DE3632634C2

DE3632634C2 -

Info

Publication number: DE3632634C2
Application number: DE3632634A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Ebina Kanagawa Jp Kushibiki; Noriyuki Sagamihara Kanagawa Jp Nose; Toshiyuki Nakajima; Takeshi Baba; Masakazu Matsugu; Yukichi Atsugi Kanagawa Jp Niwa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1986-09-25
Publication date: 1991-01-10
Also published as: US4840473A; JPS6275401A; DE3632634A1

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Bauelement der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art, mit dem eine Abbildungsstelle geändert werden kann.

Optische Bauelemente, wie z. B. ein Prisma mit veränderlichem Scheitelwinkel oder Parallelplatten variabler Dicke, eignen sich für die Fokussierung oder zur Herstellung vibrationsfreier optischer Systeme. Unter den bekannten Bauelementen dieser Art gibt es ein Bauelement, bei dem zwischen zwei parallelen flachen Glasplättchen eine Flüssigkeit abgedichtet eingeschlossen ist. Bei einem weiteren bekannten Bauelement befindet sich eine durch einen Gummifilm abgedichtete Flüssigkeit zwischen zwei parallelen flachen Glasplättchen und wird unter Druck verformt.

Die Fig. 9A und 9B zeigen ein Beispiel für ein solches bekanntes Bauelement.

Das in den Fig. 9A und 9B dargestellte Bauelement besitzt zwei parallele flache Glasplatten, die miteinander über ein schlauchförmiges elastisches Teil (z. B. Gummi) 2 miteinander verbunden sind. In einer durch die parallelen flachen Glasplatten 1 und das elastische Teil 2 definierten Raum befindet sich eine Flüssigkeit 3. Die beiden flachen Glasplatten sind in ihrer relativen Lage zueinander veränderbar, so daß die Prismenwirkung bei der Lichtablenkung geändert werden kann. In den Fig. 9A und 9B sind die Antriebsmittel sowie der Mechanismus zum Bewegen der flachen Glasplatten relativ zueinander nicht dargestellt.

Das bekannte Bauteil hat aber folgende Nachteile:

1) Die in einem gesonderten Vorgang herzustellenden Klebverbindungsabschnitte A zwischen den Platten 1 und dem elastischen Teil 2 können sich möglicherweise wieder lösen, wenn die Anordnung über einen langen Zeitraum hinweg auseinandergezogen und/oder zusammengepreßt wird. Die Lebensdauer ist daher beschränkt.
2) Um einen durch die flachen Glasplatten gebildeten größeren Prismenwinkel zu erhalten, muß der Abschnitt des elastischen Teils 2 auf der einen Seite erheblich gestaucht werden, während sich der Abschnitt des elastischen Teils 2 auf der anderen Seite beträchtlich verlängern muß (Fig. 9B). Der Prismenwinkel läßt sich daher nicht sehr stark vergrößern, wenn nicht eine sehr kurze Lebensdauer der Verbindungsabschnitte A in Kauf genommen werden soll. Der Verstellbereich für den Prismenwinkel ist deshalb unerwünscht klein.
3) Wenn die parallelen Platten 1 gegeneinander verdreht oder senkrecht zur optischen Achse h gegeneinander versetzt werden, können die Verbindungsabschnitte A ebenfalls brechen, wenn das Ausmaß der Relativbewegung zu groß ist. Der Bewegungsspielraum der flachen Platten 1 ist also auch hier eingeschränkt, und zwar sowohl hinsichtlich des Ausmaßes der Bewegung als auch hinsichtlich des Freiheitsgrades.

