TWI228067B - Multi-lens finishing process - Google Patents

Description

1228067 玉、發明說明（1) 發明領域：

本發明係關於一種透鏡修飾處理法，特別是非 鏡例如梯度折射率透鏡。 J 發明背景：

梯度折射率（GRIN)透鏡具有連續改變之折射率。griN 具有許多用途以使用於光學裝置中例如切換隔離器耦a 器，波長區分多工器，以及循環器。GRIN透鏡由具有梯戶^ 射率之玻璃桿件製造出。製造該玻璃桿件之方法為業^戶 熟知。通¥梯度折射率藉由將摻雜劑加入於玻璃^粗 斤 層中達成。 竹不同 製造GRIN透鏡之處理過程包含切割所需要長度具 度折射率之玻璃桿件以及修飾玻璃桿件為透鏡該透鏡梯 有所需要尺寸以及光學特性。修飾處理法通常包含钿、 驟。修飾透鏡步驟順序如下：研磨透鏡表面，疊加透 步 ，拋光透鏡表面，清理透鏡，以抗反射材料塗覆透鏡面 鏡，檢視透鏡，以及包裝透鏡。 ’臂理透 GRIN透鏡通常為很小透鏡。例如，（^^透鏡直护 關以及長度為4·82ππη，或更小。目前^“透鏡在同工一、、、·8 經由上述許多或所有所說明修飾處理步驟進行，修飾、間 二鏡為非常昂貴的。除此，經由許多或所有修飾處理；赚' 處理玻璃會導致透鏡損壞。 ’驟 發明大要： 本發明一項係關於一 一組多個具有所需要長度 種製造透鏡之方法，其包含纟且裝 之玻璃桿件成為單一物件，切割

1228067

f —物件為多個 切片i ^ 切片，每一切片具有一組多個透鏡，修飾 立透鏡。 及進行表面修飾，以及由切片取出獨 本發明另夕卜_ 鏡，其包人*梦一Γ項係關於一種方法以製造梯度折射率透 單一物件3 = ^ :組多•具有#度折•率之玻璃桿件成為 個透鏡修雜一物件為多個切片，每一切片具有一組多 ，多飾片，以及由切片取出獨立透鏡。 組梦一 Γ明另外一項係關於一種製造透鏡之方法，其包含 切宝^ ί多個具有所需要長度之玻璃桿件成為單一物件， =:一物件為多個切片每一切片具有一組多個透鏡，修 刀至所需要厚度以及表面修飾，以抗反射材料塗覆切" ’/理切片，以及由切片取出各別透鏡。 本發明其他特性及優點將由下列說明及申請專利範圍 變為清楚。 詳細說明： 依據本發明之透鏡製造方法藉由組裝多個透鏡為單一 元件處理將各別透鏡最小化，該單一元件能夠以相同於單 一透鏡修飾方式完成修飾。例如，單一元件能夠立即群組2 至20000個透鏡。與各別透鏡比較，單一元件較為容易處理 以及定向，能夠顯著地減小修飾透鏡之費用。本發明特定 實施例針對參考附圖加以說明。 第一圖為流程圖，其顯示出依據本發明實施例製造透 鏡之處理過程。處理過程開始為切割一個或多個玻璃桿件 為所需要長度ST1 00。對於GRIN透鏡，玻璃桿件具有梯度折

