JP2000511305A - フレネルレンズダイ上に拡散ライザーを提供する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 隣接光学ファセットがライザーによって分離された複数の光学ファセットを有するフレネルレンズダイ上に拡散ライザーを提供する方法。この方法は、複数の光学ファセットおよびライザー上に拡散層を付着させる工程と、ライザー上の拡散層を実質的に無傷のまま残して、複数の光学ファセットから拡散層を選択的に除去する工程とを含む。この拡散層は実質的に結晶粒微細化剤の無い電解質浴内で付着できる。

Description

【発明の詳細な説明】 フレネルレンズダイ上に拡散ライザーを提供する方法技術分野 本発明は、フレネルレンズダイ上に拡散ライザーを提供する方法に関する。背景技術 フレネルレンズは、各光学ファセットがライザーによって分離されている一連 の光学ファセットを含む。この構成は、多数の異なる用途で有用となる実質上平 面レンズを規定する。 フレネルレンズが特に有用となる１つの用途は、これらのフレネルレンズがス テージの下からの光をそのステージ上の高い位置のミラー上に集束させ易くする オーバーへッド投影器においてである。但し、この用途では、フレネルレンズ内 のライザーを通って屈折した光が通常「ステージグレア」と呼ばれるものを引き 起こす。ステージグレアは、典型的に投影器のステージ上での対象物の眺めを乱 すことで投影器を操作する人に影響を及ぼす。 ステージグレアを低減する試みは、これらのライザー上に拡散表面を提供して これらの表面を通って屈折した光を拡散させ、それによってグレアを低減させる ことを含む。これらの拡散ライザーは、これらの完成したレンズまたはこれらの レンズを形成するために使用されたダイを化学的にエッチングまたは冒すことに よって提供された。典型的に、これらのライザーだけでなく光学ファセットを含 む全レンズ/ダイが処理される。エッチング後に、これらの光学ファセットは、 再カットされるか、処理されてそれらを滑らかで鏡面 仕上げにまで復元するが、これらのライザーは食刻されたまま残されて所望の拡 散表面となる。 拡散ライザーを提供するためにこれらのレンズ自体をエッチングすることは、 個々のレンズを別々に処理しなければならないので、レンズのコストがかなり増 加する。型押しされたフレネルレンズを形成するために使用されるダイをエッチ ングするときの試みは、ある程度までステージグレアを低減したが、このアプロ ーチはレンズを形成するために使用されるダイの全ての種類に適合するものでは ない。これは、ダイを形成するために使用される材料がエッチングし難い、また は食刻時に、所望の粗さまたは拡散特性を有する表面を提供しない場合では特に 真実となる。 故に、フレネルレンズダイ上に拡散ライザーを提供する方法が必要性である。発明の開示 本発明は、隣接光学ファセットがライザーによって分離された複数の光学ファ セットを有するフレネルレンズダイ上に拡散ライザーを提供する方法を含む。こ の方法は、複数の光学ファセットおよびライザー上に拡散層を付着させ、この拡 散層がこれらのライザー上に実質的に無傷のまま残るように、複数の光学ファセ ットからその拡散層を選択的に除去する工程を含む。 好適方法では、拡散層を付着させる工程は、銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、 スズ、およびそれらの組合せから成るグループから選択された金属の層を電着す る工程をさらに含む。 拡散層を電着するために使用される浴は、実質的に結晶粒微細化剤が無いこと も好ましい。結晶粒微細化剤および他の不純物は、濾過する、典型的に活性炭に 通すことによって、および浴の温度を約 ３０℃以上、より好ましくは約３５℃以上、およびさらに好ましくは約４０℃以 上まで上昇させることによってその浴から除去できる。 電着工程で使用される電流密度を制御することによって拡散層が付着される速 度を制御することも有用となる。約０．０２２アンペア/cm²（２０アンペア/ft² ）以下、より好ましくは０．０１６アンペア/cm²（１５アンペア/ft²）以下、さ らにより好ましくは約０．０１１アンペア/cm²（１０アンペア/ft²）以下に電流 密度を制御することが好ましい。 本発明による方法は、拡散層を付着する工程中にライザーの選択された部分を マスキングする工程を含んでも良い。