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Verfahren zur Herstellung optischer Elemente aus gelatinierbarem Material
Es
ist bekannt, optische Elemente herzustellen, indem auf einer festen Unterschicht
eine aus einem durch Temperaturerniedrigung gelatinierbaren Material bestehende
Deckschicht in eine Form gegossen wird, wonach die Deckschicht gelatiniert, aus
der Form entfernt und getrocknet wird, wobei die Form ein derartiges Profil hat,
daß die freie Oberfläche der Deckschicht asphärisch ist. Die Unterschicht kann dann
entfernt werden, aber meistens werden Deck- und Unterschicht zusammen als optisches
Element verwendet. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, asphärische Oberflächen
mit einem hohen Genauigkeitsgrad herzustellen, so daß sich die hergestellten Elemente
vorzüglich zur Verwendung in leder l'räzisionsol)tik, insbesondere ive,i optischen
Systemen nach S c h m i dt, eignell, wobei das Element zur Korrektion der sphärischen
Aberration eines sphärischen Hohlspiegels verwendet wird.
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Als gelatinierbare Stoffe sind zu diesem Zweck Gelatine, Agar-Agar,
Pektin und auch Silicate und Aluminiumoxyd vorgeschlagen worden. Von diesen Stoffen
hat sich die Gelatine am besten bewällrt.
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Ein Nachteil der Verwendung der Gelatine besteht jedoch darin, daß
der Stoff, nachdem er getrocknet worden ist, nicht ganz unempfindlich gegen den
Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung ist. Die Empfindlichkeit ist gering, aber hinreichend,
um di optischen Eigenschaften des Elements zu beeinträchtigen. Diese Nachteile treten
besonders in einem Klima veränderlicher Feuchtigkeit auf.
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Durch Anwendung der Erfindung werden diese Nachteile behoben.
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Gemäß der Erfindung wird die Deckschicht aus einem in einer organischen
Flüssigkeit zur Lösung gebrachten Stoff gegossen, der in Wasser unlöslich ist.
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Wie bereits erwähnt, soll die Lösung durch Temperaturerniedrigung
gelatinierbar sein. Dies ist erforderlich, da die Lösung nach Eingießen in dic Form
in den festen Zustand gebracht werden muß und sodann durch Trocknen das gewünschte
Profil entsteht.
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Vorzüglich eignen sich Celluloseacetatbutyrat und Celluloseacetatpropionat.
Es ist bekannt (z. B.
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Ind. Eng. Chem. 38 [I946] 936), daß das Gelatinieren dieser Stoffe,
wenn diese in einer organischen Flüssigkeit, z. B. in einem Gemisch von Toluol,
Sylol und Propanol-2 zur Lösung gebracht worden sind, vorteilhaft zur Herstellung
dicker, glänzender Lackschichten anwendbar ist.
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Die gemäß der Erfindung hergestellten optischen Elemente sind in
hohem Maße unempfindlich gegen Feuchtigkeit, so daß ihre optischen Eigenschaften
praktisch konstant sind.
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Bei derjenigen Phase des Herstellungsverfahrens, in der die Deckschicht
getrocknet wird, tritt bei den erwähnten Stoffen tatsächlich ausschließlich ein
Verdampfen des Lösungsmittels auf, ohne daß eine Molekülvergrößerung mit der damit
einhergehenden Beeinflussung der optischen Eigenschaften stattfindet. Da ausschließlich
Trocknen sattfindet, wird auch die maximale Stärkeverringerung der aufgegossenen
Schicht erzielt. Diese Stärkeverringerung ist bekanntlich, wie im folgenden näher
erläutert wird, wichtig zur Erzielung maximaler Genauigkeit des endgültigen Elements.
Bei der Bildung optischer Elemente aus polymerisierenden oder kondensierenden Stoffen,
treten diese Vorteile nicht auf.
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Die Flüssigkeit, aus der die Deckschicht gegossen wird, kann selbstverständlich
noch andere Stoffe enthalten, z. B. Erweicher, wie Trikresylphosphat, mit deren
Hilfe der Brechungsindex der Deckschicht noch beeinflußt, z. B. erhöht, werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines n n der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren sind alle Schnitte geinäß sich
durch die optische Achse des Elements erstreckenden Ebenen. Das Profil des Elements
sowie das Profil der bei der Herstellung verwendeten S1 atrize sind in diesen Figuren
stark iibertrieben dargestellt.
