DE68913860T2

DE68913860T2 - Pressform und Formgebungsverfahren zum Herstellen von optischen Teilen.

Info

Publication number: DE68913860T2
Application number: DE68913860T
Authority: DE
Inventors: Takashi Inoue; Takayuki Kimoto; Shoji Nakamura; Masaaki Sunohara; Daijirou Yonetani
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1988-08-22
Filing date: 1989-08-09
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: DE68913860D1; US5015280A; EP0356068A1; EP0356068B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Form, die hauptsächlich zum Preßformen von hochgenauen optischen Bauteilen eingesetzt wird, sowie ein Verfahren zum Formen von optischen Bauteilen.
In jüngster Zeit haben optische Teile oft eine nichtsphärische Oberfläche, mit der sich gleichzeitig sowohl eine Vereinfachung der Linsenform als auch eine Gewichtsverringerung des Linsenteils in einer optischen Vorrichtung erreichen lassen. U.S. Patent Nr. 4,481,023 schlägt ein Verfahren zur Herstellung eines hochgenauen Glaserzeugnisses mit niedrigen Kosten vor, mit dem ein hochgenaues optisches Glasteil durch Verkürzung der für einen Druckzyklus benötigten Zeit hergestellt werden kann. Das vorgeschlagene Verfahren läßt sich wie folgt umreißen. Unter Verwendung eines Glasvorformlings, dessen Form der seines Enderzeugnisses ähnelt, werden eine Form und der Glasvorformling getrennt voneinander erwärmt, ein Preßvorgang wird bei einer Temperatur in Gang gesetzt, die der Glasviskosität von 10&sup7;Pa s (10&sup8; poise) oder mehr und 10¹¹Pa s (10¹² poise) oder weniger jeweils für Glas- und Metallformen entspricht, und der Preßvorgang wird bei einer Temperatur beendet, die einer Glasviskosität von weniger als 10¹²Pa s (10¹³ poise) entspricht. Anschließend wird das Glas entnommen.
Das veröffentlichte japanische Patent Nr. 56-378/1981 offenbart ein Verfahren zum Formen eines Linsenausgangsmaterials, bei dem die Temperatur einer Form auf einem Wert gehalten wird, der dem Übergangspunkt und dem Erweichungspunkt eines geformten Glases entspricht oder größer ist als dieser, ein Glas mit Fließverhalten in die Form gegossen wird, die preßgeformt werden soll, und in diesem Zustand 20 Sekunden oder länger gehalten wird, bis die Temperaturverteilung des Glases gleichmäßig ist.
Jedoch sind bei den oben erwähnten Beispielen nach dem Stand der Technik ein Glas und eine Form separat erwärmt worden, und anschließend ist das Glas in das Innere der Form eingeführt worden, die preßgeformt werden soll, so daß es sehr wahrscheinlich ist, daß die Temperatur im Verlauf des Preßformens uneinheitlich ist, wodurch das Pressen eine bestimmte Zeit oder länger vorgenommen werden muß. Da ein Erwärmungsabschnitt am gesamten Umfangsabschnitt der Form vorhanden ist, ist ein schnelles Abkühlen unmöglich. Dies hat dementsprechend die Zykluszeit negativ beeinflußt, wodurch keine kostengünstige Linse hergestellt werden kann.
Es ist, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 61-26528/1986 offenbart wurde, ein Verfahren bekannt bei dem nach dem Preßformen das Abkühlen unter Verwendung vieler Formen ausgeführt wird, die nacheinander in Langsamkühlkammern mit Temperaturgefälle befördert werden. Darüber hinaus ist die Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem Preßformen ein sehr wichtiger Parameter, der die Linsenleistung beeinflußt. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 61- 53126/1986 offenbart eine Abkühlung mit einer konstanten Geschwindigkeit von 0,9ºC/s oder weniger ahne Druck.
