【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容一般涉及用于对包括内部小平面的样品进行度量的方法和系统。
技术介绍
1、一些光波导包括标称地平行的反射性内部小平面。为了高精度地验证这样的内部小平面的平行度，当前现有技术需要高端光学部件。因此，本领域中存在对简单且可容易实现的度量技术的未满足的需要，该技术避免使用高端光学部件，从而解决了大规模生产需求。
技术实现思路
1、根据本公开内容的一些实施方式，本公开内容的各方面涉及用于对包括内部小平面的样品进行度量的方法和系统。更具体地，但非排他性地，根据本公开内容的一些实施方式，本公开内容的各方面涉及用于对包括多个标称平行内部小平面的样品进行度量的基于光学的方法和系统。更具体地，根据本公开内容的一些实施方式，本公开内容的各方面涉及用于对包括多个标称平行的内部小平面的反射波导进行度量的基于光学的方法和系统，这些内部小平面与波导的主表面标称地正交。
2、在诸如头戴式显示器、平视显示器、智能电话、紧凑型显示器、3d显示器(立体显示器)的各种显示器以及紧凑型扩束器中采用反射波导。反射波导包括跨波导的输出部分的多个标称平行的内部小平面。从波导的耦入部分沿输出部分的方向传播(通过全内反射)的光通过在每个内部小平面处的部分反射和透射逐渐耦出波导。内部小平面(特别是相邻的内部小平面)之间的高平行度有助于确保在显示器上形成锐利且清晰的图像(其不会重影或模糊)。
3、用于在将反射波导切割成单独的单元之前监测板的堆叠中的内部小平面的平行度的多种方法在本领域中是已知的。然而，从
4、在本领域中存在对验证(完成的)反射波导中以及在其生产的后期阶段中的内部小平面的平行度的改进方法的未满足的需求。有利地，本申请公开了用于验证反射波导的内部小平面之间的平行度的快速、简单且精确的方法。本申请还公开了能够实现所公开的方法的系统，其有利地避免了使用高端和/或复杂的部件。
5、因此，根据一些实施方式的一方面，提供了一种用于验证样品的内部小平面之间的平行度的基于光学的方法。该方法包括以下阶段：
6、-提供样品，该样品包括具有折射率ns的透光基板以及两个或更多个内部小平面。内部小平面嵌入在基板中并标称地平行，并且与样品的外部且平坦的第一表面大约正交。
7、-提供具有大约等于ns的折射率的第一光学元件(first optical element，foe)。foe包括外部且平坦的第一表面以及外部且平坦的第二表面。foe的第二表面与foe的第一表面相对并相对于该第一表面以锐角第一倾角倾斜。
8、-将样品和foe定位成使得foe的第二表面与样品的第一表面相邻。
9、-将第一多个光束与该第一表面大约垂直地(即，大约正交地)投射在foe的第一表面上。
10、-获得第二多个光束，该第二多个光束在第一多个光束中的每个光束穿过(即通过)foe，透射到样品中并且从内部小平面反射一次之后从样品出射。
11、-感测(即，测量)第二多个光束。
12、-基于感测的数据(在感测第二多个光束中获得的)，计算至少一些内部小平面之间的至少一个平行度偏差。
13、根据该方法的一些实施方式，foe具有等于ns的折射率。
14、根据该方法的一些实施方式，第一多个光束垂直地投射到foe的第一表面。
15、根据该方法的一些实施方式，计算平行度偏差的阶段包括：计算第二多个光束中的光束之间的角度偏差(即，这样的光束之间所包的角度)。
16、根据该方法的一些实施方式，第一多个光束中的光束构成被准直的扩展光束的互补部分。
17、根据该方法的一些实施方式，扩展光束是单色的。
18、根据该方法的一些实施方式，扩展光束是经扩展的激光束。
19、根据该方法的一些实施方式，foe是棱镜。根据一些这样的实施方式，foe是三棱柱。
20、根据该方法的一些实施方式，样品的形状被设置为薄板或长形盒子。
21、根据该方法的一些实施方式，样品是一维反射波导或二维反射波导。
22、根据该方法的一些实施方式，在感测第二多个光束的阶段，使用图像传感器来感测第二多个光束中的光束。由此获得的感测数据包括构成图像传感器上的光斑的像素的测量强度。每个光斑由第二多个光束中的相应光束引起。
23、根据该方法的一些实施方式，感测第二多个光束的阶段包括通过目镜观察第二多个光束中的光束。第二多个光束中的光束表现为相对于目镜的刻度标线上的光斑。
24、根据该方法的一些实施方式，计算平行度偏差的阶段包括：计算εavg和/或εmax。εavg等于εmax等于max{εij}i，j＞i或是指定第i光斑和第j光斑(由第二多个光束中的光束形成)在图像传感器上或相对于目镜的刻度标线的位置的一组二维矢量。n是内部小平面的数量。m是不同的内部小平面对的数量(即，m＝n·(n-1)/2)。f是被配置成将返回光束聚焦在图像传感器或目镜上的聚焦透镜或聚焦透镜组件的焦距。
25、根据该方法的一些实施方式，第一多个光束中的每个光束继续被从样品中的相应内部小平面反射。
26、根据该方法的一些实施方式，第一多个光束中的光束被连续投射，使得一次一个地检查内部小平面。
27、根据该方法的一些实施方式，使用可平移的开缝或开孔的光学掩模和/或多个快门来实现连续投射。
28、根据该方法的一些实施方式，在计算平行度偏差时，计算两个或更多个内部小平面中的成对内部小平面之间的平行度偏差。
29、根据该方法的一些实施方式，成对的内部小平面包括成对的相邻内部小平面。
