フレネルレンズおよびフレネルレンズ成形型ならびにフレネルレンズの製造方法、フレネルレンズ成形型の製造方法
【課題】フレネルレンズにおける虹面の発生を抑制し、フレネルレンズの光学的性能を向上させる。
【解決手段】光軸（Ｚ軸）の回りに回転する被加工物２０に対して光軸方向に工具７を切り込むことにより、光学機能面２１と垂直面２２からなるフレネルレンズの輪帯を創成する切削加工において、光軸方向における工具７の工具切り込み速度Ｖを不規則に変化させ、不規則なピッチＰ１を有するカッターマーク２３ａを形成し、規則的なカッターマークが形成されることに起因する垂直面２２の虹面の発生および光学機能面２１への映り込みを防止し、フレネルレンズの光学性能を向上させる。
【解決手段】光軸（Ｚ軸）の回りに回転する被加工物２０に対して光軸方向に工具７を切り込むことにより、光学機能面２１と垂直面２２からなるフレネルレンズの輪帯を創成する切削加工において、光軸方向における工具７の工具切り込み速度Ｖを不規則に変化させ、不規則なピッチＰ１を有するカッターマーク２３ａを形成し、規則的なカッターマークが形成されることに起因する垂直面２２の虹面の発生および光学機能面２１への映り込みを防止し、フレネルレンズの光学性能を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレネルレンズおよびフレネルレンズ成形型ならびにフレネルレンズの製造方法、フレネルレンズ成形型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、光学素子の一つとして、通常のレンズの屈折曲面を同心円状の複数の輪帯に分割して光軸方向に直交する平面上に不連続に配置した構成のフレネルレンズが知られている。
【０００３】
このフレネルレンズは、光軸方向の厚さを削減して大口径でも軽量化が可能であること、さらに、屈折面が非連続であることから、各屈折面の角度は自由に設定でき、球面収差などを補正して、明るく効率のよい短焦点レンズを実現することができる等の利点があり、広く用いられている。
【０００４】
このようなフレネルレンズまたはフレネルレンズ成形型の製造方法としては、特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００５】
すなわち、図１のよう、フレネルレンズ基板またはフレネルレンズ成形型基板等の素材１００を、光軸を中心として回転させながら、レンズ面またはレンズ成形面の正面に剣状工具１０１を当接させ、所定の深さまで切り込み、同心円状の鋸刃状溝を創成するものである。
【０００６】
この方法により、切刃１０２によって創成される工具転写面１０３と、工具先端によって削られる、光軸方向に平行な垂直面１０４が創成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１３８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の従来技術では、剣状工具１０１の送り速度および素材１００の回転速度は一定のため、図２に示すように剣状工具１０１の先端によって削られる光軸方向に平行な垂直面１０４には一定のピッチＡの規則的なカッターマークが形成される。
【０００９】
ところが、このような規則的なカッターマークは、光軸方向に平行な垂直面１０４における反射光の干渉によって虹面となり、隣接する工具転写面１０３に映りこみ、フレネルレンズの光学的な性能を低下させてしまう、という技術的課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、フレネルレンズにおける虹面の発生を抑制し、フレネルレンズの光学的性能を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点は、光軸方向に対して交差する光学機能面と、前記光軸方向に平行な段差面を有するフレネルレンズであって、
前記光軸方向に平行な段差面に形成されたカッターマークの前記光軸方向のピッチが不規則であるフレネルレンズを提供する。
【００１２】
本発明の第２の観点は、光軸方向に対して交差する光学機能面を転写する第１型面と、前記光軸方向に平行な段差面を転写する第２型面を有するフレネルレンズ成形型であって、
前記第２型面に形成されたカッターマークの前記光軸方向のピッチが不規則であるフレネルレンズ成形型を提供する。
【００１３】
本発明の第３の観点は、光軸方向に平行な回転軸によって相対的に回転される被加工物に対して、前記光軸方向に平行に相対的に移動する切削工具を当接させることで、前記光軸方向に対して交差する光学機能面および前記光軸方向に平行な段差面を創成するフレネルレンズの製造方法であって、
前記切削工具の移動速度および前記被加工物の回転速度の少なくとも一方を加工中に不規則に変動させるフレネルレンズの製造方法を提供する。
【００１４】
本発明の第４の観点は、光軸方向に平行な回転軸によって相対的に回転される被加工物に対して、前記光軸方向に平行に相対的に移動する切削工具を当接させることで、前記光軸方向に対して交差する光学機能面を転写する第１型面および前記光軸方向に平行な段差面を転写する第２型面を形成するフレネルレンズ成形型の製造方法であって、
前記切削工具の移動速度および前記被加工物の回転速度の少なくとも一方を加工中に不規則に変動させるフレネルレンズ成形型の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フレネルレンズにおける虹面の発生を抑制し、フレネルレンズの光学的性能を向上させることが可能な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のフレネルレンズの加工方法を示す略断面図である。
【図２】従来のフレネルレンズの拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法を実施する加工装置の構成の一例を示す概念図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する略断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する拡大断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態である超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施の形態である超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示す線図である。
【図９】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズおよびフレネルレンズ成形型の構成例を示す略断面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズおよびフレネルレンズ成形型の構成例を示す略断面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する略断面図である。
