專利名稱：射束成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用以制造光學(xué)射束成形裝置的方法，所述光學(xué)射束成形裝置在至少一個光學(xué)功能的界面上具有許多沿至少一個方向相互位錯設(shè)置的透鏡裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種按照權(quán)利要求17的前序部分所述的光學(xué)射束成形裝置。
多個光學(xué)功能的元件的結(jié)構(gòu)配置稱為光學(xué)射束成形裝置，其適用于有目的地修正一射線聚束的輻射特性(曲線)，以便例如得到一確定的形狀和一沿射線聚束的橫截面確定的強度分布。在這方面常常有利的是，將各個光學(xué)功能的元件設(shè)置于一盡可能緊密的排列(Packung)中，以便達到上述目的。例如已知，相互設(shè)置六邊形的球面透鏡，以便得到透鏡的較高的容積密度(排列密度(Packungsdichte))。
由WO 98/10314已知，在一球面凸出的基面上旋轉(zhuǎn)對稱地琢面式(facettenartig)成形各個透鏡，其可以構(gòu)造成球面的、非球面的或圓柱形的、凸出的或凹進的并且還可以具有不同的焦距和/或口徑。不過這種結(jié)構(gòu)配置的制造較為復(fù)雜和昂貴。
本發(fā)明從這里開始。
本發(fā)明的目的是，提供一種用以制造開頭所述型式的光學(xué)射束成形裝置的方法以及這種光學(xué)射束成形裝置，其可低成本地制造。
該目的首先通過一種開頭所述型式的具有權(quán)利要求1特征部分特征的方法來達到。
按照本發(fā)明建議，射束成形裝置由至少兩個光學(xué)功能的組件組合而成，其中，所述至少兩個光學(xué)功能的組件的每一個在一第一光學(xué)功能的界面上具有至少一個第一圓柱透鏡裝置和在一與第一界面基本對置的第二界面上具有至少一個第二圓柱透鏡裝置，該圓柱透鏡裝置的圓柱軸線基本上垂直于在第一界面上設(shè)置的圓柱透鏡裝置的圓柱軸線定位。其中將所述至少兩個光學(xué)功能的組件這樣組合，使各圓柱透鏡裝置在射束成形裝置的一個光學(xué)功能的界面上沿一個方向相互位錯地設(shè)置。于是各圓柱透鏡裝置基本上琢面式設(shè)置在射束成形裝置的這個界面上。術(shù)語圓柱透鏡裝置在這里應(yīng)理解為具有圓柱幾何形狀的透鏡裝置并且還應(yīng)理解為具有類似圓柱的幾何形狀的透鏡裝置。
在一優(yōu)選的實施形式中，將至少兩個光學(xué)功能的組件這樣組合，使第一圓柱透鏡裝置的各圓柱軸線在射束成形裝置的一第一光學(xué)功能的界面上至少部分地相互平行取向。此外，可以這樣組合至少兩個光學(xué)功能的組件，即，第二圓柱透鏡裝置的各圓柱軸線在射束成形裝置的一第二光學(xué)功能的界面上至少部分地相互平行取向。按這種方式得到射束成形裝置的更好的光特性。
在一特別優(yōu)選的實施形式中，所述至少兩個光學(xué)功能的組件由至少一個包括在第一側(cè)面上的許多第一圓柱透鏡裝置和在對置于第一側(cè)面的第二側(cè)面上的許多第二圓柱透鏡裝置的圓柱透鏡陣列截切而成。在該實施方式中所述至少兩個光學(xué)功能的組件可以以特別簡單的方式由圓柱透鏡陣列制成。
在一優(yōu)選的實施形式中規(guī)定，圓柱透鏡陣列通過下述的平面截切，這些平面基本上平行于第一圓柱透鏡裝置的縱軸線取向。為了對稱起見，在一特別優(yōu)選的實施形式中，圓柱透鏡陣列通過下述的平面截切，這些平面分別通過鄰接的第一圓柱透鏡裝置的對接邊緣延伸并且它們與第二圓柱透鏡裝置的圓柱軸線垂直相交。
在一特別有利的實施形式中規(guī)定，光學(xué)功能的組件的各縱向側(cè)至少部分地構(gòu)造外形輪廓，即從縱向側(cè)切出一些部段。按這種方式使所述至少兩個光學(xué)功能的組件的組合得以簡化。
