DE102006001790A1

DE102006001790A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung optischer Komponenten durch Heißformung

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Publication number: DE102006001790A1
Application number: DE200610001790
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr. Biertümpfel; Bernd Dr. Wölfing; Wolfgang Dr. Semar
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2026-01-13
Also published as: JP4777265B2; JP2007186415A; DE102006001790B4

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung optischer Komponenten aus Glas anzugeben, mit welchem auch die Handhabung sehr kleiner optischer Komponenten vereinfacht und eine hochgenaue Positionierung des Pressmaterials ermöglicht wird. Dazu sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung optischer Komponenten vor, welches die Schritte umfasst: DOLLAR A - Einlegen einer Glasfaser in eine Pressform mit zumindest zwei Formhälften und einem Pressflächenbereich für zumindest ein optisches Element und Schließen der Form, DOLLAR A - Aufheizen der Form und der Faser, bis der Mantelbereich der Faser und die Form zumindest die Presstemperatur erreicht haben, DOLLAR A - Blankpressen der Faser, so dass ein Glasteil mit einem optischem Element erhalten wird, DOLLAR A - Abkühlen des Glasteils unter die Transformationstemperatur T¶g¶ und DOLLAR A - Entnehmen des durch Blankpressen hergestellten Glasteils.

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft allgemein das Herstellen optischer Komponenten, wie insbesondere Linsen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Komponenten durch Pressformung.

Die Miniaturisierung optischer Systeme schreitet immer mehr voran. Moderne Linsensysteme in Mobiltelefonen, DVD-Geräten, Blue-Ray-Disk-Systemen oder optischen Sensoren benötigen stetig kleiner werdende, dabei oft auch asphärische Linsen. Diese werden nach wie vor vorzugsweise aus Glas gefertigt, da Glas in vielen Eigenschaften Kunststoff nach wie vor überlegen ist. Hier sind insbesondere die größere Härte und die höheren Brechungsindizes von Gläsern zu nennen. Gläser sind sehr viel temperaturbeständiger und unempfindlicher gegenüber Umwelteinflüssen. Die Linsen müssen allerdings immer höheren Genauigkeitsanforderungen genügen. Um diese Anforderungen auch für den Massenmarkt zu erreichen, hat sich die Blankpress-Technologie bewährt. Die Blankpress-Technologie stellt ein Verfahren dar, mit dem hochgenaue Linsen auch in asphärischer Form in großen Mengen gefertigt werden können.

Allerdings müssen die Glasrohlinge für das Pressen hierzu sehr gleichmäßig portioniert sein und eine sehr hohe Oberflächengüte aufweisen.

Ein weiteres Problemfeld ist die Handhabung der zunehmend kleiner werdenden Linsen. So erschweren bereits bei Linsen mit einem Durchmesser kleiner als 1 Millimeter elektrostatische Kräfte, beziehungsweise Oberflächenkräfte das Greifen und Ablegen der hergestellten Teile. Auch das Waschen oder ein genaues Positionieren werden zu einer immer größeren technischen Herausforderung.

Ein übliches Blankpress-Verfahren basiert darauf, daß genau portionierte und vorgeformte Glasposten in Form einer Zylinderscheibe, einer Kugel oder einem Gob erwärmt und verpresst werden. Bei diesem Verfahren werden im allgemeinen Vorformlinge benötigt, die im Bereich der späteren optisch wirksamen Flächen eine entsprechende Oberflächengüte (beispielsweise P3 oder Ra = 5 nm, je nach Anforderung an die spätere Linse) aufweisen. Auch sind kleinste lieferbare Präzisionskugeln mit einem Durchmesser von 0,8 Millimetern als Rohlinge hinsichtlich der Reinigung und Positionierung sehr schwierig zu handhaben.

Ein weiteres Verfahren ist das Pressen von Linsenarrays. Linsenarrays können aus Glaswafern mit einem Drucksenk- oder Vakuumsenkverfahren gefertigt werden. Dabei können jedoch nur bestimmte Geometrien hergestellt werden. So können beim Pressen oder Prägen mit Mehr-Kavitäten-Formen nur flache Linsen gepresst werden, da sich sonst Lufteinschlüsse bilden können, die zu Oberflächenverformungen führen.

Außerdem ist es beispielsweise aus der JP 62-292631 A1 das Pressen von Linsen aus Stäben bekannt. Dabei wird ein Stab erwärmt und mit vorgeheizten Formen gepresst. In einem weiteren Bearbeitungsschritt werden die gepressten Glasabschnitte abgetrennt und durch Schleifen eine runde Umfangsform erzeugt. Dieses Verfahren wird üblicherweise für Linsen mit einem Durchmesser größer als 10 Millimetern verwendet. Meist wird auch eine optische Fläche in einem weiteren Bearbeitungsschritt planpoliert. Bei diesem Verfahren müssen die Pressformen jedoch kälter als das zu verarbeitende Glas sein, da es bei den für das Pressen für das Glas erforderlichen Temperaturen ansonsten zu einem Ankleben des Glases an die Pressform kommen kann. Die Linsen, welche mit kalten Werkzeugen gefertigt werden, weisen außerdem eine schlechtere Qualität hinsichtlich der Kontur und Dicke auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung optischer Komponenten mittels Heißformung anzugeben, mit welchem auch die Handhabung sehr kleiner Teile vereinfacht und eine hochgenaue Positionierung des Pressmaterials ermöglicht wird. Es sollen weiterhin optische Komponenten gefertigt werden, die ein größeres Volumen aufweisen, als die größtmögliche Kugelvorform liefern kann. Weiterhin sollen die Vorformen möglichst günstig sein. Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Demgemäß sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung optischer Komponenten vor, welches die Schritte umfasst:

– Einlegen einer Glasfaser in eine Pressform mit zumindest zwei Formhälften und einem Pressflächenbereich für zumindest ein optisches Element, und Schließen der Form,
– Aufheizen der Form und der Faser bis der Mantelbereich der Faser und die Form zumindest die Presstemperatur erreicht haben,
– Blankpressen der Faser, so daß ein Glasteil mit einem optischen Element erhalten wird,
– Abkühlen des Glasteils unter die Transformationstemperatur T_g,
– Entnehmen des durch Blankpressen hergestellten Glasteils.

Eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung optischer Elemente, insbesondere zur Durchführung des oben erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dazu eine Pressform mit zumindest zwei Formhälften und einem Pressflächenbereich für zumindest ein optisches Element, vorzugsweise in Gestalt einer Kavität, einer Verschlußeinrichtung zum Schließen der Form, einer Aufheizeinrichtung zum Aufheizen der Form und der Faser bis der Mantelbereich der Faser und die Form zumindest die Presstemperatur erreicht haben, sowie eine Presseinrichtung zum Aufeinanderpressen der Formhälften und Blankpressen der Faser, so daß ein Glasteil mit einem optischen Element erhalten wird.

Besonders bevorzugt wird das Blankpressen mehrerer optischer Elemente in der Faser in einem Schritt. Dazu umfasst das Verfahren die Schritte

– Einlegen einer Glasfaser in eine Pressform mit zumindest zwei Formhälften und mehreren hintereinander in Faserrichtung angeordnete Pressflächenbereichen, vorzugsweise Kavitäten für optische Elemente, und
– Blankpressen mehrerer hintereinander angeordneter optischer Elemente durch die Pressflächenbereiche, so daß ein Glasteil mit mehreren hintereinander angeordneten optischen Elementen erhalten wird. Dazu wird eine Pressform mit mehreren hintereinander in Faserrichtung angeordneten Pressflächenbereichen für optische Elemente, vorzugsweise in Form von Kavitäten vorgesehen, so daß beim Blankpressen einer Faser ein Glasteil mit mehreren hintereinander angeordneten optischen Elementen erhalten wird.

Um ein Ankleben des Glases zu vermeiden, wird das Glas bevorzugt auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur der Klebeviskosität aufgeheizt. Besonders vorteilhaft ist auch ein besonderer Abkühlprozess. Dazu wird die Form beim Abkühlen unter gegenüber dem Druck beim Formen der optischen Elemente geringerem Anpressdruck zusammengepresst. Dies geschieht vorzugsweise unter leichtem oder verringertem Anpressdruck zunächst bis auf eine Temperatur nahe T_g. Temperaturen nahe T_g weichen dabei bevorzugt höchstens 50 °C, besonders bevorzugt höchstens 20 °C von der Transformationstemperatur ab.

Durch diesen Verfahrensschritt wird eine Feinkonturierung der Oberfläche des optischen Elements erreicht. Ein leichter Anpressdruck stellt sicher, daß das Glas, welches beim Abkühlen im allgemeinen stärker schrumpft, als die Pressform, mit der Pressfläche der Pressform möglichst ganzflächig in Kontakt bleibt und auf diese Weise über die Pressform eine gleichmäßige Abkühlung erreicht wird. Dies ist günstig, um ein Verziehen des Glases bis zur Erreichung der Transformationstemperatur zu erreichen.

Es ist hinsichtlich der Kühlung auf die Temperatur für die Entnahme des Glasteils allgemein auch zweckmäßig, eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Pressform zusammen mit dem gepressten Glasteil auf eine Temperatur unterhalb der Transformationstemperatur des Glases vorzusehen.

Um den Verfahrensablauf zu steuern, kann die Vorrichtung auch eine Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung zum Steuern und/oder Überwachen einer, mehrerer oder aller Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisen. Eine derartige Steuereinrichtung kann beispielsweise die Form nach Unterschreiten der Transformationstemperatur öffnen und/oder Überwachen, ob die zulässige Temperatur erreicht wurde. Weiterhin kann auch eine Entnahmeeinrichtung zum Entnehmen des durch Blankpressen hergestellten Glasteils, vorzugsweise mit hintereinander angeordneten optischen Elementen, vorgesehen werden, wenn sich weitere automatisierte Bearbeitungsschritte anschließen. Jedenfalls ist die Entnahme und Weiterverarbeitung durch die in einem Glasteil noch miteinander verbundenen optischen Elemente wesentlich vereinfacht.

Mittels der Erfindung wird dementsprechend ein blankgepresstes Glasteil mit mehreren hintereinander angeordneten blankgepressten gleichartig ausgerichteten optischen Elementen und Verbindungsabschnitten zwischen den optischen Elementen erhalten.

Die Erfindung hat unter anderem die folgenden Vorteile:

• die Vorformlinge sind Faserabschnitte mit definierter Dicke und daher sehr genau portioniert,
• Fasern als Ausgangsmaterial sind sehr kostengünstig und weisen eine sehr gute Oberflächengüte auf,
• eine genau definierte Länge der Faserabschnitte ist nicht nötig,
• Fasern lassen sich sehr einfach mit definiertem Durchmesser herstellen, sie sind somit sehr viel günstiger als übliche Kugelvorformen
• lange Fasern sind wesentlich einfacher zu handhaben als einzelne Vorformlinge oder Linsen, und
• aus Fasern lassen sich gegenüber flachen Vorformlingen auch tiefe, beziehungsweise steile Asphären herstellten, wobei Formgenauigkeiten von PV = 300 Nanometer erreicht oder unterschritten werden können
• auch werden die optischen Elemente durch die gleichzeitige Verarbeitung in einer Pressform mit mehreren hintereinander angeordnete Kavitäten genau definierte Abstände zwischen den optischen Elementen erreicht. Dies ist insbesondere auch für die Weiterverarbeitung der optischen Elemente sehr günstig, da in automatisierten Verarbeitungsprozessen die Positionsbestimmung und korrekte Ausrichtung im allgemeinen essentiell sind.

Im Unterschied zum beispielsweise aus der JP 62-292631 A1 bekannten Stabpressverfahren werden erfindungsgemäß auch optische Elemente mit definierter Dicke erhalten, da die Faser bis zur gegenseitigen Anlage der Pressformen gepresst wird. Bei dem Stabpressverfahren wird demgegenüber ein definierter Druck angelegt. Dies kann jedoch bei Temperatur-, beziehungsweise Viskositätsschwankungen zu einem unterschiedlich starken Einsinken der Presswerkzeuge in das Glas und damit zu schwankenden Linsendicken führen.

Insbesondere ist die Erfindung zur Herstellung und auch zur Weiterverarbeitung sehr kleiner optischer Elemente geeignet. So können mittels geeigneter, entsprechend kleiner Kavitäten der Pressform optische Elemente mit einem Durchmesser von höchstens 5 Millimetern, vorzugsweise höchstens 3 Millimetern hergestellt werden.

Für diese kleinen optischen Elemente werden vorzugsweise Fasern mit einem Durchmesser von höchstens 5 Millimetern verpresst. In vielen Fällen wird der Faserdurchmesser sogar noch deutlich kleiner sein, im allgemeinen kleiner als 2,5 Millimeter.

