背景

光學(xué)組件可以被用在光學(xué)系統(tǒng)中以便以可預(yù)測和期望的方式來改變可見光的狀態(tài)，例如用在顯示系統(tǒng)中以使得期望的圖像對用戶可見。光學(xué)組件可以以反射、折射、衍射等方式與光交互。衍射在傳播波與諸如障礙物或狹縫之類的結(jié)構(gòu)交互時(shí)發(fā)生。衍射可以被描述為波的干涉，并且在該結(jié)構(gòu)在大小上與波的波長相當(dāng)時(shí)最顯著?？梢姽獾墓鈱W(xué)衍射歸因于光的波的性質(zhì)并且可被描述成光波的干涉?？梢姽饩哂性诖蠹s390和700納米(nm)之間的波長，并且當(dāng)傳播的光遇到例如數(shù)值范圍在100或1000nm級(jí)別的類似規(guī)模的結(jié)構(gòu)時(shí)，可見光的衍射是最顯著的。

衍射結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例是周期性結(jié)構(gòu)。周期性結(jié)構(gòu)可引起光的衍射，光的衍射通常在周期性結(jié)構(gòu)具有與光的波長大小類似的空間周期時(shí)最顯著。周期性結(jié)構(gòu)的類型包括，例如，光學(xué)組件的表面上的表面調(diào)制、折射率調(diào)制、全息圖等。當(dāng)傳播的光遇到周期性結(jié)構(gòu)時(shí)，衍射使得光被分成不同的方向上的多個(gè)光束。這些方向取決于光的波長，因此衍射光柵引起多色(例如，白)光的色散，由此，多色光被分成在不同方向上行進(jìn)的不同顏色的光束。

當(dāng)周期結(jié)構(gòu)是在光學(xué)組件的表面上時(shí)，其被稱為表面光柵。當(dāng)周期性結(jié)構(gòu)是源自表面本身的調(diào)制時(shí)，其被稱為表面起伏光柵(srg)。srg的一個(gè)示例是在光學(xué)組件的表面中的被均勻直槽間隔區(qū)域分開的均勻直槽。槽間隔區(qū)域在本文被稱為“線”、“光柵線”和“填充區(qū)域”。srg的衍射的性質(zhì)取決于入射在光柵上的光的波長和srg的各種光學(xué)特性(例如線間隔、槽深度和槽傾斜角)這兩者。srg具有許多有用的應(yīng)用。一個(gè)示例是srg光導(dǎo)應(yīng)用。光導(dǎo)(在本文也稱為“波導(dǎo)”)是一種被用于借助于在光導(dǎo)內(nèi)的內(nèi)部反射(例如全內(nèi)部反射(tir))來傳送光的光學(xué)組件。光導(dǎo)可以被例如用于基于光導(dǎo)的顯示系統(tǒng)中，以將期望的圖像的光從光引擎?zhèn)魉偷饺搜垡允沟迷搱D像對眼睛可見?？梢詫⒐鈱?dǎo)的表面上的輸入耦合(incoupling)和輸出耦合(outcoupling)srg分別用于輸入光到波導(dǎo)或從波導(dǎo)輸出光。

表面光柵可以借助于合適的微制造過程被制造，以在基板上創(chuàng)建適合的表面調(diào)制。微制造是指微米規(guī)模和更小規(guī)模的期望結(jié)構(gòu)的制造(諸如表面光柵)。微制造可以涉及在基板上的蝕刻和/或沉積(以及可能的對沉積在基板上的膜的蝕刻和/或沉積)以在基板上(或在基板上的膜上)創(chuàng)建期望的微結(jié)構(gòu)。如本文所使用的，術(shù)語“圖案化基板”或類似術(shù)語涵蓋了所有這樣的在基板或基板膜上的蝕刻/沉積。盡管用表面光柵圖案化的基板可能適合用作光學(xué)系統(tǒng)本身中的光學(xué)組件，但是圖案化基板也可被用作用于制造此類光學(xué)組件的生產(chǎn)模板(productionmaster)。例如，一旦用表面光柵圖案化，熔融二氧化硅基板(或類似物)就可然后被用作用于由聚合物模制光學(xué)組件的模制組件的一部分，例如，模制組件可被布置成在腔表面上提供具有表面光柵的模制腔。當(dāng)液體聚合物被迫進(jìn)入模制腔時(shí)，它被迫與表面光柵接觸以便將表面光柵壓印在聚合物中，然后聚合物固化以形成在其表面上壓印有表面光柵的固體聚合物光學(xué)組件。因此，可以以廉價(jià)、快速和直接的方式使用相同的圖案化基板來大規(guī)模制造大量的聚合物光學(xué)組件。

概述

提供本概述以便以簡化的形式介紹以下在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本概述并不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)主題的范圍。所要求保護(hù)的主題也不限于解決

背景技術(shù)：
部分中指出的任何或所有缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。

第一方面涉及一種用于制造包括聚合物的基本透明的光學(xué)組件的模制過程。光學(xué)組件在其表面的相應(yīng)部分上具有基本匹配的光柵壓印。光柵壓印具有基本為零的相對定向角。該過程包括以下步驟?；就该鞯娜廴诰酆衔锉黄任挥谀Ｖ平M件的兩個(gè)表面之間。這些表面具有形成兩個(gè)基本匹配的光柵的表面調(diào)制。熔融聚合物被迫與表面調(diào)制相接觸，以便將光柵壓印在聚合物中。模制組件可被配置為改變光柵的相對定向角。至少模制組件的對準(zhǔn)部分是基本透明的。對準(zhǔn)部分被定位使得當(dāng)基本透明的聚合物位于表面之間時(shí)可從對準(zhǔn)部分觀察到與兩個(gè)光柵交互的光，由此當(dāng)光柵的相對定向角朝向零變化時(shí)形成可觀察的條紋圖案。條紋圖案呈現(xiàn)隨著相對定向角減小而增加的條紋間距。當(dāng)聚合物仍是液體時(shí)，模制組件從當(dāng)前配置被重新配置到其中條紋圖案的條紋間隔基本最大的新配置，從而對準(zhǔn)光柵以具有基本為零的相對定向角。該新配置在聚合物固化時(shí)被維持。

