Lumus AR专利提出通过样品表征促进精确一致的光学测量

　　波导厂商Lumus一直专注于AR光学器件。这家公司认为，当前用于测量光学器件，特别是涂层的技术限于小范围的角度，或一组小的离散角度，并且由于折射而存在显著问题。所以，测量结果通常缺乏一致性和/或准确性。

　　针对这个问题，Lumus在名为“Optical sample characterization”的专利申请中提出了通过光学样品表征来促进精确和一致的测量。

　　这家公司指出，相关光学样品具有高于空气的折射率，光学样品表征有助于在通过光学样品(如涂层玻璃板)的光传播的整个角度范围内的任何角度进行测量和测试。

　　在一个实施例中，一种可旋转组件包括具有中空部分的圆柱体和包括中空部分的容器。容器包含折射率与光学样品和/或圆柱体的折射率匹配的流体。光学光束垂直于圆柱体表面输入，穿过圆柱体，然后通过流体到达光学样品，在那里，光束被透射和/或反射，然后离开圆柱体并被收集用于分析。

　　由于光学样品周围的流体，光学样品可以在整个角度范围(±90°等)内旋转，以进行光学样品的全范围测试。

　　图1A是用于全范围光学样品表征(测试)的设备示意图，图1B是所述设备的截面图示意图。测试设备400又可以称为“夹具”。测试设备400保持被测试的板、支撑结构并引导元件，从而在测试中提供重复性、准确性和可互换性。

　　测试设备400包括底座402，各种其他元件安装在底座402之上。被测试的示例性光学材料是位于可旋转组件中的容器110中的涂覆板102。可旋转组件包括气缸100和转盘。圆柱体100包括中空部分111。

　　转盘可由底部406实现，底部406具有连接有电机408A的电机连接区域408B。容器110填充流体112。在一个实施例实中，流体112是折射率匹配流体。定位销410可用于将圆柱体100夹在顶部404和底部406之间。输入测试光源4经由可选的输入缆线6F向准直光学器件6提供光学输入信号。准直光学器件6准备输入信号以输入到可旋转圆柱体100中。准备好的光束为测试提供平行照明。输出光学器件106将可选的输出缆线104F馈送到输出光收集器(光检测器)104。

　　可旋转圆柱体100可以是固定的，在单个轴上旋转，或者在一个或多个轴上旋转以移动板102，从而测试板的各种入射角和面积。

　　准直光学器件6和输出光学器件106优选地以至少两个自由度可调节，以允许光束的调节、初始校准和随后的校准。例如，准直光学器件6和输出光学器件106可以沿着光束路径的x轴和y轴调节±0.5mm。

　　测试设备400通常包括用于支撑和安装各种气缸100的顶部404和底部406。定位销410可用于将顶部404附接到底部406，将圆柱体100夹在顶部和底部之间，有助于使用替代的圆柱体100、顶部404和底部406。

　　例如，顶部404可以改变为包括不同尺寸和/或构造的容器的第二顶部，从而测试不同的板。或者，由具有第一折射率的第一材料构成的圆柱体可以用由具有第二折射率的第二材料构成的圆柱体代替。在另一个示例中，圆柱体、顶部和底部全部被替换为具有(创建)更宽/更厚的容器的替代元件，从而用于测试更厚的板。

　　对于反射率测量，输出光学器件106通常以与图中所示不同的角度放置，以收集从被测板102反射的光束。

　　底座402根据具体的测试配置(例如马达408A、马达连接区域408B、底部406)为各种夹具部件提供安装布置，并用于接收、调整和对准光学布置(光学测试光源4、输入缆线6F、准直光学器件6、输出光学器件106、输出缆线104F和输出光收集器104)。

　　图2是气缸100的俯视图。测试光源4向准直光学器件6提供光学输入信号。类似地，输出光学器件106馈送输出光收集器104。可选地，光学输入信号在固定透镜之后或之前通过偏振器和90°±1°旋转装置输入。涂层板102安装在容器110中并被流体112围绕。控制器800通常至少可操作地连接到测试光源4和输出光收集器104。

　　板102具有作为板宽度102W的水平的第一尺寸和作为板厚度102T的第二尺寸。容器宽度110W可以略小于圆柱体100的直径100W，这取决于用于流体112的侧面容纳的实施尺寸。容器厚度110T是圆筒100L的左侧和圆筒100R的右侧之间的距离。

　　通常，板102和容器110基本上平行。容器110可以在一个或多个尺寸上调节，以适应各种尺寸的板102。测试设备400的当前实施例的另一个特征是，圆柱体100旋转，因此，待测试的样品涂层板102相对于流体112和容器110是静止的。

　　图4是圆柱体100的俯视图的示意图，其中在测试期间旋转涂层板102。如图4所示，由测试光源4提供420A。所提供的420A光束由准直光学器件6准备并准直，然后垂直于可旋转圆柱体100的表面区域输入420B。圆柱体100的形状的精度可以由板102涂层的所需测量精度来确定。光束通过圆柱体100L的左侧行进420C，直到到达容器110。

　　光束从圆柱体100L的左侧穿过(420D-420E)进入容器110中的流体112，穿过涂覆的玻璃板102(玻璃板上的涂层未示出)，穿过板102的另一侧上的流体112并进入圆柱体100R的右侧的420E。

　　然后，信号穿过气缸100R的右侧420F并垂直于可旋转气缸100的表面离开420G。输出光学器件106将输出光束作为输出信号420H传递到输出光收集器104。

　　由于圆柱体仅具有一个周向表面，因此输入光束和射出/输出光束的参考指向表面的不同区域或区域。

　　图6A是用于光学样品表征的方法的流程图。

　　在步骤601中，使用可选配置，如前所述。在步骤602中，如上所述，在穿过圆柱体100、容器110和板102之后收集输出光。例如，可以用分光计收集输出光。

　　在步骤604中，旋转板102。板的旋转程度取决于所进行测试的具体要求和所需的测量。示例性旋转包括0.5°和1°步进。在旋转板之后，可以以新的已知角度再次收集输出光(步骤602)。旋转和收集的这个循环可以根据需要重复，以收集关于要测试的角度的期望范围的数据(步骤604返回到步骤602)。

　　在步骤606中，可以对收集的信号执行可选的计算，以确定涂层和/或板102的透射率和/或反射率的品质因数。来自收集的输出光602的数据被处理以计算光学测试的结果。

　　在步骤608中，可选地，可以显示收集和处理的结果(输出、传送、存储等)。

　　图7A示出了透射率(y轴)对角度(x轴)的曲线图，图7B示出了图7A的透射率曲线的特写。通常，成功的涂层通过水平定向的曲线图来显示，这表明在一定角度范围内，涂层具有一致的透射率。透射率(提供的光量减去收集的光量)可以是s偏振或p偏振。

　　名为“Optical sample characterization”的Lumus专利申请最初在2022年7月提交，并在日前由美国专利商标局公布。