光学组件的质量评估装置、方法、系统及存储介质制造方法及图纸

以下涉及评估光学组件的质量。光学组件包括具有分量相对定向角的第一和第二光学透射分量光栅的布置，并且质量是根据分量相对定向角与期望的相对定向角的偏差来评估的。主组件包括具有期望的相对定向角的第一和第二光学透射主光栅的基本上匹配的布置。这些组件由第一和第二主光栅附近的第一和第二分量光栅支持，并且分别由第一光栅和第二光栅形成的第一和第二条纹图案被用来输出基于当第一条纹图案的条纹间隔基本上最大时的第二条纹图案的条纹间隔的质量评估。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学组件的质量评估背景光学组件可被用于光学系统以便以可预测和期望的方式来改变可见光的状态，例如用于显示系统以使得期望的图像对用户可见。光学组件还可被用作例如用于制造其他光学组件的模具。光学组件可通过反射、折射、衍射等方式来与光交互。衍射在传播的波与诸如障碍物或狭缝之类的结构交互时发生。衍射可被描述成波的干涉，并且当该结构在大小上与波的波长相当时最显著。可见光的光学衍射归因于光的波的性质并且可被描述成光波的干涉。可见光具有在大约390和700纳米(nm)之间的波长，并且可见光的衍射在传播的光遇到类似尺度(例如，在尺度上具有100或1000nm尺度)的结构时是最显著的。衍射结构的一个示例是周期性衍射结构。周期性结构可引起光的衍射，光的衍射通常在周期性结构具有与光的波长大小类似的空间周期时最显著。周期性结构的类型包括，例如，光学组件的表面上的表面调制、折射率调制、全息图等。这里，“衍射光栅”(或简称“光栅”)是指具有衍射周期性结构的任何光学组件(的一部分)。衍射光栅具有光栅周期，该光栅周期为衍射光栅的结构在其上重复的距离。当传播的光遇到周期性结构时，衍射使得光被分成不同方向上的多个光束。这些方向取决于光的波长，因此衍射光栅引起多色(例如，白)光的色散，由此，多色光被分成在不同方向上行进的不同颜色的光束。当周期结构在光学组件的表面上时，其被称为表面光栅。当周期性结构归因于表面本身的调制时，其被称为表面起伏光栅(SRG)。SRG的一个示例是在光学组件的表面中的被均匀直槽间隔区域分隔开的均匀直槽。槽间隔区域在此被称为“线”、“光栅线”和“填充区域”。SRG的衍射的性质取决于入射在光栅上的光的波长和SRG的各种光学特性(诸如线间隔、槽深度和槽倾斜角)这两者。SRG具有许多有用的应用。一个示例是SRG光导应用。光导(在此也被称为“波导”)是一种被用来通过内部反射(例如全内反射(TIR))的方式在光导内传送光的光学组件。光导可被用于例如基于光导的显示系统，以将期望的图像的光从光引擎传送到人眼以使得该图像对眼睛可见。在基于波导的显示系统的情形中，形成相同波导的一部分的不同光栅可提供各种功能。基于波导的显示系统通常包括光引擎，该光引擎将图像的光准直成经准直的输入光束，这些经准直的输入光束形成该图像在无限远处的虚拟版本。输入光束可被引导朝向波导的输入耦合光栅，其被布置成以足够陡峭的角度将输入光束耦合到波导中，以在波导内引起经输入耦合的光束的TIR。波导上的输出耦合(出射)光栅可在内部接收经输入耦合的光束，并在与输入光束匹配的方向上向外衍射它们(使得它们形成图像的相同虚拟版本)。用户的眼睛可接着在看着出射光栅时重构图像。通常，出射光栅还被布置成提供经输出的光束的扩束，以便提供与直接查看光引擎相比增加了的大小的眼框。相同波导的(诸)中间光栅可提供附加的扩束以进一步增加眼框的大小。对于一些这样的波导光栅布置，(诸)输入耦合光栅、输出耦合光栅以及(在适用的情况下)中间光栅将仅当它们的各种光栅相对于彼此以特定的方式定向时如预期地操纵图像光。与该预期定向的偏差可导致由用户感知到的最终图像的降级。当这样的波导被批量制造以供纳入不同的波导显示系统中时，每个波导都应该保留这些特定关系以避免使最终显示系统的质量降级。具有各种应用的其他类型的光学组件还可包括不同的光栅，其中这些光栅的相对定向尽可能接近地匹配期望值是合乎需要的。