CN1052796C - 在纤维盘等类似盘片中植入光导纤维的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用来在一个具有一均匀平表面的盘片54内植入一根或多根光导纤维30的设备，包括一个框架22用来在一个纤维插入平台16的上方支承一个纤维插入工具56，插入平台16位于一个容纳紫外线激活的液体粘接剂64的浸池60上方，液体粘接剂64用来将光导纤维30粘在盘片54上，还包括一个紫外光源78，纤维插入工具56携带光导纤维30向下到达纤维插入平台16，在一个需要的插入点刺入放在其间的盘片54，并携带光导纤维30穿过纤维插入平台16内的一个开口58到达盘片54的下侧，以浸入和移出浸池60内的液体粘接剂64，随后由紫外线78照射，在紫外线78下曝光引起粘接剂64从液体到固体的状态改变，结果使光导纤维30永久地粘在盘片54的插入点上。

Description

在纤维盘等类似盘片中植入光导纤维的设备和方法

发明背景

光导纤维现已用来进行控制带宽的光波的可靠传送，这种传送能实现远距离电讯信号传递而原始信号不会出现明显的损失或衰减。光导纤维另外的本质上类似于基本电信用途一个分支的用途是彩色光的美术显像。但是，利用这种光经过位于一模拟阵列中的光导纤维的传送而产生有色光的生动显像，是十分罕见的，而且不被普遍接受或用来显像以促进货物销售或服务业务，或者产生生动有趣的图像。

实际上不存在这种显像，即能够赋予该显像以有规则的运动以便光照的光导纤维图像产生通过一个或多个显示盘的连续的顺次的运动的幻象。每个显示盘具有一个半刚性基座或平表面用来在需要的模式阵列中支持该光纤显像，以便单独设置或设置在有规则束内的每个光导纤维的端部产生该光纤显像的预定的和需要的照明效果。

但是，单根或成束的光导纤维必须用手植入显示器中，因为还没有能够有效进行这种需要的操作的机器。通过人工或自动操作，在一盘片材料中可靠植入单根或成束的光导纤维，以完成顺次运动图像的制作是现在需要的。

因此，本发明的一个目的是提供一种设备，用来在一纤维或类似材料盘片内以一预定模式植入多根光导纤维，该盘片具有一基本均匀的平表面用来产生和照射出一个顺次运动的模式。本发明的又一个目的是提供一种设备，用来在一纤维盘内人工或自动地植入多根光导纤维并且将各单根光导纤维组合成需要的规则束。

本发明的另一个目的是提供一人工瞄准装置，用来将植入光导纤维的插入工具定位在纤维盘内的一个预定位置上。本发明的另一个目的是提供一种将植入光导纤维的插入工具定位在纤维盘内的一个或多个预定位置上的自动控制。

本发明还有一个目的是固定该光导纤维，一旦光导纤维插入并穿过盘片，到达盘片的表面，在光导纤维的外表面涂一粘接剂，递着盘片的该外表面拉动纤维，通过紫外线下曝光固化该粘接剂，将该光导纤维固定在纤维盘片外表面的预定位置上。

其他的目的将在后面说明。

发明概述

这里描述一种用来在一个具有一均匀平表面的盘片上植入一根或多根光导纤维的设备。这种设备包括一个用来支承一纤维插入装置的框架。该纤维插入装置位于一个纤维插入平台上方，该平台则位于一个用来将光导纤维粘接在盘片上的装置的上方。该用来将光导纤维粘接在盘片上的装置包括一个容纳紫外线激活的液体粘接剂的浸池和一个紫外光源。盘片置于纤维插入装置和纤维插入平台之间。纤维插入装置包括一个用来给一个植入头供给光导纤维的装置。该植入头携带光导纤维向下到达纤维插入平台。植入头在一需要的插入点携带光导纤维刺入盘片，并通过一位于插入平台内的开口到达盘片以外，以浸入或移出浸池内的液体粘接剂并随后由来自紫外光源的紫外线照射。紫外线下的曝光引起粘接剂由液体到固体的状态变化，从而在插入点实现光导纤维和盘片久粘接。

纤维插入装置的植入头还包括一个装在植入头内的纤维夹紧装置用来夹紧和释放所述光导纤维，也包括一个具有一中空管且光导纤维可从中通过的插入工具。该插入工具具有一个斜削尖的末端以利于光导纤维刺入和插入到盘片中。用来供给光导纤维的装置包括一个纤维供给马达，用来放出和缠绕盘在一个纤维供给卷上的光导纤维。

