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1 Published on Sumita Optical Glass Europe Always at the leading edge of technology ( Startseite > Über asphärische Linsen Über asphärische Linsen Was ist eine asphärische Linse? Eine asphärische Linse ist eine Linse, die aus asphärisch gebogenen Oberflächen besteht. Die asphärische Linse hat Oberflächen, die durch einen paraboloiden oder einen polynomialen Ausdruck Terminus (?)wie ein Ellipsoid, ein Hyperboloid und eine biquadratische Oberfläche berechnet (dargestellt; ausgedrückt) werden. Normale (handelsübliche) Linsen und die Notwendigkeit und Überlegenheit der asphärischen Linse werden hier erläutert. FORMEN UND FUNKTIONEN VON TYPISCHEN (KLASSISCHEN) LINSEN Doppelkonvexe Linse: Eine Linse mit zwei konvexen Oberflächen. Plankonkave Linse: Eine Linse mit einer flachen Oberfläche. Positive Meniskuslinse: Meniskus bedeutet "halbmondförmig" auf Griechisch. Eine Linse mit einer konvexen Oberfläche und einer konkaven Oberfläche. Eine positive Meniskuslinse hat eine steilere konvexe Oberfläche und ist dicker in der Mitte als in der Peripherie. links: Abbild eines nahen Objekts wie durch eine Linse betrachtet. rechts: Abbild eines entfernten Objekts wie durch eine Linse betrachtet.

2 Doppelkonvexe Linse: Eine Linse mit zwei konvex konkaven Oberflächen. Plankonkave Linse: Eine Linse mit einer flachen Oberfläche. Negative Meniskuslinse: Meniskus bedeutet "halbmondförmig" auf Griechisch. Eine Linse mit einer konvexen Oberfläche und einer konkaven Oberfläche. Eine negative Meniskusllinse hat eine steilere konvexe Oberfläche und ist dünner in der Mitte als in der Peripherie.. links: Abbild eines nahen Objekts wie durch eine Linse betrachtet. rechts: Abbild eines entfernten Objekts wie durch eine Linse betrachtet. DIE NOTWENDIGKEIT VON ASPHÄRISCHEN LINSEN Eine Linse wird benötigt, um ein kleines oder ein entferntes Objekt zu vergrößern, oder um ein Objekt auf Film zu erfassen z.b. mit einer Kamera. Eine typische Linse hat eine sphärische Oberfläche (eine konkave oder konvexe Oberfläche) oder eine flache Oberfläche, die durch Schneiden oder Schleifen aus einem Stück Glas geformt wird. Um das kleine oder entfernte Objekt zu beobachten wird eine Linse mit starker Vergrößerung benutzt. Die Lichtstrahlen, die durch die Linse gehen, verringern sich allerdings bei zunehmender Vergrößerung. Deshalb wird das produzierte Abbild bei zunehmender Vergrößerung des Objekts weniger scharf. Dieses Prinzip kann auch angewendet werden, wenn die Belichtungszeit (Verschlussgeschwindigkeit) erhöht wird, um Fotos von einem Sportwagen bei hoher Geschwindigkeit zu machen. Da die Strahlen, die durch die Linse gehen, abnehmen, wird das produzierte Abbild dunkel (trübe, schwach belichtet). Um die Anzahl der, durch die Linse gehenden Lichtstrahlen zu erhöhen, wird eine Linse mit großem Durchmesser benutzt. Allerdings bringen Linsen mit großem Durchmesser auch eine größere optische Aberration mit sich. Die Aberration ist ein Phänomen, bei dem die Lichtstrahlen, die durch das Zentrum der Linse gehen und Lichtstrahlen, die durch die äußeren Ränder der Linse gehen, an verschiedenen Punkten fokussiert werden. Wenn man als Beispiel ein Foto betrachtet, dann sieht man die optische Aberration daran, dass die Mitte des Bildes scharf ist aber die Ecken des Bildes unscharf. Wegen dieses Nachteils kann eine Linse mit größerer Aberration nicht ohne Korrektur benutzt werden. Der Grad der Aberration kann durch die Kombination von multiplen konkaven Linsen und konvexen Linsen verringert werden, aber man erreicht dadurch keine perfekte Korrektur.

3 Wie oben erwähnt braucht man eine Linse mit größerem Durchmesser, um die Anzahl der, durch die Linse gehenden Lichtstrahlen zu erhöhen. Allerdings bringen Linsen mit großem Durchmesser auch eine größere optische Aberration mit sich, so dass multiple Linsen kombiniert werden, um die Aberration zu reduzieren. Tatsächlich kann der Grad der Aberration durch den Einsatz dieser Methode reduziert werden. Jedoch bringt diese Methode andere Probleme mit sich, wie dass der kombinierte Einsatz von multiplen Linsen den Produktpreis anhebt und der Miniaturisierung des Produkts im Weg steht wie für Kameras. Zu diesem Zweck wurde nach einer Linse mit weniger Aberration geforscht und sie wurde entwickelt. Als Ergebnis dessen wurde die asphärische Linse produziert. Die asphärische Linse besteht aus gebogenen Oberflächen, die anders sind als eine sphärische Oberfläche (wie eine konkave Oberfläche oder eine konvexe Oberfläche) oder eine glatte Oberfläche. Die gebogene Oberfläche der asphärischen Linse kann ein Paraboloid, ein Hyperboloid, ein Ellipsoid und eine biquadratische Oberfläche sein (ausgedrückt durch einen polynomialen Ausdruck höherer Ordnung). Und eine nicht-axialsymmetrisch gebogene Oberfläche wie ein Doughnut oder ein Rugbyball wird vorgeschlagen. Der größte Vorteil der asphärischen Linse ist der, dass sie Aberration beseitigen kann, was ein großes Problem bei konventionellen Linsen war. Die asphärische Linse bringt keine Aberration mit sich, wenn sie mit einem größerem Durchmesser hergestellt wird, um die Anzahl der, durch die Linse gehenden Strahle zu erhöhen. Dank dieses Vorteils braucht die asphärische Linse im Gegensatz zur konventionellen sphärischen Linse keine Kombination von multiplen Linsen. So können Miniaturisierung und Kostenreduzierung erreicht werden. Allerdings hat die asphärische Linse auch einen Nachteil. Der Nachteil ist, dass die asphärische Linse wegen ihrer komplexen Form schwer durch Schneiden und Schleifen herzustellen ist wie bei konventionellen Linsen. Aus diesem Grund hat sich die Kommerzialisierung der asphärischen Linse verzögert. Um dieses Problem zu lösen, wird eine Herstellungsmethode für die asphärische Linse angewendet, die daraus besteht ein fast asphärisches Glasmaterial (ein Vorformling) durch Erhitzen, Weichmachen und in eine asphärische Form pressen statt Schleifen. Diese Methode heißt Glasspressen (Blankpressen). Durch den Einsatz von Glaspressen (Blankpressen) können asphärische Linsen viel leichter hergestellt werden als durch Schleifen. Allerdings gibt es auch beim Glaspressen (Blankpressen) Probleme. Das Problem ist, dass das Glasmaterial nur bei ultrahohen Temperaturen weich gemacht werden kann und das Erhitzen auf ultrahohe Temperaturen braucht Zeit. Außerdem beschädigt das sehr heiße Glasmaterial schnell die Formen. Zusätzlich braucht das Abkühlen des gepressten Glases auch Zeit. Um das zu vermeiden, hat man nach Glas (oder Glasmaterialien)

4 geforscht, das bei relativ niedrigen Temperaturen, die sich zur Benutzung in Glaspressen (Blankpressen) eignen, erweicht werden kann. Außerdem muss das Material zum Glaspressen (Blankpressen) viele Voraussetzungen erfüllen: 1. das Material zum Glaspressen (Blankpressen) muss transparent sein; 2. die Eigenschaften des Materials zum Glaspressen (Blankpressen) wie z.b. der Refraktionsindex (Brechungsfaktor) darf sich nicht verändern, wenn sich die Temperatur ändert.; 3. das Material zum Glaspressen (Blankpressen) muss widerstandsfähig gegen Beschädigungen sein; 4. die verschiedenen Arten von Materialien zum Glaspressen (Blankpressen) müssen kommerziell erhältlich sein; 5. das Phänomen der Produktion einer kristallinen Struktur oder von flüchtigen Bestandteilen, das die Transparenz des Materials zum Glaspressen (Blankpressen) beeinträchtigt, darf während des Pressens nicht entstehen; 6. das Material zum Glaspressen (Blankpressen) darf keine Substanz mit hoher Reaktivität auf die Formen enthalten; und 7. das Material zum Glaspressen (Blankpressen) darf keine Schadstoffe wie Blei und Arsen enthalten. In Bezug auf die oben aufgelisteten Voraussetzungen ist Glas Plastik überlegen. Allerdings hat Plastik Vorteile wie z.b. dass es zu geringen Kosten in Massen produziert werden kann. Vor diesem Hintergrund wurde K-PG325 Super Vidron, ein Material zum Glaspressen (Blankpressen), das bei einer relativ geringen Temperatur von 325 C geschmolzen werden kann, erschaffen. Obwohl Glasmaterial, das bei relativ geringer Temperatur geformt werden kann, erreicht worden ist, ist das Glas gepresste Produkt immer noch teuer. Eine der preistreibenden Ursache ist, dass das Material zur Herstellung des Materials zum Glaspressen (Blankpressen) teuer ist. Das Material, aus dem das Material zum Glaspressen (Blankpressen) gemacht wird allgemein ein Vorformling genannt. Konventionell wird der Vorformling durch Schleifen hergestellt, wie bei dem geschliffenen Vorformling für sphärische Linsen. Kürzlich wurde eine Methode zur Herstellung eines Vorformlings durch Schmelzen von Glasmaterial entwickelt und kommerzialisiert. So ein Vorformling wird Tropfen Vorformling genannt. ANLAGE ZUM GLASPRESSEN (BLANKPRESSEN) Bei der Anlage zum Pressen der Glasmaterialien werden Funktionen zum schnellen Erhitzen und Abkühlen der Materialien benötigt, um die Herstellungskosten zu reduzieren. Dazu werden für die Herstellung von Präzisionslinsen noch Funktionen benötigt, die die Presstemperatur und den Druck mit hoher Präzision regeln und Verformung durch Wärme verhindern. Außerdem braucht die Anlage zum Glaspressen (Blankpressen) einen luftdichten Mechanismus, um die Pressatmosphäre zu erhalten, wie Luftstickstoff oder nicht oxidierendes Argon, denn wenn Sauerstoff in die Pressatmosphäre dringt (ein atmosphärisches Gas, was zur Pressung von Glasmaterialien benutzt wird), kann es zur Degeneration der Formen oder zur Fusion von Glas und Pressformen kommen. In den letzten Jahren werden optische Produkte mit einer Mikrostruktur (wie ein Beugungsgitter und eine Mikrolinsenanordnung) als neue Arten von Produkten des Glaspressens

5 (Blankpressens) verlangt. Um solche Arten von optischen Produkten mit hoher Präzision zu pressen, ist eine Funktion zur Einstellung des Drucks der Pressatmosphäre wo zutreffend unabdingbar. Vacuum OSUbeshita ist eine optimale Glaspressanlage (Blankpressanlage) zur Erforschung und Entwicklung und zur Herstellung von kleinen Mengen. Source URL: