CN114236666B - 胶合导光件的制造方法和性能测试系统以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种胶合导光件的制造方法和性能测试系统以及电子设备。所述胶合导光件的制造方法包括：取一导光片，将其胶合位置划分为多个检测区，分别对各检测区施加外力，同时检测所述外力条件下所述导光片的光学参数和应力分布；分别调整各检测区所施加的外力值的大小，获取所述导光片的光学参数与应力分布的对应关系，根据所述对应关系确定所述导光片表现出预定光学参数时的预定应力分布；胶合两片所述导光片，使所述导光片具有所述预定应力分布，获得胶合导光件。本申请提供的制造方法通过对导光片的应力分布进行管控，使得制成的胶合导光件具有良好的光学性能。

Description

胶合导光件的制造方法和性能测试系统以及电子设备

技术领域

本申请涉及光学技术领域，更具体地，涉及一种胶合导光件的制造方法和性能测试系统以及电子设备。

背景技术

光波导(optical waveguide)是引导光波在其中传播的介质装置，又称介质光波导，常用于AR(增强现实)设备中。根据产品的需求，对于衍射型光波导通常需要对不同类型的单片进行胶合，从而实现光波导AR镜片的正常功能。

在对不同类型的单片进行胶合的过程中，两单片之间的粘合材料会对波导片产生附着力，这个附着力会改变波导片的内部应力，内应力的产生会使得在垂直于受拉主应力的方向折射率更大，平行于受拉主应力方向的折射率较小，折射率的改变会使光线在波导片内部传输时角度发生变化，从而使出射角度与设计角度不一致，最终导致波导片的光学性能变差。在现有技术中，由于对于粘合材料产生的应力没有相应的管控，使得最终胶合而成成的光波导的光学性能参差不齐。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种胶合导光件的制造方法和性能测试系统以及电子设备的新技术方案。

根据本申请的第一方面，提供了一种胶合导光件的制造方法，包括：

取一导光片，将其胶合位置划分为多个检测区，分别对各检测区施加外力，同时检测所述外力条件下所述导光片的光学参数和应力分布；

分别调整各检测区所施加的外力值的大小，获取所述导光片的光学参数与应力分布的对应关系，根据所述对应关系确定所述导光片表现出预定光学参数时的预定应力分布；

胶合两片所述导光片，并使所述导光片具有所述预定应力分布，获得胶合导光件。

可选地，胶合两片所述导光片，包括：

在所述导光片表现出所述预定光学参数时，获取各检测区对应的预定外力值；

叠合两片所述导光片，在叠合面之间的所述胶合位置处添加粘合材料，并在对应于所述导光片的各检测区处分别施加所述预定外力值，进行保压处理，使所述导光片具有所述预定应力分布。

可选地，在所述胶合导光件上继续叠合所述导光片，重复所述保压处理的过程，得到多层的所述胶合导光件。

可选地，在所述保压处理过程中，采用分离式驱动器分别对各检测区施加所述预定外力值。

可选地，所述导光片具有耦入区域和耦出区域，检测所述导光片的光学参数，包括：

采用光机向所述耦入区域投射测试图样，所述测试图样经所述耦入区域耦入，以及所述耦出区域耦出；

采用光学探测器接收从所述耦出区域耦出的所述测试图样，获取所述测试图样的光学参数。

可选地，向所述耦入区域投射不同的测试图样，获取从所述耦出区域射出的所述测试图样的不同光学参数。

可选地，采用吸盘阵列或压电陶瓷促动器阵列分别对各检测区施加外力。

根据本申请的第二方面，提供了一种胶合导光件的性能测试系统，应用于第一方面所述的制造方法，包括：

外力装置、光机、光学探测器、应力测试仪和控制器，所述外力装置、光机、光学探测器和应力测试仪分别与所述控制器连接；

所述外力装置用于对所述导光片胶合位置的各检测区分别施加外力；所述光机用于向所述导光片投射测试图样；所述光学探测器用于检测所述导光片的光学参数；所述应力测试仪用于检测所述导光片的应力分布；所述控制器用于接收所述光学参数和所述应力分布，并能够控制所述外力装置输出的外力值的大小。