概述提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。所要求保护的主题也不限于解决背景部分中指出的任何或所有缺点的实现。本公开考虑了包括具有分量相对定向角的第一和第二分量光栅的布置的光学组件。光学组件的质量根据分量相对定向角与期望的相对定向角的偏差来被评估。质量评估是通过将光学组件与包括具有期望的相对定向角的第一和第二光学透射主光栅的基本上匹配的布置的主组件进行比较来作出的。当光学组件和主组件由第一和第二主光栅附近的第一和第二分量光栅支持时，第一条纹图案由第一光栅形成，因为第一光栅的相对定向角(第一相对定向角)朝向零变化，第一条纹图案的条纹间隔随第一相对定向角减小而增加。类似地，第二条纹图案由第二光栅形成，因为第二光栅的相对定向角(第二相对定向角)朝向零变化，第二条纹图案的条纹间隔同样随第二相对定向角减小而增加。本公开认识到，当第一条纹图案的条纹间隔基本上最大时(第一相对定向角因此基本上为零)，第二条纹图案的条纹间隔(其通常指示第二相对定向角)还指示分量相对定向角与期望的相对定向角的偏差(因为该偏差在第一相对定向角基本上为零时基本上等于第二相对定向角)，并因此指示光学组件的质量。第一方面涉及用于评估这样的光学组件的质量的质量评估装置。该装置包括可配置的支持系统、光传感器、驱动机构和控制器。支持系统被配置成用主组件的第一和第二主光栅附近的光学组件的第一和第二分量光栅来支持这样的光学及这样的主组件。光传感器被配置成接收已经与两个第一光栅交互的光以及已经与两个第二光栅交互的光，并且根据接收到的光生成传感器数据。驱动机构被耦合到支持系统。控制器被配置成基于传感器数据来控制驱动机构，以将支持系统从当前配置重新配置成新的配置，在新的配置中由第一光栅形成的第一条纹图案的条纹间隔基本上是最大的。此外，控制器被配置成从传感器数据测量由新的配置中的第二光栅形成的第二条纹图案的条纹间隔，并且基于测得的条纹间隔(其指示分量相对定向角与期望的相对定向角的偏差)来输出质量评估。第二和第三方面涉及质量评估过程以及计算机程序产品，该计算机程序产品包括被配置成当被执行时实现该过程的代码。这样的光学组件和这样的主组件由可配置的支持系统用主组件的第一和第二主光栅附近的光学组件的第一和第二分量光栅来支持。该过程包括以下步骤。传感器数据被接受到，该传感器数据根据已经与两个第一光栅交互的光以及已经与两个第二光栅交互的光生成。支持系统基于传感器数据从当前配置被重新配置成新的配置，在新的配置中由第一光栅形成的第一条纹图案的条纹间隔基本上是最大的。由新的配置中的第二光栅形成的第二条纹图案的条纹间隔是从传感器数据测得的。质量评估基于测得的条纹间隔(其指示分量相对定向角与期望的相对定向角的偏差)来被输出。附图简述图1A是光学组件的正视图；图1B是光学组件的示意性说明，该光学组件被示为与入射光交互并且是从侧面查看的；图2A是直二元光栅的示意性说明，该直二元光栅被示为与入射光交互并且是从侧面查看的；图2B是斜二元光栅的示意性说明，该斜二元光栅被示为与入射光交互并且是从侧面查看的；图2C是突出的三角形光栅的示意性说明，该突出的三角形光栅被示为与入射光交互并且是从侧面查看的；图3A是包括光栅布置的光学组件的正视图；图3B是包括基本上匹配的光栅布置的主组件的正视图；图4A是在质量评估过程期间的光学组件和主组件的透视图；图4B示出了在质量评估过程期间的不同时间处观察到的条纹图案；图5是质量评估装置的框图。详细描述图1A和1B分别从顶部和侧面示出了具有外表面S的光学组件2，诸如用于制造其他光学组件的波导或模具。