JP2014104563A - Method for machining lenticular-curved-surface array - Google Patents
Method for machining lenticular-curved-surface array Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014104563A JP2014104563A JP2012260901A JP2012260901A JP2014104563A JP 2014104563 A JP2014104563 A JP 2014104563A JP 2012260901 A JP2012260901 A JP 2012260901A JP 2012260901 A JP2012260901 A JP 2012260901A JP 2014104563 A JP2014104563 A JP 2014104563A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- curved surface
- surface shape
- processing
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、曲面状のワークに複数のレンズ用曲面形状を回転工具によって加工するレンズ用曲面アレイの加工方法に関する。 The present invention relates to a processing method for a curved surface array for lenses, in which a plurality of curved surface shapes for lenses are processed on a curved workpiece by a rotary tool.
デジタルカメラの市場規模拡大は、非球面レンズの金型加工技術を飛躍的に発展させている。さらにここ数年では、複雑光学系やコスト削減を目的として、非球面形状または球面形状を有するレンズ用曲面形状が複数配置されたレンズ用曲面アレイ(レンズアレイ)も注目されている。 The expansion of the digital camera market is advancing the die processing technology for aspheric lenses. Furthermore, in the past few years, a lens curved surface array (lens array) in which a plurality of lens curved surface shapes having an aspherical shape or a spherical shape are arranged has been attracting attention for the purpose of reducing the complexity of optical systems and costs.
直線状または平面状のワークに複数のレンズ用曲面形状を配置(加工)するために、回転工具を用いて複数の直線軸をコンタリングさせることによって、複数のレンズ用曲面形状を創成する加工方法が提案されている(非特許文献1参照)。また、特殊な加工装置を用いて回転工具とワークとを同回転数で同期回転させることによって、複数のレンズ用曲面形状を創成する加工方法も提案されている(特許文献1参照)。 A processing method for creating a plurality of curved surface shapes for lenses by contouring a plurality of linear axes using a rotary tool in order to arrange (processing) a plurality of curved surface shapes for lenses on a linear or planar workpiece. Has been proposed (see Non-Patent Document 1). In addition, there has also been proposed a machining method for creating a plurality of curved surface shapes for lenses by rotating a rotary tool and a workpiece synchronously at the same rotational speed using a special machining device (see Patent Document 1).
本件発明者によれば、直線状または平面状のワークでなくて曲面状のワークに複数のレンズ用曲面形状を配置(加工)することによって、光均質性や集光性を顕著に向上させることができ、短距離で投影可能なプロジェクタやステッパを実現できる可能性が高まることが知見された。 According to the inventor of the present invention, by arranging (processing) a plurality of curved surface shapes for lenses on a curved workpiece rather than a linear or planar workpiece, the light homogeneity and light condensing performance can be significantly improved. It has been found that the possibility of realizing a projector and a stepper capable of projecting at a short distance is increased.
しかしながら、非特許文献1または特許文献1に記載された加工方法は、前述のように直線状または平面状のワークに複数のレンズ用曲面形状を配置(加工)するための加工方法であり、曲面状のワークに複数のレンズ用曲面形状を配置(加工)することはできない。具体的には、当該加工方法を曲面状のワークへの加工に適用しても、各レンズ用曲面形状の加工品質の均一性が良好でないため、好ましい光学特性を得ることが困難である。 However, the processing method described in Non-Patent Document 1 or Patent Document 1 is a processing method for arranging (processing) a plurality of curved surface shapes for lenses on a linear or planar workpiece as described above. A plurality of curved surface shapes for lenses cannot be arranged (processed) on a workpiece. Specifically, even if the processing method is applied to processing a curved workpiece, it is difficult to obtain preferable optical characteristics because the processing quality uniformity of the curved surface shape for each lens is not good.
本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、均一な加工精度を確保しながら、曲面状のワークに複数のレンズ用曲面形状を加工できるレンズ用曲面アレイの加工方法を提供することである。 The present invention has been created based on the above findings. An object of the present invention is to provide a method for processing a curved surface array for a lens that can process a plurality of curved surface shapes for a lens on a curved workpiece while ensuring uniform processing accuracy.
