KR102622406B1 - 도파관의 표면을 폴리싱하는 방법 - Google Patents

도파관의 표면을 폴리싱하는 방법 Download PDF

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Abstract

기준 표면에 대한 직각도를 달성하기 위해 도파관의 타깃 표면을 폴리싱하는 방법이 개시된다. 방법은 i) 기준 평면을 획정하는 평평한 표면을 가지는 폴리싱 플레이트 및 복수의 각도 배향으로 폴리싱 동안 도파관을 홀딩하도록 구성된 조정 가능한 장착 장치를 가지는 폴리싱 장치를 제공하는 단계; ⅱ) 제1 시준된 광빔이 기준 평면에 평행한 표면으로부터 반사되고 제2 직각의 시준된 광빔이 기준 표면으로부터 반사되도록 광학 정렬 센서 및 광 반사 장치를 위치시키는 단계; ⅲ) 광학 정렬 센서에 의해 수신된 반사가 광학 정렬 센서 내에서 정렬되고, 이에 의해 기준 평면과 기준 표면 사이의 직각도를 나타내도록 폴리싱 장치 내에서 도파관을 정렬하는 단계; 및 ⅳ) 정렬된 도파관의 타깃 표면을 폴리싱하는 단계를 포함한다.

Description

도파관의 표면을 폴리싱하는 방법
본 명세서에 개시된 요지는 도파관(waveguide) 관한 것으로, 보다 상세하게는 도파관의 표면을 폴리싱(polishing)하는 방법에 관한 것이다.
특정한 머리 장착형 디스플레이(head-mounted display: HMD)는 도파관의 외부 표면으로부터의 내부 전반사에 의해 기판 내부에서 광파를 트래핑하는(trap) 것에 의해 동작하는 2차원 도파관을 이용한다. 도파관 내부에서 트래핑되는 광파는 부분 반사 표면의 어레이에 의해 커플링 아웃된다(coupled out). 전형적으로, 커플링 아웃된 광파는 사용자의 눈에 전달되기 전에 추가의 도파관을 통과한다. 전파되는 이미지의 품질을 유지하기 위해, 도파관의 2개 이상의 표면 사이에 매우 고도한 직각도(perpendicularity)가 있어야만 한다. 전형적으로, 이러한 도파관은 서로 반대인 2쌍의 평행한 외부 표면(즉, 상단 및 하단, 전방 및 후방)을 가지며, 여기에서 2쌍은 서로 직각이어야만 한다.
본 발명을 이해하고 본 발명이 실제로 어떻게 수행될 수 있는지를 보이기 위해, 실시형태는 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 설명될 것이다:
도 1은 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 도파관의 평면도를 도시하며;
도 2는 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 도파관의 사시도를 도시하며;
도 3은 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 폴리싱 장치의 개략적인 등각도를 도시하며;
도 4는 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 조정 가능한 장착 장치를 도시하는 도 3의 영역의 확대도를 도시하며;
도 5는 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 잠금 기구의 개략적인 부분 절개 등각도를 도시하며;
도 6은 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 도파관을 정렬하는 프로세스를 도시하는 개략도를 도시하며;
도 7은 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 2개의 표면을 정렬하는 개념화된 개략도를 도시하며;
도 8은 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 도파관을 정렬하는 대안적인 방법을 도시하며;
도 9는 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 도파관을 정렬하는 대안적인 평면도를 도시하며;
도 10은 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 도파관을 정렬하기 위한 개구를 가지는 폴리싱 장치의 저면도를 도시한다
다음의 상세한 설명에서, 다수의 특정 세부사항은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 명세서에 개시된 요지는 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 다른 예에서, 널리 공지된 방법, 절차 및 구성요소는 본 명세서에 개시된 요지를 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않았다.
