CN106949913B - 电容式doe完整性监控 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“电容式DOE完整性监控”。本发明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(22,23,40,42,82,84)以及位于第一透明衬底和第二透明衬底之间的间隔件(24,44,86)，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(DOE)(25,26,54,56,100,102)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(28,29,46,48,104,106)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(34,66,96)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。

Description

电容式DOE完整性监控
技术领域
本发明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。
背景技术
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)。根据本发明人，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。
发明内容
本文下面描述的本发明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，根据本发明的实施方案，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，并且第一衍射光学元件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。
根据本发明的一个实施方案，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。
根据本发明的一个实施方案，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，从下文中对本发明的实施方案的详细描述将更完全地理解本发明，在附图中：
附图说明
图1A-图1B是根据本发明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是根据本发明的另一个实施方案的DOE模块的示意性侧面剖视图；
图3是根据本发明的实施方案的DOE模块的示意性分解图；
图4是根据本发明的另一个实施方案的DOE模块的示意性分解图；
图5A-图5K是根据本发明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是根据本发明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是根据本发明的另一个实施方案的DOE模块的示意性剖面图。
图8是根据本发明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是根据本发明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。
同时，期望消费设备在不同温度和环境条件的宽范围中起作用。温度变化使得光学模块的部件膨胀和收缩，导致焦点性质的变化。热摆动可尤其降低结构光投射模块中的投影光学器件的性能，从而导致构建在此类模块上的系统的分辨率、范围和精度降低。当模块的光学部件包括由模制塑料制成的折射或衍射元件(由于需要以低成本大批量生产)时，这个问题特别严重，因为此类元件特别易于热膨胀和收缩。
可影响消费电子设备中的投影模块的性能的另一个问题是机械完整性的损失。例如，如果机械冲击或热冲击导致投影模块中的图案化元件诸如衍射光学元件或其它图案化的透明物断裂、脱离或者移出位置，则模块可发射强烈的、高度聚焦的光束而不是如预期的结构化图案。对机械完整性的类似影响可能由湿度引起。此外，高湿度可导致水滴在DOE的表面上冷凝，导致DOE的光学特性的改变。
本文描述的本发明的实施方案通过将一个或多个电容传感器结合到DOE的结构中来解决这些问题。这些电容传感器对DOE的机械完整性和尺寸变化以及DOE内的冷凝敏感，并且当被控制电路询问时将提供有关DOE从其正常的机械状态、尺寸状态和光学状态偏离的信息。该信息可被进一步用于确定DOE的适当功能，并在必要时关闭照明DOE的主辐射源。
