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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
einer mit einem Metallring ausgestatteten optischen Vorrichtung
sowie auf die mit einem Metallring ausgestattete optische Vorrichtung.
Im Spezielleren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen
einer mit einem Metallring ausgestatteten optischen Vorrichtung,
das bei der Herstellung einer optischen Vorrichtung anwendbar ist,
die eine auf beiden Oberflächen
derselben ausgebildete optische Funktionsfläche aufweist und die um ihre
Seitenfläche
einen außenumfangsseitigen
Bereich zum Positionieren der Vorrichtung relativ zu der Halterung
aufweist, an der die Vorrichtung angebracht ist; ferner betrifft
die Erfindung die mit einem Metallring ausgestattete optische Vorrichtung.
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BESCHREIBUNG
DES EINSCHLÄGIGEN
STANDES DER TECHNIK
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Ein
Beispiel herkömmlicher
optischer Vorrichtungen ist in den 7 und 8 dargestellt,
in denen eine asphärische
Linse 70 mit kleinem Durchmesser, die aus optischem Glas
besteht und einen Durchmesser von z.B. ca. 1 mm aufweist, in eine
Halterung 60 mit V-förmiger
Nut (V-Nut) gepasst ist. Wie dargestellt ist, ist die Linse 70 in
die V-Nut 64 des Trägers 62 gepasst,
der an einem Gestell 61 angebracht ist, wobei die Linse 70 der
ebenfalls an dem Gestell 61 angebrachten Laserdiode 63 zugewandt
gegenüberliegt.
Bei dieser Konstruktion ist es einfach, die optische Achse OD der
Laserdiode 63 mit der optischen Achse OL der Linse in Übereinstimmung
zu bringen, indem lediglich die Linse 70 in die V-Nut 64 in
dem Träger 62 gepasst
wird, und zwar unter der Voraussetzung, dass die dimensionsmäßige Genauigkeit
der Linse 70 relativ zu ihrer Außenumfangsfläche 71 gewährleistet
ist. Unter dieser Bedingung benötigt
diese Konstruktion keinerlei Ausrichtungskontrolle der optischen
Achse.
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Bei
der dargestellten Linsenhalterungskonstruktion wird die Linse 70 an
dem Träger 62 mit
der darin ausgebildeten V-Nut 64 über einen dazwischen aufgebrachten
Klebstoff fixiert. Die Verwendung des Klebstoffs 80 zum
Fixieren der Linse 70 ist jedoch problematisch, da die
Handhabung des Klebstoffs 80 mühsam ist und die aus dem Klebstoff 80 ausdünstende
Komponente die Atmosphäre
um die Linse herum beeinträchtigen
kann. Aus diesem Grund ist es wünschenswert,
die Linse an dem Träger
unter Verwendung von Lötmaterial
anzubringen und keinen solchen Klebstoff zu verwenden.
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Zum
Verlöten
der Linse in der vorstehend beschriebenen Weise muss der Umfangsbereich
der Linse vorab metallisiert werden. Zum Metallisieren solcher Linsen
mit kleiner Größe kann
ein Metall-Sputter-Vorgang um die Linsen herum ins Auge gefasst
werden. Da die Linsen jedoch eine kleine Größe aufweisen, ist es schwierig,
diese für
die Metallisierung exakt handzuhaben. Darüber hinaus müssen die
optischen Funktionsflächen
der Linsen geschützt
werden, damit diese nicht metallisiert werden. Aus diesen Gründen war
es bisher unmöglich, die
gewünschten
Linsen in effizienter Weise herzustellen.
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In
Darstellung der vorstehend geschilderten Situation offenbart die
Patentveröffentlichung
JP 10104489 A eine
Linse, die einen radialen Unterdrückungsbereich in der Nähe des Linsenaufnahmesitzes
aufweist, der an einem zylindrischen Haltekörper vorgesehen ist, wobei
dieser Unterdrückungsbereich die
Linse gleichmäßig nach
innen drückt,
wenn diese den Heizflächen
einer Vorrichtung ausgesetzt ist.
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Zum
Lösen der
geschilderten Probleme ist ein Verfahren zum Bilden eines lötbaren,
dünnwandigen
Metallrings um die Umfangsseitenfläche einer Linse vorgeschlagen
worden.