本発明は、曲面状のワークに複数のレンズ用曲面形状を回転工具によって加工するレンズ用曲面アレイの加工方法であって、各レンズ用曲面形状は、基準位置座標と当該基準位置座標に対する相対位置座標とによって規定され、光軸を提供しており、前記加工方法は、(1)回転工具の先端を最初の加工対象であるレンズ用曲面形状の基準位置座標に移動させると共に、回転工具の回転軸を当該最初のレンズ用曲面形状の光軸と所定の相対角度をなすように調整する工程と、(2)当該最初のレンズ用曲面形状の相対位置座標に基づいて、回転工具の回転軸をそれ自身の軸方向に対して平行に維持したまま、回転工具の先端を順次移動させることで、当該レンズ用曲面形状を加工する工程と、(3)回転工具の先端を次の加工対象であるレンズ用曲面形状の基準位置座標に移動させると共に、回転工具の回転軸を当該次のレンズ用曲面形状の光軸と前記所定の相対角度をなすように調整する工程と、(4)当該次のレンズ用曲面形状の相対位置座標に基づいて、回転工具の回転軸をそれ自身の軸方向に対して平行に維持したまま、回転工具の先端を順次移動させることで、当該レンズ用曲面形状を加工する工程と、を備えたことを特徴とするレンズ用曲面アレイの加工方法である。 The present invention relates to a method of processing a curved surface array for a lens that processes a plurality of curved surface shapes for a lens on a curved workpiece with a rotary tool, and each curved surface shape for a lens has a reference position coordinate and a relative position relative to the reference position coordinate. The processing method includes (1) moving the tip of the rotary tool to the reference position coordinate of the curved surface shape for the lens that is the first processing target, and rotating the rotary tool. Adjusting the axis so as to form a predetermined relative angle with the optical axis of the first curved surface shape for the lens, and (2) based on the relative position coordinates of the curved surface shape for the first lens, the rotational axis of the rotary tool The step of processing the curved surface shape for the lens by sequentially moving the tip of the rotary tool while maintaining it parallel to its own axial direction, and (3) the tip of the rotary tool is the next processing target. Len Adjusting the rotation axis of the rotary tool so as to form the predetermined relative angle with the optical axis of the curved surface shape for the next lens, and (4) the next lens. Based on the relative position coordinates of the curved surface shape for the lens, the curved surface shape for the lens is processed by sequentially moving the tip of the rotating tool while maintaining the rotation axis of the rotating tool parallel to the axial direction of the rotating tool itself. And a process for processing a curved surface array for a lens.
本発明によれば、各レンズ用曲面形状が加工される間中、回転工具の回転軸が当該レンズ用曲面形状の光軸に対して所定の相対角度に維持されることにより、各レンズ用曲面形状の加工において回転工具の移動軌道、すなわち刃先の移動軌道(加工軌道)のバラツキが抑制される。これにより、加工される複数のレンズ用曲面形状間においてバラツキの少ない(均一な)加工精度を得ることができる。 According to the present invention, while the curved surface shape for each lens is processed, the rotation axis of the rotary tool is maintained at a predetermined relative angle with respect to the optical axis of the curved surface shape for the lens. In machining the shape, variations in the moving trajectory of the rotary tool, that is, the movement trajectory (machining trajectory) of the cutting edge are suppressed. As a result, it is possible to obtain a processing accuracy with less variation (uniform) between the plurality of curved surface shapes for lenses to be processed.
尚、複数のレンズ用曲面形状とは、当然に、3以上のレンズ用曲面形状を含む。その場合、(3)工程及び(4)工程が、順次、加工対象のレンズ用曲面形状毎に繰り返される。 The plurality of lens curved surface shapes naturally include three or more lens curved surface shapes. In that case, the steps (3) and (4) are sequentially repeated for each curved surface shape of the lens to be processed.
本発明においては、最初のレンズ用曲面形状と次のレンズ用曲面形状と(更にそれ以後のレンズ用曲面形状と)が同一である必要はない。両者が異なっていても、バラツキの少ない(均一な)加工精度が得られる。例えば光源からの距離に対応して各レンズ用曲面形状の曲率を積極的に変更することにより、レンズ用曲面アレイ全体の光学特性を向上させることも可能である。 In the present invention, the first lens curved surface shape and the next lens curved surface shape (and the subsequent lens curved surface shape) do not have to be the same. Even if they are different, processing accuracy with little variation (uniform) can be obtained. For example, it is possible to improve the optical characteristics of the entire curved lens array by actively changing the curvature of the curved surface shape for each lens in accordance with the distance from the light source.
具体的には、例えば、前記ワークは、レンズ用曲面アレイの加工前において、所定方向の断面が同一形状である。すなわち、本発明は、いわゆるシリンドリカルレンズアレイの加工に適用可能である。 Specifically, for example, the workpiece has a same cross-section in a predetermined direction before processing the lens curved surface array. That is, the present invention can be applied to the processing of so-called cylindrical lens arrays.
また、具体的には、例えば、前記回転工具は、単結晶ダイヤモンドエンドミルである。 Specifically, for example, the rotary tool is a single crystal diamond end mill.
また、本発明は、前記加工方法によって加工されたことを特徴とするレンズアレイである。 The present invention is also a lens array processed by the processing method.
