DE2726293B2

DE2726293B2 - Optische Form zum Reproduzieren gekrümmter optischer Oberflächen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2726293B2
Application number: DE2726293A
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: 1978-10-12
Also published as: US4116753A; DE2726293C3; DE2726293A1

Description

3. Verfahren zum Herstellen der optischen Form nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

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

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

c) ein Grundkörper (54) wird mit der genannten zweiten Schicht (52) aus Metall verbunden unter Zwischenfügung eines Bindemittels (53);

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

4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (51) aus Kupfer und die zweite Schicht (52) aus Chrom besteht.

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Die Erfindung betrifft eine optische Form zum Reproduzieren gekrümmter optischer Oberflächen, die t>o 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 Prototyps 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 optische 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 nichtsphärische Fläche zum Reproduzieren optischer Elemente mit nichtsphärischer 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 wiedergegebenen Maßnahmen gelöst Verfahren zur Herstellung der Form 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:

F i g. 1 veranschaulicht anhand einer schematischen Darstellung die herkömmliche Art, gekrümmte optische Flächen zu reproduzieren;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine optische Form gemäß der Erfindung;

Fig.3 veranschaulicht schematisch das Verfahren zum Reproduzieren einer gekrümmten optischen Oberfläche durch Anwendung einer optischen Form gemäß der Erfindung;

F i g. 4A bis 4D zeigen in schematischer Darstellung das Verfahren zum Herstellen einer optischen Form mit einer konvexen Oberfläche (zum Reproduzieren konkaver optischer Oberflächen) gemäß der Erfindung;

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

F i g. 6A und 6B veranschaulichen das Verfahren zum Herstellen einer optischen Form mit einer konkaven Oberfläche gemäß der Erfindung;

F i g. 7A bis 7C veranschaulichen in schematischer Darstellung das Verfahren zum Herstellen einer

optischen Form mil einer konvexen Oberfläche gemäß der Erfindung.

Bei dem vorbekannten Verfahren, das in F i g. 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 Materials 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 grundliegend anderes Verfahren angewandt In Fig.2 erkennt man eine optische Form 2 gemäß der Erfindung. 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 Prototyps entspricht, und ist gemäß dem herkömmlichen Verfahren, so wie in F i g. 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 jo 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 Anwendung 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.

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

In den Fig.4A bis 4D wird das Verfahren zum Herstellen einer optischen Form mit einer konvexen Oberfläche beschrieben, während in den F i g. 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 zwar unter Zwischenfügung eines Trennmittels, und sodann gemäß dem in F i g. 1 dargestellten Verfahren abgelöst, welches somit den herkömmlichen Verfahren völlig gleicht.

Es läßt sich eine optische Form 20 herstellen, auf deren Oberfläche die Kunstharzschicht 22 die Form entsprechend dem optischen Prototyp hat (Fig.4B). Sobald eine Schicht 32 eines Bindemittels oder Kunstharzes auf einem Grundkörper 31 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, daß man die genannte optische Form 30 in derselben Weise verwendet, wie in F i g. 3 (F i g. 4D) dargestellt.

Das Reproduzierverfahren zum Herstellen einer optischen konvexen Oberfläche wird durch die Fig. 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 Fig.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 F i g. 5C gezeigten optischen Oberflächen können durch Verwendung dieser optischen Form reproduziert werden.

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

Die F i g. 6A und 6B veranschaulichen die Verfahren zum Herstellen einer optischen Form mit einer konkaven Oberfläche zum Herstellen konvexer optischer Oberflächen. In F i g. 6A ist ein optischer Prototyp 1 wiedergegeben. Dieser weist eine Schicht 51 aus einer Metallfolie auf, beispielsweise aus Kupfer, ferner eine 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 weite, hin 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 F i g. 6A und 6B dargestellten sind, so ist es doch sehr schwierig, eine optische Form zu schaffen, die eine nichtsphärische konkf.ve Oberfläche unter den gegebenen technischen Umständen aufweist. Daher muß ein optischer Prototyp angewandt werden, der eine konvexe Oberfläche zum Reproduzieren optischer konkaver Oberflächen auf-

weist 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 61 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.

Obwohl Kupfer und Chrom in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen empfohlen werden, so ist es doch möglich, andere, voneinander verschiedene Metalle jeweils 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 Mi in Berührung mit einer elektrolytischen Lösung, beispielsweise Natriumcyanid, gebracht. Hierbei kommt es darauf an, in welcher Richtung die Reaktion einer Substitution des genannten Metalls Mi mit Ionen M2 eines hiervon verschiedenen Metalls vor sich geht

(M, + M₂ ⁺ J=M₁ ⁺ + M₂),
oder ob die Reaktion zum Lösen des genannten Metalls Mi mit Wasserstoff

von der Metallart, der Art der Lösung und der Ionenkonzentration abhängt Der wichtigste Parameter ist die lonisationstendenz, und ob die zuvor erwähnte Reaktion dazu geeignet ist, in der richtigen Richtung vonstatten zu gehen, so daß Mi eine höhere lonisationstendenz 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 Ausdehnunngskoeffizienten zwischen Metall und Glas 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optische Form zum Reproduzieren optischer gekrümmter Oberflächen 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 der optischen Form nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

15

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

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

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

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