이러한 점을 염두에 두고, 본 명세서에 개시된 요지는 서로 평행하지만 도파관의 측부 외부 표면에 대해 각이 진 복수의 내부 부분 반사 표면을 포함하는 PCT 공개 WO 2018/065975 A1에 개시된 바와 같은 도파관에 특히 적용 가능하더라도, 본 발명은 내부 부분 반사 표면 없이도 고품질의 상호 직각인 폴리싱된 표면을 생성하기 위해 광학 구성요소가 폴리싱되어야만 하는 경우에 또한 유리하게 적용될 수 있다. 이제 도 1을 참조하면, 측부 외부 표면(101), 전방 및 후방 표면(104), 각진 내부 표면(102a-102x)을 가지는 도파관(100)의 평면도가 도시되어 있다. 도 2는 측부 표면(101), 상부 표면(103) 및 전방 표면(104)이 도시된 도파관(100)의 사시도를 도시한다. 전술한 PCT에 개시된 것과 같은 도파관에서, 측부 외부 표면에 대한 상부 및 하부 표면 사이, 그리고 특정 바람직한 구현에서, 또한 내부 표면에 대한 상부 표면과 하부 표면 사이에 매우 고도한 직각도가 있어야만 한다.
이와 같이, 도파관의 폴리싱될 표면("타깃 표면")과 적어도 하나의 다른, 전형적으로 인접한 표면("기준 표면") 사이의 정확한 직각도를 달성하기 위해 도파관의 외부 표면을 폴리싱하는 방법이 본 명세서에서 제공된다. 일부 실시형태에서, 타깃 표면은 외부 표면 및 내부 표면과 같은 2개의 상이한 비평행 기준 표면에 정확히 직각으로 동시에 폴리싱되는 것이 바람직할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 방법은 도파관의 타깃 표면을 폴리싱하는데 사용하기 위한 폴리싱 장치(300)를 제공하는 단계를 포함한다. 폴리싱 장치(300)는 평평한 외부(도시된 바와 같이 상부) 표면(303)을 가지는 환형 폴리싱 플레이트(301)를 포함한다. 폴리싱 플레이트(301)는 폴리셔(polisher)(도시되지 않음)와 물체 사이의 접촉점이 폴리싱 평면(일반적으로 물체의 표면이 연마됨에 따라서 폴리싱 동안 이동하는)을 한정하도록 폴리싱될 물체를 홀딩하고 폴리싱될 물체와 폴리셔 사이의 슬라이딩 가능한 접촉을 용이하게 하도록 구성된다. 폴리싱 동안, 폴리싱 장치(300)는 평평한 표면(303)이 폴리싱 평면에 평행하도록 폴리셔와 접촉한다. 그러므로, 평평한 표면(303)은 폴리싱 평면에 항상 평행한 평면(이하 "기준 평면")을 한정한다고 말할 수 있다. 도 3이 위쪽을 향한 평평한 표면(303)을 가지는 폴리싱 장치(300)를 도시하더라도, 이것은 대부분의 경우 폴리싱 동안 폴리싱 장치(300)가 폴리셔 상으로 거꾸로 뒤집히기 때문에 명료함을 위한 것이다.
폴리싱 장치(300)는 타깃 표면의 폴리싱 동안 도파관(100)을 홀딩하도록 구성된 적어도 하나의 조정 가능한 장착 장치(305)를 더 포함한다. 조정 가능한 장착 장치(305)는 폴리싱 장치(300)의 평평한 표면(303)에 대한 복수의 각도 배향 중 어느 하나에서 도파관을 홀딩하도록 추가로 구성된다. 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 조정 가능한 장착 장치(305)는 복수의 축을 중심으로 하는 도파관(100)의 회전을 용이하게 하고, 이에 의해 사용자는 타깃 표면이 폴리싱될 원하는 평면(즉, 폴리싱이 완료된 후 평행하게 만들어짐)을 설정하는 것을 가능하게 한다.
