棒状透镜的制造方法以及棒状透镜技术

本发明专利技术涉及一种均匀一体的棒状透镜(10)以及由毛坯玻璃体(1)通过在模具(2)中熔融后者制造所述棒状透镜，由此毛坯玻璃体(1)的突出部变形成具有球形或接近球形的表面的圆顶形状，其限定了棒状透镜(1)的凸透镜部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种均匀地一体成形并且各自具有轴部和凸透镜部的棒状透镜的制造方法，以及进一步涉及通过新方法制备的棒状透镜、和棒状透镜的矩阵排列。
技术介绍
棒状透镜本身是公知的，以及它们具有细长的轴部和在轴部的至少一端的透镜部。这样的棒状透镜由预型件通过在压制模具中熔融这些预型件并通过压制使它们变形而制成。在铸塑处理中的制造也是已知的(US 2010/327470 A)。从KR101306481 BI中已知一种微光学部件，其是构建在基板上并且可以以包括微玻璃透镜的部件阵列的形式来制造。所述基板具有一个或多个的蚀刻空腔，一个或多个的玻璃坯件在基板的上表面熔融以填充一个或多个空腔，并且在上表面和下表面蚀刻所述基板以完成微玻璃透镜的制造。上文所述的现有技术的方法具有相当高的制造成本的缺点。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种具有成本效益的高质量的棒状透镜的制造方法。高质量是指在用诸如太阳能电池、光电探测器、发光二极管、光纤和激光器的光学制品的聚焦、准直以及成像中能够低损失地引导光。棒状透镜具有轴部和在轴端部的凸透镜部。为了呈现尽可能最少的光损失，根据本专利技术的这样的棒状透镜均匀地一体成形。在制造中，提供了可具有表面粗糙度的毛坯玻璃体。在模具的合适的空腔中接纳和支撑这些毛坯玻璃体，使得每个毛坯玻璃体的一部分从模具突出。毛坯玻璃体的该部分的目的是在处理后限定棒状透镜的透镜部分。通过在这样的温度下熔融来完成毛坯玻璃体的处理，使得毛坯玻璃体的从模具突出的部分在空气或气体环境中变形成具有球形或接近球形的表面的圆顶形状。该变形是由在毛坯玻璃体的突出的液体端部处的表面力以这样的方式生成的，使得空闲的玻璃表面(free glasssurface)呈现最小尺寸。一旦发生这种情况，可以冷却棒状透镜，通常随后在缓冷炉或退火炉中进行，以便防止棒状透镜内形成任何收缩应力和条纹。此后，将棒状透镜从模具中取出。这样制备的棒状透镜均匀地一体成形，即其轴部和透镜部在一个部件上。透镜部具有火抛光质量的球形或接近球形的表面。火抛光质量是指表面粗糙度是非常低的。例如，(随机)均方根粗糙度为0.1微米，(随机)平均粗糙度为80.5纳米，和峰-至-谷粗糙度为398纳米。轴部可具有棱柱形或圆柱形形状，所述形状具有恒定的棒状横截面。但是，轴部也可以具有截头锥体形状，任选地甚至具有六边形底面或截头圆锥体形状。在这种情况下，棒状透镜具有逐渐变细的横截面，或逐渐变大的横截面。为了便于从模具中取出棒状透镜，如果模具的材料的热膨胀系数小于所制备的棒状透镜的热膨胀系数，是有利的。因此，在冷却期间所制备的棒状透镜将比模具收缩得更多。也可以使用两件式或多件式模具代替单件式模具，尤其是当制备具有从透镜部朝轴部的基部看逐渐变大的横截面的棒状透镜时。 对于模具的材料，石墨、陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷和金属是可以想到的。【附图说明】现在将参照附图对本专利技术的示例性实施例进行说明。在附图中:图1示出棒状透镜的制造原理；图2示出基于粗糙的起始玻璃体的制造；图3示出具有截头锥体形状的轴的棒状透镜的制造；图4示出类似于图3但具有脚部的棒状透镜的制造；图5示出采用矩阵排列的棒状透镜阵列；图6示出作为起始材料的毛坯玻璃体和退火后制备的棒状透镜的照片；图7是毛坯玻璃体的表面粗糙度的曲线图；图8是棒状透镜表面的粗糙度的曲线图；以及图9示出棒状透镜的表面轮廓。【具体实施方式】图1示意性示出了从毛坯玻璃体I开始的具有凸透镜部11和轴部12的棒状透镜10的制造。毛坯玻璃体I以这样的方式插入到模具2的空腔中，使得毛坯玻璃体的一部分从模具中突出，该部分在制造后将限定透镜部11。从毛坯玻璃体I制造棒状透镜10受到模具2中的热处理的影响，并且在这样的温度下，使得毛坯玻璃体I熔融并有机会呈现其最小的主体表面。因此，正在形成具有球形或接近球形的表面的球形圆顶形状。此球形表面的表面质量非常高，其被称为火抛光质量。在其生成期间，棒状透镜由模具2支撑，而它仍然是粘稠的/液体。为了避免应力裂纹和条纹，将仍然是热的棒状透镜慢慢冷却，这通常在缓冷炉或退火炉中完成。在冷却过期间，棒状透镜I和模具2两者均在收缩，但后者的收缩远远小于棒状透镜，这是由模具2的材料的热膨胀系数小于棒状透镜10的热膨胀系数来实现的。因此，一旦成品棒状透镜10充分冷却，就可以很容易地将其从模具2的空腔中取出。图2示出具有例如当毛坯玻璃体从大块上切割下来时引起的一些表面粗糙度的的毛坯玻璃体I。某些粗糙度在磨削后也仍然存在。当这样的毛坯玻璃体I被插入到模具2的空腔，一些空气仍然存在于毛坯玻璃体I的表面和模具2的内表面之间。然而，当毛坯玻璃体I熔融时，其膨胀直至达到模具2的壁并且通常取代所困住的空气。因此，轴部12将呈现与模具2的表面质量相对应的表面光洁度。透镜部11的表面质量由此独立地由相对于周围空气或周围气体的表面层形成所限定，其会导致近似球形的表面。图3示出具有横截面逐渐变大的轴部13的棒状透镜10的制造。该轴部13可具有截头棱锥体的形状，任选地还具有六边形的底面，但是也可以是截头圆锥体形状。模具2与棒状透镜的形状相适应，并最初具有空闲空间3，当毛坯玻璃主体I熔融时所述空闲空间3被填满，并且所述空闲空间就工具形状而言是某种底切的。因此，以两个或以上部件的方式制备模具，以使得能够更容易地从模具中取出成品棒状透镜。图4示出图3的实施例的一个变型，其中模具2的空腔额外地具有其中可以倾注棒状透镜10的脚部14的内壁凹槽4。这样的脚部14对于紧固目的是特别有用的。图5示出形成阵列并以其轴部12被锚定在保持装置30中的棒状透镜10的矩阵排列。图6示出从毛坯玻璃体制备棒状透镜的方法的结果。起始材料的长度为6.3毫米，直径为5.8毫米。退火后，棒状透镜的长度为7毫米，具有直径为5.8毫米的轴部。球形表面的半径为3毫米。图7示出在起始材料的表面上测得的粗糙度的曲线图。从曲线图中，可以得出:(随机)均方根(rms)粗糙度为0.40微米，(随机)平均粗糙度(Ra)为326.43纳米，以及峰-至-谷(PV)粗糙度为2064.43纳米。使用白光干涉仪获得了测量值。图8示出使用白光干涉仪测定的在棒状透镜表面上测量的粗糙度。(随机)均方根(rms)粗糙度为0.10微米，(随机)平均粗糙度(Ra)为80.52纳米，和峰-至-谷(PV)粗糙度为397.69纳米。图9示出使用白光干涉仪测定的透镜的表面轮廓的图。球形表面的半径为3毫米。【主权项】1.一种均匀地一体成形并且各自具有轴部和凸透镜部的棒状透镜的制造方法，包括以下步骤: a)提供至少一个由其形成棒状透镜的毛坯玻璃体； b)提供用于接纳和支撑所述毛坯玻璃体的模具，使得所述毛坯玻璃体的目的是限定所述透镜部的部分从模具突出； c)在这样的温度下熔融所述毛坯玻璃体，使得所述毛坯玻璃体从所述模具突出的所述部分在空气或气体中变形成具有球形或接近球形的表面的圆顶形状； d)使如此制备的所述棒状透镜冷却； e)从所述模具中取出所述棒状透镜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)包括提供两件式或多件式模具，并且其中步骤e)包括使用两件式或多件式模具。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述模具由选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均匀地一体成形并且各自具有轴部和凸透镜部的棒状透镜的制造方法，包括以下步骤：a)提供至少一个由其形成棒状透镜的毛坯玻璃体；b)提供用于接纳和支撑所述毛坯玻璃体的模具，使得所述毛坯玻璃体的目的是限定所述透镜部的部分从模具突出；c)在这样的温度下熔融所述毛坯玻璃体，使得所述毛坯玻璃体从所述模具突出的所述部分在空气或气体中变形成具有球形或接近球形的表面的圆顶形状；d)使如此制备的所述棒状透镜冷却；e)从所述模具中取出所述棒状透镜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·希特乐，弗兰克·金德勒，埃德加·帕夫洛夫斯基，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE