專利名稱：：用于模制陶瓷生坯的模制工具和所述模制工具的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于在制造至少一個(gè)由光學(xué)陶瓷制成的光學(xué)透鏡中模制陶瓷生坯的模制工具。本發(fā)明還提出一種用于制造上文所提及的透鏡的工藝。本發(fā)明又針對(duì)模制工具用于制造光學(xué)陶瓷透鏡的用途。技術(shù)背景適合作為透鏡材料的透明陶瓷在下文稱為光學(xué)陶瓷。所述材料具有極其合宜的性質(zhì)(折射指數(shù)、分散)且有助于改良光學(xué)成像系統(tǒng)。在特殊情況下，新成像創(chuàng)意僅可利用所述新備選光學(xué)材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。特別地，本文提及例如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)或者改良或簡(jiǎn)單化色彩校正(色度或復(fù)消色差)的更致密結(jié)構(gòu)的可能性?？捎酶鶕?jù)本發(fā)明的模制工具且通過(guò)使用本文中要求的新且有利的工藝制造的透鏡由光學(xué)陶瓷組成。所述材料以后規(guī)定。術(shù)語(yǔ)"由...組成"在本發(fā)明的意義上并不排除除單相聚結(jié)晶物質(zhì)(參見(jiàn)下文)外存在于最終透鏡中的殘余粘合劑或其它添加劑的存在。所述化合物可能存在，這視使用什么簡(jiǎn)潔工藝制造各個(gè)透鏡而定。光學(xué)陶瓷大體上是基于氧化物且具有高透明度的單相聚結(jié)晶材料。因此光學(xué)陶瓷是陶瓷的分支。因此在特定應(yīng)用中，由光學(xué)陶瓷制成的透鏡相對(duì)于由玻璃制成的常規(guī)透鏡是優(yōu)選的。成功出售的先決條件是供應(yīng)足夠量的具有良好再現(xiàn)性和可接受的價(jià)格的高品質(zhì)透鏡。使價(jià)格適合由玻璃制成的常規(guī)透鏡的價(jià)格。提供來(lái)由光學(xué)陶瓷的節(jié)省成本的透鏡的另一方面在于這些透鏡應(yīng)不僅包含折射功能并且也起反射、透射和衍射作用。另外，僅次于光學(xué)功能，經(jīng)常需要例如支撐區(qū)域、在側(cè)面圓形地鄰接透鏡和由此使透鏡定位于載體中的機(jī)械性質(zhì)?？赡苄枰糜谕哥R之局部上的甚至更復(fù)雜的模具凹槽以使整合為光學(xué)系統(tǒng)成為可能(整體光學(xué)元件)?，F(xiàn)在由光學(xué)陶瓷制造的透鏡通常如下制造。首先，制造基礎(chǔ)材料(主要是氧化物)的粉末(第一步驟粉末制造)。所用粉末經(jīng)常具有高純度且就關(guān)注其尺寸來(lái)說(shuō)為納米級(jí)。接著調(diào)節(jié)粉末(第二步驟粉末調(diào)節(jié))。這步驟包含碾磨粉末、均質(zhì)化粉末混合物和干燥批料。在這步驟后是第三步驟，其為模制步驟，其中形成生坯，已決定透鏡的最終形狀，且必要時(shí)視所應(yīng)用的模制方法而添加特定添加劑。隨后必要時(shí)將所述生坯干燥和/或脫脂(必要時(shí)第四步驟干燥和/或脫脂)。在第五步驟燒結(jié)中，模制且必要時(shí)干燥和/或脫脂后彼此不緊密接觸的晶粒通過(guò)質(zhì)量轉(zhuǎn)移和/或擴(kuò)散形式固定接觸點(diǎn)。同時(shí)達(dá)成晶粒尺寸增大且從坯體除去開(kāi)口孔隙率。在隨后熱等靜壓(HIP)的第六步驟中，從燒結(jié)坯體中壓出晶界內(nèi)的閉合孔隙率。由此獲得的坯體必要時(shí)可在另一步驟(第七步驟熱后加工)，呈進(jìn)一步退火步驟和/或輪廓的形式的后加工步驟中進(jìn)一步加工，以除去通過(guò)HIP過(guò)程產(chǎn)生的氧氣空穴或石墨雜質(zhì)或降低粒間細(xì)孔隙率。優(yōu)選地通過(guò)使用上文所提及的制造工藝由以下光學(xué)陶瓷制造透鏡a)通用化學(xué)計(jì)量的立方石榴石(l-m),)3+z3(M2)5-z3012}m{A}其中z3具有在-l到+l的范圍內(nèi)的值，m具有接近零到小于0.05的值、優(yōu)選小于0.03且更優(yōu)選接近零或等于零。Ml是選自Y、La、Gd、Lu、Yb、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm或這些元素的一種或一種以上的混合物，其中活性鑭系元素Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er和Tm以共同高達(dá)100wtppm或相對(duì)于這些氧化物的量至少15mol呢的量存在光學(xué)陶瓷中；M2是選自元素周期表的III或IIIa族的元素的一種或一種以上，優(yōu)選選自A1、Ga、In、Sc或這些元素的兩種或兩種以上的混合物；A是額外組分的一種或一種以上，特別是選自Si02、Na20、MgO、CaO或Ti02。b)以下通式的氧化鋯、優(yōu)選立方穩(wěn)定氧化鋯(l-m){zl[Zr02]z2[Hf02](l-zl-z2)[X203]}m[A]或(1-m){zl[Zr02]z2[Hf02](l-zl-z2)[MO]}m[A]其中zl+z2小于或等于0.92且優(yōu)選更小或等于0.90，其中zl和z2大于或等于零，m小于0.10且優(yōu)選小于0.06、更優(yōu)選小于0.03且最優(yōu)選m是零；X是選自Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu或這些元素的一種或一種以上的混合物，優(yōu)選選自Y、Yb和Lu或這些元素的兩種或所有三種的混合物且尤其優(yōu)選X是Y。