在一特別優(yōu)選的實施形式中規(guī)定，將各縱向側(cè)至少部分地這樣構(gòu)造外形輪廓，即，以各圓柱透鏡裝置沿至少一個方向相互位錯設(shè)置的方式實現(xiàn)至少兩個光學(xué)功能的組件的組合。
為了對稱起見以及為了便于各光學(xué)功能的組件的組合，有利的是，由光學(xué)功能的組件的縱向側(cè)切出大致相同大小的一些部段。
在一特別優(yōu)選的實施形式中，從光學(xué)功能的組件的縱向側(cè)切出一些其橫截面具有基本上三角形輪廓的部段。按這種方式各光學(xué)功能的組件的縱向側(cè)得到一鋸齒式的輪廓。
有利地，由各光學(xué)功能的組件的兩個相互對置的縱向側(cè)切出相互對置的同樣的部段，以便降低以后組合時的費用。
各光學(xué)功能的組件可以這樣進行組合，即，在射束成形裝置的一個界面上構(gòu)成第二圓柱透鏡裝置的一種基本上六邊形排列的布置。
已表明，可以按簡單的方式借助于超聲波、電子束或激光束切割圓柱透鏡陣列并構(gòu)造外形輪廓。特別還可以計算機支持地實施這些制造步驟，以便取得最好的切割及輪廓結(jié)果。
為了在組合以后持久地穩(wěn)定各個光學(xué)功能的組件的排列設(shè)置，已證明有利的是，將各光學(xué)功能的組件至少部分地相互粘結(jié)?；蛘咭部梢韵嗷ズ附?。
本發(fā)明的目的還通過一種開頭所述型式的射束成形裝置來達到，它借助于按照權(quán)利要求1至16之一項所述的方法制成。
該射束成形裝置優(yōu)選包括圓柱透鏡裝置，這些圓柱透鏡裝置構(gòu)成凸面和/或凹面的并且具有球面和/或非球面的外表面。
在這種情況下各透鏡裝置基本上成六邊形緊密排列地設(shè)置在射束成形裝置的至少一個光學(xué)功能的界面上。
射束成形裝置的外輪廓可以匹配于不同的應(yīng)用目的并且可以例如是基本上圓形的、矩形的、正方形的或六邊形的。
射束成形裝置優(yōu)選由玻璃特別是石英玻璃或由塑料構(gòu)成。
借助于以下參照附圖的優(yōu)選的實施例的描述，闡明本發(fā)明的其他的特征和優(yōu)點。其中

圖1一正交的圓柱透鏡陣列的透視示出的一截取的部分，按照本發(fā)明由它制造一射束成形裝置；圖2一光學(xué)功能的組件的透視圖；圖3射束成形裝置的透視圖；圖4射束成形裝置旋轉(zhuǎn)180°的透視圖。
首先參照圖1。其中透視示出一正交的圓柱透鏡陣列2的一截取的部分，按照本發(fā)明的方法由它制造一射束成形裝置1。
可看到圓柱透鏡陣列2在一前面，亦即在面向觀察者的一側(cè)，具有許多第一圓柱透鏡裝置20，其縱軸線基本上相互平行地取向。各第一圓柱透鏡裝置20分別具有彎曲的外表面，其終端構(gòu)成鄰接的第一圓柱透鏡裝置20的各對接邊緣。
圓柱透鏡陣列2在其背面上具有許多第二圓柱透鏡裝置21，其縱軸線也基本上相互平行地取向。各第二圓柱透鏡裝置21也具有彎曲的外表面，其終端再次構(gòu)成鄰接的第二圓柱透鏡裝置21之間的各對接邊緣。
可以看出，前面的第一圓柱透鏡裝置20的縱軸線(圓柱軸線)基本上垂直于圓柱透鏡陣列2的背面的第二圓柱透鏡裝置21的縱軸線。
一這樣的圓柱透鏡陣列2，如其在圖1中所示，形成用以采用本發(fā)明的方法制造射束成形裝置1的原材料。在圖中所示的實施例中，正交的圓柱透鏡陣列2的全部的第一和第二圓柱透鏡裝置20、21為凸面構(gòu)造。自然也有可能使第一和/或第二圓柱透鏡裝置20、21至少部分地是凹面的。一般地，這樣的圓柱透鏡陣列2由玻璃特別由石英玻璃制造。這中間也有可能是由塑料制造圓柱透鏡陣列。
按照本發(fā)明，首先軸向平行于圓柱透鏡陣列2的第一圓柱透鏡裝置20的縱軸線多次截切圓柱透鏡陣列2，以便按這種方式得到許多光學(xué)功能的組件30、31、32、33，對其在下文參照其余的附圖加以更詳細地討論。各切割平面，即沿其截切圓柱透鏡陣列2的各平面，基本上平行于前面的第一圓柱透鏡裝置20的縱軸線和基本上垂直于圓柱透鏡陣列2的背面的第二圓柱透鏡裝置21的縱軸線取向。