第二方面涉及一種用于模制包括聚合物的基本透明的光學(xué)組件的模制裝置。光學(xué)組件在其表面的相對部分上具有基本匹配的光柵壓印。光柵壓印具有基本為零的相對定向角。該裝置包括模制組件、驅(qū)動(dòng)機(jī)制、光傳感器、以及控制器。模制組件具有兩個(gè)表面，這些表面具有形成兩個(gè)基本匹配的光柵的表面調(diào)制。模制組件可被配置為改變光柵的相對定向角。驅(qū)動(dòng)機(jī)制被耦合到模制組件并且可被控制以配置模制組件。至少模制組件的對準(zhǔn)部分是基本透明的，該對準(zhǔn)部分被定位使得當(dāng)基本透明的聚合物位于表面之間時(shí)可從對準(zhǔn)部分觀察到與兩個(gè)光柵交互的光，由此當(dāng)光柵的相對定向角朝向零變化時(shí)形成可觀察的條紋圖案。條紋圖案呈現(xiàn)隨著相對定向角減小而增加的條紋間距。光傳感器被配置為接收與兩個(gè)光柵交互的至少一些光。當(dāng)聚合物仍是液體時(shí)，控制器被配置為基于從圖像傳感器接收的感測數(shù)據(jù)來控制驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以將模制組件從當(dāng)前配置重新配置到其中條紋圖案的條紋間隔基本最大的新配置，從而對準(zhǔn)光柵以具有基本為零的相對定向角。該新配置在聚合物固化時(shí)被維持。

還提供通過本文所公開的任何過程獲得的產(chǎn)品。此類產(chǎn)品包括用于光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)組件，由聚合物形成的該光學(xué)組件是基本透明的，并且在其表面的相對部分上具有基本匹配的光柵，所述光柵具有零至千分之一度之內(nèi)的相對定向角。

附圖說明

為了幫助理解所述主題，現(xiàn)在將僅通過示例參考下述附圖，其中：

圖1a是光學(xué)組件的示意性平面圖；

圖1b是光學(xué)組件的示意性說明，該光學(xué)組件被示為與入射光交互并且是從側(cè)面觀看的；

圖2a是直二元光柵的示意性說明，該直二元光柵被示為與入射光交互并且是從側(cè)面觀看的；

圖2b是斜二元光柵的示意性說明，該斜二元光柵被示為與入射光交互并且是從側(cè)面觀看的；

圖2c是突出的三角光柵的示意性說明，該突出的三角光柵被示為與入射光交互并且是從側(cè)面觀看的；

圖3是光學(xué)組件的透視圖；

圖4a、4b和4c分別是模制裝置的各部分的側(cè)視圖、平面圖以及透視圖；

圖4d示出了在一個(gè)實(shí)施例的模制過程期間在不同時(shí)間點(diǎn)處觀察到的條紋的各種視圖；

圖5是模制裝置的框圖；

圖6a和6b是另一實(shí)施例的模制過程期間的模制裝置的側(cè)視圖。

詳細(xì)描述

圖1a和1b分別從頂面和側(cè)面示出具有外表面s的基本透明的光學(xué)組件2，諸如波導(dǎo)。表面s的至少一部分呈現(xiàn)形成是srg的表面光柵4的表面調(diào)制。這樣的部分被稱為“光柵區(qū)域”。這些調(diào)制包括基本平行和細(xì)長(比它們的寬度長得多)的光柵線，并且在此示例中基本是直的(盡管它們一般不需要是直的)。

圖1b示出光學(xué)組件2，并且具體而言是與傳入照明光束i交互的光柵4，所述光束向內(nèi)入射到srg4上。光i在該示例中是白色光，并且因而具有多種顏色分量。光i與光柵4交互，光柵將所述光分成向內(nèi)定向到光學(xué)組件2中的幾個(gè)光束。光i的一些也可作為反射光束r0被表面s反射回來。零階模式向內(nèi)光束t0和任何反射r0是根據(jù)衍射的一般原理以及其它非零階(±n-階)模式(其可被解釋為波干涉)被創(chuàng)建的。圖1b示出第一階向內(nèi)光束t1,t-1；將理解可以依據(jù)光學(xué)組件2的配置創(chuàng)建或不創(chuàng)建更高階的光束。由于衍射的性質(zhì)取決于波長，因此，對于更高階的模式而言，入射光i的不同顏色分量(即波長分量)當(dāng)存在時(shí)以相對于彼此而言不同的傳播角度被分成不同顏色的光束，如圖1b所示。

圖2a-2c是不同的示例性srg4a-4c(在本文統(tǒng)稱為4)的特寫示意性截面圖，所述srg可由(在這些圖中是從側(cè)面觀看的)光學(xué)組件2的表面s的調(diào)制形成的。光束用箭頭標(biāo)記，其厚度標(biāo)記大致相對的強(qiáng)度(越高強(qiáng)度的光束以越厚的箭頭示出)。

圖2a示出直二元srg4a的示例。直二元光柵4a由在表面s中通過突出槽間隔區(qū)域9a被分開的一系列槽7a來形成，所述槽間隔區(qū)域在本文也被稱為“填充區(qū)域”、“光柵線”或簡稱為“線”。光柵4a具有d的空間周期(稱為“光柵周期”)，其是調(diào)制形狀在其上重復(fù)的距離。槽7a具有深度h，且具有基本直的壁和基本平的基底。這樣，在圖2a中填充區(qū)域具有高度h和在填充區(qū)域的高度h上基本均勻的標(biāo)記為“w”的寬度(其中w是周期的某個(gè)分?jǐn)?shù)：w＝f*d)。

