DE2726293A1

DE2726293A1 - Optische form zum reproduzieren gekruemmter optischer oberflaechen

Info

Publication number: DE2726293A1
Application number: DE19772726293
Authority: DE
Inventors: Shozo Sato; Tsutomu Tojyo
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1977-12-15
Also published as: US4116753A; DE2726293C3; DE2726293B2

Description

W 225 Olympus Optical Co. Ltd.

Kennwort: "Optische Schablone" Tokyo-to / JAjBANj r ο Q Q

Optische Form zum Reproduzieren gekrümmter optischer Oberflächen

Die Erfindung betrifft eine optische Form zum Reproduzieren gekrümmter optischer Oberflächen, die dieselbe Form haben, wie jene eines Prototyps; ferner betrifft die Erfindung ein hierfür geeignetes Herstellungsverfahren.

Zum Reproduzieren gekrümmter optischer Oberflächen, die der Oberfläche eines optischen Prototyps entsprechen, hat man seither ein direktes Reproduzierverfahren unter Verwendung eines Glas-Grundkörpers angewandt. Dieses Verfahren geht im allgemeinen wie folgt vor sich: Auf der Oberfläche eines optischen Prototyps wird zunächst eine Schicht eines Trennmittels aufgebracht, hierauf legt man eine Schicht eines fotopolymerisierbaren Bindemittels, bringt sodann einen Grundkörper aus Glas in Kontakt mit der letztgenannten Schicht, läßt diese letztgenannte Bindeschicht aushärten (z.B. unter Zuhilfenahme von Strahlung), löst sodann die Trennschicht von dem optischen Prototyp und erhält somit die Kunstharzschicht, die die gewünschte, gekrümmte Oberfläche aufweist, welche jener des optischen Prototypes entspricht.

Ein wesentlicher Nachteil dieses herkömmlichen Verfahrens besteht bereits darin, daß der optische Prototyp aus Glas gefertigt und dementsprechend bruchempfindlich ist. Ferner muß man beim Ablösen jener Schicht vom Prototyp, die die reproduzierte optische Oberfläche aufweist, mit besonderer Sorgfalt zu Werke gehen, da nicht nur der Prototyp, sondern auch die Grundkörper aus Glas bestehen und somit nur geringe Unterschiede ihrer Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Hinzu kommt, daß es erforderlich ist, zahlreiche op-

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tische Prototypen herzustellen, um eine große Anzahl optischer gekrümmter Flächen zu erzeugen. Es ist jedoch schwierig, optische Prototypen in größeren Stückzahlen herzustellen, und zwar insbesondere dann, wenn diese eine nicht-sphärische Fläche zum Reproduzieren optischer Elemente mit nicht-sphärischer optischer Fläche haben. Wie man aus alledem verstehen wird, eignet sich die herkömmliche Methode zum Reproduzieren optischer gekrümmter Flächen von einem optischen Prototyp auf direktem Wege sehr wenig für die Massenfabrikation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel und Wege anzugeben, mit welchen diese Nachteile behoben werden können. Insbesondere soll erreicht werden, optische gekrümmte Flächen ohne große Sorgfalt in großer Vielzahl von einem Prototyp herstellen zu können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Maßnahme gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Stand der Technik und die Erfindung sind anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 veranschaulicht anhand einer schematischen Darstellung die herkömmliche Art, gekrümmte optische Flächen zu reproduzieren.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine optische Form gemäß der Erfindung.

Z> veranschaulicht schematisch das Verfahren zum Reproduzieren einer gekrümmten optischen Oberfläche durch Anwendung einer optischen Form gemäß der Erfindung.

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Die Figuren 4A bis !ID zeigen in schematischer Darstell-

lung das Verfahren zum Herstellen einer optischen Form mit einer konvexen Oberfläche (zum Reproduzieren konkaver optischer Oberflächen) gemäß der Erfindung.

Die Figuren 5A bis 5C veranschaulichen in schematischer Darstellung das Herstellen optischer Formen mit konkaven Oberflächen (zum Reproduzieren konvexer optischer Oberflächen) gemäß der Erfindung.

Die Figuren 6A und 6B veranschaulichen das Verfahren zum

Herstellen einer optischen Form mit einer konkaven Oberfläche gemäß der Erfindung.

Die Figuren 7A bis 7C veranschaulichen in schematischer

Darstellung das Verfahren zum Herstellen einer optischen Form mit einer konvexen Oberfläche gemäß der Erfindung.