30、根据该方法的一些实施方式，计算成对内部小平面之间的平行度偏差包括：计算成对内部小平面中的每对内部小平面中的内部小平面之间的(两)组偏差即俯仰偏差{εij,p}i,j和/或滚转偏差{εij,r}i,j。索引i和j涉及(成对的内部小平面中的)不同的内部小平面对。εij,p和εij,r分别是内部小平面中的第i内部小平面与第j内部小平面之间的俯仰偏差和滚转偏差。根据一些这样的实施方式，分别经由εij,p＝δij,p/(2ns)＝(xi-xj)/(2ns·f)和εij,r＝δij,r/(2ns)＝(yi-yj)/(2ns·f)来计算εij,p和εij,r。δij,p是因第i内部小平面的反射引起的第二多个光束中的第i光束与因第j内部小平面的反射引起的第二多个光束中的第j光束之间的俯仰偏差。δij,r是第二多个光束中的第i光束与第二多个光束中的第j光束之间的滚转偏差。是指定光斑在图像传感器上或者相对于目镜的刻度标线的位置的一组二维矢量。索引k标记光束。n是内部小平面的数量。f是被配置成将第二多个光束中的光束聚焦在图像传感器上或目镜上的聚焦透镜或聚焦透镜组件的焦距。
31、根据该方法的一些实施方式，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于对样品进行度量的基于光学的系统，所述样品具有折射率为ns的基板以及两个或更多个内部小平面，所述两个或更多个内部小平面嵌入在所述基板中、标称地平行、并且相对于所述样品的外部且平坦的第一表面大约垂直，所述系统包括第一光学元件(FOE)和光学装置，所述光学装置包括光源、光学设备和光感测部件；
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学设备包括准直透镜或准直透镜组件，所述准直透镜或准直透镜组件被配置成对由所述光源生成的光束进行准直，从而制备所述第一多个光束，并且/或者
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述光源是激光源。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光感测部件包括图像传感器，所述图像传感器被配置成感测所述第二多个光束；并且/或者
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学装置被配置成使得能够将所述样品和所述FOE定位成使得所述样品的第一表面上的第一区域与所述FOE的第二表面完全接触，所述第一区域由所述样品的包括所述内部小平面的部分限定。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述样品是一维反射波导或二
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述FOE是棱镜。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学装置还包括可平移的开缝或开孔的光学掩模和/或多个快门，所述光学掩模和/或所述多个快门被配置成使得能够一次一个地检查所述内部小平面。
9.根据权利要求4所述的系统，其中，感测的数据包括构成由所述第二多个光束中的光束分别在所述图像传感器上引起的光斑的像素的测量强度。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括计算模块，所述计算模块被配置成基于所述感测的数据来计算所述内部小平面之间的平行度偏差。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，作为计算所述平行度偏差的一部分，所述计算模块被配置成基于所述感测的数据来计算所述第二多个光束中的光束之间的所述角度偏差。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述计算模块被配置成计算参量εavg和/或εmax，其中，εavg等于并且εmax等于max{εij}i，j＞i或并且是指定第i光斑和第j光斑在所述图像传感器上的位置的一组二维矢量，N是所述内部小平面的数量，M＝N·(N-1)/2，并且f是被配置成将所述返回光束聚焦在所述图像传感器上的聚焦透镜或聚焦透镜组件的焦距。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述光学装置还包括可平移的开缝或开孔的光学掩模和/或多个快门，所述光学掩模和/或所述多个快门被配置成使得能够一次一个地检查所述内部小平面，并且其中，所述计算模块被配置成计算所述两个或更多个内部小平面中的成对内部小平面之间的平行度偏差。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，计算所述成对内部小平面之间的平行度偏差包括：计算所述成对内部小平面中的每对内部小平面中的内部小平面之间的俯仰偏差{εij,p}i,j和/或滚转偏差{εij,r}i,j，其中，索引i和j涉及不同的内部小平面对，并且εij,p和εij,r分别是所述内部小平面中的第i内部小平面与第j内部小平面之间的俯仰偏差和滚转偏差。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，分别经由εij,p＝δij,p/(2ns)＝(xi-xj)/(2ns·f)和εij,r＝δij,r/(2ns)＝(yi-yj)/(2ns·f)来计算所述εij,p和所述εij,r，其中，δij,p是由所述第i内部小平面的反射引起的所述第二多个光束中的第i光束与由所述第j内部小平面的反射引起的所述第二多个光束中的第j光束之间的俯仰偏差，δij,r是所述第二多个光束中的第i光束与所述第二多个光束中的第j光束之间的滚转偏差，是指定由所述第二多个光束中的光束引起的光斑在所述图像传感器上的位置的一组二维矢量，所述指数k标记所述光束，N是所述内部小平面的数量，并且f是被配置成将所述第二多个光束中的光束聚焦在所述图像传感器上的聚焦透镜或聚焦透镜组件的焦距。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学装置被配置成使得能够将所述样品和/或所述FOE定位成使得所述样品的第一表面上的第一区域与所述FOE的第二表面完全接触，所述第一区域由所述样品的包括所述内部小平面的部分限定。