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Die
Linse dieses Typs ist derart ausgebildet, dass eine Glaslinse in
einen lötbaren,
dünnwandigen Metallring
gepasst wird und auf diese Weise lötbar ist. Da ihre Seitenwand
ferner mit einem Metallring bedeckt ist, wird die Glaslinse im Inneren
des Metallrings im Vergleich zu blanken Glaslinsen wenig beschä digt. Ferner
ist die in einen solchen dünnwandigen
Metallring gepasste Glaslinse besser als eine Glaslinse, die in
einen dickwandigen Linsenzylinder gepasst ist, da der wirksame Durchmesser
der mit einem Metallring ausgestatteten Linse nahezu der gleiche
sein kann wie der Außendurchmesser
der ungeschützten
blanken Glaslinse alleine. Die mit Metallring ausgestattete Linse
des beschriebenen Typs kann z.B. folgendermaßen hergestellt werden:
Kurzgesagt
wird eine zylindrische Form zum Bilden der äußeren Formgebung der Glaslinse
in einen elektromagnetischen Induktionsofen gesetzt, wobei das obere
und das untere Pressformteil zum Einpassen in die zylindrische Form,
um dadurch die Lichteintrittsfläche
und die Lichtaustrittsfläche
der Glaslinse zu bilden, in dem Ofen oberhalb und unterhalb der zylindrischen
Form angeordnet werden und ein Linsenmaterial in den durch die Formteile
gebildeten Hohlraum eingebracht wird. In diesem Zustand werden die
Pressformteile in Richtung auf die zylindrische Form gepresst, um
auf diese Weise die beabsichtigten optischen Flächen der Glaslinse zu bilden, während gleichzeitig
ein Metallring an dem seitlichen Umfang der in dieser Weise geformten
Linse angebracht wird.
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Bei
dem beanspruchten Verfahren wird ein Metallring, dessen Außendurchmesser
geringfügig kleiner
ist als der Innendurchmesser der zylindrischen Form, im Inneren
der zylindrischen Form angeordnet, und ein optisches Glas-Pellet, bei dem es sich
um einen Typ optischen Materials handelt, wird in das Innere des
Metallrings gesetzt. Damit wird die zylindrische Form mittels des
Induktionsstroms von der außerhalb
der zylindrischen Form angeordneten Spule erwärmt, um das Glas-Pellet im
Inneren des Metallrings bei einer vorbestimmten Temperatur weich
zu machen, und anschließend
wird das auf diese Weise erweichte Glas-Pellet in dem Metallring
von dem oberen und dem unteren Pressformteil mit Druck beaufschlagt,
um auf diese Weise die Linsenoberfläche mit einer gewünschten
Formgebung zu bilden, während
gleichzeitig der Metallring mit Druck beaufschlagt wird und durch
den auf das Glasmaterial ausgeübten
Druck in Richtung auf die zylindrische Form erweitert wird, die
um den Metallring herum angeordnet ist, wonach ein Abkühlen der
Anordnung erfolgt. Durch dieses Verfahren wird eine mit einem Metallring
ausgestattete Linse mit einer vorbestimmten äußeren Formgebung hergestellt.
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Wenn
bei dem vorstehend beschriebenen Linsenherstellungsverfahren das
Glasmaterial in dem Metallring durch die das Glasmaterial umgebenden
Formteile zusammengedrückt
wird, wird der Metallring um das Glasmaterial herum aufgrund des
darauf ausgeübten
Innendrucks erweitert, und als Ergebnis hiervon wird er gegen die
Innenwand der außerhalb
davon angeordneten zylindrischen Form gedrückt, wonach man das Glasmaterial
dann als solches erstarren lässt,
so dass sich die auf diese Weise erweiterte Formgebung ergibt. Nach
diesem Erstarren kann die Linse somit die gewünschte Formgebung aufweisen.
Das Ausmaß der
Wärmeschrumpfung,
das durch das Abkühlen
des Glasmaterials und des Metallrings verursacht wird, lässt sich
vorab einschätzen.
Auf diese Weise kann die so hergestellte Linse die gewünschte Abmessung
aufweisen, indem die Größe der zu
verwendenden zylindrischen Form gesteuert wird.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens des Standes
der Technik treten die Pressformteile zum Pressen des Glasmaterials
in Richtung auf die zylindrische Form nicht in die Öffnung des
Metallrings ein, innerhalb dessen das Glasmaterial eine Linse bildet.