M是選自Ca和Mg;禾口A是額外組分的一種或一種以上，特別是選自Si02、Na20、MgO、CaO或Ti02。c)如Y203、Lu203、Yb203、ln203、Sc203的立方倍半氧化物和/或以上氧化物與如Gd203、La203、Zr02、HfQ2等的其它氧化物的同型立方混合晶體相。d)近似式MgAl204的Mg-Al尖晶石和e)以下通式的Al-氧氮化物A123.1/3X027+xN5.x，其中0.429<X<2，例如A123027N5f)鈣鈦礦。從用于由光學(xué)陶瓷制造的透鏡的制造工藝的上述說(shuō)明可見(jiàn)，模制的第三步驟對(duì)于透鏡的最終形式是決定性的，因?yàn)樵谶@工藝步驟中獲得的形狀在隨后工藝步驟期間并不顯著變化。隨后步驟僅引起通過(guò)模制步驟獲得的生坯的縮減和收縮。此外，就關(guān)注光學(xué)性質(zhì)來(lái)說(shuō)，所用的模制方法和因此還有所應(yīng)用的模具決定性地決定光學(xué)陶瓷的稍后性質(zhì)，因?yàn)槟Ｖ撇襟E決定性地影響隨后燒結(jié)和/或干燥/脫脂的進(jìn)行。作為模制方法，使用主要其水分含量不同的不同方法。澆鑄(25-40%水分)包含粉漿澆鑄、真空壓力澆鑄、壓力粉漿澆鑄或電泳以及離心粉漿澆鑄的方法。術(shù)語(yǔ)塑料模制(15-25%水分)的意思是擠出、擠壓、切削和自由成形的方法。通過(guò)振動(dòng)濕壓、干壓、重?fù)艉蛪簩?shí)的方法屬于壓制技術(shù)(0-15%水分)。作為不根據(jù)模制材料的水分含量分類的其它方法，可使用熱鑄(又稱為低壓模鑄)或模鑄的模制方法。從現(xiàn)有技術(shù)已知由透明陶瓷制成的透鏡可通過(guò)壓制模制而獲得。舉例來(lái)說(shuō)，DE10195586T1描述具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的光學(xué)陶瓷的制造。其中(參見(jiàn)第15頁(yè)起)"...用粘合劑將陶瓷粉末材料加工成預(yù)定形狀以致獲得陶瓷壓坯..."。在隨后燃燒步驟中，優(yōu)選將所述壓坯嵌入特殊粉末中。使用粘合劑進(jìn)行將陶瓷粉末材料加工成預(yù)定幾何形狀。根據(jù)示范性實(shí)施例7，特別通過(guò)于2000kg/cm2(196MPa)下壓制以獲得具有30mm的直徑和1.8mm的厚度的方格狀壓坯來(lái)進(jìn)行模制。EP1701179Al公開(kāi)用于光學(xué)元件的立方石榴石在〈200nm的波長(zhǎng)區(qū)域中在微刻方面的用途。確切地說(shuō)，這文獻(xiàn)公開(kāi)單晶體的制造。未提及模制工具或工藝。此外，US2004/0159984Al描述通過(guò)如粉漿澆鑄或模鑄的模制方法制造透明Y203陶瓷。所述文獻(xiàn)提及復(fù)雜幾何形狀的制造，然而未詳細(xì)說(shuō)明模制工具的形狀。特別是，未提及具有彎曲表面的組件的制造。用于制造用于激光應(yīng)用的基于方格狀試樣的透明陶瓷的粉漿澆鑄的工藝由Ueda('ScalableCeramicLasersforIFEDriver'.InstituteforLaserScience,Univ.ofElectro-Communications,Japan-USWorkshopILE/Osaka，March13,2003)描述?，F(xiàn)有技術(shù)中所述的工藝并不適合于節(jié)省成本的制造具有優(yōu)良光學(xué)品質(zhì)的透明陶瓷透鏡。為達(dá)成所需光學(xué)效應(yīng)，透鏡明確地包含彎曲表面。根據(jù)RobertE.Fischer的"OpticalSystemDesign"，ISBN0071314916-2，通過(guò)以下等式達(dá)成透鏡表面的數(shù)學(xué)描述<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(等式A)其中y是光軸上的位置，k是圓錐常數(shù)，x是距離光軸的垂直距離，c-l/R且R是曲線半徑且ai、a2、a3、^...是非球面術(shù)語(yǔ)的系數(shù)。球面透鏡不同于如下非球面透鏡k-0且al、a2、a3...=0球面透鏡k#0非球面透鏡，其中曲線可如下辨別k<-l雙曲面表面k=-l拋物面表面-1<k<0橢圓面表面k>0平直球面根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)對(duì)塊狀半精整部件廣泛化學(xué)碾磨、研磨和拋光工藝而獲得這些透鏡表面。加工這些簡(jiǎn)單形狀的塊狀半精整部件是費(fèi)時(shí)和成本集約的。這尤其是真的，因?yàn)樵S多光學(xué)陶瓷系統(tǒng)，例如倍半氧化物(Y203、Yb203、Sc203、Lu203)群和/或這些的混合晶體、石榴石(例如YAG釔-鋁-石榴石)、AION(氮氧化鋁)、A1203、鈣鈦礦、尖晶石、立方穩(wěn)定氧化鋯或氧化鉿是極硬的材料。尤其因此用于制造具有凹槽的形狀的化學(xué)碾磨和研磨工藝是極其成本集約的。