用来将光导纤维接到盘片上的装置的浸池部分还包括一个向上的截头锥体部分，该部分具有一个位于中心的与纤维插入装置的植入头同轴线的开口，用来接收光纤的末梢使其浸入到容纳于此的粘接剂中。该浸池还包括一个用来循环液体粘接剂的装置，液体粘接剂从一容器中进入一腔体，并向上通过一腔体从向上的截头锥体部分排出，以在位于中心的开口处保持液体粘接剂一个恒定液面，使光导纤维的浸入深度是从其末端沿光导纤维测得的一个预定距离。光导纤维浸入所述液体粘接剂的深度范围在1/8到3/8英寸。

用来将光导纤维粘接到盘片上的装置还包括一个光闸，用来隔离浸池中的紫外线激活的液体接剂和紫外光源的辐射，从而防止引起粘接剂从液体到固体的状态改变，激活该紫外光源会引起粘接剂从液体到固体的状态改变，用一额定辐射即时间在5到15微秒之间，光强度在7500到15000毫瓦即可。该紫外光源设在纤维插入平台下方，具有一发射的紫外线束，向上聚焦在伸出在盘片以外的光导纤维的末梢，并进入到纤维插入平台的开口内。浸入液体粘接剂后的光导纤维的末梢在来自紫外光源的紫外线辐射下，引起所述粘接剂从液体到固体的状态转变，结果在光导纤维伸到盘片插入点的末梢处形成一个固体粘接剂珠，这个珠基本上是透明的。

纤维插入装置还包括一个装置用来照亮光导纤维在盘片上的插入点从而将盘片和插入点对准植入头。照亮插入点的装置位于纤维插入平台上方，并对准照亮一个位于植入头正下方的点。

该植入光导纤维的设备的框架可在一水平面内移动，以使纤维插入装置正对盘片中的插入点，盘片由一支承件支承并保持静止。或者，支承盘片的支承件可在一水平面内移动，以使纤维插入装置正对盘片中的插入点，而植入光导纤维的设备的框架保持静止。

在一个具有一均匀平表面的盘片中植入一根或多根光导纤维的方法包括以下几个步骤：提供一个用以在一个纤维插入平台上方支承一个纤维插入装置的框架，在该纤维插入装置和纤维插入平台之间放入一盘片，在纤维插入平台下方设置一个用来将光导纤维粘接在所述盘片上的装置，该粘接装置包括一个容纳紫外线激活的液体粘接剂的浸池，一个光闸和一个紫外光源，之后给携带所述光导纤维到纤维插入平台的纤维插入装置供给光导纤维，在一需要的插入点刺入盘片，并携带纤维到达盘片下面，通过一个位于插入平台的开口浸入到浸池内的液体粘接剂中，从液体粘接剂的浸池中移走光导纤维将其带到盘片的下面以使只有光导纤维的末梢伸出盘片，关闭光闸用来自紫外光源的的紫外线照射光导纤维的末梢，紫外线下的曝光引起粘接剂从液体到固体的状态变化，结果在延伸到盘片上的曝光导纤维的末梢形成一固体粘接剂珠，从而永久地将光导纤维粘接在盘片的插入点上。

该方法还包括照亮光导纤维在盘片内插入点的步骤，以将盘片和插入点对准纤维插入装置。该方法还包括在一水平面内移动框架的步骤，以使纤维插入装置正对纤维在盘片内的插入点，该盘片支承在一支承件内并保持静止。或者，该方法可以包括另一步骤，即在一支承件内支承盘片并在一水平面内移动该支承件，以使纤维插入装置正对光导纤维在盘片中的插入点而框架保持静止。

对在一个具有一均匀平表面的盘片中植入一根或多根光导纤维的方法的描述特别包括以下步骤：在一纤维插入平台的上方提供一个用来支承一纤维插入装置的框架，在纤维插入装置和纤维插入平台之间放入一盘片，在纤维插入平台下方设置一个用来将光导纤维粘接在盘片上的装置，该粘接装置包括一个容纳紫外线激活的液体粘接剂的浸池，一个光闸和一个紫外光源，供给纤维插入装置一第一测定长度的光导纤维，该纤维插入装置夹持该光导纤维并将其带到恰好位于纤维插入平台紧上方的位置，在一个需要的插入点刺入盘片并携带光导纤维到达盘片的下面穿过插入平台的一个开口，供给一第二测定长度的光导纤维使之穿过纤维插入装置并将其末梢部分浸入所述浸池内的液体粘接剂中，之后从液体粘接剂的浸池的浸渍中移出光导纤维并将其携带到盘片的下面，结果只有光导纤维的末梢伸出盘片，关闭液体粘接剂浸池上方的光闸以防止在紫外线下曝光下的凝固，用来自紫外光源的紫外线辐射伸出盘片的光导纤维的末梢，紫外线下的曝光引起粘接剂从液体到固体的状态改变，结果在延伸到盘片上的光导纤维的末梢形成一固体粘接剂珠，从而永久地将光导纤维粘接在盘片的插入点上，现在松开与盘片粘接的光导纤维并收回纤维插入装置，在恰好位于缩回的纤维插入装置末梢的一个点处割断光导纤维，结果一需要长度的光导纤维在插入点处与盘片粘接。