일부 실시형태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 폴리싱 장치(300)는 복수의 조정 가능한 장착 장치(305)를 포함할 수 있으며, 각각의 장착 장치(305)는 상이한 도파관(100)을 홀딩하고, 각각의 장착 장치(305)는 독립적으로 조정 가능하고, 이에 의해 복수의 도파관(100)의 동시 폴리싱을 가능하게 한다. 일부 실시형태에서, 폴리싱 장치(300)는 아래에 상세히 설명되는 바와 같이 각각의 장착 장치가 광학 정렬 센서와 순차적으로 정렬되도록 하는 회전 가능한 베이스(307)를 더 포함한다. 자유 회전은 폴리싱 동안 허용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 방법은 다양한 지점에서 폴리싱 플레이트(301)의 평평한 표면(303) 상에 복수의 희생 블록(309)(예를 들어, 접착 결합 재료를 사용하여)을 장착하는 단계를 더 포함한다. 희생 블록(309)은 폴리싱 동안의 균형 및/또는 부하 분산을 위해 일부 경우에 필요할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 희생 블록(309)은 폴리싱 동안 도파관(들)(100)에 가해지는 압력의 일부를 완화시키기 위해 또한 필요할 수 있다. 이러한 것은 폴리싱 프로세스가 처음에 도파관의 모서리 또는 가장자리에 도달하는 경우에 특히 가치가 있으며, 이는 그렇지 않으면 폴리셔의 과도한 부하의 국부적인 인가를 초래할 것이다. 희생 블록(309)의 사용에 의해, 폴리싱 프로세스의 부하는 항상 상대적으로 넓은 영역에 걸쳐 분산되어, 기준 평면에 대한 폴리셔의 평행도를 유지하고, 도파관의 모서리 또는 가장자리에 대한 손상을 방지한다. 이러한 경우에, 폴리싱 전에, 도파관(100)의 타깃 표면은 희생 블록(309)의 상부 표면에 인접하지만 그 아래에 있어야 한다. "인접하지만 그 아래에"란, 육안으로는 두 표면이 동일한 평면에 있는 것처럼 보이지만 실제로는 타깃 표면이 다소 낮은 상대적 고도에서의 미세한 차이가 있는 것을 의미한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 희생 블록(309)의 상부 표면은 다음에 상세히 설명되는 바와 같이 폴리싱 평면에 평행한 대안적인 기준 평면으로서 사용될 수 있다. 일부 경우에, 2개의 평행한 면과 균일한 두께를 제공하기 위해 사전 폴리싱된 희생 블록을 이용하는 것에 의해, 충분히 정확한 기준 표면은 압력을 이용하여 블록을 평평한 표면(303)에 접착하는 것에 의해 달성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 복수의 희생 블록(309)은 그 상부 표면이 동일한 평면에 놓이고, 즉 동일 평면이고, 두 번째로 희생 블록의 상부 표면이 폴리싱 평면에 정확히 평행한 것을 보장하도록 장착 후에 동시에 폴리싱될 수 있다. 일부 실시형태에서, 희생 블록(309)은 유리, 또는 도파관(100)과 동일한 재료, 또는 임의의 다른 적절한 재료로 만들어질 수 있다.
도 4는 본 명세서에 개시된 요지의 일부 실시형태에 따른 조정 가능한 장착 장치(305)의 확대도를 도시한다. 장착 장치(305)는, 도파관을 수용하고 폴리싱 동안, 예를 들어 임시 접착제 본드를 통해 또는 대안적으로 클램핑에 의해 도파관을 홀딩하도록 구성된 장착 플레이트(402)가 고정된 틸팅 스테이지(400)를 포함한다. 장착 플레이트(402)는 체결구(404)(예를 들어, 나사)에 의해 조여지는 클램프에 의해 틸팅 스테이지(400)에 고정된다. 장착 장치(305)는 적어도 2개의 직각인 축(예를 들어, 틸트 및 롤)을 중심으로 하는 틸팅 스테이지(400)의 회전(틸팅)을 용이하게 하도록 구성된 회전 나사(406a-406b)를 더 포함한다. 특정 실시형태에서, 장착 장치는 폴리싱 플레이트(301)에 대한 틸팅 스테이지(400)의 높이(즉, 고도)의 조정을 용이하게 하기 위해 제3 "고도" 나사(406c)를 포함할 수 있다. 바람직하지만 여기에 도시된 비제한적인 구현에서, 모든 3개의 조정 나사(406a 내지 406c)는 본질적으로 유사하며, 각각은 3점 지지 구조의 한 영역을 상승시키거나 하강시킨다. 그러나, 3개의 조정 지점의 존재는 틸팅 스테이지(400)의 전체적인 상승 또는 하강을 허용한다. 특정 실시형태에서, 타깃 표면의 적어도 일부가 초기 폴리싱 평면(예를 들어, 희생 블록(309)의 상부 표면) 아래이지만 이에 인접하게 위치되도록 도파관의 높이를 설정하는 것이 바람직할 수 있다. 특정 실시형태에서, 도파관의 높이는 나사(406a 내지 406c)의 작동을 통해, 희생 블록(309)이 폴리싱의 초기 스테이지 동안 부하의 전부 또는 대부분을 받도록 초기 폴리싱 평면에 대해 사전 결정된 차이로 조정될 수 있다.