Wenn das Glasmaterial gemäß diesem
Verfahren mit Druck beaufschlagt wird, konnte nicht das gesamte
druckbeaufschlagte Glasmaterial vollständig im Inneren des Metallrings
untergebracht werden, und häufig
kann etwas Glasmaterial aus dem Metallring heraus gepresst werden,
da die Größe des Metallrings
und die Größe des Glas-Pellets
variieren.
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Als
Ergebnis hiervon konnte die Außenumfangsform
der Linse nicht exakt gebildet werden, und selbst bei Anbringung
der in dieser Weise hergestellten Linse an einem Halterungsteil
konnte die Linse nicht an der vorbestimmten Stelle angeordnet werden.
Dies ist ein Problem dieses Verfahrens. Ein weiteres Problem des
Verfahrens besteht darin, dass das überschüssige Glasmaterial, das aus
dem Metallring heraus gedrückt
worden ist, bricht oder Risse bildet und häufig die Oberfläche der
Linse beschädigt.
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Zum
Lösen des
Problems hinsichtlich des aus dem Metallring heraus gedrückten, überschüssigen Glasmaterials
kann ein Verfahren ins Auge gefasst werden, bei dem die Linsenoberfläche durch Pressen
von mindestens einem der Pressformteile in das Innere des Metallrings
hinein gebildet wird.
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Bei
diesem Verfahren muss jedoch der Außendurchmesser der Pressformteile
kleiner sein als der Innendurchmesser des Metallrings. Aus diesem Grund
ist bei diesem Verfahren ein wenn auch schmaler Raum zwischen dem
Pressformteil und dem Metallring in Richtung des Durchmessers des Metallrings
vorhanden.
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Als
Ergebnis hiervon wird das dem Formvorgang unterzogene Glasmaterial
durch den schmalen Raum hindurch durch die Druckkraft des Pressformteils
nach außen
gedrückt,
so dass das Glasmaterial aufgrund des Hinausdrückens durch den schmalen Raum
dünne Schuppen
bildet. Die auf diese Weise nach außen gedrückten dünnen Schuppen bzw. Flocken
bilden Verunreinigungen und brechen ab, so dass eine Beschädigung der
normalen Oberfläche der
gebildeten Linse hervorgerufen wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der vorstehend
geschilderten Situation erfolgt, und ihr Ziel besteht in der Schaffung
einer mit einem Metallring ausgestatteten optischen Vorrichtung,
die die Vorteile einer guten äußeren Formgebung
sowie einer hohen Genauigkeit beinhaltet, sowie in der Schaffung
eines Verfahrens zum Herstellen der mit einem Metallring ausgestatteten
optischen Vorrichtung.
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Zum
Lösen der
vorstehend geschilderten Probleme schafft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zum Herstellen einer mit einem Metallring ausgestatteten
optischen Vorrichtung, das die in Anspruch 1 genannten Schritte
aufweist.
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Als
ein erläuterndes
Beispiel einer hergestellten Vorrichtung wird eine mit einem Metallring ausgestattete
optische Vorrichtung beschrieben, deren Au ßenfläche mit einem Metallring bedeckt
ist und die auf beiden Seiten der Öffnungen des Metallrings ausgebildete
optische Funktionsflächen
aufweist, wobei die optische Vorrichtung dadurch gekennzeichnet
ist, dass der Metallring einen seitlichen zylindrischen Bereich
aufweist, dessen Durchmesser durch den Druck, der von dem in seinem
Inneren angeordneten optischen Material auf diesen ausgeübt wird,
in Außenumfangsrichtung
erweitert wird, so dass dadurch die endgültige Außenumfangsabmessung dieses
Bereichs gebildet wird, sowie einen gekrümmten zylindrischen Bereich
aufweist, der sich von dem seitlichen zylindrischen Bereich in Richtung auf
eine der beiden Öffnungen
des Rings erstreckt und in Richtung auf die auf der Seite dieser
einen Öffnung
des Rings gebildete optische Funktionsfläche der optischen Vorrichtung
umgebogen wird, während Druck
auf das zu formende optische Material ausgeübt wird.
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Bei
der mit einem Metallring ausgestatteten optischen Vorrichtung, die
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt wird, wird der gekrümmte zylindrische
Bereich des Rings durch das gegen das zu formende optische Material
gedrückte
Formteil umgebogen.
