JP2002326229A - レンズ金駒、レンズ金型、レンズ及びそれらの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、半球状のレンズコアを形成する工
程と、レンズコアに光沢面を形成する工程とに分けるこ
とにより、レンズコアの内部応力が少なく、レンズの曲
率設計に自由度を与えることが可能で、レンズ形状を高
精度とすることができるレンズ金駒、レンズ金型、それ
らの形成方法及びそれらを用いてレンズを形成する方
法、形成されたレンズを提供することを課題とする。 【解決手段】 この発明に係るレンズ金駒の形成方法
は、開口２ａを有する絶縁パターン２を導電性基板１上
に形成し、電析により前記絶縁パターン２の開口２ａ近
傍にニッケル金属を析出させてレンズ金駒４を形成する
レンズ金駒形成方法であって、半球状のレンズコア３を
形成するレンズコア形成工程と、レンズコア３に光沢面
４を形成する光沢面形成工程とを有し、光沢面形成工程
において、ワット浴に２〜１５ｇ/ｌの１．３．６ナフ
タレントリスルフォン酸３ナトリウムと０．５〜５ｇ／
ｌのクマリンとを加えた電析浴を用いることを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクターレ
ンズ、マイクロレンズ、光通信用カップリングレンズア
レイ、デジタルカメラ用レンズ、３次元ディスプレー用
レンズ等のレンズ、その形成方法及びそれらのレンズを
形成するためのレンズ金駒、レンズ金型及びそれらの形
成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プロジェクターレンズ等のレ
ンズ、特にプラスチックレンズの金型は、特開平８−２
５８０５１号公報に開示の方法のように、導電性基板上
にレジストパターンを形成して、スルファミン酸ニッケ
ルを主成分とするめっき液を使用して電鋳法により形成
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−２５８０５１号公報に開示の方法では、一種類のめ
っき液で電鋳を行い、レンズ金型を形成しているので、
レンズ金型の曲率を制御しつつ変化させることが難しい
という問題がある。また、めっき液に光沢剤を用いて電
鋳を行っているのでレンズ金型の内部応力が大きくなっ
てしまい、その形状を維持することが困難であるという
問題もある。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、半球状のレンズコアを形成する工程と、レンズコ
アに光沢面を形成する工程とに分けることにより、レン
ズコアの内部応力が少なく、レンズの曲率設計に自由度
を与えることが可能で、レンズ形状を高精度とすること
ができるレンズ金駒、レンズ金型、それらの形成方法及
びそれらを用いてレンズを形成する方法、形成されたレ
ンズを提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本願の請求項１に記載のレンズ金駒形成方法は、
開口を有する絶縁パターンを導電性基板上に形成し、
電析により絶縁パターンの開口近傍にニッケル金属を析
出させてレンズ金駒を形成するレンズ金駒形成方法にお
いて、半球状のレンズコアを形成するレンズコア形成工
程と、レンズコアに光沢面を形成する光沢面形成工程と
を有し、光沢面形成工程において、ワット浴に２〜１５
ｇ/ｌの１．３．６ナフタレントリスルフォン酸３ナト
リウムと０．５〜５ｇ／ｌのクマリンとを加えた電析浴
を用いることを特徴とする。

【０００６】請求項１に係る発明によれば、半球状のレ
ンズコアを形成するレンズコア形成工程と、レンズコア
に光沢面を形成する光沢面形成工程とを有しているの
で、レンズコアの内部応力が少なく、レンズの曲率設計
に自由度を与えることが可能で、レンズ形状を高精度と
することができるとともに、レンズ金駒の表面を鏡面と
することができる。

【０００７】請求項２に記載のレンズ金駒形成方法は、
請求項１に記載のレンズ金駒形成方法におけるレンズコ
ア形成工程又は前記光沢面形成工程において、電析の析
出電流密度を２〜２０Ａ/ｄｍ²としたことを特徴とす
る。

