Brevet FR2284574A1 — publié le 19760409

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'organes optiques obtenuS par accolement d'au moins deux éléments, en particulier des lentilles et/ou des prismes,dans lequel une ma- tière formant mastic ou colle est introduite entre les éléments à accoler et ceux-ci sont pressés les uns contre les autres de ma nière à former un bourrelet de mastic à leurs bords. La fabrication d'organes optiques obtenus par accolement à l'ai- de de couches de mastic ou colle à base de résine synthétique est connue et a donné d'excellents résultats sur le plan pratique dans l'industrie de l'optique.Dans ce but différents produits du type résine synthétique sont utilisés en tant que mastic ou colle.Les résines synthétiques sont appliquées entre les éléments à accoler, qui peuvent être des lentilles et/ou des prismes,et sont ensuite écrasées jusqu'8 obtention de l'épaisseur de couche désirée.Tes éléments d'optique sont ensuite centrés les uns par rapport aux autres,c'est-à-dire que les axes optiques des différents éléments sont amenés en coincidence et, après durcissement du mastic,cette orientation est contrôlée.Au cas où celle-ci aurait changé au cours du processus de durcissement,les lentilles ou prismes doivent à nouveau être séparés.Cela ne peut se faire qu'avec beaucoup de difficulté et,lors d'une telle séparation,les éléments d'optique risquent très facilement d'être endommagés.Le durcissement des résines synthétiques se réalise,de manière connue,par polyaddition, polycondensation ou par polymérisation.Suivant le type de résine synthétique utilisé et en fonction des conditions de travail (température ambiante,humidité de l'air,influences de rayonnements, etc...) le processus de durcissement de la couche de mastic ou colle se déroule plus ou moins rapidement ou lentement.Par rayonnement il faut ici entendre un rayonnement électromagnétique dans l'intervalle de fréquences compris entre environ 102 et 1025 Hz, un rayonnement corpusculaire et des ondes élastiques (ondes acoustiques).En particulier la polymérisation radicalaire peut être effectuée dans des temps extrêmement courts avec un rayonnement ultraviolet en utilisant des activateurs appropriés,même en l'absence d'accélérateurs et durcisseurs additionnels.Dans ce cas le processus de durcissement peut,à tout instant,être interrompu en mettant la source de rayonnement hors d'action. En cas de vitesses de durcissement élevées correspondant à des durées de durcissement inférieures à une heure, l'organe obtenu par accolement doit, constamment, faire l'objet d'un con trôle afin de vérifier si l'orientation géométrique des éléments d'optique individuels est respectée. Ce contrôle occupe une personne à plein temps. Dans ces conditions de travail, des contraintes se produisent inévitablement dans la couche de mastic et dans les éléments à accoler. En effet, le déplacement relatif que les éléments d'optique individuels subissent par suite du centrage se trouve, à partir d'une phase déterminée du processus de durcissement, "figé" dans la couche de mastic par le phé nomène appelé traînée optique.Ce stade de début de durcissement dépend des résines synthétiques constitutives de la couche de mastic, de l'épaisseur de celle-ci, de la température ambiante et de l'influence de rayonnements extérieurs. L'instant où le durcissement commence ne peut pas être déterminé à l'avance avec précision en raison des tolérances relatives aux conditions de mise en oeuvre. Les organes ainsi obtenus par accolement avec un déplacement relatif des éléments constitutifs donnent lieu, par suite du phénomène de biréfringence mécanique, à une déformation, du front d'ondes de sorte que de tels systèmes d'optique produisent des images manquant de netteté et pauvres en contraste. En cas de faibles vitesses de durcissement correspondant à des durées de durcissement supérieur à une heure le centrage des éléments d'optique doit à certains intervalles de temps être contrôlé et éventuellement corrigé lors du durcissement de la couche de mastic. Cela demande beaucoup de temps. Le contrôle proprement dit de la qualit des éléments accolés