DE102014012354A1

DE102014012354A1 - Method and device for ultra-precise machining of a reference surface of a workpiece having an optical axis

Info

Publication number: DE102014012354A1
Application number: DE102014012354.5A
Authority: DE
Inventors: Rainer Klar
Original assignee: INNOLITE GmbH
Current assignee: Innolite De GmbH
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2016-02-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur ultrapräzisen Bearbeitung einer Referenzfläche (9) eines eine optische Achse (7) aufweisenden Werkstücks (1), aufweisend die folgenden Schritte: – Fixieren des Werkstücks (1) in einer Werkstückaufnahme (21) einer Bearbeitungsmaschine (18), wobei die Bearbeitungsmaschine (18) eine definierte Bearbeitungsachse (19) hat, – berührungsloses Bestimmen der Lage der optischen Achse (7) des Werkstücks (1) relativ zur Bearbeitungsachse (19) mittels eines optischen Systems (29), spanendes Bearbeiten einer Referenzfläche (9) des Werkstücks (1) mit einer einen monokristallinen Diamanten aufweisenden Werkzeugschneidkante (37), wobei der Materialabtrag an der Referenzfläche (9) des Werkstücks (1) abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse (7) des Werkstücks (1) relativ zur Bearbeitungsachse (37) derart ungleichmäßig erfolgt, dass die zu erzielende Referenzfläche (9) des Werkstücks (1) ultrapräzise koaxial zur optischen Achse (7) des Werkstücks (1) verläuft.The present invention relates to a method for ultraprecise machining of a reference surface (9) of a workpiece (1) having an optical axis (7), comprising the following steps: - fixing the workpiece (1) in a workpiece holder (21) of a processing machine (18) wherein the processing machine (18) has a defined machining axis (19), - contactless determination of the position of the optical axis (7) of the workpiece (1) relative to the machining axis (19) by means of an optical system (29), machining a reference surface ( 9) of the workpiece (1) having a tool cutting edge (37) having a monocrystalline diamond, the material removal at the reference surface (9) of the workpiece (1) being dependent on the determined position of the optical axis (7) of the workpiece (1) relative to Machining axis (37) is carried out unevenly so that the reference surface to be achieved (9) of the workpiece (1) ultra-precise coaxial with the optical en axis (7) of the workpiece (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur ultrapräzisen Bearbeitung einer Referenzfläche eines eine optische Achse aufweisenden Werkstücks.The present invention relates to a method and apparatus for ultra-precise machining of a reference surface of a workpiece having an optical axis.

Ein Problem bei der ultrapräzisen Herstellung von optischen Linsen aus Glas oder Kunststoff ist die ultrapräzise Ausrichtung der beiden Linsenflächen zueinander. Es sind zwar die Linsenflächen für sich jeweils in ihrer Form ultrapräzise herstellbar, aber die Ausrichtung der optischen Flächen ist oft nicht genau genug. Die resultierende optische Achse der Linse liegt daher oft nicht ultrapräzise koaxial zur Mantelfläche der Linse, d. h. mit einem seitlichen Versatz von mehr als 2 μm und/oder einem Winkelversatz von mehr als 0,2 arcmin. Da die Mantelfläche meist als Referenzfläche für die Einpassung der Linse in ein optisches System dient, kann sich eine ungenaue Ausrichtung der optischen Achsen von mehreren Linsen in einem optischen System zu einer entsprechend größeren Ungenauigkeit des optischen Systems aufsummieren.A problem in the ultra-precise production of optical lenses made of glass or plastic is the ultra-precise alignment of the two lens surfaces to each other. Although the lens surfaces can each be produced in an ultra-precise manner in their shape, the alignment of the optical surfaces is often not precise enough. The resulting optical axis of the lens is therefore often not ultra-precise coaxial to the surface of the lens, d. H. with a lateral offset of more than 2 μm and / or an angular offset of more than 0.2 arcmin. Since the lateral surface usually serves as a reference surface for the fitting of the lens in an optical system, an inaccurate alignment of the optical axes of several lenses in an optical system can add up to a correspondingly greater inaccuracy of the optical system.

Daher muss die Referenzfläche der Linse spanend bearbeitet werden, damit die Referenzfläche ultrapräzise koaxial zur optischen Achse der Linse verläuft, d. h. mit einem seitlichen Versatz von weniger als 2 μm und einem Winkelversatz unterhalb von 0,2 arcmin. Dies wird auch Zentrierbearbeitung genannt.Therefore, the reference surface of the lens must be machined so that the reference surface is ultra-precision coaxial with the optical axis of the lens, i. H. with a lateral offset of less than 2 μm and an angular offset below 0.2 arcmin. This is also called centering.

Es gibt im Stand der Technik zwei alternative Methoden zur Zentrierbearbeitung: mittels Feinjustieren oder mittels dynamischem Unrunddrehen. Bei beiden Methoden wird zunächst die Lage der optischen Achse mittels eines optischen Systems relativ zur Drehachse der Drehmaschine bestimmt.There are two alternative methods for centering in the prior art: by means of fine adjustment or by means of dynamic out-of-round turning. In both methods, first the position of the optical axis is determined by means of an optical system relative to the axis of rotation of the lathe.

Beim Feinjustieren wird die Linse in ein Justierfutter mit 4 Freiheitsgraden (2 translatorisch, 2 rotatorisch) eingespannt und die Linse so zur Drehmaschine ausgerichtet, dass die optische Achse ultrapräzise mit der Drehachse der Drehmaschine fluchtet. Sodann wird das Justierfutter festgeklemmt und es kann eine koaxiale Referenzfläche auf der Linse gedreht werden.During fine adjustment, the lens is clamped in a chuck with 4 degrees of freedom (2 translational, 2 rotatory) and the lens is aligned with the lathe so that the optical axis is aligned ultra-precisely with the axis of rotation of the lathe. Then the adjustment chuck is clamped and a coaxial reference surface can be rotated on the lens.

Beim dynamischen Unrunddrehen ist der Vorschub des Spanwerkzeugs dynamisch variabel. Es wird nicht die Lage der Linse mechanisch justiert, sondern aus der Bestimmung der Lage der optischen Achse relativ zur Drehachse der Drehmaschine der Vorschub des Spanwerkzeugs derart dynamisch gesteuert, dass die Referenzfläche unrund gedreht wird und dadurch ultrapräzise mit der optischen Achse der Linse fluchtet. Ein Beispiel für solch ein dynamisches Unrunddrehen einer Linsenfassung gibt die EP 1 622 744 B1 , wobei es dort „Schiefdrehen” genannt wird.In dynamic non-circular turning, the feed of the cutting tool is dynamically variable. It is not the position of the lens mechanically adjusted, but from the determination of the position of the optical axis relative to the axis of rotation of the lathe the feed of the chip tool controlled so dynamically that the reference surface is rotated out of round and thereby aligned ultra-precision with the optical axis of the lens. An example of such a dynamic roundness of a lens frame gives the EP 1 622 744 B1 , where it is called "wrong turn".

Problematisch bei beiden aus dem Stand der Technik bekannten Methoden ist allerdings, dass die beim Spanprozess auftretenden Kräfte entweder zu Bewegungen und/oder Verformungen des Justierfutters bzw. des dynamisch variablen Spanwerkzeugs führen und somit ungenaue Ergebnisse außerhalb des Toleranzbereichs erzielt werden.However, it is problematic in both methods known from the prior art that the forces occurring in the chip process either lead to movements and / or deformations of the adjusting chuck or of the dynamically variable chipping tool, and thus inaccurate results outside the tolerance range are achieved.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Genauigkeit der ultrapräzisen Zentrierbearbeitung derart zu erhöhen, dass die Referenzfläche einer Linse ultrapräzise koaxial zur optischen Achse verläuft, d. h. mit einem seitlichen Versatz von weniger als 2 μm und einem Winkelversatz unterhalb von 0,2 arcmin.It is therefore the object of the present invention to increase the accuracy of ultra-precision centering such that the reference surface of a lens is ultra-precise coaxial with the optical axis, d. H. with a lateral offset of less than 2 μm and an angular offset below 0.2 arcmin.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 10. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen bzw. der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.This object is achieved by a method and a device according to the features of claim 1 or 10. Advantageous embodiments of the invention are described in the respective subclaims or the description and the figures.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur ultrapräzisen Bearbeitung einer Referenzfläche eines eine optische Achse aufweisenden Werkstücks bereitgestellt, mit den folgenden Schritten:

– Fixieren des Werkstücks in einer Werkstückaufnahme einer Bearbeitungsmaschine, wobei die Bearbeitungsmaschine eine definierte Bearbeitungsachse hat,
– berührungsloses Bestimmen der Lage der optischen Achse des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse mittels eines optischen Messsystems,
– spanendes Bearbeiten einer Referenzfläche des Werkstücks mit einer einen monokristallinen Diamanten aufweisenden Werkzeugschneidkante, wobei der Materialabtrag an der Referenzfläche des Werkstücks abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse derart ungleichmäßig erfolgt, dass die zu erzielende Referenzfläche des Werkstücks ultrapräzise koaxial zur optischen Achse des Werkstücks verläuft.

