-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen strahlumlenkender, phasenschiebender, optischer Anordnungen, wobei ein Umlenkprisma und ein optischer Phasenschieber hergestellt und bestimmte Lagen zueinander gebracht werden. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine entsprechende strahlumlenkende, phasenverschiebende, optische Anordnung, die ein Umlenkprisma und einen optischen Phasenschieber aufweist, welche in bestimmte Lage zueinander justiert sind.
-
Strahlumlenker, die eine längs einer optischen Achse eingefallenen Strahl entgegen der Einfallsrichtung zurückwerfen, sind bekannt. Hierfür gibt es verschiedenste Prismenformen. Am weit verbreitesten sind Prismenformen mit einem Dachprisma, wobei die Dachflächen zueinander rechtwinklig und zur optischen Achse in einem Winkel von 45° liegen. Phasenschieber sind ebenfalls bekannt; sie dienen zur Änderung des Polarisationszustandes, beispielsweise von linear in zirkular. In bestimmten Anwendungen müssen Strahlumlenker mit Phasenschiebern kombiniert werden, so dass der auf den Strahlumlenker einfallende oder von dort ausfallende Lichtstrahl durch einen Phasenschieber läuft. Eine solche Anwendung findet sich beispielsweise bei der Glukosemessung mittels dem aus der
DE 10 2007 031 282 A1 bekannten Sensorprinzip. Das phasenschiebende Element muss präzise zum Strahlumlenker justiert werden, was insbesondere für die Massenproduktion entsprechend aufwendig zu fertigende Halterungen und ein mühsames Einlenken des Strahlumlenkers und des phasenschiebenden Elementes in diese Halterung mit sich bringt. Für Serienanwendungen, wie sie in der
DE 10 2007 031 284 A1 beschrieben sind oder gar für Wegwerfelemente, wie sie im Bereich der Medizintechnik und insbesondere der Messung des Glukosegehaltes im Blut anzustreben sind, ist der herkömmliche Ansatz kaum anwendbar, da die Bauteile aufgrund des Fertigungsaufwandes zu teuer wären.
-
Aus der
JP 2010015126 A ist eine strahlumlenkende, phasenschiebende, optische Anordnung bekannt. Die
JP 2005037745 A beschreibt eine polarisierende, strahlumlenkende Anordnung, ihr Herstellungsverfahren sowie eine Flüssigkristallanzeige.
-
Zur Herstellung optischer Elemente ist im Stand der Technik aus der
WO 2011/085880 A1 ein Abformverfahren bekannt, bei dem ein strahlungshärtbares Material, beispielsweise UV-härtender Kunststoff abgeformt wird. Mit diesem Verfahren werden optische Bauteile hergestellt, die aus einer Vielzahl von einzelnen optischen Elementen bestehen, die auf einem Substrat voneinander beabstandet nebeneinander liegen. Die Ausführungsbeispiele der genannten Schrift umfassen Mini-Linsenarrays, die auf einem Glassubstrat abgeformt werden. Die Höhenerstreckung dieser optischen Elemente ist klein gegen die Dicke des Glassubstrates.
-
Die Erfindung soll ein Verfahren zur Herstellung einer strahlumlenkenden, phasenverschiebenden, optischen Anordnung sowie eine entsprechende optische Anordnung umfassend einen Strahlumlenker und ein phasenschiebendes Element angeben, das gegenüber dem Stand der Technik eine erheblich kostengünstigere Herstellung gestattet und somit deren Einsatz auch bei gegenüber den bisherigen Einsatzmöglichkeiten erheblich kostenempfindlicheren Anwendungen eröffnet.
-
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch folgende Herstellungsschritte erreicht:
- a) zunächst wird eine Prismenplatte mit einer Vielzahl nebeneinander liegender Prismenleisten hergestellt, die jeweils im Querschnitt der gewünschten Prismenform des Umlenkprismas entsprechen und sich entlang einer Längsrichtung erstrecken, wobei die Prismenplatte eine Grundfläche aufweist, während auf ihrer Oberseite die Prismenleisten durch rechtwinklig zueinander liegende Dachflächen dachförmig in Firstlinien vorspringend angeordnet sind, die durch der Längsrichtung folgende Täler voneinander getrennt sind,
- b) die Prismenplatte wird an ihrer Grundfläche mit phasenschiebenden Elementen versehen, indem längs jeder Prismenleiste entweder ein Streifen oder eine Reihe von Feldern aus phasenschiebendem Material vorgesehen wird, der/die von der Oberseite aus gesehen nur unter einer der Dachflächen liegt/liegen,
- c) die Prismenplatte wird an den Dachflachen verspiegelt, und
- d) die Prismenplatte wird entlang der Täler zwischen den Prismenleisten aufgeschnitten und quer zur Längsrichtung in Teilstücke geteilt, die jeweils eine strahlumlenkende, phasenschiebende, optische Anordnung bilden.
-
Es wird eine optische Anordnung geschaffen, die beide Funktionen, d. h. Strahlumlenkung und Phasenschiebung für den ein- oder ausfallenden Lichtstrahl in einem Bauteil zusammenfasst. Im Bauteil sind Umlenkprisma und Phasenschieber fest verbunden, so dass es eingesetzt werden kann, ohne dass für die Justierung von Strahlumlenkung und Phasenschiebung zueinander nach der Herstellung des Bauteils noch Justieraufwand anfiele.
-
Das erfindungsgemäße Herstellverfahren ermöglicht es erstmals, in einem Herstellungsdurchgang in wirtschaftlicher Weise eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Anordnungen zu produzieren und die bisher übliche separate Herstellung der Phasenschieber und der Umlenkprismen, deren Einzelbearbeitung (Polieren, Beschichten) und gegenseitige Justierung zu vermeiden. Auch entfallen die im Stand der Technik nötigen separaten Halterungen für Umlenkprisma und Phasenschieber, welche die Relativlage dieser beiden getrennten Elemente einzustellen erlauben müsste. Diese Einstellungsmöglichkeit erfordert üblicherweise aufwendige Justiervorrichtungen, mit der die Relativlage der Elemente verändert und auf eine gewünschte Lage einjustiert werden kann. Auch ist durch die erfindungsgemäße Anordnung die Justierlage von phasenschiebendem Element und Strahlumlenkelement automatisch vor Dejustierung, z. B. durch Temperatur- oder mechanische Einflüsse, gesichert, da das phasenschiebende Element und das strahlumlenkende Element fest miteinander verbunden sind.
-
So wird bei der Erfindung durch die grundsätzliche Herstellung von Prismenplatten, deren jede eine Vielzahl parallel nebeneinander liegender, miteinander verbundener Prismenleisten umfasst, bereits die Basis dafür geschaffen, dass mit einem Herstelldurchgang gleichzeitig eine Vielzahl von Anordnungen erzeugt werden kann.