可选地，所述导光片包括反射型导光片和透射型导光片；

当所述导光片为所述反射型导光片时，所述光学探测器和所述应力测试仪位于所述导光片的不同侧；

当所述导光片为所述透射型导光片时，所述性能测试系统还包括半透半反镜，所述光学探测器和所述应力测试仪位于所述导光片的同侧，所述半透半反镜位于所述光学探测器和所述应力测试仪之间。

根据本申请的第三方面，提供了一种电子设备，包括第一方面所述的胶合导光件。

本申请提供的胶合导光件的制造方法通过对导光片胶合位置的各检测区所施加的外力值的大小分别进行调整，获取导光件的光学参数和应力分布的对应关系，通过对应关系确定所述导光片表现出预定光学参数时的预定应力分布。在胶合所述导光片的过程中，通过对应力分布进行管控，使获得的所述胶合导光件具有所述预定应力分布，以获得表现出预定光学参数的胶合导光件，提高了胶合导光件的光学性能和成像效果。

通过以下附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请的导光件胶合位置的多个检测区的示意图。

图2是本申请的对导光件左侧的各检测区施加外力的示意图。

图3是本申请在对导光件的各检测区施加外力时的应力分布图。

图4是本申请进行保压处理的示意图。

图5是本申请中应用于反射型导光件的性能测试系统示意图。

图6是本申请中应用于透射型导光件的性能测试系统示意图。

其中：1、外力装置；2、光学探测器；3、应力测试仪；4、光机；5、控制器；6、半透半反镜；7、导光片；8、耦入区域；9、耦出区域；10、粘合材料；11、分离式驱动器。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图6所示，本申请提供了一种胶合导光件的制造方法，包括：取一导光片7，将其胶合位置划分为多个检测区，分别对各检测区施加外力，同时检测所述外力条件下所述导光片7的光学参数和应力分布；分别调整各检测区所施加的外力值的大小，获取所述导光片7的光学参数与应力分布的对应关系，根据所述对应关系确定所述导光片7表现出预定光学参数时的预定应力分布；胶合两片所述导光片7，并使所述导光片7具有所述预定应力分布，获得胶合导光件。值得说明的是，导光件即为光波导，导光片即为波导片。

具体地，上述胶合导光件的制造方法，可以按照以下步骤进行：

参考图1和图2，取一片导光片7并固定，将其胶合位置(一般为边缘区域)划分为多个检测区，对各个检测区分别施加外力，同时检测当前外力条件下，所述导光片7的光学参数和应力分布。其中，导光片7的光学参数可以包括对比度、MTF(调制传递函数)、亮度均匀性、色度均匀性、光学效率、畸变、色差等，在实际应用中，可以根据产品的需求对特定的光学参数进行检测，本申请对此不作限制。

参考图2，通过分别调整各检测区施加的外力值的大小，确定不同外力值状态下所述导光片7的光学参数和应力分布，以此确定导光片7的光学参数和应力分布的对应关系，通过此对应关系可以推断导光片7表现出预定光学参数时的预定应力分布。其中，导光片7表现出预定光学参数，即使所述导光片7的光学性能能够满足实际适用器件的功能需求，将其各光学参数调整至需求范围内即可，此时对应于所述预定光学参数时的导光片7上的应力分布状态即为预定应力分布。一般情况下导光片7的各光学参数都是越大越好，在确定预定光学参数和预定应力分布的对应关系时，可通过检测各光学参数能够达到的最大值时的应力分布状态，来确定预定应力分布。

在胶合两片导光片7时，通过对导光片7的应力分布状态进行管控，使各导光片7所受到粘合材料10的附着力所造成的应力分布能够与所述预定应力分布相同，使最终获得的胶合导光件能够表现出预定光学参数，达到良好的光学性能和成像效果。