Aus JP 56-62202 A ist des weiteren ein optisches Bauelement mit wenigstens zwei relativ zueinander verstellbaren Einfassungsteilen und einem zwischen diesen eingefügten verformbaren Teil bekannt. Durch mehr oder weniger starkes Zusammendrücken des verformbaren Teils läßt sich die optische Weglänge des bekannten Bauelementes kontinuierlich ändern. Dieses ist aber bei einem vergleichsweise hart eingestellten elastischen Körper nur mit hohem Kraftaufwand möglich. Denkt man nun daran, die für eine gewünschte Verformung aufzubringende Kraft einfach dadurch zu verringern, daß der elastische Körper weicher eingestellt wird, also in seinem Schubmodul herabgesetzt wird, dann sieht man sich alsbald mit folgendem Problem konfrontiert. Bei abrupter Änderung der auf das verformbare Element einwirkenden Kraft, zum Beispiel bei Stößen, gerät ein weichelastischer Körper in unerwünschte Schwingungen mit der Folge, daß die mit dem betroffenen optischen System erzeugte Abbildung ins Zittern gerät oder anderweitig instabil wird. Weiterhin kann sich auch bei einer langsamen Lageänderung des optischen Systems bereits die auf das weichelastische Element einwirkende Schwerkraft in einer entsprechenden Verformung und dadurch bedingter Abbildungsdestabilisierung äußern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Neigung eines solchen optischen Bauelementes zu unerwünschten Schwingungen zu unterdrücken, gleichwohl aber die für einen bestimmten Verformungsgrad erforderliche Kraft klein zu halten.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstände der Unteransprüche.

Hiernach hat das verformbare Teil einen zum Innern hin abnehmenden Schubmodul. Der Schubmodul kann dabei stufenweise oder kontinuierlich nach innen abnehmen. Bei stufenweiser Abnahme kann dieses im einfachsten Fall durch eine härtere Schale und einen weicheren Kern realisiert sein.

Wie überraschend gefunden wurde, vermag ein solches Bauteil Schwingungen stark zu dämpfen und behält auch bei Änderungen der Schwerkraftrichtung seine Form, ohne daß dabei die für eine gewollte Verformung aufzubringende Kraft im Vergleich zu einem durchweg weich eingestellten Körper nennenswert höher liegt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1A, 1B und 1C Ansichten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Bauelements,

Fig. 2A und 2B Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 3A und 3B Schnittansichten einer dritten Ausführungsform,

Fig. 4A und 4B Schnittansichten einer vierten Ausführungsform,

Fig. 5A, 5B sowie Fig. 6A und 6B jeweils Ansichten eines Beispiels für einen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen optischen Bauelements,

Fig. 7 eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 7, und

Fig. 9A und 9B Schnittansichten eines herkömmlichen optischen Bauelements.

Bei dem optischen Bauelement nach Fig. 1A, 1B und 1C sind aus einem Paar transparenter, flacher Platten bestehende Einfassungsteile 4 sowie ein dazwischenliegendes verformbares Teil 5 vorgesehen, dessen Form sich frei ändern läßt. Das verformbare Teil 5 besitzt keinen gleichförmigen Schubmodul, sondern es besitzt in seinem mittleren Bereich einen niedrigeren Schubmodul als in der Nähe seiner Oberfläche.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1A bis 1C besteht das verformbare Teil 5 aus zwei Teilen, nämlich aus einem Kern 5b mit einem relativ niedrigen Schubmodul, und aus einem elastischen Mantel 5a mit einem relativ hohen Schubmodul. Der Mantel bedeckt den Kern 5b. In anderen Worten: Das verformbare Teil 5 nach Fig. 1 unterscheidet sich von dem herkömmlichen Bauelement dadurch, daß eine Art Tasche 5a eines elastischen Körpers mit relativ hohem Schubmodul einen Kern 5b einschließt. Aufgrund dieses Aufbaus läßt das verformbare Bauteil 5 ein hohes Maß an Verformung zu, besitzt eine hervorragende Lebensdauer und ermöglicht eine wesentlich größere Bewegungsfreiheit der flachen Platten 4, da es keinen Verbindungsabschnitt besitzt (wie den Verbindungsabschnitt A in Fig. 9B), der das verformbare Teil mit den flachen Platten verbindet.

Wenn sich das verformbare Teil 5 aus zwei Teilen zusammensetzt, wie in den Fig. 1A, 1B und 1C gezeigt ist, kann der Kern 5b aus einem elastischen Körper mit einem sehr niedrigen Schubmodul bestehen, der vorzugsweise 10^-3 bis 5 N/cm², insbesondere 10^-2 bis 1 N/cm² beträgt. Andererseits kann der äußere elastische Körper 5a vorzugsweise einen Schubmodul von 10^-1 bis 10⁴ N/cm², vorzugsweise 5 bis 10³ N/cm² und insbesondere 5 bis 10² N/cm² aufweisen. Das Verhältnis des Schubmoduls des äußeren elastischen Körpers zu dem des inneren elastischen Körpers beträgt vorzugsweise 10 oder mehr, es liegt insbesondere im Bereich von 10² bis 10³.