ne peut s'effectuer qu'a l'état durci de la couche de mas tnc. Lorsque des éléments sont incorrectement accolés les uns aux autres, ils ne peuvent souvent pas être séparés sans être endom magots. Les éléments non endommagés peuvent, éventuellement, à nouveau être assemblés pour forner un nouvel organe obtenu par accolement. Les éléments endommagés, par contre, doivent être mi s au rebut. Dans certains cas les organes d'optique ainsi obtenus sont accolés dans des montures réalises en métal ou en matière synthétique. L'organe obtenu par accolement et a monture sont cen treks de la même faon que celle décrite en ce qui concerne la fabrication des organes obtenus eux-mêmes par accolement de leurs éléments constitutifs. L'organe obtenu par accolement et la montitre sont mis en place sur une broche tournante dans des condi tions bien déterminées. La position de l'organe obtenu par accolement et celle de la monture sont corrigées l'une par rapport à l'autre jusqu 'a' ce que l'axe optique de l'organe obtenu par accolement coincide avec l'axe de rotation de la broche.Ensuite, les parties extérieures de la monture font l'objet d'un usinage final. On obtient, ainsi, des organes d'optique composés d'éléments accolés et assujettis dans une monture de manière à présenter un axe optique qui coïncide avec l'axe mécanique. Ce procédé de fabrication a,cependant,pour inconvénient que la monture de l'organe composé d'éléments accolés doit être usinée à plusieurs reprises. En outre, l'organe d'optique risque dans ces conditions d'être endommagé. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvé- nients des procédés connus pour la fabrication d'organes d'optique composés d'éléments accolés, qu'il s'agisse d'organes assujettis dans des montures ou non assujettis, et de permettre de fabriquer à une forte cadence de tels organes exempts de contraintes. Ce but est atteint suivant la présente invention en effectuant le procédé en deux phases opératoires permettant d'obtenir respectivement - une première vitesse de durcissement, c'est-à-dire une vitesse normale de durcissement de la couche de mastic entre les surfaces des éléments à accoler, cette vitesse de durcissement étant fonction exclusivement des caractéristiques de durcissement de la matière formant mastic - une deuxième vitesse de durcissement qui concerne le bourrelet de mastic aux bords des éléments à accoler, laquelle deuxième vitesse de durcissement se trouve accrue par rapport à la première grâce au rayonnement émis par une source de rayonnement disposée à l'extérieur des éléments à accoler entre eux. Le principe de la présente invention consiste à utiliser pour une seule et même matière formant mastic au moins deux vitesses de durcissement différentes complètement indépendantes l'une de l'autre. La vitesse de durcissement la plus élevée n'est utilisée qu a la circonférence des éléments à accoler. Ainsi la position de ces éléments est aussitSt fixée par voie mécanique. Au cours de ce stade, c'est-à-dipe lorsque la couche de mastic située plus bas est encore molle, on peut déåà sans inconvénient contrôler Si l'organe obtenu par accolement présente une bonne qualité du point de vue optique. Si, - contre toute attente , la qualité laisse à désirer, les éléments accolés peuvent être séparés manuellement sans les endommager, puisque la couche de mastic située en dessous est encore molle ou liquide, et non durcie, La couche de mastic sous-jacente, qui est encore molle ou liquide, se durcit à une vitesse, sensiblement, plus faible. De ce fait, des organes d'optiques peuvent être fabriqués à partir d'éléments constitutifs accolés entre eux, de manière à etre exempts de contraintes mécaniques, sans que cela nécessite des interventions additionnelles de la part de la main-d'oeuvre participant à la production. Des exemples de réalisation de la présente invention sont expliqués plus en détail ci-dessous à l'aide des dessins annexes. La fig. I représente un dispositif illustrant à titre d'exemple le procédé de fabrication d'un organe d'optique, sans monture, obtenu à partir d'éléments accolés. La fig. 2 représente schématiquement un organe