CN116710377A - 用于清洁及搬运的载体机构 - Google Patents

Abstract

本公开内容的实施方式涉及用于保持光学装置的载体机构。载体机构包括相邻托盘组件，所述相邻托盘组件堆叠而使得多个光学装置透镜被保持在所述相邻托盘组件之间。载体机构通过接触光学装置透镜的角部来保持多个光学装置透镜，而不损坏多个光学装置透镜。使用设置在托盘组件中的多个支撑销和多个捕捉销来保持多个光学装置透镜。每一托盘包括对应于多个光学装置透镜的多个开口，使得流体可接触多个光学装置透镜。载体机构可用于多个光学装置透镜的多个处理方法中。

Description

用于清洁及搬运的载体机构

背景

领域

本公开内容的实施方式总体涉及光学装置。更具体地，本文描述的实施方式涉及用于保持光学装置的载体机构。

相关技术的说明

包括波导组合器(诸如增强现实波导组合器)和平坦光学装置(诸如超表面)的光学装置被用于辅助重叠图像。产生的光传播穿过光学装置，直到光离开光学装置并且覆盖在周围环境上。

光学装置一般包括设置在光学装置上的结构。光学装置和在光学装置上形成的结构由薄而脆的材料形成，所述材料在暴露于外部应力时损坏。此外，施加在光学装置之上的一些涂层和在光学装置上形成的结构对搬运(handling)很敏感。因此，当在不同的处理工具之间传送光学装置时，光学装置容易受到损坏。因此，在处理操作期间利用载体机构来保持光学装置是期望的。然而，载体机构需要精确的配置以避免接触和损坏结构、涂层和光学装置。

此外，许多用于保持光学装置的载体机构一般仅被用于一系列处理操作中的一个步骤，导致光学装置的搬运增加。例如，竖直处理和基于流体的清洁操作难以在将光学装置保持在载体机构中的同时执行。增加的搬运可导致对光学装置的损坏。据此，本领域需要一种用于保持光学装置的载体机构。

发明内容

在一个实施方式中，提供一种具有至少两个托盘组件的载体。每一托盘组件包括：第一定位轨及第一非定位轨。每一托盘组件进一步包括：托盘，所述托盘耦合至所述第一定位轨及所述第一非定位轨。所述托盘设置于所述第一定位轨与所述第一非定位轨之间。每一托盘组件进一步包括：穿过所述托盘而设置的多个开口及穿过所述托盘而设置的多个捕捉(capture)销。每一托盘组件进一步包括：多个支撑销，所述多个支撑销穿过所述托盘而设置，所述多个支撑销及所述多个捕捉销能操作以保持多个光学装置透镜。

在另一实施方式中，提供一种具有至少两个托盘组件的载体。每一托盘组件包括：第一定位轨及第一非定位轨。每一托盘组件进一步包括：托盘，所述托盘耦合至所述第一定位轨及所述第一非定位轨。所述托盘设置于所述第一定位轨与所述第一非定位轨之间。每一托盘组件进一步包括：穿过所述托盘而设置的多个开口及穿过所述托盘而设置的多个捕捉销。每一托盘组件进一步包括：多个支撑销，所述多个支撑销穿过所述托盘而设置。所述多个支撑销及所述多个捕捉销能操作以保持多个光学装置透镜。所述多个支撑销包括斜坡(ramp)，所述斜坡能操作以接触所述多个光学装置透镜的角部。

在又一实施方式中，提供一种方法。所述方法包括以下步骤：在包括流体的处理站中安置载体机构。所述载体机构能操作以在第一托盘组件与第二托盘组件之间保持多个光学装置透镜。由设置于所述第一托盘组件中的多个支撑销及设置于所述第二托盘组件中的多个捕捉销来保持所述多个光学装置透镜。所述方法进一步包括以下步骤：引导超声波(ultrasonic)能量朝向所述载体机构。所述超声波能量平行于要清洁的所述多个光学装置透镜的表面而传播。所述超声波能量迫使所述流体穿过在所述第一托盘组件与所述第二托盘组件之间的间隙且穿过在所述第一托盘组件及所述第二托盘组件中的多个开口。

附图简要说明

为了能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参考实施方式获得对上文简要概括的本公开内容的更特定的描述，其中一些实施方式在附图中图示。然而，应注意，附图仅图示示例性实施方式且因此不应被认为是对本公开内容的范围的限制，且可允许其他等效的实施方式。

图1A是根据实施方式的载体机构的示意性透视图。

图1B是根据实施方式的载体机构的部分的示意性横截面图。

图1C是根据实施方式的载体机构的部分的示意性透视图。

图2是根据实施方式的处理站的示意性横截面图。

图3是根据实施方式的用于将多个光学装置透镜保持在载体机构中的方法的流程图。

图4是根据实施方式的用于在载体机构中处理多个光学装置透镜的子方法的流程图。

为了便于理解，已经尽可能地使用相同的参考数字来表示图所共有的相同元件。可预期，一个实施方式的元件和特征可有益地并入其他实施方式中，而无需进一步叙述。

具体实施方式

本公开内容的实施方式总体涉及光学装置。更具体地，本文描述的实施方式涉及用于保持光学装置的载体机构。在一个实施方式中，提供一种具有至少两个托盘组件的载体。每一托盘组件包括第一定位轨和第一非定位轨。每一托盘组件进一步包括耦合至第一定位轨和第一非定位轨的托盘。托盘设置于第一定位轨与第一非定位轨之间。每一托盘组件进一步包括穿过托盘而设置的多个开口和穿过托盘而设置的多个捕捉销。每一托盘组件进一步包括穿过托盘设置的多个支撑销，多个支撑销和多个捕捉销能操作以保持多个光学装置透镜。

图1A是载体机构100的示意性透视图。载体机构100包括两个或更多个托盘组件105，即，第一托盘组件105A和第二托盘组件105B。每一托盘组件105包括定位轨102、非定位轨104、和托盘106。托盘106可耦合到多个捕捉销114和多个支撑销116。在可与本文所述的其他实施方式组合的一个实施方式中，载体机构100具有在约135mm至约323mm之间的载体机构高度120。载体机构100能操作以保持多个光学装置透镜112。载体机构100提供将多个光学装置透镜112放置在清洁装置中，清洁装置诸如是超声波清洁器。载体机构100允许将化学暴露、热暴露、振动和其他制造步骤施加于多个光学装置透镜112。另外，载体机构100允许在多个光学装置透镜112上执行计量工艺。例如，当由载体机构100保持时，可在多个光学装置透镜112上执行光学检查或品质检查。载体机构100也可用以保持多个光学装置透镜112以用于运输。虽然仅展示四个捕捉销114和四个支撑销116来保持多个光学装置透镜112中的每一光学装置透镜，可将任意数量的多个支撑销116和多个捕捉销114设置在托盘106中以如所期望地保持光学装置透镜112。

如图1A中所展示，两个或更多个托盘组件105堆叠在一起以形成载体机构100。载体机构100至少包括设置在(即，堆叠在)第一托盘组件105A上的第二托盘组件105B。第一托盘组件105A的定位轨102和非定位轨104能够与相邻的第二托盘组件105B的定位轨102和非定位轨104接触，使得两个或更多个托盘组件105可被堆叠。形成定位轨102和非定位轨104使得第一托盘组件105A的定位轨102和非定位轨104能够与相邻的第二托盘组件105B的定位轨102和非定位轨104重叠，以保持为堆叠的。在可与本文所述的其他实施方式组合的一个实施方式中，定位销设置在定位轨102上，使得两个或更多个托盘组件105保持重叠和堆叠。可利用托盘进给器(feeder)来堆叠两个或更多个托盘组件105。虽然图1A中仅展示两个托盘组件105(第一托盘组件105A和第二托盘组件105B)，载体机构100可包括多于两个的堆叠的托盘组件105。例如，载体机构100可包括堆叠结构(stack)中的十个托盘组件105。

定位轨102和非定位轨104保持托盘106。定位轨102包括第一狭缝108。非定位轨104包括第二狭缝109。第一狭缝108和第二狭缝109允许托盘106被安置在定位轨102与非定位轨104之间。托盘106被插入到定位轨102的第一狭缝108中。第一狭缝108对准在托盘组件105内的托盘106。然后，将托盘106滑入非定位轨104的第二狭缝109中。定位轨102和非定位轨104由材料形成，该材料包括但不限于不锈钢、塑料(诸如，聚丙烯)、陶瓷(诸如，Al₂O₃)、黄铜、或上述项的组合。

托盘106进一步包括多个开口110。多个开口110提供对设置在两个堆叠的托盘组件105之间的多个光学装置透镜112的存取。多个开口110的形状可被调整以对应于设置在两个堆叠的托盘组件105之间的多个光学装置透镜112的轮廓。托盘106可以是耐腐蚀材料。托盘106包括但不限于：不锈钢、塑料(诸如，聚丙烯)、陶瓷(诸如，Al₂O₃)、黄铜、或上述项的组合。虽然在图1A中仅展示多个光学装置透镜112中的六个，但是可由两个相邻的托盘组件105来保持任意数量的多个光学装置透镜112。另外，可在载体机构100中保持任意数量的多个光学装置透镜。

可基于对应于多个光学装置透镜112的多个开口110的期望轮廓将多个开口110激光切割到托盘106中。多个开口110允许流体、气体、或固体接触多个光学装置透镜112。例如，化学浴或水批次可经由多个开口110接触多个光学装置透镜112。流体、气体、或固体也可经由在两个堆叠的托盘组件105之间的间隙126来接触多个光学装置透镜112。间隙126在约6mm与约12mm之间。另外，多个开口110和间隙126允许对多个光学装置透镜112进行光学检查。

多个光学装置透镜112可以是本领域中使用的任何光学装置透镜，且可以是不透明的或透明的，取决于光学装置透镜的用途。此外，光学装置透镜选择可进一步包括多个光学装置透镜112的变化形状、厚度、和直径。托盘组件105能操作以被调整以适应(fit)不同的光学装置透镜形状。在可与本文描述的其他实施方式组合的一个实施方式中，多个光学装置透镜112包括但不限于：硅(Si)、二氧化硅(SiO₂)、熔融石英、石英、碳化硅(SiC)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)、磷化铟(InP)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、蓝宝石、或上述项的组合。在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，多个光学装置透镜112是平坦光学装置，诸如超表面。在可与本文描述的其他实施方式组合的其他实施方式中，多个光学装置透镜112是波导组合器，诸如增强现实波导组合器。在可与本文所述的其他实施方式组合的另一实施方式中，多个光学装置透镜112可具有在多个光学装置透镜112的第一表面113或第二表面115(图1B中所展示)上图案化的光学装置结构。

图1B是载体机构100的部分125的示意性横截面图。在图1A中展示部分125。如图1B中所见，托盘106设置在非定位轨104的第二狭缝109中。托盘106可通过固定螺钉(setscrew)122保持在位。固定螺钉122设置在非定位轨104中且可被拧紧以接触托盘106以改进托盘106的稳定性和保持力。固定螺钉122也可设置在定位轨102中以将托盘106保持在第一狭缝108中。

多个捕捉销114和多个支撑销116耦合至托盘106。多个捕捉销114和多个支撑销116偏移以防止多个光学装置透镜112的过约束(over-contraint)。多个光学装置透镜112中的光学装置透镜被安置为与支撑销116接触。多个支撑销116各自包括斜坡(ramp)118和捕捉柱117。斜坡118允许多个光学装置透镜112的角部安放于多个支撑销116上。在可与本文所述的其他实施方式组合的一个实施方式中，斜坡118大体上是浅的，使得多个光学装置的角部被保持而不会在斜坡118上移动或移位(shift)。因此，多个光学装置透镜112在多个光学装置透镜112的边缘和面上不接触。斜坡118允许在不损坏多个光学装置透镜112的情况下保持多个光学装置透镜112。捕捉柱117防止多个光学装置透镜112的侧向移动。多个捕捉销114提供竖直力以保持多个光学装置透镜112，同时，多个支撑销116防止多个光学装置透镜112的侧向移动。通过多个捕捉销114和多个支撑销116将多个光学装置透镜112保持在载体机构100中允许将多个光学装置透镜112传送到多个处理站以进行处理。载体机构100牢固地保持多个光学装置透镜112，使得多个光学装置透镜112不需要额外的搬运。因此，载体机构100将对多个光学装置透镜112的损坏最小化。此外，提供多个光学装置透镜112的多个处理步骤的载体机构100增加了产量，因为搬运和传送多个光学装置透镜112所需的时间更少。

多个捕捉销114中的每一者的斜坡119也改进对多个光学装置透镜112的侧向支撑，而不损坏多个光学装置透镜112。多个光学装置透镜112的保持允许载体机构100用于处理方法，诸如竖直处理。多个支撑销116和多个捕捉销114包括塑料材料，诸如聚醚醚酮、聚丙烯、或其他高温塑料。

多个支撑销116和多个捕捉销114使用热熔(heat staking)工艺耦合到托盘106。多个支撑销116和多个捕捉销114包括结合区域(bonding region)124。多个支撑销116和多个捕捉销114中的每一者的结合区域124穿过托盘106而设置。将热熔工艺施加到结合区域124以将多个支撑销116和多个捕捉销114耦合到托盘106。热暴露为托盘106提供结合的密封，使得多个支撑销116和多个捕捉销114保持在托盘106中。在可与本文所述的其他实施方式组合的一个实施方式中，结合区域124在暴露于热熔工艺时形成铆钉(rivet)且结合到托盘106。

图1C是载体机构100的部分125的示意性透视图。在图1A中展示部分125。如图1C中所展示，多个捕捉销114和多个支撑销116偏移以防止多个光学装置透镜112的光学装置透镜的过约束。多个支撑销116和多个捕捉销114的结合区域124穿过托盘106而设置。热熔工艺与接合区域124形成铆钉以将多个捕捉销114和多个支撑销116固定到托盘106。此外，如图1C中所见，可迫使流体(即，清洁流体)穿过多个开口110或间隙126，同时多个光学装置透镜112被保持在托盘106之间。

图2是处理站200的示意性横截面图。载体机构100设置在处理站200中。处理站200可经配置以将超声波能量输送到由载体机构100保持的多个光学装置透镜112。超声波能量由转换器(transducer)202提供。处理站200允许载体机构100浸泡在流体中。在可与本文所述的其他实施方式组合的一个实施方式中，流体是清洁流体，并且迫使清洁流体穿过载体机构的多个开口110或间隙126以移除多个光学装置透镜112上的颗粒。在一些情况下，清洁流体包括但不限于：氟化氢(HF)、盐酸(HCl)、硝酸(HNO₃)、柠檬酸(C₆H₈O₇)、氢氧化铵(NH₄OH)、去离子水(DIW)或上述项的组合。在可与本文描述的其他实施方式组合的另一实施方式中，载体机构100可设置在处理站200中的基座(未展示)上。在可与本文描述的其他实施方式组合的又一实施方式中，处理站200可经配置以将空气流输送到由载体机构100保持的多个光学装置透镜112。例如，可迫使空气流穿过载体机构的多个开口110或间隙126以干燥多个光学装置透镜112。处理站200也可经配置以向由载体机构100保持的多个光学装置透镜112喷射气体、流体或固体。

多个光学装置透镜通过设置在托盘组件105的托盘106中的多个捕捉销114和多个支撑销116保持在载体机构100中。载体机构100包括托盘组件105的堆叠结构以允许将多个光学装置透镜112保持在竖直处理位置。因此，多个光学装置透镜112的第一表面113或第二表面115垂直于转换器202的表面204。第一表面113和第二表面115可具有设置在第一表面113和第二表面115上的光学装置结构。因此，第一表面113和第二表面115是要清洁的表面。第一表面113和第二表面115平行于转换器202引导超声波能量的方向，使得不会形成气穴(air pocket)。在可与本文所述的其他实施方式组合的其他实施方式中，转换器202设置在处理站200的侧壁206上。因此，为了确保超声波能量平行于多个光学装置透镜112的要清洁表面而被引导，将载体机构100安置成第一表面113和第二表面115垂直于处理站200的侧壁206。

图3是用于将多个光学装置透镜112保持在载体机构100中的方法300的流程图。在操作301处，将多个光学装置透镜112安置于第一托盘组件105A上。多个光学装置透镜112与设置在第一托盘组件105A的托盘106中的多个支撑销116接触。在操作302处，第二托盘组件105B被放置在第一托盘组件105A之上。设置在第二托盘组件105B中的多个捕捉销114进一步保持多个光学装置透镜112。第一托盘组件105A的定位轨102和非定位轨104与第二托盘组件105B的定位轨102和非定位轨104对准及堆叠。保持在第二托盘组件105B中的多个捕捉销114围绕设置在载体机构100中的多个光学装置透镜112。

