JPH06345593A - 多結晶ダイヤモンドを含む製品及びダイヤモンドの整形法 - Google Patents
多結晶ダイヤモンドを含む製品及びダイヤモンドの整形法Info
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- JPH06345593A JPH06345593A JP6057904A JP5790494A JPH06345593A JP H06345593 A JPH06345593 A JP H06345593A JP 6057904 A JP6057904 A JP 6057904A JP 5790494 A JP5790494 A JP 5790494A JP H06345593 A JPH06345593 A JP H06345593A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は多結晶ダイヤモンド（ここではポリ
Ｄ）薄膜及びその薄膜の整形法に関する。 【構成】非平坦表面を生じるような多結晶ダイヤモンド
（ポリＤ）薄膜（たとえば１１）の表面からの材料の選
択的な除去を含む技術が明らかにされている。たとえ
ば、技術はポリＤ光学部品、たとえば凸叉は凹レンズ叉
はフレネルレンズ及びそれらのアレイを形成するのに使
用される。
Ｄ）薄膜及びその薄膜の整形法に関する。 【構成】非平坦表面を生じるような多結晶ダイヤモンド
（ポリＤ）薄膜（たとえば１１）の表面からの材料の選
択的な除去を含む技術が明らかにされている。たとえ
ば、技術はポリＤ光学部品、たとえば凸叉は凹レンズ叉
はフレネルレンズ及びそれらのアレイを形成するのに使
用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多結晶ダイヤモンド（こ
こではポリＤ）薄膜及びその薄膜の整形法に係る。
こではポリＤ）薄膜及びその薄膜の整形法に係る。
【０００２】
【本発明の背景】典型的な場合、化学気相堆積（ＣＶ
Ｄ）により形成されるポリＤ薄膜は、それらの注目すべ
き特性のため、近年かなり注目されている。それらに
は、高い熱伝導率、光学的透明性、高屈折率、機械的硬
さ及び化学的安定性が含まれる。
Ｄ）により形成されるポリＤ薄膜は、それらの注目すべ
き特性のため、近年かなり注目されている。それらに
は、高い熱伝導率、光学的透明性、高屈折率、機械的硬
さ及び化学的安定性が含まれる。
【０００３】ダイヤモンドの硬さは、結晶方向に強く依
存し、そのため、柔らかいダイヤモンド結晶面は硬い結
晶面により、すりはがされることが知られている。この
事実は、従来のダイヤモンド研磨で用いられており、そ
れは（無秩序な方向の）ダイヤモンド粉末によって、柔
らかい結晶面から、材料を除去することを含む。
存し、そのため、柔らかいダイヤモンド結晶面は硬い結
晶面により、すりはがされることが知られている。この
事実は、従来のダイヤモンド研磨で用いられており、そ
れは（無秩序な方向の）ダイヤモンド粉末によって、柔
らかい結晶面から、材料を除去することを含む。
【０００４】ポリＤ薄膜は、多くの微結晶を含み、硬い
方向の１つが、ほぼ除去可能方向をもち、従って従来の
手段では容易に除去できない微結晶が常に存在する。ポ
リＤ薄膜からの材料の除去が問題を有してきたことは、
主としてこの理由による。
方向の１つが、ほぼ除去可能方向をもち、従って従来の
手段では容易に除去できない微結晶が常に存在する。ポ
リＤ薄膜からの材料の除去が問題を有してきたことは、
主としてこの理由による。
【０００５】１９９２年１月１７日にジェイ・イー・グ
レーブナー（Ｊ．Ｅ．Ｇraebner）らにより出願された
米国特許出願第０７／８２２，４７０号は、薄膜を６０
０−１１００℃において、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ叉はＴｉと
密着させて保つことを含むポリＤ薄膜からの材料の除去
法を明らかにしている。また、エス・ジン（Ｓ．Ｊin）
ら、アプライド・フィジックス・レターズ（Ａpplied
Ｐhysics Ｌetters）第６０巻、１９４８頁（１９９
２）及びエス・ジン（Ｓ．Ｊｉｎ）ら、ダイヤモンド・
フィルムズ・アンド・リレーテッド・マテリアルズ（Ｄ
iamond Ｆilms and Ｒelated Ｍaterials） 第１巻、９
４９頁（１９９２）も参照のこと。必要な密着は、典型
的な場合、高温処理中圧力を印加することにより得られ
る。１９９２年７月２日、ダブリュ・シー・ドトレモン
ト−スミス（Ｗ．Ｃ．Ｄautremont-Ｓmith）らにより申
請された米国特許出願第０７／９０８，１３０号は、た
とえば希土類（たとえばＬａ叉はＣｅ）叉は希土類の混
合物で、炭素を溶解させた溶融叉は部分的に溶融した金
属と、薄膜を接触させることにより、ポリＤ薄膜を薄く
することを明らかにしている。それはまた、ポリＤ薄膜
の表面の一部はマスクにより液体金属に対して保護でき
ることを明らかにしている。また、１９９２年１０月２
日、ジェイ・イー・グレーブナー（Ｊ．Ｅ．Ｇraebner）
らにより申請された米国特許出願第０７／９５５，６３
４号も参照のこと。これは希土類（たとえばＣｅ）及び
たとえばＮｉのような融点降下金属の溶融叉は部分的に
溶融した合金を用いることにより’１３０出願の方法に
比べ、薄化温度が著しく低下することを明らかにしてい
る。
レーブナー（Ｊ．Ｅ．Ｇraebner）らにより出願された