According to a first aspect of the invention, there is provided a method of ultra-precision machining a reference surface of an optical axis workpiece, comprising the steps of:

Fixing the workpiece in a workpiece holder of a processing machine, wherein the machine tool has a defined processing axis,
Contactless determination of the position of the optical axis of the workpiece relative to the machining axis by means of an optical measuring system,
- Machining a reference surface of the workpiece with a monocrystalline diamond having tool cutting edge, wherein the removal of material on the reference surface of the workpiece depending on the particular position of the optical axis of the workpiece relative to the machining axis is carried out so unevenly that the target surface of the workpiece to be achieved is ultra-precise coaxial with optical axis of the workpiece runs.

Die Schritte des Fixierens und des berührungslosen Bestimmens können jeweils wie in der EP 1 622 744 B1 beschrieben durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber der EP 1 622 744 B1 insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Werkzeugschneidkante einen monokristallinen Diamanten aufweist. Vorzugsweise ist die Werkzeugschneidkante derart schnittfreudig, dass die auftretende Zerspankraft unterhalb von 10 N liegt. Vorzugsweise ist der monokristalline Diamant geläppt und/oder weist einen Schneidkantenradius von weniger als 50 nm, idealerweise von weniger als 20 nm, auf.The steps of fixing and non-contact determination may each be as in the EP 1 622 744 B1 be described described. The inventive method is compared to EP 1 622 744 B1 in particular characterized in that the tool cutting edge used has a monocrystalline diamond. Preferably, the cutting edge of the tool is so easy to cut that the resulting cutting force is less than 10 N. Preferably, the monocrystalline diamond is lapped and / or has one Cutting edge radius of less than 50 nm, ideally less than 20 nm.

Insbesondere die hohe Schnittfreudigkeit des monokristallinen Diamanten löst das Problem der in das Spannfutter bzw. das Werkzeug eingeleiteten hohen Zerspankräfte, die zu Bewegungen und/oder Verformungen und somit einer ungenauen Zentrierbearbeitung führen.In particular, the high cutting efficiency of the monocrystalline diamond solves the problem of introduced into the chuck or the tool high Zerspankräfte that lead to movements and / or deformations and thus inaccurate centering.

In Bezug auf diese Erfindung definiert die Referenzfläche immer genau eine Achse, zu der die Form der Referenzfläche rotationsinvariant ist. Vorzugsweise ist das Werkstück eine gefasste oder nicht gefasste Linse und die Referenzfläche eine vollständig umlaufende oder nicht vollständig umlaufende Mantelfläche. Die Referenzfläche kann auch eine beliebige andere Rotationsinvarianz aufweisen, wie beispielsweise die eines Kegel- oder Torusmantels bzw. Abschnitte davon.With respect to this invention, the reference surface always defines exactly one axis to which the shape of the reference surface is rotationally invariant. Preferably, the workpiece is a captured or unfixed lens and the reference surface is a completely circumferential or not completely circumferential lateral surface. The reference surface may also have any other rotational invariance, such as that of a cone or torus shell or portions thereof.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das spanende Bearbeiten ein Drehen des Werkstücks um die Bearbeitungsachse und die relative Position der Werkzeugschneidkante zum Werkstück wird abhängig von der Drehgeschwindigkeit und der bestimmten Lage der optischen Achse des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse dynamisch in einer Vorschubrichtung gesteuert. Eine mechanische Justierung ist hierbei nicht notwendig.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the machining involves rotating the workpiece about the machining axis and the relative position of the tool cutting edge to the workpiece is dynamically controlled in a feed direction depending on the rotational speed and the particular position of the optical axis of the workpiece relative to the machining axis. A mechanical adjustment is not necessary here.

In einer dazu alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor dem spanenden Bearbeiten die Lage des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse derart justiert, dass die optische Achse koaxial zur Bearbeitungsachse verläuft. Hierbei ist ein dynamisches Steuern der relativen Position der Werkzeugschneidkante zum Werkstück nicht notwendig.In an alternative embodiment of the method according to the invention, the position of the workpiece is adjusted relative to the machining axis relative to the machining axis depending on the specific position of the optical axis of the workpiece relative to the machining axis such that the optical axis is coaxial with the machining axis prior to machining. In this case, a dynamic control of the relative position of the tool cutting edge to the workpiece is not necessary.

Vorzugsweise weist das Werkstück ein optisch transparentes Material auf und die Referenzfläche besteht aus diesem optisch transparenten Material. Ist das Werkstück beispielsweise eine Linse, so wird das optisch transparente Linsenmaterial, wie etwa Glas oder Kunststoff, vorzugsweise selbst spanend umfangseitig bearbeitet, sodass sich eine als Referenzfläche dienende Mantelfläche am Linsenmaterial ergibt, die ultrapräzise koaxial zur bestimmten optischen Achse verläuft. Solch eine Linse, z. B. aus Borosilikat-Kronglas (BK7), kann ohne Fassung ultrapräzise in ein Linsensystem eingesetzt werden, was Gewicht und Einbauraum spart. Außerdem weisen herkömmlich replikativ im Spritzgussverfahren hergestellte Kunststofflinsen in den Randzonen oft Spannungszonen auf, wobei bei einer Linse gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung solche Randzonen durch die ultrapräzise spanende Bearbeitung der Referenzfläche abgetragen werden können.Preferably, the workpiece has an optically transparent material and the reference surface consists of this optically transparent material. If, for example, the workpiece is a lens, the optically transparent lens material, such as glass or plastic, is preferably machined peripherally, so that a lateral surface serving as a reference surface results on the lens material, which runs ultra-precision coaxially with the specific optical axis. Such a lens, z. B. borosilicate crown glass (BK7), can be used without a frame ultra-precise in a lens system, which saves weight and installation space. In addition, conventional replicatively produced by injection molding plastic lenses in the edge zones often stress zones, wherein in a lens according to this advantageous embodiment of the invention, such edge zones can be removed by the ultra-precise machining of the reference surface.

Alternativ dazu kann das Werkstück ein in einer Fassung eingefasstes optisch transparentes Material aufweisen, wobei die Fassung ein anderes Material aufweist. Ist das Werkstück beispielsweise eine Linse, so kann die Linsenfassung vorzugsweise aus einem Metall wie etwa Aluminium, Messing, Stahl, Titan, Inconel^®, Invar (FeNi36) oder einer anderen Nickellegierung sein. Die Fassung kann die Linse schützen und einen Einbau in ein optisches System vereinfachen.Alternatively, the workpiece may comprise an optically transparent material enclosed in a socket, the socket having a different material. If the workpiece such as a lens, the lens frame may preferably consist of a metal such as aluminum, brass, steel, titanium, Inconel ^®, be Invar (FeNi36) or other nickel alloy. The socket can protect the lens and facilitate installation in an optical system.

Vorzugsweise hat das die Fassung aufweisende Material einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten unterhalb von 15 ppm/K bei Raumtemperatur. Dadurch werden die durch unterschiedliche thermische Ausdehnung erzeugten Kräfte zwischen der Fassung und dem transparenten Material minimiert, sodass die Referenzfläche auch bei Temperaturschwankungen ultrapräzise koaxial zur optischen Achse verläuft.Preferably, the material having the socket has a thermal expansion coefficient below 15 ppm / K at room temperature. As a result, the forces generated by different thermal expansion forces between the socket and the transparent material are minimized, so that the reference surface runs even with temperature fluctuations ultra-precise coaxial with the optical axis.