Der Schubmodul (oder Festigkeitsmodul) kann im vorliegenden Zusammenhang definiert werden als ein Schubmodul, wie er unter Verwendung eines Rheometers gemessen wird, welches ein Paar kreisförmiger Platten oder eine Kombination aus einer kreisförmigen Platte und einem Konus besitzt (ASTM D-4065).

Gemeinhin werden optische Bauelemente bei Zimmertemperatur eingesetzt, es kann jedoch auch vorkommen, daß das Bauelement höheren oder niedrigeren Temperaturen als Zimmertemperatur ausgesetzt wird, so daß die oben angegebenen Bereiche des Schubmodul des erfindungsgemäßen Bauelementes bei einer Temperatur definiert sind, bei welcher das Bauelement eingesetzt wird.

Vorzugsweise sind das verformbare Teil 5 und die flachen Platten 4 derart angeordnet, daß ein sogenannter optischer Kontakt geschaffen wird, der zwischen den Platten von Luftschichten frei ist.

Das Paar der flachen Platten 4 kann seine Lage ändern, indem die relative Lage der Platten mit nur geringem externen Kraftaufwand verändert wird. Demgemäß kann das optische Bauelement eine Abbildungsstelle dadurch ändern, daß die relative Lage der flachen Platten 4 geändert wird. Fig. 1B zeigt einen Zustand, in welchem auf die parallelen flachen Platten 4 eine äußere Kraft ausgeübt wird, so daß sich die relative Lage der flachen Platten und mithin der optische Weg ändert. Fig. 1 zeigt den Fall, daß zwischen den flachen Platten ein Winkel ε existiert, demzufolge der optische Weg um einen Winkel R abgelenkt wird, während das Volumen des Kerns 5b konstant gehalten wird und der Abstand zwischen den flachen Platten 4 an dem optischen Weg sich nicht ändert.

Die Änderungsrichtung bei der relativen Lageveränderung der flachen Platten 4 kann willkürlich gewählt werden. Beispielsweise können die flachen Platten 4 derart relativ zueinander senkrecht zur optischen Achse h bewegt werden, wie es in Fig. 1C gezeigt ist. Die Platten können aber auch so bewegt werden, daß die relative Bewegung sowohl eine Parallel- als auch eine Quer-Komponente bezüglich des optischen Wegs h aufweist. Weiterhin lassen sich die flachen Platten um eine parallel zur optischen Achse h verlaufende Drehachse relativ zueinander verdrehen.

In dem verformbaren Teil ist dessen Elastizitäts-Funktion hauptsächlich dadurch gegeben, daß der äußere Bereich eine hohe Elastizität besitzt. Der innere Bereich des verformbaren Teils 5 ist so gewählt oder behandelt, daß er einen Schubmodul besitzt, der kleiner ist als derjenige des äußeren Bereichs, so daß die Kraft zum Antreiben und Bewegen der Platten verringert ist. Der äußere Bereich des verformbaren Teils 5 ist hauptsächlich verantwortlich für das elastische Verhalten des verformbaren Teils, und es ist erwünscht, Elastizität auf der Spannungs- Dehnungs-Kurve und eine hohe Streckfestigkeit zu erzielen.