因此，需要顯著簡(jiǎn)單化工藝且減少并可能甚至避免研磨，即減少后加工，同時(shí)達(dá)到關(guān)于精密的最高標(biāo)準(zhǔn)。這將使成本保險(xiǎn)。又一目的在于根據(jù)同時(shí)制造多于一個(gè)透鏡來(lái)增加工藝的效率。因此，本發(fā)明的目的在于提供允許節(jié)省成本和有效的制造展示所需上文所提及的幾何形狀的光學(xué)陶瓷透鏡的模制工具。模制工具必須適于精密地制造光學(xué)陶瓷透鏡，后者必須達(dá)到關(guān)于精密的最高標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的另一目的在于提供所述模制工具的相應(yīng)用途且又一目的在于提供用于制造光學(xué)陶瓷透鏡的工藝。通過(guò)權(quán)利要求中所述的標(biāo)的物來(lái)解決問(wèn)題(目的)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明指的是一種包含近凈形陰模的模制工具。這模具對(duì)應(yīng)于透鏡的稍后功能區(qū)域(或表面)且基于上文所示的等式A來(lái)描述。以如此的方式改良這等式以致考慮模具形式與待制造的透鏡的各個(gè)形式之間的差異，從而產(chǎn)生以下等式B:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(等式B)其中b是大于零的常數(shù)，優(yōu)選值小于0.3mm、小于0.1mm且最優(yōu)選小于0.05mm;b描述模制工具的陰模與最終透鏡的各個(gè)所得功能區(qū)域的偏差。最終透鏡的功能區(qū)域在本文中可能又定義為"至少一個(gè)待模制的區(qū)域"。這可能是一個(gè)領(lǐng)域，只要模制一個(gè)功能區(qū)域即可。因此所得透鏡展示至少一個(gè)功能區(qū)域，然而有可能通過(guò)不同于模制的技術(shù)(例如研磨)獲得第二功能區(qū)域。優(yōu)選地，如本文所定義的模制工具適于制造具有多于一個(gè)功能區(qū)域的透鏡。本發(fā)明是基于在模制光學(xué)元件(透鏡)的生坯的模制步驟中使用近凈形陰模產(chǎn)生相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)。因此，有可能獲得具有極其接近光學(xué)陶瓷透鏡的最終形式的生坯。這允許顯著減少后加工花費(fèi)。具體來(lái)說(shuō)，可減少或甚至避免成本集約的化學(xué)碾磨、研磨和拋光。這里近凈形模制在本發(fā)明的內(nèi)容中的意思是所制造的壓坯(具有未加工形式的生坯)的幾何形式極其接近燒結(jié)坯體的最終形式。通過(guò)工藝步驟1到7(陶瓷化途徑)執(zhí)行后獲得的坯體展示下文所謂的"粗制形式"。通過(guò)研磨、拋光、磨光但無(wú)需化學(xué)碾磨所后加工的坯體(最終產(chǎn)物)具有下文稱為"產(chǎn)物形式"的形式。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的工藝制造的近凈形生坯以及未加工形式基本上在其縱橫比方面與粗制形式以及產(chǎn)物形式一致。這的意思是未加工形式和粗制形式以及產(chǎn)物形式互相有關(guān)，如同等形狀和/或等角的影像。通常例如用CNC機(jī)器進(jìn)行的粗制形式的費(fèi)時(shí)后加工步驟極少需要且理想地根本不需要。粗制形式的后加工僅限于拋光/磨光，和(必要時(shí))較少研磨。有可能視材料和制造工藝而定，燒結(jié)并不均勻進(jìn)行，這例如歸因于生坯內(nèi)的密度梯度和由此產(chǎn)生的燒結(jié)差異。然而，優(yōu)選的是縱橫比在未加工形式和粗制形式之間僅具有至多約±10%、更優(yōu)選至多約±5%、仍更優(yōu)選至多約±2%的偏差，并且未加工形式的縱橫比的約±1%的偏差是理想的。然而，未加工形式和粗制形式的絕對(duì)體積視所選方法、堆積密度、粉末的反應(yīng)性而定可能彼此顯著偏差。體積收縮率可計(jì)算為以生坯的體積計(jì)至多75%且通常高于10%。由于模制方法而顯著降低對(duì)粗制形式的研磨和拋光效果；理想地，根本不需要研磨。將表面磨損降到最少。磨損可例如計(jì)算為2mm、優(yōu)選lmm、更優(yōu)選0.5mm、最優(yōu)選0.3mm。上文關(guān)于產(chǎn)物/粗制形式的差異的規(guī)范適用于使用所述方法獲得完整透鏡，即同時(shí)制造兩個(gè)功能區(qū)域的情況。在所述工藝可僅制造一個(gè)功能區(qū)域(例如離心澆鑄)的情況下，必須首先形成相對(duì)區(qū)域的輪廓(例如通過(guò)化學(xué)碾磨)。在這種情況下，其中僅一個(gè)表面必須在精整工藝中后加工的部分精整的透鏡被稱為產(chǎn)物形式。此外，在這種情況下，術(shù)語(yǔ)未加工形式、粗制形式和產(chǎn)物形式包含近凈形未加工輪廓、粗制輪廓和產(chǎn)物輪廓。就其尺寸和縱橫比來(lái)說(shuō)，選擇性使模具尺寸過(guò)大。其中考慮視堆積密度、材料類型、粉末情況等而定，在燒結(jié)期間出現(xiàn)壓坯的不同收縮。根據(jù)收縮因數(shù)，根據(jù)相應(yīng)的收縮因數(shù)選擇較大的模具。根據(jù)本發(fā)明的模制工具的優(yōu)點(diǎn)在于其使得近凈形制造光學(xué)陶瓷透鏡成為可能，所述透鏡在后加工期間僅需要極少花費(fèi)。