Warum ist eine so komplexe Kaltbearbeitung notwendig?
Aktualisiert 10.05
Warum ist eine so komplexe Kaltbearbeitung notwendig?
1. Weil ein hochwertiges optisches Objektiv äußerst anspruchsvolle Anforderungen hat, die sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten widerspiegeln, die die Notwendigkeit einer mehrstufigen präzisen Kaltbearbeitung dictieren:
1.1 Präzise Oberflächengenauigkeit: Der Krümmungsradius der Linsenoberfläche muss eng mit dem Entwurfswert übereinstimmen, wobei Abweichungen typischerweise im Nanometer- bis Mikrometerbereich kontrolliert werden müssen.
1.2 Extrem niedrige Oberflächenrauhigkeit: Die Oberfläche muss ultraglatt sein, da selbst kleinste Kratzer oder Vertiefungen Lichtstreuung verursachen können, was zu Blendung, Geisterbildern und reduziertem Kontrast führt. Die ideale Oberflächenrauhigkeit liegt im Nanobereich.
1.3 Strenge dimensionale Toleranzen: Parameter wie die Mitteldicke und der Außendurchmesser müssen präzise kontrolliert werden.
1.4 Schäden unter der Oberfläche vermeiden: Der Prozess muss vermeiden, Mikrorisse oder Spannungszonen unter der Oberfläche zu hinterlassen, die die mechanische Festigkeit und langfristige Stabilität beeinträchtigen könnten.
2. Kernprozessablauf (Klassische Schritte)
Moderne Kaltbearbeitung von optischen Linsen umfasst hauptsächlich die folgenden miteinander verbundenen Schritte:
1. Schneiden/Fräsen
Zweck: Große Glasrohlinge in kleinere Stücke zu schneiden, die der Linsenform ähneln, und eine erste Formgebung durchzuführen.
Methode: Diamant-Trennscheiben zum Schneiden oder Diamant-Schleifscheiben zum Fräsen. Dies ist eine Grobbearbeitungsstufe mit erheblichem Materialabtrag.
Ergebnis: Eine grobe, durchscheinende "Leere" mit einer ungefähren Form.
2. Schleifen/Präzisionsschleifen
Zweck: Um den Krümmungsradius und die zentrale Dicke der Linse weiter zu verfeinern und die Vorbereitung für das Polieren zu treffen. Methode: Feinere Diamantabriebmittel (Schlämme oder Schleifscheiben), typischerweise unterteilt in Grob- und Feinschliff.
Ergebnis: Die Oberfläche wird fein gemahlen, erscheint milchig, wenn Licht hindurchtritt, mit Abmessungen und Form, die sehr nah an den endgültigen Spezifikationen liegen. Dieser Prozess erzeugt eine "Unterflächenbeschädigungsschicht."
3. Polieren
Zweck: Der kritischste Schritt, der darauf abzielt, die Schädigungsschicht unter der Oberfläche zu entfernen und eine glatte, transparente, makellose optische Oberfläche zu erreichen.
Methode: Traditionelles Polieren: Verwendet ein Pitch- oder Polyurethan-Polierpad mit Ceroxid- oder Siliziumdioxid-Polieraufschlägen. Dies ist ein chemisch-mechanischer Prozess, der eine leichte mechanische Abrasion und chemische Reaktionen (Hydratation) umfasst, um eine ultra-glatte Oberfläche zu erzeugen.
Computer-controlled optical surfacing (CCOS): Die moderne hochpräzise Technik. Die Verweilzeit und der Weg eines kleinen Polierwerkzeugs werden computerunterstützt gesteuert, um die Materialabtragung zu zielen und Oberflächenfehler mit einer Präzision von λ/10 oder höher zu korrigieren (λ = 632,8 nm).
4. Zentrieren und Rändern
Zweck: Um die optische Achse des Objektivs (optisches Zentrum) mit der mechanischen Achse des äußeren Randes auszurichten.
Methode: Die Linse ist auf einer präzisen rotierenden Spindel montiert, optisch zentriert und wird dann mit einer Diamantscheibe geschliffen. Dies ist entscheidend, um Fehlanpassungen bei der Linsenmontage zu vermeiden.
5. Beschichtung
Zweck: Um eine oder mehrere optische Dünnfilm-Schichten auf die polierte Linsenoberfläche aufzubringen, um die Transmittanz (Entspiegelungsbeschichtung), die Reflektivität (Spiegelbeschichtung) zu erhöhen oder andere optische Funktionen (Filtern, Strahlteilung usw.) zu erreichen.
Methode: Hauptsächlich unter Verwendung von Vakuumverdampfung oder Ionenbeschichtungstechnologie.