【図１２】本発明の他実施の形態における超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の他実施の形態における超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本実施の形態では、第１態様として、剣状工具を用い、レンズ面またはレンズ成形面の正面に工具を当接させ所定の深さまで切り込み、鋸刃状溝を創成するフレネルレンズ加工において、工具切り込み方向に平行な面のカッターマークのピッチが一定でない、加工技術を例示する。
【００１８】
また、第２態様では、上述の第１態様において、工具の切り込み速度を変動させる方法にて、剣状工具先端により形成される工具切り込み方向に平行な面のカッターマークのピッチが一定にならないように制御する。
【００１９】
また、第３態様では、上述の第１態様において、被加工物の回転速度を変動させる方法にて、剣状工具先端により形成される工具切り込み方向に平行な面のカッターマークのピッチが一定にならないように制御する。
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、以下の本実施の形態の説明では、各図において、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向は図示の通りとする。
【００２１】
（実施の形態１）
図３は、本発明の一実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法を実施する加工装置の構成の一例を示す概念図である。
図４は、本実施の形態のフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する略断面図である。
【００２２】
図５および図６は、本実施の形態のフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する拡大断面図である。
本実施の形態では、一例として、たとえば、超精密加工旋盤からなる超精密加工装置１０を例示する。
【００２３】
図３に例示されるように、本実施の形態の超精密加工装置１０は、Ｚ軸方向に移動制御するＺ軸スライドテーブル１と、Ｘ軸方向に移動制御するＸ軸スライドテーブル２と、ＸＺ軸平面に垂直なＹ軸方向を回転軸として回転するＢ軸回転テーブル３を備え、さらに、上記Ｘ，Ｙ，Ｚ，ＢおよびＺ軸の回りの回転の５軸の移動を同期制御することが可能なＮＣ制御装置８を備えている。
【００２４】
Ｚ軸スライドテーブル１上には、Ｚ軸方向と平行な向きに主軸回転軸を持つ主軸回転装置５が備え付けられ、Ｂ軸回転テーブル３の上には、Ｘ軸とＺ軸方向に調整できる移動装置６が備え付けられている。
【００２５】
主軸回転装置５には、Ｚ軸方向にスピンドル４が設けられ、このスピンドル４の先端には、チャック４ａを介して被加工物２０が着脱自在に保持されている。
【００２６】
また、Ｂ軸回転テーブル３に搭載された移動装置６には切削工具を保持できる図示しない刃物台構造を備えており、単結晶ダイヤモンドで切刃７ａが構成された工具７（切削工具）が取り付けられている。
【００２７】
ＮＣ制御装置８は、上記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂの４軸の各々に設けられた図示しないサーボモータ、およびスピンドル４を回転駆動する図示しないスピンドルモータの回転を制御するサーボ制御部８ａと、このサーボ制御部８ａを制御するコンピュータからなるコントローラ８ｂを備えている。
【００２８】
コントローラ８ｂは、たとえば、ＮＣプログラム等の制御プログラム９を実行することで、後述のフローチャートに例示されるような加工動作を実現する情報処理機能を備えている。
【００２９】
本実施の形態の場合、たとえば、被加工物２０から後述のようなフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂを直接的に加工する場合には、被加工物２０は光学素子素材で構成される。
【００３０】
また、後述のようなフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂを成形するためのフレネルレンズ成形型２０ＫＡ、フレネルレンズ成形型２０ＫＢを製作する場合には、被加工物２０は、金属等の型材料で構成される。
【００３１】
簡単のため、以下では、被加工物２０からフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂを切削加工で直接的に製作する場合について説明する。
【００３２】
次に本実施の形態１の作用について図４、図５、図６を用いて説明する。
まず、被加工物２０を主軸回転装置５のスピンドル４の先端に保持させて、主軸回転装置５のスピンドル４を介して被加工物２０を回転させる。
【００３３】
そして、被加工物２０の正面に工具７を当接して所定の溝幅かつ所定の切り込み深さまで切り込む動作を被加工物２０の外周から中心、或いは、その反対方向に向かって所望の輪帯数だけ繰り返し、光軸方向（この場合、Ｚ軸方向）に交差する複数の光学機能面２１（光学機能面）（輪帯）および光軸方向に平行な垂直面２２（段差面）からなる鋸刃状溝を創成する。
【００３４】
この時、各々が同心円状の光学機能面２１である複数の輪帯を加工するために、被加工物２０に対する工具７の走査方法の一例として、図４に示すように所定の位置ａから主軸回転軸方向に所定の位置ｂまで切り込み、再び所定の位置ａまで戻って、所定の溝幅ｃまで移動する、という動作を輪帯数だけ繰り返す。
【００３５】
ここで、本実施の形態の場合には、所定の位置ａからスピンドル４の回転軸方向（Ｚ軸方向）に所定の位置ｂまで工具７を相対的に切り込む際、工具７の先端７ｂによって削られるレンズ面（光軸に直交する平面でこの場合Ｘ−Ｙ平面）に垂直な垂直面２２に形成されるカッターマーク２３のピッチＰが一定とならないよう、工具７の切り込み速度を変動させ、工具７によって形成されるカッターマーク２３のピッチＰを不均一、すなわち不規則にする。
【００３６】
工具の切り込み速度を変化させる具体例として、図５に示すカッターマーク２３ａになるように、加工中に、ある基準の速度（基準工具切り込み速度Ｖ０）に対し５０％〜２００％の範囲で工具切り込み速度Ｖ（移動速度）の増減を繰り返すが、工具７の損傷が無く、かつ垂直面２２および光学機能面２１に良好な加工面が得られる増減幅であればこの範囲以外でも良い。
【００３７】
また、図６に示すランダムなピッチＰ２のカッターマーク２３ｂとなるよう基準の速度（基準工具切り込み速度Ｖ０）に対し、工具７の工具切り込み速度Ｖをランダムに変化させても良い。
【００３８】
このような本実施の形態の超精密加工装置１０の動作の一例をさらに詳細に説明する。
図７は、本実施の形態の超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示すフローチャートである。
図８は、本実施の形態の超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示す線図である。
【００３９】
本実施の形態の超精密加工装置１０のＮＣ制御装置８は、制御プログラム９を実行することによって、以下のような加工動作を実現する。
まず、ＮＣ制御装置８は、基準工具切り込み速度Ｖ０および基準ワーク回転速度Ｗ０の設定入力を受け付けて記憶する（ステップ２０１）。