在实施方案中，基于互电容来测量电容传感器的电极之间的电容：在电容传感器包括两个相反电极的情况下，电极中的一者用作驱动电极，并且另一电极用作感测电极。DOE的结构的变化将导致互电容的变化，其通常将指示光学模块(下文称为DOE模块)中的机械或光学故障。互电容也可能由于其他原因诸如DOE表面上的水滴、冷凝或其他污染物导致的组件损坏而改变。
在本发明的一些实施方案中，DOE模块包括位于DOE模块的不受DOE的变化影响的位置中的至少一个参考电容电极对。这些测量被用作差分电容测量的参考，从而减少环境效应例如热变化和寄生电容对探测DOE完整性的电容测量的影响。
在另一实施方案中，连接到地电位的导电屏蔽电极沉积在DOE模块的外侧表面上，用于减少外部电场对探测DOE完整性的电容测量的影响。在又一实施方案中，导电屏蔽电极形成在DOE模块的内侧表面上，通过绝缘层与电容电极分开。
图1A-图1B是根据本发明的两个实施方案的具有电容传感器的DOE模块20和21的示意性剖面图。这两个实施方案在DOE与电容电极的相互定位方面不同，如下面将详细描述的。
图1A示出了DOE模块20的示意性剖面图，其包括两个透明衬底22和23，该两个透明衬底通常由玻璃或塑料制成，由间隔件24分隔开。尽管在剖面图中在两个位置看到间隔件24，但是其可包括一个连续件或多个件。通过蚀刻、压印或本领域技术人员已知的另一种工艺在衬底22和衬底23的两个内侧表面上形成两个DOE 25和26。第一电容电极28和第二电容电极29沉积在DOE 25和DOE 26上方，并连接到定位在衬底22和衬底23上的内部导体30和内部导体31，内部导体30和内部导体31又连接到衬底22和衬底23外部的外部导体32和外部导体33。外部导体32和外部导体33进一步连接到电容测量电路34。
透明衬底22和透明衬底23的外表面通常涂覆有透明的导电薄膜36，其与外部导体32和外部导体33不同并隔离，透明的导电薄膜36连接到地电位，并且用作接地屏蔽并有助于消除寄生电容和噪声。导电薄膜由ITO(氧化铟锡)或类似的透明导电材料制成。
在一个实施例方案中，位于衬底22和衬底23之间的间隔件24由导电材料制成并连接到地电位以提供附加的屏蔽。在另一个实施方案中，间隔件24由绝缘材料制成，诸如聚合物或玻璃陶瓷组合物(例如玻璃料)，后者用于为DOE 25和DOE26之间的空间创建气密密封部。
图1B示出了DOE模块21的示意性剖面图，其包括通常由玻璃或塑料制成的两个透明衬底40和42，它们由间隔件44隔开。如图1A所示，间隔件44包括一个连续件。第一电容电极46和第二电容电极48设置在衬底40和衬底42上，在电极46和电极48上方具有覆盖的介电膜50和52，诸如SiO2和/或聚合物，其中DOE 54和DOE56形成在介电膜中。
第一电容电极46和第二电容电极48连接到导体58和导体60，导体58和导体60又连接到外部导体62和外部导体64。外部导体62和外部导体64进一步连接到电容测量电路66。
类似于图1中的实施方案，透明衬底40和透明衬底42的外表面通常涂覆有连接到地电位的均匀、透明的导电薄膜68。在另一实施方案中，连接到地电位并用作接地屏蔽件的导电薄膜沉积在电容电极46和衬底40之间以及电容电极48和衬底42之间。接地屏蔽件通过SiO2薄层或类似的绝缘层与电容电极46和电容电极48隔离。
此外，类似于图1中的实施方案，在一个实施方案中，间隔件44由导电材料制成并连接到地电位以提供附加的屏蔽。在另一实施方案中，间隔件44由绝缘材料制成，诸如聚合物或玻璃陶瓷组合物(玻璃料)，后者被用于DOE 54和56之间的空间的气密密封部。
图2A-图2B示意性地示出了本发明的实施方案，其中DOE模块80包括参考电容电极88和参考电容电极90。
图2A示出了DOE模块80的侧视图，其包括衬底82和衬底84、间隔件86、第一参考电容电极88和第二参考电容电极90。电极连接到外部导体92和外部导体94，外部导体92和外部导体94进一步连接到电容测量电路96。