Es kann von Vorteil sein, wenn die Fassung an der Referenzfläche eine Schicht aus einem zweiten Material aufweist, das kein Eisen, keine Eisenverbindung und keine Eisenlegierung enthält. Dies kann beispielsweise eine galvanisch aufgebrachte Schicht aus Nickel-Phosphor (NiP) sein. Da Fassungsmaterialien mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten unterhalb von 15 ppm/K bei Raumtemperatur oft Eisen, eine Eisenverbindung oder eine Eisenlegierung enthalten, kann eine Nicht-Eisen-Schicht, wie etwa NiP, die spanende Bearbeitung durch ein Diamantwerkzeug vereinfachen. Eisen ist nämlich kohlenstoffaffin, sodass bei dauerhafter Bearbeitung eisenhaltigen Materials mit Diamant dieser nach kurzer Zeit stumpf würde während gleichzeitig der in das Werkstück eindiffundierte Diamantkohlenstoff das Werkstück härtete. Die Nicht-Eisen-Schicht sollte daher vorzugsweise so dick sein, dass ein derart ungleichmäßiger Materialabtrag an der Referenzfläche innerhalb der Nicht-Eisen-Schicht derart erfolgen kann, dass die zu erzielende Referenzfläche des Werkstücks ultrapräzise koaxial zur optischen Achse des Werkstücks verläuft. Dazu ist die ursprüngliche Fassung aus eisenhaltigem Material mit Untermaß (0,1–1,0 mm) gefertigt und mit einer entsprechenden Nicht-Eisen-Schicht überzogen.It may be advantageous if the socket on the reference surface has a layer of a second material which contains no iron, no iron compound and no iron alloy. This can be, for example, a galvanically applied layer of nickel-phosphorus (NiP). Since sizing materials having a coefficient of thermal expansion below 15 ppm / K at room temperature often contain iron, an iron compound or an iron alloy, a non-iron layer such as NiP may facilitate machining by a diamond tool. After all, iron is carbon-affine, so that with permanent processing of iron-containing material with diamond, it would become dull after a short time, while at the same time the diamond carbon that had diffused into the workpiece hardened the workpiece. Therefore, the non-iron layer should preferably be so thick that such uneven removal of material from the reference surface within the non-iron layer may occur such that the target surface of the workpiece to be achieved is ultra-precision coaxial with the optical axis of the workpiece. For this purpose, the original version is made of ferrous material with undersize (0.1-1.0 mm) and coated with a corresponding non-iron layer.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit, das Eindiffundieren des Diamantkohlenstoffs zu mindern, besteht darin, die zu bearbeitende Oberfläche der Fassung zu nitrieren. Durch das Nitrieren der Oberfläche wird diese mit Stickstoff gesättigt und die Aufkohlung durch Eindiffundieren des Diamantkohlenstoffs gemindert.Another advantageous way of reducing the diffusion of the diamond carbon is to nitride the surface of the socket to be machined. By nitriding the surface, it is saturated with nitrogen and carburization is reduced by diffusion of the diamond carbon.

Alternativ dazu wird vorzugsweise die den monokristallinen Diamanten aufweisende Werkzeugschneidkante mittels Ultraschall in Schwingungen versetzt und das Eisen, eine Eisenverbindung oder eine Eisenlegierung enthaltende Material direkt mit dem Diamanten bearbeitet. Dabei braucht weder eine Nicht-Eisen-Schicht, wie etwa NiP, aufgebracht zu werden, noch das eisenhaltige Material nitriert zu werden. Durch die mittels Ultraschall, z. B. 20 bis 100 kHz, in Schwingungen versetzte Werkzeugschneidkante, z. B. Amplituden von 0,5 bis 10 μm, wird die Eingriffsdauer des monokristallinen Diamanten in das Eisen-Material so sehr verkürzt, dass das Eindiffundieren des Diamantkohlenstoffs in das Werkstück stark gemindert ist. Die Werkzeugschneidkante schwingt nämlich periodisch aus dem Materialeingriff heraus und kann sich periodisch vom Materialeingriff erholen. Ultraschall-Schwingungsfrequenzen von 80 kHz und mehr haben sich dabei als optimal herausgestellt. Alternatively, preferably, the tool cutting edge having the monocrystalline diamond is vibrated by means of ultrasound and the material containing iron, an iron compound or an iron alloy is directly processed with the diamond. Neither does a non-iron layer, such as NiP, need to be applied, nor nitriding the iron-containing material. By means of ultrasound, z. B. 20 to 100 kHz, vibrated tool cutting edge, z. B. amplitudes of 0.5 to 10 microns, the engagement period of the monocrystalline diamond is shortened in the iron material so much that the diffusion of the diamond carbon is greatly reduced in the workpiece. Namely, the tool cutting edge oscillates periodically out of the material engagement and can periodically recover from the material interference. Ultrasonic vibration frequencies of 80 kHz and more have been found to be optimal.

Vorzugsweise schwingt die Werkzeugschneidkante im Wesentlichen senkrecht (transversal) zu einer Vorschubrichtung der Werkzeugschneidkante. Alternativ zu einem Transversalschwinger kann auch ein Longitudinalschwinger verwendet werden, bei dem die Werkzeugschneidkante in einer Vorschubrichtung schwingt. Der Transversal-Ultraschallschwinger hat gegenüber dem Longitudinal-Ultraschallschwinger den Vorteil, dass bei stark konkaven Negativflächen eine größere Eindringtiefe realisierbar ist. Dagegen ist der Longitudinal-Ultraschallschwinger im Aufbau prinzipiell simpler und bedarf einer weniger genauen Abstimmung der verwendeten Komponenten zueinander. Daher kann je nach Anwendungsfall der Transversal-Ultraschallschwinger, der Longitudinal-Ultraschallschwinger oder ein Torsional-Ultraschallschwinger oder eine Kombination davon von Vorteil sein.The tool cutting edge preferably oscillates substantially perpendicularly (transversely) to a feed direction of the tool cutting edge. As an alternative to a transversal oscillator, it is also possible to use a longitudinal oscillator in which the tool cutting edge oscillates in a feed direction. The transversal ultrasound transducer has the advantage over the longitudinal ultrasound transducer that a greater penetration depth can be achieved with strongly concave negative surfaces. In contrast, the longitudinal ultrasound transducer in principle is simpler in construction and requires less accurate matching of the components used. Therefore, depending on the application, the transversal ultrasonic vibrator, the longitudinal ultrasonic vibrator or a torsional ultrasonic vibrator or a combination thereof may be advantageous.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur ultrapräzisen Bearbeitung einer Referenzfläche eines eine optische Achse aufweisenden Werkstücks bereitgestellt, aufweisend:

– eine Bearbeitungsmaschine mit einer Werkstückaufnahme, wobei die Bearbeitungsmaschine eine definierte Bearbeitungsachse hat,
– ein optisches System zum berührungslosen Bestimmen der Lage der optischen Achse eines in der Werkstückaufnahme fixierten Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse der Bearbeitungsmaschine,
– ein Werkzeug, wobei das Werkzeug dazu eingerichtet ist, die Referenzfläche eines in der Werkstückaufnahme fixierten Werkstücks spanend zu bearbeiten, sodass der Materialabtrag an der Referenzfläche des Werkstücks abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse derart ungleichmäßig erfolgt, dass die zu erzielende Referenzfläche des Werkstücks ultrapräzise koaxial zur optischen Achse des Werkstücks verläuft,

dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkzeug eine Werkzeugschneidkante mit einem monokristallinen Diamanten aufweist.According to a second aspect of the invention, there is provided an apparatus for ultra-precision machining a reference surface of an optical axis workpiece, comprising:

A processing machine with a workpiece holder, wherein the machine tool has a defined processing axis,
An optical system for non-contact determination of the position of the optical axis of a workpiece fixed in the workpiece holder relative to the machining axis of the machine tool,
A tool, wherein the tool is set up to machine the reference surface of a workpiece fixed in the workpiece holder, so that the removal of material on the reference surface of the workpiece depends on the determined position of the optical axis of the workpiece relative to the machining axis is so uneven that the to be achieved reference surface of the workpiece runs ultra-precision coaxial with the optical axis of the workpiece,

characterized in that
the tool has a tool cutting edge with a monocrystalline diamond.

Vorzugsweise ist die Werkzeugschneidkante derart schnittfreudig, dass die auftretende Zerspankraft unterhalb von 10 N liegt. Vorzugsweise ist der monokristalline Diamant geläppt und/oder weist einen Schneidkantenradius von weniger als 50 nm idealerweise von weniger als 20 nm, auf. Insbesondere die hohe Schnittfreudigkeit des monokristallinen Diamanten löst das Problem der in das Spannfutter bzw. das Werkzeug eingeleiteten hohen Zerspankräfte, die zu Bewegungen und/oder Verformungen und somit einer ungenauen Zentrierbearbeitung führen.Preferably, the cutting edge of the tool is so easy to cut that the resulting cutting force is less than 10 N. Preferably, the monocrystalline diamond is lapped and / or has a cutting edge radius of less than 50 nm, ideally less than 20 nm. In particular, the high cutting efficiency of the monocrystalline diamond solves the problem of introduced into the chuck or the tool high Zerspankräfte that lead to movements and / or deformations and thus inaccurate centering.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese eine Steuereinheit zum Steuern der dynamisch variablen Position des Werkzeugs relativ zum Werkstück in einer Vorschubrichtung abhängig von der Drehgeschwindigkeit und der bestimmten Lage der optischen Achse des Werkstücks auf. Die Steuereinheit kann hierbei derart CAD-programmiert sein, dass die Drehachse, und damit das Werkstück, dynamisch verfahren wird gegenüber dem Werkzeug oder das Werkzeug gegenüber der Drehachse bzw. dem Werkstück. Ein mechanisches Justierelement, wie etwa ein Justierfutter mit 4 Freiheitsgraden (2 translatorisch, 2 rotatorisch), ist hierbei nicht notwendig.In a preferred embodiment of the device according to the invention, this has a control unit for controlling the dynamically variable position of the tool relative to the workpiece in a feed direction depending on the rotational speed and the specific position of the optical axis of the workpiece. The control unit may in this case be programmed in such a way that the axis of rotation, and thus the workpiece, is moved dynamically with respect to the tool or the tool with respect to the axis of rotation or the workpiece. A mechanical adjustment element, such as an adjustment chuck with 4 degrees of freedom (2 translational, 2 rotational), is not necessary here.