米国特許出願第０７／８２２，４７０号は、薄膜を６０
０−１１００℃において、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ叉はＴｉと
密着させて保つことを含むポリＤ薄膜からの材料の除去
法を明らかにしている。また、エス・ジン（Ｓ．Ｊin）
ら、アプライド・フィジックス・レターズ（Ａpplied
Ｐhysics Ｌetters）第６０巻、１９４８頁（１９９
２）及びエス・ジン（Ｓ．Ｊｉｎ）ら、ダイヤモンド・
フィルムズ・アンド・リレーテッド・マテリアルズ（Ｄ
iamond Ｆilms and Ｒelated Ｍaterials） 第１巻、９
４９頁（１９９２）も参照のこと。必要な密着は、典型
的な場合、高温処理中圧力を印加することにより得られ
る。１９９２年７月２日、ダブリュ・シー・ドトレモン
ト−スミス（Ｗ．Ｃ．Ｄautremont-Ｓmith）らにより申
請された米国特許出願第０７／９０８，１３０号は、た
とえば希土類（たとえばＬａ叉はＣｅ）叉は希土類の混
合物で、炭素を溶解させた溶融叉は部分的に溶融した金
属と、薄膜を接触させることにより、ポリＤ薄膜を薄く
することを明らかにしている。それはまた、ポリＤ薄膜
の表面の一部はマスクにより液体金属に対して保護でき
ることを明らかにしている。また、１９９２年１０月２
日、ジェイ・イー・グレーブナー（Ｊ．Ｅ．Ｇraebner）
らにより申請された米国特許出願第０７／９５５，６３
４号も参照のこと。これは希土類（たとえばＣｅ）及び
たとえばＮｉのような融点降下金属の溶融叉は部分的に
溶融した合金を用いることにより’１３０出願の方法に
比べ、薄化温度が著しく低下することを明らかにしてい
る。
【０００６】英国特許ＧＢ２，０６１，９０４Ａは真
空、不活性雰囲気叉はダイヤモンドとは反応しないが、
金属中に溶解した炭素と反応する雰囲気中で、６００−
１８００℃の範囲の温度で、適切に整形した金属（好ま
しくはＦｅ、Ｎｉ、Ｐｔ叉はそれらの合金）“型板”と
基体を接触させることにより、ダイヤモンド基体（ポリ
Ｄではない）を整形することを明らかにしている。
空、不活性雰囲気叉はダイヤモンドとは反応しないが、
金属中に溶解した炭素と反応する雰囲気中で、６００−
１８００℃の範囲の温度で、適切に整形した金属（好ま
しくはＦｅ、Ｎｉ、Ｐｔ叉はそれらの合金）“型板”と
基体を接触させることにより、ダイヤモンド基体（ポリ
Ｄではない）を整形することを明らかにしている。
【０００７】ダイヤモンドの注目すべき特性を考える
と、ポリＤ材料を非平坦（たとえばレンズ状の）の形に
整形する方法をもつことが非常に望ましい。そのような
技術は、たとえばポリＤ材料から光学部品（たとえば、
レンズ、マイクロレンズのアレイ）叉は機械部品（たと
えば、ワイヤ、針）を生成させるために使用できる。本
出願は、そのような技術を明らかにする。
と、ポリＤ材料を非平坦（たとえばレンズ状の）の形に
整形する方法をもつことが非常に望ましい。そのような
技術は、たとえばポリＤ材料から光学部品（たとえば、
レンズ、マイクロレンズのアレイ）叉は機械部品（たと
えば、ワイヤ、針）を生成させるために使用できる。本
出願は、そのような技術を明らかにする。
【０００８】
【用語及び定義】プリカーサポリＤ薄膜の“平坦”表面
ということでは、成長したままのポリＤ薄膜中で見出さ
れる典型的な避けられない微視的な不規則性をせいぜい
有するだけで、巨視的な非平坦形状は持たない表面を意
味する。
ということでは、成長したままのポリＤ薄膜中で見出さ
れる典型的な避けられない微視的な不規則性をせいぜい
有するだけで、巨視的な非平坦形状は持たない表面を意
味する。
【０００９】“非平坦”表面ということでは、基体の名
目上の表面の上叉は下に延びる１ないし複数の（少なく
とも１つの横方向寸法が、典型的な場合１００μｍより
大きな）パターンを含む表面を意味する。
目上の表面の上叉は下に延びる１ないし複数の（少なく
とも１つの横方向寸法が、典型的な場合１００μｍより
大きな）パターンを含む表面を意味する。
【００１０】もし、ポリＤ表面中叉は表面上のパターン
の形及び寸法が型板基体中のパターンの形及び寸法に本
質的に対応しているなら、非平坦ポリＤ表面中叉は表面
上のパターンは、型板基体中のパターンの“本質的な複
写”である。１対１の対応は典型的な場合得られず、所
望のポリＤパターンの形及び寸法を生じる型板パターン
の形及び寸法を、あらかじめ決めておくことが必要であ
る。このことは典型的な場合、わずかな日常的実験によ
って達成される。典型的な場合、凸の（凹の）型板パタ
ーンは、凹の（凸の）ポリＤパターンに対応することが
認識されるであろう。
の形及び寸法が型板基体中のパターンの形及び寸法に本
質的に対応しているなら、非平坦ポリＤ表面中叉は表面
上のパターンは、型板基体中のパターンの“本質的な複
写”である。１対１の対応は典型的な場合得られず、所
望のポリＤパターンの形及び寸法を生じる型板パターン
の形及び寸法を、あらかじめ決めておくことが必要であ
る。このことは典型的な場合、わずかな日常的実験によ
って達成される。典型的な場合、凸の（凹の）型板パタ
ーンは、凹の（凸の）ポリＤパターンに対応することが
認識されるであろう。
【００１１】
【本発明の要約】本発明は特許請求の範囲によって規定
される。広義には、本発明はたとえば１ないし複数のレ
ンズ状（凸叉は凹）部分を含むような非平坦表面を有す
