DE2238416A1

DE2238416A1 - Verfahren zur herstellung optischer elemente

Info

Publication number: DE2238416A1
Application number: DE2238416A
Authority: DE
Inventors: Harry Howden
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-08-09
Filing date: 1972-08-04
Publication date: 1973-02-15
Also published as: GB1362993A; JPS4826149A; FR2148555A1; US3876734A

Description

Dipl.-Ing. HORST AUER

Anmelder: N. V. PHiLiFS' SLDOUMPEfiFABRIEKE»
Akte» PHB-32.179

Anmeldung vom ι 3. Aug. 1972

"Verfaliren zur Herstellung optischer Elemente"

. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung optischer Elemente.

Die Herstellung asphärischer optischer

Elemente hoher Güte aus Glas kann zeitraubende und von hochgeschultem Personal von Hand durchzuführende Vorgänge umfassen. Ein grosser Teil dieser geschulten Arbeit kann nach einem früher vorgeschlagenen Verfahren durch Anwendung eines Yakuumrahmens überflüssig gemacht werden. Bei diesem Verfahren wird eine unbearbeitete Glasplatte mit zwei ebenen Oberflächen auf einem Vakuunrcahmen angebracht, der danach evakuiert wix'd, so dass die Platte infolge des darüber vorherrschenden Druckunterschiedes innerhalb ihrer Elastizitätsgrenzen verformt und in den Vakuumrahmen gepresst wird.

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Je nach dem Profil das einer Oberfläche der Platte gegeben werden muss, um das optische Element zu erhalten, können Abstützungen an ausgewählten Punkten im Vakuumrahmen angebracht werden, die auf die verformte Platte angreifen und die Gestalt ihrer Verformung bestimmen. Die Aussenoberflache der Platte wird dann flachgeschliffen und poliert, so dass, wenn die Platte aus dem Vakuumrahmen herausgenommen wird, diese Aussenoberflache die Form des gewünschten Profils annimmt.

Dieses mit Hilfe eines Vakuurarahmens

durchgeführte Herstellungsverfahren weist die Nachteile auf¹, dass das erreichbare Profil nur eine Annäherung ist und dass der erzielbare Verformungsgrad (Kurvensteilheit oder Korrekturfaktor) von dem verfügbaren maximalen Durchunterschied von etwa 15 p.s.i. (Pfund pro Quadratzoll) (d.h. atmosphärischer Di'uck, wenn die Aus senoberf lache dar Platte nicht in einer Umgebung bearbeitet werden kann, in der ein den atmosphärischen Druck überschreitender Druck vorherrscht)beschränkt wird.

Die Erfindung bezweckt,, ein verbessertes

Verfahren zur Herstellung optischer Elemente zu schaffen, bei dem eine unbearbeitete aus Glas oder einem anderen geeigneten lichtdurchlässigen Material bestehende Platte verformt wird, aber bei dem der für dio Verformung zur Verfügung stehende Druck viel grosser als bei dem mit Hilfe eines Vakuumrahmens durchgeführton Verfahren ist, und bei die erreichbare Profilgenauigkeit nicht von den mechanischen Beschränkungen beeinträchtige wird, die sich box der Verformung einer unbearbri-

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teten Glasplatte über den Rändern eines Vakuumrahmens mit oder ohne das Profil bestimmende Abstützungen ergebene

Nach der Erfindung ist ein Verfahren zur

Herstellung eines optischen Elements aus einer aus lichtdurchmässigem Material bestehenden unbearbeiteten Platte dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche der.Platte in der Nähe einer Pressfläche mit einem Profil das eine Vergrösserung eines erforderlichen optischen Profils ist, in einer zu dieser Fläche senkrechten Richtung abgestützt wird; dass der Raum zwischen diesen Flächen mit einem haftenden Kunststoffmaterial axisgefüllt wird, von dem bekannt ist, das es beim Aushärten um einen vorher bestimmten Betrag schrumpft; dass gesichert wird, dass das Kunststoffmaterial aushärtet und an den beiden erwähnten Flächen haftet, so dass die Platte verformt wird; das.s die andere, äussere Fläche der Platte optisch flach gemacht wird, und dass die"bearbeitete Platte von dem ausgehärteten Kunststoffrnaterial frei gemacht wird, wobei der Vergrösserungsfaktor des Profils der Pressfläche eine inverse Funktion des SchrumpfProzentsatzes des erwähnten Kunststoffmaterials ist, aber nicht genügend gross ist, um eine Verformung der Platte ausserhalb ihrer Elastizitätsgrenzen herbeizuführen .