本発明によれば、前記加工方法によって複数のレンズ用曲面形状間におけるバラツキの少ない(均一な)加工精度を得ることができることにより、レンズアレイ全体で好ましい光学特性を得ることができる。 According to the present invention, by the processing method, it is possible to obtain processing accuracy with less variation (uniformity) between a plurality of curved surface shapes for lenses, so that preferable optical characteristics can be obtained in the entire lens array.
本件発明者による実際の検証によれば、本発明によって、各レンズ用曲面形状の表面粗さの絶対値が5nmRa以下であるレンズアレイが実現され得る。ここで、「Ra」は、算術平均粗さであることを示し、JIS B0601の規定による。 According to the actual verification by the present inventors, a lens array in which the absolute value of the surface roughness of each lens curved surface shape is 5 nmRa or less can be realized by the present invention. Here, “Ra” indicates arithmetic mean roughness, and is defined by JIS B0601.
また、本件発明者による実際の検証によれば、本発明によって、各レンズ用曲面形状の表面粗さの偏差が±5nmRa以下であるレンズアレイが実現され得る。 Further, according to the actual verification by the present inventors, a lens array in which the deviation of the surface roughness of the curved surface shape for each lens is ± 5 nmRa or less can be realized by the present invention.
また、本発明は、前記加工方法によって加工されたことを特徴とするレンズアレイ用成形型(通常は金型)である。 The present invention also provides a lens array mold (usually a mold) processed by the above processing method.
本発明によれば、前記加工方法によって、加工される複数のレンズ用曲面形状間においてバラツキの少ない(均一な)加工精度を得ることができることにより、当該レンズアレイ用成形型から成型されるレンズアレイ全体で好ましい光学特性を得ることができる。 According to the present invention, by the processing method, it is possible to obtain a processing accuracy with less variation (uniformity) among a plurality of curved surface shapes for lenses to be processed. Overall, favorable optical properties can be obtained.
本件発明者による実際の検証によれば、本発明によって、各レンズ用曲面形状の表面粗さの絶対値が5nmRa以下であるレンズアレイ用成形型が実現され得る。 According to the actual verification by the present inventors, a lens array mold in which the absolute value of the surface roughness of the curved surface shape for each lens is 5 nmRa or less can be realized by the present invention.
また、本件発明者による実際の検証によれば、本発明によって、各レンズ用曲面形状の表面粗さの偏差が±5nmRa以下であるレンズアレイ用成形型が実現され得る。 Further, according to actual verification by the present inventors, a lens array mold in which the deviation of the surface roughness of the curved surface shape for each lens is ± 5 nmRa or less can be realized by the present invention.
また、本発明は、前記加工方法によって加工されたことを特徴とするミラーである。 In addition, the present invention is a mirror characterized by being processed by the processing method.
本発明によれば、前記加工方法によって、加工される複数のレンズ用曲面形状間においてバラツキの少ない(均一な)加工精度を得ることができることにより、ミラー全体で好ましい光学特性を得ることができる。 According to the present invention, by the processing method, it is possible to obtain processing accuracy with less variation (uniformity) between the plurality of lens curved surfaces to be processed, so that preferable optical characteristics can be obtained over the entire mirror.
本件発明者による実際の検証によれば、本発明によって、各レンズ用曲面形状の表面粗さの絶対値が5nmRa以下であるミラーが実現され得る。 According to the actual verification by the present inventor, according to the present invention, a mirror having an absolute value of the surface roughness of each lens curved surface shape of 5 nmRa or less can be realized.
また、本件発明者による実際の検証によれば、本発明によって、各レンズ用曲面形状の表面粗さの偏差が±5nmRa以下であるミラーが実現され得る。 Further, according to the actual verification by the present inventor, according to the present invention, a mirror having a deviation in surface roughness of each lens curved surface shape of ± 5 nmRa or less can be realized.
本発明によれば、各レンズ用曲面形状が加工される間中、回転工具の回転軸が当該レンズ用曲面形状の光軸に対して所定の相対角度に維持されることにより、各レンズ用曲面形状の加工において回転工具の移動軌道すなわち刃先の移動軌道(加工軌道)のバラツキが抑制される。これにより、加工される複数のレンズ用曲面形状間においてバラツキの少ない(均一な)加工精度を得ることができる。 According to the present invention, while the curved surface shape for each lens is processed, the rotation axis of the rotary tool is maintained at a predetermined relative angle with respect to the optical axis of the curved surface shape for the lens. In the machining of the shape, variations in the movement trajectory of the rotary tool, that is, the movement trajectory of the cutting edge (processing trajectory) are suppressed. As a result, it is possible to obtain a processing accuracy with less variation (uniform) between the plurality of curved surface shapes for lenses to be processed.
