包含式光學製品的製造方法和裝置的製作方法

2023-06-12 18:12:26

專利名稱：包含式光學製品的製造方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及光學製品。更具體地說，本發明涉及形成具有改善的光學性能的多層光學製品。
背景技術：
許多光學系統要求裝置具有特定的光學性能，尤其是，表面平度、厚度均勻性、和/或弓形。通過測量製品的表面從規定的表面外形(外形例如可以具有一定弓形)變化的情況確定製品的表面平度。通過製品從規定的厚度或外形(比如平行或楔形)變化的情況量度厚度均勻性。這些參數通常都是用每橫向距離光波從規定外形變化的單位，比如波長/cm量度，此處波長是比如供測量或最終使用的特定光的一個規定波長。當在此使用時，波長/cm單位表示在預定具有所希望的光學特性的製品區域上的平均量度。弓形是一種物理量度，由圖1所示確定。從製品中心到該製品接觸一平面的兩個接觸點之間所畫的一條直線的距離B除以那條直線的距離Y的一半。約去單位(比如Bcm/(Y/2)cm)以便得到無單位的值。
對光學元件的應用，當人們關心在制品對通過其的光產生影響時，通常不依賴於實際厚度均勻性。而是，通過測量光程長度(下面說明)與預先選定外形的偏差確定透射平度，圖2示出了這種用於希望具有均勻厚度的構造(比如，平行的表面)的測量。透射平度也用波長/cm表示，並且如本領域的技術人員所已知的，透射平度也可以用rms(均方根)波長/cm或用Strehl值表示，如在J.W.Goodman所著的Introduction to FourierOptics(McGraw Hill，1968)中所述。圖2示出了穿過一個多層製品的兩條路徑，這兩條路徑橫跨該製品彼此相距一個距離Z。距離Z的實際路徑長度差為|1′-1|，而精確厚度均勻性的變化為|1′-1|/Z，上述變化通常用微米/cm量度。實際路徑長度不受或者不考慮各層10、12、14的折射率或所用光的波長的影響。
光程長度(OPL)是用於透射平度的有關參數，並由下式表示OPL=jnjLj]]>式中n[j]是第j層的折射率，及L[j]是穿過第j層的實際路徑長度。
與實際路徑長度相反，OPL取決於折射率。例如，在一種多層製品如圖2的多層製品中，OPL取決於各層10、12、和14的折射率。具體地說，跨過圖2製品的OPL差(ΔOPL)等於|(n10L10+n12L12+n14L14)-(n10L′10++n12L′12+n14L′14)|該方程表明，在目的是小OPL差的地方，如果襯底具有比較大的單個厚度變化，但總厚度變化比較小，則它適用於接近的襯底的折射率。如圖2所示，假定希望一種平行構造，則透射平度因此是□OPL/Z。對光學元件應用，很顯然，從OPL中選定的外形變化比每橫向單位的實際路徑長度的改變更有意義。
透射平度和表面平度值用波長/cm表示，此處所給定的值是用於規定的波長。這裡使用這種波長/cm表明，上述值是用於光程長度，而不是實際路徑長度。為本申請的目的，以波長/cm表示的值至少可用於約0.3到約0.9微米範圍的波長，但本發明的思想擴大到這個範圍之外。
對通常在光學應用中所用的襯底，有三種基本類型的厚度變化影響表面平度和透射平度。第一類型是在襯底的表面上從低到高的線性厚度改變，因而襯底基本上是楔形形狀。這種襯底每單位長度的厚度變化比較恆定。第二類型變化是一種漸次的、波動的、或隨機的變化，此處厚度是，例如跨過襯底的寬度從低到高，從高到低再從低到高漸次變化。這種襯底每單位長度的厚度變化比較恆定，但襯底不是楔形形狀。第三類型變化是局部的尖草皮層(sharp divots)或峰。這些草皮層或峰通常引起在沿著襯底不同位置處進行厚度測量時的快速變化，並且因此扭曲了rms測量。具有di第三種類型變化的結構通常用用刮痕和劃痕測量，如本領域中已知的那樣。顯然，當試圖形成具有低表面光滑度變化、低厚度均勻性變化、和/或低弓形的各種組合的結構時，這些特性常常造成無數的困難。
理想的是，在實際應用中所用的製品的表面和透射平度為0.1波長/cm或更好。希望平行表面透射應用的製品理想的是具有10-2或更低的弓形(低意味著數字小)，而希望是平行表面反射應用的製品理想的是具有10-5或更低的弓形。難以製備或得到具有這些性能的襯底或多層製品。例如，打算用於平面顯示的高品質玻璃(本文稱之為顯示器玻璃)將具有的表面平度和透射平度值在約0.25到約0.4波長/cm範圍內。為了得到更好和更一致的平度值，必須得到一種厚玻璃片，並將玻璃拋光到所希望的平度。然而，這種化學/機械拋光是費錢而耗時間，並且可能仍然不足以用於製備具有上述性能的襯底和製品。希望有一些更方便和花錢更少的方法來改善襯底的光學平度和用於形成各種光學製品，比如具有一定弓形、厚度均勻性和表面平度的製品，尤其是用於曾經具有不適當的表面平度、厚度均勻性、或弓形預先形成的光學製品。
發明概述本發明通過多層光學製品的製備方法和裝置提供上述問題的解決方案。在本發明的一個實施例中，第一襯底的外表面用第一夾具夾緊，因而將第一襯底的外表面保持到第一夾具的內表面上。第二襯底的外表面用第二夾具夾緊，因而將第二襯底的外表面保持到第二夾具的內表面上。第一和第二夾具的內表面安排成以預定的角度關係相互面對，將一光學製品插在第一和第二襯底之間，其中第一層粘合劑是在光學製品的第一表面和第一襯底的內表面之間，和第二層粘合劑是在光學製品的第二表面和第二襯底的內表面之間。第一和第二夾具彼此相對移動，以便在光學製品處於第一和第二層粘合劑之間的情況下，第一和第二襯底的內表面接觸第一和第二層粘合劑。然後，粘合劑至少部分固化，而同時第一和第二夾具的內表面處於選定的角度關係，以便形成包圍光學製品的多層製品。在除去第一和第二夾具之後，至少部分固化的粘合劑使包圍光學製品的多層製品保持處於多層製品被第一和第二夾具保持的姿勢。
在本發明的另一個實施例中，一種多層光學製品通過首先用第一夾具夾緊襯底的外表面形成，因而襯底的外表面被保持到第一夾具的內表面上。第二夾具和第一夾具的內表面安排成以選定的角度關係相互面對。將一光學製品插在襯底和第二夾具之間，其中第一層粘合劑是在光學製品的第一表面和襯底的內表面之間，及第二層粘合劑是在光學製品的第二表面和第二夾具的內表面之間。第一和第二夾具彼此相對移動，以便在光學製品處於第一和第二層粘合劑之間的情況下，襯底和第二夾具的內表面接觸第一和第二層粘合劑。粘合劑至少部分地固化，而同時第一和第二夾具的內表面處於選定的角度關係，以便形成包圍光學製品的多層製品。在除去第一和第二夾具之後，至少部分固化的粘合劑使包圍光學製品的多層製品保持處於多層製品被第一和第二夾具保持的姿勢。
