[发明专利]利用全内反射的DOE缺陷监测

说明书

一种光学装置(20)包括衍射光学元件(DOE‑26)，所述衍射光学元件(DOE‑26)具有至少一个光学表面、侧表面(34，36)，所述侧表面(34，36)与所述DOE的所述至少一个光学表面不平行，和光栅(30)，所述光栅(30)形成在所述至少一个光学表面上以便接收和衍射入射在所述光栅上的第一辐射。所述装置还包括至少一个次级辐射源(38)，所述至少一个次级辐射源(38)被配置为使第二辐射被定向成投射在所述侧表面上，使得所述第二辐射的至少一部分在从所述光栅内部地衍射时在所述DOE内传播，并且通过所述侧表面出射。所述装置还包括至少一个辐射检测器(40)，所述至少一个辐射检测器(40)被定位成使得接收并感测已通过所述侧表面出射的所述第二辐射的强度。

技术领域

本发明整体涉及衍射光学器件，并且具体地涉及监测衍射光学元件(DOE)中的缺陷。

背景技术

衍射光学器件用于广泛的应用中。在一些应用中，衍射光学元件(DOE)用于创建所期望的投影图案，以用于例如光学三维(3D)映射、区域照明和LCD背光照明。在例如美国专利申请公布2009/0185274中描述了基于DOE的投影仪设计，其公开内容以引用方式并入本文。

DOE的“效率”是DOE衍射的输入能量的量的量度，与入射光束的能量相关。由于存在制造公差，这种效率在生产中可以是变化的。出于各种原因，这种效率还可在DOE的使用寿命和操作期间发生变化。例如，湿度和其他蒸气可在DOE表面上凝结并降低其效率，或者由于故障或误用而导致的过量热量可使DOE变形并改变其效率。效率的此类变化可能导致零阶衍射的强度上的不期望增加，而零阶衍射不受投影光学器件衍射影响，从而可继续穿过DOE直接到达投影空间。

美国专利8，492，696描述了带有一体式光学检测器形式的内置光束监测器的基于DOE的投影仪，其公开内容通过引用方式并入本文。检测器信号可由控制器连续地或间歇地监测，以评估DOE效率并在信号超出某一范围的情况下抑制投影仪的操作。

发明内容

本发明的实施方案提供了用于监测DOE的性能的改进方法和装置。

因此，根据本发明的一个实施方案，提供了一种光学装置，其包括衍射光学元件(DOE)，所述衍射光学元件(DOE)具有至少一个光学表面、侧表面和光栅,所述侧表面与所述DOE的所述至少一个光学表面不平行，所述光栅形成在所述至少一个光学表面上以便接收和衍射入射在光栅上的第一辐射。所述装置还包括至少一个次级辐射源，所述至少一个次级辐射源被配置为使第二辐射被定向成投射在侧表面上的第一位置上，使得第二辐射的至少一部分在从光栅内部地衍射时在DOE内传播，并且通过述侧表面上的至少一个第二位置出射。所述装置还包括至少一个辐射检测器，所述至少一个辐射检测器邻近至少一个第二位置定位以便接收并感测已通过侧表面出射的第二辐射的强度。

在本发明所公开的实施方案中，侧表面垂直于DOE的至少一个光学表面。

在一些实施方案中，至少一个辐射检测器包括与DOE的侧表面接触的前表面。

在另一个实施方案中，所述装置包括控制器，所述控制器被耦合以接收来自至少一个辐射检测器的指示已通过侧表面出射的第二辐射的强度的至少一个信号，并且响应于所述至少一个信号来监测DOE的性能。

在一些实施方案中，至少一个辐射检测器包括至少第一辐射检测器和第二辐射检测器，并且控制器被耦合以接收分别来自第一辐射检测器和第二辐射检测器的第一信号和第二信号，并且被配置为响应于所述第一信号和所述第二信号之间的差值来监测性能。

在其他实施方案中，所述装置包括初级辐射源，所述初级辐射源被配置为使第一辐射朝向所述DOE的至少一个光学表面定向，并且所述控制器被耦合以响应于所监测的性能来控制初级辐射源的操作。

在另一个实施方案中，控制器被配置为在至少一个信号超出预定义范围时，抑制初级辐射源的操作。