【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，该度量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一个或更多个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。
2、在头戴式显示器、平视显示器、智能电话、紧凑型显示器、3d显示器(立体显示器)等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(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，从这些早期生产阶段直到成品(即，直到反射波导的生产完成)，内部小平面的平行度很可能会发生变化。
4、在本领域中存在对验证(完成的)反射波导中以及在其后期生产阶
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的平行度的基于光学的方法。该方法包括以下阶段：
6、-提供包括透光基板和两个或更多个内部小平面的样品。基板具有折射率ns。内部小平面嵌入基板内。每个内部小平面相对于样品的外部且平坦的表面以标称锐角μnom标称地倾斜。
7、-提供折射率约等于ns的光学元件。光学元件包括外部且平坦的第一表面以及外部且平坦的第二表面。光学元件的第二表面与光学元件的第一表面相对并且相对于光学元件的第一表面以约标称角度μnom倾斜。
8、-定位样品和光学元件，使得光学元件的第二表面与样品的表面平行并且相邻。
9、-将多个入射光束与光学元件的第一表面大约垂直地投射到第一表面上。
10、-在入射光束穿过光学元件、透射到样品中并反射离开内部小平面、再穿过光学元件并经由光学元件的第一表面从光学元件出射(例如，折射出去)之后获得多个返回光束。
11、-感测返回光束。
12、-基于感测的数据，计算内部小平面中的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，光学元件具有等于ns的折射率。
14、根据该方法的一些实施方式，将入射光束垂直地投射到光学元件的第一表面。
15、根据该方法的一些实施方式，计算内部小平面之间的平行度偏差的阶段包括：计算返回光束之间的角度偏差。
16、根据该方法的一些实施方式，入射光束构成经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，光学元件是棱镜。
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，光学元件的第二表面相对于光学元件的第一表面以角度μnom+δ倾斜。|δ|大于约0.1°且小于约1°。
23、根据该方法的一些实施方式，光学元件的第二表面相对于光学元件的第一表面以标称角度μnom倾斜。
24、根据该方法的一些实施方式，光学元件的第一表面用抗反射涂层涂覆。
25、根据该方法的一些实施方式，该方法还包括：施加与基板具有相同折射率的液体，使得样品、液体和棱镜形成连续介质。
26、根据该方法的一些实施方式，使用图像传感器来感测返回光束。
27、根据该方法的一些实施方式，与每个返回光束对应的感测数据包括构成由返回光束在图像传感器上形成的光斑的像素的测量强度。
28、根据该方法的一些实施方式，使用自准直仪来生成入射光束并聚焦返回光束。
29、根据该方法的一些实施方式，感测返回光束的阶段包括：通过目镜观看返回光束。返回光束在目镜的刻度标线上表现为光斑。
30、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。
31、根据该方法的一些实施方式，入射光束分别连续地投射到每个内部小平面上。
32、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影。
33、根据该方法的一些实施方式，在计算平行度偏差时，计算来自多个内部小平面的成对的内部小平面之间的平行度偏差。
34、根据该方法的一些实施方式，成对内部小平面包括成对相邻内部小平面。
35、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俯仰偏差{εij，p}i，j和/或滚转偏差{εij，r}i，j。索引i和j指代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是由第i内部小平面的反射引起的第i返回光束与由第j内部小平面的反射引起的第j返回光束之间的俯仰偏差。δij，r是第i返回光束与第j返回光束之间的滚转偏差。是指定由返回光束引起的光斑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。索引k标记光束。n是内部小平面的数量。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。
36、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内部小平面之间的本文档来自技高网...
【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并且相对于所述样品的外部且平坦的表面以标称锐角μnom标称地定向，所述系统包括透光光学元件和光学装置，所述光学装置包括光源和光感测部件，其中，所述光学元件具有约等于ns的折射率并且包括外部且平坦的第一表面和外部且平坦的第二表面，所述外部且平坦的第一表面和所述外部且平坦的第二表面彼此相对并且在它们之间限定约等于所述标称角度μnom的角度；
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，从而制备所述入射光束。
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，所述光学设备包括聚焦透镜或聚焦透镜组件，所述聚焦透镜或聚焦透镜组件被配置成将出射光束聚焦在所述光感测部件上。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学元件的第二表面相对于所述光学元件的第一表面以等于μ
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学元件的第二表面相对于所述光学元件的第一表面以所述标称角度μnom倾斜。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述光学元件的第一表面用抗反射涂层涂覆。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学装置包括被配置成用于对所述样品进行定向的定向基础结构。
9.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。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括自准直仪，所述自准直仪包括所述光源，并且可选地包括所述光感测部件。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，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返回光束。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光感测部件是或者包括摄像装置。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光感测部件包括目镜组件，所述目镜组件包括刻度标线。
14.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。
15.根据权利要求11所述的系统，还包括计算模块，所述计算模块被配置成基于由所述图像传感器获得的所述返回光束的感测数据来计算所述内部小平面之间的平行度偏差。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，与每个返回光束有关的所述感测数据包括组成由所述返回光束在所述图像传感器上形成的相应光斑的像素的测量强度。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述计算模块被配置成计算所述返回光束之间的角度偏差，作为计算所述内部小平面之间的平行度偏差的一部分。
18.根据权利要求15所述的系统，其中，计算所述平行度偏差包括：计算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。
19.根据权利要求15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多个内部小平面中的成对内部小平面之间的平行度偏差。
20.根据权利要求19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所述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。
21.根据权利要求20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第i返回光束与由所述第j内部小平面的反射引起的第j返回光束之间的俯仰偏差，δij,r是第i返回光...
【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并且相对于所述样品的外部且平坦的表面以标称锐角μnom标称地定向，所述系统包括透光光学元件和光学装置，所述光学装置包括光源和光感测部件，其中，所述光学元件具有约等于ns的折射率并且包括外部且平坦的第一表面和外部且平坦的第二表面，所述外部且平坦的第一表面和所述外部且平坦的第二表面彼此相对并且在它们之间限定约等于所述标称角度μnom的角度；
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，从而制备所述入射光束。
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，所述光学设备包括聚焦透镜或聚焦透镜组件，所述聚焦透镜或聚焦透镜组件被配置成将出射光束聚焦在所述光感测部件上。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学元件的第二表面相对于所述光学元件的第一表面以等于μnom+δ的角度倾斜，其中，|δ|大于约0.1°且小于约1°。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学元件的第二表面相对于所述光学元件的第一表面以所述标称角度μnom倾斜。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述光学元件的第一表面用抗反射涂层涂覆。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光学装置包括被配置成用于对所述样品进行定向的定向基础结构。
9.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。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括自准直仪，所述自准直仪包括所述光源，并且可选地包括所述光感测部件。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，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返回光束。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光感测部件是或者包括摄像装置。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光感测部件包括目镜组件，所述目镜组件包括刻度标线。
14.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。
15.根据权利要求11所述的系统，还包...
【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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