此外，根據(jù)本發(fā)明的模制工具允許一次平行模制多個(gè)透鏡，以致在制造透鏡期間效率可進(jìn)一步增加。在整個(gè)工藝結(jié)束時(shí)近凈形制造的生坯產(chǎn)生具有通過(guò)模制工具的陰模制造的形狀的產(chǎn)物，所述形狀包含(光學(xué))功能區(qū)域和(適當(dāng)時(shí))連接于所述功能區(qū)域旁邊的其它區(qū)域。光學(xué)功能區(qū)域符合用于成像光學(xué)裝置的幾何形狀和品質(zhì)的需求。這區(qū)域是關(guān)于光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱且可由等式A描述的輪廓區(qū)域。所述區(qū)域?qū)㈦x散和平行到達(dá)的射線捆束為焦點(diǎn)或平行離散到達(dá)的射線(焦點(diǎn)不限定)。最終產(chǎn)物中的光學(xué)功能區(qū)域必須具有光學(xué)品質(zhì)，即其通過(guò)拋光可從粗制形式獲得。通過(guò)拋光，與粗制形式相比，功能區(qū)域的透明度增加。最終產(chǎn)物可包含除光學(xué)功能區(qū)域外的其它區(qū)域，所述其它區(qū)域可充當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡的存儲(chǔ)器和/或載體(存儲(chǔ)器或載體區(qū)域)的目的。這些區(qū)域不必展示高光學(xué)透明度(用于可見(jiàn)光和/或IR輻射的透明度)。這些區(qū)域也可以是圓形。然而，這些區(qū)域可以是矩形、方形、梯形或橢圓形或自由形式。此外可想像在用于將透鏡固定在透鏡系統(tǒng)中的可選位置的存儲(chǔ)器或載體區(qū)域中存在凹槽(整體組件)。在下文中，如上文所述整體模制的與其尺寸和幾何形狀無(wú)關(guān)且與功能區(qū)域無(wú)關(guān)的所有區(qū)域被稱為外部區(qū)域。因此存儲(chǔ)器/載體區(qū)域?qū)儆谕獠繀^(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的模制工具展示適合于以優(yōu)選濕和/或塑性陶瓷材料填充的輪廓。其中所述材料優(yōu)選包含亞微米級(jí)陶瓷粉末(粉末粒子的直徑為約<1iam，優(yōu)選約<500nm，尤其優(yōu)選約<100rnn)。通過(guò)使用這材料，可在模制和適當(dāng)燒結(jié)后獲得具有高透明度的坯體(例如透射率在>50%的理論極限，優(yōu)選>70%的理論極限，尤其優(yōu)選>90%的理論極限，更尤其優(yōu)選>99%的理論極限的可見(jiàn)范圍內(nèi))。尤其優(yōu)選的是根據(jù)本發(fā)明用于澆鑄(粉漿澆鑄、壓力粉漿澆鑄、真空粉漿澆鑄、離心粉漿澆鑄、凝膠澆鑄)或用于塑料模制工藝(擠出)或用于熱鑄或模鑄或壓制(例如單軸壓制)的模制工具。尤其優(yōu)選的是圖1中所示的粉漿澆鑄或同類工藝，其中將懸浮液2以及優(yōu)選納米級(jí)粉末澆鑄到模具1中(參見(jiàn)圖la)。由于模具的孔隙率，通過(guò)毛細(xì)管力(用箭頭4指示)從懸浮液中吸出水分。在模具的壁上形成碎片5(陶瓷生坯)(參見(jiàn)圖1b)。通過(guò)將更新鮮的粉漿澆鑄到模具中來(lái)填充由于收縮產(chǎn)生的空腔。作為一方案，也可應(yīng)用壓力粉漿澆鑄以及真空壓力澆鑄。用于粉漿澆鑄的模制工具的材料是具有合適開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的石膏、樹(shù)脂、聚合物、陶瓷或沸石。關(guān)于納米級(jí)的懸浮液，應(yīng)使用實(shí)質(zhì)上也是納米級(jí)的晶粒結(jié)構(gòu)。在任何情況下必須使孔開(kāi)口，孔直徑應(yīng)達(dá)到約50nm到約5000nm。模具的表面應(yīng)盡可能平滑，以將最終后加工限制到最少(平均粗糙度RMS小于約100nm，優(yōu)選小于約50nm，尤其優(yōu)選小于約25nm，更優(yōu)選甚至小于3nm)。這里RMS的意思是所謂的均方根粗糙度且由平方偏差的平均值來(lái)計(jì)算。作為粉漿澆鑄或真空壓力澆鑄/壓力粉漿澆鑄的另一選擇，可使用圖2中所示的離心粉漿澆鑄。在圖2a中，展示容器13中所含的分散于水11中的粉末12。隨后將水ll-粉末12混合物澆鑄到位于圖2c中所示的離心機(jī)16中的模具15(參見(jiàn)圖2b)中。大體上垂直于旋轉(zhuǎn)圓形物的半徑或大體上平行于旋轉(zhuǎn)軸且通過(guò)快速旋轉(zhuǎn)將固體粒子壓制于其中的模具15的底部包含透鏡輪廓且使所述輪廓形成所得生坯18(參見(jiàn)圖2d)。凝膠澆鑄是濕式模制工藝的一實(shí)例。膠凝澆鑄是液體模制方法，其中將百分之幾的可聚合粘合劑添加到陶瓷粉漿中。如果在仍然低黏度的粉漿情況下高量固體是可能的，那么形成平滑復(fù)雜幾何形狀的尺寸穩(wěn)定粗制坯體。生坯展示低收縮率且于周圍溫度或僅稍微較高溫度下可通過(guò)較少壓力澆鑄或通過(guò)使用中等壓力(介于O.lMPa與50MPa之間)的模制工藝獲得。通過(guò)聚合(<80'C)和通過(guò)干燥進(jìn)行固結(jié)。在另一實(shí)施例中，不僅根據(jù)本發(fā)明的模制工具可用于濕塑料材料。