DE602004012772T2

DE602004012772T2 - Verfahren zur herstellung einer thermoplastischen optischen leitung

Info

Publication number: DE602004012772T2
Application number: DE602004012772T
Authority: DE
Inventors: Cedric Buchon
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Current assignee: EssilorLuxottica SA
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2024-11-03
Also published as: DE602004012772D1; IL176455A0; ES2302063T3; FR2864630B1; CN1906015A; EP1697113B1; FR2864630A1; JP4755600B2; ATE390269T1; IL176455A; JP2007520370A; EP1697113A1; CN100475508C; US20070253071A1; US7727427B2; WO2005063474A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Leiters aus thermoplastischem Material, der insbesondere zur Herstellung einer elektronischen Anzeigeanordnung, die an einem Gestell der Art Brille befestigt ist, bestimmt ist.
Eine derartige Anzeigeanordnung ist in dem Patent US 6 023 372 beschrieben und in Draufsicht in 1 dargestellt.
In WO 0079329 wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Leiters gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs offenbart.
Eine derartige Anordnung 10 weist eine Gehäuseeinheit 16 auf, die ein erstes Gehäuse 20 aufweist, das eine Schaltung zum Empfang von Daten oder Bildern enthält, und das eine Einheit zum Erzeugen von Bildern enthält. Das durch diese Einheit zum Erzeugen von Bildern übertragene Licht wird mittels eines optischen Geräts 14 zum Auge des Benutzers weitergeleitet, zum Beispiel durch eine Brillenlinse 24. Der optische Leiter 14 weist ein transparentes, geradliniges optisches Relais 26 auf, das das Licht entlang seiner Längsachse A-A' überträgt, und eine Ablenkeinheit 28, die einen Spiegel 30 aufweist, der auf einer Fläche angeordnet ist, die bezogen auf eine erste Achse A-A' geneigt ist, und eine asphärische Linse 32, deren Hauptachse B-B' hier senkrecht zur ersten Achse A-A' ist, und die gerade gegenüber von der geneigten Wand angeordnet ist. Die Gehäuseeinheit 16 ist auf einem Arm 34 eines Brillengestells mittels einer Einhängvorrichtung 36 angebracht.
Der Leiter weist eine gegebene maximale Höhe H_max gegenüber der Dicke der Linse und in seiner Längsachse A-A' eine gegebene mittlere Länge L_moy auf. Als Beispiel weist ein derartiger bekannter optischer Leiter eine maximale Höhe H_max von 11 Millimetern und eine mittlere Länge L_moy von 32 Millimetern auf.
Es ist bekannt, diesen optischen Leiter 14 durch Kleben der unterschiedlichen gegossenen Teile aus PMMA (Kunststoff Polymethylmethacrylat) oder aus "Zeonex" (Cycloolefin-Polymer) herzustellen. Die unterschiedlichen Teile weisen das optische Relais 26 auf, das durch Zuschneiden einer Platte eines parallelepipedförmigen Stabs hergestellt wird und das dann an seinen Enden bearbeitet und poliert wird und das dazu dient, ebenfalls durch Kleben den Spiegel 30 und die Linse 32, die ebenfalls gegossen ist, zu tragen.
Ein derartiges Herstellungsverfahren ist komplex, da es zahlreiche Schritte der Behandlung, des Zuschneidens, Bearbeitens, Polierens und Klebens aufweist und bei diesen Schritten eine hohe Präzision erforderlich ist. Es ist folglich langwierig und kostenintensiv.
Mit der Erfindung wird dieses Problem durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, das einfach und schnell ist, für die Serienproduktion besser geeignet ist, wobei gleichzeitig aufgrund einer ausgezeichneten Homogenität des Grundmaterials eine perfekte Qualität der optischen Übertragung gewährleistet wird, wodurch ermöglicht wird, jegliche Verformung des übertragenen Bildes zu vermeiden.
Dazu wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Leiters aus thermoplastischem Material offenbart, welcher ein optisches Relais aufweist, das aus einem parallelepipedförmigen Stab gebildet ist, der dazu dient, das Licht entlang seiner Längsachse, erste Achse genannt, zu übertragen, und an einem seiner Enden eine bezogen auf die erste Achse geneigte Wand und eine Linse aufweist, deren Hauptachse in der Längssymmetrieebene liegt, wobei der Leiter eine gegebene maximale Höhe H_max gegenüber der Dicke der Linse und in seiner Längsachse eine gegebene mittlere Länge L_moy aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter durch Einspritzen des thermoplastischen Materials in eine Gießform in einem Stück hergestellt wird, welche einen Hohlraum aufweist, dessen Form mit der des Leiters identisch ist, wobei das Einspritzen über eine Anspritzöffnung bewirkt wird, die seitlich des Hohlraums auf einer Fläche angeordnet ist, die im Wesentlichen parallel zur der durch die Achsen abgegrenzten Ebene ist, wobei die Öffnung eine Höhe h zwischen 0,2 H_max und H_max und eine Länge l zwischen 0,2 L_moy und 0,8 L_moy aufweist, und wobei das thermoplastische Material mit einem Durchsatz zwischen 400 und 1500 mm³/s eingespritzt wird.