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Ein
weiteres erläuterndes
Beispiel sieht eine mit einem Metallring ausgestattete optische
Vorrichtung vor, die eine optische Funktionsfläche auf beiden ihrer Oberflächen aufweist
und deren äußere Seitenfläche mit
einem Metallring bedeckt ist, wobei die beiden optischen Funktionsflächen jeweils
dem sich in Richtung auf jede optische Funktionsfläche der
Vorrichtung erstreckenden Rand des Metallrings benachbart sind.
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Der
Metallring wird erweitert, während
das optische Material zu der optischen Vorrichtung geformt wird,
und der gekrümmte
zylindrische Bereich der optischen Vorrichtung wird in Richtung
auf die optischen Funktionsflächen
der Vorrichtung umgebogen. Somit wird kein optisches Material aus
dem Metallring heraus in Außenumfangsrichtung
des Rings gedrückt,
und die Genauigkeit der Außenabmessung der
optischen Vorrichtung wird verbessert. Da kein Raum zwischen dem
Pressformteil und dem Metallring in Richtung des Durchmessers des
Rings vorhanden ist, werden ferner keine dünnen Schuppen um die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte,
mit einem Metallring ausgestattete optische Vorrichtung gebildet,
und es ergeben sich überhaupt
keine Beeinträchtigungen
der optischen Funktionen der optischen Vorrichtung.
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Bei
der mit einem Metallring ausgestatteten optischen Vorrichtung, die
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt ist, bei dem der gekrümmte zylindrische Bereich des
Metallrings durch das Formteil umgebogen wird, das gegen das zu
der optischen Vorrichtung zu formende optische Material gepresst
wird, wird in sicherer Weise verhindert, dass überschüssiges optisches Material aus
dem Raum zwischen dem Metallring und dem Pressformteil heraus gedrückt wird,
wobei als Ergebnis hiervon sowohl die Genauigkeit der Außenabmessung
als auch die optische Funktion der mit einem Metallring ausgestatteten
optischen Vorrichtung verbessert werden.
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Bei
einer solchen mit einem Metallring ausgestatteten optischen Vorrichtung,
bei der eine optische Funktionsfläche auf beiden Oberflächen der Vorrichtung
ausgebildet ist und bei der die äußere Seitenfläche mit
einem Metallring bedeckt ist und die beiden optischen Funktionsflächen jeweils
dem Rand des Metallrings benachbart sind, der sich in Richtung auf
die jeweilige optische Funktionsfläche der Vorrichtung erstreckt,
kommt es zu keinem Freiliegen des optischen Materials außerhalb
der außenumfangsseitigen
Fläche
des Metallrings, und eine Beschädigung
der optischen Funktionsflächen
der optischen Vorrichtung ist sicher verhindert, wobei zusätzlich dazu
sowohl die optischen Funktionen als auch die Genauigkeit der Außenabmessung
der optischen Vorrichtung verbessert sind.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden lediglich anhand eines Beispiels
unter Bezugnahme auf die schematischen Begleitzeichnungen erläutert; darin
zeigen:
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1 einen
Vorgang zum Herstellen einer mit einem Metallring ausgestatteten
asphärischen Glaslinse
in einer Schnittdarstellung der Formeinheit zum Bilden der Linse,
wobei die Formeinheit nicht geschlossen ist, um das Linsenmaterial
mit Druck zu beaufschlagen;
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2 einen
Vorgang zum Herstellen einer mit einem Metallring ausgestatteten
asphärischen Glaslinse
in einer Schnittdarstellung der Formeinheit zum Bilden der Linse,
wobei die Formeinheit geschlossen ist, um das Linsenmaterial mit
Druck zu beaufschlagen;
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3 eine
Darstellung des Metallrings für eine
asphärische
Glaslinse in einer Schnittdarstellung entlang der Linie 3-3 in 4;
-
4 eine
Bodenansicht des Metallrings für eine
asphärische
Glaslinse;
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5 eine
Schnittdarstellung einer mit einem Metallring ausgestatteten asphärischen
Glaslinse;
-
6 eine
Bodenansicht des Metallrings für eine
asphärische
Glaslinse;
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7 eine
Frontansicht unter Darstellung einer herkömmlichen asphärischen
Glaslinse, die an einem Halterungselement angebracht ist; und
-
8 eine
Seitenansicht unter Darstellung der herkömmlichen asphärischen
Glaslinse, die an einem Halterungselement angebracht ist.
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BESCHREIBUNG
DES VERFAHRENS
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Bei der herzustellenden optischen Vorrichtung handelt es sich um
eine mit einem Metallring ausgestattete asphärische Glaslinse 1 gemäß 5.