對于直二元光柵，壁基本垂直于表面s。出于這個(gè)原因，光柵4a引起垂直進(jìn)入到表面的入射光i的對稱衍射，其中由光柵4a所創(chuàng)建的每個(gè)+n階模式光束(例如t1)具有與對應(yīng)的-n階模式光束(例如t-1)基本相同的強(qiáng)度，通常小于約入射光束i的強(qiáng)度的五分之一(0.2)。

圖2b示出斜二元光柵4b的示例。斜光柵4b也是由表面s中的標(biāo)記為7b的槽形成，所述槽具有由寬度w的線9b所分開的基本直的壁和基本平的基底。然后，與直圖案4a相比較而言，所述壁相對于法線傾斜了一定量，在圖2b中由角度α標(biāo)記。當(dāng)沿法線測量時(shí)槽7b具有深度h。取決于非零傾斜所進(jìn)入的非對稱性，行進(jìn)離開傾斜方向的±n階模式向內(nèi)光束具有比它們的階模式對應(yīng)物更高的強(qiáng)度(例如在圖2b的示例中，t1光束被定向離開傾斜的方向并且通常具有比t-1光束更大的強(qiáng)度，但是這取決于例如光柵周期d)；通過增加傾斜達(dá)足夠量，那些對應(yīng)物可以基本被消除(即具有基本為零的強(qiáng)度)。t0光束的強(qiáng)度通常還可以通過斜二元光柵被大大減少，這樣，在圖2b的示例中，第一階光束t1通常具有至多約入射光束i的強(qiáng)度的五分之四(0.8)的強(qiáng)度。

二元光柵4a和4b可以被看作是嵌入到表面s中的空間波形，該空間波形具有基本為方波的形狀(具有周期d)。在光柵4b的情況下，所述形狀是傾斜達(dá)α的傾斜方波形狀。

圖2c示出了突出的三角光柵4c的示例，其是突出的梯形光柵的特殊情況。三角4c是由表面s中的槽7c形成，所述槽的形狀是三角形的(且因此具有可分辨的尖端)并且當(dāng)沿法線測量時(shí)其具有深度h。填充區(qū)域9c采用了三角形、齒狀突起(齒形)的形式，具有與法線成角度α(α是光柵4c的傾斜角)的中部。所述齒形具有由d(其是光柵4c的光柵周期)分開的各尖端，在齒形底部處為w并且在齒形的尖端處變窄到基本為零的寬度。對于圖4c的光柵，w≈d，但通?？梢允莣<d。所述光柵是突起的，其中齒形的尖端在槽的尖端上延伸。構(gòu)建突起的三角形光柵柵格是可能的，該圖案基本消除了傳輸模式t0光束和模式光束，僅留下±n階模式光束(例如僅有t1)。槽具有與中線成角度γ(壁角)的壁。光柵4c可以被看作是嵌入在s中的空間波形，所述空間波形具有基本三角的波形，其傾斜了α。

形成光柵4a-4c的槽和間隔區(qū)域構(gòu)成表面調(diào)制。

其它類型的光柵也是可能的，例如，其它類型的梯形光柵圖案(其可以在寬度上始終不變窄到零)、正弦光柵圖案等，并具有可以容易地以適合的方式被定義的調(diào)制寬度。這樣的其它圖案還呈現(xiàn)了深度h、線寬w、傾斜角α和壁角γ，其可以以類似于圖2a-c的方式被定義。

光柵4具有光柵向量(通常被標(biāo)記為d)，其大小(量級(jí))是光柵周期d，并且在與形成該光柵的光柵線垂直的方向上——參見圖1a。

在基于光導(dǎo)的顯示應(yīng)用(例如在其中srg被用于進(jìn)入顯示系統(tǒng)的光導(dǎo)和從顯示系統(tǒng)的光導(dǎo)出來的光的耦合，和/或被用于提供耦合到波導(dǎo)中的光束的光束擴(kuò)張)中，d通常在約250和500nm之間，并且h在約30和400nm之間。傾斜角α通常在約-45和45度之間，并在光柵向量的方向上被測量。

圖3a示出了光學(xué)組件2的透視圖，該光學(xué)組件在該組件表面的相應(yīng)部分上具有兩個(gè)分開的光柵4f和4b，這兩個(gè)光柵是相對的、基本平行的且基本平的。如圖3a所示，這些是表面的前部和后部。光柵4b、4f中的每一個(gè)由基本平行、細(xì)長的光柵線和槽形成，并且在此示例中也基本是直的。光柵4b、4f具有相應(yīng)的光柵周期df、db，其可以相同或可以不相同。光柵4b、4f可以是上文所描述的類型(并且可以，但不一定是相同的類型)。

光柵4f和4b具有平行于它們各自的光柵線延伸的相應(yīng)的光柵向量df,db(前光柵向量和背光柵向量)。示出了平面3，其具有如虛箭頭所示的法線(垂直于平面3的單位向量)。在圖3a的示例中，由于前表面部分和后表面部分是基本平行的，所以它們具有與該平面基本相同的法線(≈)，使得前表面部分和后表面部分和平面3都基本平行(更一般而言，針對非平行的表面部分，平面3可被定義為在前表面部分法線和后表面部分法線的向量和的大致方向上具有法線因?yàn)樗砟切┓ň€的平均值的方向，在如此定義的情況下該法線被認(rèn)為基本匹配于那些法線)。

