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" Moules pour écrans optiques et panneaux réflecteurs "
La présente invention concerne la technique du moulage . Elle est plus particulièrement relative à un moule et une méthode de fabrication d'un moule convenant spécialement au moulage d'une feuille ou plaque pourvue à sa surface d'une série de protubérances relativement petites, et très rapprochées l'une de l'autre, dont chacune possède une surface ayant la douceur ou le poli exigé pour une surface optique.
Des plaques ou feuilles pourvues à leur surface de protubérances relativement faibles (de l'ordre de 1/32e de pouce ou moins), de forme précise, très rapprochées l'une de l'autre et uniformément réparties, dont la surfa-
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ce est comparable aux surfaces taillées et polies de lentilles, commune ent dénotées surfaces optiques, possédant des usages nombreux et variés dans les techni- ques bratiques. Une telle feuille ou plaque est, par exemple, particulièrement utile comme milieu de concentration et de distribution de la lumière pour un panneau ou enseigne réfléchissant la lumière. Elle est particulièrement efficace comme écran réflecteur pour images mobiles et la télévision.
Elle trouve également une application en photographie et dans de nombreux cas relatifs à la concentration , la distribution et la réflection de la lumière.
Dans les emplois tels que ceux mentionnés, où la lumière émanant de la plaque, soit directement soit par réflection, doit être observée par l'oeil humain, les protubérances ou formations de lentilles doivent avoir une grandeur telle et être tellement voisinesque, à la distance d'observation, l'angle de réflection ou de dispersion ait la valeur voulue pour que la lumière émanant de chaque lentille ou protubérance ne se résolve pas en ses éléments individuels. De plus, la relation entre les protubérances est avantageusement choisie de manière à ce qu'il n'existe aucune déformation visible de l'image représentée sur ou par la plaque.
Pour les applications mentionnées ci-dessus et pour d'autres buts analogues, ces exigences pécessitent que les protubérances aient un diamètre périphérique inférieur à 1/32e de pouce et qu'elles viennent en contact avec les périmètres de lentilles adjacentes. Jusqu'à présent et avant la découverte de la présente invention, il était considéré comme pratiquement impossible de construire un moule à l'aide duquel de telles feuilles ou plaques pouvaient être formées.
La présente invention a notamment pour objet un moule ou forme convenant au moulage de matières moulables portant des protubérances superficielleµ,qui sont très rapprochées
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l'une de l'autre et possédant une surface présentant le caractère lisse et poli nécessaire à unesurface opti- que . De telles matières moulables peuvent, par exemple, être des polymères organiques thermoplastiques, tels que des polymères de méthacrylate de méthyle, ou peuvent être des matières vitreuses.
L'invention a encore pour objet un procédé d'obten- tion d'une forme ou d'un moule possédant les caractéristi- ques désirées.
L'invention apparaîtra plus clairement au cours de la description suivante de son application dans un moule suivant l'invention et de la façon particulière dont ce moule est obtenu suivant l'invention. Une telle description est donnée ci-après, en référence aux dessins ci-annexés dans lesquels : la Figure 1 est une vue en plan schématique d'un pantographe pouvant être utilisé pour l'obtention d'un moule par le procédé suivant l'invention; la Figure 2 est une vue fragmentaire en élévation du style du pantographe ; la Figure 3 est, à plus grande échelle, une vue en plan fragmentaire, d'un moule suivant l'invention; la Figure 4 est une vue xxxxxxxxx en plan fragmentai- re d'un autre moule suivant l'invention, et la Figure 5 est une coupe transversale du moule repré- senté sur la Figure 3, suivant la ligne 5-5 de la Figure 3.
Pour obtenir une forme ou un moule du genre de celui correspondant à l'invention, une précision extrême des ap- pareils et des manipulations est nécessaire et les outils d'impression employés doivent avoir le caractère lisse et poli désiré requis pour une surface optique . Le but ulti- me de l'invention est l'obtention d'une forme ou d'un moule à l'aide duquel on peut couler ou mouler une surface @ optique , qui ait l'efficacité optique désirée et qui, @
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lorsqu'elle est utilisée comme milieu de concentration,
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(le distribution ou de réflection de la lumière, produit la concentration ou Mise au foyer de la lumière,la distri- bution ou la réflection de la lumière,
de telle sorte
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qu'il n'existe aucune déformation visible des caractérisé- tiques du milieu, de l'image ou du sujet représenté ou vi-
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suellement reproduit dans la lumière concentrée, distri- buée ou réfléchie.