该方法还包括照亮光导纤维在盘片内插入点的步骤，以将盘片和插入点对准纤维插入装置。该方法还包括在一水平面内移动框架的步骤，以使纤维插入装置正对光导纤维在盘片内的插入点，该盘片支承在一支承件内并保持静止。或者，该方法包括另一步骤，即在一支承件内支承盘片并在一水平面内移动该支承件，以使纤维插入装置正对光导纤维在盘片中的插入点而框架保持静止。

上述方法在供给第一和第二长度光导纤维的步骤中，还包括控制一个纤维供给马达用来放出和缠绕盘在一个纤维供给卷上的光导纤维。在把光导纤维的末梢浸入浸池中液体粘接剂的步骤中，该方法包括将一浸池位于中心的开口与纤维插入装置同轴正对，以接收纤维的末梢，而且包括给位于中心的开口提供一液体粘接剂的恒定液面，以使光导纤维的浸入深度是从其末梢沿光导纤维测得的一个预定距离。该方法还包括，在辐射所述纤维的末梢的步骤中，浸入液体粘接剂后的光导纤维的曝光时间在5到15微秒内，光强度在7500到15000毫瓦内。

附图简述

为了说明本发明的目的，现给出优选方式的附图，但见，应该理解，本发明并不局限于所示的准确布置和所用工具。

图1是本发明的光导纤维植入设备的一个前视图，图中插入头位于提起位置。

图2是本发明的光导纤维植入设备的一个前视图，图中插入头位于降下的位置，抵住纤维盘片支承平台。

图3是本发明的光导纤维植入设备的一个侧视图，图中插入头向下抵住支承平台，示出一个照明瞄准装置，该瞄准装置用来将插入工具定位在纤维盘片内预先标明的位置上。

图4是插入头和插入平台的一个放大图，示出一光导纤维向下延伸穿过插入工具靠近一液体粘接剂容器的一个局部剖开的前视图，并示出一光闸，和一用来将光导纤维粘接到一纤维盘片上的紫外线灯。

图5是一沿图3的线5-5的断面图，表示了本发明的光导纤维植入设备可以作人工或自动控制的X-Y平面运动。

图6是一个计算机辅助控制器的方框图，用来在以一个预定的模式阵列将光导纤维插入和粘接到纤维盘片上的情况下，将该光导纤维插入设备的插入头和插入平台自动定位在多个预定的位置上。

图7是一光导纤维固定在一个纤维盘片上的一个放大图，示出了在紫外线灯下曝光后光导纤维和盘片的粘接性联接。

实施例详述

以下详述是现今设想到的实施本发明的最佳模式。本描述并不具有限制作用，而仅仅基于说明本发明基本原理的目的。参照以下结合附图的详述，可容易地理解本发明的各种特性和优点。

现详细参照附图，图中相同的标号对应相同的部分或元件，示出一光导纤维植入设备10。该光导纤维植入设备10的组成如下：一个支承块和插头安装组件12，一个植入头14，一个纤维插入平台16，一平台支承18，一个基座20和一个框架22。该框架22支承一垂直延伸的导卫臂24，导卫臂24支承着支承块和插头安装组件12，以及纤维卷26和纤维供给马达28。导卫臂24从基座20和框架22垂直向上延伸，在纤维插入平台16的上方将支承块和插头安装组件12支承在一固定距离处。在该导卫臂24的最上部，安装有纤维供给卷26和纤维供给马达28，以使光导纤维30能从卷26上通过一纤维供给系统32放出。该供给系统32包括供给和缠绕滑轮34，36，滑轮34，36提供足够张力在来自人工或自动控制的适当指令下放出和夹紧纤维供给卷26与支承块和插头安装组件12之间的纤维30。

从支承块和插头安装组件12处向下延伸的是平行移动控制臂38，40，它们也可以看作是细长的圆柱形支承轴，用来支承插头14和在插头14从插头安装组件12向下延伸时控制其位置。纤维30由一夹紧凸轮42保持在插头14内的位置上。凸轮42呈偏心形状，以一已知的在一需要位置夹紧或保持一物体的操作方式，在插头14内旋转为与纤维30接触或脱离。保持在插头安装组件12内的还有一刀片或切刃44，用来切断光导纤维30，见以下更全面的解释。

人工操作光导纤维植入设备10的时候，一手柄46用来通过控制臂38，40在支承块和插头安装组件12内上下移动而移动插头14。与手柄46相联的是一触发器48，用以控制刀片44和夹紧凸轮42，见以下更全面的描述。

框架22内有一个插头定位装置50，该装置50包括一个照明光源(未示出)，该光源产生一聚焦光束52，通过产生一个与在预标定点穿过纤维盘片54的插头14的插入点相关联的有形照明光点，照亮纤维盘片54上的预标定位置。