るポリＤ薄膜を含む製品の作製法において実施される。
される。広義には、本発明はたとえば１ないし複数のレ
ンズ状（凸叉は凹）部分を含むような非平坦表面を有す
るポリＤ薄膜を含む製品の作製法において実施される。
【００１２】より具体的には、本方法は本質的に平坦な
表面を有するプリカーサダイヤモンド基体の形成及び高
温型板を有するプリカーサ基体の前記表面と接触させる
ことにより、プリカーサ基体からダイヤモンド材料を除
去することを含むプロセスにより、プリカーサ基体から
所望のダイヤモンド基体を形成することを含む。重要な
ことは、プリカーサ基体はポリＤ薄膜で、型板は希土類
金属（原子番号５７−７１）から成る類から選択された
金属、Ｍｎ及びＦｅを含むということである。型板基体
は典型的な場合、少なくとも２０（好ましくは少なくと
も５０）原子パーセントの希土類金属、Ｍｎ及び／叉は
Ｆｅを含む。好ましい希土類金属はＣｅ及びＬａであ
る。型板基体は非平坦表面を有し、前記接触工程中、前
記型板基体の融点より低い（好ましくは少なくとも２０
℃以下）の温度（叉は複数の温度）に保たれる。本方法
は更に、型板基体の前記非平坦表面の本質的複写を含む
非平坦表面中に、プリカーサ基体の前記本質的に平坦な
表面を転写するのに十分な時間（たとえば１−１０００
時間）、プリカーサ基体の前記表面の少なくとも一部と
密着させて型板基体を持つことを含む。複写は典型的な
場合、ネガ型であるが、必ずしも必要はない。ポリＤ中
叉は上のパターンを更に処理すること（たとえばレーザ
削摩叉は他の周知の方法による平坦化）も適切で、考え
られる。熱処理は不活性叉は還元性雰囲気、たとえばＡ
ｒ、Ｈｅ、Ｎ2叉はＨ2中で行うのが好ましい。少なくと
もある場合には（たとえば、もし型板基体の融点が、基
体中に溶解した炭素の量とともに変化するなら）、熱処
理中、温度を適切に変化させ、型板基体の溶解（叉は過
度の軟化）が避けられ、比較的高い反応速度が維持され
るようにすることは有利である可能性がある。
表面を有するプリカーサダイヤモンド基体の形成及び高
温型板を有するプリカーサ基体の前記表面と接触させる
ことにより、プリカーサ基体からダイヤモンド材料を除
去することを含むプロセスにより、プリカーサ基体から
所望のダイヤモンド基体を形成することを含む。重要な
ことは、プリカーサ基体はポリＤ薄膜で、型板は希土類
金属（原子番号５７−７１）から成る類から選択された
金属、Ｍｎ及びＦｅを含むということである。型板基体
は典型的な場合、少なくとも２０（好ましくは少なくと
も５０）原子パーセントの希土類金属、Ｍｎ及び／叉は
Ｆｅを含む。好ましい希土類金属はＣｅ及びＬａであ
る。型板基体は非平坦表面を有し、前記接触工程中、前
記型板基体の融点より低い（好ましくは少なくとも２０
℃以下）の温度（叉は複数の温度）に保たれる。本方法
は更に、型板基体の前記非平坦表面の本質的複写を含む
非平坦表面中に、プリカーサ基体の前記本質的に平坦な
表面を転写するのに十分な時間（たとえば１−１０００
時間）、プリカーサ基体の前記表面の少なくとも一部と
密着させて型板基体を持つことを含む。複写は典型的な
場合、ネガ型であるが、必ずしも必要はない。ポリＤ中
叉は上のパターンを更に処理すること（たとえばレーザ
削摩叉は他の周知の方法による平坦化）も適切で、考え
られる。熱処理は不活性叉は還元性雰囲気、たとえばＡ
ｒ、Ｈｅ、Ｎ2叉はＨ2中で行うのが好ましい。少なくと
もある場合には（たとえば、もし型板基体の融点が、基
体中に溶解した炭素の量とともに変化するなら）、熱処
理中、温度を適切に変化させ、型板基体の溶解（叉は過
度の軟化）が避けられ、比較的高い反応速度が維持され
るようにすることは有利である可能性がある。
【００１３】
【いくつかの実施例の詳細な記述】図１−４は本発明の
方法の特徴を概略的に描く。数字１０は必要に応じて設
ける基板、１１は（平坦な）ポリＤプリカーサ基体、１
２はポリＤ薄膜に面する非平坦表面を含み、凹状パター
ン１２２、１２３、１２４及び平坦部分１２１を有する
表面をもつ型板基体を指す。図１は型板基体をプリカー
サ基体と接触させる前の構成を描き、図２はプリカーサ
基体と密着させた型板基体を示し（密着はたとえば矢印
で示された力を印加することにより実現される）、図３
はポリＤ薄膜からの材料の除去が完了する直前の構成を
示し（数字３０は材料の選択的な除去によりプリカーサ
基体から形成されたポリＤ基体を指す）、図４はエッチ
ングにより、炭素を含む型板材料を除去した後に、この
ようにして生成したポリＤ基体を示す。すべての図にお
いて、ポリＤ基体（たとえば１１、５０）と型板基体
（たとえば１２、５１、５２間の界面は、本質的に純粋
なポリＤ及び金属（たとえばＣｅ）を含む材料（たとえ
ば図２中では本質的に純粋なＣｅ及び図３及び図６中で
はＣを含むＣｅ）間の界面に対応することが認識される
であろう。
方法の特徴を概略的に描く。数字１０は必要に応じて設
ける基板、１１は（平坦な）ポリＤプリカーサ基体、１
２はポリＤ薄膜に面する非平坦表面を含み、凹状パター
ン１２２、１２３、１２４及び平坦部分１２１を有する
表面をもつ型板基体を指す。図１は型板基体をプリカー
サ基体と接触させる前の構成を描き、図２はプリカーサ
基体と密着させた型板基体を示し（密着はたとえば矢印
で示された力を印加することにより実現される）、図３
はポリＤ薄膜からの材料の除去が完了する直前の構成を