-
Das phasenschiebende Material kann direkt auf die Grundfläche der Prismenplatte aufgebracht werden. Dies ist vor oder nach dem Ausbilden der Prismenleisten möglich. Die Struktur wird dabei so ausgebildet, dass das phasenschiebende Element an der gewünschten Stelle bezogen auf die Dachfläche liegt. Da das phasenschiebende Element nur für den ein- oder ausfallenden Lichtstrahl wirksam sein soll, befindet sich das phasenschiebende Material sin Draufsicht auf die Oberseite nur über einer der Deckflächen. Die Deckflächen bilden später diejenigen Flächen, welche den Strahl umlenken. Die Struktur des phasenschiebenden Materials auf der Grundfläche und die Ausbildung der Prismenleisten sind deshalb entsprechend aneinander angepasst. Bevorzugt wird das phasenschiebende Material als Streifen auf die Grundfläche aufgebracht. Prismengeometrie und Streifenbreite und -lage sind so gewählt, dass der Streifen sich von einer Mittelebene der Prismenleisten (senkrecht stehend auf der Grundfläche und durch die Firstlinie laufend) bis mindestens über den Rand der Prismenleiste (definiert durch eine auf der Grundfläche senkrecht stehende Ebene, welche durch den Talgrund geht) erstreckt. Besonders bevorzugt ist es jedoch, das phasenschiebende Material in einem Streifen vorzunehmen, der sich von einer Mittelebene der Prismenleiste bis zur Mittelebene der nächsten Prismenleiste erstreckt. An diesen Streifen schließt eine Lücke ohne phasenschiebendes Material gleicher Breite bis zur nächsten Mittelebene an. Diese Abfolge von Streifen aus phasenschiebendem Material und Lücke setzt sich dann quer zur Längsrichtung der Prismenleisten fort.
-
Beim Aufschneiden der Phasenplatte entlang der Täler der Prismenplatte erhält man dann automatisch Prismenstäbe die auf einer Hälfte ihrer Grundfläche, d. h. auf einer Seite der Mittelebene phasenschiebendes Material und auf der anderen Hälfte aufgrund der Lücke kein phasenschiebendes Material tragen.
-
Zur Verwirklichung der strahlumlenkenden Funktion werden die Dachflächen der Prismenleisten spiegelnd ausgestaltet. Dies kann dadurch geschehen, dass sie aufgrund der Geometrie totalreflexierend sind oder durch Zusammenwirkung mit einem anderen Bauteil spiegelnd wirken oder geeignet beschichtet werden. Bei Totalreflexion wird die Oberfläche geeignet durch das Abformen glatt ausgebildet.
-
Anstelle der erwähnten streifenförmigen Struktur des phasenschiebenden Materials ist es auch möglich, eine Abfolge von Feldern vorzusehen, quasi in den Streifen Lücken auszubilden. Diese Lücken können beispielsweise den Spuren entsprechen, in denen die Prismenleisten quer zur Längsrichtung in Teilstücke geteilt werden.
-
Die phasenschiebenden Elemente können auf der Grundfläche durch verschiedene Art und Weisen realisiert werden, in denen das phasenschiebende Material aufgebracht wird. Möglich sind z. B. photolithographische Prozesse zur Strukturierung einer Beschichtung. Auch ist es möglich, an der Grundfläche geeignete Vertiefungen auszubilden, in die phasenschiebendes Material eingefüllt oder phasenschiebende Körper eingelegt werden. Weiter ist es möglich, geeignet strukturierte, phasenschiebende Platten direkt auf die Grundfläche aufzukitten.
-
Die Herstellung der Prismenplatte kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in unterschiedlicher Weise realisiert werden. So werden bevorzugt Prismenplatten durch Prägen aus einem Ausgangsmaterial hergestellt. Es kann jedoch auch in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, die Prismenplatten durch Gießen oder auch durch spanende Bearbeitung eines plattenförmigen Ausgangsteiles, etwa mittels Fräsen, zu erzeugen.
-
Auch ist es möglich, die Prismenplatte mehrteilig aufzubauen. Ein solches Herstellverfahren geht von einer Platte aus, die optisch transparent ist. Auf einer Seite dieser Platte wird ein optisch transparentes Material zum Bilden der Prismenleisten abgeformt. Hierzu kann beispielsweise das in der bereits eingangs genannten
WO 2011/085880 A1 bekannte Verfahren zur Anwendung kommen. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird diesbezüglich voll hier eingebunden. Die mehrteilige Bauweise erlaubt es die Streifen vor der Anformung der Prismenleisten an der Platte auszubilden.
-
Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Verfahren ist, dass die Prismenplatte eine Vielzahl nebeneinanderliegender Prismenleisten hat. Die Prismenleisten bilden an ihren Firstlinien den für Strahlumlenkung nötigen rechten Winkel, sind also durch zwei Dachflächen begrenzt, die unter rechtem Winkel an der Firstlinie zusammenlaufen. Gegenüber der Grundfläche der Platte liegen diese Dachflächen in einem 45°-Winkel. Der Querschnitt der angeformten Prismenleisten ist der eines rechtwinkligen, gleichschenkligen Dreiecks, wobei der rechte Winkel an der Firstlinie liegt und die Basis des Dreiecks an der Verbindungsstelle des angeformten Materials und der optisch transparenten Platte angeordnet ist.
-
Die erfindungsgemäß hergestellte Prismenplatte ist ein Zwischenprodukt. Jede solchermaßen hergestellte Prismenplatte wird vereinzelt, um die Anordnungen zu bilden. Hierfür kommen verschiedene Möglichkeiten in Betracht. Eine umfasst folgende Schritte:
- d1) die Prismenplatte wird auf einer Seite mit den dort vorspringenden Firstlinien seiner Prismenleisten auf einer Unterlage lösbar befestigt, insbesondere aufgeklebt;
- d2) sodann wird die Prismenplatte entlang der Täler zwischen den Prismenleisten aufgeschnitten;
- d3) anschließend werden alle Prismenleisten senkrecht zu ihrer Längsrichtung in die Teilstücke geteilt und
- d4) die Teilstücke werden von der Unterlage gelöst.
-
Dabei werden die Prismenplatten auf einer Seite mit den vorspringenden Firstlinien der Prismenleisten auf einer klebenden Unterlage lösbar verklebt. Die Prismenleisten kleben dann entlang ihren vorspringenden Firstlinien an der klebenden Unterlage (lösbar) an. Wenn nun in einem anschließenden Herstellungsvorgang die Prismenplatten entlang der Täler zwischen den Prismenleisten aufgeschnitten werden, gewährleisten die Verklebungen an den Firstlinien der Prismenleisten, dass sich die Lage der Prismenleisten während des Trennvorganges relativ zueinander nicht verändert, so dass auch eine ganz präzise Ausführung der vorzunehmenden Trennvorgänge sichergestellt ist.
-
In einem letzten Herstellungsschritt kann nun ein Zerteilen der durch das Aufschneiden erhaltenen Prismastäbe senkrecht zu deren Längserstreckung in einzelne Teilstücke erfolgen, deren jedes bereits eine fertige Anordnung darstellt, wobei auch hier während des Trennvorganges die einzelnen Prismenstäbe in ihren relativen Lagen zueinander durch die Verklebung an ihren Unterseiten auf der klebenden Unterlage festgehalten werden.