Aufgrund dieser charakteristischen Merkmale wird eine Homogenität des Materials in dem gegossenen optischen Leiter gewährleistet, was eine optimale Übertragung des Lichts ermöglicht. Der Brechungsindex y ist einheitlich, wodurch jegliche Färbung oder Verformung des übertragenen Bildes unterdrückt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Höhe h der Öffnung gleich 0,8 H_max, und die Länge l der Öffnung ist gleich 0,8 L_moy.
Vorzugsweise ist der Durchsatz gleich 725 mm³/s.
Vorteilhafterweise wird die Gießform bei einer regulierten Temperatur zwischen 70 und 90°C gehalten.
Vorteilhafterweise weist die Gießform einen seitlichen Abfluss als Überlauf auf, der zur Öffnung bezogen auf die durch die Achsen abgegrenzte Ebene symmetrisch ist.
Vorzugsweise wird die Gießform durch ein erstes anhängendes Gießformteil, das im Wesentlichen parallelepipedförmig ist und dessen Ausgang der Öffnung entspricht, verlängert.
Vorteilhafterweise wird die Gießform durch ein zweites anhängendes Gießformteil als Überlauf, das im Wesentlichen parallelepipedförmig ist und dessen Eingang dem seitlichen Abfluss entspricht, verlängert.
Gemäß einem anderen charakteristischen Merkmal weist das Verfahren gemäß der Erfindung einen Schritt der Beibehaltung der Verdichtung des eingespritzten Materials auf.
Aufgabe dieses Schritts ist es, die Veränderung des spezifischen Volumens, die während des Abkühlens entsteht, durch ein zusätzliches Zuführen von geschmolzenem Material zu kompensieren.
Der Schritt der Beibehaltung der Verdichtung kann stufenweise durchgeführt werden.
Das thermoplastische Material kann "Zeonex" oder PMMA sein.
Im letztgenannten Fall wird das PMMA vorzugsweise bei einer Temperatur von ungefähr 220°C mit einem Durchsatz von etwa 725 mm³/s eingespritzt und dann mit 58 MPa verdichtet.
Vorzugsweise wird das PMMA nach Einspritzen mit 43 MPa für 1 Sekunde, daran mit 46 MPa für 2 Sekunden, dann mit 50 MPa für 3 Sekunden und schließlich mit 58 MPa für 40 Sekunden verdichtet, und die Abkühlzeit in der Gießform beträgt dann 150 Sekunden.
Die Erfindung wird nachstehend genauer in Zusammenhang mit den Zeichnungsfiguren beschrieben, die nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen.
1 ist eine Draufsicht auf eine bekannte Anordnung einer elektronischen Anzeige, die auf einem Brillengestell angebracht ist und oben bereits genauer beschrieben wurde.
2 ist eine Ansicht im Längsschnitt einer Gießform entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines gegossenen Teils, das dazu dient, einen optischen Leiter zu bilden, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines gegossenen Teils, das dazu dient, zwei optische Leiter zu bilden, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren.
In 1 sind ein Verfahren zur Herstellung des optischen Leiters sowie eine Art des Anbringens des Leiters, hier an einem Brillengestell, dargestellt.
Im Rahmen der Erfindung kann der optische Leiter 14 leicht unterschiedlich sein. Insbesondere muss die Hauptachse B-B' der Linse nicht senkrecht zur ersten Achse A-A', sondern kann in einem Winkel zwischen 75 und 90° bezogen auf diese Achse geneigt sein. Dadurch wird eine ergonomische Anpassung des optischen Leiters, sobald er angebracht ist, gewährleistet, wodurch dieser der Gesichtsform des Benutzers folgt.
Des Weiteren kann der Leiter gleichermaßen an einem besonderen System angebracht werden, das sich vor den Augen des Benutzers positioniert und kein Brillengestell ist.