Die Temperatursteuerung zwischen Preßformen und Kühlen ist bekanntermaßen wichtig für die Erreichung einer hochgenau geformten Oberfläche. Verlangsamung der Abkühlungsgeschwindigkeit führt zu langer Zykluszeit, was die Herstellung eines kostengünstigen optischen Bauteils erschwert. Darüber hinaus neigt ein optisches Bauteil mit erheblich unterschiedlicher Wanddicke zwischen seinem Mittelabschnitt und dem Umfangsabschnitt dazu, einen Temperaturunterschied zu entwickeln, was es erschwert, eine gewünschte Linsenleistung zu erreichen.
Des weiteren offenbart U.S. Patent Nr. 2,292,917 eine Form, durch die eine dickwandige Linse dazu neigt, abzukühlen, und bei der zwei Materialien mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden, so daß nur schwer ein Temperaturunterschied zwischen dem Mittelabschnitt und dem Umfangsabschnitt eines optischen Bauteils entstehen kann. Die Form hat jedoch einen komplizierten Aufbau, wodurch es schwierig ist, die Form zwischen einem Paar Heizblöcken anzubringen und zu transportieren. Weiterhin offenbart U.S. Patentanmeldung Serien-Nr. 07/198,929 (am 24. Mai 1988 eingereicht) ein Verfahren, bei dem ein dünnwandiger Linsenabschnitt erwärmt wird, so daß kein Temperaturunterschied im Kunststoffmaterial innerhalb des Formhohlraums auftritt. Jedoch ist ein Heizabschnitt am Umfangsabschnitt einer Form vorhanden, wodurch die Zykluszeit lang wird.
U.S. Patent 4629489 offenbart eine Form zum Formen eines Materials zu einem optischen Bauteil, wobei diese Form die Merkmale des vorkennzeichnenden Abschnitts von Anspruch 1 aufweist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Form und ein Formverfahren für optische Bauteile zu schaffen, die es erleichtern, einen Temperaturunterschied in einem zu formenden Glas zu verringern, und die der schnellen Herstellung eines hochgenauen und kostengünstigen optischen Bauteils dienen.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Form zum Formen eines Formmaterials zu einem optischen Bauteil, die umfaßt:
ein erstes und ein zweites Element, die jeweils eine innere Formfläche enthalten, die mit dem Formmaterial in Kontakt kommt, sowie eine äußere Fläche, die der inneren Formfläche gegenüberliegt, wobei die inneren Formflächen des ersten und des zweiten Elementes einen Hohlraum dazwischen bilden, in dem das Formmaterial aufgenommen und geformt wird, um das optische Bauteil herzustellen;
ein erstes Ringelement, das um das erste und zweite Element herum angebracht ist und eine Einrichtung, die eine innere Oberfläche desselben umfaßt, aufweist, die die Bewegung des ersten und des zweiten Elementes aufeinander zu und voneinander weg leitet; und
ein zweites Ringelement, das um das erste Ringelement herum angebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Form zwischen einem Paar Heizblöcke angebracht wird, wobei die äußere Fläche des ersten und des zweiten Elementes mit einem entsprechenden des Paares Heizblöcke in Kontakt kommt, die aufeinanderzu beweglich sind, so daß sie das erste und das zweite Element mit Druck aufeinanderzu bewegen, und
daß das zweite Ringelement aus einem Material besteht, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als ein Material des ersten Ringelementes aufweist, und daß es länger ist als das erste Ringelement, so daß das zweite Ringelement eine Einrichtung bildet, die verhindert, daß das erste und das zweite Element über einen vorgegebenen Trennungsabstand hinaus zueinanderbewegt werden, um so die Dicke des optischen Bauteils zu bestimmen.