向量15f、15b(如虛線箭頭所示)位于平面3中，它們是前光柵向量df和背光柵向量db在平面3上的幾何投射。投射15f、15b具有角距δφ，該角距δφ是在平面3中的角度(方位角)，并且當(dāng)沿著法線觀察時(shí)該角距δφ是df和db角距。角距δφ是光柵4f、4b的相對定向的度量，并且角距δφ在本文中是指光柵4f、4b的相對定向角。當(dāng)δφ＝0時(shí)，至少沿著法線3’觀察的情況下，光柵4f、4b的光柵線是對準(zhǔn)的，并且光柵4f、4b被稱為是對準(zhǔn)的。在圖3的示例中，由于前表面部分和后表面部分是基本平行的，所以當(dāng)δφ＝0時(shí)從任何視點(diǎn)觀察的情況下，光柵4f、4b都是對準(zhǔn)的(更一般而言，當(dāng)光柵4f、4b被布置在相對表面部分上時(shí)，這是為真的，使得它們相應(yīng)的光柵線在δφ＝0時(shí)是平行的)。

如將會(huì)是顯而易見的，δφ的值影響光學(xué)組件2的光學(xué)特性。在基于波導(dǎo)的顯示應(yīng)用中，其中光學(xué)組件2形成基于波導(dǎo)的顯示系統(tǒng)的一部分，光柵的未對準(zhǔn)(即，在δφ中從零偏差)可取決于光柵功能而導(dǎo)致不期望的圖像失真。

現(xiàn)在將參考圖4a-4d描述用于從聚合物模制圖3所示類型的光學(xué)組件的模制過程，圖4a-4d示出了在該過程期間模制裝置1的各種視圖。該聚合物是基本透明的，這使得該過程(尤其)適合用于模制基于波導(dǎo)的顯示系統(tǒng)的波導(dǎo)(見上文)。

圖4a從側(cè)面示出了裝置1。該裝置包括塊5f、5b(前、背)，5u、5d(上、下—僅在圖4a中可見)以及5l(左—僅在圖4b中可見)，其是由剛性材料形成的。附圖標(biāo)記5被用于統(tǒng)稱各塊。各塊被布置成相接觸以形成腔11(模制腔)，且各塊表面的區(qū)域(內(nèi)表面區(qū)域)形成腔11的表面。剛性塊5構(gòu)成模制組件。

前塊和背塊的內(nèi)表面區(qū)域的各部分被調(diào)制以在這些內(nèi)表面部分中的每一個(gè)上形成相應(yīng)的光柵4’f、4’b(前腔和后腔光柵)，其具有分別對應(yīng)于在圖3中示出的光學(xué)組件2的光柵4f、4b的結(jié)構(gòu)——在此情況下，每個(gè)腔光柵4’f、4'b由以基本平行、細(xì)長的和基本直的光柵線/槽的形式的表面調(diào)制形成，并分別具有周期df、db。這些內(nèi)表面部分構(gòu)成腔11的表面的相對部分，其也是基本彼此平行的。

腔光柵4’f、4’b可例如通過適合的微制造過程被圖案化于前塊5f和后塊5b上，或者它們本身可根據(jù)被適當(dāng)圖案化的基板來模制。

當(dāng)聚合物8處于熔融(因此是液體)狀態(tài)時(shí)，注入組件10迫使聚合物8進(jìn)入模制腔11(從圖4b右側(cè)觀察)。以此方式，液體聚合物8被迫與前腔和后腔光柵4'f、4'b接觸，即與形成這些光柵的槽和線接觸，這具有壓印聚合物8中的腔光柵4’f、4’b的結(jié)構(gòu)的效果。塊5具有足夠的剛性以抵抗來自液體聚合物的力的失真，因此光柵被無失真地壓印。這最終是藉此在光學(xué)組件2(其本身由聚合物8在固化時(shí)形成)上形成光柵4f、4b的機(jī)制，出于該原因，最終光學(xué)組件2的光柵4f、4b在下文中被稱為前和后“壓印光柵”或等效的“光柵壓印”4f、4b。其上形成有壓印光柵4f、4b的最終光學(xué)組件2的前表面部分和后表面部分對應(yīng)于模制腔的前表面部分和后表面部分。當(dāng)聚合物被允許固化于其中時(shí)，最終組件2的整體大小和形狀與腔11的大小和形狀相匹配。

在圖4a-4d中，z方向是指相對于最終光學(xué)組件定義的法線的方向(在此示例中該方向垂直于其上形成有腔光柵4’f、4’b的腔表面部分)，xy平面對應(yīng)于圖3的平面3(在此示例中它平行于那些腔表面部分)，并且腔光柵4’f、4’b具有相對定向角δφ’，δφ’以與壓印光柵4f、4b的相對定向角等效的方式被定義(即，如在xy平面上測量它們的角距)。

剛性塊5的布置不是固定的：前塊和背塊5b、4f中的至少一者(在此示例中是背塊5b)在維持模制腔11的完整性的同時(shí)仍易于進(jìn)行xy旋轉(zhuǎn)，因此，它可在繼續(xù)將液體聚合物維持在腔11中的同時(shí)被旋轉(zhuǎn)。背塊5b的受控xy旋轉(zhuǎn)是通過控制耦合到背塊5b的適合的驅(qū)動(dòng)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的。使用市場上可購得的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，控制背塊5b的xy旋轉(zhuǎn)來以受調(diào)節(jié)的方式以微量(千分之一或更小度數(shù))影響背塊5b的受控旋轉(zhuǎn)是可能的。

通過調(diào)整前塊5f和背塊5b相對于彼此的xy定向角以便調(diào)整腔光柵4’f、4’b的相對定向角δφ’，在聚合物8固化之前精確地對準(zhǔn)腔光柵4’f、4’b(即以具有基本為零的δφ’)是可能的。通過在聚合物固化時(shí)維持基本為零的δφ’，光學(xué)組件2上的壓印光柵4f、4b(形成于聚合物8完成固化之際)以相等精度被對準(zhǔn)(即，基本為零的δφ＝δφ’)?，F(xiàn)在將參考圖4c和4d描述藉此實(shí)現(xiàn)此精度對準(zhǔn)的機(jī)制。