Bei dem vorbekannten Verfahren, das in Fig. 1 veranschaulicht ist, wird eine gekrümmte optische Oberfläche in folgender Weise reproduziert: Man bringt eine Schicht eines Trennmittels 2 auf die Oberfläche eines optischen Prototyps 1 auf, bildet sodann eine Schicht 3 eines fotopolymerisierbaren Bindemittels oder Harzes, bringt sodann einen Grundkörper 4 aus Glas in Berührung mit der genannten Schicht 3, härtet die Schicht 3 des Bindemittels oder Harzes aus (Aushärten des fotopolymerisierbaren Materiales durch Bestrahlung), und schließlich entfernt man die genannte Schicht von dem optischen Prototyp 1, um eine Kunstharzschicht 3 zu erhalten, die gekrümmte Oberflächen aufweist, welche jenen des optischen Prototyps auf der Oberfläche des genannten Glas-Grundkörpers entsprechen.

Gemäß der Erfindung wird ein grundlegend anderes Verfahren angewandt. In Fig. 2 erkennt man eine optische Form 2 gemäß der Sr-

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findung. Diese weist einen gläsernen Grundkörper auf, auf den eine Schicht 12 eines Bindemittels oder Kunstharzes aufgebracht ist. Die Kunstharzschicht 12 hat eine gekrümmte Oberfläche, die jener eines optischen Prototype entspricht, und ist gemäß dem herkömmlichen Verfahren, sowie in Fig. 1 beschrieben, hergestellt. Auf der Oberfläche der genannten Schicht 12 wird eine Schutzfolie 13 aus Metall aufgebracht. Die metallische Schutzfolie kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß man eine Chromschicht direkt auf die Schicht 12 auflegt (platiert), oder daß man die Oberfläche der Schicht 12 zunächst mit einer Kupferschicht und erst dann mit einer Chromschicht platiert. Um eine gekrümmte optische Oberfläche unter Anv/endung der optischen Form gemäß der Erfindung zu reproduzieren, wird ein Reproduktions-Grundkörper 16 mit einer Schicht 15 eines Bindemittels oder Kunstharzes beschichtet und an die Oberfläche der optischen Form 10 gebunden, d.h. an die Oberfläche der metallischen Schutzfolie 13 unter Zwischenfügung eines Trennmittels 14. Sodann wird der genannte Grundkörper 16 von dem optischen Prototyp 1 abgenommen. Auf diese Weise kann eine optische gekrümmte Oberfläche geschaffen werden, die jener der optischen Form entspricht, d.h. eine optische gekrümmte Oberfläche des Prototyps aufweist.

soll

Im folgenden/ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Form gemäß der Erfindung beschrieben werden.

In den Figuren 4A bis 4D wird das Verfahren zum Herstellen einer optischen Form mit einer konvexen Oberfläche beschrieben, während in den Figuren 5A bis 5C ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Form mit einer konkaven Oberfläche dargestellt wird. In jenem Falle, da eine konkave optische Oberfläche reproduziert werden soll, muß die optische Form eine konvexe Oberfläche haben. Zum Herstellen einer solchen optischen Form wird ein Glas-Grundkörper 21 an seiner betreffenden Oberfläche mit einer Schicht eines Bindemittels oder Kunstharzes 22 versehen, auf einen optischen Prototyp 1 aufgepreßt, und zwapünter Zwischenfügung eines Trennmittels, und sodann gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren abgelöst, welches somit den herkömmlichen Verfahren völlig gleicht.

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Es läßt sich eine optische Form 20 herstellen, auf deren Oberfläche die Kunstharzschicht 22 die Form entsprechend dem optischen Prototyp hat (Fig. 43). Sobald eine Schicht 32 eines Bindemittels oder Kunstharzes auf einem Grundkörper 3I mit einer konvexen Oberfläche aufgebracht ist, ferner eine Schicht 33 aus Chrom oder Kupfer + Chrom auf diese Schicht platiert ist, wird die genannte Form 20 auf den genannten Grundkörper aufgepreßt, um eine Form 30 zu bilden ,die jene konvexe Oberfläche hat, die der konkaven Oberfläche der genannten Form 20 entspricht und daher genau gleich der konvexen Oberfläche des optischen Prototyps ist. Optische konkave Oberflächen können dadurch reproduziert werden, da3 man die genannte optische Form 30 in derselben Weise verwendet, wie in Fig. 3 (Fig. 4D) dargestellt.

