DE69310212T2

DE69310212T2 - Vervielfältigung von optisch flachen oberflächen

Info

Publication number: DE69310212T2
Application number: DE69310212T
Authority: DE
Inventors: Thomas Lippert
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1992-12-23
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: EP0675790A1; CA2147488A1; WO1994014586A1; DE69310212D1; EP0675790B1; US5624611A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Beschichtung von an ihrer Oberfläche maschinell bearbeiteten optischen Elementen. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zum Vervielfältigen optisch flacher Oberflächen an einem an seiner Oberfläche maschinell bearbeiteten optischen Element.
In zahlreichen optischen Konstruktionen werden optische Elemente aus festem Glas zur Reflektion an ihren Oberflächen benutzt, um hierdurch eine Richtungsänderung einer optischen Abbildung zu erzielen. Die Verwendung von optischen Komponenten aus festem Glas hat jedoch ein erhebliches Gewicht der Konstruktion zur Folge, so daß die Konstruktion nicht einsetzbar wird. Beispielsweise werden verschiedene optische Systeme in Verbindung mit der Helmausrüstung von Piloten und Navigatoren eingesetzt. Solche Komponenten können Kombinationselemente zur Verwendung in Anzeigesystemen von Luftfahrthelmausrüstungen bilden. Die Kombinationselemente können prismatisch gestaltet und mit zwei parallelen flachen Flächen für die interne Lichtreflexion versehen sein. Ein aus Glaskomponenten aufgebautes optisches System kann zu einer Helmausrüstung führen, welche zu schwer ist, um den beabsichtigten Zweck zu erfüllen.
Es ist im Stand der Technik bekannt, daß die Verwendung von Kunststoff für die Herstellung leichter optischer Elemente, das den Glaskomponenten anhaftende Gewichtsproblem lösen kann. Die Oberflächen solcher optischer Kunststoffelemente können maschinell zu verschiedenartigen geometrischen Oberflächen einschließlich optisch flacher Oberflächen bearbeitet werden. Ein Verfahren der maschinellen Bearbeitung ist das in US-Patent 4 852 436 beschriebene Diamant-Schleifverfahren.
Obwohl es möglich ist, die Oberflächen optischer Elemente aus Kunststoff mit dem Diamant-Schleifverfahren herzustellen, so ist es doch teuer und wegen der Nachgiebigkeit von Kunststoffmaterial und wegen anderer physikalischer Eigenschaften des Materials schwierig. Eine maschinelle Bearbeitung, wie das Diamantschleifen, führt nicht zu einer vollständig ebenen Oberfläche. Das Diamantschleifen erzeugt beispielsweise optisch flache Oberflächen auf einem optischen Kunstoffelement, die zahlreiche Rillen haben. Obwohl diese Rillen äußerst klein sind, z.B. 50Å zwischen Spitze und Boden, können sie in optischen Hochleistungssystemen für kurze Wellenlängen einen Schleier von Brechung oder Lichtstreuung aufgrund der mikroskopischen Defekte oder Rillen erzeugen, wenn Licht durch das optische Element hindurchläuft. Ein solcher Schleier ist nicht annehmbar, wenn das optische Element in Beobachtungseinrichtungen eingesetzt wird. Um die Brechung und den Schleier zu verringern, ist es erforderlich, daß die diamantgeschliffenen Oberflächen vergleichmäßigt oder so nahe wie möglich an eine optisch perfekte flache Oberfläche angenähert werden, so daß eine solche Brechung oder Lichtstreuung aufgrund der Rillen ausgeschlossen wird.
Außerdem kann das Diamantschleifen keine Oberfläche mit Rillen erzeugen, die alle die gleiche Tiefe haben. Die Oberfläche kann außerdem nicht eine perfekt flache Ebene sein, weil die Kanten der Fläche entweder oberhalb oder unterhalb einer Ebene liegen, welche durch das Zentrum der flachen Oberfläche bestimmt ist. Dies kann sich aus der Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges oder aus der Nachgiebigkeit des Kunststoffmaterials ergeben. Solche Unterschiede an verschiedenen Stellen der flachen Oberfläche erzeugen interne Reflexionsprobleme, wenn man kurze Wellen verarbeitet. Solche Probleme entstehen ferner, wenn man in Betracht zieht, daß beide parallelen flachen Oberflächen solche Dimensionsdefekte haben können.