在本發明的另一個實施例中，一種多層光學製品通過首先將粘合劑設置在第一夾具的內表面上形成。然後，在粘合劑上插入一光學製品。然後將第二粘合劑設置在插入的光學製品上。第一夾具朝第二夾具方向移動，以便在光學製品處於第一和第二層粘合劑之間的情況下，第二夾具接觸第二粘合劑。粘合劑至少部分地固化，而同時第一和第二夾具的內表面處於選定的角度關係，以便形成包圍光學製品的多層製品。在除去第一和第二夾具之後，至少部分固化的粘合劑使包圍光學製品的多層製品保持處於多層製品被第一和第二夾具保持的姿勢。
在本發明一個實施例中的多層製品包括第一襯底、第二襯底、和一個製品，所述製品位於第一襯底和第二襯底之間。部分固化的第一層粘合劑被設置在第一襯底和製品之間，及部分固化的第二層粘合劑被設置在第二襯底和製品之間。在本發明另一個實施例中的多層製品包括襯底、一個製品、至少部分固化的第一層粘合劑、及至少部分固化的第二層粘合劑，上述至少部分固化的第一層粘合劑在襯底和製品的第一表面之間，而上述至少部分固化的第二層粘合劑設置在制品的第二表面上。
在本發明另一個實施例中的多層製品包括一個製品，所述製品具有至少部分固化的第一層粘合劑和至少部分固化的第二層粘合劑，上述至少部分固化的第一層粘合劑是在制品的第一表面上，而上述至少部分固化的第二層粘合劑設置在制品的第二表面上。多層製品在約300納米到1600納米的波長下具有表面平度為約0.05波長/cm至約1波長/cm，及在約300納米到1600納米的波長下具有透射平度為約0.05波長/cm到-約1波長/cm。
通過下面的詳細說明，對本領域的技術人員來說，本發明的其它實施例將變得顯而易見。其中只舉例說明了實施本發明的最佳方式的一些實施例。正如可以理解的，本發明能以各種明顯的方式進行修改，這些修改都不脫離本發明的精神和範圍。因此，附圖和詳細說明實際上只是示例性的和非限制性的。


本發明的系統和方法的特點和優點從下面說明將是顯而易見的，其中圖1示出了製品中的弓形；圖2示出了穿過多層製品的實際的和光學的路徑長度；圖3a示出了本發明一個實施例的夾具的內表面；圖3b示出了沿著圖3a夾具線段a-a′的截面圖；圖4a示出了本發明另一實施例的夾具的內表面；圖4b示出了沿著圖4a夾具線段b-b′的截面圖；圖5示出了本發明方法的一個實施例的步驟；圖6a-6e示出了本發明方法的另一個實施例的步驟；圖7和8示出了為保持根據本發明所製造的製品的光學性能所需的力。
具體實施例方式
本發明涉及用於製造多層光學製品的方法，所述多層光學製品包含預先成形的光學製品。第一襯底的外表面用第一夾具夾緊，因而將第一襯底的外表面保持到第一夾具的內表面上。第二襯底的外表面用第二夾具夾緊，因而將第二襯底的外表面保持到第二夾具的內表面上。第一和第二夾具的內表面安排成以選定的角度關係相互面對，並將一光學製品插在第一和第二襯底之間，其中第一層粘合劑是在光學製品的第一表面和第一襯底的內表面之間，第二層粘合劑是在光學製品的第二表面和第二襯底的內表面之間。第一和第二夾具彼此相對移動，因此，第一和第二襯底的內表面在光學製品處於第一和第二層粘合劑之間的情況下接觸第一和第二粘合劑層。粘合劑至少部分地固化，而同時第一和第二夾具的內表面成選定的角度關係，以便形成包圍光學製品的多層製品。在除去第一和第二夾具之後，至少部分固化的粘合劑使包圍光學製品的多層製品保持處於多層製品被第一和第一夾具保持的姿勢。
在本發明的另一個實施例中，一種多層光學製品通過首先用第一夾具夾緊一個襯底的外表面形成，因而將襯底的外表面保持到第一夾具的一個內表面上。第二夾具和第一夾具的內表面被安排成以選定的角度關係彼此面對。將一光學製品插在襯底和第二夾具之間，其中第一層粘合劑是在光學製品的第一表面和襯底的內表面之間，第二層粘合劑是在光學製品的第二表面和第二夾具的內表面之間。第一和第二夾具彼此相對移動，因此，襯底和第二夾具的內表面在光學製品處於第一和第二層粘合劑之間的情況下，接觸第一和第二層粘合劑。粘合劑至少部分地固化，而同時第一和第二夾具的內表面成選定的角度關係，以便形成包圍光學製品的多層製品。在除去第一和第二夾具之後，至少部分固化的粘合劑使包圍光學製品的多層製品保持處於多層製品被第一和第二夾具保持的姿勢。
在本發明的另一個實施例中，一種多層光學製品通過首先將粘合劑設置在第一夾具的內表面上形成。然後，將光學製品插在粘合劑上。然後，將第二粘合劑設置在已經插好的光學製品上。第一夾具朝第二夾具方向移動，因此，在光學製品處於第一和第二層粘合劑之間的情況下，第二夾具接觸第二粘合劑。粘合劑至少部分地固化，而同時第一和第二夾具的內表面成選定的角度關係，以便形成包圍光學製品的多層製品。在除去第一和第二夾具之後，至少部分固化的粘合劑使包圍光學製品的多層製品保持處於多層製品被第一和第二夾具保持下的姿勢。
為了保持表面平度、透射平度和/或弓形，一個或多個夾具的內表面必須包括連續的表面部分，至少一部分襯底與上述連續的表面部分一致。如這裡所用的，術語夾具是用來限定包括這種連續的表面部分的製品。連續的表面部分不允許與襯底不一致的不連續性(對連續的表面部分來說，能有較小的不連續，比如小孔，只要這些不連續不允許這種不一致就行)。對連續的表面部分來說，可以通過一個施加夾緊力的區域，如真空槽(如圖3a和3b中所示)，進行接合，也可以在圍繞連續的表面部分和/或在連續的表面部分之內的一個以上區域處施加夾緊力，比如幾個真空槽(如圖4a和4b中所示)或幾個真空孔處。也可以通過比如電磁材料，在整個連續的表面部分施加夾緊力。平度和/或弓形是在這個連續的表面部分上被保持的。當解除真空時，可以用真空通道或真空孔來注入空氣，以便鬆開所形成的多層光學製品。
圖3a和3b示出了一種適合於在本發明中使用的夾具60，所述夾具60包含這種連續的表面部分(圖3b是沿著圖3a中線段a-a′的截面圖)。夾具60包含真空通道62，所述真空通道62連接到真空裝置(未示出)上。真空通道62接合連續的表面64，襯底在施加真空時將基本上與上述連續的表面64一致。夾具60的表面66是在真空通道62的外部，並且不是一個連續表面部分的一部分。在施加真空時不會迫使襯底基本上與表面66一致。
圖4a和4b示出了適合於在本發明中使用的另一種夾具70(圖4b是沿著圖4a中線段b-b′的截面圖)。夾具70包括兩個真空通道，即外真空通道72和內真空通道74。連續的表面76位於通道72和通道74之間。表面78(位於外真空通道72的外部)不是連續表面部分的一部分。另外，如圖4a和4b中所示，夾具70可具有一個孔，所述孔位於表面80的區域處，在上述情況下，表面80也不是一個連續表面部分的一部分。
在夾具用電磁力夾緊襯底的情況下，連續表面部分能把力施加在其整體上，或是連續表面部分能具有在其中施加力的特定區域，所述特定區域指圍繞在它的比如一個環形或一個方形形狀的周邊的區域。在後面的實施例中，在施加力的環形或方形之上和之內將保持襯底的姿勢。
與上述夾具實施例相反，真空環不構成根據本發明的夾具，因為環的真空通道不接合一個連續的表面部分，即在環中央的間隙提供一種允許襯底不一致的不連續性。