このマスキングは、付着工程の全体を通じ て維持される、またはその全工程の一部分のみで行われても良い。図面の簡単な説明 第１図は、光学ファセットおよびライザーを示すフレネルレンズの概略断面図 である。 第２図は、本発明による一工程の概略図である。発明を実施するための最良の形態 第１図は、ライザー１４によって分離された光学ファセット１２を含む典型的 フレネルレンズダイ１０の断面図である。これらのライザー１４は、光学ファセ ット１２間の垂直変位を提供し、これはダイ１０から実質的平面レンズを製造す るために必要とされる。このダイ１０は、典型的に真鍮、銅、ニッケルなどの金 属から製造される。 このダイ１０は所望のフレネルレンズの「陰」である場合、それはフレネルレ ンズを製造するのに直接使用できる、または代わりに、 「母型」がそのダイ１０から電鋳され、押型（所望レンズの陰）が次に母型から 電鋳されてフレネルレンズを製造することができることは理解されよう。このダ イ１０が所望フレネルレンズの「陽」である場合、電鋳された複製は、レンズの 陰となり、所望のフレネルレンズを形成するために使用できる。 このダイ１０が形成された後、本発明による方法が使用されて所望の拡散ライ ザー１４を製造できる。この方法の基本的な工程は、第２図のブロック図に示さ れる。最初に、光学ファセット１２およびライザーを含む拡散層がダイ１０の全 表面上に付着される。次に、これらの光学ファセット１２は、拡散層を除去し、 それらの鏡面仕上げを復元するように処理されるが、それらのライザー１４上に は拡散層を残したままにする。この処理工程は、典型的に、これらのライザー１ ４上に拡散層を残したまま、光学ファセット１２から拡散層を除去するためにこ れらを機械加工および再カットすることを含む。 この拡散層は、銅、ニッケル、亜鉛、スズ、コバルトなどの金属を電着するこ とによって形成されるのが好ましい。１種類以上の金属の組合せが拡散層のため に使用されても良い。拡散層を付着させる好適方法は、電解質溶液の層内で電気 メッキすることである。拡散層の拡散特性を高めるために実質的に結晶粒微細化 剤の無い浴であることが好ましい。結晶粒微細化剤が混入した電解質溶液が使用 された場合、その浴は活性炭で濾過して結晶粒微細化剤を除去することができる 。 さらに、この浴は、処理中に加熱されるまたは加熱することができ、溶液内の いかなる結晶粒微細化剤も変質させる。この結晶粒微細化剤は、典型的に有機物 であり、故に熱変質し易いので、上昇温度で変質する。本発明との関連で有用な 浴の温度は、約３０℃以上、 より好ましくは約３５℃以上、さらに好ましくは約４０℃以上である。 メッキ工程の電流密度（すなわち、アンペア/メッキ面積）は、ダイ表面上の 拡散層の均一性にも影響し得る。この電流密度は好ましくは約０．０２２アンペ ア/cm²（２０アンペア/ft²）以下、より好ましくは約０．０１６アンペア/cm²（ １５アンペア/ft²）以下、さらに好ましくは約０．０１１アンペア/cm²（１０ア ンペア/ft²）以下であるのが好ましい。メッキ速度、すなわち付着速度に求めら れることは、典型的にメッキの均一性との均衡であることは理解されよう。これ らの光学ファセット１２が処理された後、ダイ１０は、次に電鋳される、または 複製されて、必要ならば母型または押型を形成する。代わりに、このダイ１０そ れ自体がフレネルレンズを形成するために使用されることもある。 ある好適工程では、ダイ１０上に付着される拡散層は艶消銅である。この艶消 銅を電着させるために使用される工程は、次の例１で説明される。この艶消仕上 げは、実質的に結晶粒微細化剤の無い浴内でダイ１０を電気メッキすることによ って提供される。この工程は、典型的に電着された銅層に見られるよりも粒状と なる艷消銅仕上げとなる。 例 本発明による方法の特徴や利点は、例でさらに説明される。但し、これらの例 はこの目的のためのものであるが、使用される特定の含有物および量は、他の条 件および詳細と同様、本発明の範囲を不当に制限することになり得るようには解 釈されるものではないことは理解されよう。 例１ ニッケルから製造された約０．２平方メートルの表面積を有するフレネルレン ズダイマスターが、次の工程に従って艶消銅の拡散層で電気メッキされた。硫酸 銅（溶液の０．２１ｋｇ／リットル）（テキサス、エルパソのPhelps Dodge Ref ining Corporation社のTriang1e Brandとして市販の硫酸銅ぺンタ水和物)、硫酸 （溶液の０．