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一种制造透镜的方法，包括：将许多个要求长度的玻璃棒组合成一个单一单元，并将该单一单元切割成多个切片，每个切片具有许多个透镜。该方法进一步包括将这些切片加工成要求的厚度和表面光洁度，并从切片中提取该些个透镜。

1.  一种制造透镜的方法，包括：
将许多个要求长度的玻璃棒组合成一个单一单元；
将该单一单元切割成多个切片，每个切片中具有许多单个透镜；
将该切片加工成要求的厚度和表面光洁度；
从切片中取出一个个透镜。

2.  如权利要求1所述方法，其特征在于，对许多个玻璃棒的组合包括将该玻璃棒插入一个箱体并向该箱体中装入一种隔断介质。

3.  如权利要求2所述方法，其特征在于，从该切片中取出一个个透镜包括从切片中除去该隔断介质。

4.  如权利要求1所述方法，其特征在于，对许多个玻璃棒的组合包括将该玻璃棒插入许多间隔成排的扣环中，并绷紧包裹该玻璃棒的扣环，而从切片中取出一个个透镜包括松开该扣环。

5.  如权利要求1所述方法，其特征在于，对许多个玻璃棒的组合包括将该玻璃棒在包套中摆放成一排，而从切片中提取出一个个透镜包括将包套与这些透镜分离。

6.  如权利要求1所述方法，其特征在于加工切片包括以下任意步骤，精研切片，抛光切片，用一种防反射物质涂覆切片和/或在至少一个切片上形成一个小面角度。

7.  如权利要求6所述方法，其特征在于在至少一个切片上形成一个小面角度包括将该切片置于一个夹具中，该夹具使该切片中每个透镜的一个面都朝向一个角度。

8.  如权利要求7所述方法，其特征在于进一步包括以下任何一种附加步骤，精研透镜的取向面或抛光透镜的取向面。

9.  如权利要求1所述方法，其特征在于该玻璃棒具有梯度折射率。

10.  一种制造梯度折射率透镜的方法，包括：
将许多个具有一个梯度折射率的玻璃棒组合成一个单一单元；
将该单一单元切割成多个切片，每个切片中具有许多单个透镜；
加工该切片；
从该切片中取出这些单个透镜。

11.  一种制造透镜的方法，包括：
将许多个要求长度的玻璃棒组合成一个单一单元；
将该单一单元切割成多个切片，每个切片具有许多单个透镜；
将该切片加工成要求的厚度和表面光洁度；
用一种防反射物质涂覆该切片；
清洁该切片；
从该切片中提取该这些单个透镜。

多透镜加工过程
发明领域
本发明涉及一种加工透镜的方法，特别涉及非常小的透镜，比如梯度折射率透镜。
发明背景
梯度折射率(GRIN)透镜具有连续变化的折射率。GRIN透镜在开关，隔断器，耦合器，波长分复用器，和环行器等光学器件中有许多用途。GRIN透镜是由具有梯度折射率的玻璃棒制成的。制造这种玻璃棒的方法是本领域众所周知的。通常，将掺杂剂引入玻璃材料的不同层中，就能获得梯度折射率。
制造GRIN透镜的过程包括：切割出具有梯度折射率的要求长度的玻璃棒，并将该玻璃棒加工成具有要求尺寸和光学性质的透镜。该加工过程通常包括若干步骤。加工透镜的典型步骤顺序如下：研磨透镜面，精研透镜面，抛光透镜面，清洁透镜，用一种防反射物质涂覆透镜，清洁透镜，检查透镜，最后包装透镜。
GRIN透镜是非常小的透镜。比如，一个GRIN透镜可以是直径1.8毫米，长4.82毫米，或更小。目前，GRIN透镜按照上述许多或全部加工步骤，一次加工一个，以这种方式加工小透镜是非常昂贵的。而且，对玻璃进行这许多或全部加工步骤会导致透镜的损坏。
发明概述
本发明一方面涉及一种制造透镜的方法，包括：将许多要求长度的玻璃棒组合成一个单一单元，将该单一单元切割成多个切片，每个切片具有许多透镜，将切片加工成要求的厚度和表面光洁度，从切片中取出独立透镜。
本发明另一方面涉及一种制造梯度折射率透镜的方法，包括：将许多具有梯度折射率的玻璃棒组合成一个单一单元，将该单一单元切割成多个切片，每个切片具有许多透镜，对切片加工并从切片中提取出这许多透镜。
本发明另一方面涉及一种制造透镜的方法，包括：将许多要求长度的玻璃棒组合成一个单一单元，将该单一单元切割成多个切片，每个切片中具有许多个透镜，将该切片加工成要求的厚度和表面光洁度，用一种防反射物质涂覆切片，清洁切片，并从切片中提取出这些个透镜。
通过以下详细说明和权利要求，本发明的其它特点和优点是显而易见的。
附图简要说明
图1是表示本发明一个实施例中透镜加工过程的流程图。
图2A表示将多个玻璃棒插入一个玻璃管中形成一个单一单元。
图2B表示图2A的玻璃管中装有一种防粘介质。
图3A表示图2B的玻璃管固定在一个切削夹具中。
图3B是图3A所示管托架的顶视图。
图3C表示将图3B的玻璃管切割成多个切片。
图3D是图3C中一个切片的前视图。
图4表示一个双面精研过程。
图5A表示将多个玻璃棒插入一排分隔环形成一个单一单元。
图5B是图5A中所示组件的端视图。
图5C表示将图5A的单元切割成多个切片。
图6A表示将玻璃棒在包套中摆放成一排。
图6B表示图6A中所示玻璃棒包套用的一种切削夹具。
图6C表示玻璃棒的包套被夹在图6B的切削夹具中。
图6D表示排列在夹箍中的多个透镜。
图7A表示使透镜取向的一个夹具。
图7B表示排列在透镜小面夹具中的多个透镜。
图7C表示精研和抛光后的透镜片。
本发明优选实施方式
本发明制造透镜的方法中，将多个透镜组合成一个单一单元，以加工单个透镜的相同方式对其进行加工，这样能把对多个透镜的操作步骤减至最少。比如，一个单一单元可以一次集合2到20000个透镜。对该单一单元的操作和取向比对一个个透镜来进行更简单，能显著降低加工透镜的成本。以下参考附图对本发明的特定实施例进行详细说明。
图1是表示本发明一个实施例中透镜加工过程的流程图。过程从将一个或多个玻璃棒切割成要求长度(ST100)开始。对GRIN透镜，该玻璃棒具有一个梯度折射率。然后将这些玻璃棒组合成一个单一单元(ST102)。下一步骤是将玻璃棒的单一单元切割成多个切片(ST104)。每个切片中包括多个透镜，固定在一起形成一个单一单元。对每个切片进行与单一透镜相同的加工。加工过程从将每个切片精研成要求的厚度(ST106)开始。精研是用松散磨料研磨每个切片的面。精研过程获得的表面光洁度是有些粗糙的，通常是125到625纳米Ra。可以进行单面或双面精研。在单面精研中，一次精研每个切片的一个面。在双面精研中，同时精研每个切片的两个面。
精研后，将薄片置于一个清洁系统中，除去松散磨料(ST108)。然后将切片抛光至要求的表面光洁度和厚度(ST110)。抛光也是一种使用松散磨料过程。通常，表面光洁度优于精研过程，在0.1到1纳米Ra范围中。抛光过程可以是单面或双面的。在单面抛光中，一次抛光每个切片的一个面。在双面抛光中，同时抛光每个切片的两个面。抛光后，再次将切片置于一个清洁系统中，除去松散磨料(ST112)。然后用一种防反射物质涂覆清洁过的切片(ST114)。涂覆过程之后，将切片置于一个清洁系统中(ST116)。将清洁过的切片置于检查系统中，测量透镜的尺寸和光学特性(ST118)。检查之后，从切片中取出独立透镜(ST120)。将独立透镜置于一个清洁系统中，从透镜上除去所有杂质(ST122)。然后将透镜置于独立包装中(ST124)。
回到步骤ST102，有多种方法能将玻璃棒组合成一个单一单元。图2A表示了一种方法，将多个玻璃棒126插入一个玻璃管(或套子)128中。图2B表示玻璃管128中装有一种合适的隔断介质或防粘介质130，比如环氧树脂，蜂蜡，或氨基甲酸乙酯隔断材料。该隔断介质或防粘介质130将多个玻璃棒126一起固定在玻璃管128中，使玻璃棒和玻璃管128形成一个单一单元。可以用线锯(未示出)或其它合适的切割工具将玻璃管128切割成多个上述切片。线锯的使用是一个精研过程，能在不损坏玻璃的情况下有效切割玻璃管128和玻璃棒126。
