专利名称：圆形滤光片的制造方法
技术领域：
本发明是关于一种圆形滤光片的制造方法，尤其关于一种利用激光切割机及滚圆机来制造圆形滤光片的方法。
背景技术：
在比如数字相机、摄影机、投影机、扫描器、照相式手机等高品质的数字画像撷取系统中，通常需要使用到滤光片及/或特别是属于一种滤光片的光学低通滤镜(Optical Low-Pass Filter，OLPF)。滤光片通常包含三种型式，第一种为在玻璃上镀上红外线截止过滤膜(IR Cut，简称IRC)及/或抗反射膜(AR Cut，简称ARC)，以让红外线被阻挡于滤光片的外，无法穿透滤光片。第二种滤光片是由蓝玻璃(Blue Glass)所形成，其具有吸收红外线的功能。第三种滤光片是由石英材料镀上IRC/ARC所形成。
光学低通滤镜是一种为了减轻对画质有很大影响的色散干涉现象而过滤具有特定波长的光线的滤镜。详言之，光学低通滤镜主要是用以允许400至700nm(纳米)波长范围的光线通过其中的滤镜，亦即是主要用以滤除掉除了400至700nm波长范围以外的光线，及变焦镜组与电荷耦合元件(CCD)间组合产生的光学误差。
图1显示一种应用已知的光学低通滤镜的摄影装置的方块图，其中此摄影装置是揭露于美国专利第5,940,127号公报中。如图1所示，此摄影装置包含一光学系统110、一OLPF 120、一红外线滤光片130、一电荷耦合元件(CCD)140、一互关联双倍取样电路(CDS电路)150、一类比数字转换器(A/D转换器)160及一信号处理器170。为了避免因为CCD 140能感测到人眼所看不见的光(比如红外光等)而对整体影像造成模糊的效果，光线通过光学系统110之后，必须以OLPF 120及红外线滤光片130来滤除人眼所看不见的光。于此专利中，OLPF 120及红外线滤光片130的厚度与滤镜的功效是有关系的，一般而言，当摄影装置的CCD 140的画素越多时，OLPF 120及红外线滤光片130的厚度就需要越薄。
于其他已知技术中，OLPF 120及红外线滤光片130也可以被整合在一起。于此情况下，光学低通滤镜是由多层石英材料及玻璃所粘接而成，其外表面会蒸镀上红外线过滤膜与抗反射膜。某些型式的光学低通滤镜亦在两层石英材料层之间插入一个红外线玻璃层。于此的红外线过滤膜主要亦是用以滤除掉除了400至700nm波长范围以外的光线，以使400至700nm波长范围的光线进入至CCD 140中。如熟习本项技术者所熟知的，未经镀膜处理的OLPF 120，因界面反射的缘故，导致最后穿透OLPF 120的穿透光所剩不多，为了克服这种所谓黯淡无光的问题，于是需要抗反射膜(ARC)。经过ARC处理的光学系统，不但可以提高穿透率，降低眩光，同时也大大减少光在元件间连续反射的量，使影像明晰度增加。因此，抗反射膜是用以提高400nm至700nm波长范围的光线穿透OLPF 120的量。
OLPF 120与滤光片130的形状可以是矩形或圆形，为了节省OLPF120或滤光片130所占用的空间，特别是在照相手机上，圆形的OLPF120与滤光片130是为较佳的选用零件。由于OLPF 120与滤光片130是由脆性材料所形成，而脆性材料的最有效率的切割方式是为激光切割。利用裂纹成长的激光切割方式，可以轻易且快速地切出矩形的OLPF 120与滤光片130的基材。已知技术的圆形基材，亦是采用激光切割的方式达成。然而，由于圆形的裂纹成长路径不易控制，使得切割圆形基材的速度与良率都无法达到切割矩形基材的速度与良率，造成圆形基材的生产成本增加。而且，所切割出来的圆形基材的真圆度亦不佳，且切割边缘容易造成如图2所示的圆形基材100的锐角102，使得基材或滤光片无法被夹持器(Holder)顺利夹持，且基材或滤光片的有效区域104会因而缩小。
因此，如何提供一种能有效率地制造圆形滤光片的方法，实为本案发明人所欲解决的问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种能有效制造出具有高真圆度及低成本的圆形滤光片的方法。
为达上述目的，本发明提供一种圆形滤光片的制造方法，包含以下步骤提供一大滤光片；将该大滤光片切割成复数个矩形小滤光片；将该等矩形小滤光片的至少一部份堆叠贴合在一起以形成一矩形柱体；对该矩形柱体进行滚圆，以将该矩形柱体修整为一圆柱体；分离该圆柱体以形成复数个圆形滤光片；及清洗该等圆形滤光片。
或者，于上述样态中，亦可以提供复数个大滤光片以取代单一的大滤光片，藉以方便地形成具有多层结构的滤光片或光学低通滤镜。
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中图1显示一种应用已知的光学低通滤镜的摄影装置的方块图。
图2显示一种已知的圆形滤光片的俯视与侧视示意图。
图3显示本发明的晶棒切割示意图。
图4显示本发明的母晶片的立体图。
图5A显示本发明的矩形小滤光片切割的示意图之一。
图5B显示本发明的矩形小滤光片切割的示意图之二。
图6A显示本发明的数个小滤光片的堆叠构造。
图6B显示本发明的数个小滤光片组的堆叠构造。
图7A显示本发明的滤光片的制造方法的流程图之一。
图7B显示本发明的滤光片的制造方法的流程图之二。
具体实施例方式
滤光片或OLPF可由原石开始进行一系列的加工，原石的材质是光学级合成石英，其化学学名为二氧化硅。滤光片的良率稳定性大约有50％是决定于原石的好坏。原石需要由X光来定出光轴，并需要平面修整机来依据光轴的方向修除原石的双晶、缺陷部位，以完成晶棒的制作。
图3显示本发明的晶棒切割示意图。如图3所示，本发明的滤光片是由晶棒1切割而成。依据选定的角度θ(比如45、90度等)，利用多刃切割机将晶棒1切割成母晶片2。
图4显示本发明的母晶片的立体图。如图4所示，母晶片2为板状构造。吾人使用双平研磨机、倒角机以及清洗机来对母晶片2进行研磨、倒角及清洗等处理。此时，母晶片2可以称为研磨片。接着，使用双平抛光机及清洗机将母晶片2进行抛光。此时的母晶片2可以称为抛光片。然后，可以使用超音波清洗机，将母晶片(抛光片)2清洗成光学晶片。接着，使用镀膜机、光谱仪、清洗机(八槽式超音波清洗机)使母晶片(光学晶片)2形成为镀膜晶片，亦于下文中称为大滤光片。值得注意的是，大滤光片可以是一种标准原料，其可以由专业的制造厂制作。
于此实施例中，由于母晶片2的面积大，所以将母晶片2镀膜所利用的夹治具的成本很低，制程污染少，镀膜光谱可以较为稳定。一般的镀膜是以镀上红外线过滤膜及抗反射膜为主，但亦可以镀上其他特殊形式的薄膜。于此，红外线过滤膜主要亦是用以滤除掉除了400至700nm波长以外的光线，亦即主要允许400至700nm波长的光线穿透其中。如已知技术所述，抗反射膜是用以提高400nm至700nm波长的光线穿透滤光片的量。
然后，利用激光切割机将母晶片2切割成为复数个矩形小滤光片3。矩形小滤光片3的切割方式依据需求而定，矩形小滤光片3与母晶片2的夹角可以为0度、45度等，而其形状最好是正方形，如图5A与5B所示。由于激光切割机在切割时几乎造成很细小的切缝，故几乎无废料产生。而且，激光切割机的速度快，以高达50至100mm/s(公厘/秒)的切割速度进行切割，将近是传统的钻石刀或线切割机的速度的10至50倍以上。详言的，对厚度0.3至0.5公厘的母晶片2而言，其切割速度约为200mm/s；对厚度0.5至0.7公厘的母晶片2而言，其切割速度约为150mm/s；对厚度0.7至1.2公厘的母晶片2而言，其切割速度约为120mm/s；而对厚度1.2至2.0公厘的母晶片2而言，其切割速度约为100mm/s。