-
Damit ist mit einem Herstellungsdurchgang bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gleichzeitig eine Vielzahl von Anordnungen herstellbar, wodurch sich die Herstellungskosten, bezogen auf die einzelne Anordnung, ganz erheblich gegenüber einer Einzelherstellung reduzieren. Dazu trägt auch bei, dass bei einer solchen Herstellung keine Umlagerung und Justierung der Einzelteile erfolgen muss. Der kostenmäßige Vorteil ist dabei so erheblich, dass sich nunmehr für die Anwendung solcher Anordnungen auch Einsatzgebiete für diese erschließen, bei denen sie bislang wegen ihrer hohen Herstellungskosten wirtschaftlich nicht sinnvoll einsetzbar waren, so z. B. für Einweg-Glukose-Messsensoren.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind an der Prismenplatte die Prismenleisten mit mindestens einem senkrecht zu ihrer Längserstreckung liegenden, mit einer ebenen Oberfläche versehenen Haltesteg mit gleicher Höhe wie die Prismenleisten selbst verbunden, wobei beim Aufschneiden der Prismenplatten entlang der Täler zwischen den Prismenleisten jeweils auch der mindestens eine Haltesteg, senkrecht zu seiner Längserstreckung, mit durchgeschnitten wird.
-
Sind durch dieses Aufschneiden die einzelnen Prismenleisten in Prismenstäbe vereinzelt, ist an jedem derselben noch der beim Längsschnitt dort verbliebene Restanteil des mindestens einen Haltesteges befestigt. Bevorzugt wird dieser dann anschließend noch in einem weiteren Bearbeitungsschritt an allen Prismenstäben senkrecht zur Längsrichtung der Prismenstäben abgetrennt, wobei infolge der klebenden Unterlage weiterhin die Beibehaltung der Relativlage aller Einzelteile sichergestellt ist.
-
Der Einsatz mindestens eines quer zu den Prismenleisten verlaufenden Haltesteges an jeder Prismenplatte mit gleicher Höhe wie diese ist nicht erforderlich, bringt jedoch im Hinblick auf ein Ankleben der Doppel-Prismenplatten auf der Unterlage den Vorteil, dass die an der Unterlage nicht nur entlang den relativ kleinen Firstflächen der Prismenleisten erfolgt, sondern deutlich vergrößert wird durch die dann auf der klebenden Unterlage ebenfalls klebend aufliegende Oberfläche jedes Haltesteges, wodurch insgesamt die Fixierung der Prismenplatte auf der klebenden Unterlage deutlich verstärkt wird, ohne dass in diesem Stadium die späteren optischen Flächen kontaktiert würden.
-
Die Frage, ob eine solche verstärkte Verklebung an der Unterlage erforderlich oder zumindest wünschenswert ist, hängt u. a. davon ab, in welcher Weise die klebende Unterlage ausgebildet ist.
-
In einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als klebende Unterlage ein Hilfsträger eingesetzt, auf dessen der Prismenplatte zugewandter Oberseite eine Schicht aus klebendem, verformbaren Material, z. B. Wachs, angebracht ist, in welche die vorspringenden Firstlinien der Prismenleisten der Prismenplatte zum Aufbau einer lösbaren Klebeverbindung eingedrückt werden. Für die Ausbildung der Schicht auf dem Hilfsträger kann dabei jedes geeignete, gut klebende, eine lösbare Verklebung herstellende Klebemittel eingesetzt werden, wobei sich z. B. die Verwendung des „Spezial-Kittlack C15” der Firma Satisloh AG, Baar, Schweiz, besonders bewährt hat. Bei Verwendung eines solchen geeigneten Klebemittels als Auflage auf dem Hilfsträger kann bereits ein geringfügiges Eindrücken der Firstlinien der Prismenleisten zur Herstellung einer Klebeverbindung führen, die so stark ist, dass sie auch bei dem Trennvorgang, der rechtwinklig zur Längsrichtung der bereits vereinzelten Prismenstäbe durchgeführt wird, nicht nur ein Verrutschen, sondern auch ein Verkippen der Prismenleisten, auch ohne Haltesteg(e), sicher verhindert.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Unterlage eine geeignete Klebefolie eingesetzt. Da bei einer solchen Verwendung einer Klebefolie jedoch die Klebewirkung zwischen dieser und den auf ihr anliegenden Firstflächen der Prismenleisten etwas geringer ist, als bei einer klebenden Schicht, in der die vorspringenden Firstlinien eingerückt sind, weil meist ein gewisses Eindrücken der Firstlinien in die klebende Schicht nicht möglich ist, empfiehlt sich die Herstellung von Doppel-Prismenplatten, bei denen auch quer zu den Prismenleisten verlaufende Haltestege vorgesehen sind. Hier ist durch die Verklebung zwischen der ebenen Oberfläche jedes Haltesteges und der Klebefolie eine vergrößerte Klebewirkung erreicht. Das gewährleistet die Durchführung aller erfindungsgemäß eingesetzten Schneide- bzw. Trennvorgänge bei guter Fixierung der voneinander zu trennenden Einzelteile der Prismenplatten während der Trennvorgänge.
-
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung von Haltestegen an den Doppel-Prismenplatten werden nach dem Abtrennen der Abschnitte des Haltesteges von den Prismenstäben diese von der als klebende Unterlage eingesetzte Klebefolie abgenommen und, jeweils um 45° in dieselbe Richtung verkippt, auf eine neue Klebefolie, in seitlicher Anlage aneinander und Ausrichtung zueinander, aufgesetzt, bevor anschließend der letzte Herstellungsschritt des Auftrennens aller Prismenleisten senkrecht zu ihrer Längsrichtung in Teilstücke und deren Entnahme von der klebenden Unterlage ausgeführt wird.
-
Hierbei werden bevorzugt die Prismenleisten nach dem Abtrennen der vordem an ihnen noch anhaftenden Teilstücke der Halteleiste von der Klebefolie abgenommen, da i. d. R. der Trennvorgang die Klebefolie schwächt, so dass danach die Fixierwirkung vor dem abschließenden Auftrennen der Prismenleisten in die einzelnen, Strahlteilerwürfel darstellenden Teilabschnitte nicht mehr ausreichend sichergestellt sein kann.
-
Durch Abnahme der Prismenstäbe von der Klebefolie nach Abtrennen der Teilstücke des mindestens einen Haltesteges von den Prismenstäben und durch das Auflegen der Prismenstäbe auf eine neue Klebefolie, dann aber um 45° verkippt, wodurch sie mit einer ihrer optischen Seitenflächen eben auf der Klebefolie aufliegen, kann für den letzten Trennvorgang des Abschneidens von Teilstücken dieser Prismenstäbe eine Halterung derselben auf der Klebefolie erreicht werden, die eine sichere Fixierung dieser Prismenstäbe in ihrer Lage relativ zueinander während des letzten Trennvorganges sicher gewährleistet.
