CN114236667A - 多层导光件的制造方法和性能管控系统以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种多层导光件的制造方法和性能管控系统以及电子设备。所述多层导光件的制造方法包括：取至少两片导光片，形成模拟导光件；将调试导光片相对于基准导光片进行多次偏转，并对每次偏转后的偏转角度和所述模拟导光件的光学参数进行测量，确定所述偏转角度与所述光学参数的对应关系，根据所述对应关系，获取在所述光学参数的预定阈值下，所述偏转角度的偏转阈值；叠合至少两片所述导光片，使其中任意两片所述导光片相互之间的所述偏转角度在所述偏转阈值内，获得多层导光件。本申请通过在制造过程中对各导光片之间的平行度进行管控，使获得的多层导光件表现出良好的光学性能，提升了多层导光件的成像效果。
Description
技术领域
本申请涉及光学波导，更具体地，涉及一种多层导光件的制造方法和性能管控系统以及电子设备。
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。根据一些产品的功能需求，对于加工完成的单色波导片需要再进行叠合，使所述光波导的光学性能得到提升，以满足光波导AR镜片等器件的正常功能。
在多层光波导中，各波导片之间的平行度会影响光波导最终的成像角度，但在现有的多层光波导的叠合工艺过程中，通常对于各波导片之间的平行度没有进行管控，使各波导片的成像角度产生偏移，导致成品光波导的光学性能参数较低，成像效果较差。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种多层导光件的制造方法和性能管控系统以及电子设备的新技术方案。
根据本申请的第一方面，提供了一种多层导光件的制造方法，包括：
取至少两片导光片，将其中一片作为基准导光片进行固定，其余作为调试导光片平行于所述基准导光片进行固定，所述基准导光片和所述调试导光片形成模拟导光件；
将所述调试导光片相对于所述基准导光片进行多次偏转，并对每次偏转后的偏转角度和所述模拟导光件的光学参数进行测量，确定所述偏转角度与所述光学参数的对应关系，根据所述对应关系，获取在所述光学参数的预定阈值下，所述偏转角度的偏转阈值；
叠合至少两片所述导光片，使其中任意两片所述导光片相互之间的所述偏转角度在所述偏转阈值内，获得多层导光件。
可选地，将所述调试导光片相对于所述基准导光片进行多次偏转，包括：
将所述调试导光片相对于所述基准导光片分别沿X方向和/或Y方向进行偏转；以及，将所述调试导光片分别在沿所述X方向和/或所述Y方向上进行多个幅度的偏转。
可选地，对每次偏转后的偏转角度和所述模拟导光件的光学参数进行测量，包括：
在所述模拟导光件上沿X方向和/或Y方向上分别设定多个测量位置，在每次偏转所述调试导光片后，测量对应偏转方向上任意两个所述测量位置处，所述调试导光片与所述基准导光片之间的空气间隙厚度，以及两个所述测量位置之间的距离，根据测量结果，计算所述偏转角度。
可选地，两个所述测量位置之间的距离为：两个所述测量位置投影在所述调试导光片上或投影在所述基准导光片上的距离。
可选地，多个所述测量位置分布于所述模拟导光件的边缘处。
可选地，在两个所述测量位置处分别设置一个厚度检测探头，实时测量所述空气间隙厚度，并测量两个所述厚度检测探头之间的距离。
可选地，使所述偏转角度在所述偏转阈值内，包括：
在叠合至少两片所述导光片时，固定所述基准导光片的位置，并控制其余所述调试导光片相对于所述基准导光片的偏转角度落在所述偏转阈值内；以及，
在叠合至少两片所述导光片后，测量其中任意两片所述导光片互相之间的偏转角度，筛选出落入所述偏转阈值内的多层导光件。
根据本申请的第二方面，提供了一种多层导光件的性能管控系统，应用于第一方面所述的制造方法，包括：
固定工装，所述固定工装用于固定所述模拟导光件和调整所述调试导光片的偏转角度；
光机，所述光机用于向所述模拟导光件投射测试图样；
相机，所述相机用于获取从所述模拟导光件射出的所述测试图样；
厚度测试仪，所述厚度测试仪包括多个厚度检测探头，所述厚度测试仪用于测量所述调试导光片相对于所述基准导光片之间的的空气间隙厚度；所述偏转角度通过所述空气间隙厚度和所述厚度检测探头之间的距离进行测算。