d'optique obtenu à partir d'éléments accolés et assujetti dans une monture. Dans le cas représenté à la fig. 1,il s'agit d'accoler l'un à l'autre les deux éléments d'optique 1 et 2 qui, dans le présent exemple de réalisation,sont des lentilles. La lentille 1 est fixée avec l'une de ses faces, par voie mécanique ou pneumatique, sur un mandrin 3 monté de manière à pouvoir tourner. Le mandrin est placé sur une broche 31 et un groupe d'entraînement 32 lui communique un mouvement de rotation représenté par la flèche. Sur l'autre face de la lentille 1 on applique le mastic liquide sensibilisé vis-à-vis d'un type de rayonnement détermine. Puis la lentille 2 est placée sur ce mastic et on lui fait ef fectuer sous une certaine pression, par rapport à la lentille 1 , I des mouvements circulaires jusqu'à ce que la couche de mastic 4 soit uniforme et exempte de soufflures et que le mastic sortant des bords des lentilles forme un bourrelet de mastic annulaire 5.La matière formant mastic utilisée dans ce cas contient de préférence ,en tant que constituants,par exemple une ou plusieurs des résines suivantes - un polyester insaturé, dilué ou non avec un monomère ou avec plusieurs monomères différents - une résine époxy modifiée de manière appropriée - une solution de résine acrylique modifiée - une résine du type isocyanate modifiée ou une autre résine synthétique modifiée de manière appropriée, la condition de transparence optique de la matière durcie n'é- tant renuise qu'en cas de fabrication d'organes optiques obtenus par accolement, mais non assujettis dans une monture. Chacun de ces constituants peut être amené à réagir par polymérisation radicalaire.De tels procédés sont décrits dans l'ouvrage "Einführung in die Chemie und Technologie der Sunststoffe" de Franz Ruhe, édité par l'Aademischer Verlag, Berlin ou dans l'ouvrage "Methoden der organischen Chemie" (Houben-Weyl), 4ème édition, édité par Eugen Müller, Tübingen, ainsi que dans les ouvrages de J.C. Bevington : "Radical Polymerisation", Academic Press, Londres/N.Y 1961 ; de B. Golding " Polymers and Resins" van Nosprand, Princeton 1959 (744) ; de P.J. Flory "Principles of Polymer Chemistry", Cornell Univ. Press, N.Y. 1953 (672) ; de F.W.Billmeyer jr. : "Textbook of Polymer Chemistry", Interscience Publishers, N.Y. 1957 (518) ; et de O.A Battista "Fundamentals of High-Polymers", Reinhold Publishing Corp., N.Y. 1958 (140). Les dux lentilles optiques 1 et 2 sont centrées de manière connue par voie mécanique ou optique suivant les conditions de précision requises et sont fixées l'une par rapport à l'autre au moyen d'un dispositif non représenté. Cette opération de centrage s'effectue en permettant au mécanisme de commande 327 qui comporte, par exemple, un moteur électrique, de communiquer un mouvement de rotation à la broche 31 et, par suite, au mandrin 3. Le centrage s'effectue de telle manière que les axes optiques des deux lentilles 1 et 2 colncident avec l'axe de rotation du mandrin 3. Après cette orientation des axes on cuvre le diaphragme 6. De ce fait, le rayonnement arrive à partie de la source de rayonnement 7, qui peut être, par exemple, une lampe à vapeur de mercure à haute pression disponible dans le commerce sous la dénomination "ST 41 Original Hanau", sur le bourrelet de mastic annulaire 5 en passant par un système condenseur 8. Celui-ci peut être par un exemple un système condenseur à quartz. La source de rayonnement 7 peut évidemment, comme déjà indiqué, également être d'un autre type.La source de rayonnement doit être une source émettant un rayonnement électromagnétique dans l'intervalle compris entre 102 et I02511z ou une source de rayonnement corpus culaire ou encore une source d'ondes élastiques (ondes acousti ques). Le rayonnement déclenche dans le bourrelet de mastic annulaire 5 une réaction radicalaire. Ainsi le bourrelet de mastic 5 se trouve durci dans un laps de temps allant de fraction de 1 seconde à environ 100 secondes.Ce processus a pour effet de fixer la géométrie des deux lentilles 1 et 2 de sorte nue la couche de mastic sous-jacente 4, qui est molle ou liquide, est en état de durcir sans contrainte au