【００４０】
基準工具切り込み速度Ｖ０は、被加工物２０の材質や工具７の種類等に応じて適宜決められる工具７の工具切り込み速度Ｖの基準値である。
同様に、基準ワーク回転速度Ｗ０は、被加工物２０の材質や工具７の種類等に応じて適宜決められるスピンドル４、すなわち被加工物２０の回転速度の基準値である。
【００４１】
次に、ＮＣ制御装置８は、主軸回転装置５を制御して被加工物２０を基準ワーク回転速度Ｗ０で回転させ（ステップ２０２）、さらに、Ｘ軸スライドテーブル２を制御して、工具７のＸ軸方向（加工される輪帯の直径方向）における位置決めを行う（ステップ２０３）。
【００４２】
その後、ＮＣ制御装置８は、Ｚ軸スライドテーブル１を制御して、工具７が被加工物２０の表面に接する加工開始位置まで、工具７を被加工物２０に相対的に高速に接近させる早送りを行う（図８の早送り区間ｔ１）（ステップ２０４）。
【００４３】
そして、ＮＣ制御装置８は、加工開始位置に到達したら（ステップ２０５）、工具７の送り速度、すなわち工具切り込み速度Ｖを、基準の基準工具切り込み速度Ｖ０に設定して、基準ワーク回転速度Ｗ０で一定に回転する被加工物２０に対して、工具７による光学機能面２１としての輪帯および垂直面２２の創成加工を開始する（ステップ２０６）。
【００４４】
そして、本実施の形態の場合、ＮＣ制御装置８は、この創成加工中に、Ｚ軸スライドテーブル１によるＺ軸方向（光軸方向）の相対的な移動速度を変化させることで、工具切り込み速度Ｖを基準工具切り込み速度Ｖ０に対して不規則に変動させ、不均一なピッチＰを有するカッターマーク２３を垂直面２２に形成するように制御する（図８の加工区間ｔ２）（ステップ２０７）。
【００４５】
そして、ＮＣ制御装置８は、Ｚ方向の切り込み加工が完了したら（ステップ２０８）、図４の位置ｂから位置ａに戻る工具７の後退早送りを実行する（図８の後退早送り区間ｔ４）（ステップ２０９）。
【００４６】
そして、ＮＣ制御装置８は、未加工の輪帯があれば、ステップ２０３に戻って次の輪帯の位置にＸ方向に移動し、無ければ、創成加工を完了する（ステップ２１０）。
【００４７】
なお、本実施の形態の場合には、ＮＣ制御装置８は、図８の加工区間ｔ２に示されるように、当該加工区間ｔ２の終端部、すなわち、加工完了時における光学機能面２１と垂直面２２の交差部位に相当する終端仕上げ区間ｔ３では、工具切り込み速度Ｖを基準工具切り込み速度Ｖ０に一定に制御する。
【００４８】
これにより、光学機能面２１と垂直面２２のＶ字形の交差部位の加工精度を上げて両者の鋭利な交差部位を実現し、光学機能面２１の光学性能を向上させつつ、虹面の発生を抑止できる。
【００４９】
図９および図１０は、本実施の形態の創成加工によって製作されたフレネルレンズおよびフレネルレンズ成形型の構成例を示す略断面図である。
図９は、凹レンズとして機能するフレネルレンズ２０Ａを示し、図１０は、凸レンズとして機能するフレネルレンズ２０Ｂを示している。
【００５０】
なお、図９の凹レンズのフレネルレンズ２０Ａを型成形する場合には、図１０に例示される凸レンズのフレネルレンズ２０Ｂの光学機能面２１および垂直面２２に相当する、光学機能成形面２０ＫＡ−１（第１型面）および垂直成形面２０ＫＡ−２（第２型面）を有するフレネルレンズ成形型２０ＫＡを製作して使用すればよい。
【００５１】
同様に、図１０の凸レンズのフレネルレンズ２０Ｂを型成形する場合には、図９に例示される凹レンズのフレネルレンズ２０Ａの光学機能面２１および垂直面２２に相当する光学機能成形面２０ＫＢ−１（第１型面）および垂直成形面２０ＫＢ−２（第２型面）を有するフレネルレンズ成形型２０ＫＢを製作して使用すればよい。
【００５２】
いずれの場合も、垂直面２２における虹面発生が防止されるので、垂直面２２の虹面が隣接する光学機能面２１に映り込むことに起因する光学機能面２１の光学性能の低下が防止され、高品質のフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂを製作できる。
【００５３】
このように、本実施の形態１によれば、フレネルレンズ、フレネルレンズ用成形金型のレンズ面に垂直な垂直面２２のカッターマーク２３のピッチＰを不均一に、すなわち不規則に形成することができるので、垂直面２２における虹面の発生を抑制することが可能である。
【００５４】
この結果、工具７による切削加工によって製作されるフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂ、あるいはフレネルレンズ成形型２０ＫＡ、フレネルレンズ成形型２０ＫＢを用いて型成形されるフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂにおける光学性能の向上を実現できる。
【００５５】
なお、上述の超精密加工装置１０の構成としては、Ｂ軸回転テーブル３を備えない超精密加工旋盤装置（図示省略）でも、本実施の形態のフレネルレンズの製造方法、フレネルレンズ成形型の製造方法は実現可能である。
【００５６】
（実施の形態２）
次に、図１１、図１２、図１３を参照して、本発明の他の実施の形態について説明する。
図１１は、本実施の形態２の作用を説明する略断面図である。
図１２は、本実施の形態２の超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示すフローチャートである。
【００５７】
図１３は、本実施の形態２の超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示す線図である。
この実施の形態２の場合、実施の形態１と加工条件およびそれに応じた制御プログラム９の制御機能が異なるのみで、使用する超精密加工装置１０の構成は同一である。
【００５８】
この実施の形態２の場合には、加工中に、工具切り込み速度Ｖに変化は与えず一定とし、ワーク回転速度Ｗ（回転速度）を変化させることで、垂直面２２に不規則なピッチＰ３のカッターマーク２３ｃを形成する。
【００５９】
すなわち、この実施の形態２の場合には、図１１に例示されるように、所定の位置ａから主軸回転装置５の回転軸方向（Ｚ軸方向）に所定の位置ｂまで切り込む際、工具７の先端７ｂによって削られるレンズ面に垂直な垂直面２２のカッターマーク２３のピッチＰが一定とならないよう、被加工物２０のワーク回転速度Ｗを変動させることにより、工具７によるカッターマーク２３のピッチＰが不均一、すなわち不規則になるように制御する。
【００６０】
加工中における被加工物２０のワーク回転速度Ｗを可変に制御する具体例として、たとえば、上述の図５に例示されるカッターマーク２３ａになるよう、ある基準の速度（基準ワーク回転速度Ｗ０）に対し５０〜２００％の範囲でワーク回転速度Ｗの増減を繰り返すが、工具７の損傷が無く良好な加工面が得られる増減幅であればこの範囲以外でも良い。
【００６１】
図１２は、この実施の形態２の加工を実現するためのＮＣ制御装置８（制御プログラム９）の制御動作の一例を示している。
【００６２】
この実施の形態２の場合、ＮＣ制御装置８は、制御プログラム９を実行することにより、加工中に、上述の図７のステップ２０７の代わりに、ステップ２２０のようにワーク回転速度Ｗを、基準ワーク回転速度Ｗ０に対して不規則に変化させるように制御する点が、上述の実施の形態１と異なり、他は同様である。
