CN116149001A - 应力控制方法和光学器件 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种光学器件，其特征在于，该光学器件包括光学功能层、衬底和应力补偿层，该光学功能层是覆盖在衬底或应力补偿层上的薄膜，应力补偿层是覆盖在衬底第一面和/或衬底第二面上的至少一层图形化薄膜，衬底第一面与衬底第二面相互平行。通过对应力补偿层的应力补偿与调控，满足光学器件对特殊面型的需求，进而实现高质量成像或显示效果。

Description

应力控制方法和光学器件

技术领域

本申请涉及光学拍摄领域，并且更具体地，涉及一种应力控制方法和光学器件。

背景技术

随着科技的发展，具备摄像模组的终端设备已得到了广泛的应用。其中，诸如移动终端的数码相机功能已经逐渐成为用户高频率使用的功能之一。在摄像模组中，图像传感器的最大分辨率、单位感光单元的尺寸、色彩还原准确度、动态范围等是影响形成影像质量的重要因素。

然而，在摄像模组封装过程中，由于封装工序、不同材料的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)差异等因素产生的封装应力，对光学器件的曲面形状产生了不利的影响，降低光学成像或显示能力，无法满足高性能的产品需求。

因此，如何实现对光器件面型精度的精确调控，保证高质量的成像或显示效果是亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种应力控制方法和光学器件，能够实现对光学器件面型精度的精确调控，保证高质量的成像或显示效果。

第一方面，提供了一种应力控制方法，其特征在于，应用于光学器件，包括：确定第一面型精度值、第二面型精度值和第三面型精度值，第一面型精度值是衬底的初始面型精度值，第二面型精度值与第一面型精度值之差是基于衬底和光学功能层进行工艺加工产生的应力确定的，第三面型精度值与第二面型精度值之差是基于衬底和光学功能层封装到目标光学系统中产生的应力确定的；基于第一面型精度值、第二面型精度值和第三面型精度值确定目标应力信息，目标应力信息包括应力分布、应力类型和应力大小；根据目标应力信息控制应力补偿层的应力分布、应力类型和应力大小。

需要说明的是，该光学器件包括光学功能层、衬底和应力补偿层。其中，光学功能层是覆盖在衬底或应力补偿层上的薄膜，应力补偿层是覆盖在衬底第一面和/或衬底第二面上的至少一层图形化薄膜，其中，衬底第一面与衬底第二面相互平行。

示例性的，工艺应力可以特指光学功能层的应力。光学功能层可以是反射型薄膜，也可以是透射性薄膜。应力补偿层作为一种图形化薄膜，可以是不规则的图形，也可以是规则的图形，具体图形示光学器件应力补偿的情况而定，本申请对此不作具体限定。

示例性的，在本申请实施例中，确定第一残余应力和第二残余应力，第一残余应力为光学功能层和衬底之间的进行工艺加工产生的工艺应力，第一残余应力用于指示第二面型精度值与第一面型精度值的差值，第二残余应力为衬底和光学功能层封装到目标光学系统中产生的封装应力，第二残余应力用于指示第三面型精度值与第二面型精度值的差值。

也就是说，第一残余应力为工艺应力与封装应力共同影响的结果，并导致了第二面型精度与第一面型精度的差值。

在本申请实施例中，光学功能层的材料包括以下至少一种：金、银、铝等金属材料、多层介质薄膜。衬底的材料包括以下至少一种：玻璃、蓝宝石材料、单晶硅。类似的，本申请实施例对应力补偿层的材料、厚度、层数、图形等参数不作具体限定。例如，应力补偿层的材料包括以下至少一种：金、银、铝等金属材料，二氧化硅、二氧化钛等氧化物组成的介质薄膜。例如，选取3μm厚度的铝(Al)薄膜作为光学功能层和应力补偿层等。

需要说明的是，以上光学功能层、衬底、应力补偿层的材料仅是示例性说明，不应对本申请技术方案构成任何限定。

根据本申请提供的方案，通过调整应力补偿层的应力分布、应力大小和应力类型，以控制光学器件的整体应力，从而实现对光学器件面型精度的精确调控，保证高质量的成像或显示效果。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，基于第一面型精度值、第二面型精度值和第三面型精度值进行模拟仿真，以确定目标应力信息。

在该实现方式中，通过建立模型，仿真模拟出目标应力信息作为依据，来调整光学器件的应力补偿层的应力分布、应力类型和应力大小，进一步实现光学器件的整体应力。

示例性的，应力补偿层和光学功能层均选用3μm厚度的铝(Al)薄膜，通过仿真模拟发现，增加应力补偿层后的光学器件的面型精度相对来说有所提高，很好地实现了应力控制效果。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，应力补偿层和光学功能层的应力类型包括张应力和压应力，当应力补偿层和光学功能层的应力大小相同，且应力补偿层和光学功能层的应力类型相同时，光学器件的总应力抵消；或者，当应力补偿层和光学功能层的应力大小相同，且应力补偿层和光学功能层的应力类型相反时，光学器件的总应力增强。

在该实现方式中，通过调整光学功能层和应力补偿层的应力类型，可以实现对光学器件的应力控制，以提高光学器件的成像质量等。

可选地，在应力补偿层和光学功能层的应力类型相同或相反时，也可以通过调整应力补偿层和/或光学功能层应力大小来实现光学器件的整体应力，满足实际应力控制的需求。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，至少一层图形化薄膜包括第一图形化薄膜和第二图形化薄膜，第一图形化薄膜与第二图形化薄膜之间的结构方式包括：完全叠加、部分叠加、互补中的一种。

在该实现方式中，通过提供不同的光学功能层的结构方式，实现光学器件的不同应力控制的效果，适应性更好。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，应力补偿层的区域是部分覆盖或全覆盖在衬底第一面和/或衬底第二面上的至少一层图形化薄膜。

在该实现方式中，提供应力补偿层的图形化区域的分布情况，实现光学器件的不同应力控制的效果，适应性更好。

示例性的，光学器件包括超薄型光器件，其应力补偿层可以沉积在衬底的底部，即与光学功能层分别分布在衬底的两侧(即，衬底的第一面和衬底的第二面)，和/或应力补偿层与光学功能层可以分布在衬底的同一侧(即，衬底的第一面或衬底的第二面)。

在该实现方式中，对光学器件的光学功能层和应力补偿层的位置分布不作具体限定。

一种可能的实现方式，针对衬底和光学功能层产生的应力补偿，达到光学器件的平衡。即通过应力补偿后，使得光学功能层、衬底和应力补偿层的总应力达到0状态。

另一种可能的实现方式，根据实际需要确定应力分布、应力类型和应力大小。例如，通过对光学器件的应力补偿控制后，使得光学功能层、衬底和应力补偿层的总应力达到非0状态。应力补偿层与光学功能层的应力类型(张应力或者压应力)可以相同，以抵消光学器件的总应力。应力补偿层与光学功能层的应力类型(张应力或者压应力)也可以相反，以增强光学器件的总应力，进而实现对光学器件面型精度的精确调控。