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施の形態のレンズ用曲面アレイの加工方法で用いられる加工機を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic view showing a processing machine used in the method for processing a curved surface array for lenses according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施の形態で用いられる加工機10は、鋳鉄製のベッド11と、ベッド11上に配置されてX軸方向に移動可能なX軸テーブル12と、ベッド11上に配置されてZ軸方向に移動可能なZ軸テーブル14と、Z軸テーブル14上に固定されたコラム13と、コラム13上に取り付けられてY軸方向に移動可能なY軸アーム17と、X軸テーブル12上に搭載されてY軸と平行なB軸を中心に回転可能なB軸回転テーブル15と、各軸方向の移動及び回転を制御する数値制御装置31と、を備えている。
As shown in FIG. 1, a
X軸テーブル12とY軸アーム17とZ軸テーブル14とは、具体的には、有限形V−Vころがり方式が直線案内とされ、サーボモータ(リニアモータ)によってX、Y、Z軸方向にそれぞれ直線駆動されるようになっている。また、X軸テーブル12、Y軸アーム17、Z軸テーブル14のX、Y、Z軸位置情報は、各サーボモータに取り付けられた高分解能光学スケール(リニアエンコーダ)によってそれぞれ取得されるようになっている。
Specifically, the X-axis table 12, the Y-
一方、B軸回転テーブル15は、具体的には、空気静圧軸受が回転軸受とされ、サーボモータによってB軸を中心に回転駆動されるようになっている。また、B軸回転テーブル15のB軸角度情報は、当該サーボモータに取り付けられた高分解能光学スケール(ロータリーエンコーダ)によって取得されるようになっている。 On the other hand, the B-axis rotary table 15 specifically has an aerostatic bearing as a rotary bearing, and is driven to rotate about the B-axis by a servo motor. Further, the B-axis angle information of the B-axis rotary table 15 is acquired by a high resolution optical scale (rotary encoder) attached to the servo motor.
制御装置31は、各高分解能光学スケールによるX、Y、Z軸位置情報及びサーボモータによるB軸角度情報を取得してフィードバックを掛けながら、各サーボモータによるX、Y、Z軸直線駆動とB軸回転駆動とを制御するようになっている。
The
そして、B軸回転テーブル15上にワーク保持具16が固定されており、加工対象であるワーク20がワーク保持具16に保持されるようになっている。
The
図2(a)は、レンズ用曲面アレイの加工前における曲面状のワーク20の一例の斜視図である。図2(a)に示すように、本実施の形態のワーク20は、透明なプラスチックからなり、レンズ用曲面アレイの加工前において所定方向の断面が同一形状である。すなわち、本実施の形態のワーク20は、レンズ用曲面アレイの加工前において、いわゆるシリンドリカル面27(一方向28には曲率を持つが、それと直交する方向29には曲率を持たない面)を有している。そして、当該シリンドリカル面27に、回転工具19の加工対象である複数のレンズ用曲面形状21が規定されている。
FIG. 2A is a perspective view of an example of the
図2(b)は、シリンドリカル面27の曲率を持たない方向29に対して垂直な平面による、図2(a)の符号Kで示す部分の拡大断面図である。各レンズ用曲面形状21は、基準位置座標23と当該基準位置座標23に対する相対位置座標とによって規定され、光軸24を提供している。本実施の形態では、各レンズ用曲面形状21は凹レンズ状を有しており、各レンズ用曲面形状21の基準位置座標23は、当該レンズ用曲面形状21の光軸24とレンズ用曲面アレイの加工前におけるシリンドリカル面27との交点に一致している。
FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of a portion indicated by reference sign K in FIG. 2A, which is a plane perpendicular to the
図1に戻って、Y軸アーム17には工具スピンドル18が取り付けられ、工具スピンドル18の先端に回転工具19が取り付けられている。本実施の形態では、ワーク20との干渉を防ぐために、回転工具19の回転軸がY軸及びZ軸に対して所定角度(例えば45°)傾斜されている。
Returning to FIG. 1, a
次に、以上のような加工機を用いた本実施の形態のレンズ用曲面アレイの加工方法について説明する。 Next, the processing method of the curved surface array for lenses of this Embodiment using the above processing machines is demonstrated.