【００６３】
また、図１３に例示されるように、ワーク回転速度Ｗを不規則に変化させる場合も、加工区間ｔ２の終端仕上げ区間ｔ３では、ワーク回転速度Ｗを、基準ワーク回転速度Ｗ０に一定に制御して、光学機能面２１と垂直面２２のＶ字形の交差部位の加工精度を上げて両者の鋭利な交差部位を実現し、光学機能面２１の光学性能を向上させつつ、虹面の発生を抑止する。
【００６４】
この実施の形態２によれば、上述の実施の形態１と同様に、垂直面２２に形成されるカッターマーク２３のピッチＰを不規則にして虹面の発生を防止できる効果が得られる。
【００６５】
以上説明したように、本発明の各実施の形態によれば、レンズ面に垂直な垂直面２２のカッターマークのピッチを不均一に、すなわち不規則にすることができるので、垂直面２２における虹面の発生が抑制され、垂直面２２の虹面が光学機能面２１に映り込むことが防止され、得られるフレネルレンズ２０Ａやフレネルレンズ２０Ｂの光学性能の向上を実現できる。
【００６６】
たとえば、レーザ干渉計では、レーザを参照レンズと検査対象の光学部品に照射し、反射または透過させた光の波形を干渉させることで現れる干渉縞で対象物の光学部品の面形状精度を測る評価システムが構成される場合がある。
【００６７】
このようなレーザ干渉計の参照レンズとして、たとえば、フレネルレンズを用いる場合、垂直面２２の規則的なカッターマークに起因する虹面の光学機能面２１に対する映り込みは、測定精度の劣化の一因となる。
【００６８】
従って、垂直面２２における虹面の発生が抑制された本実施の形態のフレネルレンズ２０Ａやフレネルレンズ２０Ｂをレーザ干渉計の参照レンズとして用いることにより、レーザ干渉計の測定精度を向上させることが可能になる。
【００６９】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、加工中において、工具切り込み速度Ｖの変化と、ワーク回転速度Ｗの変化を組み合わせて、垂直面２２に、不規則なピッチＰを有するカッターマーク２３が形成されるようにしてもよい。
【００７０】
たとえば、光学機器に使用される回転軸対称形状の高精度光学素子、または、それらを成形するための光学素子成型用金型とその切削加工法に広く適用できる。
【００７１】
［付記１］
回転軸対称レンズまたはレンズ成形型である被加工物を回転させながら、前記被加工物の正面から剣状工具を当接させ所定の深さまで切り込み、鋸刃状溝を創成されたフレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型において、工具切り込み方向に平行な面に形成されるカッターマークのピッチが一定間隔ではないことを特徴とするフレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型。
【００７２】
［付記２］
付記１記載のフレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型の面のカッターマークのピッチは、工具の切り込み速度を変動させることにより、形成されることを特徴とする、フレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型の切削加工方法。
【００７３】
［付記３］
付記１記載のフレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型の面のカッターマークのピッチは、フレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型の回転速度を変動させることにより、形成されることを特徴とする、フレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型の切削加工方法。
【符号の説明】
【００７４】
１ Ｚ軸スライドテーブル
２ Ｘ軸スライドテーブル
３ Ｂ軸回転テーブル
４ スピンドル
４ａ チャック
５ 主軸回転装置
６ 移動装置
７ 工具
７ａ 切刃
７ｂ 先端
８ ＮＣ制御装置
８ａ サーボ制御部
８ｂ コントローラ
９ 制御プログラム
１０ 超精密加工装置
２０ 被加工物
２０Ａ フレネルレンズ
２０Ｂ フレネルレンズ
２０ＫＡ フレネルレンズ成形型
２０ＫＡ−１ 光学機能成形面
２０ＫＡ−２ 垂直成形面
２０ＫＢ フレネルレンズ成形型
２０ＫＢ−１ 光学機能成形面
２０ＫＢ−２ 垂直成形面
２１ 光学機能面
２２ 垂直面
２３ カッターマーク
２３ａ カッターマーク
２３ｂ カッターマーク
２３ｃ カッターマーク
Ｐ ピッチ
Ｐ１ ピッチ
Ｐ２ ピッチ
Ｐ３ ピッチ
Ｖ 工具切り込み速度
Ｖ０ 基準工具切り込み速度
Ｗ ワーク回転速度
Ｗ０ 基準ワーク回転速度
ｔ１ 早送り区間
ｔ２ 加工区間
ｔ３ 終端仕上げ区間
ｔ４ 後退早送り区間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレネルレンズおよびフレネルレンズ成形型ならびにフレネルレンズの製造方法、フレネルレンズ成形型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、光学素子の一つとして、通常のレンズの屈折曲面を同心円状の複数の輪帯に分割して光軸方向に直交する平面上に不連続に配置した構成のフレネルレンズが知られている。
【０００３】
このフレネルレンズは、光軸方向の厚さを削減して大口径でも軽量化が可能であること、さらに、屈折面が非連続であることから、各屈折面の角度は自由に設定でき、球面収差などを補正して、明るく効率のよい短焦点レンズを実現することができる等の利点があり、広く用いられている。
【０００４】
このようなフレネルレンズまたはフレネルレンズ成形型の製造方法としては、特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００５】
すなわち、図１のよう、フレネルレンズ基板またはフレネルレンズ成形型基板等の素材１００を、光軸を中心として回転させながら、レンズ面またはレンズ成形面の正面に剣状工具１０１を当接させ、所定の深さまで切り込み、同心円状の鋸刃状溝を創成するものである。
【０００６】
この方法により、切刃１０２によって創成される工具転写面１０３と、工具先端によって削られる、光軸方向に平行な垂直面１０４が創成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１３８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の従来技術では、剣状工具１０１の送り速度および素材１００の回転速度は一定のため、図２に示すように剣状工具１０１の先端によって削られる光軸方向に平行な垂直面１０４には一定のピッチＡの規則的なカッターマークが形成される。
【０００９】
ところが、このような規則的なカッターマークは、光軸方向に平行な垂直面１０４における反射光の干渉によって虹面となり、隣接する工具転写面１０３に映りこみ、フレネルレンズの光学的な性能を低下させてしまう、という技術的課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、フレネルレンズにおける虹面の発生を抑制し、フレネルレンズの光学的性能を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点は、光軸方向に対して交差する光学機能面と、前記光軸方向に平行な段差面を有するフレネルレンズであって、