第二方面，提供了一种光学器件，其特征在于，该光学器件包括光学功能层、衬底和应力补偿层。其中，光学功能层是覆盖在衬底或应力补偿层上的薄膜，应力补偿层是覆盖在衬底第一面和/或衬底第二面上的至少一层图形化薄膜，其中，衬底第一面与衬底第二面相互平行。

示例性的，工艺应力可以特指光学功能层的应力。光学功能层可以是反射型薄膜，也可以是透射性薄膜。应力补偿层作为一种图形化薄膜，可以是不规则的图形，也可以是规则的图形，具体图形示光学器件应力补偿的情况而定，本申请对此不作具体限定。

示例性的，在本申请实施例中，第一残余应力为光学功能层和衬底之间的进行工艺加工产生的工艺应力，第一残余应力用于指示第二面型精度值与第一面型精度值的差值，第二残余应力为衬底和光学功能层封装到目标光学系统中产生的封装应力，第二残余应力用于指示第三面型精度值与第二面型精度值的差值。

也就是说，第一残余应力为工艺应力与封装应力共同影响的结果，并导致了第二面型精度与第一面型精度的差值。

在本申请实施例中，光学功能层的材料包括以下至少一种：金、银、铝等金属材料、多层介质薄膜。衬底的材料包括以下至少一种：玻璃、蓝宝石材料、单晶硅。类似的，本申请实施例对应力补偿层的材料、厚度、层数、图形等参数不作具体限定。例如，应力补偿层的材料包括以下至少一种：金、银、铝等金属材料，二氧化硅、二氧化钛等氧化物组成的介质薄膜。例如，选取3μm厚度的铝(Al)薄膜作为光学功能层和应力补偿层等。

需要说明的是，以上光学功能层、衬底、应力补偿层的材料仅是示例性说明，不应对本申请技术方案构成任何限定。

根据本申请提供的方案，通过调整应力补偿层的应力分布、应力大小和应力类型，以控制光学器件的整体应力，从而实现对光学器件面型精度的精确调控，保证高质量的成像或显示效果。

在该实现方式中，通过建立模型，仿真模拟出目标应力信息作为依据，来调整光学器件的应力补偿层的应力分布、应力类型和应力大小，进一步实现光学器件的整体应力。

示例性的，应力补偿层和光学功能层均选用3μm厚度的铝(Al)薄膜，通过仿真模拟发现，增加应力补偿层后的光学器件的面型精度相对来说有所提高，很好地实现了应力控制效果。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，应力补偿层和光学功能层的应力类型包括张应力和压应力，当应力补偿层和光学功能层的应力大小相同，且应力补偿层和光学功能层的应力类型相同时，光学器件的总应力抵消；或者，当应力补偿层和光学功能层的应力大小相同，且应力补偿层和光学功能层的应力类型相反时，光学器件的总应力增强。

在该实现方式中，通过调整光学功能层和应力补偿层的应力类型，可以实现对光学器件的应力控制，以提高光学器件的成像质量等。

可选地，在应力补偿层和光学功能层的应力类型相同或相反时，也可以通过调整应力补偿层和/或光学功能层应力大小来实现光学器件的整体应力，满足实际应力控制的需求。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，至少一层图形化薄膜包括第一图形化薄膜和第二图形化薄膜，第一图形化薄膜与第二图形化薄膜之间的结构方式包括：完全叠加、部分叠加、互补中的一种。

在该实现方式中，通过提供不同的光学功能层的结构方式，实现光学器件的不同应力控制的效果，适应性更好。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，应力补偿层的区域是部分覆盖或全覆盖在衬底第一面和/或衬底第二面上的至少一层图形化薄膜。

在该实现方式中，提供应力补偿层的图形化区域的分布情况，实现光学器件的不同应力控制的效果，适应性更好。

示例性的，光学器件包括超薄型光器件，其应力补偿层可以沉积在衬底的底部，即与光学功能层分别分布在衬底的两侧(即，衬底的第一面和衬底的第二面)，和/或应力补偿层与光学功能层可以分布在衬底的同一侧(即，衬底的第一面或衬底的第二面)。

在该实现方式中，对光学器件的光学功能层和应力补偿层的位置分布不作具体限定。

一种可能的实现方式，针对衬底和光学功能层产生的应力补偿，达到光学器件的平衡。即通过应力补偿后，使得光学功能层、衬底和应力补偿层的总应力达到0状态。

另一种可能的实现方式，根据实际需要确定应力分布、应力类型和应力大小。例如，通过对光学器件的应力补偿控制后，使得光学功能层、衬底和应力补偿层的总应力达到非0状态。应力补偿层与光学功能层的应力类型(张应力或者压应力)可以相同，以抵消光学器件的总应力。应力补偿层与光学功能层的应力类型(张应力或者压应力)也可以相反，以增强光学器件的总应力，进而实现对光学器件面型精度的精确调控。

第三方面，提供了一种光学器件，包括，处理器，可选地，还包括存储器，该处理器用于控制收发器收发信号，该存储器用于存储计算机程序，该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得光学器件执行上述第一方面或第一方面中任一种可能实现方式中的方法。

可选地，该处理器为一个或多个，该存储器为一个或多个。

可选地，该存储器可以与该处理器集成在一起，或者该存储器与处理器分离设置。

可选地，该光学器件还包括收发器，收发器具体可以为发射机(发射器)和接收机(接收器)。

根据本申请实施例的方案，提供了一种用于光学器件的应力控制方法和光学器件，通过调整应力补偿层的应力分布、应力大小和应力类型，以控制光学器件的整体应力，实现对光学器件面型精度的精确调控，保证高质量的成像或显示效果。