可选地，所述固定工装包括：
底座和能够相对于所述底座偏转的偏转架，所述底座和偏转架均为中心处具有镂空区的框形结构，且所述框形结构上设置有多个吸气孔；
所述基准导光片通过多个所述吸气孔固定在所述底座上，所述调试导光片通过多个所述吸气孔固定在所述偏转架上，所述厚度测试仪设置于所述框形结构的镂空区域。
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多层导光件。
根据本申请的一个实施例，通过固定两片导光片，形成模拟导光件，并对所述调试导光片相对于所述基准导光片进行多次偏转，测量每次的所述偏转角度以及当前模拟导光件的光学参数，获得两者之间的对应关系，并根据此对应关系，可推断出在光学参数的预定阈值内，所述偏转角度的偏转阈值，此偏转阈值即所述调试导光片相对于所述基准导光片能够偏转的最大容忍量。
在叠合至少两片导光片的工艺过程中，使其中任意两片导光片相互之间的偏转角度在所述偏转阈值内，实现对各导光片互相之间的平行度的管控，使叠合后获得的多层导光件表现出良好的光学性能，提升了多层导光件的成像效果。
通过以下参照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是本申请的所述调试导光片相对于所述基准导光片的偏转示意图。
图2是本申请的所述调试导光片上各测量位置的分布示意图。
图3是本申请中的计算偏转角度的示意图。
图4是本申请中的多层导光件的管控装置示意图。
图5是本申请中的固定工装的底座或偏转架的结构示意图。
其中，1、基准导光片；2、调试导光片；21、测量位置；3、光机；4、相机；5、固定工装；51、框形结构；52、镂空区域；53、吸气孔；6、厚度测试仪；a、空气间隙；θ、偏转角度。
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5所示，根据本申请的一个实施例，提供了一种多层导光件的制造方法，包括：取至少两片导光片，将其中一片作为基准导光片1进行固定，其余作为调试导光片2平行于所述基准导光片1进行固定，所述基准导光片1和所述调试导光片2形成模拟导光件；将所述调试导光片2相对于所述基准导光片1进行多次偏转，并对每次偏转后的偏转角度θ和所述模拟导光件的光学参数进行测量，确定所述偏转角度θ与所述光学参数的对应关系，根据所述对应关系，获取在所述光学参数的预定阈值下，所述偏转角度θ的偏转阈值；叠合至少两片所述导光片，使其中任意两片所述导光片相互之间的所述偏转角度θ在所述偏转阈值内，获得多层导光件。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，在实际生产中，上述制造方法可按照以下步骤进行：
参考图4，取至少两片导光片，本实施例取两片作为示例，其中一片作为基准导光片1，可平行于水平面进行固定，另一片作为调试导光片2，固定在所述基准导光片1的上方，并且使调试导光片2相对于基准导光片1平行，互相平行的调试导光片2和基准导光片1之间存在有空气间隙a。此时，两片导光片形成的模组即为模拟导光件，通过测量其光学参数便能够反映实际叠合为成品后的导光件的光学性能。
参考图1，控制所述调试导光片2进行多个角度的偏转调试，并测量每次偏转后的偏转角度θ和模拟导光件的光学参数。其中，偏转角度θ即是指调试导光片2所在的平面与基准导光片1所在平面的夹角度数，其测量方式可以是通过角度测量仪器直接进行测量，也可以通过测量其它参数进行间接计算获得，本申请对此不作限制。另外，模拟导光件的光学参数可以为一项光学参数，也可以为多项光学参数，例如对比度、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，具体可根据所应用的光学器件进行选择，本申请对此不作限制。
通过上述测量可获得偏转角度θ和光学参数的一一对应关系，根据此对应关系，便可以推断出在所述光学参数的预定阈值下，所述偏转角度θ的偏转阈值。即，可根据多层导光件所应用的光学器件的需求，设定某一项或几项光学参数的预定阈值(光学性能的临界值)，根据光学参数的预定阈值，即可参考所述对应关系确定出偏转角度θ的偏转阈值。