Ein weiterer Vorzug der Erfindung liegt auch darin, daß durch das Blankpressen von Fasern, beziehungsweise Faserabschnitten im Verhältnis zum Durchmesser sehr dicke Linsen herstellbar sind. In der Technik werden gern kleine und dicke Linsen (z.B. DVD Pick-up Linsen) verwendet. Diese dicken Linsen haben optische Vorteile gegenüber den schmalen Linsen, allerdings kann man sie oft nicht aus einer Kugelvorform herstellen, da die größtmöglichen Kugeln als Vorformen für das Blankpressen nicht genug Volumen besitzen, um die Linsen auszufüllen. Demgegenüber sind mit der Erfindung blankgepresste Linsen vorzugsweise mit einem Durchmesser von höchstens 5 Millimetern, besonders bevorzugt höchstens 3 Millimetern herstellbar, welche ein größeres Volumen hat als die größtmögliche Kugelvorform aufweisen, welche in einer Pressform mit den zur Linse korrespondierenden Pressflächen verpressbar ist. Bei einer Kugelvorform entsteht das Problem, daß der Durchmesser der Kugelvorform bei gegebener Linsenkrümmung, beziehungsweise Tiefe der korrespondierenden Kavität nicht beliebig vergrößert werden kann. Übersteigt nämlich der Kugelradius den Radius der Kavitätenfläche, kommt es zu einem Lufteinschluß in der Kavität durch die Kugelvorform. Dieser Effekt ist bei einem Faserabschnitt jedoch nicht vorhanden, so daß die Dicke des daraus herstellbaren optischen Elements in Richtung der optischen Achse größer sein kann, als der Radius der Kavitätenfläche.

Um Verbindungsabschnitte definierter Dicke und Form zu erhalten, ist es außerdem von Vorteil, wenn zumindest eine der Formhälften der Pressform eine entlang der Faserrichtung verlaufende Vertiefung zum Ausbilden von Verbindungsabschnitten zwischen den optischen Elementen im blankgepressten Glasteil aufweist.

In der Weiterverarbeitung kann sich dann je nach Anwendung eine Vereinzelung der optischen Elemente anschließen. Um die Vereinzelung, beziehungsweise das Heraustrennen der optischen Elemente zu erleichtern, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß beim Blankpressen verdünnte Stellen in das Glasteil in Verbindungsabschnitte zwischen den optischen Elementen für eine spätere Vereinzelung eingefügt werden. Um diese verdünnten Stellen oder Sollbruchstellen einzufügen, kann eine Pressform vorgesehen werden, welche Vorsprünge zwischen den Kavitäten aufweist, um beim Blankpressen verdünnte Stellen in das Glasteil zwischen den optischen Elementen für eine spätere Vereinzelung einzufügen.

Bei den bevorzugten, mit der Erfindung herstellbaren kleinen optischen Elementen ist es günstig, in einem Blankpressschritt zumindest 5, vorzugsweise 10 optische Elemente mit einer Form mit zumindest 5, beziehungsweise 10 hintereinander angeordneten Kavitäten herzustellen.

Besonders bevorzugt werden mittels der Erfindung Glasteile mit einer oder mehreren hintereinander angeordneten Linsen, insbesondere auch asphärischen, sowie bikonvexen, auch biasphärischen Linsen durch das Blankpressen hergestellt. Die Erfindung erlaubt dabei auch gegenüber dem bisher für kleine Linsen eingesetzten Drucksenk- oder Vakuumsenkverfahren die Herstellung von tiefen, dabei auch asphärischen Linsenformen. So zeigt sich, daß mit dem erfidnungsgemäßen Verfahren, beziehungsweise einer Vorrichtung mit einer Pressform mit entsprechenden Kavitäten Linsen hergestellt werden können, deren Randwinkel in Bezug auf eine Ebene senkrecht zur optischen Achse größer 10 °, sogar zumindest 20 ° beträgt. Dieser überraschende Effekt wird dadurch erzielt, daß beim Verpressen der zylindrischen Glasfasern, die also in einer Raumrichtung gekrümmt sind, in Linsen mit Krümmungen in zwei Raumrichtungen bis zum vollständigen Ausfüllen der Kavitäten durch das Glas zwischen dem Glas und der Pressfläche ein Spalt verbleibt, durch welchen die Luft entweichen kann. Damit werden auch bei solchen "tiefen", beziehungsweise stark gewölbten Linsen Lufteinschlüsse zwischen Glas und Pressfläche der Kavitäten vermieden.

Auch können andere optische Elemente, wie diffraktive optische Elemente oder Fresnel-Linsen durch das Blankpressen mittels eines oder mehrerer entsprechend ausgebildeter Pressflächenbereiche hergestellt werden. Solche diffraktiven optischen Elemente oder Fresnel-Linsen können selbstverständlich auch mit Linsen kombiniert durch das Blankpressen hergestellt werden.

Weiterhin können auch eindimensionale Linsen, wie insbesondere eine SAC-Linsenanordnung durch Blankpressen in einer entsprechenden Pressform hergestellt werden. Unter einer eindimensionalen Linse wird eine Linse mit Krümmung in einer Raumrichtung verstanden. Eine solche Linse kann eine zylindrische Linse oder auch eine azylindrische Linse sein.

Die durch die erfindungsgemäße Herstellung eines Glasteils mit hintereinander angeordneten optischen Elementen erreichte verbesserte Handhabbarkeit der optischen Elemente für die Weiterverarbeitung kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auch für die Einfassung der hergestellten optischen Elemente ausgenutzt werden. Dazu kann ein optisches Element vor dem Heraustrennen des Elements aus dem Glasteil in einer Fassung einer optischen Komponente befestigt werden.

In vorteilhafter Weise können in Weiterbildung der Erfindung optische Elemente zweier Glasteile vor dem Vereinzeln auch zu Verbundelementen zusammengefügt werden. Durch das parallele Herstellen mehrerer hintereinander angeordneter optischer Elemente weisen diese auch genau definierte Abstände auf. Dies ist für die Herstellung von solchen Verbundelementen besonders vorteilhaft, da eine genaue Ausrichtung der optischen Elemente zueinander bereits durch eine Ausrichtung der beiden Glasteile zueinander bewerkstelligt werden kann. Das Einsetzen der Fassung kann in einer weiteren Vorrichtung erfolgen. Ebenso ist aber auch eine In-Line-Fertigung möglich, bei welcher die Vorrichtung dann eine Fügeeinrichtung zum Befestigen eines optisches Elements vor dem Heraustrennen des Elements aus dem Glasteil in einer Fassung einer optischen Komponente aufweist.