附图说明

图1是适用本申请的应用场景的一例示意图。

图2是适用本申请的光学镜片封装在固定结构中的一例示意图。

图3是适用本申请的移动终端框架的一例示意图。

图4是适用本申请的高精度激光雷达的一例示意图。

图5是器件面型与间接变化改变光路设计的一例示意图。

图6是CTE差异导致器件发生翘曲、面型变化的一例示意图。

图7是物体受力形变的一例示意图。

图8是封装应力反馈到设计迭代优化流程的示意图。

图9是依据预偏置设计最终产品方案的一例示意图。

图10是适用本申请的应力补偿层的一例示意图。

图11是适用本申请的图形化薄膜张应力的一例示意图。

图12是适用本申请的图形化薄膜压应力的一例示意图。

图13是适用本申请的图形化薄膜完全或部分重叠的一例示意图。

图14是适用本申请的图形化薄膜互补的一例示意图。

图15是适用本申请的用于光学器件的应力控制方法的一例示意图。

图16是适用本申请的用于光学器件的应力控制方法的流程示意图。

图17是适用本申请的衬底底部局部应力补偿层的一例示意图。

图18是适用本申请的图形化应力补偿层简化模型的一例示意图。

图19是适用本申请的以铝材料薄膜为光学功能层的一例示意图。

图20是适用本申请的光学器件受60mPa薄膜应力(无应力补偿)的面型精度仿真的一例示意图。

图21是适用本申请的光学器件受60mPa薄膜应力(有应力补偿)的面型精度仿真的一例示意图。

图22是适用本申请的图形化应力补偿层对应力调控仿真扫描的一例示意图。

图23是适用本申请的反射镜贴装实验的一例示意图。

图24是适用本申请的反射镜封装后受应力影响导致面型精度降低的一例示意图。

图25是适用本申请的反射镜应力集中于底座两侧粘胶封装位置的一例示意图。

图26是适用本申请的试验品反射镜图形化应力补偿方案建模的一例示意图。

图27是适用本申请的反射镜图形化应力补偿仿真的一例示意图。

图28是适用本申请的图形化应力补偿后实现面型精度反射镜封装的一例示意图。

图29是适用本申请的衬底底部应力补偿层全覆盖的一例示意图。

图30是适用本申请的以铝材料薄膜为光学功能层的一例示意图。

图31是适用本申请的光学器件的面型精度仿真的一例示意图。

图32是适用本申请的应力补偿层对光学器件的应力补偿仿真的一例示意图。

图33是适用本申请的应力补偿层对光学器件的应力补偿仿真的一例示意图。

图34是适用本申请的图形化应力补偿提升超薄型光学器件整体强度的一例示意图。

图35是适用本申请的图形化应力补偿层置于衬底的上下两侧的一例示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本申请实施例的技术方案主要应用于高倍率的潜望式光学镜头的平面反射镜上，其中，潜望式光学镜头的平面反射镜主要是负责光路系统中光信号的传播路径，进行大幅度改变的光学反射镜，传播的路径方向通常会改变90°。此平面反射镜需要固定在特定的结构上，与其他的光学镜片一起，组成相对位置可控的光学系统，实现光学成像的功能。

图1是适用本申请的应用场景的一例示意图。如图1所示，实境在经过摄像模组中平面反射镜会改变光信号的传播路径，经过影像处理器处理后在显示设备上成像。

其中，摄像模组光学镜头中的光学镜片，是由多片对光信号进行透射处理的光学透镜封装在固定结构上面，与不同光学功能的光学镜片一起形成相对位置确定的光学镜头模块。

图2是适用本申请的光学镜片封装在固定结构中的一例示意图。如图2所示，多个光学透镜封装在固定区域内，光信号经过光学功能层传播后，由原始方向发生90°的偏转。其中，平面反射镜封装结构包括应力补偿层、薄膜材料等，封装结构包括平面反射镜、固定底座与固定结构或材料。

另外，本申请还适用于其他需要进行封装固定的光学器件上。例如，智能手机的摄像模组透射型光学镜片。

图3是适用本申请的移动终端框架的一例示意图。如图3所示，该智能手机是具备以应用处理器(application processor)为运算单元，以及运行智能操作系统所需要的随机存取存储器(random access memory，RAM)和快闪存储器(flash memory)，或具备类似硬件功能的辅助运行资源的智能终端硬件。

在该智能终端硬件系统上，通常会根据应用匹配有负责与其他的系统进行通信的无线或有线通讯模块，可以是无线局域网(wireless lan，WLAN)、第三/第四/第五代移动通信网络(3th/4th/5th generation mobile networks，3G/4G/5G)、通用串行总线(universal serial bus，USB)或一种通用串行总线的硬件接口形式Type-C等数据交换模块。该智能终端硬件系统通常也会包括进行交互的声音、图像的输入输出模块，例如，进行信息输出的显示屏(display)与图像输入的摄像模组(image camera)。

另外，本申请还适用于高精度激光雷达的扫描反射镜上，以提高激光雷达测距的准确性。

图4是适用本申请的高精度激光雷达的一例示意图。如图4所示，激光雷达包括激光发射器、激光接收器和高精度扫描反射镜。示例性的，激光发射器发射激光信号，通过高精度扫描反射镜后改变传输方向，最终激光接收器接收光信号。

总之，本申请技术方案适用于需要超高分辨率的高性能光学成像终端，例如智能手机、平板电脑、微单(无反)相机上。也可以适用于需要高精度检测的科学仪器与设备之中。

当前，消费者越来越高频率地使用移动终端的摄像功能。其中，移动终端的数码相机功能，是指移动终端通过内置或外接的摄像模块进行静态图片拍摄或者短片拍摄功能。由光学镜头系统与图像传感器的最大分辨率共同构成的光学分辨能力，是评估移动终端的摄像模组成像品质的重要参数之一。

下面对光学器件的面型及封装应力作简单介绍。

首先，不同面型的光学器件，例如平面反射镜及非球面透镜等，在封装成光学镜头，以及将光学镜头封装到摄像模组的过程中，各个封装工序都会产生独立的封装应力。各个独立的封装应力最后都会通过物理接触的方式传递，即沿着摄像模组、光学镜头、光学器件的路径传播，并最终对光学器件的曲面形状产生影响，致使摄像模组的光学性能与经过精确的计算、仿真与优化的最佳性能之间发生大幅偏差，进而无法满足高性能、高品质的产品需求。

图5是器件面型与间接变化改变光路设计的一例示意图。如图5所示，由于面型变化改变了焦距，进而使得光路设计发生变化。

其次，封装应力主要是由于器件材料、粘接胶水、封装外壳等材料热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)的差异产生，并通过镜头外壳、粘接胶水、光学器件的链路传导到器件上的外部组装应力。

需要说明的是，传递到光学器件应用区域上的各种应力，影响并降低了摄像模组的最佳光学成像能力。在高成像质量要求的摄像模组中，也直接提高了对各个器件的初始设计与加工的难度及成本，阻碍了高成像质量摄像模组向中低端设备的渗透与推广。

图6是不同材料的CTE差异导致器件发生翘曲、面型变化的一例示意图。如图6所示，很明显，光学器件由于CTE差异发生面型变化。

当前，通过增加器件的厚度的方式，可以减少面型变化，提升光学器件抵抗应力的能力。其中，弹性模量作为材料的固有特性，描述了材料抵抗形变能力的物理量。通常将应力与应变的比值定义为材料的弹性模量E，具体满足：

其中，L为长度，S为块材料的截面积。在力F作用下伸长ΔL时，F/S表示块材料受到的应力，其物理意义是块材料单位截面积承受的力。ΔL/L表示块材料受力后产生的应变，其物理意义是块材料单位长度所对应的伸长量。