前記光軸方向に平行な段差面に形成されたカッターマークの前記光軸方向のピッチが不規則であるフレネルレンズを提供する。
【００１２】
本発明の第２の観点は、光軸方向に対して交差する光学機能面を転写する第１型面と、前記光軸方向に平行な段差面を転写する第２型面を有するフレネルレンズ成形型であって、
前記第２型面に形成されたカッターマークの前記光軸方向のピッチが不規則であるフレネルレンズ成形型を提供する。
【００１３】
本発明の第３の観点は、光軸方向に平行な回転軸によって相対的に回転される被加工物に対して、前記光軸方向に平行に相対的に移動する切削工具を当接させることで、前記光軸方向に対して交差する光学機能面および前記光軸方向に平行な段差面を創成するフレネルレンズの製造方法であって、
前記切削工具の移動速度および前記被加工物の回転速度の少なくとも一方を加工中に不規則に変動させるフレネルレンズの製造方法を提供する。
【００１４】
本発明の第４の観点は、光軸方向に平行な回転軸によって相対的に回転される被加工物に対して、前記光軸方向に平行に相対的に移動する切削工具を当接させることで、前記光軸方向に対して交差する光学機能面を転写する第１型面および前記光軸方向に平行な段差面を転写する第２型面を形成するフレネルレンズ成形型の製造方法であって、
前記切削工具の移動速度および前記被加工物の回転速度の少なくとも一方を加工中に不規則に変動させるフレネルレンズ成形型の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フレネルレンズにおける虹面の発生を抑制し、フレネルレンズの光学的性能を向上させることが可能な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のフレネルレンズの加工方法を示す略断面図である。
【図２】従来のフレネルレンズの拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法を実施する加工装置の構成の一例を示す概念図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する略断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する拡大断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態である超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施の形態である超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示す線図である。
【図９】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズおよびフレネルレンズ成形型の構成例を示す略断面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態であるフレネルレンズおよびフレネルレンズ成形型の構成例を示す略断面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する略断面図である。
【図１２】本発明の他実施の形態における超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の他実施の形態における超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本実施の形態では、第１態様として、剣状工具を用い、レンズ面またはレンズ成形面の正面に工具を当接させ所定の深さまで切り込み、鋸刃状溝を創成するフレネルレンズ加工において、工具切り込み方向に平行な面のカッターマークのピッチが一定でない、加工技術を例示する。
【００１８】
また、第２態様では、上述の第１態様において、工具の切り込み速度を変動させる方法にて、剣状工具先端により形成される工具切り込み方向に平行な面のカッターマークのピッチが一定にならないように制御する。
【００１９】
また、第３態様では、上述の第１態様において、被加工物の回転速度を変動させる方法にて、剣状工具先端により形成される工具切り込み方向に平行な面のカッターマークのピッチが一定にならないように制御する。
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、以下の本実施の形態の説明では、各図において、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向は図示の通りとする。
【００２１】
（実施の形態１）
図３は、本発明の一実施の形態であるフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法を実施する加工装置の構成の一例を示す概念図である。
図４は、本実施の形態のフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する略断面図である。
【００２２】
図５および図６は、本実施の形態のフレネルレンズの製造方法およびフレネルレンズ成形型の製造方法の作用を説明する拡大断面図である。
本実施の形態では、一例として、たとえば、超精密加工旋盤からなる超精密加工装置１０を例示する。
【００２３】
図３に例示されるように、本実施の形態の超精密加工装置１０は、Ｚ軸方向に移動制御するＺ軸スライドテーブル１と、Ｘ軸方向に移動制御するＸ軸スライドテーブル２と、ＸＺ軸平面に垂直なＹ軸方向を回転軸として回転するＢ軸回転テーブル３を備え、さらに、上記Ｘ，Ｙ，Ｚ，ＢおよびＺ軸の回りの回転の５軸の移動を同期制御することが可能なＮＣ制御装置８を備えている。
【００２４】
Ｚ軸スライドテーブル１上には、Ｚ軸方向と平行な向きに主軸回転軸を持つ主軸回転装置５が備え付けられ、Ｂ軸回転テーブル３の上には、Ｘ軸とＺ軸方向に調整できる移動装置６が備え付けられている。
【００２５】
主軸回転装置５には、Ｚ軸方向にスピンドル４が設けられ、このスピンドル４の先端には、チャック４ａを介して被加工物２０が着脱自在に保持されている。
【００２６】
また、Ｂ軸回転テーブル３に搭載された移動装置６には切削工具を保持できる図示しない刃物台構造を備えており、単結晶ダイヤモンドで切刃７ａが構成された工具７（切削工具）が取り付けられている。
【００２７】
ＮＣ制御装置８は、上記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂの４軸の各々に設けられた図示しないサーボモータ、およびスピンドル４を回転駆動する図示しないスピンドルモータの回転を制御するサーボ制御部８ａと、このサーボ制御部８ａを制御するコンピュータからなるコントローラ８ｂを備えている。
【００２８】
コントローラ８ｂは、たとえば、ＮＣプログラム等の制御プログラム９を実行することで、後述のフローチャートに例示されるような加工動作を実現する情報処理機能を備えている。
【００２９】
