[发明专利]光学器件测试方法和装置

说明书

在眼睛运动盒(EMB)中的各个位置处，可以捕获并且分析来自光学器件的输出图像以检测和评估经由光学器件的图像传播。沿特定轴的光学测试可以评估跨小平面的有效区域的光学引擎传递函数一致性，检测来自光学器件的投影图像的“拖尾”的存在和程度，以及检测与楔形物至LOE界面中的散射和衍射有关的“白色条纹”(WS)现象的存在和程度。可以得到各种度量以用于质量控制和反馈到生产系统中，以及用于光学器件的布置。

发明领域

本发明大体上涉及光学测试，并且特别地，本发明涉及测试光学器件。

发明背景

在将光学引擎(光学元件，“OE”)集成到各种系统(例如，用于增强现实“AR”近眼显示器)的处理期间，存在对在组件水平和集成单元水平两者上评估OE的性能的需要。具体地，因为系统(例如AR)将真实和合成图像组合并且发送到观察者的眼睛中，因此存在对拖尾(smear)、白线、跳跃和黑线(间隙、低强度区域)专门测试的需要。

发明内容

根据本实施方式的教导，提供了一种用于测试光学器件的方法，该方法包括以下步骤：在多个捕获位置中的第一捕获位置处捕获图像，该多个捕获位置在距光学器件的光导的出瞳间隔(ER)距离处并且在光导的眼睛运动盒(EMB)中，该光导具有：第一对外表面，其彼此平行，用于通过内反射引导光；耦入构造，其用于将输入图像耦入到光导中；以及耦出构造，其用于将输入图像从光导耦出为输出图像，以使得能够由用户的眼睛在出瞳间隔距离处看到并且能够跨被称为眼睛运动盒的区域看到，在所述多个捕获位置中的除第一捕获位置之外的一个或更多个附加位置处重复对图像的捕获，以及基于来自第一捕获位置和附加捕获位置中的至少一个附加捕获位置的捕获图像得到一个或更多个度量。

在可选实施方式中，还包括：经由耦入构造将测试图案的准直图像投影到光导中，该光导包括：至少一个小平面集合，集合中的每一个：包括彼此平行的多个部分反射小平面，在第一对外表面之间，并且相对于第一对外表面成斜角，以及对图像的捕获是针对从光导投影的图像。

在可选的实施方式中，光导包括三个光学组件的集合，所述集合包括：一对第一匹配衍射光学组件和第二匹配衍射光学组件；以及反射光学组件，其包括一系列多个部分反射相互平行表面；以及所述组件协作以将耦入光扩展成耦出光，所述耦入光是被耦合到所述至少一个光导中的光，并且所述扩展是二维的。

在另一可选实施方式中，所述集合的第一光学组件被构造用于在第一光导内沿第一扩展方向引导所述耦入光，从而生成第一扩展光；所述集合的第二光学组件被构造用于将所述第一扩展光沿第二扩展方向耦合到第二光导中，从而生成第二扩展光；以及所述集合的第三光学组件被构造用于将所述第二扩展光沿第三方向耦出为所述耦出光；其中所述第一方向、第二方向和第三方向彼此不平行。

在另一可选实施方式中，还包括：非衍射光学组件，其被构造成将光引导到所述至少一个光导中作为所述耦入光；其中所述至少一个光导是以下的一个光导，该一个光导包括：所述第一衍射光学组件，其被构造用于在所述一个光导内沿第一扩展方向引导所述耦入光，从而生成第一扩展光；所述第二衍射光学组件，其被构造用于在所述一个光导中沿第二扩展方向扩展所述第一扩展光，从而生成第二扩展光；以及所述反射光学组件，其被构造用于将所述第二扩展光沿第三方向耦出为所述耦出光；其中所述第一方向、第二方向和第三方向彼此不平行。

在另一可选实施方式中，还包括：在多个捕获图像中的每一个中限定至少一个感兴趣区域，每个捕获图像：包括测试图案，是从光学器件的输出光捕获的，输出光是通过将测试图案的准直图像投影到光学器件中来生成的，并且是在光学器件的有效区域内的相对于光学器件的不同位置处捕获的，有效区域被用户用于观察输出光，每个感兴趣区域包括测试图案的一部分；从至少一个感兴趣区域中的每一个提取多个截面，其中多个截面中的每一个包括测试图案的该部分的区域，从而针对测试图案的每个部分形成每个感兴趣区域的对应截面集合；以及针对测试图案的每个部分，比较对应截面集合以确定光学器件的度量。其中，截面的集合的每个截面的位置相对于截面的集合的其他截面的其他位置是已知。