图7是物体受力形变的一例示意图。如图7所示，截面积为S的块材料在力F的作用下发生形变。即材料的长度发生变化，由L变为L-ΔL。

其中，块材料的长度变化量ΔL满足：

由公式(2)可知，形变量ΔL与受力截面积S成反比。也就是说，与尺寸的平方关系成反比。可以通过增大材料的受力截面积S，进而有效降低光学器件在受到固定封装应力时候所产生的形变。

应理解，通过增加光学器件的厚度来减少面型的受力变化，正是应用该原理实现的。

然而，由于移动设备内部可以提供的空间非常有限，通过增加尺寸来降低形变量ΔL的方法具有局限性，因此难以满足实际的产品需要。

应理解，封装过程中产生的封装应力，能够影响光学器件曲面及器件间距离的各个工序。由于工序加工的独立性，其产生的封装应力对器件的影响存在一定的相互抵消的情况。因此，可以将最终影响光路系统的应力，作为一个整体的外部影响因素，评估其对整个摄像模组光路的影响。并且，将该影响因素反馈回光路系统的设计中进行迭代收敛，以此实现针对工艺进行优化的产品设计。

图8是封装应力反馈到设计迭代优化流程的示意图。如图8所示，针对整个摄像模组的产品封装，n个镜片设计分别产生一一对应的n个封装应力，将所有封装应力相加得到一个总封装应力。并将摄像模组的总封装应力反馈给光路系统的设计中进行迭代收敛，通过修正封装应力，以实现产品优化。

图9是依据预偏置设计最终产品方案的一例示意图。如图9所示，依据封装工艺进行了特定的预偏置设计，通过反馈产品封装应力，进行产品设计优化，从而获得产品最终设计结果。

示例性的，在产品的设计与开发过程中，需要进行设计、封装应力分析控制、反馈设计优化、封装应力分析控制等多轮迭代，才能确定产品的设计方案。但是，该实现方式中产品设计是与封装工艺强耦合的整体方案，在产品化的批量制造过程中，容易受到外工艺条件变化的影响，增大了产品的生产管理难度与风险。

封装工艺产生的应力大小与工艺的精准度相关，且整体呈正态分布，因此提前预设的偏移能够将大部分器件的性能调整到性能最佳的曲面形状。但是，无法缩小整体器件的所受到应力范围。也就是说，在摄像技术朝着高精度高成像质量发展的过程中，会有相当数量的器件，受到封装应力的影响而无法达到最佳的性能，从而成为次品，无法使用。

另外，由于产品的不同封装厂商对工艺的优化及掌控能力有差异，导致无论是总封装应力，还是封装应力的组成比例，不同的封装厂商之间都存在较大的差异。同一套预偏置的设计难以满足不同封装厂商工艺的偏置需求，导致产品的工艺与品质管控难度增大。

综上所述，光学器件由于封装应力，以及不同材料CTE差异导致的热应力等不可避免的复杂来源所组成的内外应力的综合影响，对器件中关键的光学功能层的面型精度产生不利的影响，降低了应用中的光学功能层的面型精度，进而降低了光学器件对光信号调控的效果。另外，在光学器件中，特别是需要对面光源进行汇聚或发散调控的器件，例如成像或显示的镜头模组中，球差的存在降低了成像或显示的影像质量。而针对这些问题，当前并没有很好的解决方案。

有鉴于此，本申请提出一种用于光学器件的应力控制方法，在光学器件的衬底上新增带有一定内应力的应力补偿层的结构设计，通过对应力补偿层的应力分布、应力类型和应力大小进行调控，提高封装后光学器件的面型精度，或实现高精度的特殊面型形貌调控，提高对光信号的调控精度，实现高质量成像或显示效果。

为了便于理解本申请实施例，作出以下几点说明：

本申请中，“至少一种”是指一种或一种以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。在本申请的文字描述中，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在本申请的公式中，字符“/”，表示前后关联对象是一种“相除”的关系。

可以理解的是，在本申请的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中“第一”、“第二”以及各种数字编号指示为了描述方便进行的区分，并不用来限制本申请实施例的范围。例如，区分不同的指示信息等。

在本申请中，“用于指示”可以包括用于直接指示和用于间接指示。当描述某一指示信息用于指示A时，可以包括该指示信息直接指示A或间接指示A，而并不代表该指示信息中一定携带有A。

此外，具体的指示方式还可以是现有各种指示方式，例如但不限于，上述指示方式及其各种组合等。各种指示方式的具体细节可以参考现有技术，本文不再赘述。由上文所述可知，举例来说，当需要指示相同类型的多个信息时，可能会出现不同信息的指示方式不相同的情形。具体实现过程中，可以根据具体的需要选择所需的指示方式，本申请实施例对选择的指示方式不做限定，如此一来，本申请实施例涉及的指示方式应理解为涵盖可以使得待指示方获知待指示信息的各种方法。

图10是适用本申请的应力补偿层的一例示意图。如图10所示，光学器件包括光学功能层、衬底、应力补偿层。在光学器件的衬底上新增应力补偿层结构，通过对应力补偿层的应力控制，实现对光学器件的整体应力实施调控，降低或者增强光学系统应力对工作区域的面型及封装位置的影响，满足器件对面型需求。

其中，光学功能层作为光学器件的核心功能区域，在整个光系统中承担对特定波长范围的光信号完成特定的操控功能。例如，当光学功能层实现反射功能时，需要对光信号的传播路径进行调控。

应力补偿层是由一层或者多层薄膜材料沉积形成的。其中，应力补偿层的区域可以是图形化区域，或者覆盖衬底上光学功能层对应的整个区域。

需要说明的是，应力补偿层与光学功能层的应力类型(张应力或者压应力)可以相同，用来抵消应力；也可以相反，用来增强应力，以实现对面型的调控。图11和图12分别是适用本申请的图形化薄膜张应力和压应力的示意图。

在本申请实施例中，应力补偿层可以选用不同的薄膜材料、不同的薄膜厚度、不同的薄膜层数、不同的薄膜图形等来实现系统应力控制。

其中，在图形化的薄膜结构中，各个独立区域的图形可以通过控制其工艺形成不一样的内应力类型及应力大小。多个膜层之间可以实现完全叠加、部分叠加、互补等结构方式，以提升薄膜应力区域性控制的能力，以及对光学镜片形貌的调控能力。

图13是适用本申请的图形化薄膜完全或部分重叠的一例示意图。如图13所示，应力补偿层选用的多个图形化的薄膜结构中，包括图形完全重叠和部分重叠的情况。图14是适用本申请的图形化薄膜互补的一例示意图。如图14所示，应力补偿层选用的多个图形化的薄膜结构中，包括图形互补的情况。通过不同图形化的薄膜结构方式，有针对性地实现对光学镜片形貌的调控。