1228067 五、發明說明（3) 射率。玻璃桿件再組裝為單一元件sn〇2。 割早一疋件玻璃桿件為多個切片ST1〇4。每一 巧固定在-起成為單一元件。每一切片能夠以相有同多於 =一透鏡修㈣^進行修飾。修飾處理過程啟始於疊加 母一切片至所需要的厚度ST106。疊加包含利用鬆散研磨 劑研磨每一切片表面。藉由疊加處理過程得到表面修飾為 相當粗链’通常約為125至625nra Ra。疊加能夠為單一侧邊 或雙侧邊。在單一侧邊疊加中，每一切片表面同時疊加在 一起。在雙侧邊疊加中，每一切片表面同時地疊加。 在叠加後，晶片放置於乾淨系統中以去除鬆散材料ST 108。切片再加以拋光至所需要表面修飾以及厚度mho。 拋光亦為鬆散研磨劑處理過程。表面修飾通常優於疊加處 理過程，通常在0.1至1mm Ra範圍内。拋光處理過程能夠為 單侧或雙側的。在單侧拋光中，每一切片表面同時加以拋 光。在雙側拋光中，每一切片表面同時地進行拋光。在拋 光後，切片再次放置清理系統中以去除任何鬆散材料ST11 2 。清理乾淨切片再塗覆抗反射材料ST114。在塗覆處理過 程後，切片放置於清理系統ST116中。清理切片放置於檢視 系統内以量測透鏡之尺寸以及光學特性。在檢視後，各別 透鏡由切片ST120取出。各別切片放置於清理系統内以由 透鏡ST122去除所有外界材料。因而透鏡放置於各別包裝 ST124 中。 回到步驟ST1 02，存在一些方法以組裝玻璃桿件為單一 組件。圖2A顯示一種方法使玻璃桿件126插入玻璃管件（或 1228067 五、發明說明（4) - 外殼）128内。圖2B顯示出玻璃管件丨28填充適當的阻隔或 釋除介質130,例如環氧樹脂，蜂蠟，或胺酯材料。阻隔或釋 除介質130固定玻璃桿件126在一起於玻璃管件128内側使 得玻璃桿件以及玻璃管件丨28形成單一元件。玻璃管件128 夠使用線錯機器（並未顯示）或其他適當切割裝置切割為 多個切片如先前所說明。線鋸為疊加處理過程形式以及能 夠有效地切割玻璃管件丨28以及玻璃桿件126而不會損及玻 璃。 圖3A顯示切片裝置適合使用於線鋸裝置（並未顯示出） 。切片裝置132包含管件承載器134，其具有凹腔以承受玻 璃管件128。管件承載器134按裝於板138上。板138能夠按 裝於線鋸工作台上（並未顯示）。管件承載器134能夠藉由 任何適當的裝置固定至板138,使得其在切割作用時相對於 板1 38為固定的。圖3B顯示管件承載器1 34頂視圖。如圖所 示，承載器134具有多個溝槽140以承受線鋸（並未顯示出） 。溝槽140限定將被切片玻璃管件128位置。參考圖3人，切 片裝置132亦包含夾住按裝於管件承載器丨34上之板142。 當藉由螺栓143或其他適當固定器固定至板時，夾板142 將玻璃管件128夾於承載器134。在該情況下，玻璃管件128 在切割作用中無法移動。 夾板142具有多個溝槽144，其對準於管件承載器134中 溝槽140(顯示於圖3B中）。操作時，切片裝置132具有玻璃 管件128夾於夾板142與管件承載器134之間，該裝置按裝於 線鋸工作台（並未顯示出）上。線鋸機器（並未顯示出）再加

1228067 五、發明說明（5) 以操作使得切割線鑛（並未顯示出）通過夾板丨42中溝槽144 進入管件承載器134中溝槽U40圖3B中）^當切割線鋸（並 未顯示出）通八溝槽（圖3B中140)，其切斷玻璃管件128以及 玻璃管件128内側之玻璃桿件丨26。圖3C顯示玻璃管件丨28 切斷為多個切片146。通常，切斷處理過程包含使用研磨泥 裂例如S i C於乙二醇中以產生光滑切割。圖3D顯示一個切 片146具有多個透鏡148 (及圖2A中玻璃桿件126之區段）藉 由釋除介質130固定在一起以及一段玻璃管件128。切片 1 46能夠加以修飾如同修飾各別透鏡，其能夠節省修飾透鏡 所需要時間以及減少對玻璃損壞。 圖4顯示切片146雙邊疊加處理過程。切片146按裝於 疊加承載器149中，其按裝於兩個疊加板150之間。研磨層 152形成於疊加板150上。通常，研磨層152包含鬆散研磨劑 例如為鋁氧化物。疊加板150與切片146間相對移動將切片 研磨至所需要厚度。拋光裝置類似於疊加裝置。通常撤光 介質為氧化鈽。在疊加以及透鏡148由切片146取出。取出 各別透鏡148處理過程包含放置切片146中溶劑溶液中以溶 解釋除介質130。 彳 圖5A顯示另外一種方法以組裝玻璃桿件為單一單元。 如圖所示，玻璃桿件126插入多個分裂環154内，其對準以及 分隔於一列中。如圖5B所示，玻璃桿件126插入通過分裂環 154中孔徑155。孔徑能夠為不同的形狀，例如方形，圓形， 六方形等。參考圖5A，分裂環156緊套於玻璃桿件126四週 以形成緊密組件1 5 6。組件1 5 6能夠切割為多個切片其使 i^an^w 第8頁 " - 1228067 五、發明說明（6) -一^- 用線鑛裝置（並未顯示出）或其他適當切割裝置。組件 能夠在分裂環154之間切割，如圖5C所示。切片157能夠加 以疊加，拋光，塗覆抗反射材料，以及加以清理如上述所古兒