从如图1中所示的纤维植入设备10的停工位置对其操作，压下插头14的手柄46内的触发器48，纤维夹紧凸轮42旋合。触发器48的压下触发刀片或切刃44，切掉超出伸出插头14的插入工具56以外的所述纤维的一个预定长度的光导纤维。

该插入工具56是具有一挖出中心的象针一样的刚性工具，以使纤维30从中通过，还具有一削尖的(斜削尖的)末端以刺入保持在一支承件或架子55内的盘片54。

当夹紧和切割纤维30完成后，纤维植入设备10的下一动作是通过纤维供给系统32从供给卷26供给增加的光导纤维30，纤维的长度使插头14能够沿控制臂38，40允许的铅垂线通过插头安装组件12向下移动，直到插入工具56与纤维盘片54相接触。由供给马达28控制的可从供给卷26上放出的光导纤维30，其预定的长度允许插头14在控制臂38，40上向下运动一精确长度，而该长度正是利用该光导纤维在插入和粘接到盘片54的材料上以后照射出一模式陈列所需要的。

人工操作时，手柄46用于推动插入工具56穿过纤维盘片54到达由插头定位装置50的光束52标出的点。纤维夹紧凸轮42松开，以使供给马达28在夹紧凸轮42再旋紧以前从供给卷26放出另一增加的或第二测定长度的光导纤维30，因而该第二测定长度的光导纤维30从已经插入纤维盘片54的插入工具56向下延伸。插入工具56和光导纤维30向下延伸，穿过如图4中所示的平台16上的一个开口58。在此位置，插头14与盘片54的材料物理性接触，以在随后的操作过程中保持盘片的位置。

一旦插入工具56和光导纤维30伸出纤维盘片54预测定距离，光导纤维30就与液体粘接剂接触，其末梢浸入液体粘接剂浸池60。浸池60包括一个容器62用来容纳液体粘接剂64，粘接剂64用来将光导纤维30以一种如下解释的方式固定在纤维盘片54向下的一侧。

光导纤维30的插入容器62的一个设在中心的象泉眼一样的延伸件66的截头锥体部分内，该截头锥体具有一与插入工具56轴线正对的开口68。液体粘接剂64向上流出，再向下到达延伸件66的外侧，并且借助一个具有螺旋叶片72的螺旋状轴70继续这一运动。该轴70由使其转动的动力(未示出)驱动。由于轴70的旋转，液体粘接剂64实现如下循环：液体粘接剂从延伸件66顶部的轴线正对的开口68流出，向下流到延伸件66的外侧并进入容器62，接着通过一系列小孔74，在此，轴70的螺旋叶片72使粘接剂液在延伸件66内上升并又从开口68流出。这种方式使液体粘接剂在开口中继续保持一恒定深度，因而使光导纤维30的末梢能浸入液体粘接剂64一个预定的1/8到3/8英寸范围内的深度。

液体粘接剂64现最好是丙烯酸树脂，其在紫外线曝光下凝固(从液体到固体的状态改变)。一种这样的光敏粘接剂由新泽西州新不伦瑞克的诺兰产品公司(Norland Products of New Brunswick，New Jersey)生产，型号为NOA 1060(70)。光强在12000毫瓦内时额定凝固曝光时间约10微秒。也可采用其他具有以上所述性质的光敏粘接剂，只要其在曝光时间为5到15微秒，光强度为7500到15000毫瓦之间时凝固。

光导纤维30的末梢浸入液体粘接剂64一相当时间，以使纤维30的末梢和一预定长度上敷有粘接剂64，纤维30垂直缩回一第三测定距离以使其最末端(末梢)伸到一个恰好位于纤维盘片54下表面紧下方的点。在插入过程的这一时间，一个光闸76(可以是一转盘或收缩“眼”)被放入在容器62和照射区，即纤维30的最末端(末梢)之间。光闸76可由一安装臂77安装在支承件18上。光闸76阻挡来自一紫外光源78的直射和反射光进入容器60。紫外线灯78由一夹爪82固定在一个适当向上的倾斜的位置，与插入工具56的运行轨迹呈45°到60°角，以减少紫外线的直射或反射溢出而进入容器62内。

紫外线灯78向上斜指向插入平台16底部的圆锥形开口58，开口58内有敷着液体粘接剂64的光导纤维30的最末端，抵在盘片54材料的下侧。液体粘接剂64在紫外线照射(光束80)下的曝光使敷在纤维30上的液体粘接剂64从液体变成固体而牢固和瞬时地凝固，并将光导纤维30牢固地固定在纤维盘片54的插入点。

