DE1814393A1 - Plastic lens and process for their manufacture - Google Patents
Plastic lens and process for their manufactureInfo
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Description
COMBINE» OPTICAL INDUSTRIES LIMITED 1R 1 Λ ^ Q ^COMBINE »OPTICAL INDUSTRIES LIMITED 1R 1 Λ ^ Q ^
Bath Road, Slough, Buckinghamshire, England.Bath Road, Slough, Buckinghamshire, England.
Wiesbaden, den 11. Dezember 1968Wiesbaden, December 11, 1968
Kunststofflinse und Verfahren zu ihrer Herstellung.Plastic lens and process for their manufacture.
Die Erfindung bezieht sich auf synthetische Kunststofflinsen, insbesondere relativ dicke Kunststofflinsen. The invention relates to synthetic plastic lenses, especially relatively thick plastic lenses.
Linsen aus Kunststoff, zum Beispiel aus Polymethyl, Methacrylharz oder Polystrol werden normalerweise im Spritzgußverfahren hergestellt. Die Abkühlungszeit des abgegossenen Stückes bis zum Aushärten in der Form ist von dessen Stärke abhängig und wird allgemein durchLenses made from plastic, for example made from polymethyl, methacrylic resin or polystyrene, are normally used manufactured by injection molding. The cooling time of the cast piece until it hardens in the mold depends on its strength and is generally carried out by
2 "2 "
die Gleichung t = c + a.. s angegeben, worin t die Abkühlungszeit, c und a Konstanten und s die maximale Stärke des Formteils aus Kunststoff bedeuten.the equation t = c + a .. s given, where t is the cooling time, c and a constants and s the maximum Mean strength of the molded part made of plastic.
Allgemein kann gesagt werden, daß die benötigte Abkühlungszeit bis zum Aushärten bei einer Linsendicke von maximal 12,7 mm ungefähr 5 Minut-en und bei einer maximalen Linsendicke von 25, ^ mm ungefähr 20 bis 25 Minuten beträgt.In general, it can be said that the cooling time required until hardening is achieved with a lens thickness of maximum 12.7 mm approximately 5 minutes and with one maximum lens thickness of 25, ^ mm approximately 20 to 25 Minutes.
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Daraus geht hervor, daß bei der Herstellung von dicken Kunststofflinsen, das heißt von Linsen, die eine größere maximale Stärke als 12,7 mm aufweisen, der Kunststoff für relativ lange Zeit in den Gußformen verbleiben muß, und die Produktion so niedrig ist, daß die Linsen in <3er Herstellung entweder genau so teuer oder teurer als die gleichen aus Glas sind.It follows that in the manufacture of thick plastic lenses, that is, lenses, the one Have greater maximum thickness than 12.7 mm, the plastic for a relatively long time in the molds must remain, and the production is so low that the lenses in <3 production either just as expensive or more expensive than the same made of glass.
¥eiterhin treten bei der Abkühlung der abgegossenen Kunststofflinsen Schrumpfungen auf, die zwar bei dünnen Kunststofflinsen, das heißt bei Kunststofflinsen bis zu einer maximalen Stärke von 12,7 mm ob ihren geringen Ausmaßes noch toleriert werden können, da hier das Ausmaß der Schrumpfung relativ klein ist, während sie bei dicken Kunststofflinsen über 12,7 nun Stärke schon ein solches Ausmaß erreichen, daß sie nicht mehr toleriert werden können.¥ In addition, when the cast plastic lenses cool down, shrinkage occurs thin plastic lenses, i.e. plastic lenses up to a maximum thickness of 12.7 mm whether their small extent can still be tolerated, since here the extent of the shrinkage is relative is small, while with thick plastic lenses over 12.7 they now reach such a level of strength, that they can no longer be tolerated.
Aus diesen Gründen war es bisher schwierig und auch relativ teuer, dicke Kunststofflinsen im Spritzgußverfahren herzustellen.For these reasons, it has previously been difficult and also relatively expensive to injection mold thick plastic lenses to manufacture.