In einer dazu alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese mindestens ein Justierelement, z. B. ein Justierfutter mit 4 Freiheitsgraden (2 translatorisch, 2 rotatorisch), zum Justieren der Lage des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse auf, damit die optische Achse koaxial zur Bearbeitungsachse verläuft. Eine Steuereinheit zur dynamischen Ansteuerung ist hierbei nicht notwendig.In an alternative embodiment of the device according to the invention, this has at least one adjusting element, for. B. a Justierfutter with 4 degrees of freedom (2 translational, 2 rotational), for adjusting the position of the workpiece relative to the machining axis depending on the specific position of the optical axis of the workpiece relative to the machining axis, so that the optical axis is coaxial with the machining axis. A control unit for dynamic control is not necessary here.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Ultraschalleinheit zum Anregen von Schwingungen der Werkzeugschneidkante auf. Dabei ist die Ultraschalleinheit vorzugsweise dazu eingerichtet, die Werkzeugschneidkante zu Schwingungen senkrecht (transversal) zu einer Vorschubrichtung anzuregen. Alternativ zu einem solchen Transversalschwinger kann auch ein Longitudinalschwinger verwendet werden, bei dem die Werkzeugschneidkante in einer Vorschubrichtung schwingt. Der Transversal-Ultraschallschwinger hat gegenüber dem Longitudinal-Ultraschallschwinger den Vorteil, dass bei stark konkaven Negativflächen eine größere Eindringtiefe realisierbar ist. Dagegen ist der Longitudinal-Ultraschallschwinger im Aufbau prinzipiell simpler und bedarf einer weniger genauen Abstimmung der verwendeten Komponenten zueinander. Daher kann je nach Anwendungsfall der Transversal-Ultraschallschwinger oder der Longitudinal-Ultraschallschwinger von Vorteil sein.The device preferably has an ultrasound unit for exciting vibrations of the tool cutting edge. In this case, the ultrasound unit is preferably set up to excite the tool cutting edge to oscillate vertically (transversely) to a feed direction. As an alternative to such a transversal oscillator, it is also possible to use a longitudinal oscillator in which the tool cutting edge oscillates in a feed direction. The transversal ultrasonic transducer has compared to the longitudinal Ultrasonic transducer has the advantage that with strongly concave negative surfaces a greater penetration depth can be realized. In contrast, the longitudinal ultrasound transducer in principle is simpler in construction and requires less accurate matching of the components used. Therefore, depending on the application, the transversal ultrasonic transducer or the longitudinal ultrasonic transducer may be advantageous.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein optisches Element bereitgestellt, mit

– einer optischen Achse,
– einer Linsenebene und
– einer ultrapräzise spanend bearbeiteten Referenzfläche,

wobei die optische Achse einen seitlichen Versatz von mehr als 2 μm und/oder einen Winkelversatz von mehr als 0,2 arcmin zur Linsenebene hat, und wobei die Referenzfläche eine Achse definiert, die einen seitlichen Versatz von höchstens 2 μm und einen Winkelversatz von höchstens 0,2 arcmin zur optischen Achse hat.According to a third aspect of the invention, an optical element is provided, with

An optical axis,
- a lens plane and
An ultra-precision machined reference surface,

wherein the optical axis has a lateral offset of more than 2 μm and / or an angular offset greater than 0.2 arcmin to the lens plane, and wherein the reference surface defines an axis having a lateral offset of at most 2 μm and an angular offset of at most zero , 2 arcmin to the optical axis.

Solch ein optisches Element lässt sich beispielsweise mit optisch transparentem Kunststoff replikativ im Spritzgussverfahren herstellen, wobei eine überschrittene Toleranz zwischen optischer Achse und Linsenebene durch die ultrapräzise spanend bearbeitete Referenzfläche kompensiert wird. Als Linsenebene ist hierbei die Ebene zu verstehen, die nominell senkrecht zur optischen Achse verlaufen soll, dies aber wegen der ungenauen Ausrichtung der beiden Linsenoberflächen nicht tut. Die Linsenebene kann beispielsweise senkrecht zur Mantelinnenfläche einer Linsenfassung stehen, wobei die Linse mit der Mantelinnenfläche verbunden ist. Die Linsenebene kann auch durch eine der beiden Linsenoberflächen definiert sein, wobei die Form der einen Linsenoberfläche eine Achse definiert, die senkrecht zur Linsenebene steht.Such an optical element can be produced replicatively by injection molding with optically transparent plastic, for example, whereby an exceeded tolerance between optical axis and lens plane is compensated by the ultra-precision machined reference surface. The plane of the lens is to be understood as meaning the plane which is intended to run nominally perpendicular to the optical axis, but does not do so because of the inaccurate alignment of the two lens surfaces. For example, the lens plane may be perpendicular to the cladding inner surface of a lens barrel, with the lens being connected to the cladding inner surface. The lens plane may also be defined by one of the two lens surfaces, wherein the shape of the one lens surface defines an axis that is perpendicular to the lens plane.

Vorzugsweise weist das optische Element ein optisch transparentes Material auf, wobei die Referenzfläche aus diesem optisch transparenten Material besteht. Ist das optische Element beispielsweise eine Linse, so ist das optisch transparente Linsenmaterial, wie etwa Glas oder Kunststoff, vorzugsweise selbst ultrapräzise spanend umfangseitig bearbeitet, sodass als Referenzfläche die Mantelfläche am Linsenmaterial dient, die ultrapräzise koaxial zur bestimmten optischen Achse verläuft. Solch eine Linse, z. B. aus Borosilikat-Kronglas (BK7), kann ohne Fassung ultrapräzise in ein Linsensystem eingesetzt werden, was Gewicht und Einbauraum span. Außerdem weisen herkömmlich replikativ im Spritzgussverfahren hergestellte Kunststofflinsen in den Randzonen oft Spannungszonen auf, wobei bei einer Linse gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung solche Randzonen durch die ultrapräzise spanende Bearbeitung der Referenzfläche abgetragen sind.Preferably, the optical element has an optically transparent material, wherein the reference surface consists of this optically transparent material. If the optical element is, for example, a lens, then the optically transparent lens material, such as glass or plastic, preferably itself is machined circumferentially by an ultra-precise cutting, so that the lateral surface on the lens material, which runs ultra-precision coaxially to the specific optical axis, serves as the reference surface. Such a lens, z. B. borosilicate crown glass (BK7) can be used without setting ultra-precise in a lens system, which weight and installation space span. In addition, conventionally replicatively produced by injection molding plastic lenses in the edge zones often stress zones, wherein in a lens according to this advantageous embodiment of Invention such edge zones are removed by the ultra-precise machining of the reference surface.

Alternativ dazu weist das optische Element ein in einer Fassung eingefasstes optisch transparentes Material auf, wobei die Fassung ein anderes Material aufweist. Ist das optische Element beispielsweise eine Linse, so kann die Linsenfassung vorzugsweise aus einem Metall wie etwa Aluminium, Messing, Stahl, Titan, Inconel^®, Invar (FeNi36) oder einer anderen Nickellegierung sein. Die Fassung kann die Linse schützen und einen Einbau in ein optisches System vereinfachen.Alternatively, the optical element has an optically transparent material enclosed in a socket, the socket having a different material. If the optical element such as a lens, the lens frame may preferably consist of a metal such as aluminum, brass, steel, titanium, Inconel ^®, be Invar (FeNi36) or other nickel alloy. The socket can protect the lens and facilitate installation in an optical system.

Dabei hat das die Fassung aufweisende Material vorzugsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten unterhalb von 15 ppm/K bei Raumtemperatur. Dadurch werden die durch unterschiedliche thermische Ausdehnung erzeugten Kräfte zwischen der Fassung und dem transparenten Material minimiert, sodass die Referenzfläche auch bei Temperaturschwankungen ultrapräzise koaxial zur optischen Achse verläuft.In this case, the material having the version preferably has a thermal expansion coefficient below 15 ppm / K at room temperature. As a result, the forces generated by different thermal expansion forces between the socket and the transparent material are minimized, so that the reference surface runs even with temperature fluctuations ultra-precise coaxial with the optical axis.

Es kann für die effizientere Bearbeitung eines eisenhaltigen Fassungsmaterials durch Diamant von Vorteil sein, wenn die Fassung an der Referenzfläche eine Schicht aus einem zweiten Material aufweist, das kein Eisen, keine Eisenverbindung und keine Eisenlegierung enthält. Dies kann beispielsweise eine galvanisch aufgebrachte Schicht aus Nickel-Phosphor (NiP) sein.It may be advantageous for more efficient machining of an iron-containing socket material by diamond if the socket on the reference surface has a layer of a second material containing no iron, no iron compound and no iron alloy. This can be, for example, a galvanically applied layer of nickel-phosphorus (NiP).