在该实施例中，光学组件是光学透射的，但在其他实施例中可能不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评估光学组件的质量的质量评估装置，所述光学组件包括具有分量相对定向角的第一和第二分量光栅的布置，其中所述质量是根据所述分量相对定向角与期望的相对定向角的偏差来评估的，所述装置包括：可配置的支持系统，所述支持系统被配置成支持包括具有所述期望的相对定向角的第一和第二主光栅的基本上匹配的布置的主组件，并且被配置成在所述第一和第二主光栅的附近支持具有所述第一和第二分量光栅的所述光学组件，所述装置还包括：光传感器，所述光传感器被配置成接收已与两个所述第一光栅交互的光和已与两个所述第二光栅交互的光，并根据接收到的光生成传感器数据；被耦合到所述支持系统的驱动机构；以及控制器，所述控制器被配置成(i)基于所述传感器数据来控制所述驱动机构，以将所述支持系统从当前配置重新配置成新的配置，其中，由所述第一光栅形成的第一条纹图案的条纹间隔基本上是最大的，以及(ii)从所述传感器数据测量由所述新的配置中的所述第二光栅形成的第二条纹图案的条纹间隔，并且基于所测得的指示所述分量相对定向角与所述期望的相对定向角的偏差的条纹间隔来输出质量评估。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.09 US 14/617,7351.一种用于评估光学组件的质量的质量评估装置，所述光学组件包括具有分量相对定向角的第一和第二分量光栅的布置，其中所述质量是根据所述分量相对定向角与期望的相对定向角的偏差来评估的，所述装置包括：可配置的支持系统，所述支持系统被配置成支持包括具有所述期望的相对定向角的第一和第二主光栅的基本上匹配的布置的主组件，并且被配置成在所述第一和第二主光栅的附近支持具有所述第一和第二分量光栅的所述光学组件，所述装置还包括：光传感器，所述光传感器被配置成接收已与两个所述第一光栅交互的光和已与两个所述第二光栅交互的光，并根据接收到的光生成传感器数据；被耦合到所述支持系统的驱动机构；以及控制器，所述控制器被配置成(i)基于所述传感器数据来控制所述驱动机构，以将所述支持系统从当前配置重新配置成新的配置，其中，由所述第一光栅形成的第一条纹图案的条纹间隔基本上是最大的，以及(ii)从所述传感器数据测量由所述新的配置中的所述第二光栅形成的第二条纹图案的条纹间隔，并且基于所测得的指示所述分量相对定向角与所述期望的相对定向角的偏差的条纹间隔来输出质量评估。2.根据权利要求1所述的质量评估装置，其特征在于，其中所述光学组件和所述主组件包括对准标记，所述对准标记被放置成使得当所述标记被对准时，所述第一条纹图案是可观察的，其中所述传感器感测所述标记，并且其中所述控制器基于与所述标记有关的传感器数据来被配置成将所述支持系统从所述当前配置重新配置成中间配置，其中所述对准标记基本上被对准，并且所述支持系统然后从所述中间配置被重新配置成所述新的配置。3.根据权利要求1所述的质量评估装置，其特征在于，其中所述光传感器包括相机，所述相机在所述支持系统被重新配置时捕捉所述第一条纹图案的图像，并且其中所述控制器包括执行自动图像识别过程以检测所述图像中的所述第一条纹图案的图像识别模块，其中所述控制器基于所述图像识别过程的结果来重新配置所述支持系统。4.根据权利要求3所述的质量评估装置，其特征在于，其中所述图像也可以是所述第二条纹图案的，所述自动图像识别过程检测所述第二条纹图案，并且所述控制器基于所述图像识别过程的结果来测量所述第二条纹图案的条纹间隔。5.根据权利要求1所述的质量评估装置，其特征在于，其中所述光传感器包括传感器组件，所述传感器组件在所述支持系统被重新配置时接收仅所述第一条纹图案的一小部分的光，并且所述控制器基于该光的强度改变的速率来重新配置所述支持系统。6.根据权利要求5所述的质量评估装置，其特征在于，其中所述光传感器包括接收仅所述第二条纹图案的一小部分的光的另一传感器组件，并且所述控制器基于该光的强度改变的速率来测量所述第二条纹图案的条纹间隔。7.根据权利要求1所述的质量评估装置，其特征在于，包括提供光束和光束扩展器的激光器，所述光束扩展器扩展所述光束以用基本上涵盖所述光栅的经扩展的光束来照明所述光栅，以便增强所述条纹图案的可见性。8.一种用于评估...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·科斯塔莫，A·J·泰尔沃宁，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US