Zur Weiterverarbeitung kann zumindest ein Glasteil zur Weiterverarbeitung auf einem Träger befestigt werden. Auch dieser Verfahrensschritt kann mittels einer entsprechenden Einrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden. Bevorzugt wird ein Träger in Form eines Rahmens verwendet, um die optischen Elemente, beispielsweise für eine Vereinzelung beidseitig zugänglich zu halten. Ein solcher Träger dann auch in eine reinraumtaugliche Kassette eingesetzt werden. Die Kassette wird vorzugsweise gasdicht verschlossen, um Verunreinigungen der Linsen oder eine Beschädigung der optischen Bauteile durch Luftfeuchtigkeit des Reinraums zu vermeiden. Eine solche gasdicht verschlossene Kassette mit zumindest einem darin gehalterten erfindungsgemäß herstellbaren Glasteil kann dann für den Versand zu einem Produzenten, welcher beispielsweise optische Komponenten mit den erfindungsgemäßen optischen Elementen fertigt, verwendet werden.

Die erfindungsgemäß hochpräzise herstellbaren und leicht zu handhabenden optischen Elemente eignen sich insbesondere auch für Anwendungen in der Halbleiter-Industrie bei der Wafer-Level-Verarbeitung. Dazu können mehrere solcher Glasteile nebeneinander auf einem Wafer befestigt werden. Ein solcher Wafer kann beispielsweise Dies mit optischen Sensoren oder lichtemittierenden Komponenten aufweisen, für welche dann Linsen als optische Elemente für die Fokussierung aufgesetzt werden. Auch dieser Verfahrensschritt kann durch eine entsprechende Einrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.

Die Pressformen, beziehungsweise zumindest eine der Formhälften besitzen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung Kerben für die genaue Positionierung der Faser, welche sich vorzugsweise bis zum Außenrand der Formhälfte erstrecken und in welche die Faser eingelegt werden kann. Mittels der Kerben wird die Faser bezüglich des oder der Pressflächenbereiche dann genau ausgerichtet. Die Kerben sind vorzugsweise so tief, dass sie bis an den Rand der optischen Fläche heranreichen. Dies minimiert die Umformung. Weiterhin können die Kerben in ihrer Form vorteilhaft an die Fasern angepasst sein, um die Wärmeübertragung zu verbessern.

Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung werden mehrere Glasfasern nebeneinander in eine entsprechend ausgebildete Pressform für das parallele Blankpressen mehrerer Fasern eingelegt und in die Glasfasern jeweils zumindest ein optisches Element, vorzugsweise mehrere hintereinander angeordnete optische Elemente durch Blankpressen eingefügt. Dazu wird in letzterem Fall dementsprechend eine Pressform vorgesehen, welche mehrere nebeneinander angeordnete Reihen von Kavitäten aufweist. Gemäß einer von dieser Ausführungsform der Erfindung ausgehenden Weiterbildung können die Fasern beim Blankpressen auch miteinander verbunden werden, so daß ein Glasteil mit mehreren seitlich miteinander zumindest stellenweise unter Erwärmung und Erweichung des Glases verschmolzenen und/oder verklebten strangförmigen Glasteilen, die jeweils mehrere hintereinander angeordnete optische Elemente aufweisen, erhalten wird. Bei einer entsprechenden Pressform werden dazu die Pressflächen und Abstände der Kavitäten so bemessen, daß es beim Fließen des Glasmaterials der Fasern beim Blankpressen wenigstens stellenweise zu einer Verbindung der Glasmaterials benachbarter Fasern kommt. Ein damit erhaltenes blankgepresstes Glasteil weist dann mehrere stellenweise miteinander verschmolzene strangförmige Glasteile auf, die jeweils mehrere hintereinander angeordnete blankgepresste, gleichartig ausgerichtete optische Elemente und Verbindungsabschnitte zwischen diesen optischen Elementen aufweisen.

Neben der Verarbeitung optischer hochtransparenter Gläser können auch Fasern aus Filterglas blankgepresst werden. Ein daraus hergestelltes Glasteil kann beispielsweise ein Ultraviolett-, Infrarot-, oder Bandfilterglas umfassen. Auf diese Weise können dann beispielsweise gleich Linsen mit Filtereigenschaften hergestellt werden, die beispielsweise in Kameraoptiken spezielle Filter zur Vermeidung von Farbverfälschungen entbehrlich machen.

Besonders bevorzugt wird das Blankpressen aus einer Glasfaser bei einer Temperatur von höchstens 900 °C, vorzugsweise höchstens 700 °C, besonders bevorzugt höchstens 650 °C durchgeführt. Dazu werden entsprechende sogenannte Low-Tg-Gläser als Glasfasern verwendet, welche sich bei niedrigen Temperaturen bis höchstens 900 °C, vorzugsweise höchstens 700 °C, besonders bevorzugt höchstens 650 °C verpressen lassen.