Bei dieser Konstruktion besteht das zweite Ringelement der Form aus einem Material mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als die des ersten Ringelementes und ist an der Außenseite des ersten Ringelementes angeordnet. Dadurch wird verhindert, daß Wärme vom Umfangsabschnitt eines optischen Bauteils entweicht, so daß sich schwer ein Temperaturunterschied in einem Glas entwickeln kann. Vorzugsweise kann eine noch günstigere Wirkung erzielt werden, indem ein Zwischenraum von 3 mm oder weniger zwischen dem ersten und dem zweiten Ringelement geschaffen wird. Des weiteren kommen, da das zweite Ringelement länger ist als das erste Ringelement, die Heizblöcke mit dem zweiten Ringelement in Kontakt, wodurch die Dicke des optischen Bauteils vorgegeben werden kann. Zu diesem Zeitpunkt kann durch die Feinbearbeitung des zweiten Ringelementes mit hoher Genauigkeit die Parallelität einer Linse vorgegeben werden. Zu den Eigenschaften, die bei der Auswahl des Materials des zweiten Ringelementes zu beachten sind, gehören höchste Oxidationsbeständigkeit, große Druckfestigkeit und geringe Kosten. Um der oben erwähnten Bedingung zu genügen, eignet sich als Material rostfreier Stahl, vorzugsweise solcher auf austenitischer Basis oder auf martensitischer Basis. Das erste Ringelement führt das erste Element und das zweite Element. Wenn eine Form mit einer Formfläche in das erste Ringelement eingeführt wird, sind die erste Formfläche und die zweite Formfläche senkrecht zur inneren Fläche des ersten Ringelementes, wodurch die optischen Achsen ausgerichtet. werden können.
Die vorliegende Erfindung schafft des weiteren ein Formverfahren zum Formen eines optischen Bauteils, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Einleiten eines Glases mit einer Viskosität von 10¹¹Pa s (10¹² poise) oder mehr in eine Form nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Form eine Temperatur am Glasübergangspunkt oder darunter aufweist; Erwärmen des Glases und eines Abschnitts der Form in der Nähe einer Formfläche derselben auf eine Temperatur, die einer Glasviskosität von 10&sup7; bis 10&sup9;Pa s (10&sup8; bis 10¹&sup0; poise) entspricht;
Pressen des Glases über 3 bis 90 Sekunden;
Abkühlen des Glases bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,5ºC/s auf eine Temperatur, die einer Viskosität von 10&sup9; bis 10¹&sup0;Pa s (1β¹&sup0; bis 10¹¹ poise) entspricht, und anschließend bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 0,2 bis 1,5ºC/s bei Aufrechterhaltung von Druck auf das Glas;
Entnehmen des geformten Glases als ein optisches Bauteil bei einer Temperatur am Glasübergangspunkt oder darunter.
Das Formverfahren für optische Bauteile gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Bereich zwischen 10&sup7; bis 1011,75Pa s (10&sup8; bis 1012,75 poise) ausgeführt, so daß sowohl das Glas als auch die Form abgekühlt werden, um Veränderung der Form eines geformten Erzeugnisses zu verhindern und um das Entstehen von Verformungen aufgrund des Abkühlens zu verhindern. Auch unter Druck wird die Abkühlungsgeschwindigkeit so gesteuert, daß die Temperatur der Form beim Abkühlungsvorgang vor dem Kühlen (annealing) der des Glases entspricht, so daß keine Veränderung der Oberflächengenauigkeit auftritt, und es auch bei Ausführung von Kühlen nur zu geringer Restverformung kommt. Es ist im Gegenteil so, daß ein optisches Bauteil, das geformt wurde, ohne diesem Abkühlungsverfahren unterzogen worden zu sein, eine vor dem Abkühlungsvorgang erzeugte Form nicht aufrechterhalten kann, wenn das Kühlen ausgeführt wird.
Eine Preßformmaschine, die für das Formverfahren für optische Bauteile verwendet wird, ist eine vereinfachte Preßformmaschine, die keinen speziellen Raum zum Austausch von Luft durch inertes Gas aufweist und bei der keine Vakuumabsaugung ausgeführt wird.