cours de la durée de durcissement normale caractéristique de la matière formant mastic, cet e durée étant, par exemple, de quelques heures, sans gêner le déroulement ultérieur des opérations. Le durcissement du bourrelet de mastic 5 des deux lentilles I et 2 peut également se réaliser par stades successifs. Par exemple, on communique au mandrin 3 de la manière usuelle un mouvement de rotation. h présent les deux éléments à accoler 1 et 2 sont soumis par l'opérateur à ce que l'on appelle un centrage grossier. Ensuite le bourrelet de mastic 5 est exposé à un rayonnement en ouvrant le diaphragme 6. Au bout d'un certain temps le diaphragme 6 est fermé de manière à interrompre la réaction de durcissement.Le bourrelet de mastic a alorsdéjà sibi un début de durcissement dans l'ensemble de sa zone périphérique de sorte que l'opérateur peut procéder d'une manière plus facile et pls simple à ce que l'on appelle le centrage fin des deux éléments 1 et 2. Après ce centrage fin le diaphragme 6 est à nouveau ouvert et le bourrelet de mastic est exposé à un nouveau rayonnement qui se poursuit jusqu'à ce que le bourrelet soit complète- ment durci. Bien qu'il n'ait été évonué ici qu'un durcissement en eux phases, il convient de faire remarquer que le durcissement peut également être réalisé en un plus grand nombre de phases successives. Cela dépend de la nature particulière des éléments - accoler, de la matière utilisée en tant que mastic et; de la précision requise de l'ensemble de l'organe optique obtenu par accolement. L'avantage du procédé suivant l'invention réside en ce que l'organe e ontique obtenu par accolement peut être soumis à des es- sais dès que le bourrelet de mastic annulaire 5 est durci, puisque la résistance marginale ainsi obte@ue garantit le centrage de l'organe o@tique obtenu par accolement des deux éléments 1 t - . Àu cas i lors de 1 essai il se présenterait des défauts quelconques, comme par exemple des soufflures ou impuretés contenues dans la couche de mastic 4, les éléments accolés 1 et 2 peuvent, sans aucun risque d'endommagement, être séparés l'un de l'autre,puis nettoyés et à nouveau être accolés avec le même lot.Cela est possible puisque la couche de mastic proprement dite 4 est encore molle ou liquide car comme déjà mentionné à plusieurs reprises, elle se solidifie à la vitesse de durcissement normale. Grâce à ce durcissement lent de la couche de mastic 4, il ne se produit pas de contraintes nocives, ni dans la couche de mastic elle-même ni dans les éléments à accoler 1 et 2. Ainsi le procédé suivant l'invention permet de fabriquer, par accolement, rapidement des organes optiques exempts de contraintes et présentant un haut degré de précision. En cas de fabrication d'organes optiques obtenus par accolement de plus de deux éléments individuels, il n'est plus nécessaire d'attendre que la première couche de mastic soit complètement durcie. Etant donné que le bourrelet de mastic durci garantit la conservation du centrage, 11 élément suivant peut aussitôt être accolé. La figure 2 montre une lentille 9 qu'il s'agit d'accoler à une monture 10. Cette dernière peut être réalisée soit en métal, soit en une matière synthétique. La lentille 9 est placée dans la monture 10 réalisée sous une forme appropriée. La matière formant mastic Il est introduite dans l'intervalle de manière à former un bourrelet de mastic annulaire 12. Le centrage entre la monture 10 et la lentille 9 se réalise en amenant en coïncidence l'axe optique de la lentille et l'axe mécanique de la monture. Après ce centrage le bourrelet de mastic 5-est durci de la manière désirée par un rayonnement émis par la source de rayonnement 7 de la figure 1. Sous ce rapport il est encore à noter que la source de rayonnement 7, le système condenseur 8 et le diaphragme 6 sont disposés par rapport à la-lentille 9 et à la monture de la figure 2 de telle sorte que le rayonnement frappe le bourrelet. D'une manière analogue à celle décrite à propos de la figure 1, des mouvements de rotation sont communiqués à l'organe optique représenté à titre d'exemple à la figure 2. Il est encore à noter, à cet égard, qu'un organe