-
Das Aufkleben der bereits vereinzelten Prismenstäbe mit einer Dachfläche auf die Unterlage hat den Vorteil, dass die Verklebung mit einer Fläche erfolgt, die von der Seite, an welcher die Verklebung ansetzt, nicht als optische Fläche dient. Die Strahlreflexion findet vielmehr an der Grenzfläche zwischen Prismenmaterial und Spiegelfläche statt. Die Außenfläche der Dachfläche ist deshalb für die Verklebung verfügbar, ohne dass Beeinträchtigungen auf die Strahlführung zu befürchten sind.
-
Verwendet man eine Befestigung der Prismenstäbe auf einer Unterlage, welche die optischen Flächen nicht beeinträchtigt, ist es gleichermaßen möglich, die Prismenstäbe mit ihrer Grundfläche auf die Unterlage aufzulegen und mit dieser zu verbinden. Dazu ist es besonders bevorzugt, dass die Grundfläche nach dem Aufbringen des phasenschiebenden Materials im wesentlichen eben ist, so dass sie bequem mit der Unterlage verklebt werden kann. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das phasenschiebende Material nur sehr dünn aufgetragen ist, beispielsweise in einer dünnen Beschichtung, dass die Lücken zwischen phasenschiebendem Material mit einem nicht-phasenschiebenden Material aufgefüllt sind oder dass das phasenschiebende Material in eine entsprechende Nut oder Vertiefung am Prismenkörper eingelegt wurde, so dass insgesamt eine ebene Deckfläche erreicht wird.
-
Bevorzugt wird bei der Erfindung bei Verwendung einer Klebefolie nur ein Haltesteg eingesetzt, der am Ende der Längsseiten aller Prismenleisten angebracht ist und in den diese alle einmünden.
-
Da beim Abformen Prismenleisten, also längs der Längsrichtung erstreckte Strukturen an der Platte angeformt werden, ist die Problematik der Schrumpfung des Materials beim Aushärten des Abformschrittes im erfindungsgemäßen Herstellverfahren sehr viel einfacher zu beherrschen, als bei der Herstellung isolierter Linsenstrukturen o. ä., wie sie in der
WO 2011/085880 A1 beschrieben sind. Das Nachfließen von weiterem aushärtbaren Material zum Ausgleich einer Materialschrumpfung beim Aushärten ist bei längserstreckten Prismenleisten unproblematisch zu realisieren.
-
Für das Aufschneiden der Prismenplatten und das Teilen der vereinzelten Prismenstäbe können verschiedene hierfür geeigneten Trennverfahren bzw. Trennvorrichtungen eingesetzt werden. Vorzugsweise werden hierfür Sägevorrichtungen, besonders bevorzugt Wafersägen, eingesetzt, die sich für das Sägen und Trennen hochpräziser Teile bei Einhaltung gleichzeitig besonders geringer Trennschlitze bewährt haben. Alternativ ist aber z. B. auch ein Schneiden mittels einer geeigneten Laser-Trenneinrichtung anwendbar.
-
Die optisch wirksamen Schichten, die bei solchen Strahlteilerwürfeln verwendet werden können, können vorteilhafterweise Metallbeschichtungen oder dielektrische Schichten oder andere geeignete Schichten aufweisen.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Schnittansicht einer strahlumlenkenden, phasenschiebenden, optischen Anordnung;
-
2, 3 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Prismenplatte mit einem Haltesteg, schräg von vorne unten (2) und oben (3);
-
4 eine Vorderansicht einer Prismenplatte entsprechend 2, die auf einer Klebefolie abgestellt ist, und zwar nach Ausführung der Trennvorgänge zwischen den Prismenleisten sowie zwischen diesen und dem Haltesteg;
-
5 die Anordnung aus 4, jedoch nach Abnahme der vereinzelten Prismenleisten, dann erfolgter Verdrehung derselben um einen Kippwinkel von 45° und erneuter flächiger Anlage derselben auf einer neuen Klebefolie;
-
6 eine Vorderansicht einer Prismenplatte gemäß 2, die auf einer Auflage aus klebendem Wachs abgestellt ist, vor Ausführung der Trennvorgänge zwischen den Prismenleisten, und
-
7 bis 11 Schnittdarstellungen verschiedener Prismenplatten ähnlich der der 2, die jedoch einstückig ausgebildet sind und auf verschiedene Weisen mit dem phasenschiebenden Material versehen werden.
-
Die Schnittdarstellung der 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung 1 zur Strahlumlenkung und Phasenverschiebung in einem optischen Strahl A. Die Anordnung 1 ist in der Bauweise der 1 durch ein Prisma 2 gebildet, das mit einer Platte 3 verbunden ist. Prisma 2 und Platte 3 haben eine geometrische Form, die einen längs einer Mittelachse M einfallenden Strahl A um 180° umlenkt. Der Begriff „Strahlumlenkung” und „Umlenken” hat im Sinne dieser Beschreibung die Bedeutung einer 180°-Umlenkung. Das Prisma 2 weist für diese Strahlumlenkung zwei Dachflächen 4 und 5 auf, die rechtwinklig zueinander und im 45° Winkel zur Mittelachse M liegen. Die Dachflächen 4 und 5 laufen in einer Firstlinie rechtwinklig zusammen, die auf der Mittelachse M liegt.
-
1 zeigt eine Schnittdarstellung. Die Anordnung 1 erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene, so dass die in 1 dargestellte Mittelachse M tatsächlich eine Mittelebene ist. Zum besseren Bezug auf die Zeichnungen wird dennoch in dieser Beschreibung mitunter der Begriff „Mittelachse” verwendet. Ein Lichtstrahl A, der auf die optische Anordnung einfällt, passiert die Platte 3, welche für den Lichtstrahl transparent ist, wird an der Dachfläche 4 um 90° zur Dachfläche 5 reflektiert, welche den Lichtstrahl nochmals um 90° umlenkt, so dass er als Lichtstrahl B wieder aus der Anordnung 1 austritt. Um den Strahl zweimal umzulenken, sind in der gezeigten Ausführungsform die Dachflächen 4 und 5 verspiegelt oder totalreflexierend. Dies ist durch eine Strichlierung angedeutet.