Die Erfindung wird im folgenden genauer anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Teilen.
Es zeigen:
1 eine Aufsicht auf eine Formhälfte einer Pressform für das Verarbeiten zweier nebeneinanderliegender Faserabschnitte,
2 eine Querschnittansicht durch eine Pressform mit der in 1 dargestellten Formhälfte,
3 bis 5 anhand schematischer Querschnittansichten Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens,
6 das mit dem Verfahren gemäß den 3 bis 5 erhaltene Glasteil mit hintereinander angeordneten optischen Elementen,
7 ein Zwischenprodukt zur Herstellung von optischen Verbundelementen mittels erfindungsgemäß blankgepresster Glasteile,
8 Verfahrensschritte zur Herstellung optischer Komponenten mittels erfindungsgemäß hergestellter Glasteile,
9 ein Glasteil aus miteinander verschmolzenen Fasern mit mehreren Reihen hintereinander angeordneter Linsen,
10 eine staubdichte Kassette mit Träger für erfindungsgemäß hergestellte Glasteile,
11 eine erfindungsgemäß herstellbare Linse, eine Kugelvorform zur Herstellung einer Linse mit gleichen Brechflächen und einen Faserabschnitt mit dem Volumen der Linse,
12 eine erfindungsgemäß hergestellte SAC-Linse, und
13 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Glasteils mit diffraktiven optischen Elementen.
Die 1 zeigt eine als Ganzes mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnete Formhälfte einer Pressform für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die im Querschnitt in 2 dargestellte Pressform 3 der Vorrichtung umfasst zwei Formhälften 31, 32. In der Formhälfte 31 sind mehrere Reihen 7, 9 hintereinander angeordneter Kavitäten 5 eingearbeitet, welche beim Blankpressen optische Elemente in Form von Linsen in entlang der Reihen 7, 9 eingelegte Fasern, formen. Die Kavitäten 5 sind für das Blankpressen von Linsen mit einem Durchmesser von höchstens 5 Millimetern, vorzugsweise höchstens 3 Millimetern bemessen. Die Pressflächen der Pressform 3 sind dabei zur Umformung von Fasern mit einem Durchmesser von höchstens 5 Millimetern ausgebildet.
Die Kavitäten sind deutlich tiefer, als dies bei Kavitäten vergleichbaren Durchmessers für die Fertigung von Linsenarrays in Glaswafern mittels eines Drucksenk- oder Vakuumsenkverfahrens möglich ist. Die Kavitäten 5 der in den 1 und 2 gezeigten Formhälfte 31, beziehungsweise die damit blankgepressten Linsen weisen dabei einen vergleichsweise großen Randwinkel in Bezug auf die die Kavitäten 5 umgebende Oberfläche der Formhälfte, beziehungsweise auf eine Ebene senkrecht zur optischen Achse auf. Dieser Winkel ist bei dem in den 1 und 2 gezeigten Beispiel sogar deutlich größer als 20 °.
Bei der in diesen Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel sind im speziellen Kavitäten 5 sowohl in der als Unterform verwendeten Formhälfte 31, als auch in der als Oberform der Pressform 3 eingesetzte Formhälfte 31 vorhanden, wobei die Kavitäten der Formhälften zur Herstellung entsprechender bikonvexer Linsen unterschiedliche Krümmungen aufweisen.
Damit die optischen Elemente in einem aus der Faser durch Blankpressen hergestellten Glasteil verbunden bleiben, sind außerdem Vertiefungen 11 entlang der Reihen 7, 9 eingebracht, die Verbindungselemente zwischen den Linsen aus den Faser formen, so daß die optischen Elemente in einem aus der Faser hergestellten strangförmigen Glasteil verbunden bleiben. Die Formhälfte 31 weist, wie anhand der 1 und 2 zu erkennen ist, darüber hinaus noch sich jeweils in Faserrichtung bis zum Rand hin erstreckende Kerben, beziehungsweise Vertiefungen 13 auf, in welche die Fasern eingelegt werden, so daß sie seitlich fixiert und hinsichtlich der in Reihen 7, 9 angeordneten Kavitäten 5 ausgerichtet werden. Die Kerben 13 sind in ihrer Form den zu verpressenden Fasern angepaßt, um einen möglichst guten Wärmekontakt für das Aufheizen und Abkühlen zu bewirken.
Die Pressform weist bei dem in 2 gezeigten Beispiel außerdem einen Zentrierstift 37 und eine Zentrierhülse 35 auf. Der Zentrierstift und die Zentrierhülse dienen zusammen als Zentriereinrichtung, um die beiden Formhälften 31, 32 zueinander zu zentrieren und die Kavitäten zueinander auszurichten. Um eine Zentrierung und Ausrichtung der Formhälften zu erreichen, sind auch andere Ausgestaltungen möglich. Beispiele sind Formhälften mit eckiger Außenkontur, insbesondere in Verbindung mit einem eckigen Hülsenelement oder einer eckigen Zentrierhülse, oder auch Passfedern.
Außerdem dient der Zentrierstift 37 noch als Abstandhalter, um einen definierten Abstand zwischen den Formhälften 31, 32 beim Pressen einzuhalten. Durch diesen als Abstandhalter wirkende Zentrierstift 37 wird ein Mindestabstand der Pressflächen erreicht und vermieden, daß die Pressflächen beim Zusammenpressen aufeinandergepresst und dadurch beschädigt werden.
Die Pressform 3 wie sie in den 1 und 2 beispielhaft dargestellt ist, weist insgesamt 10 Kavitäten 5 auf. Für praktische Anwendungen, insbesondere für die Herstellung von optischen Elementen für den Massenmarkt wird jedoch eine größere Anzahl von Kavitäten angestrebt.
Beispielsweise können in einem Blankpressschritt zumindest 20 optische Elemente mit einer Form mit in zwei Reihen jeweils zumindest 10 hintereinander angeordneten Kavitäten hergestellt werden.
Die 3 bis 5 zeigen anhand schematischer Querschnittansichten Verfahrensschritte gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das im folgenden erläuterte Verfahren zur Herstellung optischer Elemente basiert auf den Schritten:

– Einlegen einer Glasfaser 16 in eine Pressform 3 mit zumindest zwei Formhälften 31, 32 und mehreren hintereinander in Faserrichtung angeordnete Kavitäten 5 für optische Elemente,
– Schließen der Form 3,
– Aufheizen der Form 3 und der Faser 16 bis der Mantelbereich der Faser 16 und die Form 3 zumindest die Presstemperatur erreicht haben,
– Blankpressen mehrerer hintereinander angeordneter optischer Elemente in den Kavitäten, so daß ein Glasteil 20 mit mehreren hintereinander angeordneten optischen Elementen erhalten wird,
– Abkühlen des Glasteils unter T_g, und
– Entnehmen des durch Blankpressen hergestellten Glasteils 20.