Fig. 2A und 2B sind Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform. Bei diesem Bauelement sind ein Paar flacher Platten 4 und ein aus einem einzigen elastischen Körper bestehendes verformbares Teil 8 vorgesehen. Das verformbare Teil 8 besitzt also einen durchgehenden verformbaren elastischen Körper mit einem Schubmodul, der sich zum Inneren des Körpers hin kontinuierlich verringert. Der Bereich in der Nähe des verformbaren Körpers zeigt ein dynamisches Verhalten mit einem niedrigen Schubmodul, so daß nur eine geringe Kraft benötigt wird, um die flachen Platten 4 zu bewegen. Der Schubmodul des verformbaren Teils sollte vorzugsweise einen Maximalwert im Bereich von 0,1 bis 10⁴ N/cm² besitzen, insbesondere 5 bis 10³ N/cm², speziell 5 bis 10² N/cm², während der minimale Schubmodul im Bereich von 10^-3 bis 5 N/cm², insbesondere 10^-2 bis 1 N/cm² liegt. Das Verhältnis des Schubmoduls des Oberflächenbereichs zu demjenigen des inneren Bereichs sollte vorzugsweise 10 oder größer sein, vorzugsweise im Bereich von 10² bis 10³ liegen. Ein solches verformbares Teil 8, das aus einem durchgehenden verformbaren elastischen Körper besteht, läßt sich z. B. dadurch herstellen, daß man ein nicht ausgehärtetes, lichthärtbares Siliconkautschuk-Stück der gewünschten Gestalt gleichförmig äußerem Licht aussetzt. Die Dämpfung des von außen eindringenden Lichts durch den Harzkörper bewirkt, daß ein weicher innerer Bereich verbleibt.

Fig. 3A und 3B zeigen eine dritte Ausführungsform, bei dem die in den Fig. 1A bis 1C dargestellten flachen Platten 4 durch Linsen 9 und 10 als Beispiele für transparente Teile mit einer Krümmung ersetzt sind.

Das optische Bauelement ist z. B. besonders wirksam als optisches Kompensationselement für unbeabsichtigte Vibrationen oder Bewegungen eines optischen Kamerasystems, z. B. einer Fernsehkamera oder einer Stehbildkamera. In einem solchen Fall besteht die Möglichkeit, daß nicht nur eine Änderung des Prismenwinkels gemäß Fig. 1B, sondern auch eine Transplationsbewegung senkrecht zur optischen Achse oder aber eine Drehbewegung der flachen Platten um eine parallel zur optischen Achse verlaufende Drehachse erforderlich ist.

Fig. 4A und 4B zeigen eine vierte Ausführungsform für ein reflektierendes optisches System. Hiernach besitzt eine flache Platte 6 eine metallische Reflexionsschicht 6a aus beispielsweise Al oder Cr auf ihrer einen Seite. Die andere flache Platte 4 kann transparent oder opak sein. Das optische Bauelement nach den Fig. 4A und 4B kann als optisches System eingesetzt werden, in welchem der optische Weg dadurch geändert wird, daß ein verstellender Druck auf der flachen Platte 6 ausgeübt wird. Anstelle der flachen Platte 6 kann auch ein gekrümmtes Element (z. B. eine Linse) verwendet werden.

Das verformbare Element 5 besitzt im mittleren Bereich einen niedrigeren Schubmodul als im äußeren Bereich. Das elastische Material des mittleren Bereichs mit einem niedrigen Schubmodul ist vorzugsweise ein Gel mit einer gummiähnlichen Elastizität. Ein solches elastomeres Gel braucht nicht chemisch vernetzt zu sein, wie es durch Schwefel oder Peroxide geschieht, sondern das Material kann quasi-vernetzte Stellen durch Wasserstoffbindungen, Koordinatenbindungen oder Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zwischen Molekülen aufweisen.

Besitzt das verformbare Teil zwei Einzelteile, wie es bei dem Bauelement nach den Fig. 1A bis 1C der Fall ist, so sollte das äußere elastische Teil 5a vorzugsweise einen Schubmodul von 0,1 N/cm² oder mehr besitzen, insbesondere 5 N/cm² oder darüber. Der spezielle Schubmodul kann jedoch am geeignetsten in Verbindung mit der Dicke des elastischen Teils 5a eingestellt werden, d. h. mit zunehmender Dicke kleiner werden. Eine Dicke in der Größenordnung von 0,5 mm kann als grober Herstellungsparameter angenommen werden, wenn die Gesamtdicke in der Größenordnung von 5 mm liegt.