参照图7，缩回的光导纤维30被示出由固化的粘接剂64固定在纤维盘片54上。粘接剂64保持在纤维30的外表面上，在纤维向上拉通过盘片54时，粘接剂64从纤维30的浸入表面上被部分地刮去，到了纤维的末梢处。由于杵维30向上拉通过盘片54，粘接剂64沿紧邻纤维30末梢的纤维盘片54的下侧形成一个粘接珠65。粘接剂64的珠65通常形成一半球形状，并对所有波长的光都呈基本透光性。

现对纤维植入设备10的下一动作进行说明。在夹紧凸轮42松开后，由于插头14提到其停工位置，盘片54也松开。夹紧凸轮42的松开，允许由粘接剂64连接到盘片54上的光导纤维30，从插头14和插入工具56向下延伸一第四测定长度，该长度为从插头安装组件12内的刀片44到插入平台16的距离。完全延伸时，纤维30在插头14回到其停工位置的同时由刀片44在插入工具56的末端切断。此时，自由的光导纤维30可被集成一束或保持隔离，可用来完成与一个或多个照射源的联接，以适应在纤维盘片上完成的模式陈列显像的需要。

需要能够在一个平面内沿X和Y方向都可移动，以便在盘片54内预先设定和标明的插入点上方给插头14定位。因此，如图5中所示，基座20和框架22被示出能够在X方向(纤维盘片54的前方)或在Y方向(横向平行于纤维盘片54的最近边)移动，以使插入工具56正对盘片54上标明的需要的插入点。这一运动能通过人工掌握框架22和手柄46来完成，将插头14定在由定位装置50的光束52指示的需要的位置上，以使插头14(还有插入工具56)正对光导纤维30在纤维盘片54内的插入点，而盘片54位于其内的支承件55保持静止，但插入平台16随框架22运动。或者，也可在一类似的X-Y平面内移动插入平台16顶部上方的支承件55内的纤维盘片54，还是采用光束52来将插头14准确定位在需要的插入点上方。

刚描述过的基座20和框架22或者位于支承件55内的纤维盘片54的定位，可以采用一控制器84。如图6中所示，该控制器84利用双向数据信号线来控制光导纤维植入设备10的顺序操作。控制器84通过通信线路88，90向光导纤维植入设备10提供操作顺序的信号和数据信息。通信线路88可通过控制支承块和插头安装组件12以及纤维供给系统32内的操作来控制光导纤维植入设备10上半部分内的操作。通信线路90可用来给纤维插入平台16以下的元件，容器62，光闸76和紫外线灯78等提供操作顺序的控制。

当然，总的操作控制保存在控制器84内以给光导纤维植入设备10的所有动作正确排序。每条通信线路88，90都是双向的，因此可接收来自植入设备10的操作元件的状态信号，因而控制器84可在操作执行时能够有效地明确每个元件的每个操作的瞬时状态和这种操作的顺序。而且，通信线路88和90能传递数据以操作植入设备10的单个元件。

如果需要全自动控制，在光导纤维植入设备10的控制程序上说，可利用另外一条控制基座20和框架22X-Y方向运动的通信线路92，或者一条控制支承件55X-Y方向运动的通信线路94。与其他通信线路88，90的情形相同，通信线路92，94是双向的，从控制器84给光导纤维植入设备提供运动控制信号，并且接收给控制器84指明植入设备10的可移动元件准确反应的信号，还传递数据用来完成具体操作。

在全自动操作中，控制器84可以是一专用计算机，具有恰当的程序控制软件以顺序操作光导纤维植入设备10。控制器84能给X-Y运动控制装置86提供指令，装置86转换成线性位移，通过任何适宜的具有可伸展臂以控制基座20和框架22或支承件55的水平运动的装置，比如步进马达或液压或气动活塞，来移动基座20和框架22或者支承件55。适宜的传感器(未示出)可用来监测X和Y方向的运动以使插头14对准盘片54上照亮的插入点。类似的X-Y方向运动的指令也可以同样的方式利用一个同样的X-Y方向的如运动控制器86一样的控制器，直接赋给支承件55。所以，该光导纤维植入设备10可以人工操作、半自动操作、或者全自动操作。

光导纤维植入设备10的顺序操作，无论是人工、半自动或全自动式，都可描述如下：植入设备10具有一光导纤维30，从纤维供给卷26通过纤维供给系统32进入插头14。纤维30通过插入工具56的中心空洞供给，使它只稍微伸出插入工具56的末梢。驱动纤维夹紧凸轮42夹紧纤维30在一位置后，刀片44切去纤维30超出插入工具56末梢的余量，植入设备10的这个初始穿线就完成了。操作步骤如下所述。

光导纤维30在插头14内的位置上由纤维夹紧凸轮42夹住，插头14可开始向下运动，可以通过放松一个运动控制臂38，40上的止动件(未示出)，也可以通过指令纤维供给马达28使其从纤维供给卷26上通过纤维供给系统32放出第一测定长度的光导纤维30实现。该第一测定长度的光导纤维30允许插头14在运动控制臂38、40上通过支承块和插头安装组件12向下运动，因而使插入工具56定位在预先设定和标明的插入点的正上方。插入点由来自位于框架22内的插头定位装置50的光束52标明。