まず、図1に示すように、回転工具19の先端(刃先)とB軸との相対位置関係が把握される。例えば、ワーク保持具16にダミーワークが保持された状態で、XZB軸を用いてCW/CCWの2方向から当該ダミーワークに対してシリンドリカル形状の加工が行われ、当該加工結果から回転工具19の先端とB軸との相対位置が確認される。
First, as shown in FIG. 1, the relative positional relationship between the tip (blade edge) of the
次に、加工対象のワーク20が、シリンドリカル面27の曲率を持たない方向29がB軸と平行になるようにして、B軸回転テーブル15上のワーク保持具16に保持される。
Next, the
そして、数値制御装置31に対して、各レンズ用曲面形状21の情報(各レンズ用曲面形状21の基準位置座標23、基準位置座標23に対する相対位置座標、光軸24の角度、など)が指定される。これらの指定は、入力装置(例えばPC)を介してオペレータが各パラメータを手入力してもよいが、通常は、予め作成されたプログラム(マクロプログラムと呼ばれる)を読み込むことによってなされる。当該プログラムと加工プログラムとの関係を、概念的に図5に示す。また、加工プログラムの一例を図6に示す。
Then, information on each lens curved surface shape 21 (reference position coordinates 23 of each lens curved
次に、図3に示すように、指定された最初のレンズ用曲面形状211の情報に基づいて、X軸テーブル12とY軸アーム17とZ軸テーブル14とが直線移動されることにより、回転工具19の先端が最初のレンズ用曲面形状211の基準位置座標231に移動されると共に、B軸回転テーブル15がB軸回転されることにより、回転工具19の回転軸が当該最初のレンズ用曲面形状211の光軸241と所定の相対角度(例えば45°)をなすように調整される。以後、最初のレンズ用曲面形状211の加工が終了するまで、B軸回転テーブル15のB軸回転は停止される。これにより、回転工具19の回転軸は、最初のレンズ用曲面形状211の光軸241に対して前記所定の相対角度に維持される。
Next, as shown in FIG. 3, the X-axis table 12, the Y-
続いて、当該最初のレンズ用曲面形状211の相対位置座標に基づいて、回転工具19の回転軸をそれ自身の軸方向に対して平行に維持したまま、回転工具19の先端を順次移動させることで、当該最初のレンズ用曲面形状211を加工する。最初のレンズ用曲面形状211の加工には、従来より公知のサブプログラムが用いられる。具体的には、例えば図7に示すように、回転工具19の移動軌道25は、一方向のラスター走査と、それと直交する方向のピックフィードと、によって構成される。
Subsequently, based on the relative position coordinates of the first
次に、図4に示すように、指定された次のレンズ用曲面形状212の情報に基づいて、X軸テーブル12とY軸アーム17とZ軸テーブル14とが直線移動されることにより、回転工具19の先端が次の加工対象であるレンズ用曲面形状212の基準位置座標232に移動されると共に、B軸回転テーブル15がB軸回転されることにより、回転工具19の回転軸が当該次のレンズ用曲面形状212の光軸242と前記所定の相対角度をなすように調整される。以後、当該次のレンズ用曲面形状212の加工が終了するまで、B軸回転テーブル15のB軸回転は停止される。これにより、回転工具19の回転軸は、当該次のレンズ用曲面形状212の光軸242に対して前記所定の相対角度に維持される。
Next, as shown in FIG. 4, the X-axis table 12, the Y-
続いて、当該次のレンズ用曲面形状212の相対位置座標に基づいて、回転工具19の回転軸をそれ自身の軸方向に対して平行に維持したまま、回転工具19の先端を順次移動させることで、当該次のレンズ用曲面形状212を加工する。当該次のレンズ用曲面形状211の加工にも、従来より周知のサブプログラムが用いられる。なお、本実施の形態においては、当該次のレンズ用曲面形状212の加工に用いられるマクロプログラムが、最初のレンズ用曲面形状211の加工に用いられるマクロプログラムと同一である必要はない。
Subsequently, based on the relative position coordinates of the
各レンズ用曲面形状211、212が加工される間中、回転工具19の回転軸が当該レンズ用曲面形状211、212の光軸241、242に対して所定の相対角度に維持されることにより、各レンズ用曲面形状211、212の加工において回転工具19の移動軌道25、すなわち刃先の移動軌道(加工軌道)のバラツキが抑制される。これにより、加工される最初のレンズ用曲面形状211と次のレンズ用曲面形状212との間においてバラツキの少ない(均一な)加工精度を得ることができる。
While the curved surface shapes 211 and 212 for each lens are processed, the rotation axis of the
その後、同様にして、曲面状のワーク20における残りのレンズ用曲面形状21が順次加工されることにより、図8(a)及び図8(b)に示すようなレンズ用曲面アレイが加工される。
Thereafter, in the same manner, the remaining lens curved
次に、具体的な実施例について説明する。 Next, specific examples will be described.
加工機10として、東芝機械株式会社製ULC/ULGシリーズの同時5軸制御型超精密加工機が使用され、回転工具19には、単結晶ダイヤモンドエンドミル(R=0.3mm)が使用された。回転工具19の回転軸が工具スピンドル18の回転軸と一致するように取り付けられ、回転工具19の回転半径と回転工具19の刃先半径とがほぼ一致された。回転工具19の回転軸は、ワーク20との干渉を防ぐため、Y軸及びZ軸に対して45°傾斜された。
As the
そして、前述のような本実施の形態の加工方法によって、レンズ用曲面アレイ(レンズアレイ)が加工された。本件発明者の知見によれば、表面粗さは加工条件(加工工具の送り速度等)によって決定される。一般的には、安価なレンズ(30万画素程度)であれば10nmRa以下、中程度のレンズ(400万画素程度)であれば5nmRa以下の表面粗さが光学面として要求される。 And the curved surface array (lens array) for lenses was processed by the processing method of this Embodiment as mentioned above. According to the knowledge of the present inventors, the surface roughness is determined by the processing conditions (such as the feed speed of the processing tool). Generally, an optical surface is required to have a surface roughness of 10 nmRa or less for an inexpensive lens (about 300,000 pixels) and a surface roughness of 5 nmRa or less for a medium lens (about 4 million pixels).
ここでは、回転工具19の回転数は22000/minとされた。また、各レンズ用曲面形状21の加工において、回転工具19の移動軌道25は、加工時間と加工精度の均一性との観点から、図7に示すパターン(Y軸方向のラスター走査、X軸方向のピックフィード)が採用され、送り速度は、表面粗さが5nmRa以下になるように、45mm/minとされた。また、各レンズ用曲面形状21は、R=0.8mmの凹球面とされ、レンズ用曲面形状21の加工個数は、96個(12×8)とされた。
Here, the rotational speed of the
そして、加工後に、各レンズ用曲面形状21の形状精度と表面粗さとがそれぞれ評価された。なお、曲面上に位置するレンズ用曲面形状21を適切に評価することが困難であったため、任意位置で形状精度の評価が行われた。また、形状のひずみを確認するため、図8(b)に示すように、十字方向による形状評価が行われた。そして、評価結果から、形状精度83nmPV、表面粗さの絶対値4nmRa、表面粗さの偏差±1nmRa、という値が得られた。これらの値は、光学面としての要求を満たす精度であることが確認された。
Then, after processing, the shape accuracy and surface roughness of each
すなわち、以上のような本件発明者による実際の検証によって、本実施の形態によって各レンズ用曲面形状21の表面粗さの絶対値が5nmRa以下であるレンズアレイが実現されることが確認された。また、本実施の形態によって、各レンズ用曲面形状21の表面粗さの偏差が±5nmRa以下であるレンズアレイが実現されることも確認された。さらに、本実施の形態の加工方法によってレンズアレイ用成形型(通常は金型)またはミラーを加工する場合も、レンズアレイを加工する場合と同じ効果が得られた。
That is, the actual verification by the present inventors as described above confirmed that the lens array in which the absolute value of the surface roughness of each
すなわち、以上のような本実施の形態によれば、各レンズ用曲面形状21が加工される間中、回転工具19の回転軸が当該レンズ用曲面形状21の光軸に対して所定の相対角度に維持されることにより、各レンズ用曲面形状21の加工において回転工具19の移動軌道、すなわち刃先の移動軌道(加工軌道)25のバラツキが抑制される。これにより、加工される複数のレンズ用曲面形状21間においてバラツキの少ない(均一な)加工精度を得ることができる。
That is, according to the present embodiment as described above, the rotational axis of the
また、本実施の形態においては、最初のレンズ用曲面形状211と次のレンズ用曲面形状212とが同一である必要はない。両者が異なっていても、バラツキの少ない(均一な)加工精度が得られる。従って、例えば光源からの距離に対応して各レンズ用曲面形状21の曲率を積極的に変更することにより、レンズ用曲面アレイ全体の光学特性を向上させることも可能である。
In the present embodiment, the first lens curved
なお、本実施の形態では、図3及び図4に示すように、曲面状のワーク20に凹レンズ状を有するレンズ用曲面形状211、212を加工したが、図9及び図10に示すように、凸レンズ状を有するレンズ用曲面形状211’、212’を加工することもできる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the curved surface shapes 211 and 212 for concave lenses are processed on the
また、本実施の形態では、図7に示すように、回転工具19の移動軌道25が、一方向のラスター走査、それと直交する方向のピックフィード、によって規定されたが、このパターンに限定されない。例えば、図11の符号25に示すように、回転工具19がレンズ用曲面形状21の中心から遠ざかるように移動されてもよい。凸レンズ状を有するレンズ用曲面形状を加工する場合、当該加工方法によれば、最初の切込み量が小さくて済むため好ましい。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the moving
また、ワーク20がB軸回転テーブル15上においてA(C)軸を中心に回転されるようになっていてもよい。これによれば、図2に示すような所定方向の断面が同一形状であるワーク20だけでなく、3次元曲面を有するワークにも複数のレンズ用曲面形状を加工することが可能である。
Further, the
10 加工機
11 ベッド
12 X軸テーブル
13 コラム
14 Z軸テーブル
15 B軸回転テーブル
16 ワーク保持具
17 Y軸アーム
18 工具スピンドル
19 回転工具
20 ワーク
21 レンズ用曲面形状
23 基準位置座標
24 光軸
25 回転工具の移動軌道
211、211’ 最初のレンズ用曲面形状
212、212’ 次のレンズ用曲面形状
231 最初のレンズ用曲面形状の基準位置座標
232 次のレンズ用曲面形状の基準位置座標
241 最初のレンズ用曲面形状の基準位置座標における光軸
242 次のレンズ用曲面形状の基準位置座標における光軸
31 数値制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (13)
各レンズ用曲面形状は、基準位置座標と当該基準位置座標に対する相対位置座標とによって規定され、光軸を提供しており、
前記加工方法は、
(1)回転工具の先端を最初の加工対象であるレンズ用曲面形状の基準位置座標に移動させると共に、回転工具の回転軸を当該最初のレンズ用曲面形状の光軸と所定の相対角度をなすように調整する工程と、
(2)当該最初のレンズ用曲面形状の相対位置座標に基づいて、回転工具の回転軸をそれ自身の軸方向に対して平行に維持したまま、回転工具の先端を順次移動させることで、当該最初のレンズ用曲面形状を加工する工程と、
(3)回転工具の先端を次の加工対象であるレンズ用曲面形状の基準位置座標に移動させると共に、回転工具の回転軸を当該次のレンズ用曲面形状の光軸と前記所定の相対角度をなすように調整する工程と、
(4)当該次のレンズ用曲面形状の相対位置座標に基づいて、回転工具の回転軸をそれ自身の軸方向に対して平行に維持したまま、回転工具の先端を順次移動させることで、当該次のレンズ用曲面形状を加工する工程と、
を備えたことを特徴とするレンズ用曲面アレイの加工方法。 A method of processing a curved surface array for a lens, wherein a curved surface shape for a plurality of lenses is processed with a rotary tool on a curved workpiece,
Each lens curved surface shape is defined by reference position coordinates and relative position coordinates relative to the reference position coordinates, and provides an optical axis.