optique obtenu suivant la figure 1 par accolement de deux ou un plus grand nombre d'éléments 1, 2 peut également être placé et centré dans une monture en métal ou en matière synthétique 10 et cela de la même manière que celle décrite en ce 'qui concerne la fi gure 2. A titre complémentaire il convient encore de faire remarquer que les éléments optiques 7, 2, 9 ainsi assujettis dans des montures peuvent être groupés pour constituer des objectifs. Dans le cas de l'exemple de réalisation représent à la figure 2 la matière formant mastic utilisée pour relier l'organe formant lentille 9 à la monture 10 n'est pas optiquement transparente, c'est-à-dire qu'elle est optiquement opaque. Cette propriété de la matière formant mastic a pour effet que la lumière diffuse qui détériore la qualité de l'image, par suite d'une diminution du contraste, est absorbée. Linvention n'est pas limitée aux exemples de réalisation illustrés et décrits en détail, diverses modifications pouvant y être apportées sans sortir de son cadre. REVEiNDICAT IONS 1. Procédé pour 1a fabrication d'organes optiques obtenus par accolement d'au moins deux éléments, en particulier de lentilles et/ou de prismes, dans lequel une matière formant mastic est introduite entre les éléments à accoler et un bourrelet est formé aux bords desdits éléments en les pressant les uns contre les autres, caractérisé en ce qu'il utilise - une première vitesse de durcissement, c'est-à-dire la vitesse de durcissement normale, de la couche de mastic 4, Il entre les surfaces des éléments à accoler 1, 2, 9, 10, laquelle vitesse de durcissement ne dépend que des propriétés de durcissement de la matière formant mastic ; et - une deuxième vitesse de durcissement du bourrelet de mastic 5, 12 aux bords des éléments à accoler 1, 2, 9, 10, cette deuxième vitesse de durcissement étant accrue par rapport à la première au moyen du rayonnement émis par une source de rayon- nement 7 placée à l'extérieur des éléments à accoler. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière formant mastic est sensibilisée vis-à-vis d'un type de rayonnement déterminé émis par la source 7 et forme la couche de mastic 4, 11 entre les surfaces des éléments à relier 1, 2, 9, 10 et le bourrelet de mastic 5, 12 aux bords desdits éléments. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière formant mastic, qui présente à l'état durci des propriétés optiques analogues à celles des éléments à accoler 1 et 2, peut être amenée à réagir à un tarpe de rayonnement déterminé émis par la source 7, la couche de mastic 4 et le bourrelet de mastic 5 étant composés de la même matière. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de mastic Il et le bo lrrelet de mastic 12 entre les éléments à relier 9 et 1C sont constitués par la même matière formant mastic et sont optiquement opaques afin d'absorber de la lumière dIffuse, la matière formant mastic tant sensibilisée vis-à-vis d'un type de ravonnement déterminé de la source de rayonnement 7. 5. Procédé suivant l'une des revendicatiocs 1 ç 4, caractérisé en ce que le bourrelet de mastic 5, 12 est exposé au moins temporairement à un rayonnement électromagnétique. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bourrelet de mastic 5, 12 est exposé au moins temporairement à un rayonnement corpusculaire. 7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bourrelet de mastic 5, 12 est soumis au moins temporairement à des ondes élastiques (ondes acoustiques). 8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bourrelet de mastic 5, 12 situé aux bords des éléments à accoler 1, 2, 9, 10 est durci en un certain nombre de phases successives. 9. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on vérifie après la fabrication de ltélément optique accolé l'axe optique des différents éléments, les uns par rapport aux autres, la transparence de la couche de mastic ou colle 4, Il et l'absence de tension de l'élément accolé et en ce qu'en cas de résultat négatif les différents éléments sont séparés les uns des autres après élimination du bourrelet de colle durci 5, 12 étant donné que la couche de colle 4., Il n'a pas encore durci.