폴리싱 동안, 상당한 응력이 틸팅 스테이지(400)에 가해질 수 있으며, 이는 조정 나사(406a 내지 406c)의 의도하지 않은 미끄러짐, 및 결과적으로 틸팅 스테이지(400)의 배향에서의 바람직하지 않은 편차로 이어질 수 있다. 이러한 편차를 방지하기 위해, 일부 실시형태에서, 장착 장치(305)는 주어진 각도 배향(및 높이)에서 틸팅 스테이지(400)의 배향을 잠그도록 구성된 잠금 기구를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 방법은 바람직하게는 폴리싱 전에 잠금 기구의 사용에 의해 틸팅 스테이지의 각도 배향 및/또는 높이를 잠그는 단계를 더 포함한다.
도 5는 전술한 조정 나사(406a 내지 406c)의 각각의 보다 상세한 예시적인 구조로서 또한 작용하는, 본 명세서에 개시된 요지의 특정 실시형태에 따른 잠금 기구의 개략적인 비제한적 예를 도시한다. 각각의 조정 나사에 의해 지지되는 틸팅 스테이지(400)의 영역의 높이 조정은 중공 볼트(701)를 회전시키는 휠(700)을 회전시키는 것에 의해 달성되며, 이는 차례로 틸팅 스테이지(400)의 영역과 맞물리는 라이더(rider)(703)를 상승 또는 하강시킨다. 조정 나사가 정확하게 조정될 때, 휠(700)은 휠(700)을 잠그는 나사(705)를 조이는 것에 의해 더 이상 회전하지 않도록 고정된다. 추가 클램핑 나사(707)는 케이블(709)를 통해, 폴리싱 플레이트(301)의 지지 부재의 반대쪽 측면에 위치된 케이블 단부(711)에 연결된다. 배향에 대한 모든 조정이 완료되었으면, 나사(707)는 회전되어 케이블(709)을 조이고, 이에 의해 주어진 배향에서 틸팅 스테이지(400)를 폴리싱 플레이트(301)에 고정한다. 일부 실시형태에서, 잠금 기구는 케이블(709)의 인장 동안 틸팅 스테이지(400)가 폴리싱 플레이트(301)에 대해 가라앉는 것을 방지하기 위해 금속 단부(713)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 잠금 기구는 예를 들어 틸팅 스테이지(400)의 배향을 조정하기 위해 나사(707)가 풀릴 때 케이블(709)의 잔류 장력을 유지하도록 케이블 단부(711)와 폴리싱 플레이트(301) 사이에 위치된 스프링(715)을 더 포함할 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 일부 바람직한 실시형태에서, 방법은 도파관(100)의 타깃 표면과 희생 블록(309)의 상부 표면(609) 사이의 높이 차이를 검출하고 폴리싱 전에 원하는 높이 차이를 설정하도록 구성된 높이 감지 장치(600)를 위치시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 높이 감지 장치(600)는 제1 도파관을 원하는 높이로 조정한 후에, 폴리싱 장치(100)에서의 제2 및 후속 도파관의 높이를 제1 도파관과 동일한 높이로 조정하기 위해 또한 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 도 6에 예시된 바와 같이, 방법은 하나 이상의 시준된 광빔을 방출하고 그 반사를 수신하도록 각각 구성된 하나 이상의 광학 정렬 센서(601)(예를 들어, 자동 시준기 등)를 위치시키는 단계, 및 시준된 광빔을 정확히 90° 반사하도록 구성된 하나 이상의 광 반사 장치(603)(예를 들어, 미러, 펜타프리즘(pentaprism) 등)을 위치시키는 단계를 더 포함한다. 