DE2605410C2

DE2605410C2 -

Info

Publication number: DE2605410C2
Application number: DE2605410A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang H. Saint Paul Minn. Us Strehlow
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1975-02-10
Filing date: 1976-02-09
Publication date: 1988-11-03
Also published as: FR2333261A1; US3993401A; USB548440I5; JPS51105792A; GB1531816A; JPS618402B2; FR2333261B1; DE2605410A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines reflektierenden Materials, bei dem als Vorlage abwechselnd opake und transparente Teile erzeugt werden, ein fotografisches Abbild der Vorlage auf einem lichtempfindlichen Medium auf gezeichnet, die Lage des lichtempfindlichen Mediums relativ zur Aufzeichnungsvorrichtung geändert und der Aufzeichnungs schritt wiederholt wird.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung reflektierender Oberflächen aus plastischem Kunststoff (DE-OS 21 48 661) werden Formmatrizen verwendet, die die gewünschte Oberflächenstruktur haben und ein Abbild der verformbaren Kunststoffoberfläche erzeugen. So ist auch bei der Herstellung reflektierenden Materials bekannt, Glasperlen auf ein Substrat aufzuschichten oder Würfelecken in ein Kunststoffbogenmaterial einzuprägen oder Gruppenanordnungen aus kleinen Linsenelementen vor einer reflektierenden Oberfläche anzuordnen, die hinter der Brennebene der kleinen Linsenelemente liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem das reflektierende Material auf einfache Weise großmaßstäblich hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Vorlage ein geometrisches Bild von Fresnelzonenplättchen aus Kreisringen, die die abwechselnd opaken und transparenten Teile bilden, erzeugt wird, deren Radien der Beziehung r _n = (f λ n) ^1/2 folgen, in der n aufeinanderfolgende ganz zahlige Werte, beginnend mit 1, annimmt, f die Brennweite und λ die Wellenlänge des Lichtes ist, daß eine Gruppenan ordnung von Abbildern der Fresnelzonenplättchen auf dem licht empfindlichen Medium erzeugt, das lichtempfindliche Medium zu einer Gruppenanordnung von Fresnelzonenplättchen entwickelt und weiterhin das entwickelte lichtempfindliche Medium bei der fotolithografischen Herstellung eines Stempels verwendet wird, mit dem eine Gruppenanordnung phasenmodulierter Fresnelzonenplättchen entsprechend der Gruppenanordnung der Fresnelzonenplättchen in dem entwickelten lichtempfind lichen Medium mit vorgegebener zugeordneter Brennweite geprägt werden kann, daß dann dieser Stempel zum Einprägen dieser Gruppenanordnung aus phasenmodulierten Fresnelzonenplättchen in eine Oberfläche des Kopiermediums benutzt wird, dessen Dicke gleich der vorgegebenen Brennweite ist, und daß schließ lich in der rückwärtigen Brennebene der Gruppenanordnung der phasenmodulierten Fresnelzonenplättchen eine reflektierende Fläche angebracht wird, indem die gegenüberliegende Fläche des Kopiermediums mit einem reflektierenden Material beschichtet wird.

Vorzugsweise wird die Kopierschicht aus Kunststoff gewählt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Herstellung reflektierenden Materials einfach und effektiv großmaßstäblich möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der Figuren der Zeichnung erläutert. In diesen ist

Fig. 1 eine Fotolithographie, die das allgemeine Aussehen eines stark vergrößerten und weggeschnittenen Teils des Materials mit Fresnelzonenplättchen zeigt,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Endkante des Materials und

Fig. 3 eine Fotolithographie eines entwickelten Bildes einer Gruppenanordnung aus amplitudenmodulierten Fresnelzonenplättchen, wie sie in einem Zwischen schritt des Verfahrens erzeugt wird.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist das Material 10 eine Gruppen anordnung identischer phasenmodulierter Fresnelzonenplättchen 12 auf, die gleichmäßig über einer ebenen Oberfläche 14 des Materials 10 angeordnet sind.

Gemäß Fig. 2 sind die Fresnelzonenplättchen 12 in die Ober fläche 14 eines transparenten Kopiermediums 16 aus Kunststoff eingeprägt, auf dessen rückseitiger Oberfläche 20 eine Schicht 18 aus reflektierendem Material aufgebracht ist. Das Kopier material 16 hat eine Dicke, die gleich einer vorgegebenen, den Fresnelzonenplättchen zugeordneten Brennweite F _L ist, so daß die reflektierende Schicht 18 die Oberfläche 20 innerhalb der gesamten rückwärtigen Brennebene der Fresnel zonenplättchen 12 reflektierend ausbildet. Die Brennweite F _L ist in der Tat die wirksame Brennweite, die vom Brechungs index des für das Kopiermedium 16 eingesetzten transparenten Materials abhängt. Die Linien 21 in Fig. 2 stellen den Fokussiereffekt dar, den die Fresnelzonenplättchen erzeugen.

Bei dem Material 10 tritt ein Reflexionseffekt für solche Lichtstrahlen auf, die auf die Fresnelzonenplättchen 12 der Gruppenanordnung innerhalb von Kegeln um die Achsen dieser Fresnelzonenplättchen auftreffen. Der Öffnungswinkel dieser Kegel ist eine Funktion der Parameter der Fresnelzonenplätt chen, und eine kleine f-Zahl ist erwünscht, um einen großen Öffnungswinkel zu erreichen. Bei einer kleinen f-Zahl nimmt auch der reflektierende Anteil des einfallenden Lichts zu.