有了上述偏转阈值的范围标准，即可在导光片的制造过程中对各导光片相互之间的平行度进行管控，以此获得能够表现出预定光学参数的多层导光件，以提升其光学性能。如果叠合而成的多层导光件的各导光片之间的偏转角度θ落在所述偏转阈值范围内，说明其光学性能符合设计需求，如果所述偏转角度θ落在所述偏转阈值的范围之外，则说明其光学性能较差，不符合设计需求。在制造过程中，通过控制各导光片相互之间的偏转角度θ在偏转阈值内，提前筛选掉不良品，进而对成品的光学性能进行优化，保证最终产品光学性能得提升。其中，叠合过程即指将导光片进行胶合等形成固定位置关系的工艺过程。
可选地，如图1和图2所示，将所述调试导光片2相对于所述基准导光片1进行多次偏转，包括将所述调试导光片2相对于所述基准导光片1分别沿X方向和/或Y方向进行偏转；以及，将所述调试导光片2分别在沿所述X方向和/或所述Y方向上进行多个幅度的偏转。
具体地，在将所述调试导光片2进行多次偏转时，可以分别沿X方向、Y方向或者XY方向均进行偏转调试，以获得多个方向上的偏转角度θ和所述模拟导光件的光学参数的对应关系。另外，还可以在每个方向上进行多个幅度的偏转调试，即将所述调试导光片2相对于所述基准导光片1在每个方向上偏转多个大小不同的偏转角度θ，以获得在同一方向上的多个偏转角度θ与光学参数的对应关系。通过上述两个方面的多次调整，获得的偏转角度θ与光学参数之间的对应关系会更加精确，以使最终推算的偏转阈值更加准确，进一步提升最终多层导光件的光学性能和成像效果。
可选地，如图1和图2所示，对每次偏转后的偏转角度θ和所述模拟导光件的光学参数进行测量，包括：在所述模拟导光件上沿X方向和/或Y方向上分别设定多个测量位置21，优选地，多个所述测量位置21分布于所述模拟导光件的边缘处。在每次偏转所述调试导光片2后，测量对应偏转方向上任意两个所述测量位置21处，所述调试导光片2与所述基准导光片1之间的空气间隙a厚度，以及两个所述测量位置21之间的距离，可选地，两个所述测量位置21投影在所述调试导光片2上或投影在所述基准导光片1上的距离，根据上述测量结果，计算所述偏转角度θ。
具体地，在模拟导光件上设定多个测量位置21，此测量位置21可优选在模拟导光件上(例如位于调试导光片2的上方)沿X方向和Y方向分布的边缘处，如图2所示，导光片为矩形，即可以设置在矩形的四个边缘的中间位置处，此处对于调试导光片2的偏转的幅度反应较为明显，在测量时获得数据较为方便和精准。另外，在实际操作中，各导光片之间平行时的空气间隙a一般为100μm左右能够保证光学性能，使各测量位置21处调试导光片2每次的最大偏转量在保持在20μm以内，以节约测试时间。所述调试导光片2每次的偏转量在同一所述测量位置21处可以等幅度增加或减少进行偏转，例如将其中某一个测量位置21的偏转幅度可以保持在1～2μm，无论是采用机械方式还是电学控制方式，均能够便于控制所述调试导光片2进行偏转，提高了制造过程中偏转调试的效率，降低了管控成本。
在根据空气间隙a厚度和测量位置21之间的距离计算偏转角度θ的一种实施方式如下：如图1和2所示，x1、x2和y1、y2分别为沿X方向和Y方向上的两个测量位置21，以X方向为例，如图3所示，设定Tx1、Tx2为图中所示的两个测量位置21处的空气间隙a的厚度，Dx1x2为对应测量位置21投影在所述调试导光片2上或所述基准导光片1上的的距离。
当Dx1x2为两个测量位置21投影在所述基准导光片1上的距离时：
根据三角函数公式可得：Tanθx＝(Tx1-Tx2)/Dx1x2；
当Dx1x2为两个测量位置21投影在所述调试导光片2上的距离时：
根据三角函数公式可得：Sinθx＝(Tx1-Tx2)/Dx1x2；
将测量数据带入后，即可得出所述调试导光片2在沿X方向上的偏转角度θ，同理可得所述调试导光片2在沿Y方向上或XY方向上的偏转角度θ，此处不再赘述。
可选地，如图2至图4所示，在两个所述测量位置21处分别设置一个厚度检测探头，实时测量所述空气间隙a厚度，并测量两个所述厚度检测探头之间的距离。
具体地，通过所述多层厚度检测探头实时测量两个所述测量位置21处的所述调试导光片2与所述基准导光片1之间的空气间隙a的厚度，并测量两个厚度检测探头之间的距离，根据测量结果实时对所述偏转角度θ进行管控，使其落入所述偏转阈值内，提高多层导光件的光学性能。