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigtIn the following the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. It shows

1 einen Querschnitt durch eine in einer Fassung eingefasste Linse mit Referenzflächen auf der Fassung; 1 a cross section through a lens enclosed in a socket with reference surfaces on the socket;

2 einen Querschnitt durch eine ungefasste Linse mit Referenzflächen auf dem transparenten Linsenmaterial; 2 a cross section through an unmounted lens with reference surfaces on the transparent lens material;

3 einen Querschnitt durch eine in einer Fassung eingefasste Linse mit einer optischen Achse, die nicht koaxial mit der Symmetrieachse der Mantelfläche der Fassung verläuft; 3 a cross section through a lens enclosed in a socket with an optical axis which is not coaxial with the axis of symmetry of the lateral surface of the socket;

4 einen Querschnitt durch eine in einer Fassung eingefasste Linse mit einer optischen Achse, die nach erfindungsgemäßer Bearbeitung innerhalb einer Restexzentrizität von weniger als 2 arcmin koaxial mit der Symmetrieachse der Mantelfläche der Fassung verläuft; 4 a cross-section through a lens enclosed in a socket with an optical axis, which extends after machining according to the invention within a residual eccentricity of less than 2 arcmin coaxial with the axis of symmetry of the lateral surface of the socket;

5 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Drehmaschine mit Justierfutter; 5 a cross section through a lathe according to the invention with Justierfutter;

6 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Drehmaschine mit dynamischem Vorschub; 6 a cross section through a rotating machine according to the invention with dynamic feed;

7 einen Querschnitt durch eine Werkzeugaufnahme einer erfindungsgemäße Drehmaschine mit Transversal-Ultraschallschwinger; und 7 a cross section through a tool holder of a lathe according to the invention with transversal ultrasonic oscillator; and

8 einen Querschnitt durch eine Werkzeugaufnahme einer erfindungsgemäße Drehmaschine mit Longitudinal-Ultraschallschwinger. 8th a cross section through a tool holder of a lathe according to the invention with longitudinal ultrasonic oscillator.

1 zeigt ein Werkstück 1 in Form einer optischen Linse 2, die in einer Fassung 3 eingefasst ist. Die Linse 2 weist ein optisch transparentes Material mit einer bestimmten Brechzahl auf. Die Linse 2 ist eine Sammellinse und hat zwei sich gegenüberliegende optisch wirksame Flächen 5, die jeweils konvex geformt sind. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass das Werkstück 1 beispielsweise auch eine Streulinse mit konkaven Flächen oder eine beliebig anders geformte Linse haben kann, die mindestens eine optische Achse definiert. Aus der Krümmung der beiden optisch wirksamen Flächen 5 ergibt sich eine resultierende optische Achse 7 des Werkstücks 1. Die Fassung weist optisch nicht wirksame Flächen auf, die als Referenzflächen 9 dienen können, um die Linse 2 in einem optischen System (nicht gezeigt) in definierter Weise anordnen zu können. Die für die Positionsdefinition relevante Referenzfläche 9 ist vorzugsweise die mantelförmige Außenfläche, kann aber auch eine andere Fläche der Fassung 3 sein, wie etwa eine ringförmige Anschlagfläche. Die Linse 2 ist an einer Fügestelle 11 in die Fassung 3 eingefasst. Die Verbindung zwischen Linse 1 und Fassung 3 an der Fügestelle 11 kann beispielsweise geklebt oder geklemmt sein. 1 shows a workpiece 1 in the form of an optical lens 2 in a version 3 is enclosed. The Lens 2 has an optically transparent material with a certain refractive index. The Lens 2 is a condenser lens and has two opposing optically effective surfaces 5 , which are each convex. It should be noted at this point that the workpiece 1 For example, also a scattering lens with concave surfaces or any differently shaped lens may have, which defines at least one optical axis. From the curvature of the two optically effective surfaces 5 this results in a resulting optical axis 7 of the workpiece 1 , The socket has optically inactive surfaces that serve as reference surfaces 9 can serve to the lens 2 in an optical system (not shown) to be able to arrange in a defined manner. The reference surface relevant to the position definition 9 is preferably the jacket-shaped outer surface, but can also be another surface of the socket 3 be like an annular abutment surface. The Lens 2 is at a joint 11 in the version 3 edged. The connection between lens 1 and version 3 at the joint 11 For example, it can be glued or clamped.

2 zeigt ein Werkstück 1 in Form einer optischen Linse 2, die nicht in einer Fassung eingefasst ist. Hier ist die Linse 2 also das Werkstück 1 selbst. Die Linse 2 ist wie in 1 beispielsweise als Streulinse mit einer optischen Achse 7 gezeigt, wobei hier die mantelförmig umlaufende optisch nicht wirksame Fläche des optisch transparenten Linsenmaterials eine Referenzfläche 9 darstellt. 2 shows a workpiece 1 in the form of an optical lens 2 which is not in a version. Here is the lens 2 So the workpiece 1 itself. The lens 2 is like in 1 For example, as a scattering lens with an optical axis 7 shown here, wherein here the jacket-shaped circumferential optically non-effective surface of the optically transparent lens material has a reference surface 9 represents.

3 stellt eine vor der erfindungsgemäßen Bearbeitung eingefasste Linse 2 dar, bei der die Symmetrieachse 13 der mantelförmigen Referenzfläche 9 der Fassung 3 von der optischen Achse 7 mit einem Winkelfehler 15 von mehr als 2 arcmin und hier zusätzlich mit einem seitlichen Versatz 17 von mehr als 2 μm abweicht. Zur Veranschaulichung ist hier der Winkelfehler und der Versatz stark übertrieben dargestellt. Die Linsenebene 16 liegt hier senkrecht zur Symmetrieachse 13 der mantelförmigen Referenzfläche 9. 3 represents a lens enclosed in front of the processing according to the invention 2 in which the axis of symmetry 13 the jacket-shaped reference surface 9 the version 3 from the optical axis 7 with an angle error 15 of more than 2 arcmin and here additionally with a lateral offset 17 deviates from more than 2 microns. By way of illustration, the angle error and the offset are greatly exaggerated here. The lens plane 16 is here perpendicular to the axis of symmetry 13 the jacket-shaped reference surface 9 ,

4 zeigt eine nach der erfindungsgemäßen Bearbeitung eingefasste Linse 2, bei der die Symmetrieachse 13 der bearbeiteten mantelförmigen Referenzfläche 9 der Fassung 3 von der optischen Achse 7 nur noch mit einem Restwinkelfehler von weniger als 2 arcmin und einem seitlichen Restversatz von weniger als 2 μm abweicht. Zur Veranschaulichung ist hier der Restwinkelfehler (< 2 arcmin) stark übertrieben dargestellt. Durch die unrunde Bearbeitung der mantelförmigen Referenzfläche 9 der Fassung 3 hat sich also die Symmetrieachse 13 so geändert, dass sie nun innerhalb der Toleranz mit der optischen Achse 7 fluchtet. 4 shows a framed after the processing of the invention lens 2 where the symmetry axis 13 the processed jacket-shaped reference surface 9 the version 3 from the optical axis 7 only deviates with a residual angle error of less than 2 arcmin and a residual lateral offset of less than 2 microns. To illustrate this, the residual angle error (<2 arcmin) is greatly exaggerated here. Due to the non-circular processing of the jacket-shaped reference surface 9 the version 3 so has the symmetry axis 13 changed so that they are now within the tolerance with the optical axis 7 flees.

In 5 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Bearbeitungsmaschine 18 gezeigt, bei der vor dem spanenden Bearbeiten die Lage des Werkstücks 1 relativ zu einer Bearbeitungsachse 19 abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse 7 des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse derart justiert wird, dass die optische Achse 7 koaxial zur Bearbeitungsachse 19 verläuft. Hierbei ist das Werkstück 1 eine gefasste Linse 2, die einem Justierfutter 21 als Werkstückaufnahme mit vier Freiheitsgraden eingespannt ist. Das Justierfutter 21 ist mit einer Spindel 23 verbunden, die das im Justierfutter 21 eingespannte Werkstück 1 um die Bearbeitungsachse 19 drehen kann. Das Justierfutter 21 hat zwei translatorische Freiheitsgrade in der Ebene senkrecht zur Bearbeitungsachse 19. Außerdem hat das Justierfutter 21 eine sphärische Klemmfläche 25 und somit zwei rotatorische Freiheitsgrade zum Verkippen des Werkstücks 1 um eine beliebige Achse senkrecht zur Bearbeitungsachse 19.In 5 is an embodiment of a device according to the invention with a processing machine 18 shown at the pre-machining the position of the workpiece 1 relative to a machining axis 19 depending on the specific position of the optical axis 7 of the workpiece is adjusted relative to the machining axis such that the optical axis 7 coaxial with the machining axis 19 runs. Here is the workpiece 1 a collected lens 2 giving an adjusting feed 21 is clamped as a workpiece holder with four degrees of freedom. The adjustment lining 21 is with a spindle 23 connected in the Justierfutter 21 clamped workpiece 1 around the machining axis 19 can turn. The adjustment lining 21 has two translatory degrees of freedom in the plane perpendicular to the machining axis 19 , In addition, the adjustment lining has 21 a spherical clamping surface 25 and thus two rotational degrees of freedom for tilting the workpiece 1 around any axis perpendicular to the machining axis 19 ,

