Glas prägen – auf Mikrometer genau

Beamer werden immer kleiner. Seit Bilder und Filme so gut wie überall elektronisch verfügbar sind, werden Projektoren benötigt, um diese in Großformat auf Wände zu werfen. In Beamern steckt eine Optik, die das Licht der punktförmigen Quelle so verteilt, dass das Bildfeld gleichmäßig hell erleuchtet ist. Bisher benutzte man dafür komplizierte Optiken, die aus mehreren hintereinander angeordneten Linsen bestehen. Neuerdings gibt es für den gleichen Zweck jedoch Linsenarrays, die flach sind und aus Tausenden identischer Mikrolinsen bestehen. Sie benötigen wesentlich weniger Bauraum und müssen nicht erst mühsam zusammengesetzt und justiert werden. Derartige Arrays kann man bislang mit Prägeverfahren nur aus Kunststoff herstellen. Da aber bei konventionellen Beamern die Lichtquelle so heiß ist, dass sie dieses Material zum Schmelzen bringt, hat ein Forscherteam des Fraunhofer IWU ein Verfahren entwickelt, mit dem man die Arrays auch aus Glas fertigen kann. Bei Temperaturen zwischen 600 und 900 Grad Celsius wird die Kontur des Linsenarrays von Prägestempeln in das zähe Glas übertragen. Die zentrale Herausforderung: Präzision, angefangen bei der Werkzeugfertigung, der Maschinenintegration bis hin zum Prägevorgang. Das Material muss bei exakt der Temperatur gehalten werden, bei der es zwar schon formbar, aber noch nicht flüssig ist. Nur so lassen sich die Bauteile anfertigen, bei denen auf nur fünf Quadratzentimetern beidseitig 1700 völlig identische, rechteckige Mikrolinsen angeordnet sind.

Das IWU-Team hat all diese Probleme erfolgreich gelöst und aus hochbrechendem Glas Arrays hergestellt, deren Oberflächen extrem glatt sind und deren Ausrichtfehler über alle 1700 Mikrolinsen kleiner als 20 Mikrometer ist. Das Verfahren eignet sich für die Serienproduktion und könnte den Preis für derartige Bauteile auf ein Zehntel des Werts von heutigen Optiken drücken. Außerdem sind derartige Arrays nicht nur für Beamer wichtig. Sie können auch dazu dienen, Laserstrahlen aufzuweiten und zu homogenisieren – etwa für industrielle Schweißmaschinen.