DE3442781C2

DE3442781C2 -

Info

Publication number: DE3442781C2
Application number: DE3442781A
Authority: DE
Inventors: Kenji Tokio/Tokyo Jp Hayashi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-11-26
Filing date: 1984-11-23
Publication date: 1989-06-15
Also published as: US5696630A; US4851164A; DE3442781A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einstellscheibe für Kameras sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Aus der DE-OS 31 25 205 ist eine Einstellscheibe für Kameras bekannt, die mittels optischer Verfahren hergestellt wird. Mittels dreier Lichtstrahlen wird ein Muster mit zweidi mensionaler Periodizität erzeugt, das aus periodisch mit konstantem Abstand gebildeten, konvexen und konkaven linsen artigen Bereichen besteht. Diese Bereiche sind mittels Zonen vorgegebener Krümmung miteinander verbunden. Den linsenartigen Bereichen überlagert sind kleine, unregel mäßige, konkave-konvexe Formen, die entweder mittels eines optischen oder eines mechanischen Verfahrens hergestellt werden können. Ein durch eine solche Einstellscheibe gestreuter Laserstrahl zeigt ein regelmäßiges Muster ähnlich einem Schneekristallmuster, wobei ein Interferenzphänomen erzeugt wird. Bei Verwendung der Einstellscheibe in einer Kamera ergibt sich daher eine starke Trübung bzw. Verdunkelung, und es werden Interferenzfarben erzeugt.

Aus der DE-OS 30 12 546 ist eine Einstellscheibe mit regel mäßigen, hexagonal berandeten, linsenartigen Bereichen bekannt, die eine Mikrorauhigkeit aufweisen, die mit unter schiedlichen Korngrößen oder in Form einer Fein-Mattierung ausgebildet sein kann. Die Herstellung der Einstellscheibe erfolgt durch Pressen oder Gießen mit Matrizen, deren struk turierte Form durch Profilfräsen und nachträgliches Struk turieren, wie Nachschleifen, erhalten wird. Auch bei dieser bekannten Einstellscheibe ergeben sich Interferenzfarben bzw. ein Regenbogenmuster bei Abdunkeln des Sucherbildes in einer Kamera.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einstell scheibe die Streucharakteristik der Einstellung zu optimieren und ein einfaches Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale in den Ansprüchen 1 und 9 gelöst. Das Verfahren mit mechanischer Bearbeitung und anschließender Galvanisierbehandlung ist leicht auszu führen und insgesamt kostengünstig, während durch die so hergestellte Einstellscheibe die Streucharakteristik verbessert und das Auftreten von Interferenzfarben vermieden wird. Dies wird darauf zurückgeführt, daß durch Galvanisieren der mechanisch bearbeiteten Oberfläche eine Schicht aufgetragen wird, wobei zwar die vorstehenden Kanten geglättet werden, während sich zwischen den einzelnen Reliefvorsprüngen aber relativ scharfkantige Täler bilden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Schnittansicht einer Einstellscheibe,

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung eine Einstell scheibe mit Wiedergabe des Streuwinkels,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines pyramiden artigen Reliefs, das durch mechanische Be arbeitung ausgebildet wird,

Fig. 4 in einer schematischen Ansicht das Aufbringen des pyramidenartigen Reliefs auf ein Honig wabenmuster,

Fig. 5 und 6 in perspektivischen Teilansichten Prismen reliefs, die durch mechanische Bearbeitung bei der Herstellung der Einstellscheibe ausgebildet werden, und

Fig. 7 und 8 in schematischen Ansichten das Aufbringen des Prismareliefs auf ein Honigwabenmuster.

Fig. 1 zeigt in einer vergrößerten Schnittdarstellung eine Einstellscheibe, bei der eine Vielzahl von linsenartigen Bereichen 2 regelmäßig angeordnet und auf einer Oberfläche eines plattenartigen optischen Materials 1, beispielsweise einer Acrylharzplatte oder einer ähnlichen Platte, ausge bildet ist, und weiterhin sehr feine rauhe Bereiche 3 auf der Oberfläche jedes linsenartigen Bereiches 2 vorgesehen sind.

Fig. 2 zeigt eine Einstellscheibe mit einem Relief aus linsenartigen Bereichen 9 auf der Oberfläche eines optischen Materials 8, wobei diese Einstellscheibe ein Streumuster 10 ergibt, das einen Lichtstrahl 6 unter einem relativ kleinen Winkel β streut.

