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Procède et dispositif pour la fabrication des motrices de moulage de réseaux sélecteurs lenticulaires optiques.
La présente invention est relative à la fabrication des réseaux sélecteurs optiques à éléments lenticulaires cylindriques ou sphériques. Elle permet à la fois une extension considérable de le= possibilités d'emploi, et leur assure an très haut degré de perfection optique.
Jusqu'à ce jour, on avait tenté d'obtenir les matrices de moulagp de ces réseaux sélecteurs soit par empreinte (à l'aide d'une molette par exemple), soit par refoulement du métal (au moyen d'un brunhissoir); on en fabriquait par détachement de copeaux (au moyen d'un outil de coupe). Dans tous les cas, l'opération S'effectuait par une action mécanique exercée dans le sens longitudinal des gor- ges lenticulaires à former.
L'invention se rapporte aux procédés de la troisième catégo- rie rappelée, savoir ceux dans lesquels on utilise un outil à arête coupante, généralement constitué par un diamant. Elle consiste es- sentiellement à effectuer lbpération de gravure par un enlèvement
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de copeaux dans le sens transversal des gorges rectilignes corres- pondant aux lentilles des réseaux à éléments réfringents cylindriques.
Suivant l'invention, et à l'encontre de tous 1e s procédés connus jusqu'à présent, les dimensions du diamant lui-même n'entrent plus en considération; le rayon de courbure des gorges ne dépend plus que de l'amplitude du trajet en arc de cercle imprimée à l'ou- til de coupe, autour d'un axe parallele à la gorge à former. Ainsi, des réseaux sélecteurs à lentilles de dimensions très différentes, variant par exemple entre 1/10 de m/m. et un centimètre de largeur, pourront être obtenus avec des matrices gravées à l'aide du même outil, et de la même machine.
Or, la possibilité de disposer facile- ment de réseaux sélecteurs de caractéristiques optiques très diffé- rentes permet d'envisager de multiples combinaisons optiques de sélecteurs conjugués, dont les applications pratiques sont très étendues.
De plus, le fait même que l'outil se déplace en arc de cer- ole autour d'un axe de rotation assure l'obtention d'une gorge à pro- fil parfaitement circulaire, ce qu'il est pratiquement impossible d'obtenir en utilisant un outil de forme, dont la courbe ne peut être géométriquement parfaite.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est en- cors possible de guider l'outil de façonna lui faire décrire un tra- ,et exactement conforme au profil quelconque d'un gabarit de grandes dimensions, profil qu'il est aisé d'obtenir avec une très grande précision, eu égard précisément aux dimensions de ce gabarit.
La Demanderesse a d'autre part constaté que les meilleurs outils en diamant que l'industrie spécialisée est en mesure de four- nit ne présentaient pas - et ne pouvaient pas présenter, dansl'é-
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tat actuel de la technique - un degré de perfection absolu, En effet quel que soit le soin apporté à leur taille. l'arête de ces diamants n'est pas "idéale": elle présente'de microscopiques éclate, de l'ordre de grandeur du micron, et dont le nombre augmente d'ail- leurs rapidement dès que l'outil a travaillé.
L'influence de ces éclats imperceptibles est tout à fait négligeable, dans la pratique courante. La Demanderesse a cependant cherché à déterminer quel pouvait être leur effet sur le rendement optique des sél;ecteurs à éléments lenticulaires.
Le résultat de ces reoherohes sera exposé ci-dessous, à l'appui des figures 1 et 2 des dessins annexés, qui montrent res- pectivement, à échelle très grandie et sans considération de pro- portions, deux éléments lenticulaires cylindriques de réseaux sé- lecteurs optiques, l'un fabriqué suivant les méthodes actuelles, l'autre conformément à l'invention.
Dans ces deux figures, on a représenté une rayure aooiden- telle d résultant d'un éclat sur l'arête de coupe de l'outil qui a servi à graver la matrice de moulage de ces sélecteurs, alors que a désigne l'une des lentilles cylindriques du réseau sélecteur, ! une couche photo-sensible placée au foyer de cette lentille, et c le support de cette couche.
On sait que, dans la photographie en relief, par exemple, le but de chacune des lentilles du sélecteur d'enregistrement, ou Sélectographe est de donner naissance dans la couche photosensible à une infinité de lignes-image telles que e, extrêmement fines et serrées, dont la largeur est de l'ordre du centième de millimètre.
