光学模块制造技术

本实用新型专利技术涉及光学模块。本实用新型专利技术公开了一种光学模块，其包括第一透明衬底和第二透明衬底以及位于第一透明衬底和第二透明衬底之间的间隔件，该间隔件保持第一透明衬底靠近第二透明衬底，其中第一衍射光学元件和第二衍射光学元件位于第一透明衬底和第二透明衬底的相应的面上。至少第一电容电极和第二电容电极分别地设置在第一透明衬底和第二透明衬底上靠近第一DOE和第二DOE。电路被耦接以测量至少第一电容电极和第二电容电极之间的电容的变化。

【技术实现步骤摘要】
光学模块
本技术整体涉及衍射光学器件，并具体地涉及监控衍射光学元件(DOE)的性能。
技术介绍
光学模块非常普遍地用于消费电子设备中。例如，几乎所有当前的便携式电话和计算机都包括微型相机模块。还期望微型光学投影模块越来越多地在用于各种目的的便携式消费设备中使用。此类投影模块可被用于例如将结构光的图案投射到对象上用于3D映射(也称为深度映射)的目的。就这一点而言，美国专利申请公布2008/0240502描述了一种照明组件，其中诸如激光二极管或LED的光源用光学辐射来透射透明物，以便将图案投影到对象上。(在本说明书和权利要求书中使用的术语“光学”和“光”一般指任何和所有可见光、红外和紫外线辐射。)图像捕获组件捕获投影到对象上的图案的图像，并且处理器处理该图像以便重建对象的三维(3D)映射。在一些应用中，光学投影仪可通过一个或多个衍射光学元件(DOE)来投射光。例如，美国专利申请公布2009/0185274描述了用于投影图案的装置，该装置包括两个DOE，这两个DOE一起被配置为衍射输入光束以便至少部分地覆盖表面。DOE的组合减少了零级(无衍射)光束中的能量。在一个实施方案中，第一DOE生成多个光束的图案，并且第二DOE用作图案生成器以在每个光束上形成衍射图案。又如，美国专利9,091,413描述了光子模块，该光子模块在单个的集成封装中包括光电部件和光学元件(折射的和/或图案化的)。根据本技术人，这些模块可被低成本地大量生产，同时提供良好的光学质量和高可靠性。它们可用作图案化光的投影仪，例如在如上所述的3D映射应用中，但它们也可用于使用光学投影和感测的包括自由空间光学通信的各种其它应用中。
技术实现思路
本文下面描述的本技术的实施方案提供了对衍射光学元件(DOE)的完整性的电容监控。因此，根据本技术的实施方案，提供了一种光学模块，其包括第一透明衬底和第二透明衬底，位于所述第一透明衬底和所述第二透明衬底之间的间隔件，该间隔件保持所述第一透明衬底靠近所述第二透明衬底，以及第一衍射光学元件(DOE)和第二衍射光学元件(DOE)位于该第一透明衬底和该第二透明衬底的相应的面上。至少第一电容电极和第二电容电极分别设置在第一透明衬底和第二透明衬底上靠近第一DOE和第二DOE。电路被耦接以测量至少第一电容电极和第二电容电极之间的电容的变化。在公开的实施方案中，该模块包括位于透明衬底的一个或多个外表面上的导电屏蔽涂层。在一个实施方案中，该第一电容电极和该第二电容电极包括平面电极。在另选的实施方案中，该第一电容电极和该第二电容电极包括叉指式电极。在公开的实施方案中，该模块包括电导体，该电导体包含导电环氧树脂，该电导体沉积在透明衬底的一个或多个侧表面上并将电路耦接到第一电容电极和第二电容电极。另选地或附加地，该模块包括电导体，该电导体沉积在穿过透明衬底的一个或多个通路内部并将电路耦接到第一电容电极和第二电容电极。在一些实施方案中，该模块包括位于对DOE中的变化不敏感的位置中的至少一个附加的参考电容电极对，其中该电路附加地被耦接到该参考电容电极并被配置为将在第一电容电极和第二电容电极之间测得的电容中测得的变化与从参考电容电极读取的参考电容值进行比较。在一些实施方案中，间隔件在第一透明衬底和第二透明衬底之间形成气密密封部。附加地或另选地，间隔件包含导电材料，该间隔件被连接到地电位。在一个实施方案中，电极沉积在衬底的相应的面上，并且DOE形成在电极上方。另选地，电极沉积在DOE上方。根据本技术的一个实施方案，还提供了一种用于生产光学模块的方法。该方法包括提供第一透明衬底和第二透明衬底并在第一透明衬底和第二透明衬底的相应的面上形成第一DOE和第二DOE。第一透明导电电极和第二透明导电电极分别形成在第一透明衬底和第二透明衬底上方，使得DOE和电极相互靠近。第一透明衬底和第二透明衬底键合在一起以形成键合的衬底对，在该键合的衬底对中第一DOE和第二DOE相互对准，其中第一透明衬底靠近并平行于第二透明衬底。电路被耦接以测量第一电容电极和第二电容电极之间的电容。在一些实施方案中，形成第一DOE和第二DOE包括在第一透明衬底和第二透明衬底上形成该DOE第一阵列和第二阵列，并且该方法包括将键合的衬底对切割成单个的模块，其中每个模块包括相互对准的一对DOE。在一个实施方案中，形成第一透明导电电极和第二透明导电电极包括将该透明导电电极沉积在透明衬底上并将该透明导电电极图案化，其中形成该DOE的第一阵列和第二阵列包括将透明材料沉积在透明导电电极上方并在透明材料中形成该DOE。另选地，形成该DOE的第一阵列和第二阵列包括将DOE蚀刻或压印到透明衬底中，并且形成第一透明导电电极和第二透明导电电极包括将透明导电电极沉积在DOE上方并将透明导电电极图案化。在一些实施方案中，耦接电路包括将连接到透明导电电极的导体沉积在透明衬底上。键合的衬底对被部分地切割以便暴露导体。金属过滤器被沉积在由该部分地切割产生的切口上方并且被图案化，以便形成单独连接到每个导体的金属膜。附加地或另选地，切割键合的衬底对包括将键合的衬底对切割成条，其中每个条包括一排面向的DOE对，并且其中连接到位于透明衬底上的透明导电电极的导体通过该切口被暴露。每个条被沿着其长边缘转动90°，并且所转动的条被并排堆叠，其中暴露的导体在堆叠的条的一侧是可达到的。耦接该电路包括在完成条的切割之前，将导电环氧树脂沉积在条的侧面的上方并且将该个导体导电环氧树脂图案化，该导电环氧树脂连接到暴露的导体中的每个。根据本技术的一个实施方案，还提供了一种用于操作光学模块的方法。该方法包括测量位于光学模块中的透明衬底上的电极之间的电容，该电极靠近设置在衬底上的衍射光学元件(DOE)。响应于所测量的电容的变化来检测光学模块的故障。结合附图，从下文中对本技术的实施方案的详细描述将更完全地理解本技术，在附图中：附图说明图1A-图1B是根据本技术的两个实施方案的具有电容传感器的DOE模块的示意性剖面图；图2A-图2B是根据本技术的另一个实施方案的DOE模块的示意性侧面剖视图；图3是根据本技术的实施方案的DOE模块的示意性分解图；图4是根据本技术的另一个实施方案的DOE模块的示意性分解图；图5A-图5K是根据本技术的实施方案的示出在衬底上制造DOE模块的工艺中的连续步骤的该衬底的示意性截面图和俯视图；图6A-图6K是根据本技术的另一个实施方案的示出在衬底上制造DOE模块的工艺中的连续步骤的该衬底的示意性截面图和俯视图；图7是根据本技术的另一个实施方案的DOE模块的示意性剖面图。图8是根据本技术的实施方案的键合的衬底的俯视图，该键合的衬底被切割成条来为形成到DOE模块的电连接作准备；并且图9A-图9B是根据本技术的实施方案的位于真空吸盘上的键合的衬底的所转动的条的示意性俯视图。具体实施方式小型化的光学器件的大规模生产需要满足高精度和高可靠性以及低制造成本的通常相冲突的目标的产品设计。例如，微型投影模块可被配置为投影结构光图案，并且然后可为了深度映射的目的而处理由相机模块捕获的图案的图像。对于精确的深度映射来说，重要的是图案的对比度和几何形状是一致的并且好控制。同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学模块，其特征在于，所述光学模块包括：第一透明衬底和第二透明衬底；间隔件，所述间隔件位于所述第一透明衬底和所述第二透明衬底之间，所述间隔件保持所述第一透明衬底靠近所述第二透明衬底；第一衍射光学元件DOE和第二衍射光学元件DOE，所述第一DOE和所述第二DOE位于所述第一透明衬底和所述第二透明衬底的相应的面上；至少第一电容电极和第二电容电极，所述至少第一电容电极和所述第二电容电极分别设置在所述第一透明衬底和所述第二透明衬底上靠近所述第一DOE和所述第二DOE；以及电路，所述电路被耦接以测量所述至少第一电容电极和所述第二电容电极之间的电容变化。

【技术特征摘要】
2016.01.07 US 62/275,810;2016.05.04 US 62/331,465;1.一种光学模块，其特征在于，所述光学模块包括：第一透明衬底和第二透明衬底；间隔件，所述间隔件位于所述第一透明衬底和所述第二透明衬底之间，所述间隔件保持所述第一透明衬底靠近所述第二透明衬底；第一衍射光学元件DOE和第二衍射光学元件DOE，所述第一DOE和所述第二DOE位于所述第一透明衬底和所述第二透明衬底的相应的面上；至少第一电容电极和第二电容电极，所述至少第一电容电极和所述第二电容电极分别设置在所述第一透明衬底和所述第二透明衬底上靠近所述第一DOE和所述第二DOE；以及电路，所述电路被耦接以测量所述至少第一电容电极和所述第二电容电极之间的电容变化。2.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述光学模块还包括位于所述透明衬底的一个或多个外表面上的导电屏蔽涂层。3.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述第一电容电极和所述第二电容电极包括平面电极。4.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述第一电容电极和所述第二电容电极包括叉指式电极。5.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·D·诺博，K·A·索耶，M·B·阿丹兹克，Y·Z·阿尔纳哈斯，曲雨樵，M·克里曼，A·梅根，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：新型
国别省市：美国,US