本実施の形態の場合、たとえば、被加工物２０から後述のようなフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂを直接的に加工する場合には、被加工物２０は光学素子素材で構成される。
【００３０】
また、後述のようなフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂを成形するためのフレネルレンズ成形型２０ＫＡ、フレネルレンズ成形型２０ＫＢを製作する場合には、被加工物２０は、金属等の型材料で構成される。
【００３１】
簡単のため、以下では、被加工物２０からフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂを切削加工で直接的に製作する場合について説明する。
【００３２】
次に本実施の形態１の作用について図４、図５、図６を用いて説明する。
まず、被加工物２０を主軸回転装置５のスピンドル４の先端に保持させて、主軸回転装置５のスピンドル４を介して被加工物２０を回転させる。
【００３３】
そして、被加工物２０の正面に工具７を当接して所定の溝幅かつ所定の切り込み深さまで切り込む動作を被加工物２０の外周から中心、或いは、その反対方向に向かって所望の輪帯数だけ繰り返し、光軸方向（この場合、Ｚ軸方向）に交差する複数の光学機能面２１（光学機能面）（輪帯）および光軸方向に平行な垂直面２２（段差面）からなる鋸刃状溝を創成する。
【００３４】
この時、各々が同心円状の光学機能面２１である複数の輪帯を加工するために、被加工物２０に対する工具７の走査方法の一例として、図４に示すように所定の位置ａから主軸回転軸方向に所定の位置ｂまで切り込み、再び所定の位置ａまで戻って、所定の溝幅ｃまで移動する、という動作を輪帯数だけ繰り返す。
【００３５】
ここで、本実施の形態の場合には、所定の位置ａからスピンドル４の回転軸方向（Ｚ軸方向）に所定の位置ｂまで工具７を相対的に切り込む際、工具７の先端７ｂによって削られるレンズ面（光軸に直交する平面でこの場合Ｘ−Ｙ平面）に垂直な垂直面２２に形成されるカッターマーク２３のピッチＰが一定とならないよう、工具７の切り込み速度を変動させ、工具７によって形成されるカッターマーク２３のピッチＰを不均一、すなわち不規則にする。
【００３６】
工具の切り込み速度を変化させる具体例として、図５に示すカッターマーク２３ａになるように、加工中に、ある基準の速度（基準工具切り込み速度Ｖ０）に対し５０％〜２００％の範囲で工具切り込み速度Ｖ（移動速度）の増減を繰り返すが、工具７の損傷が無く、かつ垂直面２２および光学機能面２１に良好な加工面が得られる増減幅であればこの範囲以外でも良い。
【００３７】
また、図６に示すランダムなピッチＰ２のカッターマーク２３ｂとなるよう基準の速度（基準工具切り込み速度Ｖ０）に対し、工具７の工具切り込み速度Ｖをランダムに変化させても良い。
【００３８】
このような本実施の形態の超精密加工装置１０の動作の一例をさらに詳細に説明する。
図７は、本実施の形態の超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示すフローチャートである。
図８は、本実施の形態の超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示す線図である。
【００３９】
本実施の形態の超精密加工装置１０のＮＣ制御装置８は、制御プログラム９を実行することによって、以下のような加工動作を実現する。
まず、ＮＣ制御装置８は、基準工具切り込み速度Ｖ０および基準ワーク回転速度Ｗ０の設定入力を受け付けて記憶する（ステップ２０１）。
【００４０】
基準工具切り込み速度Ｖ０は、被加工物２０の材質や工具７の種類等に応じて適宜決められる工具７の工具切り込み速度Ｖの基準値である。
同様に、基準ワーク回転速度Ｗ０は、被加工物２０の材質や工具７の種類等に応じて適宜決められるスピンドル４、すなわち被加工物２０の回転速度の基準値である。
【００４１】
次に、ＮＣ制御装置８は、主軸回転装置５を制御して被加工物２０を基準ワーク回転速度Ｗ０で回転させ（ステップ２０２）、さらに、Ｘ軸スライドテーブル２を制御して、工具７のＸ軸方向（加工される輪帯の直径方向）における位置決めを行う（ステップ２０３）。
【００４２】
その後、ＮＣ制御装置８は、Ｚ軸スライドテーブル１を制御して、工具７が被加工物２０の表面に接する加工開始位置まで、工具７を被加工物２０に相対的に高速に接近させる早送りを行う（図８の早送り区間ｔ１）（ステップ２０４）。
【００４３】
そして、ＮＣ制御装置８は、加工開始位置に到達したら（ステップ２０５）、工具７の送り速度、すなわち工具切り込み速度Ｖを、基準の基準工具切り込み速度Ｖ０に設定して、基準ワーク回転速度Ｗ０で一定に回転する被加工物２０に対して、工具７による光学機能面２１としての輪帯および垂直面２２の創成加工を開始する（ステップ２０６）。
【００４４】
そして、本実施の形態の場合、ＮＣ制御装置８は、この創成加工中に、Ｚ軸スライドテーブル１によるＺ軸方向（光軸方向）の相対的な移動速度を変化させることで、工具切り込み速度Ｖを基準工具切り込み速度Ｖ０に対して不規則に変動させ、不均一なピッチＰを有するカッターマーク２３を垂直面２２に形成するように制御する（図８の加工区間ｔ２）（ステップ２０７）。
【００４５】
そして、ＮＣ制御装置８は、Ｚ方向の切り込み加工が完了したら（ステップ２０８）、図４の位置ｂから位置ａに戻る工具７の後退早送りを実行する（図８の後退早送り区間ｔ４）（ステップ２０９）。
【００４６】
そして、ＮＣ制御装置８は、未加工の輪帯があれば、ステップ２０３に戻って次の輪帯の位置にＸ方向に移動し、無ければ、創成加工を完了する（ステップ２１０）。
【００４７】
なお、本実施の形態の場合には、ＮＣ制御装置８は、図８の加工区間ｔ２に示されるように、当該加工区間ｔ２の終端部、すなわち、加工完了時における光学機能面２１と垂直面２２の交差部位に相当する終端仕上げ区間ｔ３では、工具切り込み速度Ｖを基準工具切り込み速度Ｖ０に一定に制御する。
【００４８】
これにより、光学機能面２１と垂直面２２のＶ字形の交差部位の加工精度を上げて両者の鋭利な交差部位を実現し、光学機能面２１の光学性能を向上させつつ、虹面の発生を抑止できる。
【００４９】
図９および図１０は、本実施の形態の創成加工によって製作されたフレネルレンズおよびフレネルレンズ成形型の構成例を示す略断面図である。
図９は、凹レンズとして機能するフレネルレンズ２０Ａを示し、図１０は、凸レンズとして機能するフレネルレンズ２０Ｂを示している。
【００５０】
なお、図９の凹レンズのフレネルレンズ２０Ａを型成形する場合には、図１０に例示される凸レンズのフレネルレンズ２０Ｂの光学機能面２１および垂直面２２に相当する、光学機能成形面２０ＫＡ−１（第１型面）および垂直成形面２０ＫＡ−２（第２型面）を有するフレネルレンズ成形型２０ＫＡを製作して使用すればよい。
【００５１】
同様に、図１０の凸レンズのフレネルレンズ２０Ｂを型成形する場合には、図９に例示される凹レンズのフレネルレンズ２０Ａの光学機能面２１および垂直面２２に相当する光学機能成形面２０ＫＢ−１（第１型面）および垂直成形面２０ＫＢ−２（第２型面）を有するフレネルレンズ成形型２０ＫＢを製作して使用すればよい。
【００５２】
