CS214502B1 - Method of making the optical construction elements from plastic materials - Google Patents
Method of making the optical construction elements from plastic materials Download PDFInfo
- Publication number
- CS214502B1 CS214502B1 CS666777A CS666777A CS214502B1 CS 214502 B1 CS214502 B1 CS 214502B1 CS 666777 A CS666777 A CS 666777A CS 666777 A CS666777 A CS 666777A CS 214502 B1 CS214502 B1 CS 214502B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- optical
- plastics
- components
- elements
- casting
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 83
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 32
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 28
- 238000010276 construction Methods 0.000 title description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 25
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000011990 functional testing Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 235000011437 Amygdalus communis Nutrition 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010026749 Mania Diseases 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 241000220304 Prunus dulcis Species 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 235000020224 almond Nutrition 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000008542 thermal sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
Description
Vynález se týká způsobu výroby optických konstrukčních prvků z plastických hmot se složitě a nespojitě tvarovanými a/nebo ze stejných nebo různých sférických a/nebo nesférických plošných prvků sestavenými optickými účinnými plochami pomocí lící nebo vstřikovací polymerizece· Přitom jsou zahrnuty také takové plochy, které podle současných teoretických znalostí nelze předem propočítat· Jde zejména o takové konstrukční prvky, které musí splňovat vysoké nároky na výkon a přesnost, zčásti s novými funkčními principy, a které z tradičních optických materiálů, jako z anorganických skel nebo krystalů, a obvyklými výrobními metodami bu3 nelze vůbec vyrobit, nebo je lze vyrobit pouze s nepřiměřeným výrobním nákladem a technologickým úsilím·The invention relates to a process for the production of plastic optical components with intricately and discontinuously shaped and / or identical or different spherical and / or non-spherical planar elements assembled by optical active surfaces by means of face or injection polymerization. The theoretical knowledge cannot be calculated beforehand · These are in particular those structural elements which must meet high performance and precision requirements, partly with new functional principles, and which cannot be used at all from traditional optical materials such as inorganic glasses or crystals and conventional manufacturing methods. produced or can be produced only with disproportionate production costs and technological effort ·
Použití konstrukčních prvků z plastických hmot je mimořádně zajímavé z hlediska hospodárnosti s materiálem, vysokého využití materiálu při jejich výrobě a vzhledem na racionální využití surovin· Takové optické konstrukční prvky jsou předpokladem pro , značné úspory hmotnosti a pro možnost miniaturizace u optických přístrojů·The use of plastic components is extremely interesting in terms of cost-effectiveness, high material utilization in manufacturing and the rational use of raw materials. Such optical components are a prerequisite for, considerable weight savings and the possibility of miniaturization in optical devices.
Je známo, že většinu plastických hmot pro optické účely lze opracovat frézováním, soustružením a broušením· Kromě toho lze umělé hmoty pro optické účely s úspěchem opracovat leštěním· Avšak úplné technické využití těchto způsobů při výrobě optickýchIt is known that most plastics for optical purposes can be machined by milling, turning and grinding. · In addition, plastics for optical purposes can be successfully polished.
214 502 konstrukčních ' prvků z organických . umělých hmot a vellým počtem kusů je opoti organickým sklům a krystalům, vzhledem k zásadně^odlišiým fyzikálrním a chemie kým vlastnostem struktury a mtteiálů, spojeno se ' značným technologickým úsilím, aby byly získány opticky bezvadná povrchy. .214 502 structural elements of organic. In contrast to organic glasses and crystals, due to the fundamentally different physical and chemical properties of the structure and materials, a large number of pieces of plastic and a large number of pieces are associated with considerable technological effort to obtain optically perfect surfaces. .
K vyloučení těchto nevýhod jsou podle zvláštních fyzikálních a chemických vlastností optických umělých hmot, popřípadě jejich výchozích mae^e^ii^^Lů, a podleprávě se ' vyskytujících požadavků na funkci optických konstrukčních prvků známy různé způsoby tvarování pommcí forem, které musí být zhotoveny s optickou přesnootí· V s pobitím zpočátku výhradně termoplastických umiých hmot se tvarování provádělo llovrÉhíě, ražením, popřípadě vstMkovým ražením. Kromě několika výhod, jako je velký počet kusů, krátká doba výroby konstrukčních prvků, mjí tyto způsoby tu nevýhodu, že zhotovené konstrukční prvky z uměLých hmot vyhovují pouze velmi jednoduchým optickým nárokům. Pro svou mm Manickou a - tepelnou citlivost je lze potmít pro optické konstrukce pouze' podmněně· DhOŠÍ nevýhody . - fpooívají' v okoLnost, že na''' zhotovení forem jsou vhodné pouze speciální druhy oclí a slitin, neboť opracování povrchu forem s optickou přešnoolizí je veim obtížné.In order to avoid these disadvantages, according to the particular physical and chemical properties of the optical plastics and / or their starting materials, and the requirements for the function of the optical components which are present, different methods of shaping the molds are known which must be made with In the case of the initially exclusively thermoplastic plastics, the molding was carried out by means of embossing, stamping or injection molding. In addition to several advantages, such as the large number of pieces, the short production time of the components, these methods have the disadvantage that the manufactured plastic components meet only very simple optical requirements. Due to their mm Manic and - thermal sensitivity, they can only be dimmed for optical constructions with a condition of greater disadvantages. It is apparent that only special types of steels and alloys are suitable for making molds, since machining the surface of molds with optical cross-lysis is very difficult.
\ .... · ’ '\ .... · ’'
V rámci vývoje terěosetlekýeh plastických hmot pro optické účely jsou známy různé způsoby výroby optických konstrukčních prvků odléváním^ přičemž polymrizace ^ό^ο z měrně zesnovaných monomerů se uskutečňuje ve farmách z opticky opracovaného skla. Me^i částm forem jsou uspořádány rozpěrné kroužky z - pružných u^mě-ých hmt. Části farem. jsou během polymrizace k sobě přidržovány pružinovou silou.In the development of thermosetting plastics for optical purposes, various methods for manufacturing optical components by casting are known, wherein the polymerization of the partially crosslinked monomers takes place in optically worked glass farms. Spacer rings of resilient flexible materials are arranged between the mold parts. Parts of farms. they are held together by a spring force during polymerization.
Kromě toho se v mmlé' míře podívalo jako - materiálu forem také speciálních kovových slitin. Také skleněné keramiky bylo používáno jako materiálu pro optická formy.In addition, special metal alloys have also been seen as mold materials. Glass ceramics have also been used as a material for optical forms.
Společným znakem všech těchto způsobů ' odlévání je - větší či meré! směnování polyrarizačni -usazeniny, působící značnými deformačním silami na konstrukční části formy* K zachycení těchto sil a vyrovnání objemového úbytku byl matelál rozpěroýeh kroužků mezi částmi formy rozmanitým- způsobem obměňován' pouitm zejména polyetylénu, polyiztbJtyléoJ a polyvlцylehltridJ· - Tím se mia trvanlivost - konstrukčních částí farmy zvýšit a zajistit povrchová přesnost optických konstrukčních prvků z umělých hmot po polymгiizιci· Posledně ^еаетёти'пбе^ slouží také přídavné pružinové síly, které působí zvnějšku - na farmy a které jsou svým účinkem přizpůsobeny smrťováií.The common feature of all these 'casting' methods is - greater or meré! In order to accommodate these forces and to compensate for the volume loss, the ring spacing between the mold parts has been varied in various ways, in particular by using polyethylene, polystyrene and polyvinyl silicon parts. farms to increase and ensure the surface accuracy of plastic optical components after polymerization · Lastly, the "еаетёти'пбе" also serve the additional spring forces that act externally on farms and which are adapted to death by their effects.
Rovněž k zlepšení povrchové - přeanoosi a zejména racionální výroby při velkém počtu kusů slouží známé zpracování ter^m^^É^ť^tl^c^kých umiých hmot na optické konstrukční prvky pomocí - vstřikového - lití do forem - ze speciální occli, skla a skleněně keramiky.The known processing of thermosetting plastics into optical components by means of - injection molding - from special molds, glass also serves to improve the surface-preanoosity and especially the rational production in a large number of pieces. and glass ceramics.
Za účelem zvýšení prodtutlvity při výrobě většího počtu kusů jsou kromě toho znány mnohonásobné formy na výrobu optických čoček z - umělých hmoo.In addition, multiple molds for the manufacture of optical hmoo lenses are known in order to increase the productivity in the production of a larger number of pieces.
Př hodnocení současného stavu techniky třeba uvést používání forem z leštěného <When evaluating the state of the art, use of polished molds should be mentioned
optického Шо, přičemž části skleněných forem ae podrobují za účelem zvýSení trvanlivosti . navíc sρeciánιíěu tvrzení. Kromě - toho se zo účelem zmíraní směrovacích sil provádí předpolymrizace mimo formu· Přitom- je však ' nevýhodné, že tvrzený skleněný povrch lze opracovat s optickou pjřesnosSí. jen velmi obtížně a nákladně. Proto se - může provádět tvrzení částí skleněných forem teprve po optickém zpracoválí· Tvrzení spočívá ve . zpracování při vysokých teplotách s . náslechým Časově řízeiým ochlazováním skleněných Sásltí, takže vzniká další nevýhoda v . okolnosti, že není žádná záruka. pro reprodUcovatelnost povrchové zejména při zvýšených technických nárocích·the parts of the glass molds ae subjected to durability. moreover, the claim. In addition, in order to mention the directional forces, a pre-polymerization is carried out outside the mold. However, it is disadvantageous that the tempered glass surface can be machined with optical accuracy. very difficult and costly. Therefore, it is possible to cure parts of the glass molds only after optical processing. high temperature processing s. by the time-directed cooling of the glass slates, so that another disadvantage arises in. circumstances that there is no warranty. for surface reproducibility especially in case of increased technical demands ·
Ββ1-5:ί závažné nedostatky popsaných způsobů spočívají v tom, že jejich výkonnost postačuje pouze pro optické konstrukční prvky z umměých hmot, -na které se kladou poměrně jednoduché požadavky, pokud . jde o jakost a funkci, jako je - - tomu u skel pro - brýle, - lupy, hledáčkovou optiku a jiné· Kromě toho je opracování povrchu 'speciálních -ocelí -a slitin pro farmy technologicky velmi obtížné· V praxi- - se ukázalo, - že . - tratШavst- a -doba potužtí forem nepovSatuJí· Proto je - pak nutné vyrábět - velký počet forem, což je - u všech popsaných maateiálů spojeno s veim -značnými výrobním náklady·1β1-5: ί serious drawbacks of the methods described are that their performance is sufficient only for optical plastic components, which require relatively simple requirements if:. quality and function such as - - for glasses - glasses, - magnifying glasses, viewfinder optics and others · In addition, the surface treatment of special-steels - and alloys for farms is very difficult technologically · In practice - - that. - therefore, it is necessary to produce a large number of molds, which - in all the materials described - entails a considerable production cost.