Das Verfahren nach der Erfindung erinög-

licht es, viol steilere lüiven als bei dem bekannten mittels cinoK VukuumrahiiHms durchgeführten Verfahren bei der Hereto] lung ο j no.s opt iiiohoii -Elements zu erhalten, weil der Drur:k. dor ;ιυ Γ oino ui:l)oarbe.i tßtu P3.atti* von dom haftendem

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Kunststofimmaterial zu ihrer Verformung ausgeübt werden kann, viel grosser als der atmosphärische Druck ist. Auch können wegen des zugenommenen verfügbaren Druckes bei der Herstellung optischer Elemente stärkere Platten (d.h. mit einem grösseren Verhältnis zwischen Dicke und Durchmesser) verwendet werden. Ausserdem wird die Genauigkeit des Profils eines optischen Elements durch zwei Ursachen verbessert.

i Erstens kann das vergrösserte Profil der Pressfläche genau gestaltet werden, z.B. dadurch, dass diese Fläche auf einer Fläche eines festen Metallblockes einer spanabhebenden Bearbeitung unterworfen wird; es brauchen dann keine Abstützungen verwendet zu werden, die eine ausführliche Berechnung und viele Experimente erfordern, um den besten Kompromis in bezug auf das Profil zu erhalten, wie dies bei dem mit Hilfe eines Vakuumrahmens durchgeführten Verfahren der Fall ist. Zweitens können etwaige Fehler in dem Profil der Pressfläche durch den Vergrösserungsfaktor in dem optischeij Profil des hergestellten optischen Elements verringert werden.

Nach der Erfindung wird der Raum zwischen

der Pressfläche und der gegenüberliegenden Fläche der Platte vorzugsweise von einem Glied begrenzt, auf dem dieses Platte ruht und das in bezug auf den Block in der genannten (zu der Platte senkrechten) Richtung verschiebbar ist, um eine Verformung der Platte in der Nähe ihres Randes zu gestatten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1 bis 3 die Anwendung des or-

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ί .

findungsgemässen Verfahrens bei drei verschiedenen Typen eines optischen Elements.

In Fig. 1 weist einen festen Pressblock M

eine Pressfläche S mit einem Profil auf das eine Vergrösserung eines erforderlichen optischen Profils für eine Schmidt-Korrekturplatte ist. Der Vergrösserungsfaktor des Profils der Pressfläche liegt vorzugsweise zwischen 10 und 50. Eine ui bearbeitete aus Glas oder einem anderen geeigneten licht-"durchlässigen Material, wie Silikaten, z.B. Titansilikat, bestehende Platte B wird in der Nähe des Blocks M angeordnet und auf einer Buchse SL abgestützt, die sich unter der Einwirkung· einer ausgeübten Kraft in bezug auf den Block M frei verschieben kann. Die Buchse SL besteht vorzugsweise aus Kunststoff oder aus mit Kunststoff, z.B. Polyäthylen oder Poly(tetrafluoräthylen) überzogenem Metall. Der auf diese Weise gebildete Spalt zwischen der Platte B und der Pressfläche 5 wird dann mit einem Kunststoffmaterial R ausgefüllt, dessen Eigenschaften derartig sind, .dass es beim Aushärten um einen vorher bestimmten Betrag (z.B. etwa 3$>) schrumft und sowohl an der Platte als auch an dem Block M(deren betreffende Oberflächen vorher auf bekannte Weise, erforderlichenfalls z.B. mit einem Τϊ-ockenf ilmentf ernungsmittel, -, ■ z.B. einem Gemisch von Wachsen und Silikonen überzogen werden.· in genügendem Masse haftet, um zu verhindern, dass unter dem in einer zu der Platte B senkrechten Richtung infolge Schrumpfung des aushärtenden Kunststoffmaterials ausgeübten Druck die Haftung beseitigt wird. Wenn der Kunststoff ausgehärtet ist;, wird die Platte B auf die dargestellte Weise verformt und die obere Fläche Bs der Platte B weist nun ein