本發明的夾具內表面具有一種光學上理想的形狀和/或表面。有利的是，夾具的內表面具有約0.05到約0.25波長/cm的表面平度。根據所要求的多層製品表面平度不同，夾具的內表面也可以具有大於這個範圍的表面平度。例如，夾具的內表面可以具有約1.0波長/cm的表面平度。另外有利的是，夾具的內表面，尤其是對預定透射應用的製品來說，具有約10-2或更好的弓形，而約10-5或更好的弓形對預定反射應用的製品是有利的。對這些實施例的步驟，能夠按與上述順序不同的順序實施。
有利的是，本發明的多層製品具有約0.05到約0.25波長/cm的表面平度和透射平度值。這些數字對至少約0.3到約0.9微米的波長是有用的，儘管本發明的思想擴展到這個範圍之外。例如，表面平度和透射平度可以是約1.0波長/cm。另外有利的是，尤其是在使用兩個襯底的地方，製品具有約10-2或更低的弓形，而更有利的是，約10-5或更低(尤其是對於反射應用)的弓形。
有利的是，各夾具內表面之間選擇的角度關係平行關係，這意味著兩個夾具內表面的連續表面部分(光學上整個內表面)之間的距離改變不大於約1波長/cm。具有平行襯底的多層製品有利的是具有約0.05到約0.25波長/cm的表面平度和透射平度，等於或大於0.5(更有利的是等於或大於0.9)的Streh1值及約10-2或更小(對反射應用來說有利的是10-5或更小)的弓形。
粘合劑有利的是以連續的層設置。主要是在粘合劑接觸襯底的區域中達到襯底或多層製品改善的平度和/或弓形。粘合劑的區域通常是在夾具的連續表面部分區域內。通過粘合劑區域，尤其是通過連續的表面部分的區域延伸的襯底的一部分，在除去夾具之後，往往會返回它們的初始狀態。在討論襯底或製品的平度、Streh1值和弓形時，所涉及的平度、Streh1值或弓弧形是這個區域的，在所述這個區域粘合劑保持襯底的平度和/或弓形或多層製品的平度和/或弓形。
根據本發明的利用兩個襯底的實施例，如圖6a-6e所示，兩個具有比較低弓形內表面的夾具20、22形成選定的角度關係(在這個實施例中，是平行關係)。為了簡化起見，沒有示出夾具20，22內表面的連續表面部分。例如，夾具20、22可能具有圖3a和3b或圖4a和4b的構造。在這個實施例中，兩個夾具20、22被安排成使它們能成為平行關係並彼此相對移動。例如，夾具22能夠固定到萬向支架上，所述萬向支架朝俯仰和偏轉方向(亦即繞它的x軸和y軸)旋轉，而夾具20能夠固定到夾具22上方的一個裝置上，以使夾具20能固定在俯仰(亦即x-y)平面中，而且能沿著Z軸運動。可以用Fizeau幹涉測量法(如在E.Hecht，Optics，Addison-WesleyPublishing，1987中所述)或本領域中已知的類似方法，來測量夾具20、22內表面的平行度，並允許適當的校正。這些方法也能測量夾具之間任何選定的角度關係。
一旦夾具20、22被安排成平行關係，則把襯底24、26安放到夾具20、22上，上述夾具20、22用下述幾種方法之一保持襯底24、26的外表面。(在本發明的其它實施例中，夾具的內表面能在方法的稍後階段，比如在襯底24、26安放到夾具20、22上之後，形成平行關係)。圖6a示出了在襯底24、26被保持到夾具20、22的表面上之前的夾具20、22和襯底24、26。襯底24用漸次的波紋狀厚度變化示出，而襯底26用一楔形變化示出。
如圖6b所示，一個力或吸引力使襯底24、26的外表面基本上與夾具20、22的連續表面部分(未示出)一致。襯底24、26的外表面可通過真空、靜電或磁吸引力、或通過一種臨時的化學接合如粘合劑保持。在採用臨時接合或靜電吸引力，如採用薄的柔軟襯底的某些情況下，襯底24、26必須用一種方式壓在夾具20、22上，以便提供與夾具20、22表面的一致性。這樣的方式是利用一個輥。只要襯底24、26屬於能用所述方法的透明材料，則一旦襯底24、26的外表面被保持到夾具20、22的內表面上，Fizeau或類似方法就能確認夾具20、22內表面的平行度。例如，如果襯底24，26是透明的，並且在接觸夾具的一側上具有一抗反膜，能夠成功地使用Fizeau法。如上所述，夾具20、22的內表面包含一連續的表面部分。
根據本發明的這個實施例，在襯底24、26保持與夾具20、22的平表面一致性的情況下，將粘合劑28塗布到襯底26的內表面上。也能在方法中的早期階段塗布粘合劑。將預先成形的光學製品29插在粘合劑28上。例如，光學製品可以是一種偏振器、半波或四分之一波片、中性密度濾光片、雙折射板或衍射光學元件。將粘合劑27塗布到預先成形的光學製品29的外表面上。夾具20使襯底24的內表面與粘合劑27接觸，而同時夾具20、22的內表面(及因此第一和第二襯底24、26的外表面)保持處於平行關係，如圖6c中所示。夾具20、22應當用足夠的力將襯底24、26壓在一起，以便得到所希望的粘合劑27、28在襯底24、26之間圍繞光學製品29的分布和/或在粘合劑27、28和襯底24、26之間得到一個理想的接觸程度。有用的是，在夾具20、22夾緊襯底24、26，將襯底24、26與粘合劑27、28壓在一起並在固化粘合劑27、28之前，實施Fizeau或類似方法來確認平行度。
然後，使粘合劑27、28至少部分地固化，以便當除去夾具20、22時，用鑲嵌的光學製品29通過粘合劑27、28施加在襯底24、26上的剛度或力保持基本上平行的關係(亦即低弓形)，和賦予襯底24，26的外表面的表面和透射平度。如上所述，在夾具24、26連續表面部分的區域內，主要是在粘合劑接觸的區域內保持弓形和平度。下面將討論在保持這種關係時所涉及的力。
為了便於討論，在這個實施例中，把夾具20、22說成分開的夾具。然而，夾具可能是整體部件的兩個部分。
在本發明採用一個襯底的實施例中，如圖5所示，能夠生產包含式光學製品，所述包含式光學製品利用襯底和粘合劑層來包圍預先成形的光學製品。在本發明的這個實施例中，在襯底32保持與夾具30的平整表面一致性的情況下，將粘合劑34塗布到襯底32的內表面上。將預先成形的光學製品39插在粘合劑34上。然後，將足以包圍光學製品39的粘合劑38塗布到光學製品39的表面上。使夾具36接觸粘合劑38，而同時夾具30、36的內表面保持平行關係。這樣，襯底32的外表面和粘合劑38保持平行關係。夾具30、36用足夠的力將襯底32和粘合劑38壓在一起，以便在粘合劑38和夾具36的內表面之間得到所希望的接觸程度。
然後，使粘合劑32、38至少部分地固化，以便當除去夾具30、36時，通過粘合劑34施加在襯底32內表面上的剛度或力保持基本上平行關係以及賦予襯底32的外表面和粘合劑38的外表面的表面和透射平度。在夾具30、36的連續表面部分區域內，主要是在被粘合劑34、38接觸的區域中保持弓形和平度。