【０００８】請求項２に係る発明によれば、電析の析出
電流密度を２〜２０Ａ/ｄｍ²としているので、形成され
たレンズコア又は光沢面の表面を鏡面とすることができ
る。

【０００９】請求項３に記載のレンズ金駒形成方法は、
請求項１又は請求項２に記載のレンズ金駒形成方法にお
けるレンズコア形成工程において、無攪拌状態の電析浴
槽にて電析を行うことを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る発明によれば、無攪拌状態
の電析浴にて電析を行うので、回転対称性のよいレンズ
コアとすることができる。

【００１１】請求項４に記載のレンズ金駒形成方法は、
請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のレン
ズ金駒形成方法における光沢面形成工程において、液流
速及び液流方向が一定の状態で電析を行うことを特徴と
する。

【００１２】請求項４に係る発明によれば、光沢面形成
工程において、液流速及び液流方向が一定の状態で電析
を行うので、半球形状からずらした形状、例えば、非球
面形状のレンズ金駒の形状制御が可能となる。

【００１３】請求項５に記載のレンズ金駒形成方法は、
請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のレン
ズ金駒形成方法における光沢面形成工程において、液流
速が一定でかつ液流方向がランダムな状態で電析を行う
ことを特徴とする。

【００１４】請求項５に係る発明によれば、光沢面形成
工程において、液流速が一定でかつ液流方向がランダム
な状態で電析を行うので、回転対称性のよいレンズ金駒
とすることができる。

【００１５】請求項６に記載のレンズ金駒形成方法は、
請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載のレン
ズ金駒形成方法において、開口の直径が、電析によって
開口近傍に析出したレンズコアの直径の１０分の1以下
であることを特徴とする。

【００１６】請求項６に係る発明によれば、開口の直径
が、電析によって開口近傍に析出したレンズコアの直径
の１０分の1以下であるので、良好な形状のレンズ金駒
形状を得ることができる。

【００１７】請求項７に記載のレンズ金駒形成方法は、
請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載のレン
ズ金駒形成方法において、レンズコア形成工程の後にメ
タライズを行い、その後、光沢面形成工程を行うことを
特徴とする。

【００１８】請求項７に係る発明によれば、レンズコア
形成工程の後にメタライズを行い、その後、光沢面形成
工程を行うので、レンズ金駒の形状を新たな曲率半径と
して制御することが可能となる。

【００１９】請求項８に記載のレンズ金駒形成方法は、
請求項１乃至請求項７のうちいずれか１項に記載のレン
ズ金駒形成方法において、絶縁パターンには開口が所定
間隔に複数配置され、最も外側に配置された開口のさら
に外側に、析出電流密度分布を均一にするためのダミー
開口が配置されていることを特徴とする。

【００２０】請求項８に係る発明によれば、最も外側に
配置された開口のさらに外側に、ダミー開口が配置され
ているので、各開口における析出電流密度分布を均一に
することができ、開口近傍に析出するレンズコアの形状
を良好なものとすることができる。

【００２１】請求項９に記載のレンズ金駒は、請求項１
乃至請求項８のうちいずれか１項に記載のレンズ金駒形
成方法によって形成されたことを特徴とする。

【００２２】請求項９に係る発明によれば、レンズコア
の内部応力が少なく、レンズの曲率設計に自由度を与え
ることが可能で、レンズ形状を高精度とすることができ
るとともに、表面が鏡面とされたレンズ金駒を得ること
ができる。

【００２３】請求項１０に記載のレンズ金型形成方法
は、請求項９に記載のレンズ金駒に対して、再度電析を
行ってレンズ金型とすることを特徴とする。

【００２４】請求項１０に係る発明によれば、レンズ金
駒に対して再度電析を行って、その表面に高耐久の金属
材料を形成してレンズ金型とすることができるので、レ
ンズ金型を耐久性の高いものとすることができる。