Die mit einem Metallring ausgestattete asphärische Glaslinse 1 hat
Linsenoberflächen,
nämlich
konvexe Oberflächen 31, 32,
sowie planare Bereiche 34, 35, die die konvexen
Linsenoberflächen
umschließen, wobei
die Glaslinse ferner eine außenumfangsseitige Fläche 33 aufweist,
an der ein Metallring 10 angebracht ist.
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Auf
die außenumfangsseitige
Fläche 33 der mit
einem Metallring ausgestatteten asphärischen Glaslinse 1 ist
der Metallring 10 gepasst. Der Metallring 10 ist
dünnwandig
und besteht aus einem lötbaren
und pressbaren Metall, wie z.B. aus einer Legierung aus Eisen und
Nickel, wobei seine Oberfläche
in einer vorbestimmten Weise plattiert bzw. verschichtet ist.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt ist, ist der Metallring 10 gebildet
aus einem seitlichen zylindrischen Bereich 11, der Innendruck
aufnimmt und sich dadurch in Richtung seines Außenumfangs erweitert, um eine
endgültige
Außenumfangsflächenabmessung
anzunehmen, sowie aus einem Haltebereich 15, der auf der
Seite der einen Öffnung
des seitlichen zylindrischen Bereichs 11 gebildet ist und einen
dünnwandige
Innenumfangsbereich 13 um den sich von der Innenumfangsfläche des
seitlichen zylindrischen Bereichs 11 weg erstreckenden
Bereich sowie einen Flanschbereich 12 aufweist, der von
einem Rand der Öffnung
in die Öffnung
hinein weg ragt. In dem oberen Teil des dargestellten seitlichen
zylindrischen Bereichs 11 ist ein gekrümmter zylindrischer Bereich 17 gebildet,
dessen Durchmesser der gleiche ist wie der des seitlichen zylindrischen
Bereichs 11.
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In
dem Haltebereich 15 ist eine Öffnung 14 mit einem
achteckigen Rand 16 gebildet, der in den Innenumfangsrand
des seitlichen zylindrischen Bereichs 11 eingeschrieben
ist. Um die Oberseite der Öffnung 14 herum
ist der dünnwandige
Bereich 13 gebildet; der Bereich zwischen dem achteckigen Rand 16 der Öffnung 14 und
dem seitlichen zylindrischen Bereich 11 bildet den Flansch 12.
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Bei
diesem Verfahren wird eine Formeinheit verwendet, wie diese in 1 und 2 fragmentarisch
dargestellt ist. Die Formeinheit weist ein zylindrisches Formteil 21,
ein oberes Formteil 22 und ein unteres Formteil 23 auf.
Das untere Formteil 23 dient zum Bilden der einen konvexen
Oberfläche 31 der mit
einem Metallring ausgestatteten asphärischen Glaslinse 1,
wobei dieses Formteil an einem Gestell (nicht gezeigt) angebracht
ist. Gegenüber
von diesem unteren Formteil 23 ist das obere Formteil 22 angeordnet,
das zum Formen der anderen konvexen Oberfläche 32 der Linse 1 dient.
Das obere Formteil 22 ist relativ zu dem feststehenden
unteren Formteil 23 beweglich und kann sich auf das fest stehende
untere Formteil 23 zu sowie von diesem weg bewegen. Das
zylindrische Formteil 21 ist zwischen dem oberen Formteil 22 und
dem unteren Formteil 23 angeordnet. Das zylindrische Formteil 21 ist
relativ zu dem unteren Formteil 23 beweglich, befindet
sich jedoch im Allgemeinen in der in 1 dargestellten
Position. In diesem Zustand bewegt sich das obere Formteil 22 in
Richtung auf das untere Formteil 23, und nachdem das obere
Formteil 22 mit dem zylindrischen Formteil 21 in
Berührung
gebracht worden ist, bilden das obere Formteil 22 und das
zylindrische Formteil 21 eine integrale Einheit, und sie
bewegen sich gemeinsam nach unten in die Position, wie diese in 2 dargestellt
ist.