Ainsi, dans le plan de coupe transversal représenté figure 1, la lentille a donne normalement naissance au point-image f, par
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exemple. l'effet de la rayure à est de diffuser au sein de la len- tille a des rayons parasites,, qui sont susceptibles de venir voi- rine 1er la couche photosensible, suivant/ligne g-h, dont la longueur peut être égale à la largeur.totale de la lentille a, rayons qui pourront même empiéter sur la partie de la couche photosen- sible correspondant aux lentilles voisines-.
Il apparaît claironnent que oette action de voilage, dans la mesure où elle est susceptible de s'exercer en pratique, va tendre à confondre les lignes-image qui doivent rester distinctes.
Ce faisant, elle affectera directement l'action du Séleotographe, et pourra perturber l'effet de relief, ou donner naissance à des images secondaires gênantes.
Dans la figure 2, au oontraire, la ligne-image verticale créée par la lentille ± est par exemple la ligne e. La rayure trans versale d, éventuellement provoquée par un éclat de l'outil de ooupe, se trouve par exemple dans le plan horizontal de la len- tille qui correspond en point-image! appartenant à la ligne-image e. On constate que cette rayure d transversal n'exerce son action diffusante que dans le sens vertical, en "étalant" le point.f le long de la ligne-image e, sur la distance g-h par exemple.
Les différentes lignes-image restent donc toujours distinctes, puisque la rayure d ne peut exercer abonne diffusion transversale.
En effet, son rayon de courbure est évidemment le même qne celui de la lentille a proprement dite. Aucune perturbation n'est donc provoquée dans l'effet de relief, et aucune image secondaire ne peut apparaître à l'observateur, en même temps que l'image réelle.
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Il ressort clairement de ce qui précède que, pour un degré d'usure équivalent de l'arête de coupe des outils employés, la gravure effectuée suivant l'invention neutralisera en quelque sorte l'effet perturbateur dû aux rayures éventuellement formées sur le.6 gorges.
Une action éventuelle de polissage, tendant à faire disparaître ces rayures ne peut évidemment être envisagée que dans le sens longitudinal des gorges; elle serait donc inapte à supprimer les rayures longitudinales de cellis-ci; au contraire, cette même action de polissage permettra d'éliminer aisément les rayures transversales. Ainsi, non seulement le procédé décrit aura pour effet, comme on vient de le voir, d'éliminer l'influen- ce des rayures, S'il en existe dans les gorges, mais il offre de plus le moyen de les supprimer. Dans ces conditions, les quali- tés de surface des réseaux sélecteurs réalisés suivant l'invention s'approchent de la perfection.
L'outil destiné à la mise en pratique du procédé suivant l'invnetion présente des caractéristiques originales, qui font également l'objet de l'invention.
La figure 3 montre en coupe transversale, à échelle très agrandie, et sans considération de proportions, comment opère cet outil.
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La figure 4 montre schématiquement, en perspective, comment s'effectue l'opération d'enlèvement du copeau, dans le procédé de gravure qui fait l'objet de la présente invention.
Cet outil 0, comme le montrent les figures 3 et 4, affecte la forme générale d'un dièdre dont l'arête rectiligne C, constituant l'arête de coupe, est parallle un axe d'osecillation X-Y. L'angle # d'ouverture de ce dièdre, sasai grand que possible afin de donner le maximum de résistance à l'outil, n'est limité que par les exigences du dégagement de cet outil au cours du travail.
On.voit en effet sur la figure 3 que la face de dé- gagement D de l'outil doit échapper à l'ouvrage, lorsque cet outil se trouve à la fin de sa course opérante, ayant aohevé son mouvement d'oscillation autour de l'axe X-Y parallèle à son arête de coupe c, et passant dans le plan de la face d'attaque A de l'outil.
Toujours en vue d'obtenir une arête de oonpe aussi résis- tante que possible, l'extrémité du dièdre formé par l'outil et tronquée-par une facette de faible largeur, formant avec la face d'attaque A un angle ss 112 aussi voisin que possible de 90 , et seulement réduit dans la mesure pratiquement nécessaire au détalon- nage de l'outil.
La monture du diamant qui constitue généralement l'outil doit, elle aussi, satisfaire aux exigences du dégagement par rap- port à l'ouvrage; ainsi suivant l'invention, la partie de cette monture qui coïncide avec la face de dégagement D constitue le prolongement de ladite face,
De préférence, l'opération de gtavure par le procédé fai-
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sant l'objet de l'invention est précédée de passes de dégrossissage effectuées à l'aide d'un outil,de type connu, détachant le copeau dans le sens longitudinal de 'la gorge. La figure 4 montre que les gorges G1 et G3 dégrossies comportent encore les fines rayures longitudinales du. genre de oelle représentée figure 1.
