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Verfahren zum Herstellen eines Preßwerkzeuges für das Einpressen einer
Rasterung in optische Körper Die Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren zur
Herstellung von. Preßformen für die Rasterung von gegebenenfalls verspiegelten optischen
Körpern aus Glasoder organischem Kunstglas.
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Für Bildwurfschirme zur Aufsichts- oder Durchsichtsprojektion von
Diapositiv-, Film-oder Fernsehbildern ist es bekannt, sphärische oder asphärische
Sammel- und/oder Zerstreuungslinsen für die Rasterbildung zu benutzen. Als besonders
vorteilhaft haben sich gekreuzte Zylinderlinsen, erwiesen. Es sind ferner auch schon
sphärische und asphärische Stufenlinsen hierfür vorgeschlagen worden.
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Für die Zwecke der Bildwurfschirme kommen umständliche Herstellungsverfahren
für die Raster nicht in Frage. Hier bedient man sich in neuerer Zeit des spanlosen
Preßverfahrens, mit dessen Hilfe entsprechend gestaltete Schirme beliebigen. Umfanges
auf einfache und billige Weise hergestellt werden. Neben Glas benutzt man vorzugsweise
optisch und thermoplastisch geeignete organische Kunstglasmassen, beispielsweise
Kunstharz, Zellon, Plexiglas, Trolitul und Astradon. Bildwurfschirme mit derartigen
Linsenrastern besitzen. eine sehr günstige Streucharakteristik, und man erzielt
damit eine hohe Ausnutzung des gesamten auffallenden oder durchfallenden Lichtes.
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Es ist zweckmäßig, gerasterte optische Körper aus Glas oder organischem
Kunstglas, beispielsweise Bildwurfschirme bzw. deren Einzelteile, durch ein Preßverfahren
unter Verwendung von Preßformen herzustellen, und es bildet einen Gegenstand der
Erfindung, ein besonders zweckmäßiges Verfahren. zur Herstellung solcher Preßformen
anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird zur Herstellung eines Preßwerkzeuges für das
Einpressen einer Rasterung in optische Körper ein Verfahren verwendet, bei dem das
aus mehreren in. Preßrichtung gegeneinander verschiebbaren, Teilen bestehende Preßwerkzeug
zuerst fest
gehaltert und gegen Verschiebung gesichert wird und
dabei die Teile auf einer Stirnseite gemeinsam derart bearbeitet werden, daß nach
Lösen der Halterung und Ausrichten der Teile auf der anderen Stirnseite nunmehr
die bearbeitete Stirnseite die zum Pressen des gewünschten Rasters erforderliche
Oberflächenform erhält.
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Besonders geeignet sind derartige Preßformen zur Herstellung von Platten
mit einer Rasterung nach Art der Stufenlinsen. Die behandelten Beispiele beziehen
sich auf derartige Preßformen. Außer für Bildwurfschirme lassen sich solche Platten
auch für andere optische Zwecke verwenden. An Stelle von Platten lassen sich mit
ähnlichen Preßformen auch beliebig geformte und gerasterte optische Körper für die
verschiedenartigsten optischen Verwendungszwecke erzeugen. Die optischen Körper
können hierbei .auch verspiegelt sein.
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Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand von Figuren erläutert,
welche beispielsweise Verfahren zur Herstellung von Preßformen für Stufenlinsen
darstellen, und zwar zeigen Fig. i bis q. das Verfahren in Anwendung auf sphärische
Stufenlinsen, Fig.5 bis 8 das Verfahren in Anwendung auf zylindrische Stufenlinsen.
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Stufenlinse. bestehen aus einer Anzahl zusammengeschlossener, sich
bezüglich ihrer Oberfläche systematisch ändernder Linsenteilkörper. Man kann atif
diese Weise die Dicke des optisch benötigten Linsenkörpers weitgehend verringern.
Entweder handelt es sich um sphärische bzw. rotationssymmetrisch essphärische Stufenlinsen,
bei denen Ringlinsen in konzentrischer Anordnung zur Wirkung einer einheitlichen
sphärischen bzw. rotationssymmetrisch essphärischen Linse zusammengefügt werden,
oder um solche Stufenlinsen, bei denen parallele Linsenstreifen zur Wirkung einer
einheitlichen zylindrischen Linse zusammengefügt werden.