いずれの場合も、垂直面２２における虹面発生が防止されるので、垂直面２２の虹面が隣接する光学機能面２１に映り込むことに起因する光学機能面２１の光学性能の低下が防止され、高品質のフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂを製作できる。
【００５３】
このように、本実施の形態１によれば、フレネルレンズ、フレネルレンズ用成形金型のレンズ面に垂直な垂直面２２のカッターマーク２３のピッチＰを不均一に、すなわち不規則に形成することができるので、垂直面２２における虹面の発生を抑制することが可能である。
【００５４】
この結果、工具７による切削加工によって製作されるフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂ、あるいはフレネルレンズ成形型２０ＫＡ、フレネルレンズ成形型２０ＫＢを用いて型成形されるフレネルレンズ２０Ａ、フレネルレンズ２０Ｂにおける光学性能の向上を実現できる。
【００５５】
なお、上述の超精密加工装置１０の構成としては、Ｂ軸回転テーブル３を備えない超精密加工旋盤装置（図示省略）でも、本実施の形態のフレネルレンズの製造方法、フレネルレンズ成形型の製造方法は実現可能である。
【００５６】
（実施の形態２）
次に、図１１、図１２、図１３を参照して、本発明の他の実施の形態について説明する。
図１１は、本実施の形態２の作用を説明する略断面図である。
図１２は、本実施の形態２の超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示すフローチャートである。
【００５７】
図１３は、本実施の形態２の超精密加工装置の制御プログラム制御による加工制御の作用の一例を示す線図である。
この実施の形態２の場合、実施の形態１と加工条件およびそれに応じた制御プログラム９の制御機能が異なるのみで、使用する超精密加工装置１０の構成は同一である。
【００５８】
この実施の形態２の場合には、加工中に、工具切り込み速度Ｖに変化は与えず一定とし、ワーク回転速度Ｗ（回転速度）を変化させることで、垂直面２２に不規則なピッチＰ３のカッターマーク２３ｃを形成する。
【００５９】
すなわち、この実施の形態２の場合には、図１１に例示されるように、所定の位置ａから主軸回転装置５の回転軸方向（Ｚ軸方向）に所定の位置ｂまで切り込む際、工具７の先端７ｂによって削られるレンズ面に垂直な垂直面２２のカッターマーク２３のピッチＰが一定とならないよう、被加工物２０のワーク回転速度Ｗを変動させることにより、工具７によるカッターマーク２３のピッチＰが不均一、すなわち不規則になるように制御する。
【００６０】
加工中における被加工物２０のワーク回転速度Ｗを可変に制御する具体例として、たとえば、上述の図５に例示されるカッターマーク２３ａになるよう、ある基準の速度（基準ワーク回転速度Ｗ０）に対し５０〜２００％の範囲でワーク回転速度Ｗの増減を繰り返すが、工具７の損傷が無く良好な加工面が得られる増減幅であればこの範囲以外でも良い。
【００６１】
図１２は、この実施の形態２の加工を実現するためのＮＣ制御装置８（制御プログラム９）の制御動作の一例を示している。
【００６２】
この実施の形態２の場合、ＮＣ制御装置８は、制御プログラム９を実行することにより、加工中に、上述の図７のステップ２０７の代わりに、ステップ２２０のようにワーク回転速度Ｗを、基準ワーク回転速度Ｗ０に対して不規則に変化させるように制御する点が、上述の実施の形態１と異なり、他は同様である。
【００６３】
また、図１３に例示されるように、ワーク回転速度Ｗを不規則に変化させる場合も、加工区間ｔ２の終端仕上げ区間ｔ３では、ワーク回転速度Ｗを、基準ワーク回転速度Ｗ０に一定に制御して、光学機能面２１と垂直面２２のＶ字形の交差部位の加工精度を上げて両者の鋭利な交差部位を実現し、光学機能面２１の光学性能を向上させつつ、虹面の発生を抑止する。
【００６４】
この実施の形態２によれば、上述の実施の形態１と同様に、垂直面２２に形成されるカッターマーク２３のピッチＰを不規則にして虹面の発生を防止できる効果が得られる。
【００６５】
以上説明したように、本発明の各実施の形態によれば、レンズ面に垂直な垂直面２２のカッターマークのピッチを不均一に、すなわち不規則にすることができるので、垂直面２２における虹面の発生が抑制され、垂直面２２の虹面が光学機能面２１に映り込むことが防止され、得られるフレネルレンズ２０Ａやフレネルレンズ２０Ｂの光学性能の向上を実現できる。
【００６６】
たとえば、レーザ干渉計では、レーザを参照レンズと検査対象の光学部品に照射し、反射または透過させた光の波形を干渉させることで現れる干渉縞で対象物の光学部品の面形状精度を測る評価システムが構成される場合がある。
【００６７】
このようなレーザ干渉計の参照レンズとして、たとえば、フレネルレンズを用いる場合、垂直面２２の規則的なカッターマークに起因する虹面の光学機能面２１に対する映り込みは、測定精度の劣化の一因となる。
【００６８】
従って、垂直面２２における虹面の発生が抑制された本実施の形態のフレネルレンズ２０Ａやフレネルレンズ２０Ｂをレーザ干渉計の参照レンズとして用いることにより、レーザ干渉計の測定精度を向上させることが可能になる。
【００６９】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、加工中において、工具切り込み速度Ｖの変化と、ワーク回転速度Ｗの変化を組み合わせて、垂直面２２に、不規則なピッチＰを有するカッターマーク２３が形成されるようにしてもよい。
【００７０】
たとえば、光学機器に使用される回転軸対称形状の高精度光学素子、または、それらを成形するための光学素子成型用金型とその切削加工法に広く適用できる。
【００７１】
［付記１］
回転軸対称レンズまたはレンズ成形型である被加工物を回転させながら、前記被加工物の正面から剣状工具を当接させ所定の深さまで切り込み、鋸刃状溝を創成されたフレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型において、工具切り込み方向に平行な面に形成されるカッターマークのピッチが一定間隔ではないことを特徴とするフレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型。
【００７２】
［付記２］
付記１記載のフレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型の面のカッターマークのピッチは、工具の切り込み速度を変動させることにより、形成されることを特徴とする、フレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型の切削加工方法。
【００７３】
［付記３］
付記１記載のフレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型の面のカッターマークのピッチは、フレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型の回転速度を変動させることにより、形成されることを特徴とする、フレネルレンズまたはフレネルレンズ成形用金型の切削加工方法。
【符号の説明】
【００７４】
１ Ｚ軸スライドテーブル
２ Ｘ軸スライドテーブル
３ Ｂ軸回転テーブル