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Das
obere Formteil 22 ist mit einer konkaven Oberfläche 22a ausgebildet,
die zum Bilden der konvexen Oberfläche 32 der mit einem
Metallring ausgestatteten asphärischen
Glaslinse 1 dient; ferner hat das obere Formteil 22 einen
Umfangsbereich 22b, der den Bereich 22a umgibt,
sowie einen Druckbeaufschlagungsbereich 22c, der den gekrümmten bzw.
gerundeten zylindrischen Bereich 17 des Metallrings 10 mit
Druck beaufschlagt, um den gekrümmten zylindrischen
Bereich 17 umzubiegen.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der mit einem Metallring
ausgestatteten asphärischen
Glaslinse 1 beschrieben. Zum Herstellen der mit einem Metallring
ausgestatteten asphärischen
Glaslinse 1 wird ein optisches Glas-Pellet 20 in den
Hohlraum des zylindrischen Formteils 21 gesetzt und durch
das obere Formteil 22 sowie das untere Formteil 23 in
Richtung nach oben und nach unten mit Druck beaufschlagt, um dadurch
die beabsichtigten optischen Funktionsflächen der Linse 1 zu
bilden. Bei diesem Vorgang ist der Innendurchmesser des zylindrischen
Formteils 21 unter Berücksichtigung des
Außendurchmessers
der in diesem herzustellenden, mit einem Metallring ausgestatteten
asphärischen
Glaslinse 1 sowie unter Berücksichtigung der dimensionsmäßigen Schrumpfung
beim Abkühlen des
optischen Glases im Verlauf des Vorgangs zu bestimmen.
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Als
Erstes wird ein Metallring 10 derart in das zylindrische
Formteil 21 gesetzt, dass dessen Flansch 12 auf
dem unteren Formteil 23 angeordnet ist, wie dies in
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1 gezeigt
ist. Der Metallring 10 hat die vorstehend beschriebene
Konstruktion, und sein Außendurchmesser
ist geringfügig
kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen Formteils 21.
Der Metallring 10 ist dünnwandig
(und hat z.B. eine Wandstärke
von 0,05 mm), und sein Außendurchmesser wird
aufgrund des auf ihn ausgeübten
Innendrucks bis auf den Innendurchmesser des zylindrischen Formteils 21 erweitert.
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Als
Nächstes
wird ein optisches Glas-Pellet 22 in den Metallring 10 hinein
gesetzt, in dem es in eine Linse geformt wird. Das Pellet 20 ist
zylindrisch, und wenn es im Inneren des Metallrings 10 angeordnet
ist, liegt es auf dem Flansch 10 des Haltebereichs 15 des
Metallrings 10 auf und befindet sich somit nicht in direkter
Berührung
mit dem unteren Formteil 23, wie dies in 1 gezeigt
ist. Somit hat das Erwärmen
des optischen Glas-Pellets 12 nur geringen Einfluss auf
das untere Formteil 23.
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Bei
dem optischen Glas-Pellet 20 kann es sich um jedes beliebige übliche Glas-Pellet
für optische
Linsen handeln, jedoch sollte es vorbestimmte optische Eigenschaften
aufweisen. Das Volumen des Pellets 20 soll das gleiche
sein wie das Volumen des Endprodukts, d.h. der Linse 30.
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Während der
Metallring 10 und das optische Glas-Pellet 20 im
Inneren des zylindrischen Formteils 21 angeordnet sind,
wird ein Wechselstrom durch eine Heizspule (nicht gezeigt) hindurch
geleitet, die um das zylindrische Formteil 21 herum angeordnet ist,
wodurch das zylindrische Formteil 21 durch die induzierte
elektromotorische Kraft der Heizspule erwärmt wird. Auf diese Weise wird
das zylindrische Formteil 21 erwärmt, und dadurch wird das Pellet 20 im
Inneren des in dem zylindrische Formteil 21 angeordneten
Metallrings 10 erwärmt
und erweicht, wobei in diesem Zustand das obere Formteil 22 und
das untere Formteil 23 zueinander hin bewegt werden, wie dies
in 2 gezeigt ist. Die obere und die untere Oberfläche des
Pellets 20 im Inneren des Metallrings 10, die
sandwichartig zwischen den beiden Formteilen eingeschlossen sind,
bilden vorbestimmte optische Oberflächen 31 bzw. 32.
Nach dieser Bearbeitung bildet das Pellet 20 eine Linse 30.
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Bei
diesem Vorgang erweitert der Druck des weich werdenden Pellets 20 den
Metallring 10 in Außenumfangsrichtung,
so dass der auf diese Weise erweiterte Metallring 10 die
endgültige
Außenabmessung
annimmt. In diesem Stadium erfolgt eine einfache Erweiterung des
seitlichen zylindrischen Bereichs 11 des Metallrings 10 bis
auf den gleichen Innendurchmesser wie dem des zylindrischen Formteils 21.