-
Die Anordnung 1 hat auf der in 1 oben liegenden Seite der Platte 3 die Eintritts- und Austrittsfläche für den Lichtstrahl. Die Hälfte dieser Fläche ist mit einer phasenschiebenden Schicht 6 versehen. Dadurch wird der Lichtstrahl nach der zweimaligen Umlenkung an den Dachflächen 4 und 5 in seiner Phaseneigenschaft geändert. Beispielsweise wird aus einer zirkular polarisierten Strahlung linear polarisierte Strahlung oder umgekehrt. Die Anordnung der phasenschiebenden Schicht auf der rechten (oder alternativ auf der linken) Hälfte der Eintrittsfläche sorgt dafür, dass ein einfallender Lichtstrahl A zuverlässig hinsichtlich seiner Phaseneigenschaften geändert wird. Entweder fällt er, wie in 1 dargestellt ist, auf der Hälfte der Eintrittsfläche ein, die keine phasenschiebende Schicht hat; dann erhält man die Verhältnisse der 1, bei denen der Lichtstrahl beim Austritt aus der Anordnung 1 in seiner Phaseneigenschaft geändert wird. Oder der Lichtstrahl fällt auf der anderen Hälfte ein. Dann tritt er zuerst durch die phasenschiebende Schicht und wird beim Eintritt in die Anordnung 1 in seiner Phasenzusammensetzung auf die gewünschte Art und Weise geändert. Er propagiert dann durch die Platte 3 und das Prisma 2 bereits in der geänderten Phaseneigenschaft und tritt auch mit dieser Phaseneigenschaft an der anderen, nicht mit der phasenschiebenden Schicht 6 belegten Hälfte der Ein-/Austritts-Fläche aus.
-
Dieses Prinzip gilt natürlich auch für ein Lichtstrahlbündel, dessen Ausdehnung größer als die halbe Ein-/Austritts-Fläche ist. Ein solches Lichtstrahlbündel fällt zum Teil durch die mit der phasenschiebenden Schicht 6 belegte Hälfte der Ein-/Austritts-Fläche und zum verbleibenden Teil durch die nicht mit dieser Schicht 6 belegte Fläche. Der erste Teil wird somit beim Eintritt in die Anordnung 1 in seinen Phaseneigenschaften wie gewünscht modifiziert, der andere Teil beim Austritt. Im Ergebnis wird der Lichtstrahl in sich umgelenkt und hinsichtlich seiner Phaseneigenschaften wie gewünscht modifiziert.
-
Die Mehrteiligkeit der Anordnung 1 in 1 ist exemplarisch. Natürlich können die Platte 3 und das Prisma 2 auch miteinander einstückig ausgebildet werden. Auch ist eine Platte 3 mit einem rechteckigen Querschnitt nicht zwingend erforderlich, sondern die phasenschiebende Schicht 6 könnte auch direkt auf das Prisma 2 aufgebracht werden.
-
Ein rechteckiger Abschnitt, beispielsweise in Form einer separaten Platte 3 oder in Form eines entsprechenden Abschnittes einer einteiligen Kombination aus Platte 3 und Prisma 2 ist jedoch unter Herstellgesichtspunkten, wie nachfolgend erläutert wird, äußerst vorteilhaft. Er erlaubt es, eine Vielzahl von Anordnungen 1 kostengünstig in einem einzigen Herstellverfahren zu erzeugen.
-
Dieses Herstellverfahren wird nachfolgend in verschiedenen Varianten anhand der 2 bis 11 erläutert, wobei die dort erwähnten strukturellen Merkmale der Anordnung 1 natürlich auch Ausführungsformen der strahlumformenden, phasenschiebenden, optischen Anordnung 1 betreffen und schildern.
-
Die 2 und 3 zeigen in perspektivischen Schrägansichten ein Zwischenprodukt bei der Herstellung einer Vielzahl von Anordnungen 1. 2 zeigt dabei das Zwischenprodukt von einer Unterseite her, 3 dasselbe Zwischenprodukt von einer Oberseite her. Das Zwischenprodukt wurde ausgehend von einer Platte 7 aus Glas oder einem anderen optisch transmissiven Material gewonnen. Die Platte 7 weist eine Unterseite U und eine Oberseite O auf. An der Unterseite U die Platte 7 mit Streifen 8 versehen, die im späteren Strahlteilerwürfel 1 die phasenschiebende Schicht 6 realisiert.
-
Vor oder nach Aufbringen der Streifen
8 auf die Unterseite U wird auf die Oberseite O ein optisch transparentes Material abgeformt. Dazu kann beispielsweise das aus der genannten
WO 2011/085880 A1 bekannte Verfahren zur Anwendung kommen. Dadurch werden auf der Platte
7 eine Vielzahl parallel zueinander liegender, nebeneinander angeordneter Prismenleisten
9 gebildet. Die Prismenleisten
9 münden am Ende einer ihrer Längsseiten (in
2 oben) in einem quer zu ihnen verlaufenden Haltesteg
11 ein, der an seiner gesamten Oberseite eine ebene Oberfläche
11a aufweist. Der Haltesteg
11 ist über seine gesamte Erstreckung hinweg in konstanter Höhe h ausgeführt, wobei diese exakt dem Abstand zwischen der Unterseite und den Prismenleisten
9 an deren höchster Stelle entspricht, die jeweils durch eine Firstlinie
16 gebildet ist. Die Oberfläche
11a liegt mit den Firstlinien
16 der Prismenleisten
9 in einer gemeinsamen Ebene.
-
Jede Prismenleiste hat im Querschnitt die Form eines rechtwinkligen, gleichschenkligen Dreiecks, wie es dem Prisma 2 der 1 entspricht. Das die Prismenleisten 9 bildende Material ist folglich durch Dachflächen 17, 18 begrenzt.
-
Die Firstlinien 16 der einzelnen Prismenleisten 9 sind voneinander durch V-förmige Täler 15 in Form entsprechender Einschnitte getrennt, wobei die einzelnen Täler 15 jeweils entlang einer Linie 15a eine tiefste Talstelle aufweisen. Dabei ist zu bemerken, dass dieser Talgrund bei jedem Tal 15 sich in der Praxis u. U. nicht als eine im Querschnitt spitzwinkelig zusammenlaufende Ecke darstellt, sondern aus herstellungstechnischen Gründen eine kleine Abrundung aufweisen kann, die jedoch in 2 zur Vereinfachung durch die Linien 15a am Grund der Täler 15 dargestellt ist. Gleichermaßen ist es aus fertigungstechnischen Gründen möglich, dass die Täler 15 nicht bis zu der Unterseite U bzw. Oberseite O der Platte 7 reichen, sondern sich etwas darüber befinden.
-
Die Anordnung der 2, 3 stellt eine Prismenplatte 12 dar, die auf der Platte 7 aufgebaut ist. Die Prismenplatte 12 soll nur einen Teilausschnitt aus einer größeren Prismenplatte darstellen. Nach der Herstellung der Prismenplatte 12, wie in 2 als Teilausschnitt gezeigt, wird diese noch weiter bearbeitet. So werden die Dachflächen 18 und 17 der einzelnen Prismenleisten 9 an der Oberseite 14 der Prismenplatte 12 verspiegelt.
-
Der Schritt der Verspiegelung kann vor oder nach dem Aufbringen der Streifen 8 erfolgen. Die Verspiegelung sorgt dafür, dass die Dachflächen 4 und 5 der späteren Anordnung 1 die Strahlen zuverlässig umlenken.