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Profil auf, das zu dem Schrumpfungsfaktor des Kunststoffmaterials R und zu dem Profil der Pressfläche S gerade proportional ist. Diese obere Fläche Bs wird nun in bezug auf die Oberfläche Bg flachgeschliffen und -poliert, wonach die Platte dadurch entfernt wird, dass eine gesonderte die Haftkraft zwischen dem ausgehärteten Kunststoffmaterial und der Platte B überschreitende Kraft, ausgeübt wird, oder auf andere Weise, z.B. dadurch, dass eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, in Abhängigkeit von dem verwendeten Kunststoffmaterial. Nach Entfernung wird die Verformung der Platte B wieder eliminiert und nimmt die bearbeitete (vorher ebene) Oberfläche Bg das optische Profil für eine Schmidt-Korrekturplatte an.

Die Kombination des Schrumpfungsprozentsatzes des Kunststoffmaterials und des Vergrösserungsfaktors des Profils der Pressfläche muss derartig sein, dass keine Verformung der Platte B ausserhalb ihrer Elastizitätsgrenzen herbeigeführt wird.

Vorzugsweise besteht das Kunststoffmaterial aus einem Epoxydharz und einem Härtungsmittel, z.B. einem Bisphenol-A-Epoxydharz mit einem Epoxyäquivalent von 5 - 5|2 pro kg und als Härtungsmittel einem hydroxyalkylierten Polyamin. Ein derartiges Epoxydharz schrumpft beim Aushärten um 2 bis 3$.

Der Pressblock M besteht vorzugsweise aus

einem festen Metallblock, auf dem das Profil der Pressfläche S durch eine übliche spanabhebende Bearbeitung angebracht ist.

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Fig. 2 veranschaulicht die Herstellung

einer plankonkaven Linse, während Fig. 3 die Herstellung einer plankonvexen Linse gemäss der Erfindung zeigt. Bei jedem Beispiel werden die bereits in bezug auf Fig. 1 beschriebenen Herstellungsschritte durchgeführt, mit der Massgabe, dass ein verschiedenes Pressflächenprofil verwendet wird.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements aus einer unbearbeiteten Platte aus einem lichtdurchlässigen Material, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche der Platte in der Nähe einer Pressfläche mit einem Profil das eine Vergrösserung eines erforderlichen optischen Profils ist, in einer zu der erwähnten Fläche senkrechten Richtung abge-

i stützt wird; dass der Raum zwischen diesen Flächen mit einem haftenden Kunststoffmaterial ausgefüllt wird, von dem bekannt ist, dass es beim Aushärten um einen vorher bestimmten Betrag schrumpft; dass gesichert wird, dass das Kunststoffmaterial aushärtet V¹¹Id an den beiden Oberflächen haftet, so dass die Platte verformt wird; dass die andere, äussere Oberfläche der Platte optisch flach gemacht wird, und dass die bearbeitete Platte von dem ausgehärteten Kunststoffmaterial frei gemacht wird, Avobei der Vergrösserungsfaktor des Profils der Pressfläche eine inverse Funktion des Schrumpfungsprozentsatzes des erwähnten Kunststoffinaterials ist, aber nicht genügend gross ist, um Verformung der Platte ausserhalb ihrer Elastizitätsgrenzen herbeizuführen.

2. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen der Pressfläche und der gegenüberliegenden Fläche der Platte von einem Glied begrenzt wird, auf dom die Platte ruht und das in bezug auf den Illock in der genannten Richtung verschoben Korden kann, um eine Verformung der Platte? in der Nähe ihrps Randes zu gestatten.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, dass ein Profil einer Pressfläche verwendet wird, das einen Vergrösserungsfaktor zwischen 10 und 50 aufwe ist.

k. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffmaterial verwendet wird, das beim Aushärten um etwa ?$> schrumpft,

5· Optisches Element, das durch das Verfahren nach einem der vorstehenden. Ansprüche hergestellt is"ü.

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