Fig. 1 (A) und (B) sind Schnittansichten von Beispielformen für optische Bauteile gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Preßformmaschine, die bei den Ausführungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, und Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Preßformmaschine, die bei den Ausführungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die Heizblöcke und eine Form in einer ersten Abkühlungsstufe darstellt, die bei den Ausführungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht von Abkühlungsblöcken und einer Form in einer Schnellabkühlungsstufe, die bei den Ausführungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Fig. 6 ist ein Glas-Temperaturprofil des Formverfahrens für optische Bauteile nach Beispiel 1.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf Zeichnungen Formen zum Formen von optischen Bauteilen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 1 (a) und (b) zeigen Schnittansichten von Formen zum Formen einer Bikonvexlinse. In beiden Zeichnungen sind das obere Element 1 und das untere Element 2 so angeordnet, daß sie von einem ersten Ringelement 6 geführt werden. Des weiteren ist ein zweites Ringelement 7 an der Außenseite des ersten Ringelementes vorhanden. Der obere und der untere Heizblock 16 und 17 werden jeweils durch Heizpatronen 16a und 17a als Heizquellen beheizt. Zwischen dem oberen Element 1 und dem unteren Element 2 wird ein Glasausgangsmaterial 4 für eine zu formende Linse gehalten. Das Glasausgangsmaterial 4 wird durch die mittels der Heizblöcke erzeugte Wärme erwärmt und mit dem Druck geformt, der von entweder einem oder beiden der Heizblöcke 16 und 17 erzeugt wird.
Während eines Abkühlungsvorgangs nach der Erwärmung und dem Preßformen muß die gesamte zu formende Linse gleichmäßig abgekühlt werden. Dementsprechend ist das zweite Ringelement, das aus einem Material mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als die des ersten Ringelementes besteht, an der Außenseite des ersten Ringelementes vorhanden. Das Material des ersten Ringelementes wird leichter auf einer gleichmäßigen Temperatur gehalten, indem das gleiche Material wie das der Form verwendet wird. Ein Material, das erfindungsgemäß für die Form und das erste Ringelement geeignet ist und das ein außerordentlich hohes Wärmedurchdringungsvermögen aufweist, ist eine superharte Legierung, die als Hauptbestandteil ein Wolframcarbid (WC) mit einer Wärmeleitfähigkeit von 3,014kW/mK (43,2 kcal/mhºC) enthält. Es kann auch ein Metallkeramikwerkstoff, der hauptsächlich aus TiN, TiC oder Cr&sub3;C&sub2; besteht, verwendet werden. Darüber hinaus kann jedes andere beliebige Material eingesetzt werden, wenn seine Wärmeleitfähigkeit 2,093kW/mK (30 kcal/mhºC) oder mehr beträgt. Dabei können, wenn der Zwischenraum zwischen dem Außendurchmesser des ersten und des zweiten Elementes und dem Innendurchmesser des ersten Ringelementes mehr klein ist, um die Rechtwinkeligkeit aufrechtzuerhalten, die optischen Achsen eines optischen Bauteils aufeinander ausgerichtet werden. Um eine Wärmeisolierungswirkung beim Abkühlen unter Verwendung des zweiten Ringelementes aufrechtzuerhalten, kann rostfreier Stahl aufaustenitischer Basis mit einer außerordentlich hohen Wärmebeständigkeit, wie beispielsweise SUS316 mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,937kW/mK (13,4 kcal/mhºC) oder SUS304 mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,98kW/mK (14,0 kcal/mhºC), und rostfreier Stahl auf martensitischer Basis, wie beispielsweise SUS431 mit einer Wärmeleitfähigkeit von 1,224kW/mK (17,5 kcal/mhºC), verwendet werden. Da des weiteren das zweite Ringelement länger ist als das erste Ringelement und die Abschlußflächen des zweiten Ringelementes parallel zueinander sind, können sowohl die Linsendicke als auch die Parallelität der Linsenflächen bestimmt werden. Darüber hinaus geht, wenn der Zwischenraum zwischen dem Außendurchmesser des ersten Ringelementes und dem Innendurchmesser des zweiten Ringelementes zu groß ist, die Wärmeisolierungswirkung verloren, so daß der Zwischenraum innerhalb von 5 mm und vorzugsweise innerhalb von 3 mm liegen sollte. Die in Fig. 1 (a) und (b) dargestellten Formen unterscheiden sich darin, ob die Form einen Flanschteil an ihrer Unterseite aufweist oder nicht. 0bwohl die in Fig. 1 (b) dargestellte Form gewöhnlich für Transportzwecke vorgezogen wird, wird die in Fig. 1 (a) dargestellte Form zur Verbesserung der Zykluszeit vorgezogen.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen das Verfahren und die Vorrichtung zum Formen von optischen Bauteilen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Form für optische Bauteile beschrieben.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Preßformmaschine, die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, und Fig. 3 ist eine Draufsicht auf Fig. 2. Eine Form, die ein Glasausgangsmateriai mit einer Viskosität von 10¹¹Pa s (10¹² poise) oder mehr enthält, wird in eine Formeinführungsöffnung eingeführt, von einer geeigneten Transporteinrichtung (nicht dargestellt) auf einer Zufuhrschiene 22 verschoben und in eine Heizstufe 25 eingeführt. Das Glasausgangsmaterial kann vorzugsweise ein Glas zum Formen sein, dessen Form durch einen Verhältnisausdruck 0,02X < Y < 0,8X wiedergegeben wird, wobei Y der Unterschied zwischen dem Durchmesser eines zu formenden optischen Bauteiles und dem des Glases zum Formen ist, und X eine Bewegung der Form ist. Die Heizstufe 25 und eine Preßstufe 26 sind auf eine Temperatur erwärmt worden, die einer Viskosität des Glases von 10&sup7; bis 10&sup9;Pa s (10&sup8; bis 10¹&sup0; poise) entspricht. Wenn die Form ausreichend erwärmt worden ist, wird die Form durch ein Transportelement 24 auf einer Transportschiene 31 verschoben und zur Preßstufe 26 geschickt. Dann wird die Form bei einem durch eine Druckeinrichtung 30 abgesenkten Preßzylinder 21 durch den oberen Heizblock 16 gepreßt (Fig. 4). Der Preßdruck ist ausreichend, wenn er das Glasausgangsmaterial für eine kurze Zeit verformen kann und vorzugsweise 500 kg/cm² oder weniger beträgt. Wenn sie 30 bis 90 s lang gepreßt worden ist, wird die Form bei angehobenem Preßzylinder 21 durch das Transportelement 24 zu einer ersten Abkühlungsstufe 27 transportiert. Die erste Abkühlungsstufe 27 ist auf eine Temperatur eingestellt, die niedriger ist als die der Preßstufe. Obwohl bei der vorliegenden Ausführung eine zweite Abkühlungsstufe vorhanden ist, ist in einigen Fällen nur eine Stufe erforderlich. Dementsprechend wird die Form, nachdem sie zu diesen Kühlstufen transportiert worden ist, in gepreßtem Zustand mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,5ºC/s bei Viskositäten von 10&sup9; bis 10¹&sup0;Pa s (10¹&sup0; bis 10¹¹ poise) oder weniger und mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 0,2 bis 1,5ºC/s bei Viskositäten von 10&sup9; bis 10¹&sup0;Pa s (10¹&sup0; bis 10¹¹ poise) oder mehr abgekühlt. Schließlich wird die Form, deren Temperatur den Übergangspunkt des Glases erreicht hat oder darunter liegt, zur Abkühlung zu der Position zwischen den Schnellabkühlungsstufen 18 und 19 (Fig. 5) transportiert und wird über eine Entnahmeschiene 23 aus einer Entnahmeöffnung entnommen. Dabei kann Verformung auch aufgehoben werden, indem die Form in einen Kühlofen (nicht dargestellt) eingeführt wird, ohne sie zu den Schnellabkühlungsstufen zu transportieren. In einer Formkammer 33 wird Stickstoffgas durch Stickstoffgasabblasöffnungen 32 abgeblasen, wodurch das Innere der Kammer reaktionslos wird. Das Transportelement 24 bewegt sich so, daß es sich in der y(-)-Richtung bewegt, um die Form anzuhalten, und in der x(-)-Richtung bewegt, um die Form zur nächsten Stufe zu transportieren. Anschließend bewegt es sich in der y(+)-Richtung und danach in der x(+)-Richtung. Bei wiederholter Bewegung kann der gesamte Transportprozeß ausgeführt werden.