明。由切片取出各別透鏡之處理過程與將分裂環154鬆弛 一樣簡單。 A 圖6A顯示另外一種方法以組裝玻璃桿件為單一元件。 如圖所示，玻璃桿件1 26排列於單排於襯墊之間。襯墊丨58 能约由兩個薄塑膠薄膜或兩片玻璃片或塑膠薄膜以及玻璃 片。玻璃桿件126能夠藉由適當的阻隔或釋除介質ι6〇例如 例如環氧樹脂，蜂蠛，或胺酯阻隔材料固定於襯墊1 5 8之間 。圖6B顯示出襯墊（圖6八中158)之切片裝置162。切片裝置 162具有凹腔164。在凹腔164内侧為溝槽化長條166。在溝 槽化長條中之溝槽168限定將被切割襯墊（圖6A中158)所在 位置。圖6C顯示襯墊158按裝於切片裝置162中，在溝槽化 長條頂部（圖6B中166)。頂部長條170能夠按裝於支撐裝置 162上以失住襯墊158至溝槽化長條（圖6B中166)。 襯塾158藉由通過頂部長條170間切刀（並未顯示）加以 切割為多個切片或長條，以及進入於溝槽化長條（圖6B中 166)溝槽（圖6β中168)。長條能夠各別地加以管件承載器， 如先前所說明。可加以變化，如同圖61)所示，長條丨72能夠 排列為失帶174。夾帶174能夠再緊套於夾帶172四週以形 成大的單一元件其能夠與相同於單透鏡修飾方式加以修 飾。修飾處理過程步驟先前已參考圖1加以說明。各別透 鏡176能夠藉由簡單地去除將其固定在一起之襯墊長條而

第9頁 1228067 五、發明說明（7) 取出。 本發明已對具有平坦表面透鏡加以說明。對於小平面 透鏡，即具有多個角度表面則需要額外的步驟。在抛光& 清理切片如圖1步驟STU0及ST112後，為長條之透鏡旋 過一個通常為4至12度之角度。通常該處理過程包含將切 片形式透鏡轉變為具有一個指向表面之透鏡小平面裝置。 在該旋轉位置中，形成一個角度透鏡表面相對於水平面傾 斜。在透鏡中形成傾斜角度表面之步驟包含疊加透鏡傾斜 表面持續到其為水平時。而後清理透鏡，疊加表面進行拋 光，以及透鏡再次清理。當透鏡回到其正常位置，疊加以及 拋光表面形成傾斜角度。小平面化透鏡更進一步加以處理 如圖1步驟ST114至ST124所顯示。 存在不同的方法將切片中透鏡旋轉一個角度。通常， 所使用方法決定於切片構造。例如，能夠使用由分裂環丨54 所固定之切片157裝置（如圖5C中所示），其具有斜角環狀物 179。圖7A顯示具有斜角環狀物179之震置178。切片157( 如圖5C所示）能夠放置於高於斜角179上方，以及分裂環狀 物154(顯示於圖5C中）能夠釋除使得切片157中透鏡掉落 至斜角環狀物179内。將透鏡126旋轉一個角度持續到旋緊 斜角環狀物。定向透鏡丨26能夠如同先前所說明方式加以 f理以形成小平面角度。一長條透鏡例如圖6D中長條172 能夠放置於具有斜角表面之裝置中，例如圖7B中具有斜角 表面之裝置180。在長條172中透鏡當放置於斜角表面182 之間時能夠加以旋轉。圖7C顯示疊加及拋光後長條172。

1228067 五、發明說明（8) 本發明提供一種或多種優點。特別地，多個透鏡能夠 藉由將其群組為單一元件同時地加以修飾。其實質地改善 處理過程產物以及對玻璃材料損壞減為最小。 本發明已針對一些實施例加以說明，熟知此技術者將 由所揭示内容了解其他實施例，其並不會脫離在此所說明 之本發明内容。因而，本發明範圍由下列申請專利範圍界 定出。