Bei der Herstellung von Glaslinsen ist es bekannt, eine Linse aus mehreren dünnen Linsenkörpern, die normalerweise zusammengeklebt werden, zusammenzusetzen. Alle bisherigen Versuche, dicke Kunststofflinsen nach dieser Methode.herzustellen, brachten keine befriedigende Lösung.In the manufacture of glass lenses, it is known to use a lens from several thin lens bodies, which usually glued together to assemble. All previous attempts, thick plastic lenses using this method did not produce a satisfactory solution.
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Der Erfindung liegt dl« Aufgabe zugrunde, diese Nachteil« s« rermeiden und eine Kunststofflinse zu sohaffen, die einfach und billig herzustellen ist und »us zwei oder mehreren dünneren Linsen zusammenzusetzen «lad.The invention is based on the object Avoid the disadvantage and use a plastic lens sohaffen that is easy and cheap to manufacture and "to put together two or more thinner lenses" lad.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelost, daß eine dicke Kunststofflinse aus eine« dünnen Grundlinsenteil alt einem äußeren Rand und einem zweiten zusätzlichen dünneren Linsenteil zusammengesetzt ist, welcher einen solchen Durchmesser besitzt, dafi er in den den Grundlineenkörper Uberragtacen laad so «4a§©g©St weirds» kann, um an dem GrBa41insenteil befestigt H@r<t©n zu kb'naen.According to the invention, the object is achieved in that a thick plastic lens a «thin base lens part old an outer edge and a second additional, thinner lens part is composed, which has such a diameter that it can project into the base line body so that it can “4a§ © g © St weirds” GrBa41insteil attached H @ r <t © n to kb'naen.
Durch die Erfindung wird der. im folgenden noch näher ««erläuternde Vorteil erzielt, dafi die maximale Stärke einer zusamaeagesetzten Kunststoffllase etea·· groß ist wie die einer einteiligen Llase mit deaselbea optischen ligenschaften. Jeder einzelne dttaae Lissenteil kaan aaoh der herkttmallohen Spritzmethede hergestellt werden. Der Grundlinsenteil ist aus einem Stück geformt, das heißt als eine Linse mit einem angegeseeaea äuieren Rand. Die dicke Linse wird ganz einfaoh so hergestellt, indem man den zusätzlichen Linsenteil in den äußeren Rand, der den Grundlinsenkörper überragt, einsetzt. Der zusätz-The invention is the. in the following more detailed "" explanatory advantage achieved that the maximum Thickness of an assembled plastic lens etea ·· is as large as that of a one-piece lens with deaselbea optical oil properties. Every single one dttaae Lisssteil kaan aaoh the herkttmallohen Spritzmethede are made. The base lens part is Shaped in one piece, that is, as a lens with a blended edge. The thick lens is made quite simply by inserting the additional lens part into the outer edge, which is the Base lens body protrudes above, uses. The additional
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liehe Linsenteil, der keinen äußeren Rand aufweist, soll einen etwas größeren Durchmesser als der Innendurchmesser des äußeren Randes des Grundlinsenteils aufweisen, damit es in den äußeren Rand des Grundlinsenteils eingeklemmt werden kann und beide Linsenteile fest zusammen halten. Normalerweise sind keine weiteren Befestigungsmittel nötig, um beide Linsenteile miteinander zu befestigen.Lent lens part, which has no outer edge, should have a slightly larger diameter than the inner diameter of the outer edge of the base lens part so that it fits into the outer edge of the base lens part can be pinched and hold both lens parts firmly together. Usually are no further fasteners are required to fasten both lens parts together.