其中，各個切割平面為了對稱起見優(yōu)選分別通過圓柱透鏡陣列2的前面的各第一圓柱透鏡裝置20的兩鄰接的外表面的對接邊緣延伸。優(yōu)選借助于超聲波、電子束或借助于激光、特別是紫外激光對圓柱透鏡陣列2進行切割。
按這種方式得到光學(xué)功能的組件30、31、32、33，它們在一第一側(cè)面具有一單個的第一圓柱透鏡裝置20和在一對置于第一側(cè)面的第二側(cè)面具有許多第二圓柱透鏡裝置21。
按照本發(fā)明，將至少兩個這樣的光學(xué)功能的組件30、31、32、33在下一步驟中組成射束成形裝置1，其中將各第二圓柱透鏡裝置21成琢面式相互位錯地設(shè)置在射束成形裝置1的一界面上。
為了簡化各光學(xué)功能的組件30、31、32、33的組合以及在射束成形裝置1的一界面上得到上述的第二圓柱透鏡裝置21的琢面式結(jié)構(gòu)配置，分別將光學(xué)功能的組件30、31、32、33、的兩個縱向側(cè)以鋸齒形結(jié)構(gòu)方式構(gòu)造外形輪廓。此時從光學(xué)功能的組件30、31、32、33的每一個的側(cè)邊緣切出一些沿縱向方向看延續(xù)的部段。其中各個部段優(yōu)選是相同大小的并且具有基本上三角形輪廓的橫截面?？梢栽俅蝺?yōu)選借助于超聲波或借助于激光特別是紫外激光或電子束切出各個部段。
圖2中示例性示出一個光學(xué)功能的組件30、31、32、33，其由圓柱透鏡陣列2切出并且由其側(cè)邊緣切出一些延續(xù)的、同樣的、具有大致三角形輪廓的部段，以便按這種方式得到鋸齒形結(jié)構(gòu)?？梢钥闯?，這樣的鋸齒形結(jié)構(gòu)以相同的方式相互對置地設(shè)置在兩個側(cè)邊緣的區(qū)域內(nèi)。這樣制成的光學(xué)功能的組件30、31、32、33的這種特性簡化了多個這種組件的組合。
然后將剛才描述的光學(xué)功能的組件30、31、32、33構(gòu)造外形輪廓，使其可以按圖3和4組成射束成形裝置1。
圖3和圖4中透視示出一射束成形裝置1，它由四個光學(xué)功能的組件30、31、32、33組合而成。該兩圖的視向相互轉(zhuǎn)180°。
由圖3明顯可見的是，四個光學(xué)功能的組件30、31、32、33的第一圓柱透鏡裝置20的各縱軸線即使在組合以后也基本上相互平行地延伸。還可看出，第一圓柱透鏡裝置20的曲線處在射束成形裝置1的這里所示的第二界面上。在切出各部段的區(qū)域內(nèi)，鄰接的光學(xué)功能的組件30、31、32、33的側(cè)邊緣的區(qū)域凸進去，其并不如上所述地構(gòu)造外形輪廓。因此明顯的是，兩個側(cè)邊緣的鋸齒形構(gòu)造使得各光學(xué)功能的組件30、31、32、33的組合得以簡化。
可以至少部分地粘結(jié)或焊接各光學(xué)功能的組件30、31、32、33，以便構(gòu)成一穩(wěn)定而持久的結(jié)合。
圖4從一第二側(cè)面示出按照本發(fā)明的方法制成的射束成形裝置1。該視圖相對于圖3轉(zhuǎn)了180°。該視圖說明第二圓柱透鏡裝置21在射束成形裝置1的第二界面上的琢面式相互位錯的結(jié)構(gòu)設(shè)置。這意味著，大致在一第一光學(xué)功能的組件30、31、32、33的兩個軸向相接連的第二圓柱透鏡裝置21的一個對接邊緣的區(qū)域內(nèi)，一鄰接的光學(xué)功能的組件30、31、32、33的第二圓柱透鏡裝置21的各外表面正好通過它們的頂點。
總體上，按照本發(fā)明的方法制成的射束成形裝置1具有一高的填隙因數(shù)。各第二透鏡裝置21在射束成形裝置1的第二界面上是比較緊密的，而且基本上是六邊形排列的。
在這方面還應(yīng)再次說明，射束成形裝置1的外輪廓可以是任意的。例如可以用本發(fā)明的方法制成矩形的、正方形的、六邊形的或基本上圓形的外輪廓。