Ein elastischer Körper mit einem niedrigen Schubmodul für einen Kern 5b kann sich z. B. zusammensetzen aus einem Kautschuk-Polymer oder einem Elastomer-Material, wie Naturgummi oder Synthetik-Gummi, darunter Polybutadien, Polychloropren oder Polyisopren, Siliconkautschuk, oder ein leicht vulkanisiertes Produkt dieser Stoffe, um einen niedrigen Schubmodul zu erhalten. Außerdem kann der elastische Körper mit niedrigem Schubmodul ein sogenanntes Acryl-Gel sein, welches dadurch erhalten wird, daß ein vernetztes Polymer einer Acrylsäure, einer Methacrylsäure oder eines Derivats von diesen allein oder in Kombination mit Wasser oder einem organischen Lösungsmittel zum Quellen gebracht wird. Außerdem kann man zu diesem Zweck ein elastisches Gel mit niedrigem Molekulargewicht verwenden, das man erhält, indem Dialkyl-Aluminium-Monohydroxid in einem Kohlenwasserstoff löst.

Ein elastischer Körper mit hohem Schubmodul, z. B. für ein elastisches Teil 5a gemäß obiger Beschreibung, setzt sich z. B. zusammen aus Naturkautschuk oder einem Synthetik- Gummi, dessen Zusammensetzung einen hohen Schubmodul ergibt. Außerdem kann der elastische Körper mit hohem Schubmodul auch ein Elastomer, z. B. ein thermoplastischer Werkstoff, sein. Beispiele für ein solches Elastomer sind Ethylen- Propylen-Copolymer, Vinyl- oder Olefin-Dien-Copolymere wie Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer, Styrol-Butadien-Copolymer, Styrol-Butadien-Styrol-Copolymer, Styrol-Isopren-Copolymer, Styrol-Isopren-Styrol-Copolymer, Copolymere aus Ethylen und (Meth-)Acryl-Säure, ein Derivat davon oder ein organischer Vinylester wie Vinylester, aus dem die Ethylen-kristalline Struktur beseitigt ist, ein Polyester-Elastomer, Polyurethan- Elastomer und dergleichen.

Ein Polymer-Additiv wie beispielsweise ein Weichmacher, kann mit einem elastischen Material niedrigen oder hohen Schubmoduls gemischt werden, um den Schubmodul einzustellen. Es ist auch bekannt, daß der Schubmodul dadurch eingestellt werden kann, daß man das Molekulargewicht oder die Anzahl von Vernetzungsstellen ändert. Im Ergebnis kann das elastische Material mit niedrigem Schubmodul und das elastische Material mit hohem Schubmodul im wesentlichen die gleiche chemische Struktur aufweisen oder aber unterschiedliche chemische Strukturen besitzen. Ein Beispiel für ein Elastomer, dessen Schubmodul sich leicht ändern läßt, während seine chemische Struktur im wesentlichen erhalten bleibt, ist Siliconkautschuk. Ein solcher Siliconkautschuk läßt sich herstellen, indem man eine Verbindung, die eine Polysiloxan- Hauptkette und eine Abschluß- und/oder Seiten-Vinylgruppe besitzt, im Beisein eines Katalysators wie z. B. Platin, einem Polysiloxan zugibt, welches eine Abschluß- und/oder eine Seiten-Siloxan-Einheit mit Wasserstoff zugibt. In diesem Fall läßt sich bei gleichem Polymerisationsgrad ein höherer Schubmodul erreichen, indem man die Menge von als Vernetzungsstellen dienenden Vinylgruppen erhöht, während ein niedrigerer Schubmodul erreicht werden kann, indem man die Anzahl von Vinylgruppen herabsetzt. Außerdem läßt sich der Schubmodul dadurch ändern, daß man ein Polysiloxan ohne Reaktionsfähigkeit zusetzt. Eine Erhöhung des Schubmoduls läßt sich durch Zugabe von Kieselerde-Gel erreichen, wodurch Quasi- Vernetzungs-Stellen in einer Menge geschaffen werden, die optisch kein Problem verursachen. Es handelt sich hier um herkömmliche Methoden zum Einstellen des Steifigkeits- oder Schubmoduls. Diese Methoden lassen sich je nach Bedarf für die vorliegende Erfindung einsetzen.