可选地，胶合两片所述导光片7，包括：在所述导光片7表现出所述预定光学参数时，获取各检测区对应的预定外力值；叠合两片所述导光片7，在叠合面之间的所述胶合位置处添加粘合材料10，并在对应于所述导光片7的各检测区处分别施加所述预定外力值，进行保压处理，使所述导光片7具有所述预定应力分布。

具体地，参考图4，对每个检测区施加不同的大小的外力值，导光片7内部便会产生分布各异的应力，因此，通过控制对每一个检测区的外力值的大小，可以实时地测量导光片7的应力分布情况，同时也可以实时测量出导光片7的光学参数，得到导光片7的应力分布与光学参数的对应关系，由此对应关系便可以推断导光片7表现出预定光学参数时的应力分布情况。调整各检测区所施加的外力值的大小，至所述导光片7达到所述预定应力分布，所述导光片7即会表现出所述预定光学参数，对此时各检测区所施加的外力的大小进行记录，即可获取到各检测区对应的预定外力值。

以下对上述过程进行举例说明，如图1和图2所示，为一导光片7，其中每个圆点区域可以看作一个检测区，对最左侧边缘的每个检测区施加相同大小的外力，其余检测区不施加外力，参考图2，此时，导光片7的应力分布会呈现出左边大右边小的情况，如图3中的曲线①所示。由于各检测区的应力分布差异过大，光束或图像在导光片7内部传输的路线与最初设计的原始路线就会产生较大差异，测得的导光片7的光学参数过低，导致导光片7的光学性能差。如果从左到右逐渐对各检测区施加外力，导光片7内部应力分布会由图3中的曲线①逐渐变至曲线②，假定曲线②的应力分布是最优的或能够使导光片7表现出预定光学参数，便可对此时各检测区所施加的外力值的大小进行记录，作为预定外力值。

获取到各检测区的预定外力值后，取两片上述导光片7进行叠合，在叠合面之间的胶合位置处添加粘合材料10，并在对应于所述导光片7的各检测区处分别施加所述预定外力值，进行保压处理，即可使所述导光片7具有所述预定应力分布，实现对导光片7应力分布的管控，保压结束后，获得的胶合导光件便能够表现出预定光学参数，获得良好的光学性能。另外，由于导光片7一般采用相同的制程制备而成，其性能表现较为一致，因此，其各检测区所施加的预定外力值可适用于批量生产中。

可选地，在所述胶合导光件上继续叠合所述导光片7，重复所述保压处理的过程，得到多层的所述胶合导光件。

具体地，保压处理后获得的胶合导光件为两层的胶合导光件，在一些光学设备中，需要进行三片甚至更多片导光片7的叠加胶合才能满足设备功能。此时，只需将两层的胶合导光件固定，继续在其上侧叠合导光片7，重复上述胶合过程即可得到三片甚至更过片叠合的胶合导光件，不需要进行复杂的操作，同样可实现管控导光片7达到预定应力分布，保证胶合后的胶合导光件具有预定光学参数，获得良好的光学效果。

可选地，参考图4，在所述保压处理过程中，采用分离式驱动器11分别对各检测区施加所述预定外力值。

具体地，在保压过程中，传统的保压装置只能对胶合位置施加相同的外力大小，不能够根据预定应力分布调整每个检测区的外力大小，而本申请中的分离式驱动器11可以针对每个检测区施加不同大小的外力值，以保证保压处理后，导光片7具有预定应力分布，而胶合导光件能够表现出预定光学参数，达到良好的光学效果。

可选地，参考图5和图6，所述导光片7具有耦入区域8和耦出区域9，检测所述导光片7的光学参数，包括：采用光机4向所述耦入区域8投射测试图样，所述测试图样经所述耦入区域8耦入，以及所述耦出区域9耦出；采用光学探测器2接收从所述耦出区域9耦出的所述测试图样，获取所述测试图样的光学参数。