Entsprechend einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Gießform 1 aus mehreren Teilen oder Einsatzteilen, wie in 2 dargestellt ist, verwendet. Ein Einsatzteil wird auf Seite des herzustellenden Leiters verwendet.
Genauer weist die Gießform fünf Einsatzteile 1A bis 1E auf, wobei die Einsatzteile 1B, 1C und 1E den aktiven optischen Seiten entsprechen, die die Linsenfläche 32A bilden, und wobei die geneigte Fläche den Spiegel 30A und die vordere Fläche des Relais 31A, die Eingangsfenster genannt wird, trägt. Diese Einsatzteile sind aus Berylliumstahl, wodurch das Gießen von perfekten optischen Flächen gewährleistet wird.
Die Gießform an sich soll hier nicht weiter genauer beschrieben werden, da sie dem Durchschnittsfachmann bekannt ist.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird genauer mit Hilfe von 3 beschrieben, in der das durch Gießen erhaltene Teil dargestellt ist. Aus dieser Ansicht des Teils kann der Durchschnittsfachmann auf eindeutige Weise die Gießform mit entsprechenden Einsatzteilen ableiten.
Gemäß der Erfindung wird der Leiter in einem Stück durch Einspritzen eines thermoplastischen Materials in die Gießform hergestellt, die einen Hohlraum mit einer zu der Form des Leiters identischen Form aufweist, wobei das Einspritzen über eine Anspritzöffnung bewirkt wird, die seitlich des Hohlraums auf einer Fläche angeordnet ist, die im Wesentlichen parallel zu der durch die Achsen A-A', B-B' abgegrenzten Ebene ist, wobei die Öffnung eine Höhe h zwischen 0,2 H_max und H_max und eine Länge l zwischen 0,2 L_moy und 0,8 L_moy aufweist, und wobei das thermoplastische Material mit einem Durchsatz zwischen 400 und 1500 mm³/s eingespritzt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Höhe h der Öffnung gleich 0,8 H_max, die Länge l der Öffnung ist gleich 0,8 L_moy, und der Durchsatz beträgt 725 mm³/s.
Die Gießform 1 wird bei einer regulierten Temperatur zwischen 70 und 90°C gehalten.
Um die Anspritzöffnung herzustellen, wird die Gießform durch ein erstes anhängendes Gießformteil verlängert, das im Wesentlichen parallelepipedförmig ist, dessen Ausgang der Öffnung entspricht, und wobei das entsprechende gegossene Teil 40 ein seitliches Parallelepiped des Leiters 14 ist. Ein Einspritzschacht gewährleistet das Eintreten des Materials in die Gießform, wobei das gegossene Teil 41, das diesem Schacht entspricht, senkrecht zu der Längsachse A-A' ist.
Die Gießform weist ebenfalls einen seitlichen Abfluss als Überlauf auf, der zur Anspritzöffnung bezogen auf die durch die Achsen A-A' und B-B' abgegrenzte Ebene symmetrisch ist. Genauer wird die Gießform durch ein zweites anhängendes Gießformteil als Überlauf verlängert, das im Wesentlichen parallelepipedförmig ist und dessen Eingang dem seitlichen Abfluss entspricht. Das entsprechende gegossene Teil 42 ist ein seitliches Parallelepiped, das auf der anderen Seitenfläche des Leiters 14 angeordnet ist.
Vorteilhafterweise wird eine Gießform mit doppeltem Formhohlraum verwendet, in der Art, dass die in 3 dargestellte Ebene 43 eine Symmetrieebene der gesamten Gießform ist. Das vollständige dieser Gießform entsprechende gegossene Teil ist in 4 dargestellt.
Das halbkonische gegossene Teil 41 entspricht einem einzigen Einspritzschacht. Durch diesen Schacht werden somit zwei optische Leiter 14A und 14B gegossen, mit den beiden jeweiligen anhängenden Teilen 40A, 42A und 40B, 42B. Die beiden ersten anhängenden Einsatzteile bilden somit ein gemeinsames Gießformteil, das die beiden Hohlräume mit zu den Leitern 14 identischer Form verbindet.
Als Beispiel kann das thermoplastische Material "Zeonex" oder PMMA sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun genauer anhand einer bestimmten Ausführungsform beschrieben, gemäß welcher das verwendete thermoplastische Material PMMA ist, das dafür bekannt ist, dass es zur Herstellung optischer Teile mit guter Präzision verwendet wird.
Das PMMA wird in Einspritzschächte bei einer Temperatur von 220°C mit einem Durchsatz von 725 mm³/s eingespitzt. Ein derartiger Füllvorgang dauert 7 bis 20 Sekunden.