각각의 기준 표면(607)에 대해, 대응하는 광학 정렬 센서(601) 및 대응하는 광 반사 장치(603)는, 제1 시준된 광빔이 기준 평면에 평행한 표면(609)으로부터 반사되고 반사 지점에서 제1 시준된 광빔에 직각인 제2 시준된 광빔(605)이 주어진 기준 표면(607)으로부터 반사되도록 위치된다. 적절한 광학 정렬 센서는 Nikon Corporation에 의해 제조된 Nikon Autocollimator 6B-LED/6D-LED를 포함한다. 단일의 넓은 시준된 광빔이 또한 사용될 수 있다는 것을 이해해야 하며, 이러한 경우에, 제1 및 제2 시준된 광빔에 대한 언급은 단일 시준된 광빔의 2개의 상이한 부분을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
일부 실시형태에서, 방법은 조정 가능한 장착 장치(305)의 사용에 의해, 폴리싱 평면이 각각의 기준 표면에 직각이도록 폴리싱 장치(300) 내에 도파관(100)을 정렬하는 단계를 더 포함한다. 이러한 것은 각각의 주어진 기준 표면에 대해, 대응하는 광학 정렬 센서(601)에 의해 수신된 반사가 그 안에서 정렬되고, 이에 의해 도 7을 참조하여 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 기준 평면(및 폴리싱 평면의 확장에 의한)과 주어진 기준 표면 사이의 직각도를 나타내도록 도파관의 각도 배향을 조정하는 것에 의해 달성된다.
방법은 도파관의 타깃 표면을 폴리셔와 슬라이딩 가능하게 접촉시키는 것에 의해 폴리싱하고, 이에 의해 각각의 기준 표면에 대한 타깃 표면의 정확한 직각 폴리싱을 달성하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 정확한 직각도는 1 분각(arcminute) 내의 직각도를 포함한다. 일부 실시형태에서, 정확한 직각도는 10 분각 내의 직각도를 포함한다.
일부 실시형태에서, 위에서 상세히 설명된 바와 같이, 방법은 폴리싱 전에 장착 장치의 잠금 기구를 통해 도파관의 배향을 잠그는 단계를 포함할 수 있다.
명료함을 더하기 위해, 위에서 상세히 설명된 정렬 방법의 개념도를 예시하는 도 7을 참조한다. 정육면체(507)는 2개의 인접한 비평행 표면(505, 503)을 가진다. 표면(505)은 표면(503)에 정확히 직각으로 폴리싱되는 것이 바람직하다. 표면(501)은 폴리싱 평면과 평행한 것으로 미리 알려져 있으며, 그러므로, 원하는 결과는 표면(503)이 표면(501)에 정확히 직각이도록 폴리싱 장치에서 정육면체(507)를 배향시키는 것이다. 자동 시준기(509)와 45°틸팅된 미러(511)는 자동 시준기(509)가 제1 시준된 빔(513)을 표면(501) 상으로 방출하고 제2 시준된 광빔(515)(단일의 넓게 시준된 빔의 상이한 영역일 수 있는)을 표면(503)으로 방출하고 이로부터 반사를 수신하도록 함께 위치된다. 2개의 시준된 광빔으로부터의 반사가 정확하게 평행하여서, 이것들의 이미지가 자동 시준기 내에서 정렬된 것처럼 보이면, 표면(503)은 폴리싱 평면에 직각이고 그렇지 않으면 직각이 아니다. 이러한 경우에, 정육면체(507)는 시준된 광빔이 정렬될 때까지 좌측 또는 우측으로 회전되어야 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 자동 시준기 내에서 수신된 2개의 시준된 빔의 반사는 자동 시준기의 뷰파인더(517)에서 보았을 때 수신된 반사(513, 515)에서의 정렬 기호가 일치할 때 정렬된 것으로 간주될 수 있다. 불완전하게 겹치는 반사는 정렬되지 않은 것으로 간주되며, 시준된 광선이 반사되는 표면들 사이의 비직각도를 나타낸다.