3 zeigt dazu die geöffnete Pressform 3 mit den Formhälften 31, 32. Die Formhälfte 31 bildet hier wieder die Unterform, in welche die Glasfaser 16 eingelegt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist, wie bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die weitere Formhälfte 31 eine Vertiefung 11 zur Bildung von Verbindungsabschnitten zwischen den optischen Elementen des aus der Faser 16 hergestellten, blankgepressten Glasteils 20 auf. Im Unterschied zu der in den 1 und 2 gezeigten Pressform 3 weist hier die Formhälfte 32 als Beispiel eine ebene Pressfläche auf, so daß in Verbindung mit den Kavitäten der Formhälfte 31 plankonvexe Linsen hergestellt werden.
In Weiterbildung des in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels sind außerdem auf der Formhälfte 32 der Pressform 3 Vorsprünge 15 zwischen den Kavitäten 5 vorhanden, um beim Blankpressen verdünnte Stellen in das Glasteil zwischen den optischen Elementen für eine spätere Vereinzelung einzufügen.
Nachfolgend wird, wie in 4 dargestellt, die Pressform geschlossen. Die Pressform 3 wird nun zusammen mit der darin angeordneten Faser aufgeheizt, bis die erforderliche Presstemperatur im Glas der Glasfaser 16 erreicht wird. Die Presstemperatur liegt dabei im allgemeinen oberhalb der Transformationstemperatur T_g und unter der Temperatur, bei welcher die Klebeviskosität des Glases erreicht wird. Vorzugsweise werden Low-T_g-Glasfasern verwendet, welche bei einer Temperatur von höchstens 900 °C, vorzugsweise höchstens 700 °C, besonders bevorzugt höchstens 650 °C verpresst werden können.
Während oder nachdem die Presstemperatur erreicht wird, wird dann ein Pressdruck auf die Formhälften 31, 32 ausgeübt, so daß das Glas, wie in 5 dargestellt, in der Pressform durch Blankpressen zu einem Glasteil 20 mit entsprechend der Form der Kavitäten 5 geformten, hintereinander angeordneten optischen Elementen umgeformt wird. Anschließend wird nun das Glasteil 20 durch Abkühlen der Pressform abgekühlt, bis es nach Unterschreiten der Transformationstemperatur entnommen werden kann.
Dieser Abkühlvorgang wird bis zu einer Temperatur nahe T_g unter Beibehaltung eines gegenüber dem Druck beim Formen der optischen Elemente geringerem Anpressdruck vorgenommen. Durch diesen Anpressdruck während des Abkühlens nahe der Transformationstemperatur wird eine Feinkonturierung der optischen Elemente, beziehungsweise deren Oberfläche erreicht. Insbesondere bleibt die Oberfläche des Glasteils mit den Pressflächen durch den Anpressdruck auch bei einer mit der Abkühlung einhergehenden Schrumpfung in Kontakt. Dies führt zu einer gleichmäßigen Abkühlung der optischen Elemente, so daß Verwölbungen durch eine ungleichmäßige Abkühlung weitestgehend vermieden werden. Das Abkühlen unterhalb der Transformationstemperatur für die Entnahme kann ohne oder ebenfalls mit einem gewissen Anpressdruck durchgeführt werden. Nach Unterschreiten dieser Temperatur wird die Form dann geöffnet und das Glasteil vorzugsweise mit einer Entnahmeeinrichtung für einen automatisierten Ablauf entnommen.
Das auf diese Weise hergestellte blankgepresste Glasteil 20 ist in 6 dargestellt. Das Glasteil 20 weist entsprechend der Anzahl der Kavitäten mehrere hintereinander angeordnete blankgepresste, gleichartig ausgerichteten optische Elemente in Form von Linsen 22 auf, welche mit Verbindungsabschnitten 24 miteinander verbunden sind. Aufgrund der Vorsprünge 15 der Pressform sind bei diesem Ausführungsbeispiel verdünnte Stellen in den Verbindungsabschnitten vorhanden, an welchen später die optischen Elemente leicht vereinzelt werden können. Das Glasteil 20 weist außerdem noch Enden 202 auf, welche der Form der ursprünglichen Glasfaser 16 entsprechen. Diese Enden 202 sind diejenigen Faserabschnitte, welche aus der Pressform herausragen und dementsprechend nicht umgeformt wurden.
7 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, bei welcher zwei Glasteile 20 und 21 miteinander vor dem Vereinzeln der optischen Elemente verbunden wurden. Die Glasteile 20 und 21 wurden dabei so miteinander verbunden, daß die optischen Elemente, hier Linsen 22 des Glasteils 20 und Linsen 23 des Glasteils 21 zueinander ausgerichtet sind. Aufgrund des gleichzeitigen Blankpressens mehrerer Linsen aus den Fasern sind die Linsen in den Glasteile mit genau zueinander definierten Abständen zueinander angeordnet. Dies erleichtert dann auch die Ausrichtung der Linsen 22 und 23 beim Zusammenfügen der Glasstränge, da bei Ausrichtung zweier Linsen 22, 23 zueinander auch die anderen Linsen in Richtung entlang des Glasteils ebenfalls zueinander genau ausgerichtet werden. Die Verbindung der beiden Glasteile kann beispielsweise durch Kleben, Bonden oder auch durch Heißverpressen durchgeführt werden. Werden Glasteile, wie die beispielhaft dargestellten Teile 21, 22 durch Heißverpressen verbunden, ist es dabei von Vorteil, wenn die Glasteile unterschiedliche Transformationstemperaturen aufweisen.
In 8 sind Verfahrensschritte zur Herstellung optischer Komponenten mit erfindungsgemäß hergestellten optischen Elementen auf einem Glasteil dargestellt. Dabei werden die optischen Elemente 22 vor dem Heraustrennen aus dem Glasteil 20 in Fassungen 30 mittels einer nicht dargestellten Fügeeinrichtung ein- oder angefügt und darin befestigt. Die Fassungen 30 können insbesondere Gehäuse oder Fassungen von Objektiven mit den Linsen 22 sein.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Glasteils mit nebeneinander angeordneten Reihen optischer Elemente, hier wieder Linsen 22. Das in 9 gezeigte Glasteil 200 umfasst mehrere zumindest stellenweise miteinander verschmolzene strangförmige Glasteile 20, die jeweils mehrere hintereinander angeordnete blankgepresste, gleichartig ausgerichtete optische Elemente 22 und Verbindungsabschnitte 24 aufweisen. Ein derartiges Glasteil 200 wird erhalten, indem mehrere Glasfasern nebeneinander in eine Pressform eingelegt und in die Glasfasern, beziehungsweise die daraus erhaltenen Glasteile beim Blankpressen jeweils mehrere hintereinander angeordnete optische Elemente durch Blankpressen eingefügt werden. Dabei sind die Pressflächen und Abstände der Kavitäten der Pressform so bemessen, daß es beim Fließen des Glasmaterials der Fasern beim Blankpressen wenigstens stellenweise zu einer Verbindung der Glasmaterials benachbarter Fasern durch eine Verschmelzung oder Verklebung des erweichten Glases kommt.
10 zeigt eine Kassette 40 zum Transport der erfindungsgemäß hergestellten Glasteile 20 oder 200. Die Kassette 40 weist einen Boden 42 und einen Deckel 44 auf, die staubdicht, vorzugsweise auch gasdicht verschließbar sind. Der Innenraum der Kassette ist damit reinraumtauglich verschließbar, so daß die Kassetten in einem anschließenden Reinraumprozeß direkt im Reinraum geöffnet und die Glasteile 20 dort weiterverarbeitet (z.B. Beschichten, Vergütung, etc.) werden können.