在本發明的另一個實施例中，能夠產生一種包含式光學製品，所述包含式光學製品利用兩層粘合劑來包圍預先成形的光學製品。沒有使用襯底。在本發明的這個實施例中，將粘合劑塗布到第一夾具的內表面上。將預先成形的光學製品插在粘合劑上。然後，將足夠包圍光學製品的粘合劑塗布到光學製品的表面上。使第二夾具與粘合劑接觸，而同時使第一和第二夾具二者的內表面保持平行關係。這樣，包圍光學製品的各粘合劑外表面保持平行關係。各夾具將用足夠的力將包圍光學製品的粘合劑壓在一起，以便在粘合劑和夾具之間得到所希望的接觸程度。然後，使粘合劑至少部分地固化，以便當除去夾具時，保持基本上平行的平行關係和由夾具賦予各粘合劑外表面的表面平度和透射平度。在各夾具的連續表面部分區域內保持弓形和平度。
有利的是，本發明的方法在潔淨室環境中進行。其中，潔淨室有助於防止汙染物，如塵粒在各夾具、襯底、和/或粘合劑之間聚積。在厚度變化用波長度量的情況下，很顯然，即使單個塵粒(通常具有1-10波長的直徑)也影整個製品的平度。
用任何合適的方法將粘合劑設置到襯底上，並且以液體或固體形式使用。可以通過在多層結構的邊緣處塗布粘合劑並讓襯底/光學製品之間的毛細力吸入粘合劑來加入。此外，可以通過注射器或吸管將粘合劑塗布到襯底/光學製品上，或是從任何混合或計量設備註射到襯底/光學製品上。另外，粘合劑可以通過本領域的技術人員已知的各種技術塗裝到兩個襯底的無論哪一個或二者上。這些技術可以用刮板刀，或繞線杆人工操作，以便把所希望的粘合劑厚度塗布到襯底上。可供選擇地，也可以用塗裝設備。可買到的不同設計和構造的各種設備和機械都可以把所希望的粘合劑量塗布到襯底上。塗裝設備的例子包括，但不限於，各種輥塗機，這裡襯底在輥之間通過，以便將粘合劑沉積到襯底上。輥式塗裝包括反向輥塗機、輕觸輥塗機、輥隙塗裝機、凹版塗布機、滴珠塗邊機和浸塗機。另一些塗裝機包括刮塗機、圓杆、繞線杆、外圓角、空氣刮刀、刷子、噴塗機、擠塗機、澆注塗裝機和砑光塗裝機。襯底可以有一個孔，粘合劑可以通過所述孔注入。粘合劑包括足夠粘附到襯底和包含式光學製品上和/或為上述襯底和包含式光學製品提供剛度的任何材料，因此，在除去夾具時，襯底或具有包含式光學製品的多層製品保持處於它被夾具保持下的一種姿勢。
儘管沒有將本發明限制到任何特定的模型或理論，但可以認為，對單一襯底和兩個襯底二者，為保持姿勢所需的力可以用下面簡化的模型表示。也見L.D.L amdou等的彈性理論，Pergamon Press，Oxford，第三英文版，1986，尤其是第44頁。對下面各方程式，襯底是圓形並且起初具有球面弓形，並且目的是達到弓形為零。對單個襯底50，如圖7中所示，為產生一致性(亦即弓形降低到零)所必需的跨過襯底的壓力差P由下式給出P= [bh3d4][E(1-)(5+)]]]>式中h＝襯底厚度b＝在中心的襯底弓形高度d＝襯底直徑P1＝在襯底自由表面上的空氣壓力
P2＝在襯底真空平表面上的空氣壓力P＝P1-P2＝跨過襯底的壓力差б′＝襯底的泊松比E＝襯底的楊氏模量在圖8的三層製品中，會有一殘留的弓形高度b′，因為襯底52、54(各具有如上所述的弓形高度)試圖返回它們原先形狀，並因而推動粘合劑層56。用於這種模型的另一些參數是b′＝在三層製品中殘留的弓形高度t＝接合層厚度(t＞b′)б′＝粘合劑層的泊松比E′＝粘合劑層的楊氏模量對這種簡化的模型，最終單元表面弓形高度與單元直徑之比由下式給出[bd]= [EE][bh3td5][(1+)(1-2)(1-)(1-)(5+)]]]>因此，粘合劑層和各襯底之間的粘合強度必需超過用等於(b-b′)的量位移無論哪個襯底所需的壓力差P。例如，對於b′＜0.1微米(近似0.2波長)，d等於50mm，t等於1mm，E/E′等於2，б′等於約0.25，б′等於近似為零，及h＝1mm，初始襯底弓形(2b/d)的極限小於1/4。
粘合劑可以是可光固化的或別的方法可固化的，比如，可輻射或化學固化。可以用加熱來加速輻射固化。粘合劑還可以是一種經歷相變，比如液體變到固體的材料，以便達到所需的粘合性。如這裡所用的術語固化和可固的包括凝膠或通過任何這些方法固化的材料。可光固化的粘合劑包括在暴露於各種不同波長的任何波長下固化的材料，上述波長包括可見光，紫外(UV)光和X射線。也可以使用可通過電子束或粒子束固化的粘合劑。有用的粘合劑包括光敏的可光固化的粘合劑，術語光敏的意思是指材料隨著暴露於光源(比如，選擇性的局部曝光)之下而改變其物理和/或化學性能。這些光敏粘合劑包括但不限於某些光敏丙烯酸酯和乙烯基單體。光敏粘合劑是有用的，因為它們起粘合劑和記錄媒體兩種作用。如基於環氧化物的那些粘合劑也是有用的。
粘合劑可以包括添加劑如粘合促進劑，光引發劑、吸附材料或偏振器。固化後的粘合劑的厚度將根據某些因素改變，上述因素包括所用的粘合劑、塗布方法、所塗布的粘合劑量及由襯底施加在粘合劑上的力。對不同的應用將希望不同的厚度。所需的固化程度由所用的特定粘合劑和由為使襯底或具有鑲嵌式光學製品的多層製品保持在由夾具所賦予的位置所需的力確定。對可光固化、可熱固化或可化學固化的材料，合適的固化可以是在從百分之幾到100％範圍內。對經受完全相變，比如從液體變到固化，以便達到所需粘合性的材料，完全相變可認為是用於這種應用的目的完全固化。
有利的是在粘合劑至少部分固化之後，具有接近襯底和或包含式光學製品的折射率的折射率。多層製品具有接近均勻的折射率是有利的。因為如在上述OPL討論中所表明的，通過製品中某些區域的接近均勻的折射率將減少那些區域中OPL的變化。換句話說，如果填充或補償這些變化的粘合劑具有接近襯底本身折射率的折射率，則襯底中的厚度變化對ΔOPL沒有大的影響。例如，在兩個襯底各具有5波長/cm(亦即總共10波長/cm)厚度變化的地方，折射率理想的是在各襯底折射率平均值的1％(0.01)之內，以便保持0.1波長/cm的透射平度。在使用兩個襯底的地方，有利的是各襯底具有折射率等於小數點後面兩位，且粘合劑的折射率有利的是等於第一和第二襯底折射率平均值的小數點後兩位。在某些應用中，粘合劑有利的是具有很高的光學性能，比如，均勻、無氣泡和低散射。
各夾具在其內表面上有一連續的表面部分，一個或多個襯底基本上如上所述與上述內表面一致。有利的是各夾具是真空吸盤，所述真空吸盤意指一個平表面，在該平表面中各夾具的內表面具有一個或多個通道，通過這些通道真空被加到襯底上產生夾緊力。可供選擇地，夾緊步驟可用靜電或磁吸引力，或通過臨時化學接合(比如粘合)實施。夾緊力或臨時接合力使襯底保持貼著夾具的內表面，同時達到尤其是在內表面的連續表面部分上的基本一致，如上所述。所需的力將視所用的特定襯底的參數，比如組成、厚度、初始平度、撓性等而改變。在用兩個夾具的實施例中，各夾具以任何方式安排，以便能達到選定的角度關係，如上述實施例中所規定的安排。