具体地，采用光机4向耦入区域8投射测试图样，测试图样通过耦入区域8的全反射或透射，进入耦出区域9，经耦出区域9衍射后射出。采用光学探测器2对射出的测试图样进行光学性能分析，便可得到导光片7的光学参数。其中，不同的光学参数可通过不同的光学探测器2完成，例如在测试测试图样的MTF时，可以采用MTF测试仪等。另外，通过向所述耦入区域8投射不同的测试图样，例如十字叉丝图片、十三点图等，便可以分析所述导光片7的多个光学性能，测得多个光学参数，以确定导光片7的预定光学参数和预定应力分布的关系。

可选地，参考图5和图6，采用吸盘阵列或压电陶瓷促动器阵列分别对各检测区施加外力。

具体地，吸盘阵列为采用多个吸盘组合而成，每个吸盘可以对应一个检测区，外力值的大小可以通过控制吸力的大小来实现。另外，在胶合导光件中，粘合材料10对每层导光片7的附着力为吸力，采用吸盘可以更好地模拟导光片7在胶合状态时的应力分布情况，使胶合后的导光片7具有预定应力分布，胶合导光件表现出预定光学参数，获得优异的光学性能。采用压电陶瓷促动器阵列，其体积小、位移分辨率极高、响应速度快、输出力大，能够实现对各检测区施加的外力值大小的精准调整，以使导光片7的预定应力分布。

本申请还提供了一种胶合导光件的性能测试系统，如图5和图6所示，可应用于上述制造方法中，包括：外力装置1、光机4、光学探测器2、应力测试仪3和控制器5，所述外力装置1、光机4、光学探测器2和应力测试仪3分别与所述控制器5连接；所述外力装置1用于对所述导光片7胶合位置的各检测区分别施加外力；所述光机4用于向所述导光片7投射测试图样；所述光学探测器2用于检测所述导光片7的光学参数；所述应力测试仪3用于检测所述导光片7的应力分布；所述控制器5用于接收所述光学参数和所述应力分布，并能够控制所述外力装置1输出的外力值的大小。

具体地，在检测外力条件下导光片7的光学参数和应力分布时，可以先通过控制器5控制外力装置1对导光片7的各检测区施加外力，此时，光机4对导光片7投射测试图样，测试图样可以通过导光片7上的耦入区域8的耦入，以及耦出区域9的耦出，射出导光片7。光学探测器2对射出的测试图样进行接收，并对其成像信息进行测量分析，获得所述导光片7的光学参数。应力测试仪3也可以接收射出的测试图样，获得导光片7的应力分布情况。控制器5可以通过获取光学探测器2的光学参数和应力测试仪3的应力分布图，获得应力分布与光学参数的对应关系。从所述对应关系确定导光片7表现出预定光学参数(例如，光学参数最大)时的预定应力分布。控制器5再通过控制外力装置1控制各检测区所施加的外力的大小，使导光片7达到预定应力分布，此时导光片7表现出预定光学参数，控制器5标记或记录各检测区此时施加的外力值的大小为预定外力值。其中，外力装置1可以是吸盘阵列或压电陶瓷促动器阵列，控制器5可以为电脑等装置。

胶合两片导光片7时，外力装置1可以采用分离式驱动器11，控制器5按照标记或记录预定外力值的大小，控制分离式驱动器11对导光片7的各检测区施加预定外力值，进行保压处理。在此过程中，还可以通过应力测试仪3对导光片7的应力分布进行实时监测，确保最终胶合后的导光片7具有预定应力分布，这样制造的胶合导光件便能够表现出预定光学参数，使胶合导光件获得更优的光学效果。

可选地，所述导光片7包括反射型导光片7和透射型导光片7；当所述导光片7为所述反射型导光片7时，所述光学探测器2和所述应力测试仪3位于所述导光片7的不同侧，参考图5；当所述导光片7为所述透射型导光片7时，所述性能测试系统还包括半透半反镜6，所述光学探测器2和所述应力测试仪3位于所述导光片7的同侧，所述半透半反镜6位于所述光学探测器2和所述应力测试仪3之间，参考图6。