【００２５】請求項１１に記載のレンズ金型は、請求項
１０に記載のレンズ金型形成方法によって形成されたこ
とを特徴とする。

【００２６】請求項１１に係る発明によれば、耐久性の
高いレンズ金型を得ることができる。

【００２７】請求項１２に記載のレンズ形成方法は、請
求項１１に記載のレンズ金型を用いてレンズを形成する
ことを特徴とする。

【００２８】請求項１２に係る発明によれば、安価で高
精度なレンズを得ることができる。

【００２９】請求項１３に記載のレンズは、請求項１２
に記載のレンズ形成方法によって形成されたことを特徴
とする。

【００３０】請求項１３に係る発明によれば、レンズを
安価で高精度なものとすることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１に、この発明の実施の形態
に係るレンズ金駒の形成方法の各工程を示す。

【００３２】図１（ａ）に示すように、まず導電性基板
１の上に絶縁パターン２を形成する。この絶縁パターン
２は図２に示すように、所定間隔に配置された複数の開
口２ａを有している。この開口の直径をｄとする。

【００３３】それらの開口２ａのうち、最も外側に配置
された開口のさらに外側には、図２に示すようにダミー
開口５が配置されている。このダミー開口５は、各開口
における析出電流密度分布を均一にするためのもので、
開口２ａと同程度か又はそれ以上の大きさの直径を有す
る開口とされている。

【００３４】この開口２ａ及びダミー開口５を有する絶
縁パターン２が表面に形成された導電性基板１を電析浴
中で電析し、図１（ｂ）に示すように各開口２ａ近傍に
ニッケル金属を析出させて半球状のレンズコア３を形成
する（レンズコア形成工程）。このレンズコア形成工程
で用いられる電析浴を１次電析浴と呼ぶこととする。

【００３５】図３に、１次電析浴を攪拌状態として電析
を行った場合と、１次電析浴を無攪拌状態として電析を
行った場合との、レンズコア３の真円度の比較を示す。
ここにおいて、レンズコア３の直径とは絶縁パターン２
を含む面内でのレンズコアの直径φ（図１（ｂ）及び図
４も参照）をいう。また、レンズコア３の真円度は絶縁
パターン２を含む面内でのレンズコア３の断面円の真円
の程度を示すもので、図４に示すように、所定方向に沿
ったレンズコア３の直径φｘと、その方向に直交する方
向に沿ったレンズコア３の直径φｙとの比率φｙ／φｘ
で表される。すなわち真円度の数値が１に近いほど真円
に近い良好な円であるといえる。

【００３６】図３に示されるように１次電析浴が無攪拌
状態の方が、レンズコア３の断面の真円度は良好となっ
ている。したがって、本実施の形態においては、レンズ
コア形成工程における１次電析浴を無攪拌状態にして電
析を行っている。

【００３７】また、開口２ａの中心を通り、絶縁パター
ン２に垂直な面内でのレンズコア３の曲率半径をｒ１と
したときに（図１（ｂ）も参照）、図５に示すように、
レンズコア３の曲率半径ｒ１と直径φとの比率ｒ１／φ
は、金属析出量が増加してレンズコア３の直径φと開口
２ａの直径ｄとの比率φ／ｄが約５以上になると一定値
に収束している。したがって、本実施の形態において
は、開口２ａの直径をレンズコア３の直径の１／１０以
下としてレンズコア３の形状を良好なものとしている。

【００３８】このレンズコア形成工程においては、電析
の析出電流密度は２〜２０Ａ/ｄｍ²すなわち、面積１０
０ｃｍ²あたり２〜２０Ａとされている。それにより形
成されるレンズコア３の表面を高精度に鏡面とすること
ができる。