與由現(xiàn)有技術(shù)已知的制造緊密排列的透鏡結(jié)構(gòu)的方法相比，本發(fā)明的方法成本較低，因為作為原材料使用的圓柱透鏡陣列2可以成批生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.用以制造光學(xué)射束成形裝置(1)的方法，所述光學(xué)射束成形裝置在至少一個光學(xué)功能的界面上具有許多沿至少一個方向相互位錯設(shè)置的透鏡裝置，其特征在于，所述射束成形裝置(1)由至少兩個光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)組合而成，其中，所述至少兩個光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)的每一個在一第一光學(xué)功能的界面上具有至少一個第一圓柱透鏡裝置(20)和在一與第一界面基本對置的第二光學(xué)功能的界面上具有至少一個第二圓柱透鏡裝置(21)，該第二圓柱透鏡裝置的圓柱軸線基本上垂直于在第一界面上設(shè)置的第一圓柱透鏡裝置(20)的圓柱軸線定位。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述至少兩個光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)這樣組合，使第一圓柱透鏡裝置(20的各圓柱軸線在射束成形裝置(1)的一第一光學(xué)功能的界面上至少部分地相互平行取向。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述至少兩個光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)這樣組合，使第二圓柱透鏡裝置(21)的各圓柱軸線在射束成形裝置(1)的一第二光學(xué)功能的界面上至少部分地相互平行取向。
4.按照權(quán)利要求1至3之一項所述的方法，其特征在于，所述至少兩個光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)由至少一個包括在一第一側(cè)面上的許多第一圓柱透鏡裝置(20)和在一對置于第一側(cè)面的第二側(cè)面上的許多第二圓柱透鏡裝置(21)的圓柱透鏡陣列(2)截切而成。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，圓柱透鏡陣列(2)通過下述平面截切，這些平面基本上平行于第一圓柱透鏡裝置(20)的圓柱軸線取向。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，圓柱透鏡陣列(2)通過下述的平面截切，這些平面分別通過鄰接的第一圓柱透鏡裝置(20)的對接邊緣延伸并且它們與第二圓柱透鏡裝置(21)的圓柱軸線垂直相交。
7.按照權(quán)利要求1至6之一項所述的方法，光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)的各縱向側(cè)以從縱向側(cè)切出一些部段的方式至少部分地構(gòu)造外形輪廓。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將各縱向側(cè)至少部分地這樣構(gòu)造外形輪廓，即，以各第二圓柱透鏡裝置(21)沿至少一個方向相互位錯設(shè)置的方式實現(xiàn)至少兩個光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)的組合。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，由光學(xué)功能的組件的縱向側(cè)切出相同大小的一些部段。
10.按照權(quán)利要求7至9之一項所述的方法，其特征在于，從光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)的縱向側(cè)切出一些其橫截面具有基本上三角形輪廓的部段。