L'article moulé étant constitué d'une
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muluiplicité de lentilles , très rapprochées l'une de l'autre et distribuées de façon homogène , les lentilles doivent avoir une grandeur telle et être unies de manière telle que 1 effet lumineux produit par chacune de ces lentilles ne puisse être décomposé en ses éléments indi- viduels par l'oeil humain à la distance normale d'obser- vation.
De plus, chaque petite lentille doit avoir une forme bien précise en ce qui concerne ses fonctions optiques etdoit posséder une surface d'un caractère lisse et poli semblable à celui généralement exigé d'une surface désignée ordinairement par l'expression "surface optique".
L'expérience a montr que, pour les buts ou arplica- tions mentionnés, la plaque ou feuille requise doit avoir sa surface sensiblement recouverte dans son entièreté de petites lentilles ayant, un rayon de courbure de
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1/ly.E- do pouce ou moins. Cela veut dire qu'il doit exister élU moins 1000 lentilles optiquement mr. ?c,1.s<:5- pour chaque x¯)ucc carr': de la surface .
Des écrans de t lévision ncuvent :; 1 ; r consbitués li8 sur face .le'; <=; 1 9 ;% : , u c e : ; ou Si;' ;' 3t,. pouces/de plus de 1+00 pouces carrés, don tel écran, C:'il:;;;I" .1;, : . i.< "!CJ':Tl d'un IJJoule suivant, la ;)1 SC:llt? invention, nécessite un moule cor;1';JoY'tanl., notable W 1'i; de plus xxx 5,JU.JüCi cavités à précision et surface 0' ti- due ;. sur l'écran, le diamètre de chaque protubérance est, de préférence, inférieur à 0,005 de pouce à la
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surface de l'écran xx, ce qui correspond à peu près àla nature d'une bonne épreuve en demi-teinte.
Des moules convenant à cet effet et présentant des dépressions de précision voulue aux points de vue grandeur, espacement et caractéristiques de surface sont préparés, suivant le procédé de l'invention, par pénétration dans la surface d'une plaque métallique d'un outil ou élément ayant la courbure et les caractéristiques de surface voulues, pour chaque cavité requise. L'outil doit évidemment avoir une dureté et une élasticité suffisantes pour résis- ter, sans déformation notable, à la force nécessaire à sa pénétration dans une plaque métallique, de manière a laisser dans la plaque une.empreinte complémentaire.
A cet effet, de même que dans le but d'obtenir des cavités de lentilles sensiblement sphériques, on utilise une bille d'acier. @ne bille en acier du genre communément mis sur le marché poures roulements à billes, donne satisfaction .
Dans la plupart des applications mentionnées ci- dessus pour une plaque moulée portant à sa surface des lentilles relativement petites, les lentilles sont,de préférence, sensiblement sphériques et ont la forme de secteurs sphériques de nonante degrés ou moins. De plus, les lentilles adjacentes doivent être en contact l'une avec l'autre de façon que la surface entière de la plaque moulée soit recouverte de lentilles. Ceci nécessite, lors de la fabrication du moule, une mise en place précise de la bille en des positions successives de la.plaque de métal et l'application d'une pression uniforme de manière à obtenir des profondeurs d'impression égales et un dépla- cement réglable du métal aux endroits des empreintes.
Pour satisfaire à ces conditions dans le cas où les cavités des lentilles ont la forme de secteurs de sphères de 1/32e de pouce de diamètre au moins, il s'est avéré avantageux d'utiliser un mécanisme dpécial pour la mise en
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position précise de la bille etl'application d'une pression difinie à chaque position fixée, de même que pour la reproduction du modèle, c' est-à-dire pour la répétition des opérations de mise en place de la bille et d'application de la pression nécessaire.
Le mécanisme
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le 'élus simple semble être un pantot;nahe , Un tel appa- reil est représente sur les dessins ci-annexés et est utilise à la fabrication des moules.
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Le '[Jantogrélphc représente schématiquement sur la Figure 1 comprend une pointe de traçage 1 fixée à une extrémité d'un bras 2. Des bras parallèles 3 et 4 sont fixés, de
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manière à mouvoir pi voter,par leurs extrémités correspon- dantes sur le bras 2 en étant espaces de la pointe de traçage 1 de façon correspondant au rapport de réduction désiré.
L'extrémité opposée du bras 3 est fixée de façon bivotante à un pivot fixe 5, et l'extrémité correspondante du bras 4 porte une tête de travail 6, En un noint inter-
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médiaire entre les extrémités des bras , un couplage s'étend entre les bras 3 et 4 parallèlement au bras 2 et est fixé par pivot aux bras 3 et 4. C'est là une
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forme bien connue de pantoyraphe appropriée a la. réduction proportionnelle de l'échelle d'un modèle.