Das Reproduzierverfahren zum Herstellen einer optischen konvexen Oberfläche wird durch die Figuren 5A bis 5C veranschaulicht. Auf einen Grundkörper 41 mit einer konkaven Oberfläche wird eine Schicht 42 eines Bindemittels oder Kunstharzes aufgeformt, sodann eine weitere Schicht 43 gebildet, und zwar durch Aufplatieren von Chrom allein oder von Chrom und Kupfer unter Zwischenfügung eines Trennmittels. Dies geschieht in einer ähnlichen Art und Weise wie gemäß der in den Figuren 4A bis 4D dargestellten. Sodann wird der Grundkörper 41 auf den optischen Prototyp 1 aufgepreßt, um somit eine optische Form 40 zu bilden, die eine konkave Oberfläche aufweist, welche Jener des optischen Prototyps 1 entspricht (Fig. 5B). Die in Fig. ZZ gezeigten optischen Oberflächen können durch Verwendung dieser optischen Form reproduziert werden.

Eine weitere Methode zum Herstellen der optischen Form gernäß der Erfindung wird im folgenden beschrieben:

Die Figuren 6A und 6B veranschaulichen die Verfahren zum Herstellen einer optischen Form mit einer konkaven Oberfläche zum Herstellen konvexer optischer Oberflächen. In Fig. 6A ist ein optischer Prototyp 1 wiedergegeben. Dieser weist eine Schicht 51 aus einer Metallfolie auf, beispielsweise aus Kupfer, ferner eine

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weitere Metallschicht 52, beispielsweise aus Chrom. Dabei sind die beiden Metalle 51 und 52 verschieden voneinander. Man erkennt aus der Darstellung ferner eine Schicht 53» die aus .einem Bindemittel oder Kunstharz besteht. Diese dient dazu, einen gläsernen Grundkörper 54 mit einer konkaven Oberfläche mit der Schicht 52 zu verbinden. Wird die optische Form, die oben beschrieben ist, in eine Lösung aus Natriumcyanid getaucht, so löst sich die Kupferschicht 51 auf und die oberen Schichten werden freigegeben. In diesem Falle wird jedoch die Chromschicht 52 nicht aufgelöst, sondern von dem Bindemittel der Schicht 53 weiterhin an die konkave Oberfläche des Grundkörpers 54 gebunden und bildet somit die konkave Oberfläche, die der konvexen Oberfläche des optischen Prototyps entspricht. Auf diese Weise kann eine optische Form hergestellt werden, die eine konkave Oberfläche aufweist.

Im folgenden wird beschrieben, wie eine optische Form mit einer konvexen Oberfläche zum Reproduzieren optischer konkaver Oberflächen hergestellt wird.

Obgleich ein optischer Prototyp mit einer konkaven Oberfläche durch jene Verfahren hergestellt werden kann, die ähnlich oder gleich den in den Figuren 6A und 6B dargestellten sind, so ist es doch sehr schwierig, eine optische Form zu schaffen, die eine nichtsphärische konkave Oberfläche unter den gegebenen technischen Umständen aufweist. Daher muß ein optischer Prototyp angewandt werden, der eine konvexe Oberfläche zum Reproduzieren optischer konkaver Oberflächen aufweist. In Fig. 7A ist ein optischer Prototyp 1 wiedergegeben, der ähnlich jenem in Fig. 6A ist. Auf der konvexen Oberfläche des optischen Prototyps 1 ist zunächst eine Schicht 61 aus Kupfer aufgebracht, sodann eine Schicht 62 aus Chrom aufgelegt. Sobald die Kupferschicht 6l durch Eintauchen des in Fig. 7A dargestellten optischen Prototyps in eine Lösung aus Natriumcyanid aufgelöst ist, wird die obere Schicht 62 aus Chrom, in Fig. 7B dargestellt, freigegeben. Eine optische Form mit einer konvexen Oberfläche läßt sich dadurch herstellen, daß man diese Schicht 62 aus Chrom an einen Grundkörper 64 mittels eines Bindemittels 63 bindet.

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Obwohl Kupfer und Chrom in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen empfohlen werden, so ist es doch möglich, andere, voneinander verschiedene Metalle jevreils paarweise auszuwählen; wichtig ist nur, daß das eine Metall leicht aufgelöst werden kann, das andere nicht leicht. Es wird somit in solchen Fällen ein Metall M₁ in Berührung mit einer elektrolytischen Lösung, beispielsweise Natriumcyanid, gebracht. Hierbei kommt es darauf an, in welcher Richtung die Reaktion einer Substitution des genannten Metalls M, mit Ionen M_? eines hiervon verschiedenen Metalls vor sich geht (M, + Mg ^^-*" M?" + Mp), oder ob die Reaktion zum Lösen des genannten Metalles M₁ mit Wasserstoff (M₁ + H-^-M₁ +H) von der Metallart, der Art der Lösung und der Ionenkonzentration abhängt. Der wichtigste Parameter ist die Ionisationstendenz, und ob die zuvor erwähnte Reaktion dazu geeignet ist, in der richtigen Richtung vonstatten zu gehen, so daß M₁ eine höhere Ionisationstendenz aufweist. Es sollen solche Metalle herausgelöst oder auf den optischen Prototyp aufplatiert werden, die eine höhere Ionisationstendenz haben.

Wie man aus den obigen Beschreibungen erkennen wird, hat die optische Form gemäß der Erfindung eine stabile und dauerhafte Oberfläche, die derjenigen einer optischen Form entspricht, da diese Fläche mit einer metallischen Schutzschicht versehen ist. Darüber hinaus erlaubt die genannte optische Form ein leichtes Ablösen reproduzierter optischer Flächen, da große Unterschiede der Ausdehnungskoeffizierten zwischen Metall und ülas als Ablöseschichten bestehen. Die optische Form gemäß der Erfindung ist sehr vorteilhaft für die Anwendung in der Massenproduktion optischer gekrümmter Oberflächen.

Darüber hinaus erlaubt die vorliegende Erfindung die Herstellung einer optischen Form mit einer präzisen metallischen Oberflächenschicht auf einfache Weise, und zwar durch Bilden zweier Schichten verschiedener Metalle und durch Herauslösen einer dieser Schichten.

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Claims

Patentansprüche

\lj Optische Form zum Reproduzieren optischer gekrümmter Oberflächen ^w einer Gestalt, die jener eines optischen Prototyps (1) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Form eine Schicht aus Kunstharz (12) aufweist, die auf einen Grundkörper (11) aufgeformt ist, und eine Schicht aus Metall (13)* die auf die Schicht (12) aus Kunstharz aufgeformt ist.
2. Verfahren zum Herstellen einer optischen Form zum Reproduzieren gekrümmter optischer Oberflächen von der Gestalt, die jener eines optischen Prototyps (1) entspricht, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Schritte:

a) Es wird eine erste Schicht (51) eines Metalls auf einen optischen Prototyp (1) aufgebracht;

b) es wird eine zweite Schicht (52) eines Metalls auf die genannte erste Schicht (51) aufgebracht, wobei die beiden Metalle voneinander verschieden sind;

c) es wird die genannte erste Schicht (51) aufgelöst zwecks Freigebens der genannten zweiten Schicht (52) von dem genannten optischen Prototyp (1); und

d) es wird die abgelöste zweite Schicht (52) auf die Oberfläche eines Grundkörpers (64) aufgebracht.

3· Verfahren zum Herstellen einer optischen Form zum Reproduzieren optischer gekrümmter Oberflächen von der Gestalt entsprechend derjenigen eines optischen Prototyps (1), gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Es wird eine erste Schicht (51) aus Metall auf die Oberfläche eines optischen Prototyps (1) aufgebracht;

b) es wird eine zweite Schicht (52) aus Metall auf die genannte erste Schicht (51) aufgebracht, wobei die beiden Metalls voneinander verschieden sind;

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c) es wird ein Grundkörper (54) mit der genannten zweiten Schicht (52) aus Metall verbunden, und zwar unter Zwischenfügung eines Bindemittels (53)ί und

d) die genannte erste Schicht (51) aus Metall wird aufgelöst zwecks Freigebens der genannten zweiten Schicht (52) aus Metall von dem genannten optischen Prototyp (1).

Verfahren zum Herstellen einer optischen Form zum Reproduzieren gekrümmter optischer Oberflächen von einer Gestalt entsprechend derjenigen eines optischen Prototyps, gemäß den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Schicht (51) aus Metall aus Kupfer, und die genannte zweite Schicht (52) aus Metall aus Chrom besteht.

Heidenheim, den 07.06.77
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