GB-A 582,248 beschreibt das Gießen optischer Elemente aus Kunstharz. Eine Vorform wird aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt und hat eine vorgegebene Genauigkeit hinsichtlich Gestalt und Oberfläche. Diese Vorform wird in eine geeignete Gießform eingebracht, deren Oberflächen so gestaltet sind, daß sie die gewünschte Gestalt aufnehmen können, wenn die Oberfläche mit einem Film aus Syrup von nicht mehr als 0,05 Zoll Dicke bedeckt ist. Dieser Syrup kann teilweise die Oberfläche der Vorform anlösen und enthält ein oder mehrere polymerisierbare organische Bestandteile mit einer oder mehreren CH&sub2;=C-Gruppen oder einem oder mehreren thermoplastischen Polymeren. Dieser Film wird dann durch Hitze und/oder Lichtstrahlung bei einem gleichmäßigen und geringen Druck bei einer Temperatur polymerisiert, welche nicht zur Bildung von Blasen führt.
Zum Erzeugen einer genau gestalteten reflektierenden Oberfläche auf einer Basisoberfläche, welche ungefähr der gewünschten Gestalt entspricht, offenbart GB-A 871 863 ein Verfahren, bei dem die Basisoberfläche mit einem geeigneten Oberflächenmaterial von der Art bedeckt wird, daß es in einer Form in die gewünschte Gestalt gebracht werden kann und außerdem an der Basisoberfläche haftet. Ein Formkörper mit einer genau gestalteten Oberfläche komplementär zu der geforderten Oberflächenform und beschichtet mit einem reflektierenden Material, welches an dem Oberflächenmaterial haften kann, wird gegen die Basisfläche gedrückt, um eine Schicht des Oberflächenmaterials zwischen den beiden Teilen zu bilden. Dann läßt man das Material in der Schicht sich setzen, und der Formkörper wird anschließend entfernt. Er hinterläßt eine Basisoberfläche einer komplementären Reproduktion der genau gebildeten Oberfläche, geschichtet mit reflektierendem Material, obwohl die originale Basisoberfläche Unregelmäßigkeiten haben kann.
In der parallelen PCT-Anmeldung WO94/14544 entsprechend US-SN 07/996,283 "Spin Deposition of a Nonconformal Coating Surface to Machined Optical Asphere Surfaces" wird ein Verfahren zur Schleuderabscheidung eines Beschichtungsmaterials auf einem optischen Element aus Kunststoff beschrieben, um eine nicht-konforme Oberfläche auf einer maschinenbearbeiteten Oberfläche eines optischen Elements zu erzeugen und Schleiereffekte zu beseitigen. Ein solches Schleuderabscheidungsverfahren würde jedoch bei der Verwendung zum Erzeugen einer optisch flachen Oberfläche einen Dickengradienten der Materialschicht auf der maschinenbearbeiteten flachen Oberfläche zur Folge haben, so daß die Dicke an den Kanten der maschinell bearbeiteten Oberfläche stärker wäre als im geometrischen Zentrum. Eine solche Dickenänderung würde Probleme im optischen System verursachen. Es besteht ein Bedarf an einem Verfahren zum Reproduzieren optisch flacher Oberflächen, um den Brechungsschleier ohne Entstehen unerwünschter Effekte wie einer sich über die optische flache Oberfläche andernden Dicke zu vermeiden, um auf diese Weise eine nahezu perfekte interne Reflexion im optischen Element, beispielsweise einem Strahlenkombinierer zu erzielen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Reproduzieren einer optisch flachen Oberfläche auf einer maschinell bearbeiteten Oberfläche eines optischen Elements gerichtet. Die Erfindung ist in Anspruch 1 beschrieben. Einzelheiten und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen ersichtlich. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt das Verfahren das Bereitstellen eines optischen Elements aus Kunststoff mit einer maschinell bearbeiteten flachen Oberfläche, welche eine Vielzahl von Rillen aufweist. Ein Beschichtungsmaterial wird auf eine praktisch optisch perfekte flache Fläche aufgebracht und das optische Element auf die optisch perfekte Fläche aufgebrachte Beschichtungsmaterial so aufgerollt und positioniert, daß die Rillen mit dem Beschichtungsmaterial ausgefüllt werden. Das zwischen dem optischen Element und der optisch perfekten Fläche eingeschlossene Beschichtungsmaterial wird ausgehärtet und sodann wird die optisch perfekte Fläche von dem ausgehärteten Beschichtungsmaterial entfernt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das Verfahren eine zusätzliche flache Fläche, welche sich parallel zu und gegenüber der maschinell bearbeiteten flachen Oberfläche des optischen Elements erstreckt. Diese zusätzliche flache Fläche hat eine weitere Vielzahl von Rillen. Ein zusätzliches Beschichtungsmaterial wird auf die zusätzliche flache Fläche des optischen Elements aufgebracht. Eine zusätzliche optisch praktisch perfekte flache Fläche wird auf die zusätzliche flache Fläche aufgerollt und so positioniert, daß die zusätzliche Vielzahl von Rillen auf der zusätzlichen flachen Fläche mit dem zusätzlichen Beschichtungsmaterial gefüllt wird. Das zusätzliche Beschichtungsmaterial zwischen der zusätzlichen flachen Fläche und der zusätzlichen optisch perfekten Fläche wird ausgehärtet, während das Beschichtungsmaterial zwischen der maschinell bearbeiteten flachen Fläche und der optisch perfekten flachen Fläche ausgehärtet wird. Dies ergibt eine ausgehärtete Vorrichtung. Die zusätzliche optisch perfekte Fläche wird von dem ausgehärteten zusätzlichen Beschichtungsmaterial entfernt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt das Reproduktionsverfahren das Bereitstellen eines optischen Kunststoffbauteils mit einer maschinell bearbeiteten flachen Oberfläche. Diese hat eine Vielzahl von Rillen. Ein Beschichtungsmaterial wird auf der flachen Oberfläche aufgebracht, und eine praktisch optisch perfekte Fläche wird über die maschinell bearbeitete flache Oberfläche gerollt und so auf der maschinell bearbeiteten flachen Oberfläche positioniert, daß die Rillen mit Beschichtungsmaterial ausgefüllt werden. Das zwischen der maschinell bearbeiteten flachen Fläche und der optisch perfekten Fläche befindliche Beschichtungsmaterial wird dann ausgehärtet, wodurch sich eine ausgehärtete Vorrichtung ergibt. Die optisch perfekte Fläche wird dann von dem ausgehärteten Beschichtungsmaterial entfernt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine seitliche Ansicht einer ausgehärteten Vorrichtung entsprechend der Erfindung;
Figur 2 ist eine Draufsicht auf die ausgehärtete Vorrichtung gemäß Figur 1;
die Figuren 3 bis 5 sind eine Draufsicht, eine seitliche Ansicht sowie eine Ansicht von unten eines optischen Elements, dessen optisch flache Oberflächen gemäß der Erfindung reproduziert werden sollen;
Figur 6 ist ein vergrößerter Teil des optischen Elements nach den Figuren 3 bis 5.