Der um die eine Öffnung
des seitlichen zylindrischen Bereichs 11 des Metallrings 10 herum
ausgebildete Haltebereich 15 dagegen erfährt kaum
eine Verformung durch den Innendruck an dem Bereich, in dem der
Flansch 12 ausgebildet ist, während der dünnwandige Bereich 13 des
Haltebereichs 15 in einfacher Weise verformt wird. Auf
diese Weise erfährt der
Haltebereich 15 insgesamt in einfacher Weise eine Verformung,
und der Metallring 11 wird dadurch in eine gewünschte äußere Formgebung
mit einer gewünschten
Abmessung verformt.
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Nach
dieser Verarbeitung stellt der Metallring 10 eine feste
integrale Verbindung mit der Linse 30 her, und die Außendurchmesserabmessung
des Metallrings 10 hat nach dem Erstarren der Linse 30 in diesem
eine vorbestimmte Größe.
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In
dem Schritt, in dem das obere Formteil 22 an das untere
Formteil 23 angenähert
wird, wird das obere Formteil 22 in Berührung mit dem Pellet 20 gehalten,
um dieses mit Druck zu beaufschlagen, und während dieses Vorgangs wird
der Druckbeaufschlagungsbereich 22c des oberen Formteils 22 mit
der Oberseite des gekrümmten
zylindrischen Bereichs 17 des Metallrings 10 in
Berührung
gebracht. Wenn sich das obere Formteil 22 weiter nach unten
bewegt, wird der gekrümmte
zylindrische Bereich 17 durch die schräg verlaufende Fläche des
Druckbeaufschlagungsbereichs 22c in Richtung auf das Zentrum
des Pellets 20 oder in Richtung auf die konvexe Oberfläche 32 der
Linse 30 umgebogen.
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Nachdem
das Pellet, aus dem die Linse gebildet wird, weiter mit Druck beaufschlagt
wird, wie dies in 2 gezeigt ist, wird um die konvexe
Oberfläche 32 der
auf diese Weise gepressten Linse ein planarer Bereich 35 gebildet,
und der gekrümmte
zylindrische Bereich 17 des Metallrings 10 wird
dann angrenzend an den planaren Bereich 35 umgebogen und
befindet sich auf dem gleichen Niveau wie der benachbarte planare
Bereich 35.
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Die
untere konvexe Oberfläche 31 der
Linse 30 wird ebenfalls derart ausgebildet, dass der planare
Bereich 34 und der Flansch 12 auf dem gleichen Niveau
um diese Fläche
herum angeordnet sind, wie dies in 2 gezeigt
ist. In dem dargestellten Fall soll der Flansch 12 die
konvexe Oberfläche 31 an
der Öffnung 14 des
Metallrings 10 umschließen.
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Wie
vorstehend beschrieben worden ist, wird der gekrümmte zylindrische Bereich 17 derart
umgebogen, dass er die konvexe Oberfläche 32 der geformten
Linse umgibt, und aus diesem Grund wird kein optisches Glasmaterial
bei diesem Vorgang aus dem Metallring 10 heraus gedrückt.
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Insbesondere
ist das obere Formteil 22, das im vorliegenden Fall zum
Bilden der konvexen Oberfläche
der mit einem Metallring ausgestatteten asphärischen Glaslinse 1 verwendet
wird, speziell derart ausgebildet, dass es den gekrümmten zylindrischen
Bereich 12 des Metallrings 10 umbiegt. Unter Verwendung
dieses Formteils kann somit sicher verhindert werden, dass das Glasmaterial
zum Bilden der Linse aus dem Ring heraus gedrückt wird.
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Wenn
sowohl die konvexe Oberfläche 31 als auch
die konvexe Oberfläche 32 derart
ausgebildet sind, dass sie den als Rand dienenden Flansch 12 sowie
den gekrümmten
zylindrischen Bereich 17 um ihren Umfang herum aufweisen,
kommt es ferner nicht dazu, dass Glas auf der Außenumfangsseitenfläche des
Metallrings 10 freiliegt. Auf diese Weise verhindert diese
Konstruktion in sicherer Weise eine Beschädigung der optischen Funktionsflächen der mit
einem Metallring versehenen optischen Vorrichtung.