在兩個夾具構造中，有利的是至少一個夾具附著到一個機構上，所述機構能使夾具在固化階段期間沿著其Z軸幾乎不受阻力地移動。(x軸和y軸限定粘合劑設置於其上的平面，而Z軸是餘下的軸)。例如，夾具可以附著到一個活塞機構上，上述活塞機構補償了由夾具和襯底的重量所產生的向下壓力，因而使夾具能幾乎沿著Z軸浮動，而同時仍然保持固定的俯仰和偏轉。提供這種機構是有利的，因為某些粘合劑將在固化期間收縮，並且，如果兩個夾具在固化期間被不活動地固定，則這種收縮作用能有害地影響粘合劑和襯底之間的粘附力和各夾具之間角度關係二者。
各夾具可以用任何保持平的表面並能施加夾緊力到襯底上或足夠保持臨時化學接合的材料製造。在可光固化的粘合劑情況下，如上所述，有利的是，夾具玻璃或使足夠的光透射得到足夠的固化的其它材料，並能用Fizeau或類似方法來確認夾具的平行度。在粘合劑不要求光固化的情況下，可以用不透明的材料，但必需採用其它確認這些材料角度關係的方法。夾具所選定的材料還取決於所用的夾緊力或者臨時接合的類型，比如粘合或磁吸引，及根據多層製品或襯底製造的預定用途。
第一和第二襯底是相同或不同的材料，並且根據製品或形成的襯底的預定用途，可以由陶瓷(包括玻璃)、矽、金屬、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、或丙烯酸類化合物或塑料製造。另外，如上就夾具所述，襯底可以是整體部件的多個部分。襯底具有任何所需要的形狀。例如，襯底可以是方形、矩形、圓形或橢圓形。有利的是襯底沒有這樣高的平度變化，以致施加夾緊力不能達到在不損壞襯底的情況下與夾具表面實際一致。除了自支撐式襯底，如玻璃板之外，襯底可以是噴塗到夾具上的聚合物材料、薄聚合物膜，如Mylar、或聚合物板，如聚碳酸酯。聚合物材料或薄膜也可以與自支撐式材料，如玻璃板結合以便形成整體襯底。這兩層襯底的材料或薄膜可以是光敏材料，並且本發明的方法在改善這些襯底的光學性能時是有用的。襯底本身可以是一種光學製品，如，偏振器、半波或四分之一波片、中性密度濾光片、雙折射板或衍射光學元件。例如，正交偏振器可以利用偏振器襯底和插入光學製品的偏振器製成。襯底可以具有若干表面浮雕圖形，如浮雕到光碟的表面上用作跟蹤圖形的那些圖形，上述光碟用作光學數據存儲工業中的記錄媒體，具有通常小於或等於可見光波長的特點。
重要的是設計Fizeau方法來確認襯底外表面的平度和性能。例如，有利的是利用平面波照明和楔形夾具，上述楔形夾具在兩面是光學平面。此外，襯底上的抗反膜(AR)由於幾個原因是有利的。在沒有AR塗層情況下，在襯底表面和夾具的表面之間沒有界面反射存在，同時使它難以利用幹涉測量法來確定所選擇的角度關係。此外，在襯底和夾具之間的範德華力和殘留真空力使襯底與夾具難以分開，而抗反膜減少了這些力。另外，抗反膜增加了光通過量並減少了多層襯底內的內部反射。有利的是，只有襯底接觸夾具的一側具有AR塗層。在粘合劑沉積於其上的襯底一側上的AR塗層，能導致不良的粘附作用和/或造成粘合劑和襯底之間不想要的附加反射。然而，在某些構造中，有利的是把其它塗層，如粘附促進劑沉積在粘合劑沉積於其上的襯底一側上。這些塗層有利的是不厚於500。
在用兩個襯底的本發明的實施例中，能夠補償楔形厚度的變化，因為夾具的內表面把選定的角度關係賦予襯底的外表面，並且襯底中的楔形變化被轉移到製品內部，此處粘合劑補償變化而同時保持角度關係。粘合劑同樣通過這些變化中的fg補償各襯底內表面上急劇或漸次的波形變化。如果(a)方法這樣實施，以使與夾具一致的襯底側上至少某些漸次的波形變化透射到襯底的相對側上，和(b)粘合劑填入或覆蓋襯底相對側上的透射的變化，則能夠補償粘合劑沒有沉積於其上的襯底這一側上的漸次的波形變化。此外，如果這種多層製品中的粘合劑具有後固化的折射率，所述後固化的折射率接近襯底的折射率，則在包含粘合劑的區域內將達到接近均勻的折射率，並因此將減少跨過製品這些區域的光程長度變化。
本發明的方法可用於形成各種製品，尤其是供在光學系統中用的製品，其中包括高性能的鏡子、平面、窗、稜鏡、分光器、濾光器和透鏡。此外，粘合劑也能支承光限定的圖形如全息圖形。在這種情況下，粘合劑可以屬於一類用作全息記錄媒體的光聚合物。在，例如H.-Y.Li等的「三維全息光碟」，Appl.Opt.，33，3764-3774頁(1994)，和A.Pu等的「用於在光聚合物薄膜中全息數據存儲的新方法」，IEEE/IEOS1994 Symposium，433-435頁中，對用於全息數據存儲系統的存儲單元已有論述，其公開的內容包括在此作為參考。根據本發明製造的單元也用於供數字全息存儲，其中單元目前必需具有約0.25波長/cm或更好的表面和透射平度及約10-2或更低的弓形。常規的在襯底之間設置光聚合物的方法不提供這些需要的性能。
在形成全息存儲單元時，有利的是使用兩個襯底，並且兩個襯底有利的是相同的材料。可以在兩個襯底之間插一光學製品，同時在插入的光學製品和每個襯底之間都有一層粘合劑。當所用的粘合劑是光聚合物材料時，本實施例提供兩層能全息數據存儲的粘合劑。有利的是，襯底從玻璃、藍寶石、聚碳酸酯和石英中選定。任何對全息存儲系統中所用波長透明，並具有足夠的機械性能用於存儲單元的其它材料，也可以用作襯底。襯底有利的是約0.1到約1mm厚。初始襯底通常具有約0.1到約10波長/cm的表面平度值和透射平度值，和約0.1或更低的弓形。市售顯示器玻璃器顯示這些性能，並且通常沒有顯著的草皮層和峰，意味著擦傷和劃痕為40/20或更好。這種顯示器玻璃適合用於製造存儲單元。
如上所述，如果粘含劑具有與襯底的折射率接近的折射率是有利的，因為整個多層製品接近均勻的折射率將減少OPL的變化。在製造用於數字全息法的全息存儲單元時，有利的是第一襯底的折射率等於第二襯底的折射率到小數點後兩位，而粘合劑的折射率等於第一和第二襯底折射率的平均值到小數點後兩位。
有利的是，全息單元中的粘合劑塗布成一個連續層，並且粘合劑是光聚合物，亦即在固化之後能將數據存儲在全息數據存儲系統中。現已發現，如上所述的那些光聚合物是對根據本發明所述製造的全息存儲單元有用的粘合劑，因為這些材料起粘合劑和光敏記錄媒體兩種作用。在固化之後，存儲單元中粘合劑的厚度有利的是為約0.2到約2mm。後固化的存儲器單元有利的是具有約0.05到約0.25波長/cm的表面平度和透射平度，更有利的是約0.05到約0.1波長/cm表面平度和透射平度，及約10-2或更低的弓形。存儲器單元有利的是還具有約0.9或更大的Streh1值。如上所述，這些性能涉及夾具內表面的連續表面部分區域內多層製品的區域，並且主要是涉及粘合劑與襯底接觸的地方。襯底延伸通過粘合劑接觸區的那些區域通常將不顯示這些性能。均勻的圓形區域是粘合劑的連續層與襯底內表面接觸的那些地方，並且是在夾具中真空通道所限定的區域內。具有較高條紋密度的外區在玻璃襯底之間沒有光聚合物，並且條紋密度由兩個襯底來改正的透射平面產生。