Snížení technické pracдovti a výrobních nákladů - při výrobě - forem a zjednodušení jejich výroby pak sleduje způsob výroby optických konstrukčních prvků -z urnmiých hmot, u něhož z originálního vzorku optického konstrukčního -prvku se zhotovuje dvoudílná kopie formy - z termovlβtticOé ummié pryskyřice podobné vosku· Tyto dvě - poloviny farmy se použijí jako licí forma pro vyráběný konstrukční - prvek. V posledním stadiu licí polymrizace se v důsledku s tím spojeného vývoje tepla maaterál odtavuje a lze jej pak -znovu poiužt na foremní odlitky z originálního mandlu·The reduction of technical work and production costs - in the production - of molds and simplification of their production then follows the method of production of optical components - from certain materials, which is made from the original sample of optical component - two-piece copy of the mold - from thermosilicate wax-like resin. two - half farms are used as a casting mold for the produced structural element. In the last stage of the casting polymerization, due to the associated heat development, the material is melted away and can then be reused for mold castings from the original almond ·
U jiného známého způsobu se - vychází z moUdlové formy ze skleněné keramiky nebo -oceli, - podle níž -se astřOkovým litím zhotovují licí - formy na - optické konstrukční prvky zuímié hmoty, přičemž - jako maatriálu forem - se používá - rovněž termoplastických ummiých hmot, zejména polyamidu, poVyetyléoteroftalátj a jiných· , , , Nevýhody těchto způsobů třeba vidět v tom, že nejsou vhodné pro výrobu vysoce výkonné optiky· Pouužtí termoppastických pryskalo jako mttriálu pro licí formy vytváří tepelnou nestabilitu formy vzhledem -k vyí^crmo^iá^Jí opticky přesných ploch pro polymerizaci, pOtbíhajcí za zvýšené teploty· NeWLedě- k tomu je třeba - přizpůsobit -chemické a fyzikální altseoovSil zejména tepelné paramtry utólých prysltyřlc pro formu - Teologickým a tepelným dějům při polymeizaci· To vede k - tomu, že - podle tohoto. způsobu lze zpracovávat pouze některé optické - materiály z plastických hmoo, které jsou jinak k - dispoozci·In another known process, it is - based on a glass ceramic or steel mold - according to which - casting molds are made with a three-dimensional casting - optical components of a plastic material, whereby also thermoplastic plastics are used as mold material. in particular polyamide, polyethylene terephthalate and others. The disadvantages of these processes are to be seen in that they are not suitable for the production of high-performance optics. • For this reason, it is necessary to - adapt the chemical and physical altitudes , in particular, the thermal parameters of the protruding primers for the mold - to theological and thermal processes in the polymerization. This leads to - according to this. only some optical - plastic hmoo materials, which are otherwise available - can be processed
U dalšího známého způsobu se používá rovněž mo!dlu, přičemž k výrobě optických konstrukčních prvků s Fresnelovými - strukturami a - podobnými plošnými prvky se uplatňuje také gtlaαnoolaзtLcOý způsob formováií, - aby se trvanlivost formy zvýšila a snížily se výrobní náklady a technická pracnost při výrobě forem·In another known process, the mold is also used, whereby a molding process is also used to produce optical components with Fresnel structures and similar planar elements, - to increase mold durability and reduce manufacturing costs and technical effort in mold making. ·
Ne výhody přitom spočívají v tom, - že mróelová forma může být pouze z určitých materiálů vhodných -pro přesné obrábění, zejména - z kovů, jako - z movati a oceli nebo z lakových vrstev, . např. - ze ' Selsku· Kromě toho volbu ' materiálu podmínky, že povrch pro galvanické vylučování . kovu mmuí být. buš elektricky vodivý, nebo Jako předpoklad k-tomu muuí mt hyddrfilní- vlastnosti· Hydrfilování převážně hydrofobních povrchů hmot bylo možné na druhé straně uskutečnit . - pouze prostředky, které . by vyvolaly - poškození - povrchových . struktur·However, the advantages are not that - the milling form can only be made of certain materials suitable for precise machining, in particular - of metals such as movata and steel or lacquer layers,. eg - from 'Germany' In addition, the choice of 'material condition that the surface for galvanic deposition. metal must be. Either electrically conductive, or as a prerequisite for this, it must have hydrophilic properties. Hydrophilizing of the mostly hydrophobic surfaces of the materials was possible on the other hand. - only means which:. would cause - damage - superficial. structures ·
Kromě toho Je znám . způsob hyfrrfllování povrchu plastických hmot - a velmi - Jemnou strukturou pro - galvanické -formování . bez zmíněných nedostatků, čímž se výběr k - - tomu účelu použitelných . umělých hmot velmi rozšířil·In addition, it is known. a method for hybridizing the surface of plastics - and a very fine structure for - galvanic-forming. without the aforementioned drawbacks, making the selection applicable to the purpose. plastic widely spread ·
Tyto - způsoby se však - omeují na vyfarmování Jednoduchých nebo takových Jemně struk. ·’ · V .However, these - the ways - are limited to shedding simple or such finely teats. · ’· V.