根據(jù)本發(fā)明的壓制工具也可用于壓制，優(yōu)選單軸壓制，因此顯示透鏡形狀的輪廓。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的合適幾何形狀的模制工具用于如熱鑄或陶瓷模鑄的塑料模制方法的用途來(lái)說(shuō)，通常使用硬質(zhì)材料，如鋼、硬化鋼等。將塑料陶瓷批料注入模具中，由此材料比在濕式澆鑄工藝中更具延展性(尤其由于較高固體粒子含量，也由于較多粘性溶劑=粘合劑)。模具可視模制方法而由不同材料制成具有孔隙率的模具1)用于粉漿澆鑄(孔直徑0.02fim到5pm)，例如石膏、多孔陶瓷、黏土、沸石、樹(shù)脂、多孔塑料(例如PMMA、聚酯)、玻璃、玻璃陶瓷、木料；2)用于壓力粉漿澆鑄，尤其用于真空澆鑄，尤其塑料(例如乙烯基聚硅氧烷、聚乙烯硅氮垸)、木料、陶瓷、玻璃，用于高壓粉漿澆鑄(l-5到4MPa)(均勻微孔結(jié)構(gòu)，孔直徑20到40pm，孔隙率30到40體積％，耐壓性〉30MPa，高耐磨性，特別是塑料(例如PMMA)、陶瓷(例如鈦酸鹽、氮化物、碳化物)的微孔模具)。中壓澆鑄(0.15-0.35MPa)(均勻微孔結(jié)構(gòu)，孔直徑1到40|am，孔隙率30到40體積％，良好耐磨性，特別是陶瓷(例如鈦酸鹽、氮化物)、塑料)；無(wú)孔隙率的模具3)用于陶瓷模鑄低壓模鑄(耐熱性60-110°C，耐壓性0.25到5MPa)和熱鑄(60-110°C，0.1到5MPa)，特別是塑料(例如乙烯基聚硅氧烷)、金屬(鋼、鋅、鎂、鋁和銅合金(黃銅、青銅))、玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷，高壓模鑄(120到220'C，>50MPa)，特別是硬金屬、鋼、碳化物；4)用于離心澆鑄，例如密封材料、玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷；5)用于凝膠澆鑄，例如金屬(鋁(硬陽(yáng)極化鋁較好)、鋅、鎂、鋁和銅合金)、玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、黏土、塑料(聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE))、密封材料(例如硅橡膠)；6)用于等靜壓制，特別是彈性體(乳膠、腈橡膠)和7)用于熱壓，特別是鋼、碳化鎢、碳化硅、石墨。模具應(yīng)用于制造透明陶瓷(光學(xué)陶瓷)。作為材料，可考慮所有上文所提及的材料，如果其在結(jié)晶相中優(yōu)選包含立方晶體結(jié)構(gòu)。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，這些系統(tǒng)類似尖晶石(MgAl204)、倍半氧化物(Y203、如YAG的石榴石、AlOn、鈣鈦礦、立方氧化鋯等)和/或上述種類的同型混合晶系統(tǒng)。也可加工如Al203的非立方相，然而必須考慮燒結(jié)后合適的晶體結(jié)構(gòu)，特別是就關(guān)注高透明度來(lái)說(shuō)。第一重要步驟是說(shuō)明透鏡的至少一個(gè)規(guī)定彎曲表面。理想地，也說(shuō)明整體透鏡，即另外相對(duì)表面是近凈形。原則上，可提供大量球面、非球面、凸面和凹面、球形或圓柱形表面。也包括展示理想球形表面或圓柱形透鏡的所述幾何形狀。圖l展示粉漿澆鑄。圖2展示離心粉漿澆鑄。圖3展示用于數(shù)字投影應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具所制造的透鏡110。圖4a展示用于粉漿澆鑄的根據(jù)本發(fā)明的模制工具115。圖4b展示用于粉漿澆鑄的根據(jù)本發(fā)明的模制工具116。圖5展示用于粉漿澆鑄的在彼此上方定位的模制工具對(duì)115、116。圖6展示特別適合于大量澆鑄的組合模制工具的本發(fā)明的替代實(shí)施例。圖7展示用于數(shù)字?jǐn)z影(DSC相機(jī))領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡210。圖8展示用于粉漿澆鑄的在彼此上方靜止的模制工具對(duì)215、216。圖9展示用于數(shù)字?jǐn)z影(SLR相機(jī))領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡310。圖10展示用于數(shù)字?jǐn)z影(DSC相機(jī))領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡410。圖11展示用于數(shù)字?jǐn)z影(DSC相機(jī))領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡510。圖12展示用于數(shù)字?jǐn)z影(DSC相機(jī))領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡610。圖13展示用于顯微術(shù)(目鏡)領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡710。圖14展示用于顯微術(shù)(物鏡)領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡810。