Dans la gorge G3, au contraire, dont la taille a été achevée d'âpres le procédé qui fait l'objet de l'invention, les rayures en question sont orientées transversalement à la gorge, et correspondent à celle de la figure 2.
Dans ce qui précède, il ni% été question que de l'exéou- tion de gorges rectilignes cylindriques, dans la. matière dont est constituée la matrice (métal par exemple).
La présente invention :touret encore le moyen de graver les matrices destinées à l'obtention de réseaux sélecteurs à lentilles sphériques (réseaux sélecteurs dits à picots),
Il suffit à cet effet, comme le montre la figure 5, d'uti- liser un outil du même genre que celai ci-dessus décrit, mais dont l';
arête de coupe. au lieu d'être rectiligne, forme un arc de cercle, dont le rayon R est égal à celui de l'arc de cercle- décrit par le point médian P de ladite arête, autour de l'axe X-Y, A cha- que passe, l'outil enlève alors un copeau, en forme de oalotte, au lieu de détacher un copeau de section rectangulaire, et creuse par conséquent dans la matrioe des alvéoles sphériques, présentant par exemple l'aspect montré dans la figure 6.
Si l'on augmente la profondeur de pénétration de l'outil dans le métal, les alvéoles présentent l'aspect indiqué en pers- peotive sur la figure 7. Cette dernière disposition assure au sé-
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lecteur le meilleur rendement, puisque la totalité de sa surface contribue à la réfraction des rayons lumineux, contrairement à ce qu'il en est pour les zones Z restées planes dans le cas de la figure 6.
Conformément à l'invention, des alvéoles de rayons diffé- rente pourront être creuset à l'aide d'un même outil à arête de coupe circulaire, en faisant tourner cet outil autour de son axe vertical, de façon à lui faire attaquer obliquement l'alvéole (voir figure 12). La trace de cette arête dans le métal travaillé sera alors un arc d'ellipse, corresponant au petit rayon de celle-ci.
Dans ces conditions, il suffira de régler le rayon d'os- cillation de l'arête de l'outil pour le rendre égal à ce petit rayon d'ellipse, en vue de former dans la matcice des alvéoles sensiblement aphériques, de rayon plus petit que celui de l'arête de 1 r otti.l .
Les figures 11 et 12 illustrent ce moyen. Dans la figure 11, la gorge taille à l'aide d'un outil tel que celui montré figure 5, dont rareté en arc de cercle représentée en plan, pénètre dans le métal suivant la largeur L, possède un rayon de courbure égal à celai de ladite arête. On comprend aisément qae le rayon de cour- bure de la gorge sera plus réduit si le même outil attaque oblique- ment la gorge, oomme l'indikque la figure 12.
Une machine à graver complète, permettant la mise en pratique du procédé suivant l'invention, utilisant l'outil montré dans les figures 3 et 4, et propre à l'exécution des gorges reoti- lignes à profil cylindrique, est représentée à titre d'exemple et
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schématiquement, dans la figure 8. Dans cette figure, les diffé- rente organes occupent des positions arbitraires, en vue d'augmen- ter la clarté du dessin, et de bien mettre en évidence l'inter- action desdits organes.
Dans des paliersl tourne un arbre porte-ouvrage 2, à l'extrémité duquel est fixée une vis-mère 3, engagée dans un éorou 4 porté par l'un des paliers. sur l'arbre 2 est fixé un cylindre porte-ouvrage 5, sur lequel est tendue par un moyen quelconque la feuille 6, en suivre par exemple, que l'on se propose de graver pour constituer la matrice de moulage
Le porte-outil 7, orienté perpendiculairement à l'axe de l'arbre 2, constitue un palier dans lequel peut tourner un manchon 8 à perçage axial excentré. Le manchon 8 porte un bras 9 qu'un res- sort 10 repousse contre Une butée réglable,11. L'extrémité du bras 9 porte un galet 12 sur lequel roule une came 13, olavetée sur un arbre de commande 14.