turováných ploch, které lze buš - pro Jejich předpokládanou funkci přesně předem propočítat, nebo Je lze rozložit na Jedurtlivé, propoččtatelrné plošné prvky, Jejichž příslušné foremní prvky mohou být po svém - zhotovení sestaveny do modelové farmy, Jak Je tomu zejména u Fresnelových struktur a u podobných plošných - prvků·which can either be precisely calculated in advance for their intended function, or can be decomposed into single-dimensional, calculable surface elements, whose respective form elements can be assembled into a model farm after their construction, as is particularly the case with Fresnel structures and similar planar elements ·
Nutnost meeciarnckého dostatečného opracování. - výlisků se v žádném - případě - nedá zcela vyloiiučt·Necessity of meeciarnického sufficient machining. - the moldings cannot be completely eliminated in any case -
V souhrnu lze k chJrrJteelstice známých technických řešení konstatovat, že všechny způsoby výroby optických konstrukčních prvků z plastických hmot mají řadu nedostatků a nevýhod· V první řadě Jsou to vysoké technické a výrobní náklady na zhotovení forem, zejména - při malém počtu kusů· Při velkém počtu vyráběných kusů, popřípadě u optických konstrukčních prvků se společnou základní formou, avšak s rozmanitě se odlišuJícími Jednotlivým. - parameeřy, - zejména u - - brýlových skel. Je další nevýhodou nutnost - skladování velkého počtu foremních konstrukčních dílců. Kromě toho další nevýhodou Je omezená trvanlivost a moonoot zatížení známých skleněných - forem. Přitom zvyšování trvanLivosti a modnodai zatěžování forem použitím tvrzeného skla, skleněné keramiky či kovů - Je spoJeno se zvýšením - pH JeJich výrobě·To sum up, there are many drawbacks and disadvantages to the known technical solutions of all known technical solutions. First of all, there are high technical and manufacturing costs for mold making, especially - with a small number of pieces. or in the case of optical components with a common base form, but with a differentiated individual. - parameters, - especially for - - spectacle lenses. Another disadvantage is the necessity - storage of a large number of mold components. In addition, another disadvantage is the limited durability and moonoot loading of known glass molds. At the same time increasing durability and modest loading of molds using tempered glass, glass ceramics or metals - is associated with an increase - pH of their production ·
Závažným nedostatkem známých způsobů Je okoXnooít, že lze vyrábět pouze optické konstrukční - prvky - s Jednoduchým nároky na funkční paramery, Jakož i na předem propočítateiný tvar a přesnost - povrchu· Také způsoby, u kterých se poUžívá samotného principu formování podle mcddlu na - zhotovení farem nebo op^ckých konstrJkčních prvků,- majk Ještě závažné nevýhody· Meate^! na výrobu mcodlů forem muuí mít určité vlastnosti, což značně ome^i^jJe paletu vhodných látek· z 'A major drawback of known methods is that only optical design elements can be manufactured with simple demands on functional parameters, as well as predetermined shape and surface accuracy. Also, methods in which the prince himself is using mddd molding to - H otovení of farms or op-ckých konstrJ CZK --N hp rv Ku - majk have serious drawbacks meatus · ^! molds for manufacturing mcodlů muuí have certain characteristics, which greatly OMe ^ i ^ Tthe variety of suitable materials · '
Pouuití galvanického způsobu formování při výrobě optických konstrukčních prvků z urnmiých - hmot - se dosud - om^zuJe - na optické -účinné plochy, které buš maaí Jednoduchý tvar, nebo v případě Jemně strukturovaných -nebo složitých povrchů muuí být ve svém souhrnu nebo v Jednotlivých - plošných prvcích předem přesně proppočtatelné·The use of a galvanic molding method in the manufacture of optical components from certain materials is still limited to optical surfaces that either have a simple shape or, in the case of finely structured or complex surfaces, may be in their entirety or in individual - surface elements can be precisely calculated in advance ·
Cílem vynálezu Je vyráWt optické konstrukční prvky s vellým výkonem a přesnootí reproeJk>deaelnб s nepatrným nákladem,- při mlých i velkých - počtech kusů, ze všech zná . - i . ' mých optických plastických matriálů s - přihlédnutím k JeJich právě určeným optic^m .5 . parametrům. Kromě toho vynález sleduje cíl - uskuuečnit nové funkční principy optických systémů, . které - tvoří předpoklad pro další miniaturizaci - - u optických ' přístrojů ' á umožňují podstatné snížení hmotnost.It is an object of the present invention to produce optical components with high power and high-precision speakers that can be deactivated at low cost, both in small and large quantities, of which they are familiar. - i. 5 of my optical plastic materials, having regard to their optics. parameters. In addition, the invention pursues the objective - to realize new functional principles of optical systems. which - are a prerequisite for further miniaturization - - for optical 'devices' and allow a significant reduction in weight.