Le bras 4 (figure 2) est forci transversalement pour
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le montage ne l'outil ou tête de travail. Dans des coussinets espacés 7 et . à l'intérieur du trou, une <m i ,1, . ; servant. de style <j est monta' de manière à pouvoir eeul-5p:- ,'-;lisser pour effectuer un mouvement 1 onz;i ¯ i..n.-y transversalement par -r¯:--,ort au bras 4. Lies sortions svr:ri. ure et),1ri± lrj,eL:1<# de :,ect ion réauite 10 et 11 d'' î#< .;:1."# du sty- le s'étendent ou delà du bras 4 et sont filetées. le
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00rtion inférieure 11 porte '-les surfaces verticales plates oj><;>: "<.;,; ([rJi. ;;'/l.<.,ii<1<:;it, entre l'extrémité fourchue 1:: d'une barre de guidage 13, qui empêche la tige du style de tourner autour de son axe .
Un écrou de guidage 14
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s'applique sur la face inférieure de la barre de guidage 13 dans la position supérieure de la tige 9 et sert à limiter le déplacement vers le haut de la tige . A l'extrémité inférieure de la partie de section réduite 11 est fixé un porte-bille 16 présentant une partie terminale évidée destinée à recevoir une bille 17, qui est maintenue en place par un capuchon métallique 18 s'appliquant par prottement à l'extrémité du porte-bille 16. Un écrou de serrage 19 maintient le porte-bille 16 fermement fixé à l'extrémité de la tige 9.
L'extrémité supérieure 10 de la tige 9 est vissée dans un bloc.20 formé à l'extrémité d'une tige 21. Un écrou de serrage 22 vissé sur la partie 10 s'applique sur la surface du bloc 20. Un ressort'23 agissant entre l'extrémité du coussinet 7 et l'écrou de serrage 22 soulève la tige 9 jusqu'à une position correspondant à celle où l'écrou de guidage 14 vient en prise avec la barre de guidage 13.
Un levier de manoeuvre 26 est monté de façon appropriée sur un pivot 24. Ce levier porte une fente 26a, dans laquelle s'engage l'extrémité de la barre 21 pour un ressort 25entourant la tige 21 et reposant sur le bloc 20. Un contre-poids 26b maintient le levier de manoeuvre normalement levé et hors de contact du ressort 25.Le levier de manoeuvre est muni d'un manche 26c, à l'aide duquel il peut'être amené, à la main, en position horizontale centre une butée fixe 26d: De cette manière, le ressort 25 est comprimé dans une mesure bien déterminée et produit une pression bien déterminée sur la tige du style, pour vaincre l'effort exercé par le ressort 23 et faire pénétrer la bille 17 dans une plaque métallique 29.
Lors de l'utilisation du pantographe pour l'obtention d'un moule suivant l'invention, l'espacement désiré des
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cavités est trace', sur une plaque.modèle métallique 27 à échelle agrandie, avantageusement dix fois plus grande.
Des trous 28 sont percés dans la plaque conformément au modèle ou à l'espacement à échelle agrandie, de centre à centre .la tête de traçage 1 porte une pointe (le tracage qui s'adapte de façon précise dans les trous forés 28. Un bloc de métal 29, de préférence en acier recuit, est placé en-dessous de la tête 6 de façon que la surface du bloc ou de la plaque 29 soit à proximit étroite de la bille 17, lorsque la tige de traçage 9 est dans sa position de retrait. La plaque de modèle 27 et .le bloc 29 sont fermement fixés en lace.
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L'or'rn.te\1r déplace la pointe de traçage 1 de la tête ,le traçage vers la première ouverture de 18 'crémière lime d'ouvertures de la plaque-modèle 27 et introduit la pointe
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dans l'ouverture . Il déplace <> a l v rs le levier dr commande 2.. d'une quantit' déterminée contre une butée fixe.pour cO'.1,ril ,Ci 1'; r'ss;.rb ..1 d'une quantité: ..'tartinée I"l, exercer ..i< :1 n :i sur la. b 1. le 17 1;n0 pression on f )iC( oien d'éfil1',J' :;U/'L:;[ntc p ur .. <. (.I". p métrer la bille : T "nl 'Lu1t :.l,(" déterminée \..a1l3 la surface du bloc. Cette ou'ration se J" 0te pour chaque ouverture' 2ë de é; 1 ; i 7¯aquc-coc =)¯: '7.
L'o'érateur passe, de -c.ré.n'r=.rc:ncesucc^ivemE,n: d'une ouverture à l'aubre le long de chaque ligne. Le p;;in.o,r ranhc. doit E= 1 t i" agencé de telle sorte qu'il n'existe aucun jeu . Avec un tel ;>;a:<1>#; .r;ij.;l:e, le rI10dèJ¯f:: neuf être retracé, et La bille L eut être reinise en place avec 1>r#ic ion sur chaque cavibé du bloc. Il est n<-ic;-<..#:;.:5>.<.: de faire un retraçage du modèle parce que, lors lE, la rremiére pénétration, l'empeinte d'une c- <ii i: influence le métal de la caviué voisine r!1" "(' ; <.-1;1., .,r<>:j,i;it<: . Lors ,le l'exécution des premières pénétrations, li; métal est déplacé de manière à pr;])cluÎ1''. les cavités et lors du second ou des traçages suivants du modèle, les irrégularités des cavités formées sont.
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corrigées.
Lorsque les opérations précitées ont été réalisées.. de façon convenable et que les ouvertures sont convenablement espacées dans la plaque-modèle, des moules tels que ceux représentés sur les Figures 3 à 5 sont aisément obtenu, chaque cavité possédant une surface comparable à la surface polie de la bille . Des billes de 1/32e pouce de diamètre et plus petites ont été utilisées avec succès pour la fabrication de tels moules. D'habitude, pour obtenir une plaque optique telle que décrite,la bille est enfoncée dans la plaque de métal à la profondeur voulue pour former une cavité constituant un secteur de sphère de nonante degrés et des moules possédant de telles cavités espacées les unes des autres de 5/1000e de pouce et couvrant la surface totale d'une surface de moulage ont été préparés.
Un tel moule est représenté sur les Figures 3 et 5 . Ce moule consiste en un bloc métallique 29 présentant des cavités sphériques 30 recouvrant la surface de moulage entière. Les périmètres des cavités ont la forme d'hexagones, ensorte que les cavités adjacentes viennent au contact les unes des autres et forment ensemble un réseau recouvrant la surface totale du bloc. Cette disposition est obtenue en espaçant les centres des ouvertures de rangées alternatives xxxx entre les centres des rangées adjacentes sur la plaquemodèle 27.
Pour certains usages optiques, notamment pour des écrans cinématographiques ou des écrans de télévision, il est avantageux que les protubérances soient allongées en direction horizontale et raccourcies en direction verticale. Cet agencement a pour effet de créer un champ lumineux d'étendue ou diffusion horizontale plus grande que dans le sens vertical. Un moule convenant
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pour un tel écran est représenté sur la figure 4, sur laquelle les cavités sont fortement agrandies Lors de la
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préparation de ce moule, les trous 28 dans In .....liiquf:-1:iodèle ,:7 sont <1:#.vi:nta<.,e espaces dans un sens que dans l'autre.
Le résultat consiste en cavités hexagonales ;:1,1,on- gées 31 qui recouvrent la. surface de moulage totale du bloc.Des moules du genre mentionne peuvent être prépares,
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dont les cavités ont le%10;)c; de pouce de diamètre a 1'\ surface et sont séparées latéralement ie 5/10'dOe de pouce de centre à centre.
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Dans certains cas, un moule de grandeur r: i,;on"1;',i,J..F: peut e;bre produit de la façon décrite et être 1'('1', ro-uit 'J.'-:Ct-.",J i'1).eiqent pour former un moule plus rîr andm:LOisrtue ceci est réalisé, il est avantageux que le ra'Julc ord¯p ,,n<;1 ait un contour en forme d'hexagone , de façon ue les moules reproduits puissent former des réseaux et que les
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1 ï Ilc:S continues n'apparaissent uas dans la J'8'l, L11e. moulée. î, ai, description précédente du procédé :1 s ; >. i, ix ;
n l'invention et du moule suivant l'invention, parmetn de voir que, par application de l'invention,on produit un moule excessivement précis possédant sur toute la surface de moulage de petites cavités qui ont chacune une surface belle que celle exigée pour le moulage d'une surface opti- que.
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DI C A't' 10 l';) 1. Procède d'obtention @ 'un moule portant une série de
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cé1vi [:,s, chaque cavihe présentant une surface courbe d'un poli voulu pour le moulage d'une surface optique, carac-
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térisa en ce au'on fait pénétrer dans une plaque i;àtr;j,li- voulue
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que, pour chaque cavité., un outil clc courbure!, de Ci][1Ct('1'"
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