用於評價根據本發明所述方法製造的存儲單元性能的一個有用品質因子或Q，是Streh1值除以波長/cm均方根(rms)透射平度，如在預定區域所測得的。有利的是，根據本發明所述方法製造的存儲單元的Q大於1，而更有利的是大於4。作為對照，顯示器玻璃通常具有的Q約為0.5，窗玻璃具有Q約為0.05。在沒有本發明的夾緊步驟以使它們基本上與夾具內表面其中至少連續表面部分一致時，由兩個襯底用粘合劑沉積在它們之間所組成的單元的Q約為0.08，主要是由於玻璃的初始Streh1，夾具變形及粘合劑收縮引起的。
本發明還涉及一種系統，比如光學系統，所述系統包含一個多層製品，該多層製品包括一個或兩個襯底和一層至少部分固化的粘合劑，所述粘合劑粘合到襯底上，其中製品具有表面平度和透射平度值為約0.05到約0.25波長/cm，優選的是約0.05到約0.1波長/cm，並且其中由粘合劑施加在襯底上的力保持這種平度。在某些應用中，製品還具有約10-2或更低(對反射應用來說，有利的是約10-5或更低)的弓形，並且在這些應用中，由粘合劑施加在襯底上的力同樣保持弓形。該系統可以是一種全息存儲系統，尤其是數字全息數據存儲系統。全息存儲系統的各要素例如在上面列舉的論文中，以及S.Sappu的「Holographic memories，a critical review」，Int.J.Optoelect.，5，251-292頁(1990)；L.Hesselink等的「Holographic memories implemented with photorefractive meida」，Opt.Quant.Elect.，25，§§611-661(1993)；及D.Psaltis等的「全息存儲器」，Scientific American，1995年11月等論文中進行了討論，它們公開的內容被結合在此作為參考。全息數據存儲系統的存儲器單元參數如上所述。
本發明通過下面實例將更加清楚，所述實例純粹是示例性的。
實例1本發明的方法被用來將一種偏振材料包含在光學平面封裝中，以便形成一種光學平面偏振器。在形成光學平面偏振器之前，偏振材料顯示其光學平度變化大於1.73波長/cm。
利用具有0.005波長/cm表面平度的兩個直徑為10cm、厚約1.9cm的玻璃平板作為夾具。在每個夾具中，雕刻一約3.2mm寬×約1.6mm深的圓形抽真空用的通道，所述通道的內徑約為6.4cm。夾具利用丙酮，然後用甲醇通過滴刮法(drop and drag)清洗。
用同樣方法清洗顯示器玻璃的方形玻璃襯底，該玻璃的一側上具有抗反膜，尺寸為75mm×75mm×約1.11mm，其表面平度和透射平度值約為1波長/cm。可供選擇地，襯底可以通過將溶劑塗布到襯底的表面上，接著將襯底自轉以便使溶劑揮發來進行清洗。夾具這樣安裝到設備中，以使其一個位於另一個之上，並且它們的真空通道附接到在約0.1大氣壓下的真空裝置(house vacuum)上。夾具這樣安排，以使底部夾具可以成俯仰和偏轉旋轉，但不沿著Z軸移動。而頂部夾具固定俯仰和偏轉，但沿著Z軸垂直移動。為了測量夾具的平行度，將一個擴展準直式HeNe雷射束從上面成一個微小角度對準夾具的中心部分。當夾具幾乎接觸時從夾具兩個內表面的反射表示各夾具的平行度。將底部夾具調至幹涉反射顯示條形圖案，所述條形圖案表明平行關係是在0.05波長/cm之內。
一旦確定了平行度，就將頂部夾具向上移動，啟動真空泵，並將襯底安放到各夾具的內表面上，以使襯底具有抗反膜的一側接觸夾具。真空力(約0.1大氣壓)使襯底和夾具的表面主要是在被真空通道包圍並包括真空通道的區域上實際一致。將約0.4mL紫外線可固化粘合劑用注射器和皮下針頭加在底部襯底的內表面上，直至UV粘合劑形成一個小液池時為止。(形成65mm直徑的池所需的粘合劑液體量為每250微米層厚約1mL。)將偏振材料安放到底部襯底在UV粘合劑池上方的內表面上。另外將約0.4mL紫外線粘合劑用注射器和皮下針頭加到偏振材料的內表面上，直至UV粘合劑形成一個小液體池時為止。使上面的襯底向下接觸粘合劑，而襯底之間的力使粘合劑跨過夾在襯底之間的偏振材料的內表面成圓形圖形分布。
通過將雷射器調到與偏振材料的軸線相對應，用Fizeau法確定平行度。用均勻強度紫外泛光燈從上面照單元約20-30分鐘，以保證通過偏振材料固化紫外粘合劑。然後，解除真空並取出多層單元。
成品單元的區域(即粘合劑接觸襯底處的區域，該區域是在由夾具真空通道所限定的連續表面部分之間)具有優於0.44波長/cm的rms表面平度和透射平度值，0.94的Streh1值。這些參數用Zygo Fizeau幹涉儀測定。
考慮所公開的說明書和本發明的的實際操作，對本領域本的技術人員來說，本發明的其它實施例是顯而易見的。
權利要求
1.一種用於形成多層光學製品的方法，包括下列步驟利用第一夾具夾緊第一襯底的外表面，因而將第一襯底的外表面保持到第一夾具的內表面上；利用第二夾具夾緊第二襯底的外表面，因而將第二襯底的外表面保持到第二夾具的內表面上；將第一和第二夾具的內表面安排成以選定的角度關係彼此面對；將一個光學製品插在第一和第二襯底之間，其中在光學製品的第一表面和第一襯底的內表面之間有第一層粘合劑，在光學製品的第二表面和第二襯底的內表面之間有第二層粘合劑；使第一和第二夾具彼此相對地移動，以便在光學製品處於第一和第二層粘合劑之間的情況下，使第一和第二襯底的內表面接觸第一和第二層粘合劑；及將粘合劑至少部分地固化，而同時使第一和第二夾具的內表面成選定的角度關係，以便形成包圍光學製品的多層製品，其中在除去第一和第二夾具之後，至少部分固化的粘合劑使包圍光學製品的多層製品保持處於多層製品被第一和第二夾具保持的姿勢。
2.根據權利要求1的方法，其中所述將一個光學製品插在第一和第二襯底之間的步驟包括將粘合劑設置在第一襯底的內表面或第二襯底的內表面上；將預先成形的光學製品插在粘合劑上；及將粘合劑設置在預先成形的光學製品表面上。
3.根據權利要求2的方法，其中所述設置粘合劑的步驟包括通過毛細作用吸入粘合劑。
4.根據權利要求2的方法，其中所述設置粘合劑的步驟包括注射、擠塗、澆注、吸管吸取、輥塗、刮塗、或噴塗粘合劑。
5.根據權利要求2的方法，其中將粘合劑設置在第一襯底的內表面或第二襯底的內表面上的步驟包括通過第一或第二夾具中相應的孔，將粘合劑穿過第一或第二襯底中的孔分配。
6.根據權利要求1的方法，其中利用真空力將襯底的外表面保持到夾具的內表面上。
7.根據權利要求1的方法，其中利用電磁力將襯底的外表面保持到夾具的內表面上。
8.根據權利要求1的方法，其中夾具是透明板。
9.根據權利要求1的方法，其中夾具具有至少一個真空通道用於在襯底上施加真空力。
10.根據權利要求1的方法，其中夾具具有至少一個孔用於將粘合劑穿過夾具分配。
11.根據權利要求1的方法，其中襯底由玻璃、矽、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸類化合物、或它們的任何組合製成。
12.根據權利要求1的方法，其中襯底具有至少一個孔用於穿過襯底分配粘合劑。
13.根據權利要求1的方法，其中襯底的幾何形狀可以是方形、矩形、圓形或橢圓形。
14.根據權利要求1的方法，其中襯底的厚度約為25微米到約3毫米。
15.根據權利要求1的方法，其中第一或第二襯底的外表面包含表面浮雕圖形。
16.根據權利要求1的方法，其中第一或第二襯底的內表面包含表面浮雕圖形或衍射光柵。
17.根據權利要求1的方法，其中第一或第二襯底是光學製品。
18.根據權利要求17的方法，其中所述光學製品是偏振器、半波片、四分之一波片或中性密度濾光片。
19.根據權利要求1的方法，還包括在通過第一或第二夾具夾緊之前清洗第一或第二襯底內表面或外表面的步驟。
20.根據權利要求19的方法，其中清洗步驟包括將清洗溶劑塗布到襯底的表面上，並通過使襯底自轉將溶劑揮發。
21.根據權利要求1的方法，其中包圍光學製品的多層製品在約300納米到1600納米波長處的平均表面平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm。
22.根據權利要求1的方法，其中包圍光學製品的多層製品在約300納米到1600納米的波長處的平均透射平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm。
23.根據權利要求1的方法，其中利用熱或輻射能固化粘合劑。
24.根據權利要求23的方法，還包括用熱來加速輻射能的固化。
25.根據權利要求1的方法，其中插入的光學製品是偏振器、雙折射板、衍射光學元件、中性密度濾光片、半波片或四分之一波片。
26.根據權利要求9的方法，其中通過將氣體注入夾具真空通道從夾具中鬆開多層製品。
27.根據權利要求1的方法，其中選定的角度關係是平行關係。
28.根據權利要求1的方法，其中多層製品的Strehl值為0.9或更大。
29.根據權利要求1的方法，其中在固化步驟期間，使第一或第二夾具之一沿著Z軸移動。
30.一種用於形成多層光學製品的方法，包括用第一夾具夾緊襯底的外表面，因而襯底的外表面被保持到第一夾具的內表面上；將第二夾具和第一夾具的內表面安排成以選定的角度關係彼此面對；將光學製品插在襯底和第二夾具之間，其中在光學製品的第一表面和襯底的內表面之間有第一層粘合劑，在光學製品的第二表面和第二夾具的內表面之間有第二層粘合劑；使第一和第二夾具彼此相對移動，以便在光學製品處於第一和第二層粘合劑之間情況下，襯底和第二夾具的內表面接觸第一和第二層粘合劑；及將粘合劑至少部分地固化，而同時第一和第二夾具的內表面處於選定的角度關係，以便形成包圍光學製品的多層製品，其中在除去第一和第二夾具之後，至少部分固化的粘合劑使包圍光學製品的多層製品保持處於多層製品被第一和第二夾具保持的姿勢。
31.根據權利要求30的方法，其中所述將光學製品插在襯底和第二夾具之間的步驟包括將粘合劑設置在襯底的內表面上；將光學製品插在粘合劑上；及將粘合劑設置在預先成形的光學製品表面上。
32.根據權利要求31的方法，其中所述設置粘合劑的步驟包括通過毛細作用吸入粘合劑。
33.根據權利要求31的方法，其中所述設置粘合劑的步驟包括注射、擠塗、澆注、吸管吸取、輥塗、刮塗、或噴塗粘合劑。
34.根據權利要求31的方法，其中將粘合劑設置在襯底內表面上的步驟包括通過第一或第二夾具中相應的孔，穿過襯底中的一個孔分配粘合劑。
35.根據權利要求30的方法，其中利用真空力將襯底的外表面保持到夾具的內表面上。
36.根據權利要求30的方法，其中利用電磁力將襯底的外表面保持到夾具的內表面上。
37.根據權利要求30的方法，其中夾具是透明板。
38.根據權利要求30的方法，其中夾具具有至少一個真空通道用於在襯底上施加真空力。
39.根據權利要求30的方法，其中夾具具有至少一個孔用於穿過夾具分配粘合劑。
40.根據權利要求30的方法，其中襯底由用玻璃、矽、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或它們的任何組合製成。
41.根據權利要求30的方法，其中襯底具有至少一個孔用於穿過襯底分配粘合劑。
42.根據權利要求30的方法，其中襯底的幾何形狀可以是方形、矩形、圓形或橢圓形。
43.根據權利要求30的方法，其中襯底的厚度為約25微米到約3毫米。
44.根據權利要求30的方法，其中襯底的外表面包含表面浮雕圖形。
45.根據權利要求30的方法，其中襯底的內表面包含表面浮雕圖形或衍射光柵。
46.根據權利要求30的方法，其中襯底是光學製品。
47.根據權利要求46的方法，其中光學製品是偏振器、中性密度濾光片、半波片或四分之一波片。
48.根據權利要求30的方法，還包括在用第一夾具夾緊之前清洗襯底內表面或外表面的步驟。
49.根據權利要求48的方法，其中清洗步驟包括將清洗溶劑塗布到襯底的表面上，並通過使襯底自轉將溶劑揮發。
50.根據權利要求30的方法，其中包圍光學製品的多層製品在約300納米到1600納米波長的平均表面平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm。
51.根據權利要求30的方法，其中包圍光學製品的多層製品在約300納米到1600納米波長處的平均透射平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm。
52.根據權利要求30的方法，其中利用熱或輻射能固化粘合劑。
53.根據權利要求52的方法，還包括用熱來加速輻射能的固化。
54.根據權利要求30的方法，其中插入的光學製品是偏振器、雙折射板或衍射光學元件。
55.根據權利要求35的方法，其中通過將氣體注入夾具真空通道內從夾具中鬆開多層製品。
56.根據權利要求30的方法，其中選定的角度關係是平行關係。
57.根據權利要求30的方法，其中多層製品的Strehl值為0.9或更大。
58.根據權利要求30的方法，其中在固化步驟期間使第一或第二夾具之一沿著Z軸移動。
59.一種用於形成多層光學製品的方法，包括將第一粘合劑設置在第一夾具的內表面上；將光學製品插在第一粘合劑上；將第二粘合劑配置在預先形成的光學製品的表面上；將第一和第二夾具彼此相對移動，以便在光學製品處在第一和第二層粘合劑之間的情況下，第二夾具接觸第二粘合劑； 及將粘合劑至少部分地固化，而同時第一和第二夾具的內表面處於選定的角度關係，以便形成包圍光學製品的多層製品，其中在除去第一和第二夾具之後，至少部分固化的粘合劑使包圍光學製品的多層製品保持處於多層製品被第一和第二夾具保持的姿勢。
60.根據權利要求59的方法，其中所述設置粘合劑的步驟，包括通過毛細作用吸入粘合劑。