Durch . die erfindungsgemäße Herstellung von dicken Linsen aus einer Anzahl dünnerer Linsenteile wird bei dem Gießprozeß eine beachtliche Zeit gegenüber der Herstellung von dicken Linsen in einem einzigen Verfahrensschritt eingespart. Zum Beispiel kann eine dicke Kunststofflinse gemäß der Erfindung von 25.5 mm Stärke aus zwei dünneren Linsenteilen von 12,7 mm Stärke hergestellt werden, wobei jede für sich eineBy . the inventive production of thick Lenses made up of a number of thinner lens parts take a considerable amount of time in the casting process the production of thick lenses in a single process step saved. For example, a thick plastic lens according to the invention of 25.5 mm thickness from two thinner lens parts of 12.7 mm Strength are produced, each one for itself
benötigt Abkühlungszeit von nur 5 Minuten, während für eine einzelne 25,4 mm dicke Linse eine Abkühlungszeit von 20 bis 25 Minuten erforderlich ist.requires a cool-down time of only 5 minutes, whereas a single 25.4 mm thick lens requires a cool-down time 20 to 25 minutes is required.
Die Anzahl der einzelnen Linsenteile kann beliebig gewählt werden. So kann eine 25,4 mm starke Linse aus 2, 3 oder sogar mehr dünneren Linsenteilen bestehen. Die Form des äußeren Randes der Grundlinse wird durch die Anzahl und Stärke der zusätzlichenThe number of individual lens parts can be chosen as desired. So can a 25.4 mm thick lens consist of 2, 3 or even more thinner lens parts. The shape of the outer edge of the base lens is determined by the number and strength of the additional
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Linsenteile, die dieser aufnehmen muß, bestimmt. (Der Rand hat noch andere Aufgaben, die später beschrieben werden).Lens parts, which this must take up, determined. (The edge has other tasks that come later to be discribed).
Es ist verständlich, daß je dünner ein Linsenteil ist umso kürzer die Herstellungszeit sein kann, jedoch je größer die Anzahl der Linsenteile ist, desto länger ist die Gesamtherstellungszeit. Diese beiden FaktorenIt will be understood that the thinner a lens part, the shorter the manufacturing time can be, however the larger the number of lens parts, the longer the total manufacturing time. These two factors
sind zu berücksichtigen, wenn man das Optimum der λ have to be taken into account when considering the optimum of the λ
Linsenteile einer zusammengesetzten Linse festlegenDefine lens parts of a compound lens
Anhand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of the drawing.
Die Figuren 1-8 und 10 zeigen erfindungsgemäß zusammengesetzte Linsen im Grundriß. Figur 9 zeigt eine abgewandelte Form eines äußeren Randes des Grundlinsenteiles im Grundriß.Figures 1-8 and 10 show the invention compound lenses in plan. FIG. 9 shows a modified form of an outer edge of the base lens part in plan.
Ein Grundlinsenteil 1 weist einen äußeren Rand 10 auf, und weitere Linsenteile 2, 3, Ί und 5 sind mit ihren Rändern derart am Grundlinsenteil 1 gehaltert, daß sie in den Rand 10 eingepaßt sind.A base lens part 1 has an outer edge 10, and further lens parts 2, 3, Ί and 5 are held with their edges on the base lens part 1 in such a way that they are fitted into the edge 10.
Figur 1 zeigt die maximale Stärke der zusammengesetzten Linse und a, b und c zeigen die maximale Stärke der einzelnen Linsenteile 2, 1 und 3. Die Stärken a, b undFigure 1 shows the maximum power of the compound lens and a, b and c show the maximum power of the individual lens parts 2, 1 and 3. The strengths a, b and
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c können alle gleich groß (und somit gleich s/3 sein) oder verschiedene Stärke aufweisen.c can all have the same size (and thus be equal to s / 3) or have different strengths.
Die untere Fläche des Teilstückes 2 ist nach dem Ausführungsheispiel so geformt, daß sie mit der oberen Fläche des Teilstückes 1 zusammenpaßt, und desgleichen paßt die obere Fläche des Teilstückes 3 mit der unteren Fläche des Teilstückes 1 zusammen.The lower surface of the section 2 is according to the exemplary embodiment shaped to mate with the top surface of section 1, and the like fits the upper surface of section 3 with the lower Area of section 1 together.