도 8은 도파관을 정렬하는 대안적인 방법을 도시한다. 이 방법에서, 도파관은 도파관의 타깃 표면이 폴리셔와 마주한 상태에서, 정확하게 직각인 표면들을 가지는 대형의, 바람직하게는, 유리, 블록(56)에 접착된다. 도파관이 접착되는 블록(56)의 표면은 폴리싱 평면에 직각이고, 그러므로 타깃 표면은 폴리싱 후에 폴리싱 표면에 직각으로 만들어질 것이다. 타깃 표면이 도파관의 내부 표면과 직각이도록 동시에 만들어지면, 광학 정렬 센서 및 광 반사 장치는 도파관의 내부 표면으로부터 제1 제1 시준된 광빔을, 블록(56)의 상부 표면으로부터 제2 시준된 광빔을 반사하도록 사용될 수 있다. 블록(56)에 대한 도파관의 배향은 그런 다음 반사된 빔들이 중첩될 때까지 조정된다.
도 9A는 광선(901)이 내부 패싯(102)으로부터 반사되는 대안적 또는 추가적 정렬 방법을 도시한다. (바람직하게는 자동 시준기 상에서 기원되고 반사되는) 광선(901)은 구성요소(100)에 의한 굴절로 인해 구성요소 외부로부터 도파관(100) 내에서 상이한 각도를 가진다. 그럼에도 불구하고, 정렬 절차는 전술한 바와 같이 여전히 유효하다.
특정 경우에, 자동 시준기로부터의 광은 빛이 단색이 아니다. 결과적으로, 반사광은 전술한 굴절에 의해 분산되고, 이에 의해 정렬 정확도를 저하시킬 것이다. 본 발명에 따르면, 이러한 제한은 자동 시준기 투사 이미지의 적절한 배향을 사용하는 것에 의해 제거될 수 있다. 도 9B는 자동 시준기에 의해 투사된 전형적인 이미지를 도시한다. 이미지 평면에서 광선(901)의 분산 배향이 화살표(905)로 표시된 배향일 것으로 예상되면, 시준기 투사 이미지의 배향은 도 9C에 도시된 바와 같이 분산 배향에 평행하고 직각으로 정렬될 때까지 조정(회전)되어야 한다. 반사된 이미지(도 9D)는 대부분의 경우 보이지 않게 되도록 수직선(907)의 결과적인 분산을 보인다. 분산 방향을 따라서 정렬된 선은 날카롭게 유지된다. 표면(609)으로부터의 투사된 반사 이미지에 대한 직각 방향(909)으로의 이러한 선의 이동은 이전에 설명된 바와 같이 비직각도를 나타낸다.
이제 도 10을 참조하면, 일부 실시형태에서, 폴리싱 프로세스 전반에 걸쳐 다양한 시간에 폴리싱 평면과 기준 표면(들) 사이의 직각도를 재검사하는 것이 바람직할 수 있다. 폴리셔로부터 폴리싱 장치를 분리하지 않고 이러한 검사를 용이하게 하기 위해, 일부 실시형태에서, 하나 이상의 개구(1000)가 예를 들어 폴리싱 플레이트를 통해 드릴링에 의해 만들어질 수 있으며, 각각의 개구는 시준된 광빔이 의도된 표면에 도달하는 것을 가능하게 한다. 추가적으로, 희생 블록이 폴리셔와 접촉하고 광학 정렬 센서가 접근할 수 없기 때문에, 폴리싱 평면에 평행한 대체 표면이 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 폴리싱 평면에 평행한 평평한 표면을 각각 가지는 하나 이상의 블록(1001)이 폴리싱 플레이트에 부착되고, 희생 블록 대신에 기준 평면으로 사용될 수 있다.
본 발명의 디바이스 및 방법의 특정 특히 바람직한 구현에서, 도파관의 표면에 직각인 폴리싱 평면의 정렬은 도파관의 외부 표면 및 내부 부분 반사 표면 모두에 대해 동시에 수행된다. 조정은 2개의 자동 시준기를 동시에 사용하여 수행되고 각각의 조정을 교대로 반복적으로 수행할 수 있다. 일부 경우에, 조정 프로세스는 자동화될 수 있다.