61.根據權利要求59的方法，其中所述設置粘合劑的步驟，包括注射、擠塗、澆注、吸管吸取、輥塗、刮塗或噴塗種粘合劑。
62.根據權利要求59的方法，其中包圍光學製品的多層製品在約300納米到1600納米波長處的平均表面平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm。
63.根據權利要求59的方法，其中包圍光學製品的多層製品在約300納米到1600納米波長處的平均透射平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm。
64.根據權利要求59的方法，其中利用熱或輻射能固化粘合劑。
65.根據權利要求64的方法，還包括用熱來加速輻射能的固化。
66.根據權利要求59的方法，其中插入的光學製品是偏振器、雙折射板或衍射光學元件。
67.根據權利要求59的方法，其中選定的角度關係是平行關係。
68.根據權利要求59的方法，其中多層製品的Strehl值為0.9或更大。
69.根據權利要求59的方法，其中在固化步驟期間，使第一或第二夾具之一沿著Z軸移動。
70.一種多層製品包括第一襯底；第二襯底；製品，所述製品位於第一襯底和第二襯底之間；第一層部分固化的粘合劑，其中該第一層部分固化的粘合劑設置在第一襯底和製品之間；第二層部分固化的粘合劑，其中該第二層部分固化的粘合劑設置在第二襯底和製品之間。
71.根據權利要求70的多層製品，其中所述多層製品在約300納米到1600納米波長處的表面平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm，且在約300納米到1600納米波長處的透射平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm，其中通過粘合劑施加在第一和第二襯底上的力保持表面平度和透射平度。
72.根據權利要求70的多層製品，其中襯底由玻璃、矽、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、或它們的任何組合製成。
73.根據權利要求70的多層製品，其中襯底具有至少一個孔用於穿過襯底分配粘合劑。
74.根據權利要求70的多層製品，其中襯底的幾何形狀可以是方形、矩形、圓形或橢圓形。
75.根據權利要求70的多層製品，其中襯底的厚度為約250微米到約3毫米。
76.根據權利要求70的多層製品，其中第一或第二襯底的外表面包含表面浮雕圖形。
77.根據權利要求70的多層製品，其中第一或第二襯底的內表面包含表面浮雕圖形或衍射光柵。
78.根據權利要求70的多層製品，其中第一或第二襯底是一種光學製品。
79.根據權利要求70的多層製品，其中所述製品是偏振器、半波片、四分之一波片、中性密度濾光片、雙折射板或衍射光學元件。
80.根據權利要求70的多層製品，其中利用熱或輻射能固化粘合劑。
81.根據權利要求70的多層製品，其中所述製品的Strehl值為0.9或更大。
82.一種多層製品包括襯底；製品；第一層至少部分固化的粘合劑，其中該第一層粘合劑設置在襯底和製品的第一表面之間；第二層至少部分固化的粘合劑，其該第二層粘合劑設置在制品的第二表面上。
83.根據權利要求82的方法，其中所述多層製品在約300納米到1600納米波長處的表面平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm，且在約300納米到1600納米波長處的透射平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm，其中通過粘合劑施加在第一襯底上的力保持表面平度和透視平度。
84.根據權利要求82的多層製品，其中所述襯底由玻璃、矽、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸或它們的任何組合製成。
85.根據權利要求82的多層製品，其中襯底具有至少一個孔用於穿過襯底分配粘合劑。
86.根據權利要求82的多層製品，其中襯底的幾何形狀可以是方形、矩形、圓形或橢圓形。
87.根據權利要求82的多層製品，其中襯底的厚度約為25微米到約3毫米。
88.根據權利要求82的多層製品，其中襯底的外表面包含表面浮雕圖形。
89.根據權利要求82的多層製品，其中襯底的內表面包含表面浮雕圖形或衍射光柵。
90.根據權利要求82的多層製品，其中襯底是一種光學製品。
91.根據權利要求82的多層製品，其中所述製品是偏振器、半波片、四分之一波片、中性密度濾光片、雙折射板或衍射光學元件。
92.根據權利要求82的多層製品，其中利用熱或輻射能固化粘合劑。
93.根據權利要求82的多層製品，其中多層製品的Strehl值為0.9或更大。
94.一種多層製品包括製品；第一層至少部分固化的粘合劑，其中該第一層固化劑設置在所述製品的第一表面上；第二層至少部分固化的粘合劑，其中該第二層粘合劑設置在所述製品的第二表面上，並且所述多層製品在約300納米到1600納米波長處的表面平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm，在約300納米到1600納米波長處的透射平度為約0.05波長/cm到約1波長/cm。
95.根據權利要求94的多層製品，其中所述製品是偏振器、半波片、四分之一波片、中性密度濾光片、雙折射板或衍射光學元件。
96.根據權利要求94的多層製品，其中利用熱或輻射能固化粘合劑。
97.根據權利要求94的多層製品，其中多層製品的Strehl值為0.9或更大。
全文摘要
製造鑲嵌式光學製品的方法和裝置。第一襯底的外表面由第一夾具夾緊，因而被保持到第一夾具的內表面上。第二襯底的外表面由第二夾具夾緊，因而被保持到第二夾具的內表面上。第一和第二夾具的內表面被安排成以選定的角度關係相面對，將光學製品插在第一和第二襯底之間，其中第一層粘合劑在光學製品的第一表面和第一襯底的內表面之間，第二層粘合劑在光學製品的第二表面和第二襯底的內表面之間。第一和第二夾具彼此相對移動，以便在光學製品處於第一和第二層粘合劑之間的情況下，第一和第二襯底的內表面接觸第一和第二層粘合劑。粘合劑至少部分地固化，而第一和第二夾具的內表面處於選定的角度關係，以便形成包圍光學製品的多層製品。在除去第一和第二夾具之後，至少部分固化的粘合劑使包圍光學製品的多層製品處於被第一和第二夾具保持的姿勢。
文檔編號G02B5/30GK1556749SQ02818459
公開日2004年12月22日 申請日期2002年8月19日 優先權日2001年8月22日
發明者L·達爾, M·施諾斯, G·施諾姆博格, S·塞塔沙亞諾恩, K·庫爾蒂斯, L 申請人:英法塞技術公司