【００３９】また、絶縁パターン２にはダミー開口５が
配置されているので、図６に示すようにダミー開口５の
近傍にもニッケル金属が析出してダミーパターン５’と
なり、各開口２ａにおける析出電流密度が均一とされ
て、最も外側に配置された開口２ａ近傍においても、良
好な形状のレンズコア３を得ることができる。

【００４０】レンズコア形成工程によってレンズコア３
を形成した後に、スパッタリング・無電解メッキ等によ
りメタライズを行って、図７（ａ）に示すように、レン
ズコア３が形成された導電性基板１の表面全面に金属被
膜６を形成する。

【００４１】続いて、ワット浴に２〜１５ｇ/ｌの１．
３．６ナフタレントリスルフォン酸３ナトリウムと０．
５〜５ｇ／ｌのクマリンとを加えた電析浴を用い、図１
（ｃ）及び図７（ｂ）に示すようにレンズコア３、金属
被膜６の表面に光沢面３’を形成してレンズ金駒４とす
る（光沢面形成工程）。この光沢面形成工程で用いられ
る電析浴を２次電析浴と呼ぶこととする。

【００４２】図８に、光沢面形成工程における２次電析
浴の液流方向を全方位的（ランダム）としたときの、そ
の液流速と光沢面３’を含むレンズ金駒４の曲率半径ｒ
２との関係を示す。レンズ金駒４の曲率半径ｒ２は、図
１（ｃ）に示されるように、開口２ａの中心を通り、絶
縁パターン２に垂直な面内でのレンズコア３及び光沢面
３’を含む曲率半径である。

【００４３】図８に示されるように、液流方向がランダ
ムな状態においては、液流速とレンズ金駒４の曲率半径
ｒ２とは一定の関係を示し、液流速が大きくなるほど曲
率半径も大きくなっている。したがって、本実施の形態
においては、光沢面形成工程における２次電析浴の液流
速を一定とし、液流方向をランダムとして電析を行って
いる。それにより、レンズ金駒４の曲率半径ｒ２を高精
度に制御でき、さらにその回転対称性を向上させること
ができる。

【００４４】この光沢面形成工程においては、電析の析
出電流密度は２〜２０Ａ／ｄｍ²とされている。それに
より、形成される光沢面３’の表面すなわちレンズ金駒
４の表面を高精度に鏡面とすることができる。

【００４５】光沢面形成工程が完了すると、レンズ金駒
４を再度電析して図７（ｃ）に示すように、その表面に
高耐久耐金属６’を形成する。それにより耐久性の高い
レンズ金型７を得ることができる。

【００４６】このレンズ金型７を用いて、射出成形・熱
プレス等の方法により図示しないプラスチックレンズを
形成することにより、安価で高精度なプロジェクターレ
ンズ等のプラスチックレンズを得ることができる。

【００４７】なお、本実施の形態においては、レンズコ
ア形成工程によってレンズコア３を形成した後に、スパ
ッタリング・無電解メッキ等によりメタライズを行って
金属被膜６を形成し、その後、光沢面形成工程によって
光沢面３’を形成したが、メタライズを行わずに、レン
ズコア３の表面に光沢面３’を形成してももちろんよ
い。

【００４８】［変形例］本実施の形態においては、光沢
面形成工程における２次電析浴の液流速を一定とし、液
流方向をランダムとして電析を行っているが、２次電析
浴の液流速及び液流方向を一定の状態として電析を行っ
てもよい。

【００４９】図９に示すように、液流方向が一定の状態
においては、液流速とレンズ金駒４の真円度とは一定の
関係を示し、液流速が大きくなるほど真円度の値も大き
くなっている。ここで、レンズ金駒４の真円度とは絶縁
パターン２を含む面内でのレンズ金駒４の断面円の真円
の程度を示すもので、所定方向に沿ったレンズ金駒４の
直径φｘ’と、その方向に直交する方向に沿ったレンズ
金駒４の直径φｙ’との比率φｙ’／φｘ’で表され
る。

【００５０】したがって、液流方向を一定とし、かつ液
流速度を制御することにより、レンズ金駒４の形状を制
御することができ、レンズ金駒４を半球形状からずらし
た形状、例えば非球面形状とすることもできる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本願の請求項１に
係る発明によれば、半球状のレンズコアを形成するレン
ズコア形成工程と、レンズコアに光沢面を形成する光沢
面形成工程とを有しているので、レンズコアの内部応力
が少なく、レンズの曲率設計に自由度を与えることが可
能で、レンズ形状を高精度とすることができるととも
に、レンズ金駒の表面を鏡面とすることができる。

【００５２】請求項２に係る発明によれば、電析の析出
電流密度を２〜２０Ａ/ｄｍ²としているので、形成され
たレンズコア又は光沢面の表面を鏡面とすることができ
る。

【００５３】請求項３に係る発明によれば、無攪拌状態
の電析浴にて電析を行うので、回転対称性のよいレンズ
コアとすることができる。

【００５４】請求項４に係る発明によれば、光沢面形成
工程において、液流速及び液流方向が一定の状態で電析
を行うので、半球形状からずらした形状、例えば非球面
形状のレンズ金駒の形状制御が可能となる。

【００５５】請求項５に係る発明によれば、光沢面形成
工程において、液流速が一定でかつ液流方向がランダム
な状態で電析を行うので、回転対称性のよいレンズ金駒
とすることができる。

【００５６】請求項６に係る発明によれば、開口の直径
が、電析によって開口近傍に析出したレンズコアの直径
の１０分の1以下であるので、良好な形状のレンズ金駒
形状を得ることができる。

【００５７】請求項７に係る発明によれば、レンズコア
形成工程の後にメタライズを行い、その後、光沢面形成
工程を行うので、レンズ金駒の形状を新たな曲率半径と
して制御することが可能となる。

【００５８】請求項８に係る発明によれば、最も外側に
配置された開口のさらに外側に、ダミー開口が配置され
ているので、各開口における析出電流密度分布を均一に
することができ、開口近傍に析出するレンズコアの形状
を良好なものとすることができる。

【００５９】請求項９に係る発明によれば、レンズコア
の内部応力が少なく、レンズの曲率設計に自由度を与え
ることが可能で、レンズ形状を高精度とすることができ
るとともに、表面が鏡面とされたレンズ金駒を得ること
ができる。

【００６０】請求項１０に係る発明によれば、レンズ金
駒に対して再度電析を行って、その表面に高耐久の金属
材料を形成してレンズ金型とすることができるので、レ
ンズ金型を耐久性の高いものとすることができる。

【００６１】請求項１１に係る発明によれば、耐久性の
高いレンズ金型を得ることができる。

【００６２】請求項１２に係る発明によれば、安価で高
精度なレンズを得ることができる。

【００６３】請求項１３に係る発明によれば、レンズを
安価で高精度なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るレンズ金駒の形成方
法を説明する工程図であって、（ａ）は、導電性基板上
に絶縁パターンを形成した様子を示し、（ｂ）は絶縁パ
ターンの開口近傍にレンズコアを形成した様子を示し、
（ｃ）は、レンズコアに光沢面を形成してレンズ金駒と
した様子を示す。

【図２】図１に示す導電性基板を模式的に示す斜視図で
ある。

【図３】レンズコア形成工程において、１次電析浴を攪
拌状態として電析を行った場合と、１次電析浴を無攪拌
状態として電析を行った場合との、レンズコアの真円度
の比較を示す図である。