需要说明的是，本申请技术方案通过对应力补偿层的应力控制，实现光学功能层在光学器件中的特殊面型要求。

下面将结合附图详细说明本申请实施例提供的方法。

图15是本申请实施例提供的一种用于光学器件的应力控制方法的一例示意图，具体步骤1500包括：

图15是适用本申请的用于光学器件的应力控制方法1500的一例示意图。如图15所示，具体实现步骤包括：

S1510，确定第一面型精度值、第二面型精度值和第三面型精度值。

其中，第一面型精度值是衬底的初始面型精度值，第二面型精度值与第一面型精度值之差是基于衬底和光学功能层进行工艺加工产生的应力确定的，第三面型精度值与第二面型精度值之差是基于衬底和光学功能层封装到目标光学系统中产生的应力确定的。

需要说明的是，该光学器件包括光学功能层、衬底和应力补偿层。其中，光学功能层是覆盖在衬底或应力补偿层上的薄膜，应力补偿层是覆盖在衬底第一面和/或衬底第二面上的至少一层图形化薄膜，其中，衬底第一面与衬底第二面相互平行。

示例性的，工艺应力可以特指光学功能层的应力。光学功能层可以是反射型薄膜，也可以是透射性薄膜。应力补偿层作为一种图形化薄膜，可以是不规则的图形，也可以是规则的图形，具体图形示光学器件应力补偿的情况而定，本申请对此不作具体限定。

示例性的，在本申请实施例中，确定第一残余应力和第二残余应力，第一残余应力为光学功能层和衬底之间的进行工艺加工产生的工艺应力，第一残余应力用于指示第二面型精度值与第一面型精度值的差值，第二残余应力为衬底和光学功能层封装到目标光学系统中产生的封装应力，第二残余应力用于指示第三面型精度值与第二面型精度值的差值。

也就是说，第一残余应力为工艺应力与封装应力共同影响的结果，并导致了第二面型精度与第一面型精度的差值。

在本申请实施例中，光学功能层的材料包括以下至少一种：金、银、铝等金属材料、多层介质薄膜。衬底的材料包括以下至少一种：玻璃、蓝宝石材料、单晶硅。类似的，本申请实施例对应力补偿层的材料、厚度、层数、图形等参数不作具体限定。例如，应力补偿层的材料包括以下至少一种：金、银、铝等金属材料，二氧化硅、二氧化钛等氧化物组成的介质薄膜。例如，选取3μm厚度的铝(Al)薄膜作为光学功能层和应力补偿层等。

需要说明的是，以上光学功能层、衬底、应力补偿层的材料仅是示例性说明，不应对本申请技术方案构成任何限定。

S1520，基于第一面型精度值、第二面型精度值和第三面型精度值确定目标应力信息，目标应力信息包括应力分布、应力类型和应力大小。示例性的，基于第一面型精度值、第二面型精度值和第三面型精度值进行模拟仿真，以确定目标应力信息。

在该实现方式中，通过建立模型，仿真模拟出目标应力信息作为依据，来调整光学器件的应力补偿层的应力分布、应力类型和应力大小，进一步实现光学器件的整体应力。

示例性的，应力补偿层和光学功能层均选用3μm厚度的铝(Al)薄膜，通过仿真模拟发现，增加应力补偿层后的光学器件的面型精度相对来说有所提高，很好地实现了应力控制效果。

一种可能的实现方式，应力补偿层和光学功能层的应力类型包括张应力和压应力，当应力补偿层和光学功能层的应力大小相同，且应力补偿层和光学功能层的应力类型相同时，光学器件的总应力抵消；或者，当应力补偿层和光学功能层的应力大小相同，且应力补偿层和光学功能层的应力类型相反时，光学器件的总应力增强。

在该实现方式中，通过调整光学功能层和应力补偿层的应力类型，可以实现对光学器件的应力控制，以提高光学器件的成像质量等。

可选地，在应力补偿层和光学功能层的应力类型相同或相反时，也可以通过调整应力补偿层和/或光学功能层应力大小来实现光学器件的整体应力，满足实际应力控制的需求。

一种可能的实现方式，至少一层图形化薄膜包括第一图形化薄膜和第二图形化薄膜，第一图形化薄膜与第二图形化薄膜之间的结构方式包括：完全叠加、部分叠加、互补中的一种。

在该实现方式中，通过提供不同的光学功能层的结构方式，实现光学器件的不同应力控制的效果，适应性更好。

一种可能的实现方式，应力补偿层的区域是部分覆盖或全覆盖在衬底第一面和/或衬底第二面上的至少一层图形化薄膜。

在该实现方式中，提供应力补偿层的图形化区域的分布情况，实现光学器件的不同应力控制的效果，适应性更好。

示例性的，光学器件包括超薄型光器件，其应力补偿层可以沉积在衬底的底部，即与光学功能层分别分布在衬底的两侧(即，衬底的第一面和衬底的第二面)，和/或应力补偿层与光学功能层可以分布在衬底的同一侧(即，衬底的第一面或衬底的第二面)。

在该实现方式中，对光学器件的光学功能层和应力补偿层的位置分布不作具体限定。

S1530，根据目标应力信息控制应力补偿层的应力分布、应力类型和应力大小。

一种可能的实现方式，针对衬底和光学功能层产生的应力补偿，达到光学器件的平衡。即通过应力补偿后，使得光学功能层、衬底和应力补偿层的总应力达到0状态。

另一种可能的实现方式，根据实际需要确定应力分布、应力类型和大小。例如，通过对光学器件的应力补偿控制后，使得光学功能层、衬底和应力补偿层的总应力达到非0状态。应力补偿层与光学功能层的应力类型(张应力或者压应力)可以相同，以抵消光学器件的总应力。应力补偿层与光学功能层的应力类型(张应力或者压应力)也可以相反，以增强光学器件的总应力，进而实现对光学器件面型精度的精确调控。

综上所述，根据本申请提供的方案，通过调整应力补偿层的应力分布、应力大小和应力类型，以控制光学器件的整体应力，从而实现对光学器件面型精度的精确调控，保证高质量的成像或显示效果。

图16是适用本申请的用于光学器件的应力控制方法的流程示意图。具体步骤1600包括：

S1610，选取衬底作为材料。

其中，该衬底是已经完成抛光等加工工艺的材料。

S1620，测量衬底材料的初始面型精度PV_0值(即，第一面型精度值)。

S1630，将材料衬底沉积多层反射膜，进行切割或者精密工艺加工。

也就是说，对衬底进行工艺加工，以完整实现光学器件所需要的光学功能。示例性的，通过蒸镀或溅射等工艺制作特殊光学功能薄膜，以及机械切割或精密加工分离。

S1640，测量切割和反射膜导致的残余应力。

示例性的，测量光学器件单体的面型精度PV_1值(即，第二面型精度值)。其中，PV_1值与PV_0值之差作为切割和反射膜引入的残余应力，是由光学功能层及精密加工等光学器件加工工艺所产生的额外应力所产生的。

S1650，将光学器件通过胶合等工艺，封装到目标光学系统中。

S1660，测量封装过程中引入的残余应力。

示例性的，测量光学器件的面型精度PV_2值(即，第三面型精度值)。其中，PV_2值与PV_1值之差作为封装过程引入的残余应力，是由封装过程中引入的封装应力所产生的。