Das vorstehende Beispiel stellt eine besonders zweckmäßige Ausbildung des Erfindungsgedankens dar. Wenn mehr als zwei zusätzliche Linsenteile vorhanden sind, zum Beispiel gemäß Figur 3, so ist darauf zu achten, daß sich die Innen- und Außenkrümmungen der einander anfügenden Linsenteile überdecken, so daß sich die Linsenteile einander anfügen lassen.The above example represents a particularly useful embodiment of the inventive concept. If If there are more than two additional lens parts, for example according to Figure 3, care must be taken that the inner and outer curvatures of the lens parts attached to one another overlap, so that the Let the lens parts join together.
Unter den im Vorstehenden umrissenen Voraussetzungen ist - wie bereits erwähnt-^ dieselbe maximale Stärke einer zusammengesetzten Kunststofflinse ebensogroß, wie die einer einteiligen Linse mit denselben optischen Eigenschaften. As already mentioned, under the assumptions outlined above there is the same maximum strength of one composite plastic lens as large as that of a one-piece lens with the same optical properties.
Dabei ist es nicht wesentlich, daß die Linsenteile sich immer einander anfügen lassen, und die Erfindung betrifft auch zusammengesetzte Linsen, wie sie zum Beispiel in Figur 8 und 10 gezeigt sind.It is not essential that the lens parts can always be attached to one another, and the invention also relates to compound lenses such as those shown in FIGS. 8 and 10.
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Alle zusätzlichen Linsenteile (eine oder mehrere) 2, 31 ^ und 5 können auf ein und derselben Seite des Grundlinsenteiles 1 angeordnet sein, so daGfes nicht nötig ist, daß der Rand 10 beidseitig den Grundlinsenteil 1 überragt. Dies ist in den Figuren 5» 6, 71 8 und 10 dargestellt. Jedoch soll der Rand 10 so ausgebildet sein, daß ein leichtes Handhaben der "Linse möglich ist. A All additional lens parts (one or more) 2, 31 ^ and 5 can be arranged on one and the same side of the base lens part 1, so that it is not necessary for the edge 10 to protrude beyond the base lens part 1 on both sides. This is shown in FIGS. 5, 6, 7, 8 and 10. However, the edge 10 should be designed so that easy handling of the "lens is possible. A
Manchmal ist bei zusammengesetzten Linsen ein Luftspalt zwischen zwei Seillinsen erforderlich. Dieser kann bei den erfindungsgemäß hergestellten Linsen dadurch erreicht werden, daß am Rand eines zusätzlichen Linsenteiles Ansätze vorgesehen sind. Dies ist in den Figuren 2 und 10 beispielsweise dargestellt. Die Figuren 2 d und 2 θ verdeutlichen die Stärke des Luftspaltes zwischen den Teillinsen 2 und 1 beziehungsweise 3 und 1. Der Ansatz 11 kann sowohl aus einem Λ einteiligen Ring als auch aus mehreren einzelnen Ansätzen, die verteilt am Rand einer Teillinse sitzen, gebildet sein.Sometimes an air gap is required between two rope lenses with compound lenses. This can be achieved in the lenses produced according to the invention in that lugs are provided on the edge of an additional lens part. This is shown in FIGS. 2 and 10, for example. Figures 2 d and 2 θ illustrate the strength of the air gap between the partial lenses 2 and 1 or 3 and 1. The approach 11 can be formed from a Λ one-piece ring as well as from several individual approaches that sit distributed on the edge of a partial lens .
Es ist auch möglich, daß eine oder mehrere der Teillinsen pljtnparallele Oberflächen besitzen, wie zum Beispiel in Figur h dargestellt, in der die Grundteillinse 1 planparallele Linsenflächen aufweist.It is also possible for one or more of the partial lenses to have plane-parallel surfaces, as shown, for example, in FIG. H , in which the basic partial lens 1 has plane-parallel lens surfaces.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankene ist es auch möglich, die optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Linsen dadurch zu verändern, daß «an die Beschaffenheit der Teillinsen verändert. So können zum Beispiel achromatische Linsen durch geeignete Auswahl des Kunststoffes (insbesondere bezüglich seines Brechungsindex) und zweckmäßige Zusammenstellung der Teillinsen hergestellt werden. So können zum Beispiel gemäß Figur 3 eine oder mehrere Teillinsen aus einem Material mit einem bezüglich der anderen Teillinsen unterschiedlichen Brechungsindex bestehen.According to a further development of the inventive concept it is also possible to change the optical properties of the lenses according to the invention by adding «on the nature of the partial lenses changed. So can For example, achromatic lenses through a suitable selection of the plastic (especially with regard to its refractive index) and appropriate composition of the partial lenses are produced. For example, according to FIG. 3, one or more partial lenses can be selected consist of a material with a different refractive index than the other partial lenses.
Die erfindungsgemäß hergestellten Linsen können bikonvex (Figur 1-5 und 8), bikonkav (Figur 7) oder konkav-konvex (Figur 6) sein.The lenses produced according to the invention can be biconvex (Figures 1-5 and 8), biconcave (Figure 7) or concavo-convex (Figure 6).
Der äußere Rand der Grundteillinse kann einseitig (wie in Figur 5, 6 und 7) odexfbeidseitig (wie in den Figuren 1 - k) den Grundlinsenkörper überragen. Der Rand 10 kann ein einstüctiger Ring sein, der die Grundlinse umgibt und an dieser angegossen ist. Oder es kann auch ein unterbrochener Ring vorgesehen «ein, er muß nur genügend Halt geben, um die zusätzlichen Teillinsen gegenüber dem Grundlinsenteil zu fixieren.The outer edge of the base part lens can project beyond the base lens body on one side (as in FIGS. 5, 6 and 7) or on both sides (as in FIGS. 1-k) . The edge 10 can be a one-piece ring which surrounds the base lens and is cast onto it. Or an interrupted ring can also be provided; it just has to provide sufficient support to fix the additional partial lenses in relation to the base lens part.
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Der in den Figuren 1-9 dargestellte Rand 10 besteht aus parallelen Seiten, er kann aber auch in irgendeiner anderen geeigneten Weise ausgebildet sein, zum Beispiel mit nichtparalleleft Seiten, vie in Figur 10 dargestellt ist.The edge 10 shown in Figures 1-9 consists of parallel sides, but it can also be formed in any other suitable manner, for example with non-parallel sides, as in Figure 10 is shown.
Die Innenwandung des Randteiles kann parallel zur optischen Achse der Linse oder in irgendeiner anderen Richtung zu dieser Achse verlaufen, wobei die zusätzlichen Teillinsen dementsprechend gehaltert sind.The inner wall of the edge part can be parallel to the optical axis of the lens or in any other Direction to this axis run, with the additional partial lenses are held accordingly.
Die Dicke des Verbindungsteiles des Grundlinsenteiles mit dem Rand muß so groß sein, daß die zusammengesetzte ,'Linse einen genügenden Halt aufweist.The thickness of the connecting part of the base lens part with the edge must be so great that the compound, 'lens a sufficient hold having.
Allgemein kann jedoch gesagt werden, daß die kleinste Stärke dieses Teils der Teillinse durch das Spritzgußverfahren vorgegeben ist, zumal die Abmessungen der Spritzgußform so sein müssen, daß der .'-Kunststoff im flüssigen Zustand die Form voll ausfüllen kann, (da der Füllungsgrad der Form abhängig von der Zähigkeit des flüssigen Kunststof"es und damit auch von den Abmessungen der Form selbst ist).In general, however, it can be said that the smallest strength of this part of the partial lens is through the injection molding process is specified, especially since the dimensions of the injection mold must be such that the .'- plastic in the liquid state the mold full can fill out, (since the degree of filling of the mold depends on the viscosity of the liquid plastic and thus also on the dimensions of the form itself).