如果该插入设备由人工控制，支承件55内的盘片54或者框架22(和基座20和插入平台一起)都可在需要的X-Y方向移动将光束52对准标明在盘片54材料上的插入点。如果将盘片54移动，定位在插头14的插入工具56下方的标明的插入点上，停放盘片54的支承件55可以在X-Y方向移动而插入设备10保持静止。如果移动基座20和框架22，反过来将引起垂直导卫臂24以及装于其上的所有元件包括支承块和插头安装组件12、插入平台16和浸池60的相同运动，以保持这些元件的整体性对齐，而盘片54和支承件55保持静止。

一旦插头14的插入工具56正下方的标明的插入点正确对准，穿过盘片54材料的插入，由人工利用手柄46推动插入工具56穿过盘片54的材料来完成，结果插头14的斜削尖端部接触并刺入盘片54的材料。然后在标明的插入点刺入盘片54的材料的插入工具56通过插入平台16和圆锥形开口58伸出。

当这个操作程序完成后，给纤维供给马达28一个指令，使其放出一光导纤维30的第二测定长度，这个长度实质上是插入工具56末端和液体粘接剂浸池60之间的距离，因此光导纤维30的末梢能够浸入位于浸池60的泉眼状延伸件66顶部的开口68一预测定距离。夹紧凸轻42脱离与纤维30的接触，使该测定长度通过插入工具56放出。光导纤维30的末梢伸出插入工具56的端部以外，进入浸池60的循环液体粘接剂64中。纤维30的末梢浸入液体粘接剂一足够时间以使接剂敷在纤维30的末梢的外表面上，使其敷在一个沿纤维30的约0.25到0.375英寸的短距离上。

经过一测定的时段后，如植入设备由人工操作，插入工具从盘片54的材料中拔出一第三测量距离(不松开夹紧凸轮42)，使敷着液体粘接剂64的光导纤维30的末梢依然穿过盘片54的材料伸出，物理性地定位于盘片材料下侧的下方一点，而且进入圆锥形开口58内。先前为适应光导纤维30的末梢通过而打开的光闸76，此时在液体接剂浸池60的上方紧紧关闭，紫外线灯78供能，产生紫外光束80照射在敷于光导纤维30末梢的液体粘接剂64上。粘在纤维30末梢和紧邻外表面的液体粘接剂64的曝光，引起粘接剂64从液体到固体的状态改变，永久地将光导纤维30的末梢固定在盘片54的材料的插入点上。紫外光束照射光导纤维30的末梢和紧邻的外表面经过一测定时间，引起粘接剂64状态改变以后关闭。

在需要半自动或全自动操作的情况下，为得到插头14、插入工具56和光导纤维30的预定的向上运动以使光导纤维30的末梢恰好位于盘片54材料下侧的下方一点，纤维供给马达28可供能，改变其方向将光导纤维30的第三测定长度缠绕到纤维供给卷26上，以得到光导纤维30的末梢(敷有液体接剂64)恰好位于盘片54材料下方一点的需要位置。这样，插头14能够与通过操作纤维供给马达28进行的任何从纤维供给卷26供给和缠绕光导纤维30的动作同时移动，纤维供给系统32可以用尽可能缓慢的速度缠绕纤维30。

或者，插头14的运动可通过在支承块12内设置齿轮来完成，因而操作一步进马达并使齿轮与每个控制臂38、40上的一排相应齿啮合，插头14即可响应提供给控制齿轮的一个步进马达(未示出)的步进指令实现上下运动。这种方式下，插头14同样可提起一短距离，以使纤维供给系统32反转，将光导纤维缠绕一预测定长度而提升插头14一所需距离，使插入工具56脱离刺入状态，并且将光导纤维30的末梢定位在如上所述的紧靠盘片54材料下侧的需要位置上。

纤维夹紧凸轮42松开，插头14在控制臂38、40上提升，恢复其在支承块和插头安装组件12内的停工位置。一旦插头14回到其停工位置，驱动刀片44在插入工具56的斜削尖末端切断植入光导纤维30，使之与其他植入纤维聚敛起来组织成组或束，在照射下通过盘片54，产生模式阵列呈现的顺序运动。

这里并不试图由所述的本设备的操作方法和设备涵盖将该设备用于装配线上操作时的足够的步骤，前面的描述只用来在一标明的预定的模式阵列中植入光导纤维，该阵列随后用于在通过显像盘片的一个或多个框架中的顺序运动。因此，在描述在一个显像框架54内人工、半自动和全自动植入光导纤维时，本发明的光导纤维植入设备10的设备和操作方法只与前面所描述的本设备和操作步骤相对应。