-
Die Streifen 8 und die Prismenleisten 9 sind so zueinander ausgerichtet, dass jeder Streifen 8 genau eine der zwei Dachflächen 17, 18 zweier nebeneinanderliegender Prismenleisten 9 überdeckt (gesehen von der Unterseite U her). In der in den 2 und 3 gezeigten dargestellten Ausführungsform erstreckten sich die Streifen 8 zum einen längs der Längsrichtung L, entlang welcher die Prismenleisten 9 verlaufen und haben zum anderen quer dazu eine Breite, die genau dem Abstand zwischen zwei Mittelebenen M entspricht. Dadurch ergibt sich zwischen zwei benachbarten Streifen eine Lücke 10 gleicher Größe. Streifen 8 und Lücken 10 wechseln sich ab. Dies führt dazu, dass für quer zur Längsrichtung L aufeinanderfolgende Prismenleisten einmal die linke und das andere Mal die rechte Dachfläche unter einem Streifen 8 liegt. Dieses Vorgehen erlaubt es, wie später aus dem Herstellverfahren deutlich wird, mit einer geringeren Anzahl an dann breiteren Streifen 8 zu arbeiten. Natürlich wäre es auch möglich, über jede linke oder rechte Dachfläche einer Prismenleiste einen Streifen 8 auszubilden, der dann genau halb so breit ist, wie in der Ausführungsform der 2 und 3.
-
Der Streifen 8 besteht aus einem phasenschiebenden Material, d. h. die Streifen 8 stellen später die phasenschiebende Schicht 6 der Anordnung 1 bereit. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Streifen 8 auf der Unterseite U der Platte angeordnet sind. Es ist gleichermaßen möglich, sie auf der Oberseite O auszubilden und die Prismenleisten 9 über den Streifen 8 und den Lücken 10 abzuformen. Dies ist besonders dann einfach zu realisieren, wenn die Dicke der Streifen 8 gegenüber der Höhe der Prismenleisten 9, d. h. gegenüber deren Erstreckung zwischen Oberseite O und Firstlinie 16 vernachlässigbar ist.
-
Die Prismenplatte 12 wird nun mit den Firstlinien 13 auf einer Klebefolie 12 abgelegt. Dabei berühren die Firstlinien 16 an der Oberseite 14 der Prismenplatte 12, die der Klebefolie 13 zugewandt ist, die Klebefolie 13 und gleichermaßen liegt dann der Haltesteg 11 mit seiner ebenen Oberfläche 11a ebenfalls auf der Klebefolie 13 auf.
-
In einem weiteren Herstellungsschritt zur Erzeugung der gewünschten Anordnung 1 wird die auf der Klebefolie 13 aufliegende Prismenplatte 12 in Längsrichtung der Prismenleisten 9, und zwar entlang der Grundlinien jedes Tales 15 zwischen zwei Prismenleisten 9, durch eine geeignete Trennvorrichtung aufgeschnitten, wobei der Schnitt auch über das Ende des jeweiligen Tales 15 durch den Haltesteg 11 hindurch (senkrecht zu dessen Längserstreckung) erfolgt, wodurch jede der so voneinander getrennten Prismenleisten 9 an ihrem dem Haltesteg 11 zugewandten Endbereich mit dem durch den Schnitt erzeugten Teilabschnitt dieses Endbereiches weiterhin verbunden ist. Durch die Breite des Trennelementes der Trennvorrichtung kann beim Schneiden auch eine evtl. vorhandene Abrundung am Talboden so entfernt werden, dass die dort zusammenlaufenden schrägen Dachflächen 19, 18 zweier benachbarter Prismenleisten 9 bis an die Schnittstelle hin eine plane optische Fläche ergeben.
-
Infolge der Berührung zwischen den einzelnen Prismenleisten 9 und der ebenen Oberfläche 9a des Haltesteges 11 mit der Klebefolie 13 wird während des Schnittes eine ausreichende Fixierung der Einzelteile zueinander erreicht, so dass der Schnitt präzise durchgeführt werden kann, ohne dass es zu einer Veränderung der relativen Lagen der Einzelteile zueinander kommt.
-
Zur Durchführung des Trennvorganges kann jede geeignete Trennvorrichtung eingesetzt werden. Als besonders günstig hat sich hierfür jedoch die Verwendung einer Wafersäge erwiesen, die ein hochpräzises Aufschneiden bei einer gleichzeitig extrem kleinen Schnittbreite gestattet und die beim Aufschneiden so eingestellt werden kann, dass sie auch noch etwas in die Oberfläche der Klebefolie 13 einschneidet, ohne die Klebefolie 13 jedoch vollständig durchzutrennen.
-
Sind die Prismenleisten 9 entlang der Grundlinien 15a der Täler 15 voneinander getrennt, kann mit einem weiteren Trennvorgang (und ohne die Notwendigkeit einer Umgruppierung der einzelnen Elemente) anschließend durch einen senkrecht zur Längsrichtung der Prismenleisten 9 geführten Schnitt ein Abtrennen aller an den Enden der Prismenleisten 9 noch befestigten Abschnitte der Haltestege 11, entlang der vorderen Endfläche des Haltesteges 11 durchgeführt werden.
-
Nach dem Abtrennen aller Teilabschnitte des Haltesteges 11 ist dann der Zustand erreicht, wie er in 4 dargestellt ist. Die jeweils vereinzelten Prismenleisten 9 bilden nun Prismenstäbe 25. Jeder Prismenstab weist dabei eine Streifenhälfte 8a, 8b auf, da nicht nur die Platte 7, sondern auch die Streifen 8 beim Aufschneiden entlang der Längsrichtung L durchtrennt wurden. Im Querschnitt hat folglich jeder Prismenstab 25 dasselbe Aussehen wie die Anordnung 1 (vgl. 1). In Längsrichtung L sind die Prismenstäbe natürlich viel länger und werden deshalb quer zur Längsrichtung L geteilt, um eine Vielzahl von Anordnungen 1 zu schaffen.
-
Da bei den Prismenstäben 25 die beiden verspiegelten Dachflächen 19, 18 jedes Prismas unter einem rechten Winkel zusammenlaufen, bedeutet dies, dass alle Seitenflächen der auf der Seite der Klebeschicht 13 liegenden Prismenleisten 9 unter einem Winkel von 45° gegenüber der Oberfläche der Klebefolie 12 geneigt sind.
-
Nunmehr werden die einzelnen Prismenstäbe 25 von der Klebefolie 13 abgenommen und alle, jeweils in gleicher Drehrichtung um 45° verkippt, auf eine neue Klebefolie 13 aufgesetzt, wobei sie, wie in 5 dargestellt, seitlich aneinander und parallel zueinander liegend angeordnet sind.
-
Durch die Verkippung der Prismenstäbe 25 wird erreicht, dass nach dem erneuten Auflegen auf eine neue Klebefolie 13 alle Prismenstäbe 25 entlang jeweils einer der Dachflächen 17, 18 ihrer der Klebefolie 13 zugewandten Prismenleiste 9 in Kontakt mit der Oberfläche der Klebefolie 13 stehen und damit dort eine flächige Verklebung stattfindet.