명료성을 높이기 위해, 상단 또는 및/또는 바닥 표면이 측부 외부 표면 및 각진 내부 표면에 정확히 직각이도록 요구되는 도파관 응용 분야에서, 2개의 광학 정렬 센서 및 2개의 광 반사 장치는 타깃 표면과 2개의 비평행 기준 표면(즉, 측부 외부 표면과 내부 표면) 사이의 정확한 직각도를 달성하도록 사용될 수 있다. 제1 광학 정렬 센서 및 광 반사 장치는 폴리싱 평면에 평행한 표면 및 제1 기준 표면으로부터의 반사를 각각 방출하고 수신한다. 제2 광학 정렬 센서 및 광 반사 장치는 각각 폴리싱 평면 및 제2 기준 표면에 평행한 표면으로부터 반사를 방출하고 수신한다. 도파관의 각도 배향은 그런 다음, 제1 광학 정렬 센서에 의해 수신된 반사가 그 안에서 정렬되고 제2 광학 정렬 센서에 의해 수신된 반사가 또한 그 안에서 정렬되고, 이에 의해 폴리싱 평면, 제1 기준 표면 및 제2 기준 표면 사이의 직각도를 동시에 나타낼 때까지 조정 가능한 장착 장치를 사용하여 조정된다.
본 발명은 본 명세서에 포함된 상세한 설명에서 제시되거나 또는 도면에 예시된 세부사항에 대한 적용에서 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시형태가 가능하고, 다양한 방식으로 실시되고 수행될 수 있다. 그러므로, 본 명세서에서 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 이와 같이, 당업자라면 본 개시내용의 기초가 되는 개념이 본 명세서에 개시된 요지의 여러 목적을 수행하기 위한 다른 구조, 방법 및 시스템을 설계하기 위한 기초로서 용이하게 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
당업자라면 첨부된 특허청구범위에 의해 한정된 범위로부터 벗어남이 없이 전술한 바와 같이 본 발명의 실시형태에 다양한 수정 및 변경이 적용될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다.

Claims (17)

  1. 도파관(waveguide)의 적어도 하나의 기준 표면에 대한 타깃 표면의 정확한 직각도를 달성하기 위해 타깃 표면을 폴리싱(polishing)하는 방법으로서,
    폴리싱 평면에 평행한 평평한 표면을 가지며 기준 평면을 획정하는 폴리싱 플레이트, 및 상기 기준 평면에 대한 복수의 각도 배향 중 임의의 각도 배향으로 폴리싱 동안 도파관을 홀딩하도록 구성된 조정 가능한 장착 장치를 포함하는 폴리싱 장치를 제공하는 단계;
    각각의 주어진 기준 표면에 대해, 제1 시준된 광빔이 상기 기준 평면에 평행한 표면으로부터 반사되고 제1 시준된 광빔에 직각인 제2 시준된 광빔이 상기 주어진 기준 표면으로부터 반사되도록, 하나 이상의 시준된 광빔을 방출하고 그 반사를 수신하도록 구성된 대응하는 광학 정렬 센서, 및 시준된 광빔을 정확히 90°반사하도록 구성된 대응하는 광 반사 장치를 위치시키는 단계;
    상기 장착 장치의 사용에 의해, 각각의 주어진 기준 표면에 대해, 상기 주어진 기준 표면에 대응하는 광학 정렬 센서에 의해 수신된 반사가 상기 광학 정렬 센서 내에서 정렬되고, 이에 의해 상기 기준 평면과 상기 주어진 기준 표면 사이의 직각도를 나타내도록, 상기 도파관의 각도 배향을 조정하는 것에 의해 상기 폴리싱 장치 내에서 도파관을 정렬하는 단계; 및
    상기 폴리싱 장치의 사용에 의해, 정렬된 도파관의 타깃 표면을 폴리싱하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기준 표면은 상기 도파관의 외부 표면인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기준 표면은 상기 도파관의 내부 표면인, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기준 표면은 상기 도파관의 하나의 외부 표면 및 하나의 외부 표면으로 구성되는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 광학 정렬 센서는 각각의 자동 시준기로 구성되며, 각각의 광 반사기는 각진 미러, 펜타프리즘(pentaprism)으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 조정 가능한 장착 장치는 상기 폴리싱 플레이트에 대한 상기 도파관의 높이의 조정을 용이하게 하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 