示し（数字３０は材料の選択的な除去によりプリカーサ
基体から形成されたポリＤ基体を指す）、図４はエッチ
ングにより、炭素を含む型板材料を除去した後に、この
ようにして生成したポリＤ基体を示す。すべての図にお
いて、ポリＤ基体（たとえば１１、５０）と型板基体
（たとえば１２、５１、５２間の界面は、本質的に純粋
なポリＤ及び金属（たとえばＣｅ）を含む材料（たとえ
ば図２中では本質的に純粋なＣｅ及び図３及び図６中で
はＣを含むＣｅ）間の界面に対応することが認識される
であろう。
【００１４】図５及び図６は本発明の別の実施例を概略
的に描いたもので、数字５０は空間に置かれたポリＤプ
リカーサ基体を指し、５１及び５２は型板基体を、６０
はダイヤモンド材料の選択的な除去が完了する直前のポ
リＤ基体を指す。
的に描いたもので、数字５０は空間に置かれたポリＤプ
リカーサ基体を指し、５１及び５２は型板基体を、６０
はダイヤモンド材料の選択的な除去が完了する直前のポ
リＤ基体を指す。
【００１５】当業者は認識するであろうが、本発明の方
法はポリＤ薄膜上に凸状とともに、凹状パターンを形成
するために使用でき、図７は“名目上の”表面７４下に
延びる凹状パターン７１を含むポリＤ基体７０及び凸状
パターン７３を含む非平坦表面を有する型板基体７２を
概略的に示す。
法はポリＤ薄膜上に凸状とともに、凹状パターンを形成
するために使用でき、図７は“名目上の”表面７４下に
延びる凹状パターン７１を含むポリＤ基体７０及び凸状
パターン７３を含む非平坦表面を有する型板基体７２を
概略的に示す。
【００１６】図１−７はポリＤ表面と接する型板基体の
非平坦部分の本質的な複写であるパターン（凹叉は凸）
を含む非平坦表面の形成を示す。
非平坦部分の本質的な複写であるパターン（凹叉は凸）
を含む非平坦表面の形成を示す。
【００１７】図８及び図９はポリＤ表面とは接しない非
平坦パターンの本質的な複写を生じうる本発明の実施例
を概略的に示す。図８において、数字８０はポリＤプリ
カーサ基体を、８１はプリカーサ基体と密着した型板基
体を指す。基体８２は印加された力を型板基体に伝える
働きをする。典型的な場合、それは型板基体と接触する
非反応性材料を含む（叉はそれから成る）。たとえば、
そのような材料はＭｎ叉はＦｅの場合、Ａｌ2Ｏ3で、Ｌ
ａ及びＣｅの場合Ｍｏである。
平坦パターンの本質的な複写を生じうる本発明の実施例
を概略的に示す。図８において、数字８０はポリＤプリ
カーサ基体を、８１はプリカーサ基体と密着した型板基
体を指す。基体８２は印加された力を型板基体に伝える
働きをする。典型的な場合、それは型板基体と接触する
非反応性材料を含む（叉はそれから成る）。たとえば、
そのような材料はＭｎ叉はＦｅの場合、Ａｌ2Ｏ3で、Ｌ
ａ及びＣｅの場合Ｍｏである。
【００１８】図９は得られるポリＤ基体９０を概略的に
示す。型板基体の非平坦表面中の凸状パターンの本質的
な複写は、ポリＤ薄膜の与えられた点において除去でき
るダイヤモンドの全量は、典型的な場合、与えられた点
における型板基体の厚さに依存するという事実に依存す
る機構により形成される。
示す。型板基体の非平坦表面中の凸状パターンの本質的
な複写は、ポリＤ薄膜の与えられた点において除去でき
るダイヤモンドの全量は、典型的な場合、与えられた点
における型板基体の厚さに依存するという事実に依存す
る機構により形成される。
【００１９】従って、ポリＤ基体を整形するこの方式
は、もし型板基体全体での規格化された厚さの差（すな
わち（ｔmax-ｔmin）／ｔmin）が比較的大きく、典型的
な場合少なくとも１、好ましくは２叉は５より大きいと
最も効果的である。上の表式でｔmax及びｔminはそれぞ
れ型板基体に付随した最大及び最小の厚さである。
は、もし型板基体全体での規格化された厚さの差（すな
わち（ｔmax-ｔmin）／ｔmin）が比較的大きく、典型的
な場合少なくとも１、好ましくは２叉は５より大きいと
最も効果的である。上の表式でｔmax及びｔminはそれぞ
れ型板基体に付随した最大及び最小の厚さである。
【００２０】図１０−図１２はやはり本質的な複写を生
成できる本発明の方法の別の実施例を概略的に示す。ポ
リＤプリカーサ基体１００上に堆積させ、パターン形成
した金属（たとえばＣｅ）層があり、ポリＤ表面上に残
る一様な厚さの金属基体１０１０及び１０１１を有す
る。（たとえば制御された化学エッチングのような）周
知の手段により、一様な厚さの基体が所望のように整形
され、型板基体１０２０及び１０２１が生じる。図１２
は“消費された”型板基体の除去後の非平坦表面を有す
る得られたポリＤ基体１２０を示す。
成できる本発明の方法の別の実施例を概略的に示す。ポ
リＤプリカーサ基体１００上に堆積させ、パターン形成
した金属（たとえばＣｅ）層があり、ポリＤ表面上に残
る一様な厚さの金属基体１０１０及び１０１１を有す
る。（たとえば制御された化学エッチングのような）周
知の手段により、一様な厚さの基体が所望のように整形
され、型板基体１０２０及び１０２１が生じる。図１２
は“消費された”型板基体の除去後の非平坦表面を有す
る得られたポリＤ基体１２０を示す。
【００２１】本発明の好ましい実施例は、光学部品（た
とえば図１−１２に示されたような従来のレンズ部品叉
はフレネルレンズ）を形成するが、本発明のプロセスは
そのようには制限されず、１ないし複数の非平坦表面を
有する各種のポリＤ基体の作製が考えられる。そのよう
な基体はダイヤモンドの大きな不活性と高い生化学的両