圖15展示用于顯微術(shù)(物鏡)領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡910。圖16展示用于顯微術(shù)(目鏡)領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡1010。圖17展示用于顯微術(shù)(物鏡)領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡1110圖18展示用于IR光學(xué)裝置領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡1210圖19展示用于IR光學(xué)裝置領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡1310具體實(shí)施方式作為示范性實(shí)施例，透鏡類型如下所示。根據(jù)本發(fā)明的模制工具包含作為陰模的彎曲表面的至少一者。透鏡110的示范性實(shí)施例1(參見(jiàn)圖3):圖3展示用于數(shù)字投影應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具所制造的透鏡110:左表面111右表面112直徑D15mm厚度d4mm曲線凸面凹面曲線半徑17.77mm36.24mmK-0.458(非球形)0(球形)al2.92E-30a23.87E-30a34.40E-80a400應(yīng)用數(shù)字投影用于粉漿澆鑄的根據(jù)本發(fā)明的模制工具115在圖4a中展示，其顯示具有輪廓lll'的凸左表面lll。用于粉漿澆鑄的根據(jù)本發(fā)明的模制工具116在圖4b中展示，其顯示具有輪廓112'的凹右表面112。在所示模制工具115和116中的任一者中存在用于三個(gè)透鏡的橫向地鄰接于彼此的輪廓lll'禾卩112'。模制工具不必局限于三個(gè)透鏡的輪廓，且也可包12a和凸部12b以基本45°的傾斜角度平行地設(shè)置。1象這樣，通過(guò)4吏上述凹凸部12的形成方向/人底面看傾斜地平行，相對(duì)X方向或Y方向中的任意邊lla、lib,凹凸部12的端面形狀(在本實(shí)施例中，呈波狀)均勻地呈現(xiàn)。上述凹凸部12中的各邊lla、llb的傾斜角度既不必為45°，也可相對(duì)1條邊為40°或35°等的任意的傾斜角度。圖4表示柔性印刷電路板50A放置于陰模10上的狀態(tài)，在上下具有遮擋層54、54的部件安裝部55，與在上下沒(méi)有遮擋層的部件安裝部56通過(guò)纜線部57而連接。其中，沖裁部位60的外側(cè)部分構(gòu)成廢棄部61。圖5為說(shuō)明制品外形51的沖裁工序的俯視圖，圖6為表示截?cái)嗖糠值淖兓恼f(shuō)明圖。如果上述沖模ll下降，則像圖5(a)所示的那樣，形成于該沖模11的底面上的凹凸部12的凸部12b首先與具有厚度最大的遮擋層的部件安裝部55接觸，部件安裝部55的截?cái)囝A(yù)定線L按壓于上述凸部12b處，像圖6所示的那樣，截?cái)囝A(yù)定線L的一部分L1呈虛線狀截?cái)?。伴隨沖模ll的下降，通過(guò)上述凸部12b,進(jìn)一步按壓截?cái)囝A(yù)定線L，像圖6(b)所示的那樣，虛線狀的截?cái)嗖糠諰l按照連接的方式延伸，未截?cái)嗖糠諰2拉裂，實(shí)現(xiàn)截?cái)?。接著，像圖6(c)所示的那樣，虛線狀的截?cái)嗖糠诌B接，成為截?cái)嗤瓿蒐3。像圖5(b)所示的那樣，如果部件安裝部55的截?cái)嗵摼€連接，截?cái)嗤瓿?，則將纜線部57的一部分開(kāi)始截?cái)?，進(jìn)行虛線狀的截?cái)?，與此同時(shí)，開(kāi)始沒(méi)有遮擋層的部件安裝部56的截?cái)?。纜線部57的截?cái)嗪筒考惭b部56的截?cái)嗯c部件安裝部55的截?cái)嘞嗤?，像圖6(a)(c)所示的那樣，虛線狀截?cái)嗖糠諰l之間按照連接的方式延伸，未截?cái)嗖糠諰2拉裂而截?cái)?。粉漿再填充到模具中來(lái)平衡。粉漿的再填充通過(guò)存在于模制工具215中的通道218進(jìn)行，從而產(chǎn)生各透鏡輪廓。透鏡310的實(shí)施例3(參見(jiàn)圖9):圖9展示用于數(shù)字?jǐn)z影(SLR相機(jī))領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡310,其具有以下參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>透鏡410的實(shí)施例4(參見(jiàn)圖10):圖IO展示用于數(shù)字?jǐn)z影(DSC相機(jī))領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡410，其具有以下參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>透鏡510的實(shí)施例5(參見(jiàn)圖11):圖11展示用于數(shù)字?jǐn)z影(DSC相機(jī))領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡510，其具有以下參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