。キャプチャ像1300は、ピクセルの輝度のマトリクスM長方形として表される。ブロック1702において、上述したように、試験パターン1200から像が取得される。取得は、十分に高いダイナミックレンジの像を生成するために、例えば、十分に高解像度のカメラを使用した単一の露出、または複数の露出と、画像処理とからであり得る。ブロック1704において、キャプチャ像のマトリクスM長方形が、ミリ秒(ms)あたりのグレーレベル(GL)の単位を得るために、露出時間に対して正規化される。
ブロック1710において、すべて白の試験パターンを使用して、ピクセルの輝度の全白マトリクスM白によって表される全白キャプチャ像1320を生成する。ブロック1712において、全白キャプチャ像1320は、白のLCOSによって生成された出力像から取得することができる。ブロック1714において、全白マトリクスM白は、GL/msの単位を得るために、露出時間に対して正規化される。
ブロック1720において、全白キャプチャ像と同様に、すべて黒の試験パターンを使用して、ピクセルの輝度の全黒マトリクスM黒によって表される全黒キャプチャ像1330を生成する。ブロック1722において、全黒キャプチャ像1330は、黒のLCOSによって生成された出力像から取得することができる。ブロック1724において、全黒マトリクスM白は、GL/msの単位を得るために、露出時間に対して正規化される。
図18を参照すると、キャプチャ像のマトリクスM長方形を正規化するための例示的なプロセスが示されている。ブロック1800において、全白キャプチャ像1320には、白い長方形1801が示されている。白い長方形1801のエリアは、白い長方形のエリア1301に対応し、幅900ピクセル、高さ1920ピクセルである。白い長方形1801は、行(1920行)に分割され、1920行の各々において、900ピクセルの輝度が平均化される。
ブロック1802において、この平均化は、幅1ピクセル(定義により)および高さ1920ピクセルである全白ベクトルV白をもたらす。
ブロック1804では、M長方形のための正規化として使用するために、全白ベクトルを複製して、M長方形と同じサイズの全白ベクトルマトリクス(MV白)を形成する必要がある。それにより、全白ベクトルマトリクス(MV白)のすべての列が、全白ベクトルV白になる。
ブロック1806では、LOEの黒レベル、室内照明、カメラノイズなどの影響を排除するために、全黒マトリクスM黒が、キャプチャ像のマトリクス(M長方形)および全白ベクトルマトリクス(MV白)の各々から差し引かれる:
除算は、ピクセルごとに行われ、さらなる処理およびメトリックの導出に使用される最終マトリクス(M最終)がもたらされる。
白スジの実際の強度が観察者の目に対する可視性の程度を決定しないことが、経験により示されているので、評価は、スジの鮮明さに従って行われる。鮮明さの程度は、エッジ検出アルゴリズム、例えば、ここでは、WSを検出するために使用される標準的な画像処理手法である「ラプラシアン・オブ・ガウシアン」を使用して測定することができる。
ブロック1808において、例示的な本実装形態を継続すると、WSを検出するための1つの方法は、まず、キャプチャされ、正規化された最終マトリクス(M最終)を、4つのストリップに分割することである。ストリップは、Mストライプ1、Mストライプ2、Mストライプ3、およびMストライプ4と示される最終マトリクスの水平部分である。この分割は、例えば、散乱エッジまたは界面614に対するカメラセンサ606BおよびLCoSディスプレイ608の傾斜に対する測定の感度を低下させる。各ストリップは、上記の推奨測定構成の400 x 2520カメラピクセルのマトリクスである。
ブロック1810において、各ストリップの列が平均化されて、4つの、それぞれの2520要素のストリップベクトル、Vストライプ1、Vストライプ2、Vストライプ3、Vストライプ4を形成する。本例では、4つのストリップが使用されているが、これは限定的ではなく、他の数やさまざまな幅(高さ)のストリップを使用することができる。
図19を参照すると、WSを検出するための例示的な処理方法のフローチャートが示されている。ブロック1900において、各ストリップベクトル(Vストライプ)について、ストリップベクトルは、フィルタリングされ(1902)、導出が取られ(1904)、任意選択で、再びフィルタリングされ(1906)、第2の導出が取られ(1908)て、各ストリップベクトルに1つのラプラシアンベクトルで、4つの長さ2518のラプラシアンベクトル(Vラプラシアン1、Vラプラシアン2、Vラプラシアン3、およびVラプラシアン4)を生成する(1910)。導出1904および第2の導出1908は、図14、図15、および図16に関して上述したように、同様である。フィルタリング(1902、1906)の追加は、データを平滑化(フィルタリング)し、白スジよりも高い周波数のノイズを除去する。本例では、範囲が10ピクセル(約4LCoSピクセルに対応)の2次Savitzky・Golayフィルタが使用されている。このフィルタの使用は限定的ではなく、同様の範囲の任意のフィルタ(ガウシアンなど)を使用することができる。本例では、フィルタリングされた各ベクトルは、数値的に導出される(最近傍の減算)。
WSの存在および範囲のメトリックは、この文書の文脈では、WSの「グレード」とも呼ばれる。白スジのグレードは、好ましくは、キャプチャ像の右側と左側とに別々に与えられる。FOVの鼻方向(LOEの鼻側)に現れる白スジは、「下方へのスジ(ストライプes down)」と称され、こめかみ方向(PODの方向)に現れるスジは、「上方へのスジ(ストライプes up)」と称される。
概して、セグメントの数に関係なく、すべてのセグメントに、単一のパス(例えば、ブロック1912Dから1922D)を使用することができる。各ラプラシアンベクトルのセグメンテーションは、1つのセグメントから、行数と同数のセグメントまで可能である。本図では、4つのラプラシアンベクトル(Vラプラシアン)のうちの2つのみを、並列パス(ブロック1912Dから1922D、およびブロック1912Uから1922U)で説明する。本例では、各ラプラシアンベクトル(Vラプラシアン)について、「ダウン(down)」(下方へのスジ)グレード(ブロック1918D)は、ピクセル100から800の最大値であり(ブロック1912D、1914D、1916D)、「アップ(up)」(上方へのスジ)グレード(ブロック1918U)は、ピクセル1720から2420の最大値である(ブロック1912U、1914U、1916U)。4つのVラプラシアンベクトルの4つの平均「ダウン」および「アップ」グレード(ブロック1920D、1920U)から、最終的な「ダウン」および「アップ」グレード(ブロック1922D、1922U)を導出することができる。
この平均化は、LOE903の性能が、使用に十分であるか(試験に合格するか)どうか、または、LOE903が使用目的に適していないかどうかを決定するための基準として使用することができる。合格のための1つの例示的な基準は、「アップ」および「ダウン」グレード<3e-6である。
あるいは、または上記の例示的な実装形態に加えて、他のアプローチを使用して、WSを測定することができる。例えば:
試験パターンの異なる場所のサイズおよび場所、
異なる像のセクショニング、
異なる像強調手法、
異なるエッジ検出手法、
チェッカーボードのコントラストの変化、および
「スミア」検出に使用される手法もまた、WSの試験に適用することができる。
メトリックは、次のようなさまざまな手法を使用して導出することができる:
値の表-1つまたは複数のフィールド内の輝度レベルを、少なくとも1つの以前に決定された輝度レベルと比較すること、
全強度-1つまたは複数のフィールド内の輝度レベルを合計すること、および
比較-第1の輝度レベルを、1つまたは複数のフィールド内の少なくとも1つの他の輝度レベルと比較すること。
本説明に基づいて、当業者は、界面からの光学散乱を試験するために、特に、白スジなどの線をもたらす光学要素の散乱および回折を測定するために、1つまたは複数のアプローチを実装することができよう。
結果として得られる1つまたは複数のメトリックは、LOE903などの光学デバイスを評価するための性能指数(複数可)として使用することができる。メトリックは、LOE903の投影出力が、許容可能であるか、または、所望の性能範囲外であるかを決定するための品質管理に使用することができる。評価には、メトリックが、所与の値よりも上か下か、所与の範囲内か外か、または、絶対値もしくは変数値に対して相対的かどうかが含まれ得る。評価には、例えば、LOE903が、合格、不合格、またはどのレベルの動作である場合に、デバイスを処分することが含まれ得る。特定のレベルの動作品質および/または性能(のみ)を必要とするさまざまな応用のために、さまざまなレベルの動作を、使用(または例えば販売)することができる。
メトリックはまた、プロセス管理にも使用することができる。結果として得られるメトリックを、製造プロセスおよび設計プロセスにフィードバックして、光学デバイスの設計および製造が向上される。
用途に応じて、モジュールおよび処理のためのさまざまな実装形態が可能であることに留意されたい。モジュールは、好ましくは、ソフトウェアで実装されるが、ハードウェアおよびファームウェアで、単一プロセッサまたは分散プロセッサ上で、1つまたは複数の場所において実装することもできる。上記のモジュール機能は、より少ないモジュールとして組み合わせて実装することも、サブ機能に分離して、より多くのモジュールとして実装することもできる。上記の説明に基づいて、当業者は、特定の用途のための実装形態を設計することができるであろう。
上記の例、使用された数、および例示的な計算は、この実施形態の説明を支援するためのものであることに留意されたい。不注意による誤植、数学的誤り、および/または簡略化された計算の使用は、本発明の有用性および基本的な利点を損なうものではない。
添付の特許請求の範囲が、多項従属なしに起草されている点において、これは、このような多項従属を許可しない法域の方式要件に対応するためにのみ行われている。特許請求の範囲を多項従属にすることによって暗示されるであろう特徴のすべての可能な組み合わせが、明示的に想定されており、本発明の一部と見なされるべきであることに留意されたい。
上記の説明は、例としてのみの役目を果たすことを意図しており、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内で、他の多くの実施形態が可能であることを理解されたい。