Es ist oft vorteilhaft, daß der Randteil weiter überragt als es nötig ist, um nur die zusätzlichenIt is often advantageous that the edge part protrudes further than is necessary in order to only cover the additional
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Teillinsen zu haltern. Die überstehenden Enden des Randes werden dann dazu benutzt, um die zusammengesetzte Linse als Ganzes in eine bestimmte Lage zu irgendeinem Objekt zu bringen. Zum Beispiel kann man nach Figur 9 das überragende Ende des Randes mit einem Ansatz 12 versehen, um die zusammengesetzte Linse leicht an ein Objekt anzubringen. Andererseits kann dadurch die Linse derart mit einer Seite an ein Schutz-A glas und mit der anderen Seite an einen Reflektor, der eine Lichtquelle besitzt, befestigt werden, daß sich eine einheitliche Linsenscheinwerfer-Konstruktion ergibt.To hold partial lenses. The protruding ends of the rim are then used to position the compound lens as a whole in relation to any object. For example, as shown in Figure 9, the protruding end of the rim can be provided with a shoulder 12 to easily attach the compound lens to an object. On the other hand, characterized the lens in such a way with one side to a protective-A glass, and with the other S ite e to a reflector having a light source, are mounted so that uniform lens spotlight construction results in a.
Die Linse nach der Erfindung kann zum Beispiel im Spritzgußverfahren so hergestellt werden, daß das Grundlinsenteil einen angegossenen äußeren Rand aufweist und die zusätzlichen Teillinsen durch Einklemmen in diesen Rand an dem GrundlinsenteilThe lens according to the invention can be manufactured, for example, by injection molding so that the Base lens part has a molded outer edge and the additional partial lenses by clamping in this edge on the base lens part
W haften. Andererseits kann die Linse nach dem Verfahren gemäß der Erfindung auch so hergestellt werden, daß zuerst ein Linsenteil abgegossen wird und die anderen Linsenteile nach Erkalten der vorangegangenen abgegossenen Linsenteile nach und nach direkt angegossen werden. W adhere. On the other hand, the lens according to the method according to the invention can also be produced in such a way that first one lens part is cast and the other lens parts are gradually cast on directly after the previous cast lens parts have cooled down.
Gemäß einem Beispiel sei ein erstes Linsenteil abgegossen, erkaltet und in eine geeignete Form eingesetzt und ein zweites Linsenteil angegossen worden. In diesesAccording to one example, a first lens part is cast, cooled and inserted into a suitable mold and a second lens part has been cast on. In this
Falle ist es erforderlich, daß der Kunststoff, der für 909827/ 1376Case it is necessary that the plastic, which for 909827/1376
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den zweiten Lineenteil benutzt wird, einen tieferen Schmelzpunkt als der Kunststoff hat, der für den ersten Teil benutzt wurde, da sonst das Material de* ersten Linsenteiles erweichen und die Form der Linae sich verändern würde.the second part of the line is used, a deeper one Melting point than the plastic that was used for the first part, otherwise the material de * first part of the lens would soften and the shape of the linae would change.
Di· Linsen naoh der Erfindung können bikonkav, bikonvex oder konkav-konvex (meniskus) sein.The lenses according to the invention can be biconcave, biconvex or concave-convex (meniscus).
Die Erfindung ist vorzugsweise bei der Herstellung von zusammengesetzten Linsen von 12,7 mm Stärke und darüber mit besonderem Vorteil anwendbar, aber auch zusammengesetzte Linsen geringerer Stärke können danach hergestellt werden.The invention is preferred in the manufacture of compound lenses of 12.7mm thickness and Above that it can be used with particular advantage, but also compound lenses of lower power can be made afterwards.
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Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
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