-
Die erreichte flächige Verklebung der einzelnen Prismenstäbe 25 auf der neuen Klebefolie 13 erzeugt eine sichere Fixierung bei dem nachfolgenden Trennvorgang, bei dem die nebeneinanderliegenden Prismenstäbe 25 senkrecht zu deren Längsrichtung L zur Erzeugung der gewünschten Anordnung 1 vereinzelt werden. Auch bei diesem Trennvorgang kann die Trenneinrichtung 14 so eingestellt werden, dass sie jeweils den Prismenstab 25 durchschneidet und gleichzeitig noch etwas in die Klebefolie 12 einschneidet, ohne diese gänzlich zu durchschneiden, wonach anschließend die fertiggestellten, vereinzelten Anordnungen 1 von der Klebefolie 13 abgenommen und ggf. noch einer Finishing-Nachbehandlung (Kantenpolitur o. ä.) unterzogen werden können.
-
In den 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Prismenplatte gezeigt, wobei dessen einzelne Teile, soweit sie Teilen aus dem Ausführungsbeispiel gemäß den 2 bis 15 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen wie dort versehen sind.
-
Die Prismenplatte 12, wie sie in 6 in einer Schnittdarstellung gezeigt ist, unterscheidet sich in ihrer Ausbildung von der Prismenplatte 12 entsprechend 2 nur dadurch, dass nun kein Haltesteg 11 vorgesehen ist. Die Prismenplatte 12 umfasst vielmehr nur die parallel nebeneinander angeordneten Prismenleisten 9, die sich somit über die gesamte Länge der Prismenplatte 12 erstrecken.
-
Abgesehen von diesem Unterschied entspricht ansonsten die Gestaltung der Doppel-Prismenplatte 12 gemäß 6 genau der Gestaltung der Prismenplatte 12 aus 2 in deren Bereich, in dem die Prismenleisten 9 ausgebildet sind.
-
6 zeigt nun, ähnlich der Darstellung der 4, eine Vorderansicht der Prismenplatte 12, deren Prismenleisten 9 mit ihren Firsten 16 in die Oberfläche einer klebenden Unterlage 13 eingedrückt sind, die aus einer Wachsschicht 22 besteht, welche auf einem Hilfsträger 23 angebracht ist.
-
Wie 6 zeigt, werden dabei die dachförmigen Vorsprünge der Prismenleisten 9 auf der der klebenden Unterlage 13 zugewandten Seite der Prismenplatte 12 mit ihren vorspringenden Firsten 16 in die Wachsschicht 22 eingedrückt, und zwar so tief, bis eine ausreichende Fixierung der Prismenplatte 12 erreicht ist.
-
Als Material für die Wachsschicht 22 wird ein Wachs mit guten Klebeeigenschaften genommen, das mit den eingedrückten Firstbereichen der Prismenleisten 9 eine gute Klebeverbindung ausbildet, die jedoch auch wieder lösbar ist und ein Abheben am Ende des Herstellungsprozesses für die Anordnungen 1 gestattet. Als ein hierfür besonders geeignetes Kittmaterial hat sich der „Spezial-Kittlack C/15” der Firma Satisloh AG, Baar, Schweiz erwiesen.
-
Anschließend wird die Prismenplatte 12 entlang der Grundlinien 15a der Täler 15 mittels einer geeigneten Trenneinrichtung 14, die in 6 strichliert angedeutet ist, in Längsrichtung L der Prismenleisten 9 aufgeschnitten, wobei die verklebende Einbettung der dachförmigen Spitzen der Prismenleisten 9 in der Wachsschicht 22 während des Schneidevorgangs eine feste und unverrückbare Relativanordnung der einzelnen Prismenstäbe 25 relativ zueinander gewährleistet.
-
Wenn alle Prismenleisten 9 mittels der Trennvorrichtung 14 voneinander entlang der Grundlinien 15a der Täler 15 getrennt sind, werden die nebeneinander liegenden Prismenstäbe durch eine Trennvorrichtung 14 senkrecht zur Längserstreckung der Prismenstäbe in Teilstücke aufgetrennt, wobei jedes Teilstück dann die Dimensionen und Struktur der gewünschten Anordnung 1 aufweist.
-
Sind die einzelnen Prismenstäbe 25 alle in Teilstücke zertrennt, werden die Teilstücke aus der Wachsschicht 22 der klebenden Unterlage 12' abgenommen und ggf. nach einer abschließenden Finishing-Behandlung (etwa Polieren der Kanten o. ä.) dem gewünschten Einsatzzweck als Anordnung 1 zugeführt.
-
Die oben geschilderten Herstellverfahren können dahingehend abgewandelt werden, dass die Prismenplatte 12 nicht mit ihren vorspringenden Firstlinien 16 der Prismenleiste 9 auf einer Unterlage 12 befestigt werden, sondern mit der gegenüberliegenden Unterseite U. Dieses Vorgehen ermöglicht es in einigen Ausführungsformen, auf das Umbetten der vereinzelten Prismenstäbe 25 zu verzichten, ohne dass ein plastisch verformbares Befestigungsmaterial, wie in der Ausführungsform der 6 verwendet werden muss (obwohl dieses natürlich verwendet werden kann). Vielmehr ist es auch mit einer einfachen Klebefolie möglich, sowohl das Aufschneiden der Prismenplatte 12 zu Prismenstäben 25 als auch das quer dazu verlaufende Vereinzeln in Teilstücke, d. h. Anordnungen 1, auf ein und derselben Unterlage auszuführen, da die Fläche der Unterseite U in der Regel eine sehr gute Befestigung erlaubt. Nachteilig bei diesem Ansatz ist allerdings, dass die spätere Ein-/Austritts-Fläche der Anordnung 1 bei der Befestigung auf der Unterlage 13 kontaktiert wird. Es muss deshalb dafür Sorge getragen werden, dass diese Befestigung die Unterlage U hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften nicht nachhaltig beschädigt, beispielsweise verschmutzt. Auch muss bei Bauweisen, bei denen die Streifen 8 auf die Unterseite U aufgebracht werden, dafür Sorge getragen werden, dass die phasenschiebende Beschichtung bei Befestigung auf einer Unterlage 13 keinen Schaden trägt, beispielsweise nicht beim Abnehmen der Teilstücke sich ablöst. Es ist deshalb für ein solches Herstellverfahren zu bevorzugen, im Falle einer Herstellung, die eine separate Platte 7 mit angeformten Prismenleisten 9 verwendet, den Streifen 8 auf der Oberseite O der Platte 7 auszubilden, und die Prismenleisten auf diese Oberseite O anzuformen. Die Streifen 8 sind dann vor einer Beschädigung geschützt, wenn die Prismenplatte 12 mit ihrer Unterseite U auf einer Unterlage 13 befestigt wird.
-
7 bis 11 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Prismenplatte 12 und betreffen somit verschiedene Varianten des Herstellverfahrens, die zum Teil auch in bestimmten Strukturmerkmalen der Anordnung 1 resultieren. Die Darstellungen der 7 bis 11 zeigen dabei Schnittdarstellungen durch die Prismenplatte 12 vor deren Verbinden mit der Unterlage 13.