Vynález má za úkol zhotovit optické - konstrukční prvky z plastických hmt, jejichž výroba- dosud ztroskotávala - na nedostatku moonnotí přesné - výroby forem nebo na chybě Jících moonnstech vyjímat - optické plastické - hm^ty z formy· Vyxná.ez má kromě toho za úkol vyrábět konstrukční prvky - z optických plastických hmot, jejichž formy podle současných teoretických - znalostí nelze předem přesně propočítat a které by zahrnovaly - dosud neuskutečnitelné - kombinace optických - účinných ploch v - témže konstrukčním prvku·The object of the present invention is to produce optical components made of plastic materials whose production has so far failed - due to the lack of precision in the manufacture of molds, or to remove optical fibers from the mold. to produce structural elements - from optical plastics, whose forms according to current theoretical knowledge cannot be precisely calculated in advance and which would include - hitherto not practicable - a combination of optical - effective surfaces in the same structural element ·
Daný úkol je dále charakterizován -tím, že vyrábět konstrukční prvky o velkém optickém výkonu a s vysokou odolnoosí proti mdnamckým, tepeným a - chemickým vlivům, které z tradičních optických hmot, - - jako z - anorganických skel nebo krystalů, a obvyklým mtodam! opracování tvaru buň vůbec nelze vyrábět,- nebo je pouze Lze vyrábšt v - neuspokojivé jakooti nebo s nepřiměřenou technickou pracnistí· Zvláštní význam přitom má použití ~ termoplastů·The task is further characterized by producing high optical performance components with high resistance to Mdnamck, thermal and chemical influences from traditional optical materials, such as inorganic glasses or crystals, and conventional methods. cell shape processing cannot be produced at all - or can only be manufactured in - unsatisfactory or unreasonable technical staff · The use of ~ thermoplastics is of particular importance
Kromě toho má vynález za úkbl vyřešit výrobou potřebných fórem - s mlou - pracnootí a nízkými- výrobními náklady, při velké přesnost, trvanlivosti a - moSnisti zatížení· Daný úkol je řešen způsobem výroby optických - konstrukčních prvků z plastických hmot se složitě - a - rlβapoSinJ tvarovanými a/nebo ze stejných nebo různých - sférických a/nebo ne sférických - plošných prvků sestave-zým optickým účinným, plochami - pomocí Licí nebo vstřikovací polymerrzace, jehož zvláštním význakem je, žé se zhotovují vzorové konstrukční prvky zkoušené na optickou funkční způssoilost, které slouž jako mráely pro vícenásobnou galvanoplastickou výrobu částí pro licí nebo vstřikovací formy, pomocí kterých - se provádí tvarově a funkčně - shodné vyformofání optických konstrukčních prvků z plastických hmot. .In addition, the invention aims to solve the problem by producing the necessary forums - with low labor costs and low production costs, with high accuracy, durability and - load capacity · The task is solved by manufacturing optical - plastic components with complexity - a - rlβapoSinJ molded and / or identical or different - spherical and / or non-spherical - planar elements with assembled optically effective surfaces by means of a casting or injection molding polymer, the particular feature of which is to produce exemplary structural elements tested for optical performance, which serve as mills for the multiple galvanoplastic production of parts for casting or injection molds, by means of which - in the shape and function - the same plastic molding of optical components is carried out. .
. ' *. '*
Tím - je - zajištěno, že s rrprseukovatr:ným vyf armováním povrchových detailů optických účinných ploch se - současně - jejich funkční spolehlivost na - formy a pompo!.Thereby, it is ensured that, with the aid of the reinforced surface details of the optical surfaces, at the same time, their functional reliability is shaped and molded.
nich na vyráběné - optické konstrukční prvky·- optical design elements ·
Podle dalšího význaku vynálezu - se optický mattelál pro moddly shoduje a maeriálem pro výrobu optických konstrukčních prvků - z plastických - hmot pouze v parametrech optických - ilt8tiOStí·According to a further feature of the invention, the optical material for modifiers coincides with the material for the production of optical components - from plastics - only in optical parameters.
Způsob výroby podle vynálezu je podrbaně! vysvětlen na následujícím příh^dnim provedení· ,The process according to the invention is scratchy! explained in the following embodiment,
Prvním krokem je zhotovení modelσvéhs konstrukčního prvku, který je - současně laboratorním - funkčním - vzorkem. Výběr optického m^mála, který přichází v úvahu pro - zhotovení moddlu, - ee řídí funkčními parametry, které má splňovat optický konstrukční prvek, a to požadovaným optickými hodno tam, - zejména - indexem lomu, Abbéovým číslem, prostupem, popř. rozptylem světla apod· Kromě toho je třeba brát zřetel ha mechanickou obrobitelnost příslušného optického materiálů s přihlédnutím к Žádanému tvaru povrchu modelu.The first step is to create a modelσvéhs structural element that is - at the same time a laboratory - functional - sample. The choice of the optical device which is suitable for the manufacture of the model is governed by the functional parameters to be satisfied by the optical component by the required optical value therein, in particular by refractive index, Abbé number, transmission, or the like. light scattering, etc. · In addition, account must be taken of the mechanical machinability of the optical material concerned, taking into account the desired surface shape of the model.
Na zhotovení modelu není nutné použít téhož opticky propustného materiálu, z jakého se zhotovuje vlastní konstrukční prvek· Spíše Je vhodné, aby se volba z technologických a ekonomických důvodů zaměřila na veškeré optické materiály z umělých hmot a na anorganická optická skla· Aby byl zhotoven model shodný rozměrově a funkčně s vyráběným optickým konstrukčním prvkem z umělé hmoty, Je pouze nutná shoda optických hodnot·There is no need to use the same optically permeable material to make the model. · Rather, it is appropriate for technological and economic reasons to focus on all plastic materials and inorganic optical glasses. dimensionally and functionally with the optical component made of plastic, only the optical values match ·
Model se zhotovuje mechanickým opracováním povrchu podle výkresu daného optického konstrukčního prvku· Třískovým obráběním na soustruhu pro výrobu kulových ploch s přesnými diamantovými nástroji se podle známých způsobů zhotovují při 1 100 až 1 600 otáčkách za minutu na většině optických umělých látkách brilantní povrchy s vysokou přesností· Je-li to nutné, následuje Ještě leštění známým způsobem jako dokončující pracovní operace.· Machining on a lathe to produce spherical surfaces with precision diamond tools produces brilliant surfaces with high precision at 1,100 to 1,600 rpm, according to known methods, on most optical plastics · If necessary, polishing is followed in a known manner as finishing operations.
Při zhotovení modelu z optických skel Je možné kromě opracování přesnými frézami také broušení s následujícím leštěním podle obvyklých metod.When making the model from optical glasses, in addition to machining with precision cutters, it is also possible to grind with the following polishing according to the usual methods.
Pokud nejsou na závadu pro zkoušení optické funkce, lze upravit v optické ose zvláštní strukturní prvky, zejména Jednoduché, stupňovité nebo kuželovité otvory, také po vyjmutí hotového konstrukčního prvku z formy.In the absence of a malfunction for testing the optical function, special structural elements, in particular single, stepped or conical holes, may also be provided in the optical axis, also after removal of the finished structural element from the mold.
Modelový konstrukční prvek se po zhotovení podrobuje optické funkční zkoušce. U ploch, které nelze předem přesně propočítat, následují v této fázi podle výsledků funkční zkoušky opravy a retuše ploch, až se dosáhne konečných parametrů funkce optického konstrukčního prvku. Tento modelový konstrukční prvek se nyní hydrofiluje, aniž by to negativně ovlivnilo optickou přesnost povrchu, a tím se připraví na galyanoplastické vyformování.After construction, the model component is subjected to an optical functional test. For areas that cannot be precisely calculated in advance, according to the results of the functional test, the surfaces are repaired and retouched until the final performance of the optical component is reached. This model component is now hydrophilized without adversely affecting the optical accuracy of the surface, thereby preparing for galyanoplastic molding.
V následující výrobní fázi se tento modelový konstrukční prvek vloží do objímky z polyvinylchloridu, se souhlasené na míry optického konstrukčního prvku, tak aby dolní plocha modelu nemohla být poškozena. Po chemickém postříbření za účelem vytvoření elektrické vodivosti na ploše obrácené právě vzhůru se na postříbřené ploše nechá známým, způsobem nárůst galvanická vrstva niklu, mědi a chrómu. Po oddělení takto vytvořené první galvanizované fóre mní poloviny od modelu a objímky z polyvinylchloridu se nyní model vloží druhou plochou vzhůru do objímky z polyvinylchloridu· Další galvanizované fóre mní polovina se zhotovuje stejným způsobem, Jak Již bylo popsáno.In the next production phase, this model component is inserted into the polyvinyl chloride sleeve, matched to the measures of the optical component, so that the bottom surface of the model cannot be damaged. After chemical silver plating in order to create electrical conductivity on the upside-down surface, a galvanic layer of nickel, copper and chromium is allowed to rise on the silvered surface in a known manner. After separating the thus formed first galvanized sheet half from the model and the polyvinyl chloride sleeve, the model is now inserted with the second face up into the polyvinyl chloride sleeve. The other galvanized sheet half is made in the same manner as described above.
\.\
Další navazující výrobní fáze se skládá z kombinování obou foremních polovin v Jednu licí formu s použitím pružného vloženého kroužku, zejména z polyetylénu. Celá forma je к sobě přidržována pružinovou silou.Another downstream production phase consists of combining the two mold halves in a single mold using a flexible insert ring, in particular polyethylene. The whole mold is held together by a spring force.
Po naplnění forem polymerizační usazeninou následuje vytvoření optického konstrukčního prvku podle známého radikálového, časově a teplotně řízeného polymer!začního způsobu. Po otevření formy ae získává opticky konstrukční prvek, odpovídající modelu bez dodatečného opracování, v podobě shodné rozměrově, tvarově i funkčně.After the molds are filled with polymerization deposit, the optical component according to the known free-radical, time-controlled and temperature-controlled polymerization process is formed. After opening the mold ae, it optically obtains a structural element corresponding to the model without additional machining, in the form of identical dimension, shape and function.
