JP3912873B2

JP3912873B2 - フレネル型ミラーの製造方法

Info

Publication number: JP3912873B2
Application number: JP30697997A
Authority: JP
Inventors: 栄小宮山; 嘉徳小山
Original assignee: KOMY CO Ltd
Current assignee: KOMY CO Ltd
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2017-11-10
Also published as: JPH11142626A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフレネル型ミラーの製造方法に関し、さらに詳しくは多重反射による眩光が発生しないように鏡面を改良したフレネル型ミラーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５はフレネル型ミラーの原理について説明するもので、図５（Ａ）に球面の一部からなる凸面鏡Ｑの縦断面図を、図５（Ｂ）に、この凸面鏡Ｑと同等の機能を有するフレネル型ミラーＱf の鏡面だけを縦断面図で示している。
フレネル型ミラーＱf は、上記凸面鏡Ｑを中心軸Ｏに対して小円板ｑ₀と同心円状の多数のリングｑ₁,ｑ₂,ｑ₃,・・・ｑ_nに分割し、これら小円板ｑ₀とリングｑ₁,ｑ₂,ｑ₃,・・・ｑ_nとを、図５（Ｂ）のように平面状に並べ変えたときの鏡構造体を基礎として成り立つものである。このように形成されたフレネル型ミラーＱf は、凸面鏡Ｑに比べると薄く偏平であるため、省スペース品として注目されている。
【０００３】
図６は、上記フレネル型ミラーＱf を透明な樹脂板を利用して具体化したものを示す。ミラー本体が透明な樹脂板１から構成され、その片面に上記リングｑ₁,ｑ₂,ｑ₃,・・・ｑ_nを構成する多数の径の異なる環状溝２が中心軸Ｏの周りに同心円状に配置され、かつこれら環状溝２の全面にアルミニウムなどの反射膜３が蒸着されている。
【０００４】
しかし、このように透明な樹脂板１から構成されたフレネル型ミラーＱf では、ミラー表面に比較的小さな角度で入射した光ＳＬに対して多重反射する現象があり、光ＳＬが入射した方向から見たときの鏡面が眩光によって白濁状態になり、反対側から入射する反射映像が見え難くなるという欠点を有していた。
即ち、環状溝２は傾斜面２ａと段差面２ｂとが縦断面においてＬ形をなすように形成され、鏡面となる傾斜面２ａは中心軸Ｏから遠い位置の環状溝２ほど樹脂板１の面方向に対する傾斜角が順次大きくなり、そのため中心軸Ｏから遠い位置の環状溝２ほど段差面２ｂの面積が広くなっている。
【０００５】
そのため図６に示すように、太陽光ＳＬがミラー表面に小さな角度で入射すると、樹脂板１内に入射した光の一部が段差面２ｂに入射及び反射し、その反射光が更に傾斜面２ａに多重反射して、再び最初に入射した方向へ戻るという現象がある。入射方向へ戻った太陽光ＳＬは人の目Ｅに直接入る眩光になるので、破線のように反対側から入射する映像光ＧＬを見え難くすることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、フレネル型ミラー特有の眩光現象を実質的に生じないようにしたフレネル型ミラーの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のフレネル型ミラーの製造方法は、傾斜面（２ａ）と段差面（２ｂ）とが縦断面でＬ形をなす多数の環状溝（２）を直径の大きさの順に同心状に配置した透明な樹脂板を真空蒸着室に設置し、該樹脂板に金属蒸発源から蒸発する金属粒を蒸着させるフレネル型ミラーの製造方法において、前記金属蒸発源を前記樹脂板に対して、前記多数の環状溝（２）の同心軸Ｏの延長線上で、かつ前記多数の環状溝（２）に基づくフレネル球面を規定する球心Ｏｓよりも前記樹脂板側に近い位置に配置することにより、金属粒の直線状の飛翔方向に対して前記環状溝（２）の傾斜面（２ａ）を対面させるが、該傾斜面（２ａ）により前記段差面（２ｂ）が遮られるようにして、前記傾斜面（２ａ）だけに金属粒を蒸着させて反射膜（３）を形成し、さらに前記反射膜（３）と段差面（２ｂ）の外側に塗料面（４）を非反射層として被覆することを特徴とするものである。
【０００８】