The processing method is:
(1) The tip of the rotary tool is moved to the reference position coordinates of the curved surface shape for the lens that is the first object to be processed, and the rotation axis of the rotary tool is at a predetermined relative angle with the optical axis of the first curved surface shape for the lens. Adjusting the process so that
(2) Based on the relative position coordinates of the first curved surface shape for the lens, the tip of the rotary tool is sequentially moved while the rotary axis of the rotary tool is maintained parallel to its own axial direction. Processing the first curved surface shape for the lens;
(3) The tip of the rotating tool is moved to the reference position coordinate of the curved surface shape for the lens to be processed next, and the rotation axis of the rotating tool is set to the predetermined relative angle with the optical axis of the curved surface shape for the next lens. The process of making adjustments,
(4) Based on the relative position coordinates of the curved surface shape for the next lens, the tip of the rotary tool is sequentially moved while maintaining the rotary axis of the rotary tool parallel to its own axial direction. The process of processing the curved surface shape for the next lens,
A method of processing a curved surface array for lenses, comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載のレンズ用曲面アレイの加工方法。 2. The method of processing a curved surface array for a lens according to claim 1, wherein the first curved surface shape for a lens is different from the next curved surface shape for a lens.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ用曲面アレイの加工方法。 3. The processing method for a curved surface array for a lens according to claim 1, wherein the workpiece has a same cross-section in a predetermined direction before processing the curved surface array for a lens.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のレンズ用曲面アレイの加工方法。 4. The method for processing a curved surface array for a lens according to claim 1, wherein the rotary tool is a single crystal diamond end mill.
ことを特徴とするレンズアレイ。 A lens array processed by the processing method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項5に記載のレンズアレイ。 6. The lens array according to claim 5, wherein the absolute value of the surface roughness of each lens curved surface shape is 5 nmRa or less.
ことを特徴とする請求項5または6に記載のレンズアレイ。 The lens array according to claim 5 or 6, wherein a deviation of surface roughness of each lens curved surface shape is ± 5 nmRa or less.
ことを特徴とするレンズアレイ用成形型。 5. A lens array mold processed by the processing method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項8に記載のレンズアレイ用成形型。 9. The mold for a lens array according to claim 8, wherein the absolute value of the surface roughness of each lens curved surface shape is 5 nmRa or less.
ことを特徴とする請求項8または9に記載のレンズアレイ用成形型。 The lens array molding die according to claim 8 or 9, wherein the deviation of the surface roughness of each lens curved surface shape is ± 5 nmRa or less.
ことを特徴とするミラー。 A mirror processed by the processing method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項11に記載のミラー。 The mirror according to claim 11, wherein the absolute value of the surface roughness of each lens curved surface shape is 5 nmRa or less.