具体地，对于反射型导光片7，光机4和光学探测器2位于导光片7的同一侧，因此应力测试仪3可以放在与光机4和光学探测器2不同侧即可接收测试图样。而对于透射型导光片7，由于光机4和光学探测器2处在导光片7的两侧，必然有一个器件会与应力测试仪3发生机械干涉，所以将应力测试仪3放在与光学探测器2相同的一侧，通过半透半反镜6，使从耦出区域9射出的测试图样可以同时被应力测试仪3和光学探测器2所接收，以获取不同外力状态下导光片7的光学参数和应力分布。

本申请提供一种电子设备，包括上述任意一个实施例中的胶合导光件。

采用本申请的胶合导光件的制造方法所制得的胶合导光件，由于在制备过程中，对于导光片7的应力分布进行了管控，其光学参数可以避免受粘合材料10对导光片7的附着力产生的应力分布的影响，与设计值保持一致，提升了电子设备的光学性能和成像效果。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种胶合导光件的制造方法，其特征在于，包括：

取一导光片，将其胶合位置划分为多个检测区，分别对各检测区施加外力，同时检测所述外力条件下所述导光片的光学参数和应力分布；

分别调整各检测区所施加的外力值的大小，获取所述导光片的光学参数与应力分布的对应关系，根据所述对应关系确定所述导光片表现出预定光学参数时的预定应力分布，并获取各检测区对应的预定外力值；

叠合两片所述导光片，在叠合面之间的所述胶合位置处添加粘合材料以胶合两片所述导光片，并在对应于所述导光片的各检测区处分别施加所述预定外力值，进行保压处理，使所述导光片具有所述预定应力分布，获得胶合导光件。

2.根据权利要求1所述的胶合导光件的制造方法，其特征在于，在所述胶合导光件上继续叠合所述导光片，重复所述保压处理的过程，得到多层的所述胶合导光件。

3.根据权利要求1所述的胶合导光件的制造方法，其特征在于，在所述保压处理过程中，采用分离式驱动器分别对各检测区施加所述预定外力值。

4.根据权利要求1所述的胶合导光件的制造方法，其特征在于，所述导光片具有耦入区域和耦出区域，检测所述导光片的光学参数，包括：

采用光机向所述耦入区域投射测试图样，所述测试图样经所述耦入区域耦入，以及所述耦出区域耦出；

采用光学探测器接收从所述耦出区域耦出的所述测试图样，获取所述测试图样的光学参数。

5.根据权利要求4所述的胶合导光件的制造方法，其特征在于，向所述耦入区域投射不同的测试图样，获取从所述耦出区域射出的所述测试图样的不同光学参数。

6.根据权利要求1所述的胶合导光件的制造方法，其特征在于，采用吸盘阵列或压电陶瓷促动器阵列分别对各检测区施加外力。

7.一种胶合导光件的性能测试系统，应用于权利要求1-6任意一项所述的制造方法，其特征在于，包括：

外力装置、光机、光学探测器、应力测试仪和控制器，所述外力装置、光机、光学探测器和应力测试仪分别与所述控制器连接；

所述外力装置用于对所述导光片胶合位置的各检测区分别施加外力；所述光机用于向所述导光片投射测试图样；所述光学探测器用于检测所述导光片的光学参数；所述应力测试仪用于检测所述导光片的应力分布；所述控制器用于接收所述光学参数和所述应力分布，并能够控制所述外力装置输出的外力值的大小。

8.根据权利要求7所述的胶合导光件的性能测试系统，其特征在于，所述导光片包括反射型导光片和透射型导光片；

当所述导光片为所述反射型导光片时，所述光学探测器和所述应力测试仪位于所述导光片的不同侧；

当所述导光片为所述透射型导光片时，所述性能测试系统还包括半透半反镜，所述光学探测器和所述应力测试仪位于所述导光片的同侧，所述半透半反镜位于所述光学探测器和所述应力测试仪之间。

9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的胶合导光件。