Auf der Werkzeugseite hat die Bearbeitungsmaschine 18 einen Maschinenschlitten 27, der in Richtung der Bearbeitungsachse 19 beweglich ist. Auf dem Maschinenschlitten 27 ist ein optisches System 29 zum berührungslosen Bestimmen der Lage der optischen Achse 7 des in dem Justierfutter 21 fixierten Werkstücks 1 relativ zur Bearbeitungsachse 19. Außerdem ist auf dem Maschinenschlitten 27 ein Werkzeugschlitten 31 angeordnet, der senkrecht zur Bearbeitungsachse 19 und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Maschinenschlittens 27 beweglich ist, d. h. seitlich. Auf dem Werkzeugschlitten 31 ist eine Werkzeugwechselplatte 33 mit einem Werkzeug 35 angeordnet, wobei das Werkzeug 35 eine zu einer zu bearbeitenden Referenzfläche 9 des Werkstück 1 gerichtete Werkzeugschneidkante 37 aufweist. Die Werkzeugschneidkante 37 weist dabei einen geläppten monokristallinen Diamant mit einem Schneidkantenradius von weniger als 20 nm auf.On the tool side has the processing machine 18 a machine slide 27 moving in the direction of the machining axis 19 is mobile. On the machine slide 27 is an optical system 29 for non-contact determination of the position of the optical axis 7 in the adjustment lining 21 fixed workpiece 1 relative to the machining axis 19 , Besides, on the machine slide 27 a tool slide 31 arranged perpendicular to the machining axis 19 and perpendicular to the direction of movement of the machine carriage 27 is movable, ie laterally. On the tool slide 31 is a tool change plate 33 with a tool 35 arranged, with the tool 35 one to a reference surface to be processed 9 of the workpiece 1 directed tool cutting edge 37 having. The cutting edge of the tool 37 has a lapped monocrystalline diamond with a cutting edge radius of less than 20 nm.

Vor der spanenden Bearbeitung wird mit dem optischen System 29 berührungslos die Lage der optischen Achse 7 des in dem Justierfutter 21 fixierten Werkstücks 1 relativ zur Bearbeitungsachse 19 bestimmt. Dann wird manuell über die Freiheitsgrade des Justierfutters 21 die Lage des Werkstücks 1 relativ zur Bearbeitungsachse 19 abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse 7 des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse 19 derart justiert, dass die optische Achse 7 koaxial zur Bearbeitungsachse 19 verläuft. Hier kann es mehrere iterative Schritte des Messens der optischen Achse 7 und des Einstellens des Werkstücks 1 geben.Before the machining is done with the optical system 29 contactless the position of the optical axis 7 in the adjustment lining 21 fixed workpiece 1 relative to the machining axis 19 certainly. Then manually over the Degrees of freedom of the adjustment chuck 21 the position of the workpiece 1 relative to the machining axis 19 depending on the specific position of the optical axis 7 of the workpiece relative to the machining axis 19 adjusted so that the optical axis 7 coaxial with the machining axis 19 runs. Here there may be several iterative steps of measuring the optical axis 7 and adjusting the workpiece 1 give.

Sobald das Werkstück 1 eingestellt ist, wird die mantelförmige Referenzfläche 9 des Werkstücks 1 spanend mit dem monokristallinen Diamanten der Werkzeugschneidkante bearbeitet, wobei der Materialabtrag an der Referenzfläche des Werkstücks derart ungleichmäßig erfolgt, dass die zu erzielende Referenzfläche 9 des Werkstücks 1 ultrapräzise koaxial zur optischen Achse 7 des Werkstücks 1 verläuft.As soon as the workpiece 1 is set, the jacket-shaped reference surface 9 of the workpiece 1 machined with the monocrystalline diamond of the tool cutting edge, wherein the removal of material on the reference surface of the workpiece is carried out so unevenly that the reference surface to be achieved 9 of the workpiece 1 ultra-precision coaxial with the optical axis 7 of the workpiece 1 runs.

In 6 ist eine Bearbeitungsmaschine 18 ohne Justierfutter, sondern mit eine gewöhnlichen Werkstückaufnahme 21 gezeigt. Hier wird die relative Position der Werkzeugschneidkante 37 gegenüber dem Werkstück 1 abhängig von der Drehgeschwindigkeit und der bestimmten Lage der optischen Achse des Werkstücks 1 relativ zur Bearbeitungsachse 19 dynamisch in einer Vorschubrichtung gesteuert. Die Vorschubrichtung ergibt sich hier aus einer Überlagerung der lateralen Bewegungsrichtung eines Werkzeugschlittens 31 und einer in Richtung der Bearbeitungsachse 19 longitudinalen Bewegungsrichtung eines Maschinenschlittens 27. Hier ist eine Maschinenspindel 23 auf dem Maschinenschlitten 27 angeordnet, wobei das Werkstück 1 in der Werkstückaufnahme 21 eingespannt ist.In 6 is a machine tool 18 without adjustment chuck, but with an ordinary workpiece holder 21 shown. Here is the relative position of the tool cutting edge 37 opposite the workpiece 1 depending on the rotational speed and the particular position of the optical axis of the workpiece 1 relative to the machining axis 19 controlled dynamically in one feed direction. The feed direction results here from a superposition of the lateral direction of movement of a tool carriage 31 and one in the direction of the machining axis 19 longitudinal direction of movement of a machine carriage 27 , Here is a machine spindle 23 on the machine slide 27 arranged, the workpiece 1 in the workpiece holder 21 is clamped.

In einem optischen System 29 wird die Lage der optischen Achse 7 bezüglich der Bearbeitungsachse 19 berührungslos gemessen. Die mantelförmige Referenzfläche 9 auf der Fassung 3 der Linse 2 wird dann derart mit dynamischem Vorschub und mit einem ungleichmäßigen Materialabtrag spanend bearbeitet, dass die sich ergebende Referenzfläche 9 eine Symmetrieachse definiert, die innerhalb der Toleranz mit der optischen Achse 7 der Linse 2 fluchtet. Die Verwendung eines geläppten monokristallinen Diamanten als Werkzeugschneidkante 37 mit besonders kleinem Schneidkantenradius von unter 20 nm mit entsprechend hoher Schnittfreudigkeit ermöglicht die benötigte Genauigkeit.In an optical system 29 becomes the position of the optical axis 7 with respect to the machining axis 19 measured without contact. The jacket-shaped reference surface 9 on the socket 3 the lens 2 is then machined in such a way with dynamic feed and with a nonuniform material removal that the resulting reference surface 9 defines an axis of symmetry that is within the tolerance with the optical axis 7 the lens 2 flees. The use of a lapped monocrystalline diamond as a tool cutting edge 37 with a particularly small cutting edge radius of less than 20 nm with correspondingly high cutting ability allows the required accuracy.

Zur Bearbeitung einer eisenhaltigen Referenzfläche 9 auf der Fassung 3 mit einem monokristallinen Diamanten als Werkzeugschneidkante 37 kann vorzugsweise eine Ultraschalleinheit in Form eines Transversal-Ultraschallschwingers 39 (7) oder eines Longitudinal-Ultraschallschwingers 41 (8) zum Einsatz kommen. Die Ultraschalleinheit kann sowohl bei der manuellen Justage mit einem Justierfutter 21 als auch beim dynamischen Unrunddrehen zum Einsatz kommen.For processing a ferrous reference surface 9 on the socket 3 with a monocrystalline diamond as tool cutting edge 37 may preferably be an ultrasonic unit in the form of a transversal ultrasonic vibrator 39 ( 7 ) or a longitudinal ultrasonic transducer 41 ( 8th ) are used. The ultrasound unit can be used both during manual adjustment with an adjustment chuck 21 as well as the dynamic non-circular turning are used.

7 zeigt einen Transversal-Ultraschallschwinger 39 für die Ultraschallanregung der Werkzeugschneidkante 37. Das Werkzeug 35 ist wie in 5 und 6 auf einer Werkzeugwechselplatte 33 befestigt. Die Werkzeugwechselplatte 33 ist an einer Sonotrode 43 des Transversal-Ultraschallschwingers 39 befestigt, wobei die Sonotrode 43 mittels eines Piezo-Erregers 45 in Ultraschallschwingungen versetzt werden kann. Die Art der Ausbreitung der Ultraschallschwingungen vom Piezo-Erreger 45 über die Sonotrode 43 bis zur Werkzeugwechselplatte 33 ist in einer gestrichelten Sinuswelle 47 schematisch und zum Zweck der Darstellung stark übertrieben angedeutet. Die tatsächliche Frequenz der Ultraschallwelle beträgt 50 bis 100 kHz, wobei sich am Werkzeug eine Schwingungsamplitude von 0,5 bis 10 μm einstellt. Die entsprechende Schwingungsrichtung 49 der Werkzeugschneidkante 37 ist ebenfalls aus Darstellungszwecken stark übertrieben durch einen gestrichelten Doppelpfeil gezeigt. 7 shows a transversal ultrasonic transducer 39 for the ultrasonic excitation of the cutting edge of the tool 37 , The tool 35 is like in 5 and 6 on a tool change plate 33 attached. The tool change plate 33 is on a sonotrode 43 Transverse ultrasonic vibrator 39 attached, with the sonotrode 43 by means of a piezo exciter 45 can be put into ultrasonic vibration. The type of propagation of ultrasonic vibrations from the piezo exciter 45 over the sonotrode 43 to the tool change plate 33 is in a dashed sine wave 47 schematically and for the purpose of illustration greatly exaggerated. The actual frequency of the ultrasonic wave is 50 to 100 kHz, with the tool setting a vibration amplitude of 0.5 to 10 μm. The corresponding direction of vibration 49 the cutting edge of the tool 37 is also shown for exaggeration purposes greatly exaggerated by a dashed double arrow.