图6A显示本发明的数个小滤光片的堆叠构造。请参见图6A，由于自动贴合机可以粘贴相当多的矩形小滤光片3，故可以一次将比如九片矩形小滤光片3利用可溶解性粘胶5粘贴在一起。可溶解性粘胶5可以是一种紫外线硬化型的暂时性粘胶，可以在紫外线照射之下硬化，并在后来溶解于一溶液(比如水)中而失去其粘性。如此形成一个矩形柱体6。然后，将矩形柱体6进行滚圆处理，此动作可以在比如电脑数值控制(CNC)滚圆机上进行，以形成一圆柱体。接着，将此圆柱体浸泡到一种可溶解该可溶解性粘胶5的溶液(比如水)中，以分离此圆柱体以形成复数个圆形滤光片，并清洗这些圆形滤光片。
图6B显示本发明的数个小滤光片组的堆叠构造。如图6B所示，第一至第三矩形小滤光片组10、20及30由可溶解性粘胶5粘贴在一起。而各矩形小滤光片组10、20及30的矩形小滤光片3是由紫外线硬化型粘胶4粘贴在一起。紫外线硬化型粘胶4为一种永久性粘胶。接着，对矩形小滤光片组10、20及30照射紫外线以使紫外线硬化型粘胶4硬化。然后，对矩形小滤光片组10、20及30进行滚圆处理。最后，将变成圆形的小滤光片组浸泡到一种可溶解该可溶解性粘胶5的溶液中，即可轻易使圆形小滤光片组脱离，而同时完成三个光学低通滤镜或滤光片。举例而言，可溶解性粘胶5可以是一种水溶性粘胶，而变成圆形的小滤光片组可以被浸泡至热水中以相互分离。
图7A显示本发明的滤光片的制造方法的流程图。如图7A与6A、6B所示，本发明的滤光片的制造方法包含以下步骤步骤S11提供一大滤光片，该大滤光片是为选自一镀有过滤膜的玻璃片、一蓝玻璃(Blue Glass)片及一镀有过滤膜的石英片所组成的群组之一。
步骤S12利用激光切割机将该大滤光片切割成复数个矩形小滤光片3，各矩形小滤光片3最好是正方形，其厚度最好是在0.2至2.0mm之间。这些矩形小滤光片3可以具有相同的特性或是不同的特性。亦即，可以控制切割方向的不同(比如图5A或5B所示)，来使这些矩形小滤光片3具有不同的特性。
步骤S13将该等矩形小滤光片3的至少一部份堆叠贴合在一起以成为一矩形柱体6或7。于此步骤中，可以选择将全部或一部份的矩形小滤光片3贴合在一起。而该等矩形小滤光片3是由一种紫外线硬化型的可溶解性粘胶5而堆叠贴合在一起，而形成图6A的结构。或者，对于具有不同特性的矩形小滤光片，可由一种紫外线硬化型的永久性粘胶4与一种紫外线硬化型的可溶解性粘胶5而堆叠贴合在一起，而形成图6B的结构。
步骤S14对该矩形柱体6或7进行滚圆，以将该矩形柱体6或7修整为一圆柱体。于此步骤中，可以使用CNC滚圆机，所形成的圆柱体具有±0.02的真圆度，而可加工处理的圆柱体的直径为2至30mm左右。
步骤S15分离该圆柱体以形成复数个圆形滤光片，于此步骤中，是由将该圆柱体浸泡入水中而使该紫外线硬化型的可溶解性粘胶溶解而完成。
步骤S16清洗该等圆形滤光片，由图6A的结构所形成的圆形滤光片具有单层结构，而由图6B的结构所形成的圆形滤光片具有多层结构。
图7B显示本发明的滤光片的制造方法的流程图之二。本实施例是类似于图7A，不同的处在于步骤S11’是提供复数个大滤光片，各大滤光片所切割形成的小滤光片直接就具有不同的特性，而不用如图7A地在同一片大滤光片中控制不同的切割方向以形成不同特性的矩形小滤光片。其余步骤皆与图7A相同，于此不再详述。
由本发明的方法来形成滤光片可具有以下优点1.利用激光切割机来将大滤光片切割成矩形小滤光片，因为没有材料耗损，所以晶棒的使用率可以高达65％-90％。
2.利用CNC滚圆机，可以达到高达±0.02的真圆度，且处理出来的圆形小滤光片不再具有锐角，而小滤光片的有效区域可以相对于已知技术而加大。
3.本发明的滤光片的制造流程，有利于进行大量生产，而且，同时适合于制造具有单片元件与多片元件的滤光片与光学低通滤镜。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及以下申请专利范围的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。