Das in den Fig. 1A bis 1C dargestellte verformbare Teil 5 kann z. B. auf folgende Weise hergestellt werden: Ein auf einen vorgeschriebenen Schubmodul eingestelltes Gel 5b geringer Steifigkeit wird mit einem elastischen Teil hoher Steifigkeit beschichtet, indem das Gel in eine Lösung, eine Emulsion oder Suspension eines Polymers eingetaucht oder damit besprüht wird, welches die höhere Steifigkeit des elastischen Teils 5a erzeugt, woraufhin das Teil getrocknet wird. Die Dicke des elastischen Teils 5a kann dadurch eingestellt werden, daß man die Konzentration des Polymers und die Anzahl von Zyklen des Eintauchens oder Sprühens mit anschließendem Trocknen steuert. Die Vernetzung kann nach Wunsch dadurch bewirkt werden, daß das Trocknen bei einer Temperatur geschieht, die oberhalb der Vernetzungs-Anfangstemperatur liegt. Die Vernetzung kann auch erfolgen, nachdem eine ausreichende Dicke der Schicht erzeugt worden ist. Die Vernetzung kann auch durch Lichtreaktion (Photoreaktion) erreicht werden. Handelt es sich bei dem verwendeten Elastomer z. B. um Dien-Gummi, Ethylen-Propylen-Copolymer oder Styrol-Butadien-Copolymer, so reicht es u. U. aus, das Elastomer lediglich zu schmelzen, um es anschließend einzutauchen oder zu besprühen.

Als nächstes sollen einige Verfahren zum Verstellen des optischen Bauelements erläutert werden. Das Bauelement kann verstellt werden, indem mechanisch eine Kraft aufgebracht wird, d. h., indem die Einfassungsglieder (die flachen Platten 4 oder die Linsen 9 und 10) mit Hilfe einer Schraube oder einer Steuerkurve bewegt werden. Alternativ kann auch ein piezoelektrisches Element oder ein Elektromagnet zum Verstellen des Bauelements eingesetzt werden.

Als weitere Verfahren zum Verstellen des Bauelements kommen die Verwendung eines Schrittmotors, thermische Expansion, Volumenänderung in Verbindung mit einer Sol-Gel-Transformation aufgrund einer Temperatur- oder H-Änderung, oder aber die Verwendung einer Formspeicherlegierung in Betracht.

Im folgenden werden einige Beispiele für optische Systeme angegeben, bei denen das erfindungsgemäße optische Bauelement eingesetzt wird. Fig. 5A und 5B zeigen ein Beispiel eines optischen Systems, bei dem die Spurverfolgung in Abhängigkeit eines erfaßten Spurfolgefehlers durchgeführt wird.

Gemäß Fig. 5A und 5B ist eine flache Glasplatte 21 mit Abstand von einer Objektivlinse 24 fest angeordnet. Auf der der Objektivlinse 24 zugewandten Seite befindet sich eine flache Glasplatte 20, deren Winkel bezüglich der Platte 21 frei gedreht oder geändert werden kann, während auf der optischen Achse h ein konstanter Abstand bezüglich der Platte 21 beibehalten wird. Das in der Zeichnung dargestellte Teil 22 entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten verformbaren Teil 5. Als Ergebnis der Drehung oder der Verschwenkung der flachen Platte 20 ändert sich der Scheitelwinkel des Prismas, welches durch Kombination mit der flachen Platte 21 gebildet wird, so daß das auftreffende Licht abgelenkt wird, um eine Spurverfolgung zu erreichen. Das in Fig. 5 dargestellte optische System läßt sich z. B. verwenden in Verbindung mit der Aufzeichnung und dem Lesen auf bzw. von verschiedenen herkömmlichen Aufzeichnungsträgern wie z. B. optomagnetischen Platten oder Wärme-Aufzeichnungsträgern, die mit Licht arbeiten. Eine Seite 25 gemäß Fig. 5 ist z. B. die Aufzeichnungsfläche einer optischen Platte.

Fig. 6A und 6B zeigen ein Beispiel für ein Antivibrations- System mit einem erfindungsgemäßen optischen Bauelement. Das optische Bauelement 32 besitzt Linsen 27 und 32 und ein verformbares Teil 28. Die Linse 30 und eine Sensorfläche 31 beispielsweise einer Bildaufnahmeröhre, sind an einer Hülse 33 befestigt.