图2B是DOE模块80的剖视图，如所见，如果模块80沿着线98被切割，则具有垂直于图2A的平面的切口。该剖面图示出了与图2A中相同的部件：衬底82和衬底84、间隔件86、第一参考电容电极88和第二参考电容电极90，以及外部导体92和94(在图2B的视图中部分重叠)。此外，剖面图示出了-类似于图1A中所示的实施方案-DOE 100和DOE102、第一电容电极104和第二电容电极106，和连接到第一电容电极104和第二电容电极106(在当前实施方案中位于DOE模块的同一侧上)的导体108和导体110，以及外部导体112和外部导体114(在图2B的视图中部分重叠)，外部导体112和外部导体114连接到导体108和110并进一步连接到电容测量电路96。参考电容电极88和参考电容电极90位于间隔件86的两侧，并且与DOE 100和DOE102物理地分开。因此，DOE 100或DOE102中的变化或DOE之间的空气空间中的污染将对参考电容电极88和参考电容电极90之间的电容没有影响。
电容测量电路96测量第一电容电极104和第二电容电极106之间的电容以及第一参考电容电极88和第二参考电容电极90之间的电容。电容测量电路96进一步将在第一电容电极104和第二电容电极106之间测量的电容中测得的变化与从参考电容电极88和90读取的参考电容值进行比较。这种差分电容测量减少了环境效应对探测DOE完整性的电容测量的影响。
图3-图4是本发明的实施方案的示意图，其中示出了两种不同的电容测量电极方案：图3示出平面电极135和平面电极141，而图4示出了叉指式电极156,158,170和172。平面电极和叉指式电极的每个实施方案可基于图1A-图1B中描绘的电容电极位置的两个不同实施方案中的任一者来实现。
图3是根据图1A中所示的电极位置的DOE模块132的两个半部的示意性分解图。DOE模块132的下半部134包括形成在底部DOE 136的空气界面上方的第一电容电极135，底部DOE136继而形成在底部衬底138上方。DOE模块132的上半部140包括在顶部DOE 142的空气界面上方形成的第二电容电极141，顶部DOE 142形成在顶部衬底144上方。在一个实施方案中，其中测量互电容，第一电容电极135用作驱动电极，并且第二电容电极141用作感测电极。
图4是根据图1A中所示的电极位置的DOE模块150的两个半部的示意性分解图。DOE模块150的下半部152包括第一电容电极组件154，其包括相对于彼此交叉的驱动电极156和感测电极158。第一电容电极组件154形成在底部DOE 160(在第一电容电极组件154的数字之间看到)的空气界面上方，底部DOE 160继而形成在底部衬底162上方。上半部164包括第二电容电极组件166，其包括相对于彼此交叉的驱动电极168和感测电极170。第二电容电极组件166形成在顶部DOE 172(在第二电容电极组件166的数字之间看到)的空气界面上方，顶部DOE 172继而形成在顶部衬底174上方。当DOE模块150处于其功能(未爆炸)配置中时，第一电极组件154和第二电极组件166对准使得驱动电极156与感测电极170相反并且感测电极158与驱动电极168相反。
在本发明的实施方案中，电容电极组件154和电容电极组件166可被连接到以下配置中的驱动电路和感测电路：a)驱动电极156的电流由感测电极170感测，b)驱动电极168的电流由感测电极158感测，c)驱动电极156的电流由感测电极158感测，以及d)驱动电极168的电流由感测电极170感测。配置(a)和配置(b)测量DOE模块150的下半部152和上半部164之间的电容变化，而配置(c)测量电极组件154的电极之间的电容变化，并且配置(d)测量电极组件166的电极之间的电容变化。诸如在配置(c)或配置(d)中，测量给定表面的电极之间的电容变化，增加了用于检测不桥接位于DOE组件150的下半部152和上半部164之间的间隙的水膜的灵敏度，但是仅产生位于一个表面上的液滴。
在实施方案中，通过对不同的驱动电流使用不同的激励波形，并且使用信号处理来分析感测电流来同时测量配置(a)-配置(d)的多个电容，以便确定来自驱动电流的相对贡献。在另一实施方案中，时间多路复用用于驱动电流，使得能够区分由不同驱动电流引起的感测电流。在另一实施方案中，使用不同的模拟波形和时间复用的组合。
尽管图3-图4示出了以特定图案布置的电极，但是其他图案(如栅格图案的电极可以可选地沉积在DOE或衬底上具有类似的效果，并被认为在本发明的范围内。
图5A-图J是根据本发明的实施方案的示出了制造工艺中的连续步骤的衬底22和衬底23的示意性俯视图和剖面图，其中第一电容电极和第二电容电极沉积在DOE和空气之间的界面上。在该制造工艺中，其最终结果先前在图1A中被描绘为DOE模块20，两个单独的组件：组件200和组件202以顺序的工艺步骤被构建，接合在一起成为组件204，然后进一步被处理。尽管组件200,202和204在整个工艺步骤中被修改，但是我们将从步骤到步骤保持组件的这种编号，以便于理解工艺。如果适用，我们还将使用图1A的标签。图5A是在组件200上执行的蚀刻或者压印工艺步骤的示意图。图5B-图5D是在组件200上执行的涂覆和图案化步骤的示意图。图5E是在组件202上执行的蚀刻或压印工艺步骤的示意图。图5F-图5G是在组件202上执行的涂覆和图案化步骤的示意图。图5I-图5K是在将组件200和组件202接合成图5H中的组件204之后在组件204上执行的工艺步骤的示意图。