S1670，在衬底上沉积带有一定应力的薄膜，对光学器件的应力进行调控，控制光学器件为平面或弯曲到特定形貌。

通过对面型精度测量结果PV_0&PV_1&PV_2分别建模分析，确定光学器件衬底底部所需要的应力补偿层的应力分布与数值大小，形成应力补偿层的工艺与控制方案(例如，一至多层补偿层，或者图形化补偿层)，在衬底的底部进行整体性的应力补偿层的加工，提前对后续分离、封装等工艺产生的应力实现补偿。

图17是适用本申请的衬底底部局部应力补偿层的一例示意图。如图17所示，光学器件包括光学功能层、衬底和应力补偿层。其中，应力补偿是由一层或者多层薄膜材料沉积形成的。

示例性的，多个图形化薄膜包括完全叠加和部分叠加的结构方式。

在光学功能层为反射类型薄膜的光学器件的应用上，其所对应的衬底位置上增加图形化的应力补偿层。通过图形化的应力补偿层，对光学器件的局部应力实施调控，可获得所需特定面型精度的平面反射型光学器件。该实现方式应用此应力控制实现特殊面型的光学器件，可应用于摄像模组或者激光雷达中。

由于图形化的应力补偿层为对光学器件的局部应力进行补偿调控，可以根据光学器件的实际情况，设定不同应力大小与应力类型的应力补偿层，对光学器件的局部应力进行调控。

图18是适用本申请的图形化应力补偿层简化模型的一例示意图。如图18所示，应力补偿层与光学器件的相互作用模型，可以由图17进一步简化为图18所示的图形化应力补偿层。

在本申请实施例中，应力补偿层可以选用不同的薄膜材料、不同的薄膜厚度、不同的薄膜层数等，皆可实现光学器件所需要的应力控制效果，本申请对此不作具体限定。

如图17或18所示的图形化应力补偿层，是指对光学器件所受到的局部应力进行针对性的补偿。例如，光学器件在使用过程中，由于光学器件材料CTE差异，或者环境温度变化等会导致光学器件受到额外的热应力，从而降低光学应用面的面型精度。通过图形化的应力补偿层，可以实现对应力的局部补偿与优化，提升光学应用面的面型精度。

在实际的平面反射镜应用中，可以在平整的1500μm单晶硅(Si)材料的衬底顶部，沉积一层3μm厚度的，具有一定应力的铝(AI)薄膜作为光学功能层。

图19是适用本申请的以铝材料薄膜为光学功能层的一例示意图。如图19所示，光学器件包括光学功能层和衬底。其中，光学功能层是铝薄膜，衬底则是单晶硅材料。

一种可能的实现方式，在光学器件衬底底部条状粘胶进行封装固定，且衬底底部粘胶位置没有增加应力补偿层。设定铝(AI)薄膜应力大小为60Mpa，且应力类型为张应力，对光学器件所受到的额外的热应力进行仿真模拟。

图20是适用本申请的光学器件受60mPa薄膜应力(无应力补偿)的面型精度仿真的一例示意图。如图20所示，在应力的综合作用下，10x10mm尺寸的单晶硅衬底形成马鞍状的弯曲，其面型精度PV值劣化可达到15nm。

另一种可能的实现方式，在单晶硅衬底底部封装固定区域，进行图形化沉积一层同样厚度为3μm的铝(AI)薄膜作为应力补偿层，并且对封装应力进行补偿，以实现对面型精度调控的目的。设定铝(AI)薄膜应力大小为60Mpa，且应力类型为张应力，对光学器件所受到的额外的热应力进行仿真模拟。

根据图19和图20所示，通过在衬底未增加/增加应力补偿层(例如，3μm的铝薄膜)，形成对比，对光学器件衬底与光学功能层所组成的整体进行应力补偿，实现对光器件面型精度的精确调控，进而保证高质量的成像或显示效果。

图21是适用本申请的光学器件受60mPa薄膜应力(有应力补偿)的面型精度仿真的一例示意图。如图21所示，增加图形化应力补偿层后的仿真结果显示，应力补偿层对光学器件的整体应力实现了较大的调控，面型精度PV值由没有调控前的15nm降低到约5nm，应力补偿层对光学功能层的薄膜应力补偿能力约70％。

需要说明的是，本申请对衬底材料与光学功能层的材料，以及应力补偿层的材料不作限定。上述以单晶硅为衬底的材料，以铝(AI)薄膜为光学功能层的材料，以及以铝(AI)薄膜为应力补偿层的材料，或者应力补偿层与光学功能层相一致的薄膜设计仅是示例性说明，不应对本申请技术方案构成任何限定。

示例性的，衬底还可以选择玻璃、蓝宝石等材料，光学功能层还可以选择其他的金(Au)、银(Ag)等金属材料或者多层介质薄膜等，应力补偿层还可以选择二氧化硅(SiO2)等材料。在本申请实施例中，应力补偿层是为了提供合适的薄膜应力，以完成对光学器件的应力补偿与调控。

图22是适用本申请的图形化应力补偿层对应力调控仿真扫描的一例示意图。通过对应力补偿层的薄膜应力类型与应力大小进行扫描仿真，验证不同的薄膜应力对光学器件的应力补偿效果。如图22所示，以压应力为X轴的负坐标，以张应力为X轴的正坐标。

其中，以应力补偿层的张应力-50Mpa为轴，光学器件的面型精度PV值大小呈现左右对称分布。当应力补偿层的薄膜应力与光功能层薄膜应力同为张应力类型，且小于-50Mpa时，随着应力补偿层所提供的薄膜应力逐渐增大，光学器件整体的面型精度PV值逐渐降低，并在与光学功能层应力一致的-50Mpa时，达到面型精度PV值最小。

当应力补偿层的薄膜应力继续增大，并大于光学功能层的-50Mpa薄膜应力后，过度的应力补偿会让光学器件的面型精度PV值重新开始劣化。当应力补偿层应力类型与光学功能层的应力类型相反，为压应力类型时，应力补偿层的应力与光学功能层的应力发生叠加效应。随着压应力的增大，光学器件的面型精度PV会从补偿前的15nm继续增大。此效应可在特殊的光学器件中，进行面型精度的叠加调控，进而满足特殊的面型需求。

图23是适用本申请的反射镜贴装实验的一例示意图。如图23所示，针对上述仿真结果，选取以单晶硅为衬底材料，进行光学镀膜形成的平面反射镜作为光学器件，验证实际封装应力对反射镜面型精度的影响，以及图形化镀膜后对封装应力的调控。

由于平面反射镜与封装底座，以及粘接反射镜与封装底座的粘接粘合剂等材料的CTE皆不一样，使此平面反射镜在封装后存在一定的封装应力，致使反射镜在封装后的面型劣化成马鞍状。图24是适用本申请的反射镜封装后受应力影响导致面型精度降低的一例示意图。如图24所示，其面型精度为0.232λ(约146nm)。