Es sei angenommen, die Hülse 31 habe sich aufgrund von Vibrationen gemäß Fig. 6B gegenüber dem in Fig. 6A schräg gestellt, wobei Fig. 6A den Zustand zeigt, daß ein Objekt genau auf der Sensorfläche 31 fokussiert wird. Wenn in diesem Fall die Linse 27 in ähnlicher Weise geneigt ist, wie es in der Figur durch gestrichelte Linien angedeutet ist, weicht die Abbildungsstelle auf der Sensorfläche 31 deutlich von der in Fig. 6A gezeigten Stelle ab, so daß die Bilder erheblich zittern. Verwendet man nur das erfindungsgemäße optische Bauelement 32, so ändert die Linse 27 ihre Position bei abrupten Schwingungen nicht nennenswert, und zwar deshalb nicht, weil sich das optische Bauelement 32 aus einem viskoseelastischen Material zusammengesetzt, demzufolge eine abrupte Lageänderung der Linse 27 verhindert wird. Im Ergebnis wird eine abrupte Änderung der Abbildungsstelle auf der Sensorfläche 21 verhindert, wie Fig. 6B zeigt. Ansprechend auf eine abrupte Schwingung oder eine schnelle Bewegung des optischen Systems bewegt sich das durch den Sensor erzeugte Bild stets allmählich und liefert ein stabiles Bild.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Paar flacher Platten oder ein Paar Linsen verwendet, statt dessen können jedoch auch drei oder noch mehr flache Platten und/oder Linsen in Kombination mit je zwischenliegenden verformbaren Teilen verwendet werden.

Im folgenden werden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Ein in den Fig. 7 und 8 dargestelltes optisches Bauelement wurde in folgender Weise hergestellt:

In einem 5 mm tiefen Teflonbehälter mit 45 mm Durchmesser wurde ein RTV-Siliconharz (ein Siliconharz mit Vulkanisation bei Zimmertemperatur) drei Stunden lang bei 50°C gehärtet. Das gehärtete Produkt wurde als Kern 35 weiterverarbeitet. Der Schubmodul des Kerns betrug 0,4 N/cm². Zum Erhalt einer den Kern umgebenden Außenschicht mit hohem Schubmodul wurde ein härter vulkanisierendes Siliconharz 10 Minuten lang bei 50°C erwärmt. Dahinein wurde der Kern 35 eingetaucht, wieder entnommen und dann bei 60°C gehärtet, um ein verformbares Teil mit einer 0,5 mm dicken Außenschicht 36 eines Schubmoduls von 50 N/cm² zu erhalten, wobei der Schubmodul an einer Siliconharz-Probe gemessen wurde, die unter den gleichen Bedingungen separat gehärtet wurde. Das verformbare Teil 37 wurde zwischen zwei Glasplatten (60 mm Durchmesser, 2 mm Dicke) 34 eingefügt, die mit einem Grundlack behandelt waren. Die Glasplatten wurden unterhalb und oberhalb des verformbaren Teils 37 angeordnet, um das in den Fig. 7 und 8 gezeigte Bauelement zu vervollständigen.

Ein auf das so hergestellte optische Bauelement gelenkter Lichtstrahl wurde bei Änderung der Relativlage der Glasplatten 34 durch Aufbringung externer Kräfte auf die eine Glasplatte 34 untersucht, und es stellte sich heraus, daß sich der optische Weg willkürlich ändern ließ. Die Korrelation zwischen dem Ablenkwinkel R und dem Prismen-Spitzenwinkel ε (vgl. Fig. 1B) ist in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben:

Tabelle 1

Beispiel 2

Für eine 5%ige Lösung wurde ein Styrol-Butadien-Copolymer in Chloroform gelöst. Ein wie im Beispiel 1 gefertigter Kern 35 wurde in die Lösung eingetaucht und nach dem Herausnehmen getrocknet. Das Eintauchen und Trocknen wurde mehrere Male wiederholt, und es wurde ein verformbares Teil 37 mit einer 0,5 mm dicken Außenschicht 36, die den Kern 35 beschichtete, hergestellt. Die Außenschicht 36 zeigte Schubmodule von 70 N/cm². Separat wurden zwei Glasscheiben zunächst mit Vinyltrimethoxylan behandelt und anschließend in eine 0,5%ige Methanollösung aus t-Butyl-Peroxid eingetaucht, anschließend herausgenommen und getrocknet. Die so behandelten beiden Glasplatten wurden zum Einschließen des in oben beschriebener Weise vorbereiteten verformbaren Teils verwendet, um das Bauteil zu komplettieren.