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Hinsichtlich
der Formgebung des um die konvexe Oberfläche 31 herum auszubildenden
Randes kann auch ein kreisförmiger
Flansch 42 um den gesamten Innenumfang des seitlichen zylindrischen Bereichs 41 des
Metallrings 40 ausgebildet sein, wie dies in 6 gezeigt
ist, und zwar anstelle des vorstehend beschriebenen polygonalen
Flansches 12. Der dargestellte kreisförmige Flansch 42,
der um den gesamten Innenumfang des seitlichen zylindrischen Bereichs
ausgebildet ist, ist effizienter zum sichereren Verhindern des Austretens
von überschüssigem Glasmaterial
aus dem Metallring als der vorstehend beschriebene Flansch 12.
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Der
gekrümmte
zylindrische Bereich 17 wird oben in dem zylindrischen
Formteil 21 angeordnet, in dem die Linse geformt wird.
Im Gegensatz dazu kann dieser gekrümmte zylindrische Bereich 17 auch
unten in dem zylindrischen Formteil 21 angeordnet werden.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Verfahren kann eine klein dimensionierte, mit einem
Metallring ausgestattete asphärische
Glaslinse, die an einem Halterungselement durch Löten angebracht werden
kann, in einfacherer Weise hergestellt werden. Mit dieser Herstellung
weist die mit einem Ring ausgestattete Linse eine gute äußere Formgebung auf,
wobei auch ihre Genauigkeit hoch ist.
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Gemäß der vorstehenden
Beschreibung wird eine Linse als ein Beispiel für die optische Vorrichtung
gebildet, wobei dies jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist. Abgesehen
davon kann die optische Vorrichtung auch beliebige andere Vorrichtungen
beinhalten, wie z.B. Prismen, Beugungsgitter, monolithische optische
Dünnschicht-Vorrichtungen,
usw.
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Wie
vorstehend ausführlich
beschrieben worden ist, führt
die vorliegende Erfindung zu folgenden Vorteilen. Gemäß der Erfindung
wird der Metallring erweitert, während
das optische Material zu der optischen Vorrichtung geformt wird,
und der gekrümmte
zylindrische Bereich der optischen Vorrichtung wird in Richtung
auf die optischen Funktionsflächen
der Vorrichtung gebogen. Auf diese Weise wird kein optisches Material
in Außenumfangsrichtung des
Rings aus dem Metallring heraus gedrückt, so dass die Genauigkeit
der Außenabmessung
der optischen Vorrichtung gesteigert ist. Da ferner kein Raum bzw.
Spalt zwischen dem Druckbeaufschlagungsformteil und dem Metallring
in Richtung des Durchmessers des Rings vorhanden ist, werden keine
dünnen
Flocken um die mit einem Metallring ausgestattete optische Vorrichtung
herum gebildet, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist,
und es ergeben sich überhaupt
keine Beeinträchtigungen der
optischen Funktionen der optischen Vorrichtung.
-
Bei
der mit einem Metallring ausgestatteten optischen Vorrichtung, bei
der der gekrümmte
zylindrische Bereich des Metallrings durch das Formteil umgebogen
wird, das gegen das zu der optischen Vorrichtung zu formende Material
gepresst wird, ist in einfacher Weise verhindert, dass überschüssiges optisches
Material aus dem Raum zwischen dem Metallring und dem Druckbeaufschlagungsformteil
heraus gedrückt
wird, wobei als Ergebnis hiervon sowohl die Genauigkeit der Außenabmessung
als auch die optischen Funktionen der mit einem Metallring ausgestatteten
optischen Vorrichtung verbessert sind.
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Bei
der mit einem Metallring ausgestatteten optischen Vorrichtung, die
eine optische Funktionsfläche
auf beiden ihrer Oberflächen
aufweist und deren äußere Seitenfläche mit
einem Metallring bedeckt ist, wobei die beiden optischen Funktionsflächen jeweils
dem sich in Richtung auf die jeweilige optische Funktionsfläche der
Vorrichtung erstreckenden Rand des Metallrings benachbart sind,
kommt es zu keinem Freiliegen von optischem Material außerhalb
von der Außenumfangsseitenfläche des
Metallrings, und eine Beschädigung
der optischen Funktionsflächen
der optischen Vorrichtung ist in sicherer Weise verhindert, wobei
darüber
hinaus sowohl die optischen Funktionen als auch die Genauigkeit
der Außenabmessung
der optischen Vorrichtung verbessert sind.