>應(yīng)用數(shù)字?jǐn)z影(DSC)透鏡610的實(shí)施例6(參見(jiàn)圖12):圖12展示用于數(shù)字?jǐn)z影(DSC相機(jī))領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡610，其具有以下參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>應(yīng)用數(shù)字?jǐn)z影(DSC)透鏡710的實(shí)施例7(參見(jiàn)圖13):圖13展示用于顯微術(shù)(目鏡)領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡710，其具有以下參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>應(yīng)用顯微術(shù)(目鏡)透鏡810的實(shí)施例8(參見(jiàn)圖14):圖14展示用于顯微術(shù)(物鏡)領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡810，其具有以下參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>透鏡910的實(shí)施例9(參見(jiàn)圖15):圖l'5展示用于顯微術(shù)(物鏡)領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡910，其具有以下參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>透鏡1010的實(shí)施例10(參見(jiàn)圖16):<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>應(yīng)用顯微術(shù)(目鏡)透鏡1110的實(shí)施例11(參見(jiàn)圖17):圖n展示用于顯微術(shù)(物鏡)領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡1110，其具有以下參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>應(yīng)用顯微術(shù)(物鏡)透鏡1210的實(shí)施例12(參見(jiàn)圖18):圖18展示用于IR光學(xué)裝置領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡1210,其具有以下參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>透鏡1310的實(shí)施例13(參見(jiàn)圖19):圖19展示用于IR光學(xué)裝置領(lǐng)域中的應(yīng)用的通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的模制工具獲得的透鏡1310，其具有以下參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>上文所說(shuō)明的透鏡(和模制工具的衍生輪廓)僅作為實(shí)例指出且其并不限制本發(fā)明的范疇?？偠灾?，本發(fā)明包括用于所有透鏡幾何形狀的模制工具，特別是平凸透鏡、對(duì)稱雙凸透鏡、最佳形狀透鏡、凹凸透鏡、平凹透鏡、對(duì)稱雙凹透鏡、柱面透鏡、球面透鏡、非球面聚光鏡透鏡、梯度指數(shù)透鏡和微透鏡陣列。權(quán)利要求1.一種在制造至少一個(gè)由光學(xué)陶瓷組成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡中用于模制陶瓷生坯的模制工具，其中至少一個(gè)待模制的表面可通過(guò)以下等式描述2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模制工具，其中所述常數(shù)b取決于材料和工藝。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制工具，其中所述陰模另外包含外部區(qū)域的輪廓。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制工具，其中所述模制工藝是濕式、塑料或干式模制工藝。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制工具，其中所述模制工藝是粉漿澆鑄，特別是離心粉漿澆鑄或真空壓力澆鑄或壓力粉漿澆鑄、陶瓷模鑄、低壓模鑄或熱鑄。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制工具，其中模制步驟是壓制，特別是單軸壓制。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制工具，其中所述模制工具包含至少一種選自金屬(鋼、銅合金、鋁、硬金屬)、陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷和/或合成材料的群組的材料。8.根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的模制工具，其中所述模制工具的材料包含特定孔隙率和/或密度。