-
7 zeigt eine Prismenplatte
12, die nicht durch Anformung der Prismenleisten
9 an eine Platte
7 erzeugt wurde, sondern durch einteiliges Abformen. Dies kann z. B. durch ein geeignetes Gussverfahren gemäß
WO 2011/085880 A1 oder durch Prägen einer Kunststoffplatte erreicht werden. In beiden Fällen ist der quaderförmige Teil des Profils, der in der Ausführungsform der
2 bis
6 durch die Platte
7 realisiert war, gleichermaßen erhalten, um die Prismenleiste
9 zu einer Prismenplatte
12 zu verbinden. Ansonsten entspricht die Bauweise der
7 der der
2/
3. Die Streifen
8 sind bei der einteiligen Bauweise der
7 natürlich zwingend auf der Unterseite U auszubilden.
-
8 zeigt eine Weiterbildung der Bauweise der 7, bei der die Lücken 10 zwischen den Streifen 8 durch ein Füllmaterial aufgefüllt wurden, das optisch transparent und ansonsten die Strahlung nicht beeinflussend ist. Damit wird erreicht, dass die Prismenplatte 12 auf der Unterseite U völlig eben ist. Für eine Befestigung auf einer Unterlage 13 kann dies vorteilhaft sein.
-
In den 7 und 8 können die Streifen 8 auf verschiedene Weise aufgebracht werden. Möglich sind z. B. photolithographische Prozesse, die entsprechende Schichten aufbringen und strukturieren. Die hierfür geeigneten Mittel sind dem Fachmann bekannt und können einfach eingesetzt werden, da die Unterseite U der Prismenplatte 12 oder der Platte 7 eben ist.
-
Natürlich ist es auch möglich, vorgefertigte streifenförmige Körper mit dem phasenschiebenden Material als Streifen 8 auf die Prismenplatte aufzubringen, beispielsweise aufzukitten.
-
Die
8 bis
11 zeigen sämtlich Bauweisen, bei denen die Streifen
8 in Vertiefungen
24 ausgeformt werden, die an der Unterseite U vorgesehen sind. Die Vertiefungen
24 (z. B. Nuten) können bei den eingangs erwähnten Prägeprozessen oder Abformprozessen einfach ausgebildet werden. Vertiefungen
24 können natürlich auch bei einer mehrteiligen Bauweise der Prismenplatte
12 bestehend aus einer Platte
7 und angeformten Prismenleisten
9 vorgesehen werden. Dazu muss entweder die Platte
7 mit den entsprechenden Aufnahmen
24 vorgesehen werden, oder die Aufnahmen
24 werden in einem Abformprozess, z. B. gemäß
WO 2011/085880 A1 , hergestellt, indem auf der Unterseite U der Platte
7 Material an den Stellen der Lücken
10 angeformt wird, so dass an den Stellen des Streifens
8 die Vertiefungen
24 gebildet sind. In die Vertiefungen
24 wird phasenschiebendes Material eingefüllt, um die Streifen
8 zu bilden. Dabei kann ein Abscheideverfahren, ein Gussverfahren oder ein anderes Verfahren zur Anwendung kommen, das noch nicht zu einem Körper verfestigtes Material in die Aufnahme
24 einfüllt. Anstelle eines solchen Einfüllverfahrens ist es natürlich auch möglich, vorbereitete Körper einzulegen, um die Streifen
8 in den Aufnahmen
24 zu bilden. Dies ist exemplarisch in
9 durch Pfeile verdeutlicht, mit denen vorgefertigte Phasenschiebestreifen eingelegt werden. Sie werden dann in den Nuten
24 verkittet.
-
10 zeigt die bereits eingangs erwähnte Variante, bei der schmälere Streifen 8 verwendet werden, die jeweils nur eine Dachfläche einer Prismenleiste überdecken.
-
11 zeigt schließlich eine Weiterbildung der Bauweise der 10, bei der die Prismenleisten 9 dahingehend modifiziert sind, dass die Firstlinien 16 als flächenförmiger Firststreifen ausgebildet sind. Eine solche Abflachung ist für die Anordnung 1 dann ohne jegliche Auswirkung auf die strahlumlenkenden Eigenschaften, wenn der umzulenkende Strahl nicht über die gesamte Ein-/Austritts-Fläche der Anordnung 1 einfallen wird. Die als Firststreifen ausgebildete Firstlinie 16 hat den Vorteil, dass die Befestigung der Prismenleisten 7 auf der Unterlage 13 besonders einfach ist, da die Prismenleisten 9 eine flächige Auflage auf der Unterlage 13 haben. Die flächenförmigen Firstlinien 16 werden deshalb besonders bevorzugt in Herstellverfahren verwendet, die ohne Haltestege 11 arbeiten.
-
Natürlich können die eingangs erwähnten Merkmale auch in Herstellverfahren kombiniert werden. So können beispielsweise flächige Firststreifen in allen Ausführungsformen (auch mit Haltesteg) eingesetzt werden. Das Vorsehen von Aufnahmen 24 kann ebenfalls mit allen anderen Ausführungsformen kombiniert werden. Gleichermaßen kann die Ausdehnung der Streifen 8 sowohl über zwei benachbarte Prismenleisten (vgl. z. B. 7) als auch jeweils nur über eine Hälfte einer Prismenleiste sich erstrecken (vgl. beispielsweise 11).
-
Beim Schneiden der Prismenplatte 12 entlang der Längsrichtung L muss in der zweiteiligen Bauweise der Prismenplatte gemäß 2/3 der Schnitt sowohl durch das Material der Prismenleisten 9 geführt werden, als auch durch das Material der Platte 7. Die Prismenleisten 9 sind im bevorzugten Abformverfahren aus Kunststoff, die Platte 7 aus Glas. Dieser Materialmix ist beim Schneiden mittels einer Wafersäge 14 problematisch, da der Kunststoff das Sägeblatt verschmieren kann, wenn Sägeparameter verwendet werden, die für die Glasplatte 7 optimal sind. Gleichermaßen ist ein schlechtes Schneidverhalten in der Glasplatte 7 gegeben, wenn Sägeparameter gewählt werden, die ideal sind, um Kunststoff zu schneiden. Diese Problematik ist vermieden, wenn die Täler 11 so ausgebildet werden, dass sie einen flachen Talgrund haben, an dem die Platte 7 an Lücken 10 oder Beschichtungen 8 nicht vom Material der Prismenleisten 9 verdeckt sind. Der sich dann beim Trennen der Prismenleisten und beim Bilden der Prismenstäbe 25 einstellende Zustand ist so, dass das Sägeblatt 14 nur durch das Material der Platte 7 (und ggf. der Beschichtung 8) laufen muss, sodass die Trennparameter, insbesondere Sägeparameter auf dieses Material hin optimiert werden können. Eine derartige Weiterbildung ist für alle Herstellverfahren möglich.