图3A表示一种适用于线锯装置(未示出)的切割夹具132。该切割夹具132包括一个管托架134，其中具有用来容纳玻璃管128的空腔136。管托架134被固定在平板138上。平板138可以固定在线锯桌(未示出)上。管托架134可以通过任何合适的方式被固定在平板138上，在进行切割时管托架134相对平板138是固定地。图3B是管托架134的顶视图。如图所示，托架134上有多个凹槽140来容纳线锯的切割线(未示出)。凹槽140为玻璃管128被切割的位置划分界线。回到图3A，切割夹具132也包括固定在管托架134上的夹板142上。夹板142通过螺钉143或其它适用紧固件固定在平板138上，将玻璃管128夹在托架134上。这样，玻璃管128在切割时就不会移动了。
夹板142具有多个凹槽144，与管托架134上的凹槽140(如图3B所示)彼此对准。操作时，玻璃管128被夹在夹板142和管托架134之间，切割夹具132被固定在线锯桌(未示出)上。然后开动线锯(未示出)，使切割线(未示出)通过夹板142中的凹槽144进入管托架134中的凹槽(图3b中的140)。当切割线(未示出)进入凹槽(图3B中的140)时，它对玻璃管128和玻璃管128中的玻璃棒126进行切割。图3C表示玻璃棒128被切割成多个切片146。通常，该切割过程使用一种研磨浆料，比如乙二醇中的SiC，使切割平滑。图3D表示其中一个切片146，其中包括被防粘介质130固定在一起的多个透镜148(即，图2A中玻璃棒126的片段)和玻璃管128的一个片段。可以采用加工单个透镜的方法加工切片146，这样能大量节约加工透镜需要的时间，还能减少对玻璃的损坏。
附图4表示切片146的一个双面精研过程。切片146被固定在精研托架149上，托架被固定在两个精研板150之间。精研板150上具有研磨层152。通常研磨层152包括一种松散磨料，比如氧化铝。精研板150和切片146之间的相对运动将切片146精研或研磨至要求的厚度。抛光装置与精研装置相似。常用的抛光介质是氧化铈。精研和抛光之后，用一种防反射物质涂覆切片146。然后，从切片146中取出各个透镜148。取出独立透镜148的过程是将切片146置于一种溶液中，溶解掉防粘介质130。
图5A表示将玻璃棒组合成一个单一单元的另一种方法。如图所示，将玻璃棒126插入多个扣环154中，这些环彼此对准并隔开成排。如图5B所示，玻璃棒126插过扣环154中的孔155。孔可以是各种形状的，比如方形的，圆形的，六边形的等。回到图5A，将扣环154围绕着玻璃棒126绷形成紧密组件156。可以用一个线锯(未示出)或其它适用切割工具将组件156切割成多个切片。可以如图5C所示，在扣环154之间切割组件156。可以对切片157精研，抛光，用防反射物质涂覆，并按照上述方法进行清洁。从切片中取出各个透镜的过程很简单，只要松开扣环154即可。
图6A表示将玻璃棒组合成一个单一单元的另一种方法。如图所示，在包套158中将各个玻璃棒126摆放成一排。包套158可以由两片塑料薄膜或两片玻璃或一片塑料膜和一片玻璃组成。利用合适的隔断介质或防粘介质160，比如环氧树脂或蜂蜡或氨基甲酸酯隔断材料，可以将各个玻璃棒126固定在包套158中。图6B表示包套(图6A中的158)用的切割夹具162。切割夹具162具有一个空腔164。空腔164中是带凹槽的板条166。带凹槽的板条166中的凹槽168为包套切割(图6A中的158)的划定界线。图6C表示固定在切割夹具162中的包套158，位于带凹槽的板条(图6B中的166)的上方。上板条170可以装在支撑夹具162上，将包套158夹在带凹槽的板条(图6B中的166)上。
使切割刀(未示出)通过上板条170之间，切过包套158，并切入带凹槽的板条(图6B中的166)中的凹槽(图6B中的168)，将包套158切割成多个切片或窄条。按上述方法分别加工窄条。或者，如图6D所示，将多个窄条172排列在夹箍174中。然后将夹箍174在这些窄条172周围绷紧成为一个较大的单一单元，采用与一个个透镜相同的加工方式进行加工。加工过程步骤如图1中所示。然后除去将其固定在一起的包套条，就能很简单地从窄条172中取出一个个透镜176。
本发明说明了具有平整表面的透镜。对于多面体透镜，即，具有成夹角面的透镜，需要额外的步骤。如图1步骤ST110和ST112所述对切片进行抛光和清洁之后，将切片中的透镜旋转一个角度，该角度通常在4到12度范围内。这个过程通常包括将切片中的透镜转移至一个具有一个取向表面的透镜小面夹具中。在该旋转位置，使透镜的要成角度面倾斜，与水平方向成一角度。在透镜上形成要成夹角用的面的额外步骤包括将透镜的倾斜面精研至水平。然后清洁透镜，抛光精研面，再次清洁透镜。当透镜回复其正常位置时，经精研和抛光的面就形成了一定角度。对多面体透镜按照附图1的ST114到ST124的步骤进一步加工。
有多种方法可以将切片中的透镜旋转一个角度。所用的方法通常取决于切片的构型。比如，对被扣环154(如图5C所示)固定的切片157(如附图5C所示)而言，可以使用具有一个有倾斜度的环的夹具。图7A表示一种具有一个有倾斜度的环179的夹具178。切片157(如图5C所示)可以被置于有倾斜度的环179上，松开扣环154(如图5C所示)，使切片157(如图5C所示)中的透镜落入有倾斜度的环179中。绷紧有倾斜度的环179后，使透镜126旋转一个角度。按上述方法加工取向的透镜126形成小面的角度。可以将如图6D中窄条172的透镜窄条置于具有夹角表面的夹具中，比如图7B所示具有夹角表面182的夹具180中。当被置于夹角表面182之间时，窄条172中的透镜发生旋转。附图7C表示精研和抛光后的窄条172。
本发明具有一个或多个优点。特别是通过将透镜组合成一个单一单元，能同时加工多个透镜。这能显著提高加工产量，并将玻璃材料的损坏降至最低。
本发明已经就有限数目的实施例进行了说明，本领域技术人员通过此处已公开内容，能够在本发明范围内作出其它实施例。因此，本发明的范围仅由权利要求所限定。