０６１kg/リットル）（９６％純度、試薬用）、塩化物（５０PPM) 、および表面活性剤（Dupont社から入手可能な、溶液７５７リットルあたり１リ ットルの１０％Dupona1 ME）を含む電気メッキ溶液が作成された。溶液の残りは 蒸留水であった。この溶液は、１マイクロメートルのフィルターおよび活性炭を 通して濾過されてメッキエ程の前に不純物を除去した。 電気メッキ工程の前に、このダイはMEK/アセトン溶剤浴内に浸されて、ダイ表 面上のオイルや他の汚染物質を除去した。このダイは、次に２０％のAdvantage^{T M} 洗浄液（Advantage^TMはイリノイ州、ハーベイのAustin Diversified Products ，Inc.社から入手できる）で加圧洗浄された。加圧洗浄後、このダイは２０％の H₂SO₄と５％のAdvantage^TM（残りの蒸留水）との溶液で湿った状態を維持しつつ 、電気メッキ設備に設置された。 艶消銅拡散層の付着を確実にするために、ニッケル製ダイは、最初に、ダイを 陽極にして２５アンペアで１分間逆メッキされた。メッキは、次に、極性を反転 した（すなわち、このダイを陰極にした）後に開始され、メッキが２０アンペア で約２時間、合計４２amp-時間行われた。メッキ中、電気メッキ溶液は、３５℃ の温度に保たれ、ダイは毎分３０回転で溶液内で回転され、電気メッキ溶液は混 合機で撹拌され、その溶液は毎分１１４リットルの流量で１マイクロメ ートルフィルタを通して再循環された。 その結果得られたダイは、艶消銅の層で均一に被覆されているようであった。 例２ 例１で使用されたダイと実質的に同一の第２のニッケル製ダイは、電気メッキ が４２アンペアで合計４２amp-時間行われたことを除いて、例１で設定されたも のと同一条件下で電気メッキされた。 仕上がったダイは、例１に従って生成されたダイと同じほど均一にはメッキさ れなかったようである。 例３ 例１および２で使用されたニッケル製ダイと同一のパターンおよびサイズの銅 製ダイは、メッキ中の浴温度が４０℃で、このメッキが１３〜１５アンペアで約 ４０分の、合計１１amp-時間行われたことを除いて、例１で説明された工程に従 って艶消銅でメッキされた。 その結果得られたダイは均一な梨地状となった。ニッケル電鋳がこのダイを使 用して造られる場合、実質的に艶消銅は電鋳された複製によって少しも除去され なかった。 例４ 銅製ダイは、メツキ中、Minnesota Mining and Manufacturing Company(「3M」) のロゴのマスクが合計メッキ時間の約２分の１の時間、ダイ上に配置されたこと を除いて、例３に従って電鋳された。このロゴは、銅表面がその上に搭載される ニッケル基材に接着する磁気材料のものが提供された。そのロゴ設置後にマスク の下にある部分にはさらなるメッキが施されないので、そのメッキの厚みが、 マスクによって覆われた部分で低減され、ダイに転写されたロゴとなった。この ダイから最終的に製造されたレンズは、斜めから見た場合、すなわちレンズ面に 対して垂直とならないように見た場合、このロゴが表示された。 ここで引用されたいかなる特許、特許文書、および公開も、それぞれが個々に 引用により含められるかのように、ことごとく引用により含める。本発明の様々 な修正および変形は、本発明の範囲から逸脱することなく当業者には明白であり 、本発明はここで詳述された実施例に不当に限定されるものではないことに理解 されよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．隣接する光学ファセットがライザーによって分離された複数の光学ファセ ットを有するフレネルレンズダイ上に拡散ライザーを提供する方法であって、 ａ）前記複数の光学ファセットおよびライザー上に拡散層を付着させ、 ｂ）前記ライザー上の前記拡散層を実質的に無傷のままにして、前記複数の光 学ファセットから前記拡散層を選択的に除去する工程を含む、方法。 ２．前記付着工程が略同心光学ファセットを有するダイ上に前記拡散層を付着 させる工程をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．前記付着工程が略平行光学ファセットを有するダイ上に前記拡散層を付着 させる工程をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 ４．