Bei der Herstellung der Einstellscheibe wird die Oberfläche einer Metallplatte 11 zunächst einer mechanischen Bearbei tung durch eine Schleifmaschine mit einem Diamantschleifstein unterworfen, um ein pyramidenartiges Relief 14 auszubilden, das aus einer regelmäßigen Anordnung von hexagonalen Pyrami den 12 und dreiseitigen Pyramiden 13 mit einer Höhe von 15 µm und einem Winkel von 30° bezüglich der Grundfläche besteht, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Die mechanische Bearbeitung des pyramidenartigen Reliefs aus einer einfachen Kombination von drei geraden Linien ist sehr einfach, wenn eine geeignete Metallplatte als zu bearbeitendes Material gewählt wird. Die Arbeitsgenauigkeit ist weiterhin hoch.

Die Oberfläche des pyramidartigen Reliefs 14 wird anschließend einer Nickelgalvanisierung unterworfen, bei der die Scheitel und Grate der Pyramiden durch die Glättung beim Galvanisieren abgerundet werden, um ein honigwabenartiges Muster 16 zu bilden, das aus hexagonalen Linsenflächen 15 besteht, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Beim Nickelgalvanisieren wird ein Galvanisierbad benutzt, das im wesentlichen aus Nickelsufat, Nickelchlorid, Borsäure mit einem pH-Wert 4,4 bis 4,6 besteht und weiterhin pulverförmige Sulfosäure als Glanzzusatz und Äthylenoxid, Propylenoxid oder ein Additionsprodukt aus Äthylenoxid und Propylenoxid als fein verteilte Emulsion enthält. Das Nickelgalvani sieren in einem derartigen Galvanisierbad wird bei einer Badtempe ratur von 48 bis 52°C durch Kathodeneinfang ohne Rühren durchgeführt.

In diesem Fall verschwinden über einen Glättungseffekt die dreiseitigen Pyramiden 13, die eine Höhe haben, die kleiner als die der hexagonalen Pyramiden 12 ist, so daß das Honig wabenmuster 16 aus hexagonalen Pyramiden besteht.

Weiterhin werden eine Vielzahl von feinen rauhen Bereichen auf jeder Linsenfläche 15 auf Grund der Tatsache aus gebildet, daß die fein verteilte Emulsion beim Galvanisieren auf der Oberfläche des pyramidenartigen Reliefs 14 haftet und sich von dieser Oberfläche löst. Ein derartiger Glättungsef fekt der fein verteilten Emulsion ist dann geringer, wenn die Emulsion in einer Menge unter einem gegebenen Bereich zuge geben wird, wobei die Stabilität des Galvanisierungsvorganges dann beeinträchtigt wird, wenn die zugegebene Menge den gege benen Bereich überschreitet. Andererseits ist der Glättungs effekt selbst dann konstant, wenn die Galvanisierzeit sehr lang ist. Es hat sich jedoch bestätigt, daß der Glättungs effekt durch die Konzentration an Nickel im Galvanisierbad gesteuert wird.

Es wird zweckmäßigerweise eine Menge an fein verteilter Emulsion von etwa 2 ml/1 l Galvanisierlösung zugegeben, wenn als Emulsion das unter der Handelsbezeichnung Beroa No. 30 von Shelling Co., Ltd. erhältliche Material verwandt wird. Um einen besseren Glättungseffekt unter diesen Umständen zu er zielen, beträgt die Nickelkonzentration pro l der Galvanisier lösung 380 bis 460 g im Fall von Nickelsulfat (einschließlich 6 H₂O) und 35 bis 55 g im Fall von Nickelchlorid (einschließ lich 6 H₂O) jeweils. In diesem Fall beträgt die Menge an Bor säure, die eine Ausscheidung von Nickelkörnern verhindern kann, 55 bis 69 g/l der Galvanisierlösung.

Wenn das Galvanisieren in einem Galvanisierbad mit niedriger Nickelkonzentration erfolgt, besteht die Gefahr, daß eine un regelmäßige Fleckenbildung in Abhängigkeit von der Form des zu galvanisierenden Plattenmaterials, einer Ungleichmäßigkeit der Galvanisierstromverteilung an der zu galvanisierenden Stelle und einer Konvektion aufgrund der Wärmeerzeugung der Galvanisierlösung erzeugt wird. In diesem Fall kann eine Ver stärkung und Vergleichmäßigung des Glättungseffektes durch eine Erhöhung der Nickelkonzentration erzielt werden.