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Man kann beispielsweise eine Anzah1Metallzylinder i", lL, iI, id und
i, (Fig. i), die alle verschiedene Durchmesser und gleiche oder verschiedene Wandstärke
haben -und in bestimmten Reihenfolge genau ineinanderpassen, nacheinander durch
Ineinanderschieben in eine Vertiefung einer Hilfsplatte z einsetzen. Diese Vertiefung
entspricht der Form der mit der Stufenlinse wirkungsgleichen sphärischen oder essphärischen
Linse. Die Grundflächen der einzelnen Hohlzylinder liegen dann stufenartig versetzt
in verschiedenen Ebenen der Vertiefung auf. Auch die oberen Flächen der einzelnen
Hohlzylinder liegen ebenso stufenartig versetzt in. verschiedenen Ebenen. Jetzt
werden die Stufen der oberen Hohlzylinderflächen derartig abgeschliffen und poliert,
daß die Gesamtfläche oben die Hohlfarm der mit der Stufenlinse wirkungsgleichen
sphärischen oder essphärischen Linse bildet, also mit der Vertiefung der Hilfsplatte,
in der die unteren Hohlzylinderflächen .aufliegen, übereinstimmt.
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Jetzt werden die Hohlzylinder aus der Vertiefung der Hilfsplatte z
herausgehoben und auf eine ebene Fläche gebracht (Fig. a). Hier werden die Hohlzylinder
so verschaben, daß sämtliche unteren Zylinderflächen auf der ebenen Fläche aufliegen.
Die untere Gesamtfläche wird dann noch mit einer Abdeckung 3 versehen, welche die
Hohlzylinder am weiteren Verschieben hindern soll. Die obere Gesamtfläche der Hohlzylinderflächen
zeigt nun die Hohlform für die Stufenlinse, mit der nun die Linsenplatten q. in
Glas oder Kunstglasmasse gepreßt werden können.
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An Stelle der ineinandergeschobenen Hohlzylinder kann auch Metallband
benutzt werden, das spiralförmig zusammengelegt wird. Dies ist besonders notwendig,
wenn es sich um größere Linsendurchmesser handelt, da Zylinder mit großem Durchmesser
schwierig herstellb,ar sind. Das allmähliche Einlegen der Bandwindungen in die Hohlform
der Hilfsplatte a ist umständlich und kann höchstens mit starkem Druck geschehen.
Deshalb benutzt man erfindungsgemäß eine Hilfswickelvorrichtung. Diese besteht aus
einer erhabenen Form 5 (Fig. 3), die genau der Hohlform in der Hilfsplatte 2 entspricht.
Auf diese können die Bandwicklungen 6 unte _ Dznutzung eines Haltekernes 7 aufgebracht
werden, wobei die Bänder sich entsprechend der erhabenen Form 5 etwas gegeneinander
nach unten verschieben. Der Bandkörper 6 wird dann von der .erhabenen Form 5 abgenommen
und umgedreht, so daß die Außenkrümmung nach innen kommt und die Innenkrümmung nach
außen. Der Bandkörper kann nun ohne Schwierigkeit in die Hohlform der Hilfsplatte
z eingelegt werden, in die er infolge seiner Krümmung genau hineinpaßt. Die weitere
Bearbeitung ist dann. die gleiche wie bei der Anordnung der Hohlzylinder. Man kann
auch Bandspirale und Hohlzylinder kombinieren, wobei man für die äußeren Ringzonen
die Bandspirale-verwendet.
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Ein anderer Weg, die Preßform für die sphärischen oder rotationssymmetrisch
essphärischen Stufenlinsen herzustellen, besteht darin, daß man an Stelle der ineinandergefii,gten
Hohlzylinder bzw. der Bandspirale gleichartige Vierkant- oder Sechskantstäbe aus
Stahl, gegebenenfalls auch aus Glas, in die Hohlform der Hilfsplatte z eng zusammengedrängt
einbringt. Die unteren Flächen der Stäbe liegen. dann gruppenweise in verschiedenen
Ebenen,
wobei die Grundflächen der mittleren Stäbe auf der Hohlfläche aufliegen, die Grundflächen
der ,anderen Gruppen stufenartig nach außen gegeneinander versetzt sind. Oben. bilden
die Stäbe zusammen eine gekrümmte Fläche, die der Hohlform der Hilfsplatte 2 .entspricht.
Die stufenartigen Unebenheiten dort werden wie bei Hohlzylindern. und Bandspirale
ausgeschliffen und poliert. Dann wird das Stabbündel ebenso wie diese herausgenommen,
auf eine ebene Fläche gebracht und entsprechend weiter behandelt.
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Da :das Hohlschleifen der Stäbe Schwierigkeiten macht, läßt sich erfindungsgemäßauch
ein; planes Schleifen auf folgende Weise erreichen: Man bringt über einer planen
Fläche eine siebartig mit Reihen vom. Vierkant- oder Sechskantlöchern versehene
Halteplatte. (Fig.q.) oder ein entsprechendes Netz an und stellt in diese Löcher
die Vierkant- oder Sechs;-kantstäbe. Diese werden dann nach innen geneigt. Dann
entsteht oben eine Fläche mit stufenartigenUnebenheiten. Diese Flächewird plan geschliffen
und poliert. Dann wird das Stabbündel aus der 'Halteplatte herausgenommen -und die
Stäbe auf ebener Fläche dicht zusammengedrückt. Unter Umständen kann bereits das
Stabhündel in der Halteplatte in einer Klemmfassung als Preßform benutzt werden.
In diesem Falle spart man einen Arbeitsgang.
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Die Preßform für zylindrische Stufenlinsen wird in ähnlicher Weise
hergestellt wie die für sphärische oder asphärische Stufenlinsen. Eine zylindrische
Stufenlinse entspricht in der Wirkung einer bestimmten Zylinderlinse. Die Linsenstreifen.
verlaufen alle parallel, sind aber unterschiedlich in der Winkelstellung ihrer Flächen
zur Ebene des einfallenden Lichtes.
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Zur Herstellung der Form werden Blechplatten, beispielsweise aus Stahl,
von gleicher Länge und Stärke benutzt. Ein Bündel 8 (Fig.5) solcher Blechplatten
wird in die Hohlform einer Grundplatte 9 eingelegt. Die Hohlform entspricht einer
Zylinderlinse gleicher Wirkung wie die zu erzeugende Stufenlinse. Die unteren Längskanten
der Blechplatten legen sich stufenartig auf die Hohlfläche der Hilfsplatte 9 auf,
die oberen Längskanten bilden eine stufenförmig abgesetzte Hohlfläche. Jetzt werden
die oberen Unebenheiten derartig abgeschliffen und poliert, daß die obere Hohlfläche
der unteren Hohlform der Hilfsplatte 9 entspricht.
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Wenn nun das Blechbündel herausgenommen und auf eine ebene Fläche
aufgesetzt wird, zeigt die obere Fläche des Blechbündels die Hohlform der Stufenlinse.
Nach Einklemmung des Blechbündels in eine Fassung und nach Anbringung -einer Rückplatte
io (Fig. 6), die ein Verschieben der Platten verhindert, können mit dieser Form
zylindrische Stufenlinse, i i in Platten aus Kunstglasmasse gepreßt werden.
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Da das Hohlschleifen des Blechbündels auch hier schwierig ist, kann
die Form auch auf eine @einfachere Weise hergestellt werden. Man legt bei Zusammenschichtung
des Blechbündels 12 auf ebener Fläche zwischen zwei: Bleche ab =und zu einen, Keil,
Streifen oder Draht 13 (Fig. 7). Diese Zwischenlagen besitzen alle gleiche Dicke
bzw. Durchmesser. Dann liegen die Platten nicht parallel zueinander, sondern. neigen
sich zu beiden Seiten des Bündels nach dessen Mitte zu, und. zwar in einem sich
dauernd ändernden Wir-. kel. Das Bündel wird nun zwischen schräg aasgefräste Klemmbacken
15 fest eingespannt und dabei auch gegen die Unterlage i q. gedrückt. Die abgestufte
Oberfläche des Bündels wird nun plan. geschliffen und poliert.
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Werden gleich lange Teile 12 verwendet, dann ist das zwischen den
Klemmbacken 15 eingespannte Blechbündel in der Mitte höher als an de beiden Seiten.