拡散層を付着させる前記工程が銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、スズ、お よびそれらの組合せから成るグループから選ばれた金属の層を電着させる工程を さらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 ５．前記付着工程が実質的に結晶粒微細化剤の無い浴内で前記拡散層を電着さ せる工程をさらに含む、請求の範囲第４項に記載の方法。 ６．活性炭に前記浴を通過させる工程をさらに含む、請求の範囲第５項に記載 の方法。 ７．約３０℃以上の温度まで前記浴を加熱する工程をさらに含む、請求の範囲 第５項に記載の方法。 ８．約３５℃以上の温度まで前記浴を加熱する工程をさらに含む、請求の範囲 第５項に記載の方法。 ９．約４０℃以上の温度まで前記浴を加熱する工程をさらに含む、請求の範囲 第５項に記載の方法。 １０．前記拡散層を付着させる前記工程中に前記ライザーの選択された部分を マスキングする工程をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 １１．前記付着工程の実行中に前記ライザーの選択された部分を一定時間マス キングする工程をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 １２．前記付着工程が約０．０２２アンペア/cm²以下の電流密度で前記ダイに 電気エネルギーを印加する工程をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 １３．前記付着工程が約０．０１６アンペア/cm²以下の電流密度で前記ダイに 電気エネルギーを印加する工程をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 １４．前記付着工程が約０．０１１アンペア/cm²（１０アンペア/ft²）以下の 電流密度で前記ダイに電気エネルギーを印加する工程をさらに含む、請求の範囲 第１項に記載の方法。 １５．拡散層を付着させる前記工程が銅の層を電着させる工程をさらに含む、 請求の範囲第１項に記載の方法。 １６．前記付着工程が実質的に結晶粒微細化剤の無い浴内で前記銅の層を電着 させる工程をさらに含む、請求の範囲第１５項に記載の方法。 １７．フレネルレンズダイ上の隣接する光学ファセットがライザーによって分 離された複数の光学ファセットを有する前記ダイ上に拡散ライザーを提供する方 法であって、 ａ）電解質浴を準備する工程と、 ｂ）活性炭に前記浴を通過させる工程と、 ｃ）約３０℃以上の温度まで前記浴を加熱する工程と、 ｄ）前記複数の光学ファセットおよびライザー上に拡散層を電着させる工程で あって、前記拡散層が銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、スズ、およびそれらの組 合せから成るグループから選ばれ、さらに前記電着が、前記浴内に前記ダイを配 置し、約０．０１６アンペア/cm²以下の電流密度で前記ダイに電気エネルギーを 印加することによって行われる、工程と、 ｅ）前記拡散層を前記ライザー上に実質的に無傷のまま残し、前記複数の光学 ファセットから前記拡散層を選択的に除去する工程と、を含む方法。 １８．フレネルレンズダイ上の隣接する光学ファセットがライザーによって分 離された複数の光学ファセットを有する前記ダイ上に拡散ライザーを提供する方 法であって、 ａ）実質的に結晶粒微細化剤の無い電解質浴を準備する工程と、 ｂ）前記複数の光学ファセットおよびライザー上に拡散層を電着する工程であ って、前記拡散層が銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、スズ、およびそれらの組合 せから成るグループから選ばれ、さらに前記電着が、前記浴内に前記ダイを配置 し、約０．０１６アンペア/cm²以下の電流密度で前記ダイに電気エネルギーを印 加することによって行われる、工程と、 ｃ）前記拡散層を前記ライザー上に実質的に無傷のまま残し、前記複数の光学 ファセットから前記拡散層を選択的に除去する工程と、を含む方法。 １９．前記電着工程中に前記ライザーの選択された部分をマスキングする工程 をさらに含む、請求の範囲第１８項に記載の方法。 ２０．前記電着工程が行われる間に前記ライザーの選択された部分を一定時間 マスキングする工程をさらに含む、請求の範囲第１８項に記載の方法。