Der erste Schritt zur Herstellung des Materials 10 ist das Erzeugen eines verhältnismäßig großen geometrischen Bildes der Fresnelzonenplättchen als Vorlage. Dieses Bild läßt sich von einem technischen Zeichner anfertigen, von einem rechner gespeisten Plotter ausgeben, aus dünnen Metallfolien ausarbeiten oder mit geeignet bemessenen Kreisringen im Fotosatz erstellen.

Bei der Herstellung des Materials 10 werden die Abmessungen der Ringe ausgerechnet und dann von einem rechnergesteuerten Plotter aufgezeichnet.

Dann wird das Vorlagenbild der Fresnelzonenplättchen zu einem Sechseck abgeblendet und auf fotografischem Wege mehr fach verkleinert, um ein fotoreduziertes Abbild der ge wünschten Abmessungen als Durchsichtfilm herzustellen. Die Anzahl der Verkleinerungsschritte hängt vom erwünschten Verkleinerungsgrad und dem Bereich der verfügbaren foto grafischen Ausrüstung ab, wobei die Verkleinerungsschritte jeweils so eingestellt werden, daß die erreichbare Auflösung der fotografischen Ausrüstung voll ausgenutzt werden kann.

Anschließend wird das fotoreduzierte Abbild in einem licht empfindlichen Medium reproduziert. Mittels einer Kopierkamera wird auf dem lichtempfindlichen Medium eine dichte sechs eckige Gruppenanordnung aus fotoreduzierten Abbildern der Fresnelzonenplättchen hergestellt und das Medium dann ent wickelt, um eine Gruppenanordnung aus amplitudenmodulierten Fresnelzonenplättchen herzustellen (vgl. Fig. 3).

Bevorzugte lichtempfindliche Medien sind beispielsweise Silberhalogenidemulsionen. Da jedoch das entwickelte Abbild der Silberhalogenidemulsion im allgemeinen kein ausreichendes Oberflächenrelief liefert, läßt sie sich noch nicht als Vorlage für einen Stempel einsetzen. Die in der Emulsion gespeicherten Bilder müssen daher auf ein anderes licht empfindliches Material umkopiert werden, das infolge von Dickenänderungen das erforderliche Oberflächenrelief ergibt. Ein solches Material ist ein Fotopolymerisat.

Obgleich dieses Fotopolymerisat sich bereits als licht empfindliches Medium einsetzen läßt, wird es hier nicht bevorzugt benutzt, da es weniger empfindlich als eine Silber halogenidemulsion ist. Die in der Silberhalogenidemulsion gespeicherten amplitudenmodulierten Fresnelzonenplättchen werden zu phasenmodulierten Fresnelzonenplättchen mit Ober flächenrelief umgewandelt. Sodann läßt sich nach herkömmlichen Verfahren ein Prägestempel herstellen.

Dieser Prägestempel wird dann zum Einprägen der Gruppenan ordnung aus phasenmodulierten Fresnelzonenplättchen auf eine Oberfläche eines transparenten Kopiermediums aus Kunststoff verwendet (vgl. Fig. 1).

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist das Kopiermedium eine Dicke auf, die gleich der den Fresnelzonenplättchen 12 zugeordneten vorgegebenen Brennweite F _L ist. Die vorgegebene Brennweite F _L ist tatsächlich die wirksame Brennweite, die von dem Brechungsindex des für das Kopiermedium 16 eingesetzten Materials abhängt. Schließlich wird das reflektierende Material wie beispielsweise Silber oder Aluminium als Schicht 18 auf die Oberfläche 20 des Kopiermediums 16 hinter der geprägten Oberfläche 14 mit der Fresnelzonenplättchen 12 aufgedampft.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines reflektierenden Materials, bei dem als Vorlage abwechselnd opake und transparente Teile erzeugt werden, ein fotografisches Abbild der Vorlage auf einem lichtempfindlichen Medium aufgezeichnet, die Lage des lichtempfindlichen Mediums relativ zur Aufzeichnungsvor richtung geändert und der Aufzeichnungsschritt wiederholt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorlage ein geome trisches Bild von Fresnelzonenplättchen aus Kreisringen, die die abwechselnd opaken und transparenten Teile bilden, erzeugt wird, deren Radien der Beziehung

r _n = (f λ n) ^1/2

folgen, in der n aufeinanderfolgend ganzzahlige Werte, beginnend mit 1, annimmt, f die Brennweite und g die Wellenlänge des Lichtes ist, daß eine Gruppenanordnung von Abbildern der Fresnelzonenplättchen auf dem licht empfindlichen Medium erzeugt, das lichtempfindliche Medium zu einer Gruppenanordnung von Fresnelzonenplättchen entwickelt und weiterhin das entwickelte lichtempfindliche Medium bei der fotolithografischen Herstellung eines Stempels verwendet wird, mit dem eine Gruppenanordnung phasenmodulierter Fresnelzonenplättchen entsprechend der Gruppenanordnung der Fresnelzonenplättchen in dem ent wickelten lichtempfindlichen Medium mit vorgegebener zu geordneter Brennweite geprägt werden kann, daß dann dieser Stempel zum Einprägen dieser Gruppenanordnung aus phasen modulierten Fresnelzonenplättchen in eine Oberfläche des Kopiermediums benutzt wird, dessen Dicke gleich der vor gegebenen Brennweite ist, und daß schließlich in der rück wärtigen Brennebene der Gruppenanordnung der phasenmodu lierten Fresnelzonenplättchen eine reflektierende Fläche angebracht wird, indem die gegenüberliegende Fläche des Kopiermediums mit einem reflektierenden Material beschichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopierschicht aus Kunststoff gewählt wird.