Es wird daher in vielen Fällen zweckmäßig sein,; das Planschleifen der Oberfläche
des Plattenbündels so vorzunehmen, daß die Oberfläche dachartig, also von der Mitte
aus nach beiden Seiten etwas abgeschrägt, geschliffen wird: Die Neigung der schrägen
Schliffflächen richtet sich nach der Anzahl und der Dicke der einzelnen Zwischenlagen
13 (Keile, Streifen oder Drähte). Wenn die Neigung der Schliffflächen richtig gewählt
ist, ergibt sich nach dem Entfernen der Zwischenlagen 13 und nach erfolgtem Ausrichten
der Teile 12 eine gleichmäßige mittlere Höhe des Plattenbündels, wobei jedoch die
Oberfläche im einzelnen der Prägeform einer Stufenlinse entspricht.
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Die unten zwischen den Blechen verteilten Keile, Streifen oder Drähte
13 (Fig. 8) sind mit ihren beiden Enden, die in diesem Fasle länger sind als die
Platten 12, in je einer Nut 16 gelagert, die in seitlichen Führungsbecken eingestoßen
ist-. Auf diese Weise wird das Hochgleiter der Keile, Streifen oder Drähte verhindert:
' Das Plattenbündel 12 wird nun aus den Führungsbecken 17 herausgenommen; die Keile,
Streifen oder Drähte 13 werden herausgezogen und das Blechbündel 12 zusammengedrückt.
Dann jentsteht als Oberfläche des Blechbündels die Hohlform der. Stufenlinse. Die
Bleche haben jetzt infolge der geneigten Schliffflächen beim Planschleifen sämtlich
gleiche Höhe. In der endgültigen, Preßform werden die Bleche beiderseits mit den
Randzonen der Abstufungen, die nicht für die Preßform ausgenutzt werden, gegen
Metallstreifen
gedrückt, so daß die abgestuften Bleche alle in einer Ebene liegen. Die rückwärtige
Abdeckung des Blechbündels kann etwas nachgiebig sein; um eine Ab-
weichung
der Rückfläche des Bündels von der Geraden auszugleichen.
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Es ist z. B. auch denkbar, die äußeren Teile länger und die mittleren
Teile kürzer zu machen. Die erforderlichen Längen können gegebenenfalls leicht berechnet
werden. Dann ist zwar die mittlere Höhe des gesamten Blechbündels ,annäheind dieselbe,
die Oberflächengestaltung jedoch derart, d:aß tatsächlich eine geeignete Prägefläche
entsteht. Diese Prägefläche kann als Teil einer Matrize (Hohlform) aufgefaßt werden
und zum Prägen von optischen Elementen verwendet werden.
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Derartig hergestellte Platten mit zylindrischen Stufenlinsen zeigen
parallele Linsenstreifen. Man kann die Rückseite einer solchen Platte so mit einer
gleichartigen Platte bedecken, daß die Linsenstreifen sich rechtwinklig kreuzen.
Man kann auch eine einzige Platte doppelseitig so pressen, da:ß die Lins,-nraster
sich rechtwinklig kreuzen. Derartige Platten werden dann zu Bildwurfschirmen zusammengesetzt.
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Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung kann man auch eine Hohlform
zum Pressen einer solchen. Linse herstellen, die in ihrer optischen Wirkung eine
Kombinati3n von Linsen verschiedener Brennweite darstellt. Man kann unter Umständen
eine Linse benötigen, die aus Streifen einer Sammellinse besteht, zwischen die Streifen
einer Zerstreuungslinse so eingesetzt sind, daß die einzelnen Linsenstreifen in
Strahlrichtung nebeneinander verlaufen. Die Herstellung solcher Linse durch Zusammenfügen
der Linsenteile wäre schwierig und kostspielig. Hier läßt sich durch zweckmäßiges
Zusammenfügen und Bearbeiten entsprechend geformter Metallstücke nach dem Verfahren
der Erfindung ohne Schwierigkeit eine Preßform herstellen, mit welcher die gewünschte
Linse in .einem Arbeitsgang hergestellt wird.
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In ähnlicher Weise lassen sich auch Glas-oder Kunstglaskörper für
Hohlspiegel pressen, die in Flächen mit verschiedenen Brennpunkten für die reflektierten.
Strahlen aufgeteilt sind.