Beispiel 1

Preßformen wurde unter Verwendung der in Fig. 1 (a) dargestellten Form ausgeführt. Ein zu formendes Glasmaterial war SF6. Zunächst wurde das Glasausgangsmaterial bei Raumtemperatur in eine Form eingeführt und zur Heizstufe 25 transportiert. Das Glas wurde in der Heizstufe auf 520ºC (entspricht einer Glasviskosität von 10&sup7;Pa s (10&sup8; poise)) erwärmt. Dabei wird, obwohl das Glas auf eine Viskosität von 10&sup7;Pa s (10&sup8; poise) oder mehr erwärmt werden kann, die Erwärmungszeit lang, wodurch die Linsenleistung nicht verbessert wird, so daß das Erwärmen auf eine Viskosität von 10&sup7;Pa s (10&sup8; poise) hinsichtlich der Zykluszeit ausreichend ist. Anschließend wurde das Glas zur Preßstufe 25 transportiert und bei abgesenktem Preßzylinder 21 10 Sekunden lang gepreßt. Der Preßdruck betrug 10 kg/cm². Dann wurde das Glas, nachdem der Preßdruck abgelassen worden war, zur ersten Abkühlungsstufe 27 transportiert. Nach dem Transport zur ersten Abkühlungsstufe 27, die auf konstant 465ºC gehalten wurde, wurde das Glas 30 Sekunden lang einem Preßdruck ausgesetzt. Dabei wurde das Glas mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 1,5ºC/s auf 470ºC (entspricht einer Glasviskosität von 10&sup9;Pa s (10¹&sup0; poise)) abgekühlt. Anschließend wurde das Glas zur zweiten Abkühlungsstufe 28 transportiert, die auf 430ºC gehalten wurde und 80 Sekunden lang in einem gepreßten Zustand gehalten. Dabei erreichte das Glas eine Temperatur von 431ºC (entspricht einer Viskosität von 10¹²Pa s (10¹³ Poise), und die Abkühlungsgeschwindigkeit betrug 0,5ºc/s. An diesem Punkt wurde jedoch ein Versuch unternommen, das Glas mit der Abkühlungsgeschwindigkeit von 1,0ºC/s bei Viskositäten von bis zu 10&sup9;Pa s (10¹&sup0; poise) und 0,1ºC/s bei Viskositäten von bis zu 10¹²Pa s (10¹³ poise) abzukühlen, um die Linsenleistung zu verbessern, was zu dem Ergebnis führte, daß die Linsenleistung annähernd die gleiche war, und die Abkühlzeit bei Viskositäten von bis zu 10¹²Pa s (10¹³ poise) um 300 Sekunden zunahm, wodurch die Zykluszeit lang wurde und die Kosten für die Linse stiegen. Die so gekühlte, gepreßte Linse wurde zur Schnellabkühlungsstufe 29 transportiert, schnell abgekühlt und entnommen. Die Wellenfrontaberration der gepreßten Linse, die so erreicht wurde, lag sehr genau bei einem quadratischen Mittelwert von 0,025 (RMS = 0,025). Auch in diesem Fall wurde, obwohl die Form keinen Nicht-Kontakt-Bereich aufwies, der nicht mit dem Heizblock in Kontakt war, durch Verwendung des zweiten Ringelementes eine gepreßte Linse mit einer sehr guten Linsenleistung geformt.