In der Kassette wird ein Träger für eines oder mehrere Glasteile 20 in Form eines Rahmens 34 eingesetzt. Der Rahmen 34 kann beispielsweise als Ring ausgebildet sein. Der Rahmen 34 weist außerdem Kerben 36 auf, in welche die Enden 202 des oder der Glasteile 20 eingelegt werden. Durch das Schließen des Deckels 44 werden dann die Glasteile 20 an deren Enden 202 in den Kerben 36 fixiert.
11 zeigt von links nach rechts eine erfindungsgemäß herstellbare bikonvexe Linse 50 mit Brechflächen 51, 52 nach dem Heraustrennen aus dem Glasteil, eine Kugelvorform 60 maximaler Grösse zur Herstellung einer Linse mit gleichartig geformten Brechflächen und einen Faserabschnitt aus einer Glasfaser 16 mit dem Volumen der Linse. Das Blankpressen von optischen Elementen aus einer Faser 16 anstelle aus einer üblicherweise verwendeten Kugelvorform 60 bietet den Vorteil, daß sehr dicke Linsen 50 mit entsprechend großer Dicke entlang der optischen Achse 53 und entsprechend großem Volumen herstellbar sind. Die gröstmögliche Kugelvorform, mit welcher in einer Pressform eine Linse mit gleichartigen Brechflächen 51, 52 herstellbar wäre, weist ein geringeres Volumen als die Linse 50, beziehungsweise des rechts dargestellten Faserabschnittes, aus welchem die Linse geformt wird, auf. Würde eine Kugelvorform mit dem Volumen des dargestellten Faserabschnitts, beziehungsweise der Linse 50 verwendet, käme es an den Rändern der Kavitäten zu einem Lufteinschluss durch die Kugelvorform, so daß eine Linse 50 mit gegebener Dicke dennoch nicht aus der Kugelvorform herstellbar ist. Eine solche Linse 50, wie sie in 11 dargestellt ist, kann beispielsweise eine DVD-Pickup-Linse sein.
12 zeigt eine erfindungsgemäß hergestellte Slow-Axis-Collimating-Linse (SAC-Linse) 70. Diese weist ein Glasteil 20 mit mehreren hintereinander angeordnete eindimensionalen Linsen 71 auf. Die Linsen 71 können dabei zylindrisch oder auch azylindrisch sein, wobei die Zylinderachsen bei einer SAC-Linse wie in 12 dargestellt, senkrecht zur Längsachse des Glasteils 20 angeordnet sind. Derartige SAC-Linsen werden insbesondere für die Fokussierung des Lichts von Laserbarren verwendet.
13 zeigt eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß hergestellten Glasteils 20. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden mit einer entsprechend ausgebildeten Pressform hintereinander angeordnete diffraktiv optische Elemente in Form von Beugungslinsen 75 durch Blankpressen hergestellt. Derartige Linsen können beispielsweise zur Farbfehlerkorrektur in Optiken eingesetzt werden. Das Glasteil 20 kann dazu beispielsweise auch bikonvexe optische Elemente mit Beugungslinsen 75 und gegenüberliegenden refraktiven Linsen aufweisen, oder es können Linsen mit kombinierter refraktiv und diffraktiv wirkender Brechfläche hergestellt werden.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen beispielhaften Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung optischer Komponenten vor, welches die Schritte umfasst: – Einlegen einer Glasfaser in eine Pressform mit zumindest zwei Formhälften und einem Pressflächenbereich für zumindest ein optisches Element, und Schließen der Form, – Aufheizen der Form und der Faser bis der Mantelbereich der Faser und die Form zumindest die Presstemperatur erreicht haben, – Blankpressen der Faser, so daß ein Glasteil mit einem optischen Element erhalten wird, – Abkühlen des Glasteils unter die Transformationstemperatur T_g, – Entnehmen des durch Blankpressen hergestellten Glasteils.
Verfahren gemäß Anspruch 1, umfassend die Schritte – Einlegen einer Glasfaser in eine Pressform mit zumindest zwei Formhälften und mehreren hintereinander in Faserrichtung angeordnete Pressflächenbereichen, vorzugsweise Kavitäten für optische Elemente, und Schließen der Form, und – Blankpressen mehrerer hintereinander angeordneter optischer Elemente durch die Pressflächenbereiche, so daß ein Glasteil mit mehreren hintereinander angeordneten optischen Elementen erhalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich des Glases auf eine Presstemperatur unterhalb der Temperatur der Klebeviskosität aufgeheizt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form beim Abkühlen unter gegenüber dem Druck beim Formen der optischen Elemente geringerem Anpressdruck zusammengepresst wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß optische Elemente mit einem Durchmesser von höchstens 5 Millimetern, vorzugsweise höchstens 3 Millimetern hergestellt werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern mit einem Durchmesser von höchstens 5 Millimetern verpresst werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Blankpressen verdünnte Stellen in das Glasteil in Verbindungsabschnitte zwischen den optischen Elementen für eine spätere Vereinzelung eingefügt werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Blankpressschritt zumindest 10 optische Elemente mit einer Form mit zumindest 10 hintereinander angeordneten Kavitäten hergestellt werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Glasfasern nebeneinander in eine Pressform eingelegt und in die Glasfasern jeweils zumindest ein optisches Element, vorzugsweise mehrere hintereinander angeordnete optische Elemente durch Blankpressen hergestellt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern beim Blankpressen miteinander verbunden werden, so daß ein Glasteil mit mehreren seitlich miteinander verbundenen, insbesondere unter Erwärmung verklebten und/oder verschmolzenen strangförmigen Glasteilen, die jeweils mehrere hintereinander angeordnete optische Elemente aufweisen, erhalten wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasteil mit zumindest einer, vorzugsweise mehreren hintereinander angeordneten Linsen durch das Blankpressen hergestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasteil mit zumindest einer asphärischen Linse hergestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasteil mit zumindest einer bikonvexen Linse hergestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasteil mit mehreren hintereinander angeordneten optischen Elementen, durch das Blankpressen hergestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnnet, daß zumindest ein diffraktives optisches Element durch das Blankpressen hergestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Faser aus Filterglas blankgepresst wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere hintereinander angeordnete optischen Elementen aus einer Glasfaser bei einer Temperatur von höchstens 900 °C, bevorzugt höchstens 650 °C, durch das Blankpressen hergestellt werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere hintereinander angeordnete optischen Elementen aus einer Faser bestehend aus einem Filter-Glas durch das Blankpressen hergestellt werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasteil mit mehreren hintereinander angeordnete Linsen hergestellt wird, deren Randwinkel in Bezug auf eine Ebene senkrecht zur optischen Achse größer 