17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述FOE的第一表面用抗反射涂层涂覆。
18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学装置包括自准直仪，所述自准直仪被配置成生成所述第一多个光束并且将所述第二多个光束中的光束聚焦在所述光感测部件上。
19.根据权利要求1至18中任一项所述...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于对样品进行度量的基于光学的系统，所述样品具有折射率为ns的基板以及两个或更多个内部小平面，所述两个或更多个内部小平面嵌入在所述基板中、标称地平行、并且相对于所述样品的外部且平坦的第一表面大约垂直，所述系统包括第一光学元件(foe)和光学装置，所述光学装置包括光源、光学设备和光感测部件；
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学设备包括准直透镜或准直透镜组件，所述准直透镜或准直透镜组件被配置成对由所述光源生成的光束进行准直，从而制备所述第一多个光束，并且/或者
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述光源是激光源。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光感测部件包括图像传感器，所述图像传感器被配置成感测所述第二多个光束；并且/或者
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学装置被配置成使得能够将所述样品和所述foe定位成使得所述样品的第一表面上的第一区域与所述foe的第二表面完全接触，所述第一区域由所述样品的包括所述内部小平面的部分限定。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述样品是一维反射波导或二维反射波导。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述foe是棱镜。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学装置还包括可平移的开缝或开孔的光学掩模和/或多个快门，所述光学掩模和/或所述多个快门被配置成使得能够一次一个地检查所述内部小平面。
9.根据权利要求4所述的系统，其中，感测的数据包括构成由所述第二多个光束中的光束分别在所述图像传感器上引起的光斑的像素的测量强度。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括计算模块，所述计算模块被配置成基于所述感测的数据来计算所述内部小平面之间的平行度偏差。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，作为计算所述平行度偏差的一部分，所述计算模块被配置成基于所述感测的数据来计算所述第二多个光束中的光束之间的所述角度偏差。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述计算模块被配置成计算参量εavg和/或εmax，其中，εavg等于并且εmax等于max{εij}i，j＞i或并且是指定第i光斑和第j光斑在所述图像传感器上的位置的一组二维矢量，n是所述内部小平面的数量，m＝n·(n-1)/2，并且f是被配置成将所述返回光束聚焦在所述图像传感器上的聚焦透镜或聚焦透镜组件的焦距。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述光学装置还包括可平移的开缝或开孔的光学掩模和/或多个快门，所述光学掩模和/或所述多个快门被配置成使得能够一次一个地检查所述内部小平面，并且其中，所述计算模块被配置成计算所述两个或更多个内部小平面中的成对内部小平面之间的平行度偏差。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，计算所述成对内部小平面之间的平行度偏差包括：计算所述成对内部小平面中的每对内部小平面中的内部小平面之间的俯仰偏差{εij,p}i,j和/或滚转偏差{εij,r}i,j，其中，索引i和j涉及不同的内部小平面对，并且εij,p和εij,r分别是所述内部小平面中的第i内部小平面与第j内部小平面之间的俯仰偏差和滚转偏差。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，分别经由εij,p＝δij,p/(2ns)＝(xi-xj)/(2ns·f)和εij,r＝δij,r/(2ns)＝(yi-yj)/(2ns·f)来计算所述εij,p和所述εij,r，其中，δij,p是由所述第i内部小平面的反射引起的所述第二多个光束中的第i光束与由所述第j内部小平面的反射引起的所述第二多个光束中的第j光束之间的俯仰偏差，δij,r是所述第二多个光束中的第i光束与所述第二多个光束中的第j光束之间的滚转偏差，是指定由所述第二多个光束中的光束引起的光斑在所述图像传感器上的位置的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·基尔柏格，埃拉德·沙尔林，埃坦·罗宁，
申请(专利权)人：鲁姆斯有限公司，
类型：发明
国别省市：
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