本发明可以由不脱离本发明思想和基本属性的其他具体形式来实施，因而，描述的实施例从各方面都是示意性的而非限制性的，本发明的范围应由所附的权利要求而不是前面的详述表明，落入等同效果范围内的所有改进也应该包含在本发明范围内。

Claims (26)

1.一种用来在一个具有一均匀平表面的盘片植入一根或多根光导纤维的设备，它包括一个框架，用来支承位于一个纤维插入平台上方的一个纤维插入装置，纤维插入平台位于一个将所述光导纤维粘接到所述盘片上的装置上方，该粘接装置包括一个容纳紫外线激活的液体粘接剂的浸池和一个紫外光源，所述盘片放入所述纤维插入装置和所述纤维插入平台之间，所述纤维插入装置包括一个给一个插头供给光导纤维的装置，该插头携带所述光导纤维向下到达所述纤维插入平台，所述插头在一需要的插入点刺入所述盘片并携带所述光导纤维穿过所述插入平台内的一个开口到达所述盘片的下侧，以浸入所述浸池内的所述液体粘接剂和从中移出，以及随后由来自所述紫外光源的紫外线照射，在所这紫外线下曝光引起所述粘接剂由液体到固体的状态改变，结果将所述光导纤维永久性地粘接在所述盘片的插入点上。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述纤维插入装置的所述插头包括一个位于其内的纤维夹紧装置以夹紧和松开所述光导纤维，还包括一个具有一中空管且所述光导纤维可从中穿过的插入工具，所述插入工具具有一个斜削尖的末端以易于所述光导纤维刺入和插入所述盘片。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光导纤维供给装置包括一个供给马达用来放出和缠绕在一个纤维供给卷上的光导纤维。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，用来将所述光导纤维粘接到所述盘片上的所述装置的所述浸池，还包括一个向上的截头锥体部分，该部分具有一个位于中心的与所述纤维插入装置的所述插头轴线正对的开口，用来接收所述光导纤维的末梢，使之浸入容纳在浸池中的所述液体粘接剂中。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，容纳所述液体粘接剂的所述浸池还包括一个循环所述液体粘接剂的装置，所述液体粘接剂从一容器进入，向上通过一个腔体进而从一个向上的截头锥体部分溢出，以在所述位于中心的开口内提供液体粘接剂一个恒定液面，用来将所述光导纤维浸入一个从其末梢沿该纤维测量的一个预定距离的深度。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述光导纤维浸入所述液体粘接剂的一个深度在1/8到3/8英寸。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，用来将所述光导纤维粘接到所述盘片上的所述装置还包括一个光闸，用来屏蔽所述紫外线激活的所述浸池内的液体粘接剂，不使其在所述紫外光源下曝光，从而阻止了所述粘接剂从液体到固体的状态改变的发生。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述紫外光源被激活以引起所述粘接剂从液体到固体的状态改变，其额定曝光时间在5到15微秒的一个范围内，光强度在一个7500到15000毫瓦的范围内。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述紫外光源设在所述纤维插入平台下方，具有一紫外线的发射光束，向上聚焦在伸到所述盘片下侧的所述光导纤维上，并进入所述纤维插入平台内的开口。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，浸入所述液体粘接剂后的所述光导纤维由来自所述紫外光源的紫外线辐射，引起所述粘接剂从液体到固体的一个状态改变，结果在所述光导纤维延伸到所述盘片的插入点上形成一个固体粘接剂珠，所述珠基本是透光的。

11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述纤维插入装置还包括一个用来照亮所述光导纤维进入所述盘片的所述插入点的装置，以将所述盘片和所述插入点对准所述插头。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述用来照亮所述插入点的装置设在所述纤维插入平台上方，并对准照亮位于所述插头正下方的一个点。

13.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述框架可以在一水平面内运动，以对准所述盘片内的所述插入点正上方的所述纤维插入装置。所述盘片支承在一个支承件内，并保持静止。

14.如权利要求1所述的设备，其特征在于，一个支承所述盘片的支承件可在一水平面内运动，以对准所述盘片内的所述插入点正上方的所述纤维插入装置，所述框架保持静止。

15.一种用来在一个具有一均匀平表面的盘片内植入一根或多根光导纤维的方法，包括以下步骤：

提供一个框架，用来支承一个在一个纤维插入平台上方的纤维插入装置；

在所述纤维插入装置和所述纤维插入平台之间放入一盘片；

在所述纤维插入平台下方设置一个装置用来将所述光导纤维粘接到所述盘片上，所述粘接装置包括一个容纳此外线激活的液体粘接剂的浸池，一个光闸和一个紫外光源；

供光导纤维给携带所述光导纤维到达所述纤维插入平台的所述纤维插入装置；

在需要的插入点上刺入所述盘片并携带所述光导纤维通过所述插入平台的一个开口到达所述盘片的下侧，以浸入所述浸池中的所述液体粘接剂中；

从所述液体粘接剂的所述浸池的浸渍中移出所述光导纤维，并将其带到所述盘片的下侧，以使只有所述光导纤维的末梢伸出所述盘片；

关闭所述光闸，用来自所述紫外光源的紫外线照射所述纤维的末梢，在所述紫外线下曝光引起所述粘接剂从液体到固体的状态改变，结果在所述光导纤维的末梢形成一固体粘接剂珠，并延伸到所述盘片上，从而在插入点将所述纤维永久粘接在所述盘片上。