Claims

1. Form zum Formen eines Formmaterials zu einem optischen Bauteil, die umfaßt:

ein erstes und ein zweites Element, die jeweils eine innere Formfläche enthalten, die mit dem Formmaterial in Kontakt kommt, sowie eine äußere Fläche, die der inneren Formfläche gegenüberliegt, wobei die inneren Formflächen des ersten und des zweiten Elementes einen Hohlraum dazwischen bilden, in dem das Formmaterial aufgenommen und geformt wird, um das optische Bauteil herzustellen;

ein erstes Ringelement, das um das erste und zweite Element herum angebracht ist und eine Einrichtung, die eine innere Oberfläche desselben umfaßt, aufweist, die die Bewegung des ersten und des zweiten Elementes aufeinander zu und voneinander weg leitet, und

ein zweites Ringelement, das um das erste Ringelement herum angebracht ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Form zwischen einem Paar Heizblöcke angebracht wird, wobei die äußere Fläche des ersten und des zweiten Elementes mit einem entsprechenden des Paares Heizblöcke in Kontakt kommt, die aufeinanderzu beweglich sind, so daß sie das erste und das zweite Element mit Druck aufeinanderzu bewegen, und

daß das zweite Ringelement aus einem Material besteht, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als ein Material des ersten Ringelementes aufweist, und daß es länger ist als das erste Ringelement, so daß das zweite Ringelement eine Einrichtung bildet, die verhindert, daß das erste und das zweite Element über einen vorgegebenen Trennungsabstand hinaus zueinanderbewegt werden, um so die Dicke des optischen Bauteils zu bestimmen.

2. Form nach Anspruch 1, wobei das zweite Ringelement (7) jeweils mit dem Paar Heizblöcke (16, 17) in Kontakt ist und so verhindert, daß das erste und das zweite Element über den vorgegebenen Trennungsabstand zueinander bewegt werden, um so die Dicke des optischer Bauteils zu bestimmen.

3. Form nach Anspruch 1, wobei sowohl das erste als auch das zweite Element (1, 2) einen Flansch enthalten, der seitlich außerhalb der äußeren Fläche verläuft, so daß er die Fläche vergrößert, die mit einem entsprechenden des Paars Heizblöcke in Kontakt ist, und wobei das zweite Ringelement (7) mit den Flanschen des ersten bzw. zweiten Elementes in Kontakt ist und so verhindert, daß das erste und das zweite Element über den vorgegebenen Trennungsabstand zueinander bewegt werden, um so die Dicke des optischen Elementes zu bestimmen.

4. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mit der Führungseinrichtung eine optische Achse des in dem Hohlraum geformten optischen Bauteils bestimmt werden kann.

5. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sowohl das erste als auch das zweite Element (1, 2) und das erste Ringelement (6) aus einer superharten Legierung bestehen, die Wolframcarbid (WC) als Hauptbestandteil enthält, oder aus einem metallkeramischen Werkstoff, der entweder Titaniumnitrid (TiN), Titaniumcarbid (TiC) oder Chromcarbid (Cr&sub3;C&sub2;) als Hauptbestandteil enthält.

6. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Ringelement (7) aus einem rostfreien Stahl auf austenitischer Basis oder einem rostfreien Stahl auf martensitischer Basis besteht.

7. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Zwischenraum zwischen einem Außendurchmesser des ersten Ringelementes (6) und einem Innendurchmesser des zweiten Ringelementes (7) kleiner oder gleich 3 mm ist.

8. Formverfahren zum Formen eines optischen Bauteils, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Einleiten eines Glases mit einer Viskosität von 10¹¹Pa s (10¹² poise) oder mehr in eine Form nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Form eine Temperatur am Glasübergangspunkt oder darunter aufweist; Erwärmen des Glases und eines Abschnitts der Form in der Nähe einer Formfläche derselben auf eine Temperatur, die einer Glasviskosität von 10&sup7; bis 10&sup9;Pa s (10&sup8; bis 10¹&sup0; poise) entspricht;

Pressen des Glases über 3 bis 90 Sekunden;

Abkühlen des Glases bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,5ºC/s auf eine Temperatur, die einer Viskosität von 10&sup9; bis 10¹&sup0;Pa s (1β¹&sup0; bis 10¹¹ poise) entspricht, und anschließend bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 0,2 bis 1,5ºC/s bei Aufrechterhaltung von Druck auf das Glas;

Entnehmen des geformten Glases als ein optisches Bauteil bei einer Temperatur am Glasübergangspunkt oder darunter.