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制工具，其中所述模具的表面具有小于約100iim、優(yōu)選小于約50nm、尤其優(yōu)選小于約25nm且更優(yōu)選小于3nm的平均粗糙度RMS。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制工具，其中所述工具包含用于將待干燥的部件轉(zhuǎn)移到干燥烘箱中的支撐表面。11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制工具，其中所述工具包含用于手動(dòng)或自動(dòng)移動(dòng)所述模制工具的載體裝置，優(yōu)選用于將逸出的空氣從內(nèi)部除去的載體裝置。12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制工具，其中所述模制工具包含至少具有用于另一透鏡或同一透鏡的第一和第二近凈形陰模的陰模，其中待模制的第一和第二表面包含不同參數(shù)k、c、ai,2,3,4。13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制工具，其中所述工具包含大量用于同時(shí)模制若干個(gè)相同透鏡的生坯的陰模。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模制工具，其中所述大量陰模大體上橫向地彼此鄰近定位。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模制工具，其中所述大量陰模大體上平行地彼此鄰近定位。16.—種根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一權(quán)利要求所述的模制工具用于在由光學(xué)陶瓷制造透鏡中模制陶瓷生坯的用途，其中在完成整個(gè)制造工藝后所述光學(xué)陶瓷具有約>50%、優(yōu)選>70%、尤其優(yōu)選約>90%、更尤其優(yōu)選約99%的理論極限的透射率值。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用途，其中所述光學(xué)陶瓷是選自以下各物的群組立方石榴石，例如Y-Al-石榴石或其變體；立方鈣鈦礦；立方穩(wěn)定氧化鋯或Hf氧化物；立方倍半氧化物，如￥203、Lu203、Yb203、ln203、Sc203;上文所提及的氧化物與如Gd203、La203、Zr02、Hf02等的其它氧化物的同型立方混合晶體相；近似式MgAl204的Mg-Al-尖晶石；通式Al23-1/3x027+xN5—x的Al-氧氮化物，例如A123027N5。18.—種用于制造光學(xué)陶瓷透鏡的方法，其包含以下工藝步驟a.提供基礎(chǔ)材料的粉末，b.視情況碾磨所述基礎(chǔ)材料，c.通過(guò)使用根據(jù)前述權(quán)利要求中一或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的模制工具模制生坯，d.視情況將所述生坯干燥和/或脫脂，e.燒結(jié)，f.熱等靜壓(HIP)g.和視情況熱后加工。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其由工藝步驟a.到g.組成。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于在制造至少一個(gè)由光學(xué)陶瓷制成的光學(xué)透鏡中模制陶瓷生坯的模制工具。常規(guī)透鏡制造工藝不適合于低成本高效率地制造具有優(yōu)良光學(xué)性能的透明陶瓷透鏡。本發(fā)明提供在制造至少一個(gè)由光學(xué)陶瓷組成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡中用于模制陶瓷生坯的模制工具，其中至少一個(gè)待模制的表面可通過(guò)以上等式描述，其中k在-200到+200的范圍內(nèi)，優(yōu)選介于約-50到+50之間，尤其優(yōu)選介于約-10到+10之間，更尤其優(yōu)選介于約-2到+2之間；c＝1/R且為約＜1*10^-2mm^-1，優(yōu)選約＜1*10^-3mm^-1，尤其優(yōu)選約＜4*10^-6mm^-1，更尤其優(yōu)選約＜1*10^-6mm^-1；R是曲線半徑；系數(shù)a_{1，2，3，4…}為約＜10^-1，優(yōu)選約＜10^-2，尤其優(yōu)選約＜10^-3，且其中所述模制工具包含至少一個(gè)透鏡的至少一個(gè)待模制區(qū)域的功能區(qū)域的近凈形陰模，其可如下等式描述，其中b是大于零的常數(shù)，優(yōu)選值小于0.3mm，小于0.1mm，且最優(yōu)選小于0.05mm；b描述所述模制工具的所述陰模與所述至少一個(gè)透鏡的所述至少一個(gè)待模制區(qū)域的偏差。文檔編號(hào)B28B1/00GK101219554SQ20081000018公開(kāi)日2008年7月16日申請(qǐng)日期2008年1月9日優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日發(fā)明者烏爾里?！げㄒ燎袪柼?伊馮娜·門(mén)克,岡野吉雄,斯特芬·賴歇爾申請(qǐng)人:史考特公司