Wenn auf der zu galvanisierenden Oberfläche ein Zersetzungs produkt der fein verteilten Emulsion haftet, kann das Niederschlagen des Nickels auf der zu gal vanisierenden Oberfläche bis zum Ende des Galvanisiervorgan ges gestört sein. Der durch das Zersetzungsprodukt gestörte Oberflächenbereich ist ein weiter Bereich von etwa 60 bis 100 µm, verglichen mit der Korngröße der normalen Emulsion von 3 bis 20 mm, was für ein genaues Streumuster einen fa talen Mangel darstellt. Dieser Mangel kann nicht dadurch be seitigt werden, daß die Galvanisierungslösung gereinigt, neue chemische Stoffe zugesetzt oder die galvanischen Verhältnisse geändert werden.

Um den obigen Fehler zu vermeiden, wird das Galvanisieren vorzugsweise in der folgenden Weise durchgeführt. Wenn eine gewünschte Galvanisierstärke durch ein fortlaufen des Galvanisieren über etwa fünfzehn Minuten auf einmal erhalten werden soll, so wird das Galvanisieren in drei bis fünf Stufen jeweils für drei bis fünf Minuten unterteilt, und es wird die zu galvanisierende Oberfläche einer Aktivierungsbehand lung und einem Waschen unterworfen, während sie einer Ultra schallbehandlung in den Intervallen zwischen den Galvanisierungs schritten ausgesetzt wird, um das Zersetzungsprodukt von der galvanisierten Oberfläche zu entfernen. Dadurch, daß zusätz lich ein derartiges Waschen vorgesehen wird, wird der durch das Zersetzungsprodukt gestörte Teil des Galvanoniederschla ges auf ein Maß beschränkt, das bei einer Form zum Herstel len der Einstellscheibe keine Schwierigkeiten bereitet. Das Nickelgalvanisieren kann somit mit hoher Ausbeute selbst beim Vorliegen eines Zersetzungsproduktes durchgeführt werden.

Anschließend wird das honigwabenförmige Muster 16 als Übertra gungsform direkt auf eine Oberfläche eines optischen Materials, beispielsweise einer transparenten optischen Kunststoffplatte, übertragen, um die gewünschte Einstellscheibe zu erhalten. Das Ho nigwabenmuster 16 kann auch zunächst auf eine Form durch Gal vanoplastik übertragen werden, um anschließend auf das opti sche Material übertragen zu werden.

Zusätzlich zu dem pyramidenartigen Relief 14 aus regelmäßig an geordneten hexagonalen Pyramiden 12 und dreiseitigen Pyrami den 13, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, kann ein regelmäßiges Relief, beispielsweise in Form eines prismaartigen Reliefs 19, gebildet werden, das in Fig. 5 dar gestellt ist und bei dem eine Vielzahl von hexagonalen Pris men 18 mit einem regelmäßigen Abstand von 20 µm, einer Höhe von 6 µm und einer Seitenlänge von 3 µm regelmäßig auf einer Oberfläche einer Metallplatte 17 durch mechanische Bearbei tung angeordnet wird. Es kann auch das in Fig. 6 dargestellte prismaartige Relief 22 mit einer Vielzahl von rhombischen Prismen 21 jeweils mit einem Abstand von 15 µm, einer Höhe von 4 µm und einer Seitenlänge von 6 µm in regel mäßiger Form auf der Oberfläche einer Metallplatte 20 durch mechaniche Bearbeitung ausgebildet werden. Wenn diese prisma artigen Reliefs 19 und 22 einem Nickelgalvanisieren ausgesetzt werden, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde, ändern diese Reliefs ihre Form in honigwabenförmige Muster 16 aus einer Vielzahl von hexagonalen Linsenflächen 15, die in den Fig. 7 und 8 jeweils dargestellt sind und nicht dargestellte feine rauhe Bereiche aufweisen.

Die Form der Linsenflächen 15 kann leicht durch den Winkel bezüglich der Grundfläche im Falle einer Pyramide und durch die Höhe von der Grundfläche im Falle ei nes Prismas geändert werden.

Wenn diese Mikrolinsenflächen als Oberfläche einer Einstellscheibe verwandt werden, steht die Vergrößerung dieser Flächen in einem Bezug zur Helligkeit der Einstellscheibe und zu ihrer Scharf abbildung, während der Anordnungsabstand zwischen den Flächen kleiner als das Auflösungsvermögen des bloßen Auges werden muß, wenn die Vergrößerung des Suchers in der Kamera 4 bis 5 beträgt. In diesem Zusammenhang sind verschiedene Versuche durchgeführt worden, bei denen die Werte des Anordnungsab standes, des Winkels bezüglich der Grundfläche in der Pyrami de, der Höhe von der Grundfläche und der Größe im Prisma bei dem mechanischen Bearbeitungsschritt und die Stärke des Nickelüberzuges, die galvanischen Verhältnisse und die Zusam mensetzung des galvanischen Bades beim Galvanisieren geändert wurden. Es hat sich dabei herausgestellt, daß eine außerordent lich günstige Helligkeit und Scharfabbildung dann erzielt werden kann, wenn der Anordnungsabstand nicht mehr als 20 µm und der Winkel der Mikrolinsenfläche bezüglich der Grundflä che nicht mehr als 15° beträgt.