폴리싱 전에 상기 폴리싱 플레이트의 평평한 표면 상에 복수의 희생 블록을 장착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기준 평면에 평행한 표면은 상기 폴리싱 플레이트의 평평한 표면, 희생 블록의 상부 표면으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 조정 가능한 장착 장치의 사용에 의해, 상기 타깃 표면의 적어도 일부가 초기 폴리싱 평면 아래이지만 이에 인접하여 위치되도록 상기 도파관의 높이를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 도파관의 높이는 상기 희생 블록이 폴리싱의 초기 스테이지 동안 대부분의 부하를 취하도록 상기 초기 폴리싱 평면에 대해 사전 결정된 차이를 갖는 높이가 되도록 조정되는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 장착 장치는 틸팅 스테이지 및 복수의 나사를 포함하며, 각각의 나사는 상기 틸팅 스테이지를 회전시키도록 구성되는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 장착 장치는 주어진 각도 배향으로 틸팅 스테이지의 배향을 잠그도록 구성되며, 상기 방법은 폴리싱 단계 전에, 잠금 기구의 사용에 의해 상기 틸팅 스테이지의 각도 배향을 잠그는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 장착 장치는, 틸팅 스테이지에 고정되며 상기 도파관을 수용하고 폴리싱 동안 상기 폴리싱 장치에서 상기 도파관을 홀딩하도록 구성된 장착 플레이트를 더 포함하는, 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 조정 가능한 장착 장치는 적어도 2개의 직각인 축을 중심으로 하는 상기 도파관의 회전의 조정을 용이하게 하는, 방법.
  15. 제1항에 있어서, 폴리싱 단계 후에, 상기 타깃 표면은 각각의 기준 표면에 대해 1 분각 내에서 정확하게 직각인, 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱 장치는, 독립적으로 조정 가능하고 모든 도파관의 폴리싱 동안 각각의 각도 배향으로 각각의 도파관을 독립적으로 홀딩하도록 각각 구성되는 복수의 조정 가능한 장착 장치를 포함하는, 방법.
  17. 도파관의 2개의 비평행 표면에 대한 타깃 표면의 정확한 직각도를 달성하기 위해 타깃 표면을 폴리싱하는 방법으로서,
    폴리싱 평면에 평행한 평평한 표면을 가지며 기준 평면을 획정하는 폴리싱 플레이트, 및 기준 평면에 대한 복수의 각도 배향 중 임의의 각도 배향으로의 폴리싱 동안 도파관을 홀딩하도록 구성된 조정 가능한 장착 장치를 포함하는 폴리싱 장치를 제공하는 단계;
    제1 광학 정렬 센서의 제1 시준된 광빔이 기준 평면에 평행한 표면으로부터 반사되고 제1 시준된 광빔에 직각인, 제1 광학 정렬 센서의 제2 시준된 광빔이 제1 비평행 표면으로부터 반사되도록, 하나 이상의 시준된 광빔을 방출하고 이로부터의 반사를 수신하도록 구성된 대응하는 제1 광학 정렬 센서, 및 시준된 광빔을 정확히 90°반사하도록 구성된 제1 광 반사 장치를 위치시키는 단계;
    제2 광학 정렬 센서의 제1 시준된 광빔이 기준 평면에 평행한 표면으로부터 반사되고 제2 광학 정렬 센서의 제1 시준된 광빔에 직각인, 상기 제2 광학 정렬 센서의 제2 시준된 광빔이 제2 비평행 표면으로부터 반사되도록, 하나 이상의 시준된 광빔을 방출하고 이로부터의 반사를 수신하도록 구성된 대응하는 제2 광학 정렬 센서, 및 시준된 광빔을 정확히 90°반사하도록 구성된 제2 광 반사 장치를 위치시키는 단계;
    장착 장치의 사용에 의해, 상기 제1 광학 정렬 센서에 의해 수신된 반사가 상기 제1 광학 정렬 센서 내에서 정렬되고 상기 제2 광학 정렬 센서에 의해 수신된 반사가 상기 제2 광학 정렬 센서 내에서 정렬되고, 이에 의해 상기 기준 평면과 상기 제1 및 제2 비평행 표면의 각각 사이의 직각도를 나타내도록, 상기 도파관의 각도 배향을 조정하는 것에 의해 상기 폴리싱 장치 내에서 상기 도파관을 정렬하는 단계; 및
    상기 폴리싱 장치의 사용에 의해, 정렬된 도파관의 타깃 표면을 폴리싱하는 단계를 포함하는, 방법.
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