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Fig. I stellt ein optisches Element nach der Er-Üiid-uiig dar. das
aus einer einzigen Schicht besteht: Fig. 2 stellt ein ähnliches Element dar, das
außerdem eine Glasunterschicht hat; Fig. 3 stellt eine Vorrichtung zur Herstellung
des Elements in der ersten Phase dar; Fig. 4 stellt das Element in der folgenden
Herstellungsphase dar.
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Das Element I nach Fig. I besteht aus einem in einer organischen
Flüssigkeit löslichen, durch Temperaturerniedrigung gelatinierbaren Stoff, z. B.
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Celluloseacetatbutyrat, das im Handel unter dem Namen Tenite II erhältlich
ist; dieser Stoff ist jedoch in Wasser unlöslich. Das Element hat eine flache und
eine asphärische Oberfläche.
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Das Element nach Fig. 2 besitzt weiter eine Glasplatte 2, mit der
die Deckschicht I fest verbuiideii ist. Die Glasplatte ist hier planparallel ausgebildet;
es ist jedoch möglich, eine oder die beiden Begrenzungsflächen sphärisch zu gestalten.
Bekanntlich stößt man beim Schleifen solcher sphärischen Furchen auf kçimw grol.;en
Scllxvierigkeiten, im Gegensatz zum Schleifen asphärischer Flächen.
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Es sei bemerkt, daß, obgleich im vorliegenden Fall von einer Glasunterschicht
die Rede ist, auch andere durchsichtige Stoffe, z. B. Kunstharze, verwendbar sind.
Es ist sogar möglich, undurchsichtige Unterschichten zu verwenden, wenn das optische
Element einen Spiegel bildet, da auf die Deckschicht noch eine spiegelnde Schicht,
z. 1'. lurch .tufdampfen von Aluminium, aufgebracht werden kann.
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Die Herstellung der Elemente kann auf eine Weise erfolgen, die sich
grundsätzlich nicht von den bekannten Verfahren unterscheidet.
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Zu diesem Zweck wird (Fig. 3) eine Hohlmetallmatrize 3 oberhalb der
Unterschicht 2 angeordnet.
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Die Unterseite der Matrize weist das für das optische Element gewünschte
asphärische Profil in verstärktem Maße auf. Die Matrize ist mit zwei Röhren 4 und
5 versehen, durch die eine Flüssigkeit durch die Matrize geführt werden kann um
letztere zu erwärmen oder abzukühlen. Durch ein drittes Rohr 6 kann die gelatinierbare
Flüssigkeit zugeführt werden.
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Diese Flüssigkeit kann z. B. aus 20 g Celluloseacetatbutyrat in einem
Gemisch von 82 g Xylol (Siedepunkt I30 bis 140°) und 18 g Propanol-2 bestehen. Diese
Lösung wird bei einer Temperatur von etwa 60° C durch das Rohr 6 auf die Unterschicht
2 geführt, wobei auch die Matrize bis zu 600 C erwärmt ist. Darauf wird die Matrize
gekühlt, indem Wasser von o° C hindurchgeführt wird, bis die Deckschicht 7 gelatiniert
worden ist.
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Die Matrize wird dann von der Deckschicht 7 abgehoben, die jetzt
die in Fig. 4 mit 8 bezeichnete Oberfläche aufweist. Danach wird die Schicht getrocknet,
wobei das Einschrumpfen praktisch ausschließlich in einer Richtung senkrecht zur
Unterschicht stattfindet. Schließlich hat das Element die mit g bezeichnete endgültige
Form. Ein Vorteil dieses Einschrumpfens besteht darin, daß etwaige Fehler der Matrizenform
stark verringert auf das eiidgültige Element übertragen werden.
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Nach dem Trocknen ist das Element fertig. Die Ränder können gegebenenfalls
noch abgeschnitten und es kann eine Monteur angeordnet werden. Bei Verwendung von
Gelatine für die Deckschicht ist es für die meisten Klimas erwünscht, auf der Deckschicht
noch ein Schutzglas anzubringen. Bei Anwendung der Erfindung kann dieses Schutzglas
durchweg entbehrt werden.