图5A示出了用于组件200的蚀刻或压印工艺步骤的结果的示意性俯视图210和示意性剖视图212。在该步骤中，DOE 26已经被蚀刻或者压印成透明衬底23。每个DOE 26在衬底23上的DOE 26的矩阵中形成单元格，并且以并行方式对该矩阵的所有单元格执行后续工艺步骤。
图5B示出了组件200上的涂覆和图案化步骤的结果的示意性俯视图214和示意性剖面图216。在该工艺步骤中，在DOE 26上方涂覆和图案化第二电容电极29。每个第二电容电极29在DOE 26及DOE 26的周围事物上方延伸。
图5C示出了组件200上的下一个涂覆和图案化步骤的结果的示意性俯视图218和示意性剖视图220。在该涂覆和图案化步骤中，形成与第二电容电极29连接的导体31。
图5D示出了组件200上的另一个涂覆和图案化步骤的结果的示意性俯视图222和示意性剖视图224。在该涂覆和图案化步骤中形成了间隔件24。在另一个实施方案中，间隔件24被蚀刻或压印到衬底23的材料中。
图5E示出了用于组件202的蚀刻或压印工艺步骤的结果的示意性俯视图226和示意性剖视图228。在该步骤中，DOE 25已经被蚀刻或压印到透明衬底22中。类似于组件200，每个DOE 25在衬底22上的DOE 25的矩阵中形成单元格，并以并行的方式对矩阵的所有单元格执行后续的工艺步骤。
图5F示出了组件202上的涂覆和图案化步骤的结果的示意性俯视图230和示意性剖面图232。在该工艺步骤中，在DOE 25上方涂覆和图案化第一电容电极28。每个第一电容电极28在DOE 25及其周围事物上方延伸。
图5G示出了组件202上的另一涂覆和图案化步骤的结果的示意性俯视图234和示意性剖面图236。在该涂覆和图案化步骤中，形成与第一电容电极28连接的导体30。
图5H示出了通过翻转组件202并将其键合到组件200而形成的组件204的示意性剖面图。组件200和组件202已经被对准以使组件202中的每个DOE 25面向组件200中的DOE26。
图5I示出在部分切割步骤之后的组件204的示意性剖视图，该部分切割步骤在DOE25和26的连续对之间形成切口240，以暴露导体30和31的端部。
图5J示出了在金属沉积和图案化之后组件204的示意性剖面图，金属沉积和图案化形成通过其暴露端部连接到导体30和31的金属膜242。
图5K示出了在切割切口244将组件204分割成单个的DOE模块20并且同时形成外部导体32和33之后的示意性剖面图。
图6A-图6K是示出根据本发明另一实施方案的制造工艺中的连续步骤的示意性俯视图和剖面图，其中第一电容电极和第二电容电极沉积位于DOE和衬底之间。在该制造工艺中，其最终结果先前已经在图1B中示出为DOE模块21，两个独立的组件组件300和组件302以顺序的工艺步骤被构建，并且随后键合在一起成为组件304。尽管组件300,302和304在整个工艺步骤中被修改，但是我们将再次保持这个编号从一个步骤到另一个步骤以有助于跟随该工艺。当适用时，我们还将使用图1B的标签。图6A-图6D是在组件300上执行的涂覆、图案化以及蚀刻或压印工艺步骤的示意图。图6E-图6G是在组件302上执行的涂覆、图案化以及蚀刻或压印工艺步骤的示意图。图6I-图6K是在将组件300和302键合成图6H中的组件304之后在组件304上的工艺步骤的示意图。
图6A示出了组件300上的涂覆和图案化步骤的结果的示意性俯视图310和示意性剖视图312。在该工艺步骤中，在透明衬底42上方涂覆第二电容电极48并将第二电容电极48图案化。如在图5A-图5K的工艺步骤中，图案在衬底上形成重复矩阵，并且以并行的方式对矩阵的所有单元格执行该工艺步骤。
图6B示出了组件300上的另一涂覆和图案化步骤的结果的示意性俯视图314和示意性剖面图316。在该涂覆和图案化步骤中，形成与第二电容电极48连接的导体60。
图6C示出了组件300上的涂覆和蚀刻或压印步骤的结果的示意性俯视图318和示意性剖视图320。介电膜52沉积在组件300上方，接着在第二电容电极48的顶部上将DOE 56蚀刻或压印到介电膜52中。