ことを特徴とする請求項11または12に記載のミラー。 The mirror according to claim 11 or 12, wherein a deviation in surface roughness of each lens curved surface shape is ± 5 nmRa or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012260901A JP5980666B2 (en) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | Processing method of curved surface array for lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012260901A JP5980666B2 (en) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | Processing method of curved surface array for lens |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014104563A true JP2014104563A (en) | 2014-06-09 |
JP5980666B2 JP5980666B2 (en) | 2016-08-31 |
Family
ID=51026485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012260901A Active JP5980666B2 (en) | 2012-11-29 | 2012-11-29 | Processing method of curved surface array for lens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5980666B2 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04331028A (en) * | 1991-01-17 | 1992-11-18 | Mitsubishi Materials Corp | Manufacture of turning tool with three-dimensional curved surface |
JPH0811223A (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-16 | Canon Inc | Optical element and its molding method |
JP2000198001A (en) * | 1999-01-05 | 2000-07-18 | Toshiba Corp | Cutting tool and cutting work method |
JP2002036001A (en) * | 1999-09-27 | 2002-02-05 | Canon Inc | Cutting method, cutting device, tool holding device, optical element, and molding die for optical element |
JP2002160223A (en) * | 2000-10-31 | 2002-06-04 | Eastman Kodak Co | Apparatus for molding micro-lens array mold |
JP2003251634A (en) * | 2002-03-04 | 2003-09-09 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Mold for manufacturing fly-eye lens sheet and manufacturing method adapted thereto |
JP2005254422A (en) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Canon Inc | Driving device for cutting tool |
JP2006320970A (en) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Morikawa Seisakusho:Kk | Machining device |
JP2007118117A (en) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Olympus Corp | Machining device and method for fly-eye lens forming die |
-
2012
- 2012-11-29 JP JP2012260901A patent/JP5980666B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04331028A (en) * | 1991-01-17 | 1992-11-18 | Mitsubishi Materials Corp | Manufacture of turning tool with three-dimensional curved surface |
JPH0811223A (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-16 | Canon Inc | Optical element and its molding method |
JP2000198001A (en) * | 1999-01-05 | 2000-07-18 | Toshiba Corp | Cutting tool and cutting work method |
JP2002036001A (en) * | 1999-09-27 | 2002-02-05 | Canon Inc | Cutting method, cutting device, tool holding device, optical element, and molding die for optical element |
JP2002160223A (en) * | 2000-10-31 | 2002-06-04 | Eastman Kodak Co | Apparatus for molding micro-lens array mold |
JP2003251634A (en) * | 2002-03-04 | 2003-09-09 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Mold for manufacturing fly-eye lens sheet and manufacturing method adapted thereto |
JP2005254422A (en) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Canon Inc | Driving device for cutting tool |
JP2006320970A (en) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Morikawa Seisakusho:Kk | Machining device |
JP2007118117A (en) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Olympus Corp | Machining device and method for fly-eye lens forming die |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5980666B2 (en) | 2016-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5384196B2 (en) | Ultra precision roll lathe | |
JP5355206B2 (en) | Processing apparatus and processing method | |
CN105917282B (en) | The control device of processing method and lathe | |
CN105195901A (en) | Method and device for engraving three-dimensional image on glass with regular cambered surface | |
CN100571979C (en) | The parallel grinding and cutting method of non-axisymmetric aspheric surface optical element | |
CN103260800A (en) | Die manufacturing method | |
JP2006218554A (en) | Method for creating shape of tool grinding wheel | |
JPH0253557A (en) | Method and device for working non-spherical body | |
JP2007118117A (en) | Machining device and method for fly-eye lens forming die | |
JP5980666B2 (en) | Processing method of curved surface array for lens | |
JP4662018B2 (en) | Curved surface processing apparatus and parallel link mechanism calibration method | |
JP2004042188A (en) | Working method of die | |
JP4843539B2 (en) | Processing apparatus and processing method | |
JP2007090489A (en) | Die cutting method and device therefor | |
JP3938540B2 (en) | Method and apparatus for grinding mold of microlens array | |
KR20070121858A (en) | Apparatus and method for grinding and polishing without tilting axis | |
JP2006231463A (en) | Curved surface grinding device, and curved surface grinding method | |
JP6602056B2 (en) | Optical element manufacturing method, mold, lens array, image forming apparatus, and image reading apparatus | |
JP2018043444A (en) | Production method of metal mold and production method of microlens array | |
JP4548550B2 (en) | Optical element mold processing method | |
JP3367102B2 (en) | Aspheric processing machine | |
JP2008265130A (en) | Fly eye lens molding die, and fly eye lens molding die machining device, and fly eye lens molding die machining method | |
JP2019072788A (en) | Processing method, processing device and grindstone | |
CN106862677A (en) | A kind of star-wheel grinder structure | |
JP2009018381A (en) | Surface processing machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150810 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160412 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160414 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160602 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160701 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160727 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5980666 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |