CN1181965C - 菲涅耳透镜用模具加工方法、所用工具、所加工模具及透镜 - Google Patents

Abstract

一种菲涅耳透镜用模具加工方法是用于在模具原板10加工成具有分别对应于菲涅耳透镜30的镜面31以及非镜面32的壁面13、14的菲涅耳透镜成形沟12的菲涅耳透镜用模具20的加工方法。使用与刀尖4相继一端的棱线5作为刀刃的、在刀尖4上形成使一端的棱线5和另一端的棱线6结合起来的切口部7的工具。为了在工具1和模具原板10之间，使以模具中心线AX周围赋予相对的旋转运动，并通过切口部7，使与菲涅耳透镜成形沟12的非镜面相对应的壁面14由上端开始逐渐被切削，而以刀刃5为开头，把工具1送入模具原板10。在与非镜面相对应的壁面14上，由切口部7形成凹凸状的切痕15。

Description

菲涅耳透镜用模具加工方法、所用工具、所加工模具及透镜

技术领域

本发明涉及一种菲涅耳透镜用的模具加工方法、该加工方法所使用的工具、和用这个加工方法加工的模具以及菲涅耳透镜。

背景技术

菲涅耳透镜是把具有细微宽度的透镜面，以整个透镜的光轴为中心向半径方向重复形成的。这样的透镜是利用模具制造的。在模具上，存在着通过切削加工形成多个用于成形各个镜面和位于镜面间的非镜面的菲涅耳成形沟的母模、由母模成形的靠膜、以及由靠模所成形的原模。靠模是通过复制形成多个的菲涅耳成形沟的母模表面的菲涅耳成形面而形成的，原模是通过再次复制靠模表面复制的菲涅耳成形面而形成的。因此，原模表面的菲涅耳成形面的形状，是与菲涅耳透镜镜面的菲涅耳面互补的。菲涅耳透镜是通过使一定厚度的熔融状态的UV固型树脂流入原模的菲涅耳成形面，然后经紫外线照射使树脂硬化，把树脂固化物从原模上剥下来而形成的。

上述的母模，是利用钻石制的车刀经过切削加工而形成一定的形状。但是，由于以往的车刀刀尖非常锐利，产生刀片碎片，工具寿命变短。

发明内容

所以，本发明的目的是提供一种能够防止由刀片碎片引起的工具寿命低下的加工方法及所使用的工具。另外，本发明也以提供利用能够防止刀片碎片的技术使菲涅耳透镜具有付加值的加工方法及模具为目的。

本发明是利用以下所述的加工方法等来解决上述课题的。在以下说明中，为了使本发明易于理解，把附图的参照符号写在括弧里，但是，本发明并没有被限定为图示的形态。

本发明的加工方法是用于在模具原板10加工具有分别对应于菲涅耳透镜30的镜面31以及非镜面32的壁面13、14的菲涅耳透镜成形沟12的菲涅耳透镜用模具20的加工方法。使用与刀尖4相继的一端的棱线5作为刀刃所构成的、在刀尖4上形成使一端的棱线5和另一端的棱线6结合起来的切口部7的工具1。为了在工具和模具原板之间，使以模具中心线AX周围赋予相对的旋转运动，并通过前述切口部，使与前述菲涅耳透镜成形沟的非镜面相对应的壁面由上端开始逐渐被切削，而以前述刀刃为开头，把工具送入模具原板。

用这样的加工方法，在工具的刀尖上设切口部，利用这个切口部，切削对应于非镜面的壁面，因此刀尖的强度增大，刀片碎片的发生频率降低，这样就可以延长工具的寿命。而且，由于用切口部切削菲涅耳成形沟的壁面，因此可以控制壁光洁度等形状特征与切口部的形状相适应。例如，可以通过切口部在与非镜面相对应的壁面上形成凹凸状的切削痕15。在这种情况下，切削痕的凹凸部33被复制到菲涅耳透镜的非镜面上，非镜面的光洁度变大，结果，非镜面成为毛玻璃状的无光面，透镜内的杂散光从非镜面的射出被抑制，从而对比度被改善。

本发明的工具1是在模具原板加工具有分别与菲涅耳透镜30的镜面31和非镜面32相对应的壁面13，14的菲涅耳成形沟12的工具。它有刀尖4和与刀尖相继的一对棱线5、6，一端的棱线5作为切削与前述菲涅耳成形沟镜面相对应的壁面的刀刃，在前述刀尖上设计出切口部，使前述一端的棱线和另一端的棱线6结合起来。使用这个工具就能实现上述的加工方法。

本发明的模具为具有用上述加工方法所加工的菲涅耳成形沟12的模具。用这个模具，凭借工具的切口部，能够控制对应于非镜面的壁面的形状特性，并能赋予菲涅耳透镜的非镜面最合适的形状。

在本发明的模具中，在对应于菲涅耳成形沟的非镜面32的壁面14上，可以存在由于工具1的切口部7通过而形成的凹凸状的切削痕15。这样，在用模具制造的菲涅耳透镜的非镜面上，形成对应于切削痕的凹凸部33，就可以加大其光洁度。

本发明的菲涅耳透镜30，在非镜面32上，存在对应于模具加工时产生的切削痕15的凹凸部33。用这个菲涅耳透镜，非镜面成为毛玻璃状的无光面，可以抑制透镜内的杂散光从非镜面射出，改善对比度。

附图说明

图1为示出本发明的实施例所用的工具，(a)是俯视图，(b)是把刀尖一侧作为正面时的右侧视图，(c)是在(a)上用箭头c标出的从刀尖一侧看到的左侧面的图，(d)是在(a)上用箭头d标出的从刀尖一侧看到的右侧面的图。

图2为工具刀片部分的斜视图。

图3在刀尖上形成的切口部与刀刃两端的棱线交差所构成的角α和角β的变换例的图，(a)示出α大于β的情况，(b)示出α小于β的情况，(c)示出α为钝角而β为锐角的情况。

图4示出用图1的工具切削菲涅耳透镜模具时的图，(a)示出用车刀加工模具原板制造模具的情景，(b)示出把刀刃嵌入与菲涅耳成形沟的深度相当的数量，完成菲涅耳成形沟的情况。

图5示出用图4的加工方法制造的模具的主要部分的图。

图6示出用图5的模具制造的菲涅耳透镜的主要部分的图，(a)示出菲涅耳透镜的镜面和非镜面的图，(b)示出菲涅耳透镜的非镜面上形成的凹凸部。

图中，1-车刀(工具)，2-刀柄，3-刀片，4-刀尖，5-一端的棱线(刀刃)，6-棱线，7-切口部，10-模具原板，12-菲涅耳成形沟，13-与镜面对应的壁面，14-与非镜面对应的壁面，15-切削痕，20-菲涅耳透镜用模具，30-菲涅耳透镜，31-镜面，32-非镜面，33-因切削痕产生的凹凸部，AX-模具中心线。

具体实施方式

图1-图3示出实施例的工具，图4示出用这个工具切削模具原板，加工菲涅耳成形用模具的情景。

首先，从工具开始说明，图1的工具是由被用作车床的所谓的车刀1构成的，它有刀柄2和刀片3。刀柄2是把用碳素钢等高刚性材料构成的主体2a和由钨构成的刀片安装部2b一体化而制成的主体2a可以和把车刀1安装到车床上的刀柄(未图示)一体化构成，也可以是对于刀柄用螺栓等的连结方法装卸自如地安装。

刀片3是钻石制成的，用压接等众所周知的接合方法接合到刀柄2的刀头安装部2b上。刀片3有刀尖4和与刀尖4相继的一对棱线5、6，以一端的棱线5为刀刃，把上面的3a作为与刀刃5相对的前面而发挥作用。作为棱线5、6的交差角，刀尖角θ被设定为45度，但是，刀尖角θ并未被限定为45度。如图1(c)和(d)所示，刀片3的两个侧面3b、3c与前面3a，夹棱线5、6以稍小于90度(如87度)的角度交差。

如图1(a)和(b)所示，在刀片3的刀尖4上，把一对棱线5、6相结合形成切口部7。如图2所示，切口部7是把侧面3b、3c的相交棱线3d和前面3a的棱线5、6相交形成的顶点部分，沿与刀尖角θ的中分线CL垂直相交的方向切下而形成的。例如，把切口部7的前面3a上的宽度W(图1(a))的范围设定为2μm以上。

把刀尖角θ的中分线CL与切口部7所成的角φ作为一个例子设定为刀尖角θ的2倍，即90度。也就是说，图1的例子是，切口部7和棱线5、6互成相等的角度交差。但是角φ并未被限定为90度，可以有多种变化。例如，如图3(a)所示，刀刃一端的棱线5与切口部7交差所成的角α可以大于棱线6与切口部7交差所成的角β，又如图(b)所示，刀刃一端的棱线5与切口部7交差所成的角α也可以小于棱线6与切口部7交差所成的角β。图3(b)是把棱线5与切口部7的交差角α设定为90度的例子。虽然图3(a)把角α，β都设定为钝角，但也可以如图3(c)所示的那样，把刀刃一端的棱线5与切口部7的交差角α设定为钝角，而把棱线6与切口部7的交差角β设定为锐角。

下面，对用前述车刀1加工的菲涅耳透镜用模具的加工方法进行说明。图4(a)标示出了用车刀1加工模具原板10制造模具的情景。模具原板10以黄铜等比较软质的金属为材质，被装在车床的主轴(未图示)上，在模具中心线AX周围被旋转驱动。车刀1从模具原板10的表面11以刀刃5为开端被送入。这时，刀刃5的方向，被设定为平行于和在模具原板10上形成的菲涅耳成形沟12的镜面相对应的壁面13。刀尖4的位置是为了用切口部7加工与菲涅耳成形沟12的非镜面相对应的壁面14而确定的，而且，刀片3的方向(在图4(a)上用箭头F标示)被设定为与和菲涅耳成形沟12的非镜面相对应的壁面14相平行。但是，由于壁面14的角度随菲涅耳成形沟12的变化而变化，所以加工每个菲涅耳成形沟12时，车刀1的送入方向也要改变。

如上所述，通过把车刀1嵌入模具原板10，对应于菲涅耳成形沟12的非镜面的壁面14，从上端开始凭借切口部7逐渐被切削。又如图4(b)所示，通过把刀刃5嵌入与菲涅耳成形沟12的深度相当的数量，而形成与镜面相对应的壁面13，完成菲涅耳成形沟12。通过对所有的菲涅耳成。形沟12重复这样的加工，制成图5所示的模具20。用这样的切削加工制造的模具20就是所谓的母模，通过复制它表面的形状，制造出被称为靠模、原模的模具。而且，通过使树脂流入原模的表面并使之固化，制造出形状与模具20互补形状的如图6的菲涅耳透镜30。菲涅耳透镜30的镜面31与模具20的菲涅耳成形沟12的壁面13相对应，非镜面32与壁面14相对应。

用上面的加工方法加工菲涅耳成形沟12时，如图4(b)所示，在菲涅耳成形沟12的壁面14上，由于切口部7通过，形成凹凸状的切削痕15…15是上下方向的(即车刀1的送入方向)。因此，在用模具20制造的图6(a)的菲涅耳透镜30的非镜面32上，如图6(b)所示的那样，形成与切削痕15相对应的多个凹凸部33…33。因而，非镜面32的光洁度变大，成为毛玻璃状的无光面。其结果是，在透镜内重复反射的杂散光从非镜面32的射出被抑制，对比度提高。

切削痕15的间距能够按照相当于模具原板10旋转一周车刀1的送入量而进行调整，可以使切削痕15的形状依切口部7的形状而变化。基于切削痕15的模具壁面14的光洁度设定为3-4μm间距较为理想。

本发明的实施例并未被限定为上述的那样，可以有多种变化。比如，在工具方面，不仅仅限于用钻石制成的刀头，也可以用其他适合于超硬合金等金属加工的各种材质。模具原板的材质也可以有多种。在实施例方面，把切削加工成的模具作为母模，基于母模顺次形成靠模和原模，但也可以废除靠模和原模，把作为母模的模具表面加工成与菲涅耳透镜的表面相同的形状。

如上所述，用本发明，在工具的刀尖上设切口部，利用这个切口部切削与模具非镜面相对应的壁面，从而刀尖的强度增大，刀头碎片的发生频率降低，这样可以延长工具的寿命。而且，由于用切口部切削菲涅耳成形沟的壁面，可以使壁面的光洁度等形状特性与切口部的形状相适应，通过在与非镜面相对应的壁面上形成凹凸状的切削痕，就可以在最终制成的菲涅耳透镜上，增大非镜面的光洁度，形成所谓的无光面，使透镜内的杂散光从非镜面的射出被抑制，对比度得到改善。

Claims (6)

1.一种菲涅耳透镜用模具的加工方法，是用于在模具原板加工具有分别对应于菲涅耳透镜的镜面以及非镜面的壁面的菲涅耳透镜成形沟的菲涅耳透镜用模具的加工方法，其特征在于使用与刀尖相继的一端的棱线作为刀刃的、在刀尖上形成使一端的棱线和另一端的棱线结合起来的切口部的工具，为了在工具和模具原板之间，使以模具中心线AX周围赋予相对的旋转运动，并通过切口部，使与菲涅耳透镜成形沟的非镜面相对应的壁面由上端开始逐渐被切削，而以刀刃为开头，把工具送入模具原板。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是通过前述切口部在前述壁面上形成凹凸状的切削痕。

3.一种用于加工菲涅耳透镜用模具的工具，是在模具原板上加工具有分别与菲涅耳透镜的镜面及非镜面相对应的壁面的菲涅耳成形沟的工具，其特征是它有刀尖和与刀尖相继的一对棱线，一端的棱线作为用于切削与前述的菲涅耳成形沟的镜面相对应的壁面的刀刃，在前述刀尖上，把前述一端的棱线与另一端的棱线相结合，并设计切口部。

4.一种菲涅耳凸透境加工用的模具，其特征是具有用权利要求1的加工方法所加工的菲涅耳成形沟。

5.权利要求4所述的菲涅耳透镜加工用的模具，其特征是在与前述菲涅耳成形沟的镜面相对应的壁面上，存在着通过前述工具的切口部所形成的凹凸状的切削痕。

6.一种菲涅耳透镜，其特征是基于模具加工时所产生的切削痕的凹凸部存在于非镜面。

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