このように本発明の製造方法によれば、環状溝を縦断面Ｌ形に形成している一方の傾斜面だけを金属の反射膜で被覆し、他方の段差面は被覆しないようにしたので、小さな角度でミラーに入射した光が段差面に入射しても、その段差面で入射光がさらに反射することがないから、眩光現象を起こらないようにすることができるフレネル型ミラーを効率よく製造することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るフレネル型ミラーを例示し、（Ａ）は要部の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ部分の拡大図である。
図１（Ａ），（Ｂ）において、フレネル型ミラーＱf の本体は透明な樹脂板１から構成されており、その樹脂としてはポリカーボネート、ポリアクリル、ポリエチレンなどの透明性に優れた樹脂が使用されている。この樹脂板１の片面に、平面視がリング状の直径の異なる多数の環状溝２が中心軸Ｏの周りに直径の小さいものから大きいものの順に同心円状に配置されている。環状溝２は微細な溝幅から形成され、その溝幅しては０．０１〜１．０ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．５の範囲に形成されている。
【００１０】
各環状溝２は縦断面が傾斜面２ａと段差面２ｂとからＬ形に形成されている。二つの面２ａ，２ｂのうち、傾斜面２ａは鏡面として作用し、樹脂板１の面方向に対して傾斜角θａをなし、また段差面２ｂは隣接の環状溝２との境界壁となるもので、樹脂板１の面方向に対する傾斜角θｂが傾斜角θａよりも大きな角度に設定されている。また、傾斜面２ａは平滑な面に形成されるが、段差面２ｂの方は平滑である必要はなく、むしろ梨地状の粗面であることが好ましい。
【００１１】
各傾斜面２ａは、図５の原理図で説明した凸面鏡Ｑから分離された小円板ｑ₀やリングｑ₁,ｑ₂,ｑ₃,・・・ｑ_nに相当しており、球面の一部を構成するものである。しかし、これら傾斜面２ａは極めて微小幅に形成されているので、図示のように縦断面において直線状になっていてもよい。この傾斜面２ａの傾斜角θａは、中心軸Ｏから遠い直径の大きい環状溝２ほど順に大きくなり、それに伴って段差面２ｂの深さ（即ち壁面積）が順に大きくなっている。
【００１２】
本発明のフレネル型ミラーＱf を形成する環状溝２の表面には、図１（Ｂ）に示すように、傾斜面２ａだけに金属の反射膜３が蒸着され、段差面２ｂの方には反射膜３が蒸着されていない。さらに反射膜３と段差面２ｂとの外側を被覆するように塗料層４が非反射層として塗布されている。
本発明のフレネル型ミラーＱf は、上述したように反射膜３が傾斜面２ａだけに蒸着され、段差面２ｂには設けられていないので、ミラー表面に太陽光ＳＬが比較的小さな角度で入射すると共に、更に一部が段差面２ｂに入射した場合であっても、この段差面２ｂにおいて光ＳＬが反射することなく、段差面２ｂ内に吸収されてしまう。したがって、従来のフレネル型ミラーに生じていた多重反射が起こらず、入射した光ＳＬが再び元の入射方向に戻るようなことがないから、眩光現象を生ずることはない。
【００１３】
さらに、段差面２ｂを梨地状の粗面に加工しておくと、眩光現象の防止効果を一層向上することができる。即ち、段差面２ｂが平滑である場合には、反射膜３が設けられていなくても所謂「全反射」による反射は発生するため、その全反射の影響を回避することは難しい。しかし、上記のように段差面２ｂが梨地状に粗面加工されていると、その粗面によって入射光を拡散させることができるため、眩光の現象防止効果を一層良好にすることができるのである。
【００１４】
図２〜図４は、本発明のフレネル型ミラーの製造方法の一例を説明する概略図である。
図４は、樹脂板１に金属の反射膜３を真空蒸着する真空蒸着装置１０を、横断平面図として示したものである。真空蒸着装置１０の真空蒸着室２０は高真空に減圧され、その中にアルミニウム，スズ等の金属を蒸発する金属蒸発源３０が設けられている。
【００１５】
金属蒸発源３０には、出来るだけ点に近い点蒸発源が好ましくは使用され、蒸着距離に比べて十分に小さな球状の蒸発源を形成するものが好ましい。蒸発法は加熱法が好ましく、例えば、金属材料を直接通電により蒸発させる抵抗加熱法、るつぼに装填した金属材料の表面に電子ビームを照射して加熱蒸発させる電子ビーム加熱法などが好ましく使用される。真空蒸着室２０を高真空度に減圧し、金属蒸発源３０から金属を蒸発させると、蒸発した金属粒は破線で示すように直線状に樹脂板１に向けて飛翔し、樹脂板１の表面に凝縮して薄膜を形成する。
【００１６】