Cet arbre 14 porte encore une mani- velle 15 sur laquelle est articulée l'une des extrémités d'une bielle 16, dont l'autre extrémité s'articule sur une autre mani- velle 17. La manivelle 17 est olavetée sur l'une des extrémités d'un arbre 18, guidé dans le perçage excentra du manohon 8, et à l'autre extrémité duquel est fixée une coulisse 19 sur quelle peut être radialement déplacée une pièce 20 dans laquelle est monté l'outil de coupe 21, convenablement orientable dans ladite pièce 20.
L'arbre 14 est solidaire en rotation, par l'intermédaire de deux pignons d'angle 22, 23, d'un arbre prinoipal de oommande 24, dont les paliers n'ont pas été figurés, et qui porte deux bagues excentriques 25, sur lesquelles sont montés deux bras 26, 27, por-
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tant à leur extrémité libre une barre d'attaque de rochet 28. Cette barre, dont la longueur correspond à la course du cylindre porte- ouvrage 5, eat engagée dans la denture d'une roue à rochet 29, calée sur 1*'arbre 2. L'arbre 24 porte encore deux autres bagues excentriques 30 sur lesquelles sont montés deux bras 31,32 reliés par une traverse 33 formant masselotte.
Les excetricités des bagues 25 et 30 sont opposées, et le poids de l'ensemble 31, 32, 33 est calculé pour ..-équilibrer celui de l'ensemble 26, 27, 28,
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivait :
L'arbre 24 étant mis en totation, la barre d'attaque 28 est, à chque tour, engagée contre une nouvelle dent de la roue à rocket 29, et provoque ainsi l'entrainement discontinu en rota- tion de l'arbre 2 et de la vis 3. A chaque déplacement de la barre 28 correspond un déplacement égal et (le sens inverse de la mas- selorre 33, grâce à quoi on réalise un parfait équilibrage de l'équipage à mouvement, alternatif.
En raison de l'action de la via 3 engagée dans l'écrou 4 l'arbre 2, et par conséquent l'ouvra- ge 6, se déplacent suivant un trajet héhcoïgal devamt l'outil 21, en un activement discontinu.
L'arbre 14 tournant à la même vitesse que l'arbre 24, la manivelle 17 exécute une double cscillation pour chaque tour de l'arbre 24. L'oscillation de la bielle 17, dans le sens indiqué par la flèche, correspond au mouvement d'enlèvement d'un copeau par l'outil 21. Après chaque course opérante, l'outil doit être dégagé de l'ouvrage, pour revenir en arrière. Ce dégagement est provoqué par la rotation du manchon 8, sous l'action de la came 13 qui, à chaque tour, agit sur le levier 9 pendant que l'outil
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oscille vera l'arrière autour de l'axe X-Y, Lorsque le manohon 8 tourne, cet axe X-Y se déplace dans le sens convenable, autour de l'axe.V-W du manchon.
La profondeur-d'attaque de l'arête de l'outil est réglée par la butée 11. Il y a donc séparation entre le galet 18 et la came 13, pendant la course opérante de l'outil 21, au bénéfice d'une plus grande précision dans 1'exécution de la passe de déta- ohement du copeau.
Le réglage de l'outil par rapport à l'ouvrage ou. en d'au- tres termes, le réglage de la quantité dont l'arête d'attaque de l'outil dépasse l'axe d'osoiltion X-Y de celui-ci, est très facilement obtenu par le déplacement de la pièce 20 dans la cou- lisse 19, des organes de blocage étant, bien entendu, prévus pour immobiliser l'outil après son réglage.
On doit observer que cet outil, suivant l'invention, oscille autour d'un axe X-Y immatériel, ce qui permet de donner au rayon d'oscillation de l'arête de coupe des valeurs très faibles, qu'il serait impossible d'obtenir si l'outil était monté directe- ment sur un pivot véritable, matérialisant l'axe X-Y. Les rayons d'oscillation à envisager pour l'arête de coupe peuvent être en effet de l'ordre du millimètre, voire du dixième de millimètre. La disposition représentée permet facilement l'obtention de rayons aussi réduite tout en assurant à l'outil un guidage très précis dans le manchon 8 de 1.arbre 18, qui peuvent être tous deux de fort diamètre. Dans tous les cas, l'arc de cercle engendré est parfait.
Le réglage de la pénétration de l'outil dans le métal de la matrice sera notablement facilité par un système optique oompor- tant une source lumineuse placéederrière le diamant, et projetant
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Boas un fort agrandissement, la silhouette de 1.arête de coupe et celle du fond de la gorge, sur un écran perpendiculaire à ladite arêteLe même dispositif lumineux permettra aussi de déterminer avec beaucoup de précision le rayon d'oscillation de l'arête de coupe autour de son axe immatériel de rotation. La maohine étant en mouvement, l'extrémité du. diamant formera sur l'écran de projection une trace concave, si son arête est située en-deçà de laxe d'oscillation, et uns image convexe si l'arête dépasse ledit axe.
Elle restera fixe, si elle coïncide exactement avec l'axe.
La figure 9 montre une variante de réalisation de la machine représentée dans la figure 8, permattant l'obtention de gorges dont le profil est elliptique par exemple, au lieu de pré- senter uiie section circulaire, comme dans la première machine dé- crite. Cette figure n'indique que les organes de la machine inté- ressée par cette modification, laquelle consiste essentiellement à faire reproduire à l'arête de coupe de l'outil, par l'intermédi- aire d'un dispositif photographique, le trajet imposé à un organe de guidage déplacé contre un gabarit présentant le profil choisie
La figure 10 montre le schéma géométrique de la forme de réalisation représentée figure 9.
La manivelle 17 est ici encore mise en oscillation, à chaque tour, par la. bielle 16; mais cette manivelle 17 porte en outre un pivot 34 sur lequel s'articule 1'%ne des extrémités d'un bras 35, dont l'autre extrémité pivote en 36 sur un autre bras 37, parallèle au plan passant par l'axe du pivot 34 et par l'axe X-Y.
Le bras 37 pivote en 38 sur le bras 9 et il se termine par un galet 39, qui roule sur un gabarit interchangeable 40. La longueur
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totale du bras/35, y compris le galet 39, est égale à la dis- tance qui sépare le point 38 de l'axe V-W du manchon 8,
La figure 10 montre la disposition du parallélogramme articulé ainsi réalisé. La longueur D du bras 37 est choisie proportionnelle au rayon d de l'arc de cercle décrit par l'arête de coupe. de l'outil autour de l'axe X-Y, de manière à réaliser la relation: g-G dans les deux triangles semblables V-39-38 d d et V-X-C.
Le rayon d'oscillation d de l'arête d'attaque étant prévu réglable, le côté D doit être, lui aussi, de longueur variable, en vue d'assurer cvonstamment la similitude des triangles oi- dessu. A cet effet, et comme le montre la figure 9, le galet 39 est monté mmbile sur le bras 37, par l'intermédiaire d'une coulis- se 41, et le gabarit 40 est lui-même monté mobile dans le sens indiqué par les lèches, de manière à permettre de modifier la distance qui le sépare du point 38, proportionnellement à la: variation de longueur imposée au rayon par le déplacement de la pièce 20 sur la coulisse 19.
Un ressort 42 maintient constamment appliqué le galet 39 oontre le gabarit 40, la came 13 agissant sur le bras 9 à l'en- contre de ce ressort. Le gabarit 40 joue par conséquent le même rôle que la butée 11, dans la figure précédente.
La figure 10 montre clairement que, groe au dispositif à parallélogramme réalisé comme il vient d'être décrit, toute dé- formation imposée au triangle V-38-39 sera transmise au triangle semblable V-XeC. uand le pivot 34 est animé d'un mouvement al- ternatif de va-et-vient autour dupentre V, sous l'impulsion de la bielle 16, les côtés D et d pivotent d'un angle égal, autour
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des deux pivots fixes 38 et X, D'antre part, au cours de son trajet contre le gabarit 40, le galet 39 imprime au pivot 38 un mouvement d'oscillation autour de l'axe V, mouvement proportion nel à la coordonnée rectangulaire verticale de la courbe du gabarit. Ce mouvement est transmis au pivot x et au côté d.
Au total, l'arêts C effectue un trajet qui correspond à la courbe du gabarit 40, dans le rapport des bras de levier D, d et G, g.
On appréciera aisément le progrès technique réalisé gràce a l'invention, qui permet d'établir une machine "universelle" susceptible de fournir des matrices de moulage de sélecteurs -soit à lentilles cylindriques de rayon de courbure quelconque, - soit à lentilles sphériques de rayon de courbure quelconque, - soit à lentilles cylindriques de profil corrigé quelconque (elliptique, parabolique, hyperbolique, etc...) le même outil en diamant à arête reotiligne pouvant servir pour l'exécution de toutes les gorges cylindriques, et le même outil à arête en arc de cercle pour toutes les gorges sphériques.