16.如权利要求15所述的方法，还包括一个步骤，即照亮所述光导纤维进入所述盘片的插入点，以将所述盘片和所述插入点对准所述纤维插入装置。

17.如权利要求15所述的方法还包括一个步骤，即在一个水平面内移动所述框架，以对准所述光导纤维进入所述盘片内的所述插入点正上方的所述纤维插入装置，所述盘片支承在一个支承件内并保持静止。

18.如权利要求15所述的方法还包括一个步骤，即在一个支承件内支承所述盘片，并且在一个水平面内移动所述支承件，以对准所述光导纤维进入所述盘片内的所述插入点正上方的所述纤维插入装置，所述框架保持静止。

19.一种用来在一个具有一均匀平表面的盘片内植入一根或多根光导纤维的方法，包括以下步骤：

提供一个框架用来支承一个在一个纤维插入平台上方的纤维插入装置；

在所述纤维插入装置和所述纤维插入平台之间放入一盘片；

在所述纤维插入平台下方设置一装置用来将所述光导纤维粘接到所述盘片上。所述粘接装置包括一个容纳紫外线激活的液体粘接剂的浸池，一个光闸和一个紫外光源；

给所述纤维插入装置供给光导纤维的一个第一测定长度，使所述纤维插入装置夹住并携带所述光导纤维到达恰好位于所述纤维插入平台上方的一个位置；

在需要的插入点刺入所述盘片，并携带所述光导纤维通过所述插入平台内的一个开口到达所述盘片的下侧；

供给光导纤维一个第二测定长度，穿过所述纤维插入装置并使所述光导纤维的末梢浸入所述浸池内的所述液体粘接剂中；

从所述液体粘接剂的所述浸池的浸渍中移出所述光导纤维，并将其带到所述盘片的下侧，以使只有所述光导纤维的末梢伸出所述盘片；

关闭所述液体粘接剂的所述浸池上方的所述光闸，以防止浸池中的粘接剂在紫外线下曝光而凝固；

用来自所述紫外光源的紫外线照射伸出所述盘片的所述光导纤维的末梢，在所述紫外线下曝光引起所述粘接剂由液体到固体的状态改变，结果在所述光导纤维的末梢形成一固体粘接珠，并伸到所述盘片上，从而永久地将所述光导纤维粘接在所述盘片的插入点上；

现松开粘接在所述盘片上的所述光导纤维并收回所述纤维插入装置；

在一个恰好位于缩回的所述纤维插入装置末端的一个点上切断所述光导纤维，结果使一需要长度的光导纤维在插入点粘接在所述盘片上。

20.如权利要求19所述的方法还包括一个步骤，即照亮所述光导纤维进入所述盘片的插入点，以将所述盘片和所述插入点与所述纤维插入装置对准。

21.如权利要求19所述的方法还包括一个步骤，即在一个水平面内移动所述框架以对准所述光导纤维进入所述盘片的所述插入点正上方的所述纤维插入装置，所述盘片支承在一个支承件内并保持静止。

22.如权利要求19所述的方法还包括一个步骤，即在一个支承件内支承所述盘片，并在一水平面内移动所述支承件，以对准所述光导纤维进入所述盘片的所述插入点正上方的所述纤维插入装置，所述框架保持静止。

23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，供给所述光导纤维的第一和第二测定长度的步骤包括控制一个纤维供给马达来放出和缠绕绕在一个纤维供给卷上的光导纤维。

24.如权利要求19所述的方法，其特征在于，将所述光导纤维浸入所述浸池内的所述液体粘接剂的步骤还包括将所述浸池内的一个位于中心的开口与所述纤维插入装置同轴对齐，用来接收所述光导纤维的末梢。

25.如权利要求19所述的方法还包括一个步骤，即给所述位于中心的开口提供一液体粘接剂的恒定液面，用来将所述光导纤维浸入一个从其末梢沿该纤维测量的一个预定距离的深度。

26.如权利要求19所述的方法，其特征在于，照射所述光导纤维末梢的步骤包括浸入所述液体粘接剂后的所述光导纤维的末梢的曝光时间在5到15微秒的范围内，光强度在7500到15000毫瓦的范围内。

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