Das PMMA wird dann stufenweise mit 43 MPa für 1 Sekunde, dann mit 46 MPa für 2 Sekunden, dann mit 50 MPa für 3 Sekunden und schließlich mit 58 MPa für 40 Sekunden verdichtet, und die Abkühlzeit in der Gießform beträgt dann 150 Sekunden.
Das erhaltene gegossene Teil wird dann ungefähr 10 Minuten außerhalb der Gießform abgekühlt.
Das gegossene Teil, wie in 4 dargestellt, wird dann in Stücke geschnitten, um die getrennten optischen Leiter 14A und 14B zu erhalten. Auf ihrer geneigten Seite wird ein Spiegel durch Ablagerung einer Aluminiumschicht oder Aufkleben einer verspiegelten ebenen Metallplatte hergestellt. Gegebenenfalls kann das Eingangsfenster mit einer ebenen antireflektierenden Platte beschichtet sein. Der so hergestellte optische Leiter kann mit Lack oberflächenbehandelt werden, um seine Widerstandsfähigkeit gegen Außeneinflüsse zu gewährleisten. Insbesondere können die optisch nicht aktiven Seiten mit einer Farbe beschichtet werden, um den Kontrast des Leiters zu steigern
Die beiden optischen Leiter 14A und 14B dienen dazu, auf einem Brillengestell oder einem bestimmten System, das sich vor den Augen des Benutzers positioniert, angebracht zu werden, um eine Anordnung einer elektronischen Anzeige, wie beispielsweise in 1 dargestellt, zu bilden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines optischen Leiters (14) aus thermoplastischem Material, welcher ein optisches Relais (26) aufweist, das aus einem parallelepipedförmigen Stab gebildet ist, der dazu dient, das Licht entlang seiner Längsachse (A-A'), erste Achse genannt, zu übertragen, und an einem seiner Enden eine bezogen auf die erste Achse geneigte Wand (28) und eine Linse (32) aufweist, deren Hauptachse (B-B') in der Längssymmetrieebene liegt, wobei der Leiter (14) eine gegebene maximale Höhe H_max gegenüber der Dicke der Linse und in seiner Längsachse (A-A') eine gegebene mittlere Länge L_moy aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter durch Einspritzen des thermoplastischen Materials in eine Gießform (1) in einem Stück hergestellt wird, welche einen Hohlraum aufweist, dessen Form mit der des Leiters identisch ist, wobei das Einspritzen über eine Anspritzöffnung bewirkt wird, die seitlich des Hohlraums auf einer Fläche angeordnet ist, die im Wesentlichen parallel zur der durch die Achsen (A-A', B-B') abgegrenzten Ebene ist, wobei die Öffnung eine Höhe h zwischen 0,2 H_max und H_max und eine Länge l zwischen 0,2 L_moy und 0,8 L_moy aufweist, und wobei das thermoplastische Material mit einem Durchsatz zwischen 400 und 1500 mm³/s eingespritzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe h der Öffnung gleich 0,8 H_max und die Länge l der Öffnung gleich 0,8 L_moy ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz gleich 725 mm³/s ist.
Verfahren gemäß einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (1) bei einer regulierten Temperatur zwischen 70 und 90°C gehalten wird.
Verfahren gemäß einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (1) einen seitlichen Abfluss als Überlauf aufweist, der zur Öffnung bezogen auf die durch die Achsen abgegrenzte Ebene symmetrisch ist.
Verfahren gemäß einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (1) durch ein erstes anhängendes Gießformteil, das im Wesentlichen parallelepipedförmig ist und dessen Ausgang der Öffnung entspricht, verlängert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (1) durch ein zweites anhängendes Gießformteil als Überlauf, das im Wesentlichen parallelepipedförmig ist und dessen Eingang dem seitlichen Abfluss entspricht, verlängert wird.
Verfahren gemäß einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt der Beibehaltung der Verdichtung des eingespritzten Materials aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Beibehaltung der Verdichtung stufenweise durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material "Zeonex" ist.
verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material PMMA ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das PMMA bei einer Temperatur von ungefähr 220°C mit einem Durchsatz von etwa 725 mm³/s eingespritzt und dann mit 58 MPa verdichtet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das PMMA nach Einspritzen mit 43 MPa für 1 Sekunde, dann mit 46 MPa für 2 Sekunden, dann mit 50 MPa für 3 Sekunden und schließlich mit 58 MPa für 40 Sekunden verdichtet wird und die Abkühlzeit in der Gießform dann 150 Sekunden beträgt.