10°, vorzugsweise zumindest 20° beträgt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Element vor dem Heraustrennen des Elements aus dem Glasteil in einer Fassung einer optischen Komponente befestigt werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß optische Elemente zweier Glasteile vor dem Vereinzeln zu Verbundelementen zusammengefügt werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Glasteil zur Weiterverarbeitung auf einem Träger befestigt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Glasteil auf einem Träger in Form eines Rahmens befestigt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger in eine reinraumtaugliche Kassette eingesetzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Glasteile nebeneinander auf einem Wafer befestigt werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser in Kerben eingelegt werden, welche sich bis zum Außenrand der Formhälfte erstrecken, und die Faser mittels der Kerben bezüglich des Pressflächenbereiches ausgerichtet wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eindimensionale Linsen insbesondere eine SAC-Linsenanordnung durch Blankpressen hergestellt wird.
Vorrichtung zur Herstellung optischer Elemente, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend – eine Pressform mit zumindest zwei Formhälften und einem Pressflächenbereich für zumindest ein optisches Element, vorzugsweise in Gestalt einer Kavität, – eine Verschlußeinrichtung zum Schließen der Form, – eine Aufheizeinrichtung zum Aufheizen der Form und der Faser bis der Mantelbereich der Faser und die Form zumindest die Presstemperatur erreicht haben, sowie – eine Presseinrichtung zum Aufeinanderpressen der Formhälften und Blankpressen der Faser, so daß ein Glasteil mit zumindest einem optischen Element erhalten wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 28, gekennzeichnet durch eine Pressform mit mehreren hintereinander in Faserrichtung angeordneten Pressflächenbereichen für optische Elemente, vorzugsweise in Form von Kavitäten, so daß beim Blankpressen einer Faser ein Glasteil mit mehreren hintereinander angeordneten optischen Elementen erhalten wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 28 oder 29, gekennzeichnet durch eine Entnahmeeinrichtung zum Entnehmen des durch Blankpressen hergestellten Glasteils.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Pressform zusammen mit dem gepressten Glasteil auf eine Temperatur unterhalb der Transformationstemperatur des Glases.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Formhälften der Pressform eine entlang der Faserrichtung verlaufende Vertiefung zum Ausbilden von Verbindungsabschnitten zwischen den optischen Elementen im blankgepressten Glasteil aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Pressform zum Blankpressen optischer Elemente mit einem Durchmesser von höchstens 5 Millimetern, vorzugsweise höchstens 3 Millimetern.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pressform mit Kavitäten zum Formen optischer Elemente aus Fasern mit einem Durchmesser von höchstens 5 Millimetern.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pressform, welche Vorsprünge zwischen den Kavitäten aufweist, um beim Blankpressen verdünnte Stellen in das Glasteil zwischen den optischen Elementen für eine spätere Vereinzelung einzufügen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung zum Steuern und/oder Überwachen eines oder mehrerer Schritte des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pressform mit zumindest 10 hintereinander angeordneten Pressflächenbereichen, vorzugsweise in Form von Kavitäten, für das Blankpressen optischer Elemente.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pressform mit Kavitäten zum Blankpressen von Linsen, insbesondere asphärischen Linsen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pressform mit Kavitäten zum Blankpressen von eindimensionalen Linsen, insbesondere zum Blankpressen einer SAC-Linsenanordnung
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pressform mit Kavitäten für Linsen, deren Randwinkel in Bezug auf eine Ebene senkrecht zur optischen Achse größer 10°, bevorzugt sogar zumindest 20° beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fügeeinrichtung zum Befestigen eines optisches Elements vor dem Heraustrennen des Elements aus dem Glasteil in einer Fassung einer optischen Komponente.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Befestigen zumindest eines Glasteils zur Weiterverarbeitung auf einem Träger.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum nebeneinander Befestigen mehrerer Glasteile auf einem Wafer.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pressform, welche für das parallele Blankpressen mehrerer Fasern ausgebildet ist, insbesondere, welche mehrere nebeneinander angeordnete Reihen von Kavitäten aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressflächen und Abstände der Kavitäten der Pressform so bemessen sind, daß es beim Fließen des Glasmaterials der Fasern beim Blankpressen wenigstens stellenweise zu einer Verbindung der Glasmaterials benachbarter Fasern kommt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Formhälfte Kerben aufweist, welche sich bis zum Außenrand der Formhälfte erstrecken, um eine Faser einzulegen und bezüglich des Pressflächenbereiches auszurichten.
Blankgepresstes Glasteil, insbesondere herstellbar mit einem Verfahren oder einer Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, mit mehreren hintereinander angeordneten blankgepressten gleichartig ausgerichteten optischen Elementen und Verbindungsabschnitten.
Blankgepresstes Glasteil gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere stellenweise miteinander verschmolzene strangförmige Glasteile, die jeweils mehrere hintereinander angeordnete blankgepresste, gleichartig ausgerichtete optische Elemente und Verbindungsabschnitte aufweisen.
Blankgepresstes Glasteil gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasteil ein Filterglas umfasst.
Blankgepresstes Glasteil gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasteil eine Anordnung hintereinander angeordneter eindimensionaler Linsen aufweist.
Blankgepresstes Glasteil gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Fresnel-Linse.
Gasdicht verschlossene Kassette mit zumindest einem darin gehalterten Glasteil gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Verwendung von Fasern aus Glas, welches sich bei einer Temperatur von höchstens 900 °C, bevorzugt höchstens 650 °C verpressen läßt, als Vorprodukt zum Blankpressen für optische Elemente.
Blankgepresste Linse, insbesondere herstellbar mit einer Vorrichtung oder einem Verfahren, vorzugsweise mit einem Durchmesser von höchstens 5 Millimetern, besonders bevorzugt höchstens 3 Millimetern, welche ein größeres Volumen hat als die größtmögliche Kugelvorform, welche in einer Pressform mit den zur Linse korrespondierenden Pressflächen verpressbar ist.