４ スピンドル
４ａ チャック
５ 主軸回転装置
６ 移動装置
７ 工具
７ａ 切刃
７ｂ 先端
８ ＮＣ制御装置
８ａ サーボ制御部
８ｂ コントローラ
９ 制御プログラム
１０ 超精密加工装置
２０ 被加工物
２０Ａ フレネルレンズ
２０Ｂ フレネルレンズ
２０ＫＡ フレネルレンズ成形型
２０ＫＡ−１ 光学機能成形面
２０ＫＡ−２ 垂直成形面
２０ＫＢ フレネルレンズ成形型
２０ＫＢ−１ 光学機能成形面
２０ＫＢ−２ 垂直成形面
２１ 光学機能面
２２ 垂直面
２３ カッターマーク
２３ａ カッターマーク
２３ｂ カッターマーク
２３ｃ カッターマーク
Ｐ ピッチ
Ｐ１ ピッチ
Ｐ２ ピッチ
Ｐ３ ピッチ
Ｖ 工具切り込み速度
Ｖ０ 基準工具切り込み速度
Ｗ ワーク回転速度
Ｗ０ 基準ワーク回転速度
ｔ１ 早送り区間
ｔ２ 加工区間
ｔ３ 終端仕上げ区間
ｔ４ 後退早送り区間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に対して交差する光学機能面と、前記光軸方向に平行な段差面を有するフレネルレンズであって、
前記光軸方向に平行な段差面に形成されたカッターマークの前記光軸方向のピッチが不規則であることを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項２】
請求項１記載のフレネルレンズにおいて、
切削工具を用いた切削加工によって製作され、前記カッターマークは前記切削工具によって形成されたことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項３】
請求項１記載のフレネルレンズにおいて、
成形型を用いた型成形によって製作され、前記カッターマークは前記成形型からの転写によって形成されたことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項４】
光軸方向に対して交差する光学機能面を転写する第１型面と、前記光軸方向に平行な段差面を転写する第２型面を有するフレネルレンズ成形型であって、
前記第２型面に形成されたカッターマークの前記光軸方向のピッチが不規則であることを特徴とするフレネルレンズ成形型。
【請求項５】
光軸方向に平行な回転軸によって相対的に回転される被加工物に対して、前記光軸方向に平行に相対的に移動する切削工具を当接させることで、前記光軸方向に対して交差する光学機能面および前記光軸方向に平行な段差面を創成するフレネルレンズの製造方法であって、
前記切削工具の移動速度および前記被加工物の回転速度の少なくとも一方を加工中に不規則に変動させることを特徴とするフレネルレンズの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のフレネルレンズの製造方法において、
加工終端部において、前記切削工具の前記移動速度および前記被加工物の前記回転速度を一定にすることを特徴とするフレネルレンズの製造方法。
【請求項７】
光軸方向に平行な回転軸によって相対的に回転される被加工物に対して、前記光軸方向に平行に相対的に移動する切削工具を当接させることで、前記光軸方向に対して交差する光学機能面を転写する第１型面および前記光軸方向に平行な段差面を転写する第２型面を形成するフレネルレンズ成形型の製造方法であって、
前記切削工具の移動速度および前記被加工物の回転速度の少なくとも一方を加工中に不規則に変動させることを特徴とするフレネルレンズ成形型の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載のフレネルレンズ成形型の製造方法において、
加工終端部において、前記切削工具の前記移動速度および前記被加工物の前記回転速度を一定にすることを特徴とするフレネルレンズ成形型の製造方法。
【請求項１】
光軸方向に対して交差する光学機能面と、前記光軸方向に平行な段差面を有するフレネルレンズであって、
前記光軸方向に平行な段差面に形成されたカッターマークの前記光軸方向のピッチが不規則であることを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項２】
請求項１記載のフレネルレンズにおいて、
切削工具を用いた切削加工によって製作され、前記カッターマークは前記切削工具によって形成されたことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項３】
請求項１記載のフレネルレンズにおいて、
成形型を用いた型成形によって製作され、前記カッターマークは前記成形型からの転写によって形成されたことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項４】
光軸方向に対して交差する光学機能面を転写する第１型面と、前記光軸方向に平行な段差面を転写する第２型面を有するフレネルレンズ成形型であって、
前記第２型面に形成されたカッターマークの前記光軸方向のピッチが不規則であることを特徴とするフレネルレンズ成形型。
【請求項５】
光軸方向に平行な回転軸によって相対的に回転される被加工物に対して、前記光軸方向に平行に相対的に移動する切削工具を当接させることで、前記光軸方向に対して交差する光学機能面および前記光軸方向に平行な段差面を創成するフレネルレンズの製造方法であって、
前記切削工具の移動速度および前記被加工物の回転速度の少なくとも一方を加工中に不規則に変動させることを特徴とするフレネルレンズの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のフレネルレンズの製造方法において、
加工終端部において、前記切削工具の前記移動速度および前記被加工物の前記回転速度を一定にすることを特徴とするフレネルレンズの製造方法。
【請求項７】
光軸方向に平行な回転軸によって相対的に回転される被加工物に対して、前記光軸方向に平行に相対的に移動する切削工具を当接させることで、前記光軸方向に対して交差する光学機能面を転写する第１型面および前記光軸方向に平行な段差面を転写する第２型面を形成するフレネルレンズ成形型の製造方法であって、
前記切削工具の移動速度および前記被加工物の回転速度の少なくとも一方を加工中に不規則に変動させることを特徴とするフレネルレンズ成形型の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載のフレネルレンズ成形型の製造方法において、
加工終端部において、前記切削工具の前記移動速度および前記被加工物の前記回転速度を一定にすることを特徴とするフレネルレンズ成形型の製造方法。
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１１】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１７５０７６（Ｐ２０１１−１７５０７６Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３８７４７（Ｐ２０１０−３８７４７）
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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