第11頁 1228067 圖式簡單說明 附圖簡單說明： 第一圖為流程圖，其顯示本發明實施例之修飾透鏡處 理過程。 第二圖A顯示玻璃桿件插入於玻璃管件中以形成單一 物件。 第二圖β顯示第二圖A玻璃管件裝填釋除介質。 第三圖A顯示第二圖B玻璃管件裝置於切片裝置中。 第三圖β顯示第三圖A管件承載器之頂視圖。 第三圖C顯示第三圖B玻璃管件切割為多個切片。 第三圖D顯示第三圖C中切片前視圖。 第四圖顯雙側疊加處理過程。 第五圖A顯示玻璃桿件插入至一列空間環以形成單一 物件。 第五圖B為第五圖A中所顯示組件端視圖。 第五圖C顯示第五圖A單元切割為多個切片。 第六圖A顯示出玻璃桿件排成一列於襯墊之間。 第六圖B顯示圖6A所顯示玻璃桿件襯墊之切片裝置。 第六圖C顯示玻璃桿件襯墊夾於圖6B切片裝置中。 第六圖D顯示透鏡細片排列於夹帶中。 第七圖A顯示裝置作為將透鏡定向。 第七圖B顯示長條透鏡排列於透鏡小平面裝置中。 第七圖C顯示在疊加以及拋光後透鏡細片。 附圖數字符號說明： 切割玻璃桿件為所需要長度ST100;組裝桿件為單一 1228067 圖式簡單說明 元件ST1 02;切割單一元件為多個切片ST1 04;疊加切片 ST106;清理切片ST108;拋光切片ST110;清理切片 ST112 ;塗覆抗反射材料ST114;清理切片ST116 ;檢視切片 ST118;各別透鏡由切片取出ST120 ;清理切片ST122; 透鏡放置於包裝中ST124;玻璃桿件126;玻璃管件128; 阻隔或釋除介質130;切片裝置132;管件承載器134; 板138;溝槽140;板142;溝槽144;切片146;透鏡148 ;承載器149;疊加板150;研磨層152;分裂環154;孔徑 155;分裂環156;切片157;襯墊158;阻隔或釋除介質 160;切片裝置162;凹腔164;長條166;溝槽ι68;頂部 長條1 70,1 72;夾帶174;切片裝置178;斜角環狀物179. 裝置180。 ’

Claims (1)

1228067 六、申請專利範圍 I 一種處理透鏡之方法，其包含： 且裝…組多個具有所需要長度之玻璃桿件為單一元件； =割單一元件為多個切片，每一切片具有一組多個各別 遷鏡； 修飾切片為所需要厚度以及表面修飾，·以及 由切片取出各別透鏡。 2曰依據申請專利範圍第1項之方法其中組裝一組多個玻璃 才干件包含將玻璃桿件插入至外殼及以阻隔材料填充外殼β 扭依據申請專利範圍第2項之方法其中由切片取出各別透 鏡包含由切片去除阻隔介質。 依據申請專利範圍第J項之方法其中組裝一組多個玻璃 桿件包含將玻璃桿件插入至排列成一列之一組多個分裂環 以及將分裂ί辰套緊於玻璃椁件四週以及由切片取出各別透 鏡包含鬆脫分裂環。 5 ·依據申明專利範圍第1項之方法其中組裝一組多個玻璃 桿件包含將玻璃桿件插入至排列成一列於襯墊之間以及 由切片取出各別透鏡包含由透鏡分離襯墊。 6·依據申請專利範圍第1項之方法，其中阻隔切片包含下列 任一步驟：叠加切片，拋光切片，以抗反射材料塗覆切片及/ 或形成小平面角度於至少一個切片上。 7，依據申凊專利範圍第6項之方法其中形成小平面角度於 至少一個切片上包含放置切片於裝置中其將切片中每一 透鏡表面朝向一個角度。 8·依據申請專利範圍第7項之方法，其中更進一步包含包含

第14頁 1228067 六、申請專利範圍 _ 下列步驟：疊加透鏡定向之表面 拋光。 透鏡定向之表面進行 9.依據申請專利範圍第1項之方 折射率。 ’其中破璃桿件具有梯度 一種製造梯度折射率之方法，該方 ，裝-組多個具有梯度折射率· 切割單一元件為多個切片每一件為早一兀件； 透鏡； 切片具有一組多個各別 修飾切片；以及 由切片取出各別透鏡。 Π· —種製造透鏡之方法，該方法包含： 組裝一組多個具有梯度折射率之玻璃桿件為—一 切割單一元件為多個切片，每一切片具有一組 疋件； 透鏡； 、、、夕個各別 修飾切片為所需要厚度以及表面修飾；以及 以抗反射材料塗覆切片； 清理切片；以及 由切片取出各別透鏡。 第15頁