图6D示出了组件300上的另一个涂覆和图案化步骤的结果的示意性俯视图322和示意性剖视图324。在该涂覆和图案化步骤中，形成间隔件44。在另一实施方案中，间隔件44被蚀刻或压印到衬底42的材料中。
图6E示出了组件302上的涂覆和图案化步骤的结果的示意性俯视图326和示意性剖面328。在该工艺步骤中，在透明衬底40上涂覆第一电容电极46并将第一电容电极46图案化。
图6F示出了组件302上的另一涂覆和图案化步骤的结果的示意性俯视图330和示意性剖面图332。在该涂覆和图案化步骤中，形成与第一电容电极46连接的导体58。
图6G示出了组件302上的涂覆和蚀刻或压印步骤的结果的示意性俯视图334和示意性剖视图336。电介质膜50沉积在组件302上方，接着在第一电容电极46上方将DOE 54蚀刻或压印到电介质膜50中。
图6H示出了通过翻转组件302并将其接合到组件300而形成的组件304的示意性剖面图。组件300和组件302已经被对准以便使组件302中的每个DOE 54面向组件300中的DOE56。
图6I示出在部分切割之后的组件304的示意性剖视图，该部分切割在连续DOE对54和56之间形成切口340，以暴露导体58和60的端部。
图6J示出了在金属沉积和图案化之后组件304的示意性截面图，金属沉积和图案化形成金属膜342，该金属膜342通过其暴露的端部连接到导体58和导体60。
图6K示出了在切割切口344将组件304分割成单个的DOE模块21并且同时形成外部导体62和64之后的示意性剖面图。
图7是DOE模块400(类似于图1A的DOE模块20)的示意图，在实施方案中外部导体401和外部导体402形成穿过透明衬底403中的通路，连接到导体404和405。导体401和导体402进一步连接到电容测量电路406。这种贯穿衬底的通路可类似地用于类似于图1B的DOE模块21的DOE模块中。
图8和图9A-图9B是根据本发明的实施方案的方法的示意图，其中使用导电环氧树脂形成DOE模块的外部导体414。图8和图9A-图9B中示意性示出的导体形成过程是基于图1A的DOE模块20，但是可类似地适用于图1B的DOE模块21。
图8示出了从图5H截取的组件204的示意性俯视图，其现在已被切成条410，其中每个条410包括单排的DOE25和DOE26对。示出了如虚线所示的跨过条410的放大的示意性剖视图412。条410已被切割以暴露导体30和导体31的端部。
图9A示出了来自图8的三个条410的示意图，条410已经沿着它们的长边缘转动90°并且并排地堆叠到位于条带410下方的真空吸盘413上。位于条410的一侧上的导体31的暴露的端部是可见的。
图9B示出了来自图9A的条410的示意图，导电环氧树脂贴片414已沉积在条410的暴露的侧面上方并连接到导体31。在另一个类似的工艺步骤(未示出)中，条410沿着它们的长边缘被转动180°，再次堆叠到真空吸盘413上，并且附加的导电环氧树脂贴片被沉积在条410的现在可见的侧面上方，导电环氧树脂贴片连接到导体30。然后切割条以切单DOE模块，如上所述。然后，位于条的两侧上的导电环氧贴片414用于将导体30和导体31连接到电容测量电路。
应当理解，上文所描述的实施方案以实施例的方式引用，并且本发明不限于上文已特别示出或描述的内容。相反，本发明的范围包括上文所述的各种特征，以及本领域的技术人员在阅读以上描述之后会想到的在现有技术中没有公开的其变型形式和修改形式的组合和子组合。

Claims (16)

1.一种光学模块，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；
第一衍射光学元件和第二衍射光学元件，所述第一衍射光学元件和所述第二衍射光学元件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衍射光学元件和所述第二衍射光学元件；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，
其中所述电极被沉积在衍射光学元件上方，或者所述电极被沉积在所述衬底的所述相应的面上并且衍射光学元件形成在所述电极上方。
2.根据权利要求1所述的光学模块，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，其中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，其中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，还包括电导体，所述电导体包含导电环氧树脂，所述电导体沉积在所述透明衬底的一个或多个侧表面上并将所述电路耦接到所述第一电容电极和所述第二电容电极。