圖4c示出了模制裝置1的組件的透視圖。光傳感器6(也在圖4a-4b中示出)位于模制腔5的前方以接收沿著視線(los，如虛線所示)向傳感器傳播的光，該視線穿過了在此示例中是前塊4’f的一部分的模制組件5的部分7(對準(zhǔn)部分)。los被定向?yàn)榕c腔光柵4f、4b兩者相交。至少模制組件的對準(zhǔn)部分7沿著los是基本透明的，使得與兩個(gè)光柵交互的光可沿著該los傳播出模制組件。

本公開認(rèn)識(shí)到，當(dāng)腔光柵4’f、4’b處于近似對準(zhǔn)時(shí)，沿著los可觀察到的可觀察的條紋圖案被形成。“條紋圖案”指當(dāng)光與兩個(gè)基本匹配的光柵交互以創(chuàng)造具有條紋的圖案時(shí)所創(chuàng)造的圖案(在此情況下指，當(dāng)沿著los觀察時(shí)被感知為重疊的腔光柵4’f、4’b的圖案)，其條紋間距取決于光柵的相對定向角。條紋圖案由一系列交替的亮條紋和暗條紋形成，其間隔隨著腔光柵4’f、4’b的相對定向角朝向零變化而增加，在相對定向角為零處條紋間距變成最大(理論上的無限大是圖案與恰好為零的相對定向角恰好對準(zhǔn))。“近似對準(zhǔn)”指δφ’在使條紋間距是可檢測的近似于零的范圍內(nèi)(即，不過于接近于零，使條紋間隔太大而不可檢測，但也不距零太遠(yuǎn)，使條紋間隔太小而不可檢測)。

實(shí)際上，使用來自光柵的衍射光最好觀察條紋圖案。衍射光通常沿著與入射光大致相同的路徑而在相反方向上傳播。入射/衍射光延其傳播的路徑在圖4a中被標(biāo)記為i/d(r標(biāo)記從背光柵4’b反射的光所沿的路徑)。los基本平行于i/d，因此沿los可見的光將包括與腔光柵4’f、4’b兩者交互的光，包括聚合物8在腔11中的情況(由于聚合物8也是基本透明的，因此允許此類光通過傳感器6)。因此，傳感器6能夠接收來自模制腔內(nèi)部的與腔光柵4’f、4’b兩者交互的光。在圖4a的示例中，該光將在通過前光柵4’f之前被后光柵4’b(反射光具有反射衍射模式)反射。

當(dāng)相對定向角δφ’≈(5/1000)°時(shí)，條紋圖案將通常具有約2mm的條紋間隔，其可容易地被觀察到。隨著此角度δφ’減小，條紋間隔增加到其變?yōu)榛咀畲蟮臅r(shí)間點(diǎn)——這是發(fā)生以下的時(shí)間點(diǎn)：因?yàn)闂l紋大于腔光柵，或者至少大于腔光柵的一部分(如果僅有該部分被觀察到)，所以條紋間隔過大導(dǎo)致圖案不再可觀察到。在條紋間距基本最大的時(shí)間點(diǎn)，δφ’基本為零——實(shí)際上，為δφ’不大于約(0.5*1/1000)°至(1/1000)°的情況。

現(xiàn)有模制過程被如下利用。在模制腔11中的聚合物8仍是液體時(shí)，如果前塊5f和背塊5b還未近似對準(zhǔn)，則使前塊5f和背塊5b近似對準(zhǔn)，從而條紋圖案可沿los被觀察到(當(dāng)前腔配置)。然后將它們的相對定向角δφ’微調(diào)直到條紋間隔變?yōu)榛咀畲?，此時(shí)δφ’基本為零(新的和最終腔配置)。在聚合物8固化以形成光學(xué)組件2的同時(shí)維持新配置(具有基本為零的δφ’)，并且在最終組件2中的壓印光柵4f、4b的相對定向角δφ基本為零(等于如在新的和最終配置中所達(dá)到的δφ’)。

圖4d示出了在模制過程期間的不同時(shí)間點(diǎn)處，對準(zhǔn)部分7沿los的視圖。條紋圖案在這些時(shí)間點(diǎn)上是可見的，其呈現(xiàn)出變化的條紋間距d.最左視圖表示在光柵處于近似對準(zhǔn)的時(shí)間點(diǎn)處的視圖。向右移動(dòng)，示出了隨著相對定向角δφ’朝向零變化(d相應(yīng)地增加)的各時(shí)間點(diǎn)處的視圖，直到到達(dá)如最左側(cè)視圖(其表示處于或近似新的和最終配置的示例性視圖)所示的d基本最大的時(shí)間點(diǎn)。

實(shí)際上，可通過裝置的適合照明來增加條紋圖案的可見性。例如，為了增強(qiáng)條紋圖案的可見性，激光器(未示出)可被用于提供朝向?qū)?zhǔn)部分7的光束。光束被反射地衍射到背光柵4’b的背面，而衍射光束然后朝向傳感器6穿過前光柵4’f。光束擴(kuò)展器(未示出)可被用于在光束到達(dá)對準(zhǔn)部分7之前擴(kuò)展該光束，以便增加在其上可見性增強(qiáng)的區(qū)域。例如，光束可被擴(kuò)展以涵蓋腔光柵4’f、4’b，以在腔光柵4’f、4’b的全部范圍上提供條紋圖案的增強(qiáng)的可見性。彎曲組件可使用彎曲模具(即其上形成有光柵4’f和4’b的模制組件的表面可以是彎曲的)來制成，由此曲率被賦予給了聚合物以及光柵4’f、4’b的結(jié)構(gòu)。

圖5是包括控制器20的模制裝置1的框圖，該控制器被連接以控制驅(qū)動(dòng)機(jī)制22和注入組件10兩者，并接收來自傳感器6的感測數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)機(jī)制被耦合于形成模制組件的一部分的背塊5f、5b中的至少一者(在該示例中是背塊5b)以便微調(diào)前腔光柵4’b和背腔光柵4’b的相對定向角δφ’。一旦控制器控制了注入組件10迫使聚合物8注入腔11中，控制器20就可通過控制驅(qū)動(dòng)機(jī)制22來自動(dòng)地調(diào)整δφ’。

控制器20接收來自傳感器6的感測數(shù)據(jù)，并基于該感測數(shù)據(jù)調(diào)整前腔光柵4’b和背腔光柵4’f的相對定向角δφ’，直到通過實(shí)施如上概述的規(guī)程使δφ’基本為零?？刂破骺赏ㄟ^在處理器上執(zhí)行的代碼來實(shí)現(xiàn)。

在第一實(shí)施例中，傳感器6包括相機(jī)形式的圖像感測組件，其將沿los拍攝的對準(zhǔn)部分7的圖像提供給控制器20(此類圖像捕捉圖4d所示的視圖)。該控制器包括圖像識(shí)別模塊，其對所接收的圖像執(zhí)行自動(dòng)圖像識(shí)別規(guī)程，以在圖像中捕捉到條紋圖案時(shí)檢測條紋圖案的條紋。控制器調(diào)整δφ’直到圖像識(shí)別規(guī)程的結(jié)果指示條紋間隔d為最大，并維持此δφ’直到聚合物固化。

當(dāng)用激光束照明時(shí)，條紋圖案由與兩個(gè)光柵交互的激光束的光形成。條紋圖案在任一模具的任何表面上可能不是，也不需要是可見的，因?yàn)橛脭U(kuò)展的激光束獲得的條紋圖案可被直接記錄于像素化的檢測器(例如，各個(gè)像素檢測器的陣列)，即被兩個(gè)對準(zhǔn)光柵反射回來的光發(fā)生干涉并在檢測器的檢測表面上創(chuàng)造條紋圖案。檢測器例如可以是相機(jī)的一部分。以此方式，在檢測器的表面上而不是在模具的表面上觀察到圖案。檢測器被用于檢測在檢測器上創(chuàng)造的條紋間隔，并基于檢測到的條紋間隔來控制模制過程，以將光柵對準(zhǔn)到最大條紋間距。

在第二實(shí)施例中，傳感器6包括光電二極管，該光電二極管屏蔽除小針孔(例如，具有1mm(數(shù)量級(jí))的直徑)之外的周圍的光，穿過該小針孔僅有一小部分的條紋圖案是可觀察的。即，因此光電二極管所接收的唯一的光來自于針孔大小的條紋圖案的小的部分，使得一旦腔光柵近似對準(zhǔn)，條紋就大于針孔?？刂破?0然后例如以均勻的速率改變?chǔ)摩铡?。隨著腔光柵4’f、4’b被對準(zhǔn)，條紋間距增加，這有效地導(dǎo)致條紋的移動(dòng)(這在圖4d中是明顯的)。因此，隨著δφ’變化，光電二極管所接收的光的強(qiáng)度在高(當(dāng)通過針孔僅可觀察到亮條紋的一部分)和低(當(dāng)通過針孔僅可感知到暗條紋的一部分)之間震蕩。隨著條紋間距增加，由于亮和暗條紋逐漸變大，該震蕩的速率會(huì)降低，使得δφ’基本變?yōu)榱銜r(shí)震蕩的速率最小——在第二實(shí)施例中，控制器調(diào)整δφ’直到達(dá)到此最小震蕩速率，并維持該δφ’直到聚合物固化。

在一些光學(xué)組件中，可能期望需要具有附加表面光柵，該附加表面光柵具有相對定向角，該相對定向角不會(huì)以大于基本為零的量偏離于非零量φ(即，該相對定向角是φ+δφ，其中δφ是基本為零的)。在此情況下，如圖4c所示的光柵4’f、4’d可按與上文所描述的相同的方式使用，其中第一其他光柵形成在前塊的內(nèi)表面的不同部分上，該第一其他光柵被定向在相對于4’f成角φ1處，并且第二其他光柵形成在后塊的內(nèi)表面的不同部分上，該第二其他光柵被定向在相對于4’b成角φ2處。角度φ1、φ2使得φ＝|φ2-φ1|，φ可使用常規(guī)技術(shù)(例如常規(guī)微制造技術(shù))來達(dá)到高精度。當(dāng)使用上述技術(shù)將光柵4’f、4’b對準(zhǔn)以具有基本為零的相對定向角δφ’(相對于彼此)時(shí)，該其他光柵將具有相對于彼此的定向角(其基本為φ)，即，該定向角最多以δφ’級(jí)別的量偏離于φ(當(dāng)然δφ’基本為零)。由于當(dāng)聚合物為液體時(shí)其以與類似于4’f、4’b的方式被迫與其他光柵相接觸，這些其他光柵也將被壓印在聚合物中，使得這些其他光柵在被壓印在聚合物時(shí)也基本具有所需的相對定向角φ。

圖6a和6b例示了替換模制過程。在此過程中，有透明基板，諸如玻璃或適合的塑料板30之類?；迳系谋泳酆衔锉挥糜趶?fù)制來自模具的光柵(即，該基板充當(dāng)光學(xué)組件的“脊柱”)，并且光柵被形成在基板上的薄層聚合物8上。

圖6a示出了初始布置中的替換模制裝置1’，其中板30被設(shè)置在兩個(gè)塊5f、5b之間，該板30具有沉積在其外表面的各部分上的薄層液體聚合物8。這些塊可與圖4a-c的裝置基本相同，具有等效的光柵4’f、4’b。塊5f、5b然后被迫朝向彼此，使得光柵4’f、4’b被迫與液體聚合物層接觸，如圖6b所示。以此方式，它們的結(jié)構(gòu)被壓印在聚合物層中。然后使用由光柵4’f、4’b形成的條紋圖案將調(diào)制4’f、4’b的相對定向角改變成基本為零，并且在聚合物層固化時(shí)維持該相對定向角。最終光學(xué)組件包括板30和板表面上的固化的聚合物層。

注意，在此情況下，聚合物在其中被壓印的區(qū)域不必被密封，并且對準(zhǔn)部分可替換地是組件5f和5b之間的未覆蓋的間隙(例如，傳感器6可位于裝置1’之下以接收兩個(gè)光柵4’f、4’b所反射的光，對準(zhǔn)部分是裝置1’底部處5f和5b之間的間隙)。

如將會(huì)是顯而易見的，替換裝置1’不需要注入組件，而是具有與圖5所示的配置相似的配置。

雖然在上文中，示例性光柵4f、4b(等效4’f、4’b)由于它們兩者都由基本直的光柵線形成的事實(shí)而相匹配，但是一般而言，被認(rèn)為是“基本匹配”的光柵并不必由直的光柵線形成，也不必由相同形狀的彎曲光柵線形成。一般而言，兩個(gè)光柵“基本匹配”提供了它們相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的某些部分足夠相似，使得創(chuàng)建通過覆蓋這些部分來呈現(xiàn)可分辨的條紋間距(即使它們結(jié)構(gòu)的其他部分可能明顯不同)的可觀察的條紋圖案是可能的。

注意，對準(zhǔn)光柵不需要重疊，前提是接收在空間位置處(例如在檢測器處)互相交互的光(例如，被反射回)是可能的，以便在該位置處形成條紋圖案。

雖然在上文中，光柵形成于相對的、基本平行的表面上，但是一般而言術(shù)語“相對表面部分”(或類似物)涵蓋不平行的表面部分。.注意，參考圖3b的上述的兩個(gè)光柵之間的相對定向角(方位角)的定義可被應(yīng)用于在非平行的表面部分上的各光柵。

雖然已經(jīng)參考相對光柵描述了上述內(nèi)容，但是此技術(shù)可被應(yīng)用于非相對的光柵，由此，例如由在兩個(gè)光柵上通過反射引導(dǎo)的光束形成條紋圖案，并且該光束因此與兩個(gè)光柵交互。

腔光柵4’f、4’b(以及因此壓印光柵4f、4b)的形狀可以為二元形(傾斜/非傾斜)、正弦形、梯形(三角形)(等等)，而不需要具有彼此相同的形狀、傾斜角α、寬度w、深度h等(雖然彼此相同并不被排除)。

在上述考慮基本軟件實(shí)現(xiàn)的控制器20時(shí)，控制器的功能可以使用軟件、固件、硬件(例如，固定邏輯電路)、或這些實(shí)現(xiàn)的組合來實(shí)現(xiàn)。如本文所使用的術(shù)語“模塊”、“功能”、“組件”和“邏輯”(在適用時(shí))一般表示軟件、固件、硬件或其組合。在軟件實(shí)現(xiàn)的情況下，模塊、功能或邏輯表示當(dāng)在處理器(例如，一個(gè)或多個(gè)cpu)上執(zhí)行時(shí)執(zhí)行指定任務(wù)的程序代碼。程序代碼可被儲(chǔ)存在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器設(shè)備中。下面所描述的技術(shù)的特征是平臺(tái)無關(guān)的，意味著所述技術(shù)可以在具有各種處理器的各種商用計(jì)算平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。

例如，裝置還可包括使得裝置的計(jì)算機(jī)的硬件執(zhí)行操作的實(shí)體(例如軟件)，例如處理器、功能塊，等。例如，計(jì)算機(jī)可包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其可被配置用于維護(hù)使得計(jì)算機(jī)(且尤其是計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的硬件)執(zhí)行操作的指令。因此，這些指令用于配置操作系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的硬件來執(zhí)行這些操作，并以此方式致使操作系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的硬件變換以執(zhí)行各功能?？捎捎?jì)算機(jī)可讀介質(zhì)通過各種不同配置將指令提供給計(jì)算機(jī)。

一種這樣的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)配置是信號(hào)承載介質(zhì)，并因此被配置來將指令(例如，作為載波)，例如通過網(wǎng)絡(luò)，傳送到計(jì)算設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可被配置為計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)并且因而不是信號(hào)承載介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的示例包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、光板、閃存、硬板存儲(chǔ)器、和其他可使用磁、光以及用于存儲(chǔ)指令和其他數(shù)據(jù)的其他技術(shù)的存儲(chǔ)器設(shè)備。

此外，雖然上述對準(zhǔn)過程是自動(dòng)化的，但是手動(dòng)或部分手動(dòng)過程并不被排除。

在上述各個(gè)方面的實(shí)施例中，當(dāng)腔被重新配置時(shí)可捕捉條紋圖案的圖像，并且可執(zhí)行自動(dòng)圖像識(shí)別規(guī)程以檢測圖像中的條紋圖案，重新配置的步驟基于圖像識(shí)別規(guī)程的結(jié)果。

當(dāng)腔被重新配置時(shí)，僅一小部分的條紋圖案的光可被感測到，重新配置的步驟基于該光的強(qiáng)度改變的速率。

每個(gè)光柵可基本平行于平面放置，并且當(dāng)沿垂直于平面的方向觀察時(shí)，光柵可以不彼此重疊或可以僅部分地彼此重疊。

光柵可用擴(kuò)展的激光束照明，條紋圖案由與兩個(gè)光柵交互的激光束的光形成。激光束的光可例如在檢測器處被接收，所接收的光的一部分已經(jīng)被光柵中的一個(gè)反射而該光的另一部分已經(jīng)被光柵中的另一個(gè)反射，由此該部分和另一部分在檢測器處發(fā)生干涉以在檢測器的檢測表面上形成條紋圖案。檢測器的輸出可被用于控制重新配置的步驟。