图25是适用本申请的反射镜应力集中于底座两侧粘胶封装位置的一例示意图。如图25所示，箭头指示根据平面反射镜的封装应力主要集中于底座两侧。图26是适用本申请的试验品反射镜图形化应力补偿方案建模的一例示意图。经过对此反射镜在封装后的面型精度的劣化实验数据，进行图形化应力补偿方案的建模仿真。图27是适用本申请的反射镜图形化应力补偿(强化)仿真的一例示意图。通过仿真可以确定图形化应力补偿可以对封装粘接位置进行应力强化，并可有效抵消封装应力对反射镜的面型劣化影响。图28是适用本申请的图形化应力补偿后实现高面型精度反射镜封装实验结果的一例示意图。如图28所示，经过图形化应力补偿的反射镜，在实际封装后确认，其面型精度由经过图形化应力补偿前的约140nm，大幅提高至约20nm。实现了在封装后高面型精度的平面反射镜。

综上所述，在光学器件衬底底部，即光学功能层的相对面，新增图形化应力补偿层，对由光学器件的局部应力进行补偿，实现对特定光学器件面型的调控，实现高面型精度。对面型精度进行调控后，其PV值降低到原来的30％，大幅提高光学器件的面型精度，提升光学成像或显示质量。

在本申请实施例中，采用在光学器件衬底底部增加图形化的应力补偿层，通过补偿层的应力对光学器件的局部应力进行特定面型精度的调节，实现光学器件光学应用面面型精度与光学质量的控制。在满足同等面型精度的基础上，可以降低所需光学器件的结构厚度，实现产品的紧凑型设计，同时降低光学器件的设计与加工的难度，缩短产品的开发周期。

图29是适用本申请的衬底底部应力补偿层全覆盖的一例示意图。如图29所示，光学器件包括光学功能层、衬底和应力补偿层。其中，应力补偿层是由一层或者多层薄膜材料沉积形成的。

在光学功能层为反射类型薄膜的光学器件的应用上，其所对应的衬底位置上增加全覆盖的应力补偿层，通过应力补偿对光学器件的整体应力实施调控，可获得特定面型的平面反射型光学器件。

由于全覆盖的应力补偿层为对整个光学器件的整体应力进行补偿调控，可以根据光学器件的实际情况，设定不同应力大小与应力类型的应力补偿层，对光学器件的整体应力进行调控。

图29可以看作是应力补偿层与光学器件的相互作用模型的简化。

在本申请实施例中，应力补偿层可以选用不同的薄膜材料、不同的薄膜厚度、不同的薄膜层数等，皆可实现光学器件所需要的应力控制效果，本申请对此不作具体限定。

在实际的平面反射镜应用中，可以在平整的1500μm单晶硅(Si)材料的衬底顶部，沉积一层3μm厚度的，具有一定应力的铝(AI)薄膜作为光学功能层。

图30是适用本申请的以铝材料薄膜为光学功能层的一例示意图。如图30所示。光学器件包括光学功能层和衬底。其中，光学功能层是铝薄膜，衬底则是单晶硅材料。

一种可能的实现方式，在光学器件衬底底部条状粘胶进行封装固定，且衬底底部粘胶位置没有增加应力补偿层。设定Al(铝)薄膜应力大小为60Mpa，且应力类型为张应力，对光学器件所受到的额外的热应力进行仿真模拟。

图31是适用本申请的光学器件受60mPa薄膜应力(无应力补偿)的面型精度仿真的一例示意图。如图31所示，通过对图29设定的模型进行仿真，在光学功能层薄膜应力的综合作用下，10x 10mm尺寸的单晶硅衬底形成凹状的弯曲，其面型精度PV值劣化可达到120nm。

另一种可能的实现方式，在单晶硅衬底底部，沉积一层同样厚度为3μm的铝(AI)薄膜作为应力补偿层，对光学器件衬底与光学功能层所组成的整体进行应力补偿，以实现对面型精度调控的目的。设定铝(AI)薄膜应力大小为60Mpa，且应力类型为张应力，对光学器件所受到的额外的热应力进行仿真模拟。

根据图30和图31所示，通过在衬底未增加/增加应力补偿层(例如，3μm的铝薄膜)，形成对比，对光学器件衬底与光学功能层所组成的整体进行应力补偿，实现对光器件面型精度的精确调控，进而保证高质量的成像或显示效果。

图32是适用本申请的衬底底部应力补偿层对光学器件的应力补偿仿真的一例示意图。如图32所示，通过增加应力补偿层后的仿真结果显示，应力补偿层对光学器件的整体应力实现了较大的调控，面型精度PV值由没有调控前的120nm降低到约20nm，应力补偿层对光学功能层的薄膜应力补偿能力约83％。

需要说明的是，本申请对衬底材料与光学功能层的材料，以及应力补偿层的材料不作限定。上述以单晶硅为衬底的材料，以铝(AI)薄膜为光学功能层的材料，以及以铝(AI)薄膜为应力补偿层的材料，或者应力补偿层与光学功能层相一致的薄膜设计仅是示例性说明，不应对本申请技术方案构成任何限定。

示例性的，衬底还可以选择玻璃、蓝宝石等材料，光学功能层还可以选择其他的金(Au)、银(Ag)等金属材料或者多层介质薄膜等，应力补偿层还可以选择二氧化硅(SiO2)等材料。在本申请实施例中，应力补偿层是为了提供合适的薄膜应力，以完成对光学器件的应力补偿与调控。

图33是适用本申请的应力补偿层对光学器件的应力补偿仿真扫描结果的一例示意图。对应力补偿层的薄膜应力类型与应力大小进行扫描仿真，验证不同的薄膜应力对光学器件的应力补偿效果。如图33所示，以压应力为X轴的负坐标，张应力为X轴的正坐标。

其中，以应力补偿层的张应力60Mpa为轴，光学器件的面型精度PV值大小呈现左右对称分布。当应力补偿层的薄膜应力与光功能层薄膜应力同为张应力类型，且小于60Mpa时，随着应力补偿层所提供的薄膜应力逐渐增大，光学器件整体的面型精度PV值逐渐降低，并在与光学功能层应力一致的60Mpa时，达到面型精度PV值最小。

当应力补偿层的薄膜应力继续增大，并大于光学功能层的60Mpa薄膜应力后，过度的应力补偿会让光学器件的面型精度PV值重新开始劣化。当应力补偿层应力类型与光学功能层的应力类型相反，为压应力类型时，应力补偿层的应力与光学功能层的应力发生叠加效应。随着压应力的增大，光学器件的面型精度PV会从补偿前的120nm继续增大。此效应可在特殊的光学器件中，进行面型精度的叠加调控，进而满足特殊的面型需求。