【図４】レンズコア直径、真円度等を説明するための各
部寸法関係図である。

【図５】レンズコア形成工程におけるレンズコア直径と
開口径との比率と、レンズコア曲率半径とレンズコア直
径との比率との関係を示す図である。

【図６】導電性基板上のダミー開口近傍に金属が析出し
てダミーパターンが形成された様子を示す図である。

【図７】レンズコアをメタライズし、光沢面を形成し、
その後再度電析して表面に高耐久耐金属を形成する様子
を説明する図であって、（ａ）は、レンズコア３をメタ
ライズして表面に金属被膜を形成した様子を示し、
（ｂ）は、光沢面を形成してレンズ金駒とした様子を示
し、（ｃ）は、レンズ金駒の表面に高耐久金属を形成し
てレンズ金型とした状態を示す。

【図８】光沢面形成工程における２次電析浴の液流方向
を全方位的（ランダム）とした場合のその液流速とレン
ズ金駒の曲率半径との関係を示す図である。

【図９】光沢面形成工程における２次電析浴の液流方向
を一定とした場合のその液流速とレンズ金駒の真円度と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１…導電性基板 ２…絶縁パターン ２ａ…開口 ３…レンズコア ３’…光沢面 ４…レンズ金駒 ５…ダミー開口 ５’…ダミーパターン ６…金属被膜 ６’…高耐久金属 ７…レンズ金型

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開口を有する絶縁パターンを導電性基板上
   に形成し、電析により前記絶縁パターンの開口近傍にニ
   ッケル金属を析出させてレンズ金駒を形成するレンズ金
   駒形成方法において、 半球状のレンズコアを形成するレンズコア形成工程と、 該レンズコアに光沢面を形成する光沢面形成工程とを有
   し、 該光沢面形成工程において、ワット浴に２〜１５ｇ/ｌ
   の１．３．６ナフタレントリスルフォン酸３ナトリウム
   と０．５〜５ｇ／ｌのクマリンとを加えた電析浴を用い
   ることを特徴とするレンズ金駒形成方法。
2. 【請求項２】前記レンズコア形成工程又は前記光沢面形
   成工程において、電析の析出電流密度を２〜２０Ａ/ｄ
   ｍ²としたことを特徴とする請求項１に記載のレンズ金
   駒形成方法。
3. 【請求項３】前記レンズコア形成工程において、無攪拌
   状態の電析浴にて電析を行うことを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載のレンズ金駒形成方法。
4. 【請求項４】前記光沢面形成工程において、液流速及び
   液流方向が一定の状態で電析を行うことを特徴とする請
   求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のレンズ
   金駒形成方法。
5. 【請求項５】前記光沢面形成工程において、液流速が一
   定でかつ液流方向がランダムな状態で電析を行うことを
   特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に
   記載のレンズ金駒形成方法。
6. 【請求項６】前記開口の直径が、電析によって該開口近
   傍に析出した前記レンズコアの直径の１０分の1以下で
   あることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいず
   れか１項に記載のレンズ金駒形成方法。
7. 【請求項７】前記レンズコア形成工程の後にメタライズ
   を行い、その後、光沢面形成工程を行うことを特徴とす
   る請求項１乃至請求項６のうちいずれか１項に記載のレ
   ンズ金駒形成方法。
8. 【請求項８】前記絶縁パターンには前記開口が所定間隔
   に複数配置され、最も外側に配置された前記開口のさら
   に外側に、析出電流密度分布を均一にするためのダミー
   開口が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請
   求項７のうちいずれか１項に記載のレンズ金駒形成方
   法。
9. 【請求項９】請求項１乃至請求項８のうちいずれか１項
   に記載のレンズ金駒形成方法によって形成されたレンズ
   金駒。
10. 【請求項１０】請求項９に記載のレンズ金駒に対して、
    再度電析を行ってレンズ金型とすることを特徴とするレ
    ンズ金型形成方法。
11. 【請求項１１】請求項１０に記載のレンズ金型形成方法
    によって形成されたレンズ金型。
12. 【請求項１２】請求項１１に記載のレンズ金型を用いて
    レンズを形成することを特徴とするレンズ形成方法。
13. 【請求項１３】請求項１２に記載のレンズ形成方法によ
    って形成されたレンズ。