腔表面的相對部分可以是基本平行的，使得經(jīng)模制的光學(xué)組件的表面的相對部分是基本平行的。

第一和第二其他光柵可被形成于腔表面的其他相對部分上，第一其他光柵相對于光柵中的一個(gè)具有第一定向角φ1，而第二其他光柵相對于光柵中的另一個(gè)具有第二定向角φ2，使得在新配置中第一和第二其他光柵被壓印在聚合物中并具有基本為|φ2-φ1|的相對定向角。

模制組件中的至少一個(gè)表面可以是彎曲的，使得聚合物以彎曲的配置被固化。

模制組件可被布置成提供模制腔，其表面是模制腔的，并且聚合物可被迫進(jìn)入模制腔中以迫使聚合物與表面調(diào)制相接觸，當(dāng)腔中的聚合物仍是液體時(shí)，模制組件被重新配置成新配置。

聚合物可被布置在基本透明的基板的表面上的各層中，由此光柵被壓印在各層中，當(dāng)各層仍是液體時(shí)，模制組件被重新配置成新配置，該光學(xué)組件包括基板和一次固化的各層。

光傳感器可包括當(dāng)腔被重新配置時(shí)捕捉條紋圖案的圖像的相機(jī)，控制器可包括執(zhí)行自動(dòng)圖像識(shí)別規(guī)程以檢測圖像中的條紋圖案的圖像識(shí)別模塊，并且控制器可基于圖像識(shí)別規(guī)程的結(jié)果來重新配置該腔。

當(dāng)腔被重新配置時(shí)，光傳感器可感測僅一小部分的條紋圖案的光，并且控制器可基于該光的強(qiáng)度改變的速率被重新配置。

根據(jù)第三方面，在光學(xué)系統(tǒng)中使用的光學(xué)組件是基本透明的，并且具有兩個(gè)相對的外表面。至少每個(gè)相對表面的相應(yīng)部分由相應(yīng)光柵被壓印于其中的聚合物形成。光柵基本彼此匹配并且具有零至千分之一度之內(nèi)的相對定向角。

相對定向角可例如為零至千分之0.5度之內(nèi)。

相對表面部分可以是基本平行的。

光學(xué)組件可被用作顯示系統(tǒng)中的波導(dǎo)以將圖像的光傳送到用戶的眼睛，例如可由用戶穿戴的可穿戴顯示系統(tǒng)。

光柵的形狀可以是二元形、梯形或正弦形。

本主題的另一方面涉及一種用于模制包含聚合物的基本透明的光學(xué)組件的模制裝置，所述光學(xué)組件在其表面的相對部分上具有基本匹配的光柵壓印，其中所述光柵壓印具有基本為零的相對定向角，所述裝置包括：具有兩個(gè)表面的模制組件，所述表面具有形成兩個(gè)基本匹配的光柵的表面調(diào)制，其中所述模制組件是可被配置的以改變所述光柵的所述相對定向角；被耦合到模制組件的所述驅(qū)動(dòng)機(jī)制可控制以配置所述模制組件；其中至少所述模制組件的對準(zhǔn)部分是基本透明的，所述對準(zhǔn)部分被定位使得當(dāng)所述基本透明的聚合物位于所述表面之間時(shí)可從所述對準(zhǔn)部分觀察到與兩個(gè)光柵交互的光，由此當(dāng)所述光柵的所述相對定向角朝向零變化時(shí)形成可觀察的條紋圖案，所述條紋圖案呈現(xiàn)隨著所述相對定向角減小而增加的條紋間距，所述裝置進(jìn)一步包括：所述光傳感器被配置為接收與兩個(gè)光柵交互的至少一些光；以及所述控制器被配置為在所述聚合物仍是液體時(shí)基于從所述圖像傳感器接收的感測數(shù)據(jù)來控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以將所述模制組件從當(dāng)前配置重新配置到其中所述條紋圖案的所述條紋間隔基本最大的新配置，從而對準(zhǔn)所述光柵以具有基本為零的相對定向角，其中所述新配置在所述聚合物固化時(shí)被維持。

又一方面涉及一種用于由聚合物模制基本透明的光學(xué)組件的模制過程，所述光學(xué)組件在其表面的相對部分上具有基本匹配的光柵壓印，其中所述光柵壓印具有基本為零的相對定向角，所述過程包括：迫使基本透明的熔融聚合物進(jìn)入由模制組件提供的模制腔中，所述腔表面具有在所述腔表面的相對部分上形成兩個(gè)基本匹配的光柵的表面調(diào)制，所述熔融聚合物被迫與所述表面調(diào)制相接觸以便將所述光柵壓印在所述聚合物中，其中所述腔是可配置的以改變所述光柵的所述相對定向角；其中至少所述模制組件的對準(zhǔn)部分是沿與兩個(gè)光柵交互的視線基本透明的，使得當(dāng)所述基本透明的聚合物位于所述腔內(nèi)時(shí)，沿所述視線可觀察到與兩個(gè)光柵交互的光，由此當(dāng)所述光柵的所述相對定向角朝向零變化時(shí)形成可觀察的條紋圖案，所述條紋圖案呈現(xiàn)隨著所述相對定向角減小而增加的條紋間距，所述過程進(jìn)一步包括：當(dāng)所述腔內(nèi)的所述聚合物仍是液體時(shí)，將所述腔從當(dāng)前配置重新配置到其中所述條紋圖案的所述條紋間隔基本最大的新配置，從而對準(zhǔn)所述光柵以具有基本為零的相對定向角，其中所述新配置在聚合物固化時(shí)被維持。

盡管用結(jié)構(gòu)特征和/或方法動(dòng)作專用的語言描述了本發(fā)明主題，但可以理解，所附權(quán)利要求書中定義的主題不必限于上述具體特征或動(dòng)作。更確切而言，上述具體特征和動(dòng)作是作為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求的示例形式公開的。