综上所述，在光学器件衬底底部，即光学功能层的相对面，新增应力补偿层，对由光学器件的整体应力进行补偿，降低光学器件面型精度PV值，提升面型精度。面型精度PV值降低到原来的13％，大幅提高光学器件的面型精度，提升光学成像/显示质量。

在本申请实施例中，采用在光学器件衬底底部增加应力补偿层，通过补偿层的应力对光学器件整体应力进行特定面型调节，进而提升光学器件面型精度，降低应力对光学应用面面型精度的影响。在满足同等面型精度的基础上，可以降低所需光学器件的结构厚度，实现产品的紧凑型设计，同时降低光学器件的设计与加工的难度，缩短产品的开发周期。

图34是适用本申请的图形化应力补偿提升超薄型光学器件整体强度的一例示意图。

在本申请实施例中，图形化应力补偿方案也可以应用于超薄型光学器件。超薄型的光学器件由于其驱动单元的驱动能力限制，对光学器件的质量增加非常的敏感，质量增加后会导致期驱动能力的下降。故在超薄型光学器件的衬底上，以图形化应力补偿层对光学器件实现应力控制，能够实现支撑结构的精细化加强与应力调控，提升薄型器件的面型精度与结构支撑强度。

示例性的，图形化应力补偿层的位置可以在衬底的底部，或者在衬底的上部，即与光学应用层在同一侧，或者同时存在于衬底的两侧。图35是适用本申请的图形化应力补偿层置于衬底的上下两侧的一例示意图。如图35所示，当应力补偿层同时存在于衬底的两侧，其图形与应力类型的控制皆可以采用完全重叠、互补或部分重叠的结构方式，以对超薄型光学器件的应力实现精细化的调节与补偿。

综上所述，在该实现方式中，在不额外增加质量的基础上对超薄型的光学器件实现应力补偿，实现对其支撑结构进行精细化的强度调控。使应力控制方法，应用于部分采用半导体工艺所制作的超薄型的折射/反射式的光学器件中，对光学器件的面型精度进行及结构强度的调控。

另外，对梯形空槽在不同外形的光学器件中的隔离方案进行拓展，增加了首尾相连接的隔离方案，适应不同的光学器件与封装设计。

总之，本申请技术方案提供一种用于光学器件的应力控制方法，在光学器件的衬底上增加应力补偿层，通过对应力补偿层的应力类型与应力大小进行精细调控，进而对光学功能层实施应力补偿。该方法能够实现复杂的面型控制，满足高精度光学系统对光学器件的面型精度的要求，实现高质量成像或显示效果。

另外，图形化应力补偿层设计可以实现高精度光学器件的应力补偿，并且兼顾到应力的补偿精准度、补偿效果与批量加工的工艺实施的便捷性，为平面类光学器件的最佳实施方案。将图形化应力补偿层设计应用于超薄型的光学器件中，可以在有限的光学器件整体质量中有针对性地提升光学器件的局部强度，是微电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)的光学器件应力调控的最佳实施方案。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，上述具体实现方式可以认为是本申请最优的实现方式，而非限制本申请实施例的范围。

需要说明的是，控制器执行的动作或方法，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，控制器执行的动作或方法可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质，半导体介质可以是固态硬盘。

可选地，上述各装置实施例中的存储器与处理器可以是物理上相互独立的单元，或者，存储器也可以和处理器集成在一起，本申请对此不做限定。

本申请实施例中的处理器可以是集成电路芯片，具有处理信号的能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。本申请实施例公开的方法的步骤可以直接体现为硬件编码处理器执行完成，或者用编码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronousDRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambusRAM，DRRAM)。应注意，本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种光学器件，其特征在于，所述光学器件包括光学功能层、衬底和应力补偿层，所述光学功能层是覆盖在所述衬底或所述应力补偿层上的薄膜，所述应力补偿层是覆盖在所述衬底第一面和/或所述衬底第二面上的至少一层图形化薄膜，所述衬底第一面与所述衬底第二面相互平行。

2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述应力补偿层和所述光学功能层的应力类型包括张应力和压应力，

当所述应力补偿层和所述光学功能层的应力大小相同，且所述应力补偿层和所述光学功能层的应力类型相同时，所述光学器件的总应力抵消；或者，

当所述应力补偿层和所述光学功能层的应力大小相同，且所述应力补偿层和所述光学功能层的应力类型相反时，所述光学器件的总应力增强。

3.根据权利要求1或2所述的光学器件，其特征在于，所述至少一层图形化薄膜包括第一图形化薄膜和第二图形化薄膜，所述第一图形化薄膜与所述第二图形化薄膜之间的结构方式包括：完全叠加、部分叠加、互补中的一种。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学器件，其特征在于，所述应力补偿层是部分覆盖或者全覆盖在所述衬底第一面和/或所述衬底第二面上的至少一层图形化薄膜。

5.一种应力控制方法，其特征在于，应用于光学器件，所述光学器件包括光学功能层、衬底和应力补偿层，所述光学功能层是覆盖在所述衬底或所述应力补偿层上的薄膜，所述应力补偿层是覆盖在所述衬底第一面和/或所述衬底第二面上的至少一层图形化薄膜，所述衬底第一面与所述衬底第二面相互平行，所述方法包括：

确定第一面型精度值、第二面型精度值和第三面型精度值，所述第一面型精度值是所述衬底的初始面型精度值，所述第二面型精度值与所述第一面型精度值之差是基于所述衬底和所述光学功能层进行工艺加工产生的应力确定的，所述第三面型精度值与所述第二面型精度值之差是基于所述衬底和所述光学功能层封装到目标光学系统中产生的应力确定的；

基于所述第一面型精度值、所述第二面型精度值和所述第三面型精度值确定目标应力信息，所述目标应力信息包括应力分布、应力类型和应力大小；

根据所述目标应力信息控制所述应力补偿层的应力分布、应力类型和应力大小。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一面型精度值、所述第二面型精度值和所述第三面型精度值确定目标应力信息，包括：

基于所述第一面型精度值、所述第二面型精度值和所述第三面型精度值进行模拟仿真，以确定所述目标应力信息。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述应力补偿层和所述光学功能层的应力类型包括张应力和压应力，

当所述应力补偿层和所述光学功能层的应力大小相同，且所述应力补偿层和所述光学功能层的应力类型相同时，所述光学器件的总应力抵消；或者，

当所述应力补偿层和所述光学功能层的应力大小相同，且所述应力补偿层和所述光学功能层的应力类型相反时，所述光学器件的总应力增强。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一层图形化薄膜包括第一图形化薄膜和第二图形化薄膜，所述第一图形化薄膜与所述第二图形化薄膜之间的结构方式包括完全叠加、部分叠加、互补中的一种。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述应力补偿层是部分覆盖或者全覆盖在所述衬底第一面和/或所述衬底第二面上的至少一层图形化薄膜。

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