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reproduzieren einer optisch flachen Oberfläche auf einem optischen Element 20 aus Kunststoff, beispielsweise einem Strahlenkombinierer, mit Bezug auf die Figuren 1 bis 6 beschrieben. Die zu reproduzierenden optisch flachen Oberflächen sind diejenige zweier optischer Flachteile 30 und 40 aus Quarz. Diese optisch flachen Oberflächen werden auf ein optisches Kunststoffelement 20, vorzugsweise aus Akrylharz, reproduziert. Das optische Element 20 aus Kunststoff gemäß den Figuren 3 bis 5 umfaßt eine maschinell bearbeitete obere flache Oberfläche 22 sowie eine maschinell bearbeitete untere flache Oberfläche 24. Die beiden Oberflächen liegen praktisch parallel zueinander und weisen in entgegengesetzter Richtung. Das optische Element ist rechteckförmig und hat zwei optische toroidförmige Teile 25 und 26, welche die maschinell bearbeiteten oberen und unteren Flächen 22 und 24 an ihren Enden miteinander verbinden. Das optische Element 20 kann ferner eine Endkappe 23 aufweisen, die in bekannter Weise mit dem optischen aspherischen Element 25 verklebt ist. Die maschinell bearbeiteten flachen Flächen 22, 24 des optischen Kunststoffelements 20 sind durch Diamantbearbeitung frei zugeschnitten. Diese Diamantbearbeitung hinterläßt eine Vielzahl von Rillen 27 auf den oberen und unteren maschinenbearbeiteten flachen Flächen 22 und 24, wie dies im einzelnen Figur 6 zeigt. Die Rillen in Figur 6 sind vergrößert dargestellt, typischerweise haben sie eine Höhe von etwa 50Å von der Spitze zum Boden. Solche Rillen verursachen einen Schleier aufgrund der Brechung, wenn Licht durch das optische Element 20 reflektiert wird. Diese oberen und unteren flachen Oberflächen müssen durch das Reproduktionsverfahren gemäß der Erfindung geglättet werden, um eine solche Brechung zu verhindern und zwei flache optische Oberflächen für die interne Reflexion kurzwelligen Lichts zu schaffen.
Am Anfang des Reproduktionsprozesses wird das optische Element 20 gereinigt, um jegliche Verunreinigungen zu beseitigen, damit das später am optischen Element 20 aufzubringende Beschichtungsmaterial gut an den maschinenbearbeiteten flachen Flächen haftet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das optische Element 20 abgewischt, um jegliches Öl von den Oberflächen zu entfernen. Das Element 20 wird dann für 30 bis 60 Minuten in eine Lösung von 1% bis 3% eines Mikrodetergentiums in deionisiertem Wasser eingetaucht. Die Oberflächen werden mit einem weichen Material, beispielsweise einem Seidenball, der in einer ähnlichen oder dergleichen Lösung getränkt ist, abgerieben. Das optische Element 20 wird dann sorgfältig unter laufendem deionisiertem Wasser gespült und dann mit gefiltertem Stickstoff N&sub2; trockengeblasen. Sodann wird das optische Element für etwa zwei Stunden bei etwa 50ºC getrocknet, und man läßt es dann in einer laminaren Strömung auf Raumtemperatur abkühlen.
In der gleichen Weise werden praktisch optisch perfekte flache Oberflächen, die reproduziert werden sollen, ebenfalls gereinigt. Die optisch perfekten flachen Oberflächen umfassen eine Oberfläche 32 eines optischen Flachstücks 30 aus Quarz sowie eine optisch flache Oberfläche 42 eines optischen Flachstücks 40 aus Glas. Die beiden optischen Flachstücke aus Quarz bilden die bevorzugten optischen flachen Oberflächen gemäß der Erfindung. Jedoch kann jede praktisch optisch perfekte flache Oberfläche, wie beispielsweise hochqualitatives Flußglas, verwendet werden und wird von der Erfindung umfaßt.
Die optisch flachen Oberflächen 32, 44 aus Quarz werden vorbereitet und sorgfältig gereinigt, indem man sie mit einer Chromsäurelösung spült, welche 41 Gramm Natriumdichromat auf eine 4kg-Flasche (9-lb.) Schwefelsäure enthält. Andere Lösungen mit ähnlichen Eigenschaften können auch benutzt werden. Die optischen Flachstücke aus Quarz werden dann unter laufendem deionisiertem Wasser gespült, um jegliche übrigbleibende Reinigungslösung oder andere Verunreinigungen zu entfernen. Die optischen Flachstücke aus Quarz werden dann bei 38ºC (100ºF) in einem Ofen oder mit Isopropylalkohol getrocknet. Sie werden anschließend sorgfältig gereinigt, um zu verhindern, daß die optischen Flachstücke am Beschichtungsmaterial haften, welches zum Reproduzieren der optisch flachen Oberfläche auf dem optischen Element dient. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die optischen Flachstücke 30, 40 aus Quarz eine Dicke von etwa 50,8 mm (2 Zoll). Die optisch flachen Oberflächen 32, 42 auf den optischen Flachstücken 30, 40 aus Quarz werden mikroskopisch auf Fehlstellen untersucht, welche sonst zum Entstehen einer nicht perfekten optisch flachen Oberfläche führen würden.