11.按照權(quán)利要求1至10之一項所述的方法，其特征在于，將各光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)以這樣的方式組合，即，在射束成形裝置的一個第二界面上構(gòu)成第二圓柱透鏡裝置(21)的一種基本上六邊形排列的布置。
12.按照權(quán)利要求1至11之一項所述的方法，其特征在于，借助于超聲波由圓柱透鏡陣列(2)切出各光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)并構(gòu)造外形輪廓。
13.按照權(quán)利要求1至11之一項所述的方法，其特征在于，借助于激光束由圓柱透鏡陣列(2)切出各光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)并構(gòu)造外形輪廓。
14.按照權(quán)利要求1至11之一項所述的方法，其特征在于，借助于電子束由圓柱透鏡陣列(2)切出各光學(xué)功能組件(30、31、32、33)并構(gòu)造外形輪廓。
15.按照權(quán)利要求1至14之一項所述的方法，其特征在于，將各光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)至少部分地相互粘結(jié)。
16.按照權(quán)利要求1至15之一項所述的方法，其特征在于，將各光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)至少部分地相互焊接。
17.射束成形裝置(1)，它在至少一個光學(xué)功能的界面上具有許多沿至少一個方向相互位錯設(shè)置的透鏡裝置，其特征在于，所述射束成形裝置(1)借助于按照權(quán)利要求1至16之一項所述的方法制成。
18.按照權(quán)利要求17所述的射束成形裝置，其特征在于，所述射束成形裝置(1)包括圓柱透鏡裝置(20、21)，它們構(gòu)成凸面和/或凹面的并且具有球面和/或非球面的外表面。
19.按照權(quán)利要求17或18所述的射束成形裝置(1)，其特征在于，各透鏡裝置基本上六邊形緊密排列地設(shè)置在射束成形裝置(1)的所述至少一個光學(xué)功能的界面上。
20.按照權(quán)利要求17至19之一項所述的射束成形裝置(1)，其特征在于，所述射束成形裝置(1)的外輪廓是基本上圓形的、矩形的、正方形的或六邊形的。
21.按照權(quán)利要求17至20之一項所述的射束成形裝置(1)，其特征在于，所述射束成形裝置(1)由玻璃特別是由石英玻璃或者由塑料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用以制造光學(xué)射束成形裝置(1)的方法，所述光學(xué)射束成形裝置在至少一個光學(xué)功能的界面上具有許多沿至少一個方向相互位錯設(shè)置的透鏡裝置，其中，射束成形裝置(1)由至少兩個光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)組合而成，其中所述至少兩個光學(xué)功能的組件(30、31、32、33)的每一個在一第一光學(xué)功能的界面上具有至少一個第一圓柱透鏡裝置(20)和在一與第一界面基本對置的第二光學(xué)功能的界面上具有至少一個第二圓柱透鏡裝置(21)，該第二圓柱透鏡裝置的圓柱軸線基本上垂直于在第一界面上設(shè)置的第一圓柱透鏡裝置(20)的圓柱軸線定位。
文檔編號G02B27/09GK1829925SQ200480021466
公開日2006年9月6日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者V·利索茲切科, A·米哈伊洛夫 申請人:翰茲-利索茲切科專利管理有限公司及兩合公司