Další postupy provádění způsobu podle vynálezu'spočívá jí v tom, že v licí formě se kombinují galvanizovaná fóremní část ve spojitosti s pružným vloženým kroužkem s druhou foremní částí z tvrzeného skla nebo z kovu.Further processes for carrying out the process of the invention consist in combining, in a casting mold, a galvanized sheet portion in conjunction with a resilient insert ring with a second molded portion of tempered glass or metal.
Kromě toho je možné, aby jedna nebo obě foremní části byly opatřeny pouze galvanoplesticky zhotovenými vložkami s opticky účinnými strukturami.In addition, it is possible for one or both of the mold parts to be provided with only electroplated inserts with optically effective structures.
Podle další varianty mohou být formy vytvořeny podle počtu vyráběných kusů také jako formy pro vstřikované lití.According to a further variant, the molds can also be designed as injection molding molds according to the number of pieces produced.
S použitím jediného modelu lze zhotovit při plné reprodukovatelnosti nejméně čtyři formy získané galvanickým postupem. Pomocí každé takové formy, popřípadě · je jí varianty, lze zhotovit 1 000 až 10 000 optických konstrukčních prvků z umělých hmot v bezvadné funkci bez dalšího dodatečného opracování.Using a single model, at least four forms obtained by the electroplating process can be produced at full reproducibility. With each such mold, or alternatively it is possible to produce from 1000 to 10 000 optical plastic components in perfect function without further processing.
Výkonnost a možnosti použití způsobu výroby podle vynálezu jsou zřejmé z příkladných povedení optických konstrukčních prvků neznačených na připojeném výkresu, které dosud nebylo vůbec možné vyrábět nebo pouze s velkou technickou pracností a s vysokými výrobními náklady. Způsobem podle vynálezu lze naznačené konstrukční prvky zhotovit poměrně jednoduchými technickými prostředky a za přijatelných výrobních nákladů ve velkém 1 malém počtu kusů z optických umělých hmot.The performance and application possibilities of the inventive method are evident from the exemplary embodiments of the optical components not indicated in the accompanying drawing, which have not yet been possible to produce or only with great technical effort and high production costs. By means of the process according to the invention, the components indicated can be manufactured in a relatively small number of pieces of optical plastics by relatively simple technical means and at an acceptable manufacturing cost.
Na obr. 1 je naznačena kruhová čočka se dvěma vypuklými optickými plochami, z nichž jedna může být opatřena strukturou. Lze je vyrábět o průměru 10 až 160 mm a s otvory, které mohou být menší než 2 mm a maximálně 2/3 hodnoty průměru čočky, přičemž lze vytvořit také válcové, odstupňované nebo kuželové otvory /obr. 2/.Fig. 1 shows a circular lens with two convex optical surfaces, one of which may be provided with a structure. They can be produced with a diameter of 10 to 160 mm and with holes that can be less than 2 mm and a maximum of 2/3 of the lens diameter value, and cylindrical, graduated or conical holes can also be made / fig. 2 /.
Oblastí použití Je výroba kruhových světelných signálů při zpracování údajů a osvětlení v tmavém poli obrazových polí.Field of application It is the production of circular light signals for data processing and illumination in the dark field of image fields.
Na obr. 3 je rovněž naznačena kruhová čočka, která je opatřena otvorem o maximálním průřezu 2 mm. Tyto kruhové čočky lze ryrábět o průměru až 100 mm, zejména pak v rozsahu do 30 mm a s torickou kruhovou plochou, přičemž vrcholový bod poloměru křivosti leží na kružnici v maximální vzdálenosti 1/3 hodnoty průměru čočky. Protilehlá plocha může být vydutá, vypuklá nebo strukturovaná. Oblastí použití je výroba avětel*ných signálů o tvaru kruhových ploch.FIG. 3 also shows a circular lens having an aperture with a maximum cross-section of 2 mm. These circular lenses can be machined with a diameter of up to 100 mm, in particular in the range up to 30 mm and with a toric circular surface, with the apex point of the radius of curvature lying on a circle at a maximum distance of 1/3 of the lens diameter. The opposing surface may be concave, convex, or structured. The field of application is the production of illuminated signals with the shape of circular surfaces.
Na obr. 4 je naznačena kruhová čočka s leštěnou vydutou sférickou nebo torickou plochou a s otvorem od 2 mm až do 2/3 hodnoty průměru celé čočky, který může činit až 160 mm. Protilehlá plocha může také zde být vydutá, vypuklá, rovinná a leštěná nebo . strukturovaná. Tyto kruhové čočky se používají zejména při rozšíření světelných signálů.Fig. 4 shows a circular lens with a polished concave spherical or toric surface and an aperture of 2 mm up to 2/3 of the diameter of the entire lens, which can be up to 160 mm. The opposing surface can also be concave, convex, planar and polished or. structured. These circular lenses are used especially in the spreading of light signals.
Na obr. 5 a 6 Jsou naznačeny nesférické čočky, které lze vyrábět s osovými otvory nebo bez nich. Oblastí jejich použití Je zkracování optických systémů při velmi dobré struktuře.5 and 6 Non-spherical lenses are shown which can be manufactured with or without axial apertures. Field of application It is shortening of optical systems with very good structure.
Na obr» 7, 8 a 9 Jsou naznačeny tvary různých rovinných a nerovinných Fresnelových konstrukčních prvků z umělých hmot, u nichž lze vytvořit přímočaré nebo kruhové rýhy a rozteční od 0,03 mm nahoru· Jejich pohžití přichází v úvahu při zkracování a zjednodušení optických systémů·Figures 7, 8 and 9 The shapes of the various planar and non-planar Fresnel plastic construction elements are shown, which can create straight or circular scratches and spacing from 0.03 mm upwards · They are useful in shortening and simplifying optical systems ·
Na obr· 10 Jsou naznačeny sférické a nesférické Jednotlivé plošky ne základní • . i · desce, vhodné pro oční optiku, voětinové kondenzory, popřípadě pro čočkové mřížkové clony· >Fig. 10 Spherical and non-spherical are indicated. a plate suitable for ophthalmic optics, honeycomb capacitors or lens louvres
Vynález není ovšem vymezen uvedenými příkladnými provedeními v možnostech svého dalšího využití· Kromě toho Je možný velký počet optických konstrukčních prvků pro účely osvětlování, odečítání a zobrazení, u nichž se uplatňují neJrůzněJSí kombinace optických účinných ploch, zejména sférických, ne sférických či rovinných ploch ve stavu leštěném nebo strukturovém, smát ovánými, rozptylovými strukturami, Jakož i s Fresnelovými a mřížkovanými strukturami·However, the invention is not limited by the examples given above for the possibilities of its further use. In addition, a large number of optical components for lighting, reading and display purposes are possible in which various combinations of optical effective surfaces, in particular spherical, non-spherical or planar surfaces are used. polished or textured, scattered, scattering structures, as well as with Fresnel and grating structures ·
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD19524976A DD128439A1 (en) | 1976-10-13 | 1976-10-13 | METHOD FOR PRODUCING OPTICAL COMPONENTS FROM PLASTICS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS214502B1 true CS214502B1 (en) | 1982-04-09 |
Family
ID=5505974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS666777A CS214502B1 (en) | 1976-10-13 | 1977-10-13 | Method of making the optical construction elements from plastic materials |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS214502B1 (en) |
| DD (1) | DD128439A1 (en) |
| DE (1) | DE2727563A1 (en) |
| FR (1) | FR2367595A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10030495A1 (en) * | 2000-06-21 | 2002-01-03 | Zeiss Carl | Method for connecting a plurality of optical elements to a base body |
-
1976
- 1976-10-13 DD DD19524976A patent/DD128439A1/en unknown
-
1977
- 1977-06-18 DE DE19772727563 patent/DE2727563A1/en not_active Withdrawn
- 1977-10-06 FR FR7730109A patent/FR2367595A1/en active Granted
- 1977-10-13 CS CS666777A patent/CS214502B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2367595A1 (en) | 1978-05-12 |
| FR2367595B3 (en) | 1980-07-18 |
| DE2727563A1 (en) | 1978-04-20 |
| DD128439A1 (en) | 1977-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4383672A (en) | Mold tooling for the manufacture of thermoplastic parts | |
| US6787072B2 (en) | Apparatus and method for making a double-sided microlens mold and microlens array mold | |
| Kim et al. | Replication qualities and optical properties of UV-moulded microlens arrays | |
| JP2002516404A (en) | Precision double-sided non-spherical element | |
| JP2008221720A (en) | Glass mold for spectacle lens, manufacturing method thereof, and manufacturing method of spectacle lens | |
| US20180050508A1 (en) | Methods for forming partial retroreflector tooling and sheeting and devices | |
| Zolfaghari et al. | Replication of plastic microlens arrays using electroforming and precision compression molding | |
| US6402996B1 (en) | Method of manufacturing a microlens and a microlens array | |
| US6491481B1 (en) | Method of making a precision microlens mold and a microlens mold | |
| CS214502B1 (en) | Method of making the optical construction elements from plastic materials | |
| US7731830B2 (en) | Mold tooling with integrated conformal thermal management fluid channels and method | |
| US6846137B1 (en) | Apparatus for forming a microlens mold | |
| JP4088157B2 (en) | Plastic optical element injection mold manufacturing method | |
| KR100404024B1 (en) | Manufacturing method of micro-lens | |
| Schulze et al. | Compact self-aligning assemblies with refractive microlens arrays made by contactless embossing | |
| JP2002160223A (en) | Device for molding micro lens array mold | |
| JPH08276438A (en) | Mold for fresnel lens and manufacture thereof | |
| Zolfaghari | Fabrication of Precise Optical Components Using Electroforming Process and Precision Molding | |
| JP3810456B2 (en) | Mold for eyeglass lenses | |
| US6721097B2 (en) | Optical element, its manufacturing method and optical element manufacturing metal die | |
| Shu et al. | Scalable Fabrication of Nickel-Based Microlens Array Molds via Hybrid Precision Molding and Micro-Electroforming | |
| CN219892385U (en) | Terahertz band-pass filter based on micro-curved surface array | |
| JP2002326231A (en) | Mold for optical element, optical element and master mold | |
| Picard et al. | Refractive microlens arrays made by contactless embossing | |
| CN100516316C (en) | Non-spherical plastic lens and Manufacturing method of module thereof |