6.根据权利要求1所述的光学模块，还包括电导体，所述电导体沉积在穿过所述透明衬底的一个或多个通路内部并将所述电路耦接到所述第一电容电极和所述第二电容电极。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的光学模块，还包括位于对衍射光学元件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，其中所述电路被附加地耦接到所述参考电容电极对并被配置为将在所述第一电容电极和所述第二电容电极之间测量的所述电容中测得的所述变化与从所述参考电容电极对读取的参考电容值进行比较。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的光学模块，其中所述间隔件在所述第一透明衬底和所述第二透明衬底之间形成气密密封部。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的光学模块，其中所述间隔件包含导电材料，所述间隔件连接到地电位。
10.一种用于生产光学模块的方法，所述方法包括：
提供第一透明衬底和第二透明衬底；
在所述第一透明衬底和所述第二透明衬底的相应的面上形成第一衍射光学元件和第二衍射光学元件；
在所述第一透明衬底和所述第二透明衬底上方分别形成第一透明导电电极和第二透明导电电极，使得衍射光学元件和所述电极相互靠近；
将所述第一透明衬底和所述第二透明衬底键合在一起以形成键合的衬底对，在所述键合的衬底对中所述第一衍射光学元件和所述第二衍射光学元件相互对准，其中所述第一透明衬底靠近并平行于所述第二透明衬底；以及
耦接电路以测量所述第一透明导电电极和所述第二透明导电电极之间的电容，
其中形成所述第一透明导电电极和所述第二透明导电电极是通过选自包括以下工艺的一组工艺中的工艺完成的：
将所述透明导电电极沉积在所述透明衬底上并将所述透明导电电极图案化，其中第一衍射光学元件的阵列和第二衍射光学元件的阵列包括在所述透明导电电极上方沉积的透明材料；以及
将所述透明导电电极沉积在衍射光学元件上并将所述透明导电电极图案化，衍射光学元件被蚀刻或压印在所述透明衬底中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中形成所述第一衍射光学元件和所述第二衍射光学元件包括在所述第一透明衬底和所述第二透明衬底上形成所述第一衍射光学元件的阵列和所述第二衍射光学元件的阵列，并且其中所述方法包括将所述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衍射光学元件。
12.根据权利要求11所述的方法，其中耦接所述电路包括：
将连接到所述透明导电电极的导体沉积在所述透明衬底上；
部分地切割所述键合的衬底对以便暴露所述导体；以及
将金属膜沉积在由所述部分地切割生成的切口上方并将所述金属膜图案化，以便形成单独连接到每个导体的金属膜。
13.根据权利要求11所述的方法，其中切割所述键合的衬底对包括：
将所述键合的衬底对切割成条，其中每个条包括一排面向的衍射光学元件对，并且其中连接到位于所述透明衬底上的所述透明导电电极的导体通过所述切割被暴露；
将每个条沿着其长边缘转动90°；以及
并排堆叠所转动的条，其中所暴露的导体在所堆叠的条的侧面上是可到达的，并且
其中耦接所述电路包括在完成所述条的所述切割之前，将导电环氧树脂沉积在所述条的所述侧面上方并将所述导电环氧树脂图案化，所述导电环氧树脂连接到所暴露的导体中的每个导体。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其中耦接所述电路包括穿过与所述透明导电电极电连通的所述透明衬底中的一个或多个透明衬底形成金属填充的通路。
15.根据权利要求10-13中任一项所述的用于生产光学模块的方法，还包括将导电屏蔽涂层沉积在所述光学模块的一个或多个外表面上方。
16.一种用于操作光学模块的方法，所述方法包括：
测量所述光学模块中的透明衬底上的电极之间的电容，所述电极靠近设置在所述衬底上的衍射光学元件，
其中所述电极被沉积在所述衍射光学元件上方，或者所述电极被沉积在所述衬底的相应的面上并且所述衍射光学元件形成在所述电极上方；以及
响应于所测量的电容的变化来检测所述光学模块的故障。
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