可选地，使所述偏转角度θ在所述偏转阈值内，包括：
在叠合至少两片所述导光片时，固定所述基准导光片1的位置，并控制其余所述调试导光片2相对于所述基准导光片1的偏转角度θ落在所述偏转阈值内；以及，在叠合至少两片所述导光片后，测量其中任意两片所述导光片互相之间的偏转角度θ，筛选出落入所述偏转阈值内的多层导光件。
具体地，在本实施例中，对于偏转角度θ的管控，可以存在于叠合所述导光片的工艺过程中，也可以存在于叠合所述导光片的工艺过程之后，进一步保证最终获得的多层导光件的光学性能够得到提升。
根据本申请的第二方面，如图4和图5所示，本实施例提供了一种多层导光件的性能管控系统，应用于第一方面所述的制造方法，包括固定工装5、光机3、相机4和厚度测试仪6；所述固定工装5用于固定所述模拟导光件和调整所述调试导光片2的偏转角度θ；所述光机3用于向所述模拟导光件投射测试图样；所述相机4用于获取从所述模拟导光件射出的所述测试图样；所述厚度测试仪6包括多个厚度检测探头，所述厚度测试仪6用于测量所述调试导光片2相对于所述基准导光片1之间的的空气间隙a厚度；所述偏转角度θ通过所述空气间隙a厚度和所述厚度检测探头之间的距离进行测算。
本申请提供的多层导光件的性能管控系统，能够应用于上述任意一个实施例中，能够为多个导光片在进行叠合的工艺过程中，检测或提供相关测试数据，其结构简单，测量数据精准，易操作，提高了多层导光件在制造过程中的工艺效率，保证了最终产品的光学性能。
可选地，所述固定工装5包括：底座和能够相对于所述底座偏转的偏转架，所述底座和偏转架均为中心处具有镂空区的框形结构51，且所述框形结构51上设置有多个吸气孔53；所述基准导光片1通过多个所述吸气孔53固定在所述底座上，所述调试导光片2通过多个所述吸气孔53固定在所述偏转架上，所述厚度测试仪6设置于所述框形结构51的镂空区域52。
具体地，在本实施例中，所述调试导光片2的偏转通过固定工装5来实现，所述底座和偏转架上的多个吸气孔53可以对基准导光片1或调试导光片2进行吸附固定，并能够缓慢调整偏转架的俯仰角度，使调试导光片2与基准导光片1之间产生不同大小的偏转角度θ。通过厚度测试仪6测量调试导光片2和基准导光片1之间的空气间隙a的厚度，计算调试导光片2的偏转角度θ，使所述偏转角度θ调整在所述偏转阈值之内。
根据本申请的第三方面，本实施例提供了一种电子设备，包括本申请的任意实施例所提供的多层导光件。
将本申请实施例提供的多层导光件应用于电子设备中，由于其在叠合的工艺过程中对各导光片之间的平行度进行了管控，提升了多层导光件的光学性能，使得最终制备的电子设备具有良好的成像效果。本申请中的电子设备可以为AR眼镜等设备中，本申请对此不作限制。
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 (10)
1.一种多层导光件的制造方法，其特征在于，包括：
取至少两片导光片，将其中一片作为基准导光片进行固定，其余作为调试导光片平行于所述基准导光片进行固定，所述基准导光片和所述调试导光片形成模拟导光件；
将所述调试导光片相对于所述基准导光片进行多次偏转，并对每次偏转后的偏转角度和所述模拟导光件的光学参数进行测量，确定所述偏转角度与所述光学参数的对应关系，根据所述对应关系，获取在所述光学参数的预定阈值下，所述偏转角度的偏转阈值；
叠合至少两片所述导光片，使其中任意两片所述导光片相互之间的所述偏转角度在所述偏转阈值内，获得多层导光件。
2.根据权利要求1所述的多层导光件的制造方法，其特征在于，将所述调试导光片相对于所述基准导光片进行多次偏转，包括：
将所述调试导光片相对于所述基准导光片分别沿X方向和/或Y方向进行偏转；以及，将所述调试导光片分别在沿所述X方向和/或所述Y方向上进行多个幅度的偏转。
3.根据权利要求1所述的多层导光件的制造方法，其特征在于，对每次偏转后的偏转角度和所述模拟导光件的光学参数进行测量，包括：
在所述模拟导光件上沿X方向和/或Y方向上分别设定多个测量位置，在每次偏转所述调试导光片后，测量对应偏转方向上任意两个所述测量位置处，所述调试导光片与所述基准导光片之间的空气间隙厚度，以及两个所述测量位置之间的距离，根据测量结果，计算所述偏转角度。