立性のため、たとえば補綴移植のような生化学的用途を
見出しうる。
とえば図１−１２に示されたような従来のレンズ部品叉
はフレネルレンズ）を形成するが、本発明のプロセスは
そのようには制限されず、１ないし複数の非平坦表面を
有する各種のポリＤ基体の作製が考えられる。そのよう
な基体はダイヤモンドの大きな不活性と高い生化学的両
立性のため、たとえば補綴移植のような生化学的用途を
見出しうる。
【００２２】本発明の方法はポリＤ光学部品の作製に用
いると有利である。周知のように、（ポリＤを含む）ダ
イヤモンドは例外的に大きな屈折率、すなわち約２．４
を有する。従って、レンズのような強力な屈折率光学部
品は、比較的適度な曲率をもつことができる。更に、ポ
リＤダイヤモンドレンズは、ダイヤモンドの強い原子結
合、非常に高い熱伝導率及び非常に低い熱膨張係数によ
り、従来のレンズより高パワーレーザビームによる損傷
に対し、はるかに大きな耐性をもつ。従って、光学的ポ
リＤ部品（レンズ、レンズのアレイ及びフレネルレンズ
を含む）の特に高パワーレーザを含む製品での使用が考
えられる。
いると有利である。周知のように、（ポリＤを含む）ダ
イヤモンドは例外的に大きな屈折率、すなわち約２．４
を有する。従って、レンズのような強力な屈折率光学部
品は、比較的適度な曲率をもつことができる。更に、ポ
リＤダイヤモンドレンズは、ダイヤモンドの強い原子結
合、非常に高い熱伝導率及び非常に低い熱膨張係数によ
り、従来のレンズより高パワーレーザビームによる損傷
に対し、はるかに大きな耐性をもつ。従って、光学的ポ
リＤ部品（レンズ、レンズのアレイ及びフレネルレンズ
を含む）の特に高パワーレーザを含む製品での使用が考
えられる。
【００２３】熱処理が完了すると、非平坦ポリＤ表面は
典型的な場合、Ｃを含む型板材料（たとえばＣｅ−カー
バイド）で被覆されることが認識されるであろう。この
“消費された”型板材料は、たとえば化学エッチングの
ような手段により容易に除去できる。
典型的な場合、Ｃを含む型板材料（たとえばＣｅ−カー
バイド）で被覆されることが認識されるであろう。この
“消費された”型板材料は、たとえば化学エッチングの
ような手段により容易に除去できる。
【００２４】
【実施例１】Ｃｅシート（約５ｍｍ×５ｍｍ×０．２５
ｍｍ）中で鉄製球（直径約１．５７ｍｍ）で刻み目をつ
け、続いて金剛砂紙で表面を研磨することにより非平坦
表面が生じた。この技術により、２つの約０．１５ｍｍ
の深さの、曲率半径約０．７８５ｍｍを有する刻み目が
シート中に形成された。シートをＡｌ2Ｏ3基板上の平坦
なＣＶＤポリＤ薄膜（約０．３ｍｍの厚さ）上に、非平
坦表面を下にして置いた。Ｍｏシート及びＡｌ2Ｏ3プレ
ートはＣｅシート及び静止した重りの間に置かれ、重り
は組合せに圧縮歪（約１０ｐｓｉ、約６.９×１０4Ｐａ
に対応）を与える。構成は約７３０℃（すなわちＣｅの
融点の約６０℃以下）で１週間、Ａｒ雰囲気中に置か
れ、続いて室温に冷却した。上のプロセスにより、従来
の酸エッチングにより反応叉は残留したＣｅの除去後、
２つの凸状突起パターンを含む非平坦ポリＤ表面が形成
された。パターンの形はＣｅシート中の形成されたまま
の凹凸に本質的に対応した。
ｍｍ）中で鉄製球（直径約１．５７ｍｍ）で刻み目をつ
け、続いて金剛砂紙で表面を研磨することにより非平坦
表面が生じた。この技術により、２つの約０．１５ｍｍ
の深さの、曲率半径約０．７８５ｍｍを有する刻み目が
シート中に形成された。シートをＡｌ2Ｏ3基板上の平坦
なＣＶＤポリＤ薄膜（約０．３ｍｍの厚さ）上に、非平
坦表面を下にして置いた。Ｍｏシート及びＡｌ2Ｏ3プレ
ートはＣｅシート及び静止した重りの間に置かれ、重り
は組合せに圧縮歪（約１０ｐｓｉ、約６.９×１０4Ｐａ
に対応）を与える。構成は約７３０℃（すなわちＣｅの
融点の約６０℃以下）で１週間、Ａｒ雰囲気中に置か
れ、続いて室温に冷却した。上のプロセスにより、従来
の酸エッチングにより反応叉は残留したＣｅの除去後、
２つの凸状突起パターンを含む非平坦ポリＤ表面が形成
された。パターンの形はＣｅシート中の形成されたまま
の凹凸に本質的に対応した。
【００２５】
【実施例２】従来の方法によりＭｎプレートが形成され
た中に、凹状のくぼみ（約０．７６ｍｍの曲率半径、約
０．３８ｍｍの深さ）のアレイが形成された。得られた
非平坦表面は、受け取ったままのＣＶＤポリＤ薄膜の平
坦表面上に置かれた。（約１００ｐｓｉ叉は約６.９×
１０5Ｐａに対応する）静止した重りにより密着させ
る。構成は約９００℃においてＡｒ中に約１００時間保
つ。室温まで冷却した後、残ったＭｎを酸エッチングに
より除去する。得られた非平坦ポリＤ表面は、Ｍｎプレ
ート中の凹凸の本質的な複写である凸状突起パターンの
アレイを含む。非平坦ポリＤ表面は更に、レーザ平滑化
及びダイヤモンド研磨粉末による機械研磨により平滑化
する。このように処理したポリＤ薄膜は、微小レンズの
アレイを含む。
た中に、凹状のくぼみ（約０．７６ｍｍの曲率半径、約
０．３８ｍｍの深さ）のアレイが形成された。得られた
非平坦表面は、受け取ったままのＣＶＤポリＤ薄膜の平
坦表面上に置かれた。（約１００ｐｓｉ叉は約６.９×
１０5Ｐａに対応する）静止した重りにより密着させ
る。構成は約９００℃においてＡｒ中に約１００時間保
つ。室温まで冷却した後、残ったＭｎを酸エッチングに
より除去する。得られた非平坦ポリＤ表面は、Ｍｎプレ