Nach dem Reinigen des optischen Elements 20 sowie der optischen Flachstücke 30 und 40 aus Quarz wird ein optisches Flachstück 40 aus Quarz so positioniert, daß die optisch flache Oberfläche 42 nach oben zeigt. Ein Beschichtungsmaterial 50 wird auf die optisch flache Oberfläche 42 des optisch flachen Quarzstücks 40 aufgebracht. Mit einer Tropfvorrichtung, die unter Verwendung von Aceton, deionisiertem Wasser und Trockenblasen oder Ausglühen gereinigt ist, wird eine vorgegebene Menge von Beschichtungsmaterial entnommen und auf die optisch flache Oberfläche 42 aufgebracht. Ein Bereich der optisch flachen Oberfläche 42, der etwas größer ist als die Fläche der unteren maschinell bearbeiteten Oberfläche 24 wird mit dem Beschichtungsmaterial 50 überspült. Das Beschichtungsmaterial 50 kann aus der Auftropfvorrichtung herauslaufen, ehe es auf die optisch flache Oberfläche 42 aufgebracht wird. Hierdurch verhindert man das Bilden von Luftblasen innerhalb des Beschichtungsmaterials, wenn dieses auf die Oberfläche 42 aufgebracht wird.
Obwohl andere mit UV-Strahlung härtbare Beschichtungen für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden können, ist das bevorzugte Beschichtungsmaterial eine strahlungshärtbare Schichtmasse GAFGARD 233, bekannt als Pentaeryritol- Tiacrylate/Vinylpyrrolidone, welches die Firma GAF Chemical Corporation in 1361 Alps Road, Wayne, NJ 07470, eine Tochtergesellschaft der GAF Corporation liefert. Das Beschichtungsmaterial 50 wird einmal durch ein 0,45µm-Filter oder zweimal durch ein 0,2µm-Filter gefiltert. Es wird ohne Verdünnung auf die optisch flache Oberfläche 42 aufgebracht. Es muß einen Brechungsindex haben, der nach dem Aushärten demjenigen von Akryl entspricht. Nachdem sich das Beschichtungsmaterial 50 gesetzt hat, wird die maschinell bearbeitete flache Oberfläche 24 aufgerollt und auf der optisch flachen Oberfläche 42 positioniert. Das optische Element 20 wird so auf die optisch flache Oberfläche 42 aufgerollt, daß man mit der Seite 33 des optischen Elements anfängt und zur Seite 31 fortschreitet. Durch Aufrollen des optischen Elements über das Beschichtungsmaterial 50 an der optisch flachen Oberfläche 42 werden die Rillen 27 der maschinell bearbeiteten flachen Oberfläche 24 gefüllt, und überschüssiges Beschichtungsmaterial wird aus dem Zwischenraum zwischen der optisch flachen Oberfläche 42 und der maschinell bearbeiteten flachen Oberfläche 24 herausgedrückt. Es wird also eine dünne Schicht von Beschichtungsmaterial 50 gebildet.
Nach dem Aufrollen des optischen Elements 20 auf das optische Flachstück 40 aus Quarz blickt die maschinell bearbeitete Oberfläche 22 nunmehr nach oben und hat darauf Rillen 27 von der Diamantbearbeitung der Oberfläche 22 des optischen Elements 20 aus Kunststoff. Die maschinell bearbeitete flache Oberfläche 22 wird dann mit einem Beschichtungsmaterial 50 in der gleichen Weise bedeckt, wie zuvor die optisch flache Oberfläche 42. Ein solches Überfluten muß die Rillen 27 der maschinell bearbeiteten flachen Oberfläche 22 ausfüllen.
Sobald die Rillen 27 mit Beschichtungsmaterial 50 ausgefüllt sind, wird das zweite optische Quarzflachstück 30 mit der optisch flachen Oberfläche 32 auf die flache Oberfläche 22 aufgerollt und positioniert und das Beschichtungsmaterial 50 angebracht. Die optisch flache Oberfläche 32 wird von der Seite 32 des optischen Elements 20 zu dessen Seite 31 hin aufgerollt. Wiederum stellt das Aufrollen das Ausfüllen der Vielzahl von Rillen 27 auf der maschinell bearbeiteten Oberfläche 22 sicher und verhindert die Bildung von Luftblasen und entfernt jegliches überschüssiges Beschichtungsmaterial 50.
Nunmehr liegt das optische Element 20 zwischen den beiden optischen Quarzflachstücken 30 und 40, aber es besteht die Möglichkeit, daß zusätzliches hartes Beschichtungsmaterial zwischen den maschinell bearbeiteten Oberflächen 24, 22 und den optisch flachen Oberflächen 42, 32 aus Quarz vorhanden ist. Um sicherzustellen, daß alle Rillen 27 mit hartem Beschichtungsmaterial gefüllt sind und jegliches überzähliges hartes Beschichtungsmaterial zwischen den maschinell bearbeiteten Oberflächen 24, 22 und den optisch flachen Oberflächen 42, 32 aus Glas entfernt ist, wird für etwa 10 Sekunden eine Kraft auf die obere Oberfläche 36 des optisch flachen Quarzstücks 30 ausgeübt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird diese Kraft lediglich durch eine Person ausgeübt, welche fest auf die Oberfläche 36 drückt. Es kann von Vorteil sein, diese Kraft zwei- oder dreimal für etwa 5 Sekunden auszuüben. Dies erzeugt eine Schicht von Beschichtungsmaterial zwischen den maschinenbearbeiteten Oberflächen und den optisch flachen Flächen aus Quarz von weniger als 10µm Dicke.
Nun, wenn die optisch flachen Oberflächen 32, 44 ordnungsgemäß auf den oberen und unteren maschinenbearbeiteten flachen Oberflächen 22, 32 des optischen Elements über das Beschichtungsmaterial 50 aufsitzen, wird das Beschichtungsmaterial ausgehärtet, indem man die Sandwich-Anordnung einschließlich des optischen Elements und der optischen Flachstücke 30, 40 aus Quarz einer UV-Bestrahlung 52 aussetzt. Die Sandwich- Anordnung wird über etwa 5 Sekunden unter einer UV-Strahlung von 23,6W/mm (600 Watt pro Zoll) ausgehärtet. Es ist ersichtlich, daß andere Leistungsstärken der Aushärtelampe die Aushärtefunktion in unterschiedlichen Zeitspannen ausführen und die Erfindung nicht auf die obigen Angaben beschränkt ist.
Während des Aushärteprozesses wird das Beschichtungsmaterial 50 gehärtet und verbindet sich mit den oberen und unteren maschinenbearbeiteten flachen Oberflächen 22, 24. In geringerem Maße wird eine Verbindung mit den optisch flachen Oberflächen 32, 42 der optischen Flachstücke 30, 40 aus Quarz hergestellt. Folglich müssen die optischen Flachstücke 30, 40 aus Quarz vom Beschichtungsmaterial 50 entfernt werden. Um die optischen Flachstücke 30, 40 aus Quarz von der ausgehärteten Sandwich-Anordnung zu entfernen, wird die ausgehärtete Anordnung 10 für etwa eine Stunde in einem Ofen mit 50ºC aufgeheizt. Die Anordnung 10 wird dann herausgenommen und man läßt sie auf Raumtemperatur abkühlen. Während des Abkühlens der ausgehärteten Anordnung 10 auf Raumtemperatur lassen sich die optisch flachen Quarzstücke 30, 40 von der Schicht aus ausgehärtetem Beschichtungsmaterial 50 entfernen. Werden die optisch flachen Quarzstücke 30, 40 nicht vom Beschichtungsmaterial 50 entfernt, so setzt man die ausgehärtete Anordnung 10 erneut Wärme aus und läßt sie auf Raumtemperatur abkühlen. Nach dem Entfernen der optischen Flachstücke 30, 40 aus Quarz bilden die maschinenbearbeiteten flachen Oberflächen 22, 24 Reproduktionen der optisch flachen Oberflächen 32, 42 aus Quarz. Die beiden gleichzeitig mit diesem Verfahren hergestellten optisch flachen Oberflächen sind praktisch parallel zueinander, wie dies zur Erzielung einer störungsfreien internen Reflexion gefordert wird.