Wie es oben beschrieben wurde, wird das feine pyramidenartige oder prismaartige Relief, das leicht auf einer Metallplatte durch mechanische Bearbeitung ausgebildet werden kann, durch Galvanisieren in ein honigwabenförmiges Muster umgewandelt, das aus einer Vielzahl von linsenartigen Bereichen besteht, die jeweils die gleiche Größe wie das Prisma oder die Pyramide haben und sehr feine rauhe Bereiche enthalten. Dieses Muster wird zur Bildung einer Einstellscheibe auf eine transparente optische Kunststoffplatte übertragen. Die Einstellscheibe kann somit einfach und mit geringen Kosten bei guter Reproduzierbarkeit durch eine einfache mechanische Bearbeitung und ein Nickelgalvanisieren hergestellt werden, und sie ist in der Helligkeit und Mattheit bekannten Einstell scheiben überlegen. Sie erzeugt keine Interferenzfarbe oder ringartige Trübung.

Weiterhin kann die Form der Pyramide oder des Prismas, die auszubilden ist, dreieckig, rechteckig, hexagonal oder eine Kombination dieser Formen sein, und es kann die Größe der Pyramide oder des Prismas in der gewünschten Weise bestimmt werden. Die Form für die Einstellscheibe mit Eigenschaften, die dem Benutzungszweck entsprechen, kann insbesondere leicht dadurch hergestellt werden, daß der Pyramidenwinkel, die Galvanisierungsstärke, die Dichte des Bades und ähnliches, abgestimmt werden. Nach dem Nickelgalvanisieren kann die sich ergebende Form einer Galvanoplastik ausgesetzt werden, um das Muster auf das optische Material zu übertragen. Weiterhin kann das Nickelgalvanisieren mit hoher Ausbeute dadurch ausgeführt werden, daß in geeigneter Weise die Zusammensetzung des galvanischen Bades und der Galvanisierungs vorgang gewählt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Einstellscheibe für Kameras,

- bei dem auf der Oberfläche einer Metallplatte durch mechanische Bearbeitung ein regelmäßiges Relief ausgebildet wird,
- das Relief einer Galvanisierbehandlung unterzogen wird,
- wobei dem Galvanisierbad eine Emulsion zugesetzt wird, die mit einer örtlichen und zeitlichen statistischen Verteilung die galvanische Abscheidung hemmt, und
- das sich ergebende Muster auf ein optisches Material abgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Galvanisieren in einem säurehaltigen Nickelgal vanisierbad ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Galvanisierung entstehende Muster vor dem Abformen auf das optische Material durch Galvano plastik auf eine Zwischenform übertragen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das regelmäßige Relief in Form von hexagonalen Pyramiden und dreiseitigen Pyramiden ausgebildet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das regelmäßige Relief aus beabstandeten hexagonalen Prismen ausgebildet wird (Fig. 7).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das regelmäßige Relief aus beabstandeten rhombischen Prismen ausgebildet wird (Fig. 8).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Galvanisieren mehrmals nach einem Waschen wiederholt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zu galvanisierende Oberfläche in den Zeiträumen zwischen den Galvanisierschritten ultraschallbeaufschlagt wird.

9. Einstellscheibe für Kameras mit einer Vielzahl von hexagonal berandeten, linsenartigen, vorstehenden oder vertieften Bereichen, die durchgehend auf der Oberfläche eines optischen Materials ausgebildet sind, und mit einer überlagerten Mikrorauhigkeit versehen sind, herstellbar durch folgende Verfahrensschritte,

- auf der Oberfläche einer Metallplatte wird durch mechanische Bearbeitung ein regelmäßiges Relief ausgebildet,
- das Relief wird in einem Galvanisierbad vernickelt,
- wobei als Zusatz Sulfosäure und eine Emulsion aus Äthylenoxid oder Propylenoxid oder einem Additionsprodukt aus beiden verwendet wird,
- das sich ergebende Muster wird auf ein optisches Material abgeformt.