本発明によるフレネル型ミラーの製造方法では、金属反射膜を被覆加工する樹脂板１に対して、金属蒸発源３０を図２及び図３に示すように配置することを特徴とするものである。
図２において、真空蒸着装置１０の金属蒸発源３０は、樹脂板１に同心状に配置された多数の環状溝２の中心軸Ｏ（樹脂板１の面方向に直交）の延長線Ｌ上の点Ｏ_Mに配置され、しかもフレネル型ミラーＱf の球面を規定する球心Ｏs よりも樹脂板１側に近い位置に配置される。球心Ｏs は、図５でフレネル型ミラーの原理を説明したときの、多数の同心円状のリングｑ_n（傾斜面２ａに相当）に分離する前の凸面鏡Ｑ（球面）の球心に相当するものである。
【００１７】
上記のように真空中に配置された金属蒸発源３０から蒸発した金属粒は、図２及び図３に破線で示すように直線状に飛翔する。このように金属粒が直線状に飛翔するため、金属粒は樹脂板１上に設けられた環状溝２の傾斜面２ａだけに衝突し、段差面２ｂには傾斜面２ａによって遮られることにより衝突することがない。このように金属粒が傾斜面２ａによって遮られるようにするため、段差面２ｂの傾斜角θｂも調整するようにするとよい。
【００１８】
上述したように金属蒸発源３０を樹脂板１上の環状溝２の傾斜面２ａと段差面２ｂとに対して図２および図３のような関係に配置することにより、金属蒸発源３０から蒸発した金属粒を傾斜面２ａだけに反射膜３を形成するように蒸着させ、段差面２ｂには蒸着させないようにし、さらに図１のように反射膜３と段差面２ｂとの外側に塗料層４を被覆することで、本発明のフレネル型ミラーＱf を製造することができる。
【００１９】
しかも、図２および図３のように配置することによって樹脂板１全体の環状溝２に対して均等な蒸着分布を得るようにすることができる。また、金属蒸発源３０を図４の配置にした場合には、１台の真空蒸着装置で複数枚の樹脂板を同時に同一条件で蒸着処理することができるため、最大で上下左右６面を使って６枚の樹脂板を同時に処理することができる。
【００２０】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、環状溝を縦断面Ｌ形に形成する傾斜面と段差面のうち一方の傾斜面だけを金属反射膜で被覆し、他方の段差面は被覆しないような構成にしたので、樹脂板内に小さな角度で入射した光の一部が環状溝の段差面に入射したとしても、光はその段差面では反射せずに吸収されてしまうようになるため、眩光現象を発生しないようにするフレネル型ミラーを効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフレネル型ミラーを例示したもので、（Ａ）は要部の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ部の拡大図である。
【図２】本発明のフレネル型ミラーの製造方法を示す要部の説明図である。
【図３】本発明のフレネル型ミラーの製造方法を示す要部の縦断面図である。
【図４】本発明のフレネル型ミラーの製造方法の全体を示す説明図である。
【図５】フレネル型ミラーの構成原理を説明する図であり、（Ａ）は凸面鏡の縦断面図、（Ｂ）は該凸面鏡に対応するフレネル型ミラーの原理図である。
【図６】従来のフレネル型ミラーの要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１（透明な）樹脂板２環状溝
２ａ傾斜面２ｂ段差面
３反射膜４塗料層
１０真空蒸着装置２０真空蒸着室
３０金属蒸発源

Claims

傾斜面（２ａ）と段差面（２ｂ）とが縦断面でＬ形をなす多数の環状溝（２）を直径の大きさの順に同心状に配置した透明な樹脂板を真空蒸着室に設置し、該樹脂板に金属蒸発源から蒸発する金属粒を蒸着させるフレネル型ミラーの製造方法において、前記金属蒸発源を前記樹脂板に対して、前記多数の環状溝（２）の同心軸Ｏの延長線上で、かつ前記多数の環状溝（２）に基づくフレネル球面を規定する球心Ｏｓよりも前記樹脂板側に近い位置に配置することにより、金属粒の直線状の飛翔方向に対して前記環状溝（２）の傾斜面（２ａ）を対面させるが、該傾斜面（２ａ）により前記段差面（２ｂ）が遮られるようにして、前記傾斜面（２ａ）だけに金属粒を蒸着させて反射膜（３）を形成し、さらに前記反射膜（３）と段差面（２ｂ）の外側に塗料面（４）を非反射層として被覆するフレネル型ミラーの製造方法。
前記金属蒸着源の周囲に前記樹脂板を複数枚配置し、これら複数枚の樹脂板を同時に同一条件で蒸着処理する請求項１に記載のフレネル型ミラーの製造方法。