ート中の凹凸の本質的な複写である凸状突起パターンの
アレイを含む。非平坦ポリＤ表面は更に、レーザ平滑化
及びダイヤモンド研磨粉末による機械研磨により平滑化
する。このように処理したポリＤ薄膜は、微小レンズの
アレイを含む。
【図１】名目上の表面上に突き出た凸状のパターンを含
む非平坦ポリＤ表面を形成する本発明に従うプロセスの
例における工程を概略的に描いた図である。
む非平坦ポリＤ表面を形成する本発明に従うプロセスの
例における工程を概略的に描いた図である。
【図２】名目上の表面上に突き出た凸状のパターンを含
む非平坦ポリＤ表面を形成する本発明に従うプロセスの
例における工程を概略的に描いた図である。
む非平坦ポリＤ表面を形成する本発明に従うプロセスの
例における工程を概略的に描いた図である。
【図３】名目上の表面上に突き出た凸状のパターンを含
む非平坦ポリＤ表面を形成する本発明に従うプロセスの
例における工程を概略的に描いた図である。
む非平坦ポリＤ表面を形成する本発明に従うプロセスの
例における工程を概略的に描いた図である。
【図４】名目上の表面上に突き出た凸状のパターンを含
む非平坦ポリＤ表面を形成する本発明に従うプロセスの
例における工程を概略的に描いた図である。
む非平坦ポリＤ表面を形成する本発明に従うプロセスの
例における工程を概略的に描いた図である。
【図５】本発明の別の実施例、すなわち空間に置かれた
ポリＤ薄膜中の二重の凸状パターン形成を概略的に示す
図である。
ポリＤ薄膜中の二重の凸状パターン形成を概略的に示す
図である。
【図６】本発明の別の実施例、すなわち空間に置かれた
ポリＤ薄膜中の二重の凸状パターン形成を概略的に示す
図である。
ポリＤ薄膜中の二重の凸状パターン形成を概略的に示す
図である。
【図７】ポリＤ薄膜中に凹状のくぼみを形成することを
含む更に別の実施例を概略的に示す図である。
含む更に別の実施例を概略的に示す図である。
【図８】本発明の更に別の実施例を概略的に描いた図で
ある。
ある。
【図９】本発明の更に別の実施例を概略的に描いた図で
ある。
ある。
【図１０】本発明の更に別の実施例を概略的に描いた図
である。
である。
【図１１】本発明の更に別の実施例を概略的に描いた図
である。
である。
【図１２】本発明の更に別の実施例を概略的に描いた図
である。
である。
１０ 基板 １１、５０ ポリプリカーサ基体、ポリＤ基体 １２ ポリＤ基体、型板基体 ３０、５０、６０、７０、９０、１２０ ポリＤ基体 ５１、５２、７２、８１、１０２０、１０２１ 型板
基体 ７１、１２２、１２３、１２４ 凹状パターン ７３ 凸状パターン ７４ 表面 ８０、１００ ポリプリカーサ基体 ８２ 基体 １０１０、１０１１ 金属基体
基体 ７１、１２２、１２３、１２４ 凹状パターン ７３ 凸状パターン ７４ 表面 ８０、１００ ポリプリカーサ基体 ８２ 基体 １０１０、１０１１ 金属基体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン エドウィン グレーブナー アメリカ合衆国 10003 ニューヨーク, ニューヨーク，フィフス アヴェニュー 41 (72)発明者 サンゴー ジン アメリカ合衆国 07946 ニュージャーシ ィ，ミリントン，スカイライン ドライヴ 145 (72)発明者 レイモンド ウォルフ アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，ニュープロヴィデンス，ウォーカー ドライヴ 21
Claims (12)
- 【請求項１】 ａ）本質的に平坦な表面を有するプリカ
ーサダイヤモンド基体（１１）を形成する工程；及び ｂ）プリカーサ基体の前記表面を、高温型板（１２）に
接触することにより、プリカーサ基体からダイヤモンド
材料を除去することを含むプロセスにより、プリカーサ
基体からダイヤモンド基体を形成する工程を含むダイヤ
モンド基体を含む製品の作製方法において、 ｃ）プリカーサ基体は多結晶ダイヤモンド基体であり； ｄ）型板は希土類金属Ｍｎ及びＦｅから成る類から選択
された金属を含み、第１のパターン（たとえば（１２
４））を含む非平坦表面を有し、工程ｂ）の間、前記型
板基体の融点より低い温度に保たれ、 ｅ）工程ｂ）は型板基体を、前記第１のパターンの本質
的な複写である第２のパターンを含む非平坦表面中に、
プリカーサ基体の前記本質的に平坦な表面を転写するの
に効果的な時間、プリカーサ基体の前記表面の少なくと
も一部と密着させて保つことを含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 温度は融点より少なくとも２０℃低く、
型板基体は前記表面と、１−１０００時間の範囲の時
間、密着させる請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 型板基体はＬａ、Ｃｅ、Ｍｎ及びＦｅか
ら成る類から選択された金属を、少なくとも５０原子パ
ーセントを含む請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記第１のパターンは、前記第２のパタ
ーンが少なくとも１００μｍである横方向寸法をもつよ
うに選択される請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記型板基体は複数の第１のパターンを