Auf das Bauteil wurde ein Lichtstrahl gelenkt, während die relative Lage der Glasplatten zueinander wie im Beispiel 1 geändert wurde, um den optischen Weg willkürlich zu ändern.

Die Korrelation zwischen dem Prismen-Winkel ε und dem Ablenkwinkel R, die diesmal ermittelt wurde, ist in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben:

Tabelle 2

Beispiel 3

In ein Teflonrohr von 5 mm Dicke und 45 mm Innendurchmesser, dessen untere Öffnung mit einer 1 mm dicken Quarzglasplatte bedeckt war, wurde ein photohärtendes Siliconharz gegeben, und nach Abdeckung mit einer ähnlichen Quarzglasplatte wurde das Rohr 30 Minuten lang von beiden Seiten dem Licht einer 250 W-Hochdruck-Quecksilberlampe ausgesetzt, die etwa 20 cm entfernt angeordnet war, wobei das Licht durch einen Dämpfungsfilter (Dämpfung etwa 30%) geschickt wurde. Hierdurch wurde ein verformbarer Körper mit einem sich kontinuierlich ändernden Schubmodul erzeugt. Das verformbare Teil besaß einen Schubmodul von 9,8 N/cm² am Oberflächenbereich und einen Schubmodul von 0,08 N/cm² im Mittelbereich. Das so hergestellte verformbare Teil wurde zwischen ein Paar Basisplatten gebracht, ähnlich wie im Beispiel 1, um das Bauelement zu komplettieren.

Ein Lichtstrahl wurde auf das so hergestellte optische Bauelement gerichtet, während die relative Lage der Glasplatten wie im Beispiel 1 geändert wurde, um den optischen Weg willkürlich zu ändern.

Die nachstehende Tabelle 3 zeigt die Korrelation zwischen dem Prismenwinkel ε und dem Ablenkwinkel R für dieses Beispiel.

Tabelle 3

Claims

1. Optisches Bauelement mit wenigstens zwei relativ zueinander verstellbaren Einfassungsteilen und einem zwischen diesen eingefügten verformbaren Teil, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Teil (5, 22, 28, 37) einen zum Innern hin abnehmenden Schubmodul aufweist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das verformbare Teil einen Kern und einen den Kern bedeckenden elastischen Mantel aufweist, wobei der Kern einen niedrigeren Schubmodul besitzt als der elastische Mantel.

3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Mantel einen Schubmodul von 0,1 bis 10⁴ N/cm² besitzt.

4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Mantel einen Schubmodul von 5 bis 10³ N/cm² besitzt.

5. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Mantel einen Schubmodul von 5 bis 100 N/cm² aufweist.

6. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Schubmodul von 10^-3 bis 5 N/cm² besitzt.

7. Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Schubmodul im Bereich von 0,01 bis 1 N/cm² besitzt.

8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Teil einen Schubmodul besitzt, der sich zu seinem Inneren hin kontinuierlich verringert.

9. Bauelement nach Anspruch 8, bei dem das verformbare Teil einen maximalen Schubmodul von 0,1 bis 10⁴ N/cm² besitzt.

10. Bauelement nach Anspruch 9, bei dem das verformbare Teil einen maximalen Schubmodul von 5 bis 10³ N/cm² besitzt.

11. Bauelement nach Anspruch 10, bei dem das verformbare Teil einen maximalen Schubmodul von 5 bis 100 N/cm² besitzt.

12. Bauelement nach Anspruch 11, bei dem das verformbare Teil einen minimalen Schubmodul von 10^-3 bis 5 N/cm² besitzt.

13. Bauelement nach Anspruch 12, bei dem das verformbare Teil einen minimalen Schubmodul von 10^-2 bis 1 N/cm² besitzt.

14. Bauelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem das verformbare Teil aus Siliconkautschuk besteht.

15. Bauelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem die Einfassungsteile eine transparente flache Platte enthalten.

16. Bauelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem die Einfassungsteile eine mit einer Reflexionsschicht versehene flache Platte enthalten.

17. Bauelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem die Einfassungsteile eine Linse enthalten.

18. Bauelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem die Einfassungsteile eine mit einer Reflexionsschicht ausgestattete Linse aufweisen.