在可选的操作303处，额外的托盘组件105被堆叠在第二托盘组件105B上，直到期望数量的多个光学装置透镜112已被保持在载体机构100中。

在可选的操作304处，执行子方法400。图4是用于在载体机构100中处理多个光学装置透镜112的子方法400的流程图。参考图2的处理站200来描述子方法400。然而，可结合根据本文描述的公开内容的实施方式的其他处理站来执行子方法400。在操作401处，将载体机构100安置于处理站200中。安置载体机构100使得多个光学装置透镜112的第一表面113和第二表面115平行于超声波能量的的传播方向。超声波能量由转换器202提供。超声波能量迫使流体穿过载体机构100中的间隙126和多个开口110，使得流体接触多个光学装置透镜112。在一个实施方式中，超声波能量具有约20kHz至约100MHz的频率。在可与本文所述的其他实施方式组合的另一实施方式中，可在操作304中利用兆声波(megasonic)能量。

在操作402处，喷雾混合物(spray mixture)被喷射在载体机构100之上。经由载体机构100中的间隙126和多个开口110喷射喷雾混合物，使得喷雾混合物接触多个光学装置透镜112。喷雾混合物包括但不限于以下一者或更多者：气态CO₂、液体CO₂、固体CO₂、上述项的组合、或其他合适材料。

在操作403处，载体机构100暴露于干燥工艺。干燥工艺包括使空气流动穿过在第一托盘组件105A与第二托盘组件105B之间的间隙126并且穿过多个开口110。例如，干燥工艺可包括在多个光学装置透镜112处引导空气以干燥在先前处理步骤(诸如，操作402)之后的多个光学装置透镜112。在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，在操作402的处理站200中执行干燥工艺。在可与本文所述的其他实施方式组合的其他实施方式中，在单独的处理站中执行干燥工艺。

在另一可选的操作305中，可将载体机构100传送到其他处理站以进行额外的处理步骤。载体机构100在多个光学装置透镜112保持在载体机构100中的同时提供要在多个光学装置透镜112上执行的多个处理步骤。因此，载体机构100最小化对多个光学装置透镜112的损坏，因为在处理步骤之间对多个光学装置透镜112的搬运较少。另外，提供多个光学装置透镜112的多个处理步骤的载体机构100增加产量，因为搬运和传送多个光学装置透镜112所需的时间更少。

总之，本文展示并且描述用于保持光学装置的载体机构。载体机构包括相邻托盘组件，所述相邻托盘组件堆叠而使得多个光学装置透镜被保持在所述相邻托盘组件之间。托盘组件包括定位轨、非定位轨、及由定位轨和非定位轨保持的托盘。托盘包括穿过托盘而设置的多个捕捉销和多个支撑销。多个捕捉销和多个支撑销通过接触光学装置透镜的角部来保持多个光学装置透镜，而不接触或损坏多个光学装置透镜。每一托盘包括对应于多个光学装置透镜的多个开口，使得流体可接触多个光学装置透镜。此外，多个开口提供对多个光学装置透镜的光学检查。载体机构能操作以在多个处理方法中使用且因此最小化对多个光学装置透镜的损坏并且增加产量。

虽然上文针对本公开内容的范例，但是在不脱离本公开内容的基本范围的情况下可设计本公开内容的其他和进一步的范例，且本公开内容的范围由所附的权利要求书来确定。

Claims (20)

1.一种具有至少两个托盘组件的载体，每一托盘组件包含：

第一定位轨；

第一非定位轨；

托盘，所述托盘耦合至所述第一定位轨及所述第一非定位轨，所述托盘设置于所述第一定位轨与所述第一非定位轨之间；

多个开口及多个捕捉销，所述多个开口及所述多个捕捉销穿过所述托盘而设置；及

多个支撑销，所述多个支撑销穿过所述托盘而设置，所述多个支撑销及所述多个捕捉销能操作以保持多个光学装置透镜。

2.如权利要求1所述的载体，其中第一托盘组件的所述第一定位轨与第二托盘组件的第二定位轨接触，所述第一托盘组件的所述第一非定位轨与所述第二托盘组件的第二非定位轨接触，且所述第一托盘组件与所述第二托盘组件彼此相邻。