Claims

1. Verfahren zum Reproduzieren einer optisch ebenen Fläche mit den Schritten:

a) Bereitstellen eines optischen Elements (20) aus Kunststoff mit einer maschinell bearbeiteten ebenen Fläche (24), welche eine Vielzahl von Rillen (27) aufweist;

b) Aufbringen eines Beschichtungsmaterials (50) auf eine praktisch perfekte optische ebene Fläche (40);

c) Positionieren und Aufrollen des optischen Elements (20) auf das auf die optisch perfekte Fläche (40) aufgebrachte Beschichtungsmaterial (50) derart, daß die Rillen mit dem Beschichtungsmaterial ausgefüllt werden und überschüssiges Beschichtungsmaterial aus dem Raum zwischen der ebenen Fläche (24) und der optisch perfekten Fläche (40) herausgedrückt wird;

d) Aushärten des zwischen dem optischen Element (20) und der optisch perfekten Fläche (40) eingeschlossenen Beschichtungsmaterials; und

e) Entfernen der optisch perfekten Fläche (40) vom ausgehärteten Beschichtungsmaterial.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das optische Element (20) eine zusätzliche ebene Fläche (22) parallel und der maschinell bearbeiteten ebenen Fläche (24) zugewandt aufweist und diese zusätzliche ebene Fläche eine weitere Vielzahl von Rillen (27) aufweist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:

a) Aufbringen zusätzlichen Beschichtungsmaterials (50) auf die zusätzliche ebene Fläche (22) des optischen Elements (20);

b) Positionieren und Aufrollen einer praktisch perfekten optischen Fläche (30) auf die zusätzliche ebene Fläche derart, daß die zusätzliche Vielzahl von Rillen auf der zusätzlichen ebenen Fläche mit dem zusätzlichen Beschichtungsmaterial ausgefüllt und überschüssiges Beschichtungsmaterial aus dem Raum zwischen der zusätzlichen ebenen Fläche (22) und der zusätzlichen optisch perfekten Fläche (30) herausgedrückt wird;

c) Aushärten des zwischen der zusätzlichen ebenen Fläche (22) und der zusätzlichen optisch perfekten Fläche (30) befindlichen Beschichtungsmaterials, wenn das Beschichtungsmaterial zwischen der maschinell bearbeiteten ebenen Fläche (24) und der optisch perfekten Fläche (40) befindlich Beschichtungsmaterial ausgehärtet wird, so daß sich eine ausgehärtete Anordnung ergibt; und

d) Entfernen der zusätzlichen optisch perfekten Fläche (30) vom ausgehärteten zusätzlichen Beschichtungsmaterial.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Aufrollen der optisch perfekten Fläche (30, 40) auf die ebene Fläche (22, 24) das Aufpressen der zusätzlichen optisch perfekten Fläche (30, 40) während einer vorgegebenen Zeit und mit einer solchen Kraft umfaßt, daß überschüssiges Beschichtungsmaterial zwischen der maschinell bearbeiteten ebenen Fläche (22, 24) und der optisch perfekten Fläche (30, 40) aus dem Zwischenraum herausgedrückt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, derart abgewandelt, daß das Beschichtungsmaterial nicht auf die optisch perfekte(n) Fläche(n) (30, 40), sondern auf die optisch ebene(n) Fläche(n) (22, 24) aufgetragen wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Auftragens das Aufgießen von Beschichtungsmaterial auf die optisch perfekte Fläche (30, 40) und/oder die optisch ebene Fläche (22,24) derart umfaßt, daß das Beschichtungsmaterial ohne Lufteinschlüsse auf die Flächen fließt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die optisch perfekten Flächen (30, 40) optische Quarzflächen sind und der Schritt des Auftragens das Vorbereiten der optischen Quarzflächen umfaßt durch:

a) Reinigen der optischen Quarzfläche mit einer saueren Lösung;

b) Spülen der optischen Quarzfläche zum Entfernen von Verunreinigungen; und

c) Trocknen der optischen Quarzflächen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Trocknen das Aufheizen der optischen Quarzflächen (30, 40) in einem Ofen umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Trocknen der optischen Quarzflächen (30, 40) mit einer Alkohollösung umfaßt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Anspruche, bei dem das Aushärten einen Schritt umfaßt, bei dem das zwischen den maschinell bearbeiteten ebenen Flächen (22, 24) und den optisch perfekten Flächen (30, 40) eingeschlossene Beschichtungsmaterial Ultraviolettlicht ausgesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Entfernens umfaßt:

a) Aufheizen der ausgehärteten Anordnung auf eine vorgegebene Temperatur oberhalb der Raumtemperatur;

b) Abkühlen der ausgehärteten Anordnung auf Raumtemperatur; und

c) Trennen der optisch perfekten Fläche (30, 40) vom Beschichtungsmaterial (50).