4.根据权利要求3所述的多层导光件的制造方法，其特征在于，两个所述测量位置之间的距离为：两个所述测量位置投影在所述调试导光片上或投影在所述基准导光片上的距离。
5.根据权利要求3所述的多层导光件的制造方法，其特征在于，多个所述测量位置分布于所述模拟导光件的边缘处。
6.根据权利要求3所述的多层导光件的制造方法，还包括：在两个所述测量位置处分别设置一个厚度检测探头，实时测量所述空气间隙厚度，并测量两个所述厚度检测探头之间的距离。
7.根据权利要求1所述的多层导光件的制造方法，其特征在于，使所述偏转角度在所述偏转阈值内，包括：
在叠合至少两片所述导光片时，固定所述基准导光片的位置，并控制其余所述调试导光片相对于所述基准导光片的偏转角度落在所述偏转阈值内；以及，
在叠合至少两片所述导光片后，测量其中任意两片所述导光片互相之间的偏转角度，筛选出落入所述偏转阈值内的多层导光件。
8.一种多层导光件的性能管控系统，应用于权利要求1-7任意一项所述的制造方法，其特征在于，包括：
固定工装，所述固定工装用于固定所述模拟导光件和调整所述调试导光片的偏转角度；
光机，所述光机用于向所述模拟导光件投射测试图样；
相机，所述相机用于获取从所述模拟导光件射出的所述测试图样；
厚度测试仪，所述厚度测试仪包括多个厚度检测探头，所述厚度测试仪用于测量所述调试导光片相对于所述基准导光片之间的的空气间隙厚度；所述偏转角度通过所述空气间隙厚度和所述厚度检测探头之间的距离进行测算。
9.根据权利要求8所述的多层导光件的性能管控系统，其特征在于，所述固定工装包括：
底座和能够相对于所述底座偏转的偏转架，所述底座和偏转架均为中心处具有镂空区的框形结构，且所述框形结构上设置有多个吸气孔；
所述基准导光片通过多个所述吸气孔固定在所述底座上，所述调试导光片通过多个所述吸气孔固定在所述偏转架上，所述厚度测试仪设置于所述框形结构的镂空区域。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的多层导光件。
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| CN202111449259.0A Pending CN114236667A (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 多层导光件的制造方法和性能管控系统以及电子设备 |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102777741A (zh) * | 2012-07-23 | 2012-11-14 | 唐兵 | 一种实现旋转及多角度偏转的装置 |
| CN107193095A (zh) * | 2016-03-14 | 2017-09-22 | 比亚迪股份有限公司 | 滤光片的调整方法、装置及系统 |
| CN109186960A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-01-11 | 河南同城光电有限公司 | 一种投影仪的镜头投影气吸治具及使用方法 |
| CN109655235A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-19 | 云南安视智能设备有限公司 | 一种图像传感器与镜头端面平行度的检测方法及其装置 |
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| US20210215943A1 (en) * | 2018-06-13 | 2021-07-15 | Magic Leap, Inc. | System and method for qualifying a multi-layered optical stack for an optical projection system |
-
2021
- 2021-11-30 CN CN202111449259.0A patent/CN114236667A/zh active Pending
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