3.如权利要求2所述的载体，其中在所述第一托盘组件与所述第二托盘组件之间的间隙在约6mm与约12mm之间。

4.如权利要求1所述的载体，其中所述托盘保持在所述第一定位轨的第一狭缝及所述第一非定位轨的第二狭缝中。

5.如权利要求4所述的载体，其中多个固定螺钉设置于所述第一定位轨及所述第一非定位轨中，以将所述托盘耦合至所述第一狭缝及至所述第二狭缝。

6.如权利要求1所述的载体，其中所述多个捕捉销包括斜坡，所述斜坡能操作以提供对所述多个光学装置透镜的侧向支撑。

7.如权利要求1所述的载体，其中所述多个支撑销包括斜坡及捕捉柱。

8.如权利要求1所述的载体，其中所述托盘包括材料，所述材料包含不锈钢、塑料、陶瓷、黄铜、或上述的组合。

9.一种具有至少两个托盘组件的载体，每一托盘组件包含：

第一定位轨；

第一非定位轨；

托盘，所述托盘耦合至所述第一定位轨及所述第一非定位轨，所述托盘设置于所述第一定位轨与所述第一非定位轨之间；

多个开口及多个捕捉销，所述多个开口及所述多个捕捉销穿过所述托盘而设置；及

多个支撑销，所述多个支撑销穿过所述托盘而设置，所述多个支撑销及所述多个捕捉销能操作以保持多个光学装置透镜，所述多个支撑销包括斜坡，所述斜坡能操作以接触所述多个光学装置透镜的角部。

10.如权利要求9所述的载体，其中第一托盘组件的所述第一定位轨耦合至第二托盘组件的第二定位轨，所述第一托盘组件的所述第一非定位轨耦合至所述第二托盘组件的第二非定位轨，所述第一托盘组件与所述第二托盘组件彼此相邻。

11.如权利要求10所述的载体，其中在所述第一托盘组件与所述第二托盘组件之间的间隙在约6mm与约12mm之间。

12.如权利要求9所述的载体，其中所述多个捕捉销包括斜坡，所述斜坡能操作以提供对所述多个光学装置透镜的侧向支撑。

13.如权利要求9所述的载体，其中所述多个支撑销及所述多个捕捉销包括塑料材料。

14.如权利要求9所述的载体，其中所述托盘包括材料，所述材料包含不锈钢、塑料、陶瓷、黄铜、或上述的组合。

15.一种方法，包含以下步骤：

在包括流体的处理站中安置载体机构，所述载体机构能操作以在第一托盘组件与第二托盘组件之间保持多个光学装置透镜，由设置于所述第一托盘组件中的多个支撑销及设置于所述第二托盘组件中的多个捕捉销来保持所述多个光学装置透镜；及

引导超声波能量朝向所述载体机构，所述超声波能量平行于要清洁的所述多个光学装置透镜的表面而传播，所述超声波能量迫使所述流体穿过在所述第一托盘组件与所述第二托盘组件之间的间隙且穿过在所述第一托盘组件及所述第二托盘组件中的多个开口。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述多个支撑销及所述多个捕捉销接触所述多个光学装置透镜的角部。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包含以下步骤：施加热至所述多个捕捉销及所述多个支撑销以将所述多个捕捉销及所述多个支撑销耦合至所述第一托盘组件及所述第二托盘组件。

18.如权利要求15所述的方法，进一步包含以下步骤：使所述载体机构暴露于干燥工艺，所述干燥工艺包括使空气流动穿过在所述第一托盘组件与所述第二托盘组件之间的所述间隙且穿过所述多个开口。

19.如权利要求15所述的方法，进一步包含以下步骤：在所述载体机构上喷涂喷雾混合物，所述喷雾混合物包括以下一者或多者：气态CO₂、液体CO₂、或固体CO₂。

20.如权利要求15所述的方法，进一步包含以下步骤：引导兆声波能量朝向所述载体机构，所述超声波能量平行于要清洁的所述多个光学装置透镜的所述表面而传播。