8 zeigt einen Longitudinal-Ultraschallschwinger 41 für die Ultraschallanregung der Werkzeugschneidkante 37. Hierbei überträgt die Sonotrode 43 die Ultraschallwellen im Gegensatz zum Transversal-Ultraschallschwinger 41 aus 7 nicht durch Verbiegung, sondern mittels Ultraschalldruckwellen 51, die sich in der Sonotrode 43 vom Piezo-Erreger 45 zur Werkzeugwechselplatte 33 ausbreiten. Die Werkzeugwechselplatte 33 mit dem Werkzeug 35 und der Werkzeugschneidkante 37 schwingt dann in Schwingungsrichtung 49. 8th shows a longitudinal ultrasonic transducer 41 for the ultrasonic excitation of the cutting edge of the tool 37 , This transmits the sonotrode 43 the ultrasonic waves as opposed to the transversal ultrasonic transducer 41 out 7 not by bending, but by ultrasonic pressure waves 51 that is in the sonotrode 43 from the piezo exciter 45 to the tool change plate 33 spread. The tool change plate 33 with the tool 35 and the cutting edge of the tool 37 then oscillates in the direction of oscillation 49 ,

Die Schwingungsrichtung 49 in 7 und 8 ist gleich und verläuft im Wesentlichen senkrecht zu einer Vorschubrichtung in einer Ebene, die von den Bewegungsachsen des Werkzeugschlittens 31 und des Maschinenschlittens 27 aufgespannt wird. Der Transversal-Ultraschallschwinger 39 hat dabei gegenüber dem Longitudinal-Ultraschallschwinger 41 den Vorteil, dass eine größere Eindringtiefe realisierbar ist. Dagegen ist der Longitudinal-Ultraschallschwinger 41 im Aufbau prinzipiell simpler und bedarf einer weniger genauen Abstimmung der verwendeten Komponenten zueinander. Daher kann je nach Anwendungsfall der Transversal-Ultraschallschwinger 39 oder der Longitudinal-Ultraschallschwinger 41 von Vorteil sein.The direction of vibration 49 in 7 and 8th is equal and extends substantially perpendicular to a feed direction in a plane that is different from the axes of movement of the tool carriage 31 and the machine slide 27 is spanned. The transversal ultrasonic transducer 39 has compared to the longitudinal ultrasonic transducer 41 the advantage that a greater penetration depth can be realized. In contrast, the longitudinal ultrasonic transducer 41 basically simpler in structure and requires less accurate matching of the components used. Therefore, depending on the application of the transversal ultrasonic transducer 39 or the longitudinal ultrasonic transducer 41 be beneficial.

Es sei hier angemerkt, dass die Merkmale von bestimmten beschriebenen Ausführungsformen auch in jeweils anderen Ausführungsformen zum Einsatz kommen können. Mit der hierin beschriebenen Erfindung wird es ermöglicht, die Genauigkeit der ultrapräzisen Zentrierbearbeitung derart zu erhöhen, dass die Referenzfläche 9 einer Linse 2 ultrapräzise koaxial zur optischen Achse 7 verläuft, d. h. mit einem seitlichen Versatz von weniger als 2 μm und einem Winkelversatz unterhalb von 0,2 arcmin.It should be noted here that the features of certain described embodiments can also be used in different embodiments. With the invention described herein, it is possible to increase the accuracy of the ultra-precision centering machining such that the reference surface 9 a lens 2 ultra-precision coaxial with the optical axis 7 runs, ie with a lateral offset of less than 2 microns and an angular offset below 0.2 arcmin.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Werkstückworkpiece
22: Linselens
33: Fassungversion
55: optisch funktionale Linsenflächeoptically functional lens surface
77: optische Achseoptical axis
99: Referenzflächereference area
1111: Fügestellejoint
1313: Symmetrieachse der ReferenzflächeSymmetry axis of the reference surface
1515: Winkelversatzangular displacement
1717: seitlicher Versatzlateral offset
1818: Bearbeitungsmaschineprocessing machine
1919: Bearbeitungsachsemachining axis
2121: Justierfutter/WerkstückaufnahmeJustierfutter / workpiece holder
2323: Spindelspindle
2525: sphärische Klemmflächespherical clamping surface
2727: Maschinenschlittenmachine slide
2929: optisches Systemoptical system
3131: Werkzeugschlittentool slide
3333: WerkzeugwechselplatteTool change plate
3535: WerkzeugTool
3737: WerkzeugschneidkanteTool cutting edge
3939: Transversal-UltraschallschwingerTransverse ultrasonic vibrator
4141: Longitudinal-UltraschallschwingerLongitudinal ultrasonic vibrator
4343: Sonotrodesonotrode
4545: Piezo-ErregerPiezo pathogens
4747: Sinuswellesine wave
4949: Schwingungsrichtungvibration direction
5151: UltraschalldruckwelleUltrasonic pressure wave

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1622744 B1 [0006, 0011, 0011] EP 1622744 B1 [0006, 0011, 0011]

Claims

Verfahren zur ultrapräzisen Bearbeitung einer Referenzfläche (9) eines eine optische Achse (7) aufweisenden Werkstücks (1), aufweisend die folgenden Schritte: – Fixieren des Werkstücks (1) in einer Werkstückaufnahme (21) einer Bearbeitungsmaschine (18), wobei die Bearbeitungsmaschine (18) eine definierte Bearbeitungsachse (19) hat, – berührungsloses Bestimmen der Lage der optischen Achse (7) des Werkstücks (1) relativ zur Bearbeitungsachse (19) mittels eines optischen Systems (29), – spanendes Bearbeiten einer Referenzfläche (9) des Werkstücks (1) mit einer einen monokristallinen Diamanten aufweisenden Werkzeugschneidkante (37), wobei der Materialabtrag an der Referenzfläche (9) des Werkstücks (1) abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse (7) des Werkstücks (1) relativ zur Bearbeitungsachse (37) derart ungleichmäßig erfolgt, dass die zu erzielende Referenzfläche (9) des Werkstücks (1) ultrapräzise koaxial zur optischen Achse (7) des Werkstücks (1) verläuft.Method for ultra-precise processing of a reference surface ( 9 ) one of an optical axis ( 7 ) having workpiece ( 1 ), comprising the following steps: - fixing the workpiece ( 1 ) in a workpiece holder ( 21 ) a processing machine ( 18 ), wherein the processing machine ( 18 ) a defined machining axis ( 19 ), - non-contact determination of the position of the optical axis ( 7 ) of the workpiece ( 1 ) relative to the machining axis ( 19 ) by means of an optical system ( 29 ), - machining a reference surface ( 9 ) of the workpiece ( 1 ) with a tool cutting edge having a monocrystalline diamond ( 37 ), wherein the material removal at the reference surface ( 9 ) of the workpiece ( 1 ) depending on the particular position of the optical axis ( 7 ) of the workpiece ( 1 ) relative to the machining axis ( 37 ) is performed so unevenly that the reference surface to be achieved ( 9 ) of the workpiece ( 1 ) ultra-precision coaxial with the optical axis ( 7 ) of the workpiece ( 1 ) runs.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei das spanende Bearbeiten ein Drehen des Werkstücks (1) um die Bearbeitungsachse (19) umfasst und die relative Position der Werkzeugschneidkante (37) gegenüber dem Werkstück (1) abhängig von der Drehgeschwindigkeit und der bestimmten Lage der optischen Achse (7) des Werkstücks (1) relativ zur Bearbeitungsachse (19) dynamisch in einer Vorschubrichtung gesteuert wird.The method of claim 1, wherein the machining includes rotating the workpiece ( 1 ) around the machining axis ( 19 ) and the relative position of the tool cutting edge ( 37 ) opposite the workpiece ( 1 ) depending on the rotational speed and the particular position of the optical axis ( 7 ) of the workpiece ( 1 ) relative to the machining axis ( 19 ) is controlled dynamically in a feed direction.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem spanenden Bearbeiten die Lage des Werkstücks (1) relativ zur Bearbeitungsachse (19) abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse (7) des Werkstücks (1) relativ zur Bearbeitungsachse (19) derart justiert wird, dass die optische Achse (7) koaxial zur Bearbeitungsachse (19) verläuft.Method according to claim 1, wherein prior to machining the position of the workpiece ( 1 ) relative to the machining axis ( 19 ) depending on the particular position of the optical axis ( 7 ) of the workpiece ( 1 ) relative to the machining axis ( 19 ) is adjusted such that the optical axis ( 7 ) coaxial with the machining axis ( 19 ) runs.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkstück (1) ein optisch transparentes Material aufweist und die Referenzfläche (9) aus diesem optisch transparenten Material besteht.Method according to one of the preceding claims, wherein the workpiece ( 1 ) has an optically transparent material and the reference surface ( 9 ) consists of this optically transparent material.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Werkstück (1) ein in einer Fassung (3) eingefasstes optisch transparentes Material aufweist, wobei die Fassung (3) ein anderes Material aufweist.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the workpiece ( 1 ) in a version ( 3 ) enclosed optically transparent material, wherein the socket ( 3 ) has a different material.

Verfahren nach Anspruch 5, wobei das die Fassung (3) aufweisende Material einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten unterhalb von 15 ppm/K bei Raumtemperatur hat.The method of claim 5, wherein the version ( 3 ) has a thermal expansion coefficient below 15 ppm / K at room temperature.

Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Fassung (3) an der Referenzfläche (9) eine Schicht aus einem zweiten Material aufweist, das kein Eisen, keine Eisenverbindung und keine Eisenlegierung enthält.Method according to claim 5 or 6, wherein the socket ( 3 ) at the reference surface ( 9 ) has a layer of a second material containing no iron, no iron compound and no iron alloy.

Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das die Fassung (3) aufweisende Material Eisen, eine Eisenverbindung oder eine Eisenlegierung enthält und die einen monokristallinen Diamanten aufweisende Werkzeugschneidkante (37) mittels Ultraschall in Schwingungen versetzt wird.Method according to claim 5 or 6, wherein the said version ( 3 containing material iron, an iron compound or an iron alloy and the monocrystalline diamond tool cutting edge ( 37 ) is vibrated by means of ultrasound.

Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Werkzeugschneidkante (37) im Wesentlichen senkrecht zu einer Vorschubrichtung der Werkzeugschneidkante (37) schwingt.Method according to claim 8, wherein the tool cutting edge ( 37 ) substantially perpendicular to a feed direction of the cutting edge ( 37 ) vibrates.

Vorrichtung zur ultrapräzisen Bearbeitung einer Referenzfläche (9) eines eine optische Achse (7) aufweisenden Werkstücks (1), aufweisend: – eine Bearbeitungsmaschine (18) mit einer Werkstückaufnahme (21), wobei die Bearbeitungsmaschine (18) eine definierte Bearbeitungsachse (19) hat, – ein optisches System zum berührungslosen Bestimmen der Lage der optischen Achse (7) eines in der Werkstückaufnahme (21) fixierten Werkstücks (1) relativ zur Bearbeitungsachse (19) der Bearbeitungsmaschine (18), – ein Werkzeug (35), wobei das Werkzeug (35) dazu eingerichtet ist, die Referenzfläche (9) eines in der Werkstückaufnahme (21) fixierten Werkstücks (1) spanend zu bearbeiten, sodass der Materialabtrag an der Referenzfläche (9) des Werkstücks (1) abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse (7) des Werkstücks relativ zur Bearbeitungsachse (19) derart ungleichmäßig erfolgt, dass die zu erzielende Referenzfläche (9) des Werkstücks (1) ultrapräzise koaxial zur optischen Achse (7) des Werkstücks (1) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (35) eine Werkzeugschneidkante (37) mit einem monokristallinen Diamanten aufweist.Device for ultra-precise processing of a reference surface ( 9 ) one of an optical axis ( 7 ) having workpiece ( 1 ), comprising: - a processing machine ( 18 ) with a workpiece holder ( 21 ), wherein the processing machine ( 18 ) a defined machining axis ( 19 ), - an optical system for non-contact determination of the position of the optical axis ( 7 ) one in the workpiece holder ( 21 ) fixed workpiece ( 1 ) relative to the machining axis ( 19 ) of the processing machine ( 18 ), - a tool ( 35 ), the tool ( 35 ) is adapted to the reference surface ( 9 ) one in the workpiece holder ( 21 ) fixed workpiece ( 1 ) so that the material removal at the reference surface ( 9 ) of the workpiece ( 1 ) depending on the particular position of the optical axis ( 7 ) of the workpiece relative to the machining axis ( 19 ) is performed so unevenly that the reference surface to be achieved ( 9 ) of the workpiece ( 1 ) ultra-precision coaxial with the optical axis ( 7 ) of the workpiece ( 1 ), characterized in that the tool ( 35 ) a tool cutting edge ( 37 ) with a monocrystalline diamond.

Vorrichtung nach Anspruch 10, mit einer Steuereinheit zum Steuern der dynamisch variablen Position des Werkzeugs (35), relativ zu einem in der Werkstückaufnahme (21) fixierten Werkstück (1), in einer Vorschubrichtung abhängig von der Drehgeschwindigkeit und der bestimmten Lage der optischen Achse (7) des Werkstücks (1).Apparatus according to claim 10, comprising a control unit for controlling the dynamically variable position of the tool ( 35 ), relative to one in the workpiece holder ( 21 ) fixed workpiece ( 1 ), in a feed direction depending on the rotational speed and the particular position of the optical axis ( 7 ) of the workpiece ( 1 ).

Vorrichtung nach Anspruch 10, mit einem Justierfutter (21) zum Justieren der Lage des Werkstücks (1) relativ zur Bearbeitungsachse (19) abhängig von der bestimmten Lage der optischen Achse (7) des Werkstücks (1) relativ zur Bearbeitungsachse (19), damit die optische Achse (7) koaxial zur Bearbeitungsachse (19) verläuft.Apparatus according to claim 10, with an adjustment chuck ( 21 ) for adjusting the position of the workpiece ( 1 ) relative to the machining axis ( 19 ) depending on the particular position of the optical axis ( 7 ) of the workpiece ( 1 ) relative to the machining axis ( 19 ), so that the optical axis ( 7 ) coaxial with the machining axis ( 19 ) runs.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, mit einer Ultraschalleinheit (39, 41) zum Anregen von Schwingungen der Werkzeugschneidkante (37). Device according to one of claims 10 to 12, having an ultrasound unit ( 39 . 41 ) for exciting oscillations of the tool cutting edge ( 37 ).

Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Ultraschalleinheit (39, 41) dazu eingerichtet ist, die Werkzeugschneidkante (37) zu Schwingungen senkrecht zu einer Vorschubrichtung anzuregen.Apparatus according to claim 13, wherein the ultrasonic unit ( 39 . 41 ) is adapted to the tool cutting edge ( 37 ) to induce vibrations perpendicular to a feed direction.

Optisches Element (2) mit – einer optischen Achse (7), – einer Linsenebene (16) und – einer ultrapräzise spanend bearbeiteten Referenzfläche (9), wobei die optische Achse (7) einen seitlichen Versatz von mehr als 2 μm und/oder einen Winkelversatz von mehr als 0,2 arcmin zur Linsenebene (16) hat, und wobei die Referenzfläche (9) eine Achse (13) definiert, die einen seitlichen Versatz von höchstens 2 μm und einen Winkelversatz von höchstens 0,2 arcmin zur optischen Achse hat.Optical element ( 2 ) with - an optical axis ( 7 ), - a lens plane ( 16 ) and - an ultra-precision machined reference surface ( 9 ), wherein the optical axis ( 7 ) a lateral offset of more than 2 microns and / or an angular offset of more than 0.2 arcmin to the lens plane ( 16 ), and wherein the reference surface ( 9 ) an axis ( 13 ) having a lateral offset of at most 2 μm and an angular offset of at most 0.2 arcmin from the optical axis.

Optisches Element nach Anspruch 15, mit einem optisch transparenten Material, wobei die Referenzfläche (9) aus diesem optisch transparenten Material besteht.An optical element according to claim 15, comprising an optically transparent material, wherein the reference surface ( 9 ) consists of this optically transparent material.

Optisches Element nach Anspruch 15 oder 16, mit einem in einer Fassung (3) eingefassten optisch transparenten Material, wobei die Fassung (3) ein anderes Material aufweist.Optical element according to claim 15 or 16, with a socket in one ( 3 ) enclosed optically transparent material, wherein the socket ( 3 ) has a different material.

Optisches Element nach Anspruch 17, wobei das die Fassung (3) aufweisende Material einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten unterhalb von 15 ppm/K bei Raumtemperatur hat.An optical element according to claim 17, wherein the socket ( 3 ) has a thermal expansion coefficient below 15 ppm / K at room temperature.

Optisches Element nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Fassung (3) an der Referenzfläche (9) eine Schicht aus einem zweiten Material aufweist, das kein Eisen, keine Eisenverbindung und keine Eisenlegierung enthält.An optical element according to claim 17 or 18, wherein the socket ( 3 ) at the reference surface ( 9 ) has a layer of a second material containing no iron, no iron compound and no iron alloy.