权利要求
1.一种圆形滤光片的制造方法，其特征在于，包含以下步骤提供一大滤光片；将该大滤光片切割成复数个矩形小滤光片；将该等矩形小滤光片的至少一部份堆叠贴合在一起以形成一矩形柱体；对该矩形柱体进行滚圆，以将该矩形柱体修整为一圆柱体；分离该圆柱体以形成复数个圆形滤光片；及清洗该等圆形滤光片。
2.如权利要求1所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中该大滤光片是为选自一镀有过滤膜的玻璃片、一蓝玻璃片及一镀有过滤膜的石英片所组成的群组之一。
3.如权利要求1所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中各该矩形小滤光片是为正方形。
4.如权利要求1所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中该等矩形小滤光片是由一种紫外线硬化型的可溶解性粘胶而堆叠贴合在一起。
5.如权利要求4所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中分离该圆柱体以形成复数个圆形滤光片的步骤是由将该圆柱体浸泡入水中而使该紫外线硬化型的可溶解性粘胶溶解而完成。
6.如权利要求1所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中该等矩形小滤光片是由一种紫外线硬化型的永久固定胶与一种紫外线硬化型的可溶解性粘胶而堆叠贴合在一起。
7.如权利要求6所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中分离该圆柱体以形成复数个圆形滤光片的步骤是由将该圆柱体浸泡入水中而使该紫外线硬化型的可溶解性粘胶溶解而完成。
8.一种圆形滤光片的制造方法，其特征在于，包含以下步骤提供复数个大滤光片；将该等大滤光片切割成复数个矩形小滤光片；将该等矩形小滤光片的至少一部份堆叠贴合在一起以成为一矩形柱体；对该矩形柱体进行滚圆，以将该矩形柱体修整为一圆柱体；分离该圆柱体以形成复数个圆形滤光片；及清洗该等圆形滤光片。
9.如权利要求8所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中该等大滤光片的至少其中一个是为选自一镀有过滤膜的玻璃片、一蓝玻璃片及一镀有过滤膜的石英片所组成的群组之一。
10.如权利要求8所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中各该矩形小滤光片是为正方形。
11.如权利要求8所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中该等矩形小滤光片是由一种紫外线硬化型的永久性粘胶与一种紫外线硬化型的可溶解性粘胶而堆叠贴合在一起。
12.如权利要求11所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中分离该圆柱体以形成复数个圆形滤光片的步骤是由将该圆柱体浸泡入水中而使该紫外线硬化型的可溶解性粘胶溶解而完成。
13.如权利要求11所述的圆形滤光片的制造方法，其特征在于，其中该圆形滤光片具有多层结构。
全文摘要
一种圆形滤光片的制造方法，包含以下步骤提供一大滤光片；将该大滤光片切割成复数个矩形小滤光片；将该等矩形小滤光片的至少一部份堆叠贴合在一起以形成一矩形柱体；对该矩形柱体进行滚圆，以将该矩形柱体修整为一圆柱体；分离该圆柱体以形成复数个圆形滤光片；及清洗该等圆形滤光片。
文档编号G02B5/20GK1877373SQ200510076000
公开日2006年12月13日 申请日期2005年6月7日 优先权日2005年6月7日
发明者陈杰扶 申请人:和淞科技股份有限公司