含む請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 非平坦表面を含む多結晶ダイヤモンド基
体（たとえば３０）を含む製品。 - 【請求項７】 表面は少なくとも１００μｍの横方向寸
法を有するパターンを含む請求項６記載の製品。 - 【請求項８】 前記パターンは光学レンズである請求項
７記載の製品。 - 【請求項９】 表面は複数のパターンを含み、前記パタ
ーンの少なくとも１つは、少なくとも１００μｍの横方
向寸法を有する請求項７記載の製品。 - 【請求項１０】 前記光学レンズはフレネルレンズであ
る請求項８記載の製品。 - 【請求項１１】 前記非平坦表面は複数の光学レンズを
含む請求項６記載の製品。 - 【請求項１２】 前記非平坦表面は光学レンズを含み、
前記製品は更にレーザを含み、レーザは前記光学レンズ
上に入射する出力を有する請求項６記載の製品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US3837093A | 1993-03-29 | 1993-03-29 | |
| US038370 | 1993-03-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06345593A true JPH06345593A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=21899551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6057904A Withdrawn JPH06345593A (ja) | 1993-03-29 | 1994-03-29 | 多結晶ダイヤモンドを含む製品及びダイヤモンドの整形法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5500157A (ja) |
| EP (1) | EP0618043A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06345593A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019070837A (ja) * | 2014-06-16 | 2019-05-09 | エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド | 合成ダイヤモンド光学素子 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9425712D0 (en) * | 1994-12-20 | 1995-02-22 | De Beers Ind Diamond | Diffractive optics |
| US5846122A (en) * | 1995-04-25 | 1998-12-08 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for polishing metal-soluble materials such as diamond |
| US5706135A (en) * | 1995-10-03 | 1998-01-06 | General Electric Company | Diamond optical plate beamsplitter |
| US5746931A (en) * | 1996-12-05 | 1998-05-05 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for chemical-mechanical polishing of diamond |
| JP2000079636A (ja) * | 1998-07-09 | 2000-03-21 | Canon Inc | 微細加工方法及び装置 |
| US6256149B1 (en) * | 1998-09-28 | 2001-07-03 | Richard W. Rolfe | Lenticular lens sheet and method of making |
| DE10015729B4 (de) * | 2000-03-29 | 2005-09-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Herstellen eines Elementes aus polykristallinem Diamant sowie danach hergestelltes Element |
| WO2004097817A1 (en) * | 2003-04-29 | 2004-11-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optical scanning device and lens therefor |
| US7608333B2 (en) | 2004-09-21 | 2009-10-27 | Smith International, Inc. | Thermally stable diamond polycrystalline diamond constructions |
| US7754333B2 (en) * | 2004-09-21 | 2010-07-13 | Smith International, Inc. | Thermally stable diamond polycrystalline diamond constructions |
| US20060131683A1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-06-22 | Eastman Kodak Company | Microlens array |
| US8146744B2 (en) * | 2005-06-10 | 2012-04-03 | Mattel, Inc. | Blister pack assemblies with lenticular lenses |
| EP2791386B1 (en) * | 2011-12-16 | 2018-10-03 | Element Six Technologies Limited | Large area optical quality synthetic polycrystalline diamond window |
| RU2014122863A (ru) | 2012-06-13 | 2015-12-10 | Варел Интернэшнл Инд., Л.П. | Поликристаллические алмазные резцы повышенной прочности и термостойкости |
| RU2622568C1 (ru) * | 2016-02-02 | 2017-06-16 | Валерий Борисович Дудаков | Способ обработки алмазных кристаллов и алмазных материалов |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1980002247A1 (en) * | 1979-04-13 | 1980-10-30 | Inst Geol Yakutskogo Filiala S | Method of processing diamonds |
| US4339304A (en) * | 1980-12-30 | 1982-07-13 | Grigoriev Anatoly P | Method of treating diamond |
| JPS6241800A (ja) * | 1985-08-12 | 1987-02-23 | Showa Denko Kk | ダイヤモンド膜の平滑化法 |
| US4737248A (en) * | 1985-12-19 | 1988-04-12 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | Process for producing dysprosium-iron alloy and neodymium-dysprosium-iron alloy |
| DE3625743A1 (de) * | 1986-07-30 | 1988-02-11 | Winter & Sohn Ernst | Verfahren zum bearbeiten von diamantkoernern |
| JPH0393695A (ja) * | 1989-09-07 | 1991-04-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 多結晶ダイヤモンド及びその製造法 |
| JP2737375B2 (ja) * | 1990-08-02 | 1998-04-08 | ヤマハ株式会社 | 膜状ダイヤモンド成形体の製造方法 |
| US5240670A (en) * | 1991-08-22 | 1993-08-31 | Texas Instruments Incorporated | Method of improving the mechanical properties of semiconductor materials |
-
1994
- 1994-03-16 EP EP94301902A patent/EP0618043A1/en not_active Withdrawn
- 1994-03-29 JP JP6057904A patent/JPH06345593A/ja not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-01-04 US US08/368,581 patent/US5500157A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019070837A (ja) * | 2014-06-16 | 2019-05-09 | エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド | 合成ダイヤモンド光学素子 |
| JP2021096484A (ja) * | 2014-06-16 | 2021-06-24 | エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド | 合成ダイヤモンド光学素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5500157A (en) | 1996-03-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |