[發明專利]棒狀透鏡的制造方法以及棒狀透鏡

在審

• 申請號: 201510016329.1
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104773946A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 羅伯特·希特樂;弗蘭克·金德勒;埃德加·帕夫洛夫斯基
• 申請（專利權）人: 肖特股份有限公司
• 主分類號: C03B19/00
• 分類號: C03B19/00
• 代理公司: 北京思益華倫專利代理事務所(普通合伙) 11418
• 代理人: 趙飛;郭紅麗

技術領域

本發明涉及一種均勻地一體成形并且各自具有軸部和凸透鏡部的棒狀透鏡的制造方法，以及進一步涉及通過新方法制備的棒狀透鏡、和棒狀透鏡的矩陣排列。

背景技術

棒狀透鏡本身是公知的，以及它們具有細長的軸部和在軸部的至少一端的透鏡部。這樣的棒狀透鏡由預型件通過在壓制模具中熔融這些預型件并通過壓制使它們變形而制成。在鑄塑處理中的制造也是已知的(US?2010/327470?A)。

從KR101306481?B1中已知一種微光學部件，其是構建在基板上并且可以以包括微玻璃透鏡的部件陣列的形式來制造。所述基板具有一個或多個的蝕刻空腔，一個或多個的玻璃坯件在基板的上表面熔融以填充一個或多個空腔，并且在上表面和下表面蝕刻所述基板以完成微玻璃透鏡的制造。

上文所述的現有技術的方法具有相當高的制造成本的缺點。

發明內容

因此，本發明的一個目的是提供一種具有成本效益的高質量的棒狀透鏡的制造方法。高質量是指在用諸如太陽能電池、光電探測器、發光二極管、光纖和激光器的光學制品的聚焦、準直以及成像中能夠低損失地引導光。

棒狀透鏡具有軸部和在軸端部的凸透鏡部。為了呈現盡可能最少的光損失，根據本發明的這樣的棒狀透鏡均勻地一體成形。在制造中，提供了可具有表面粗糙度的毛坯玻璃體。在模具的合適的空腔中接納和支撐這些毛坯玻璃體，使得每個毛坯玻璃體的一部分從模具突出。毛坯玻璃體的該部分的目的是在處理后限定棒狀透鏡的透鏡部分。通過在這樣的溫度下熔融來完成毛坯玻璃體的處理，使得毛坯玻璃體的從模具突出的部分在空氣或氣體環境中變形成具有球形或接近球形的表面的圓頂形狀。該變形是由在毛坯玻璃體的突出的液體端部處的表面力以這樣的方式生成的，使得空閑的玻璃表面(free?glass?surface)呈現最小尺寸。一旦發生這種情況，可以冷卻棒狀透鏡，通常隨后在緩冷爐或退火爐中進行，以便防止棒狀透鏡內形成任何收縮應力和條紋。此后，將棒狀透鏡從模具中取出。

這樣制備的棒狀透鏡均勻地一體成形，即其軸部和透鏡部在一個部件上。透鏡部具有火拋光質量的球形或接近球形的表面。火拋光質量是指表面粗糙度是非常低的。例如，(隨機)均方根粗糙度為0.1微米，(隨機)平均粗糙度為80.5納米，和峰-至-谷粗糙度為398納米。

軸部可具有棱柱形或圓柱形形狀，所述形狀具有恒定的棒狀橫截面。但是，軸部也可以具有截頭錐體形狀，任選地甚至具有六邊形底面或截頭圓錐體形狀。在這種情況下，棒狀透鏡具有逐漸變細的橫截面，或逐漸變大的橫截面。

為了便于從模具中取出棒狀透鏡，如果模具的材料的熱膨脹系數小于所制備的棒狀透鏡的熱膨脹系數，是有利的。因此，在冷卻期間所制備的棒狀透鏡將比模具收縮得更多。

也可以使用兩件式或多件式模具代替單件式模具，尤其是當制備具有從透鏡部朝軸部的基部看逐漸變大的橫截面的棒狀透鏡時。

對于模具的材料，石墨、陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷和金屬是可以想到的。

附圖說明

現在將參照附圖對本發明的示例性實施例進行說明。在附圖中：

圖1示出棒狀透鏡的制造原理；

圖2示出基于粗糙的起始玻璃體的制造；

圖3示出具有截頭錐體形狀的軸的棒狀透鏡的制造；

圖4示出類似于圖3但具有腳部的棒狀透鏡的制造；

圖5示出采用矩陣排列的棒狀透鏡陣列；

圖6示出作為起始材料的毛坯玻璃體和退火后制備的棒狀透鏡的照片；

圖7是毛坯玻璃體的表面粗糙度的曲線圖；

圖8是棒狀透鏡表面的粗糙度的曲線圖；以及

圖9示出棒狀透鏡的表面輪廓。

具體實施方式

圖1示意性示出了從毛坯玻璃體1開始的具有凸透鏡部11和軸部12的棒狀透鏡10的制造。毛坯玻璃體1以這樣的方式插入到模具2的空腔中，使得毛坯玻璃體的一部分從模具中突出，該部分在制造后將限定透鏡部11。從毛坯玻璃體1制造棒狀透鏡10受到模具2中的熱處理的影響，并且在這樣的溫度下，使得毛坯玻璃體1熔融并有機會呈現其最小的主體表面。因此，正在形成具有球形或接近球形的表面的球形圓頂形狀。此球形表面的表面質量非常高，其被稱為火拋光質量。