JP3358426B2 - Fresnel lens and method of manufacturing stamper used for molding the same - Google Patents

Fresnel lens and method of manufacturing stamper used for molding the same

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JP3358426B2
JP3358426B2 JP4289496A JP4289496A JP3358426B2 JP 3358426 B2 JP3358426 B2 JP 3358426B2 JP 4289496 A JP4289496 A JP 4289496A JP 4289496 A JP4289496 A JP 4289496A JP 3358426 B2 JP3358426 B2 JP 3358426B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、OHP,製版用プ
リンター,透過型プロジェクションスクリーンなどの光
学製品に適用されるフレネルレンズに関し、特に、従来
よりも短時間で容易に成型用スタンパ(金型)を製造す
る方法と、前記スタンパによって成型されるフレネルレ
ンズに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Fresnel lens applied to optical products such as OHPs, plate making printers, and transmission type projection screens, and more particularly, to a molding stamper (die) which is easier and shorter than before. And a Fresnel lens molded by the stamper.

【0002】[0002]

【従来の技術】フレネルレンズは、光学レンズ本体の中
で不要な部分を削除し、前記レンズと同等の光学特性を
奏するようにしたシート状のレンズである。図1(a)
は本来の凸レンズであり、図1(b)は前記凸レンズを
中心から所定のピッチで同心円状に分割した状態であ
り、図1(c)は前記凸レンズと同等の光学特性を奏す
るフレネルレンズであり、図1(d)は前記フレネルレ
ンズを成型するのに用いられるスタンパ、をそれぞれ示
す断面説明図である。なお、同図では、凸レンズに係る
説明のみが概念的になされているが、フレネルレンズは
それに限定されるものではなく、凹レンズについてでも
良いことは言うまでもない。
2. Description of the Related Art A Fresnel lens is a sheet-shaped lens in which unnecessary portions in an optical lens main body are removed so as to exhibit optical characteristics equivalent to those of the lens. FIG. 1 (a)
FIG. 1 (b) shows a state in which the convex lens is concentrically divided at a predetermined pitch from the center, and FIG. 1 (c) shows a Fresnel lens which has optical characteristics equivalent to those of the convex lens. FIG. 1D is a sectional explanatory view showing a stamper used to mold the Fresnel lens. Although FIG. 2 conceptually describes only the convex lens, the Fresnel lens is not limited to this, and it goes without saying that a concave lens may be used.

【0003】既存のフレネルレンズは、鋸歯状の凹凸
(プリズム)が1輪毎に「同心円状」に並列した構成で
あり、成型用スタンパを切削加工するにあたっては、鋸
歯状の凹凸の逆型である溝を一本ずつ独立して切削しな
ければならない。
[0003] The existing Fresnel lens has a configuration in which saw-toothed irregularities (prisms) are arranged in a "concentric" shape for each wheel. A certain groove must be cut one by one independently.

【0004】上記の切削加工では、一般に「立型旋盤」
と称する機械が使用される。テーブル上に搭載され、水
平方向に回転する板状の被切削材の表面を、先端が鋭角
的な凸形状の刃先を有するバイトを用いて切削加工を行
なうにあたって、ある1輪の鋸歯状の凹凸の逆型である
溝を切る場合には、その溝に応じたフレネル面の勾配
(フレネル角)・ライズ面の勾配(ライズ角)・切り込
みの深さ(フレネル面およびライズ面の垂直方向の深
さ)となるように、被切削材に対してバイトを適宜に上
下動および回動させつつ切削する。1輪の溝を形成する
には、フレネル面の切削とライズ面の切削の2工程が必
要である。(図2参照)
[0004] In the above-mentioned cutting, a "vertical lathe" is generally used.
A machine called is used. When cutting the surface of a plate-shaped workpiece to be mounted on a table and rotating in the horizontal direction using a cutting tool having a sharp-edged, convex-shaped cutting edge, a single sawtooth-shaped unevenness is formed. When cutting a groove which is the inverse of the above, the slope of the Fresnel surface (Fresnel angle), the slope of the rise surface (rise angle), the depth of cut (the depth in the vertical direction of the Fresnel surface and the rise surface) The cutting is performed while appropriately moving the cutting tool up and down and rotating with respect to the material to be cut so as to satisfy (1). In order to form a groove for one wheel, two steps of cutting the Fresnel surface and cutting the rise surface are required. (See Fig. 2)

【0005】所定形状に1輪の溝の切削加工を終えた
ら、バイトを移動させて、同様に隣りの溝の切削加工を
順次行なって、スタンパが切削される。なお、同心円状
の切削加工は、被切削材の外側から中心に向かってで
も、中心から外側に向かってでも、任意に行なわれる。
また、1本の溝の切削加工にあたっては、フレネル面・
ライズ面の順序は問わない。
[0005] After the cutting of the groove of one wheel into a predetermined shape is completed, the cutting tool is moved, and similarly, the cutting of the adjacent groove is sequentially performed to cut the stamper. The concentric cutting is performed arbitrarily regardless of whether the material is to be cut from the outside to the center or from the center to the outside.
When cutting one groove, the Fresnel surface
The order of the rise surfaces does not matter.

【0006】上記の切削加工では、実際の切削自体に費
やされる時間よりも、バイトの移動(上下動および回
動,隣の溝への移動)および切削箇所のアライメントな
どに費やされる時間の方が膨大であり、結果として、ス
タンパの切削加工全体に要する作業時間が膨大なものと
なる問題を有している。直径40インチのフレネルレン
ズのスタンパの切削加工全体に要する時間として、出願
人による作業例では、100〜200時間程度かかって
いるのが実情である。
[0006] In the above-mentioned cutting, the time spent for the movement of the cutting tool (vertical movement and rotation, movement to the next groove) and the alignment of the cut portion is more than the time spent for the actual cutting itself. It is enormous, and as a result, there is a problem that the working time required for the entire cutting work of the stamper becomes enormous. In fact, it takes about 100 to 200 hours in the work example by the applicant as the time required for the entire cutting of the 40-inch diameter Fresnel lens stamper.

【0007】直径40インチ(1016mm),溝のピ
ッチ=0.13mmのフレネルレンズのスタンパを切削
する場合、最外周の半径R=508mm,中心から最外
周にかけての溝の本数は、508/0.13≒3900
本,である。
When cutting a stamper of a Fresnel lens having a diameter of 40 inches (1016 mm) and a groove pitch of 0.13 mm, the outermost radius R is 508 mm, and the number of grooves from the center to the outermost is 508/0. 13 ≒ 3900
Book.

【0008】ある1輪の溝として、以下に例示するよう
に、R=500mmの位置における円周の切削を想定す
る場合、切削加工を終え、隣りの溝までバイトを移動さ
せる(上下動および隣の溝への移動)場合に、切削自体
の所要時間は30秒/1周程度であるが、バイトの移動
だけでも1分30秒程度要している。
[0008] Assuming that the circumference of one wheel groove is to be cut at a position of R = 500 mm as illustrated below, the cutting process is completed, and the cutting tool is moved to the next groove (up and down movement and adjacent movement). In this case, the time required for the cutting itself is about 30 seconds / 1 round, but the movement of the cutting tool alone takes about 1 minute and 30 seconds.

【0009】当然、工作機械の許容負荷や被切削材の成
形性を超える膨大な切り込み深さの切削を一度(1周)
に行なうことはできないので、徐々(数μm〜数十μ
m)に切り込み深さを大きくしていき、何度(何周)に
も渡って所定量の切り込み深さとなるようにする。
As a matter of course, the cutting with an enormous cutting depth exceeding the allowable load of the machine tool and the formability of the workpiece is performed once (one round).
Because it cannot be performed in
In step m), the cutting depth is increased so that the cutting depth reaches a predetermined amount over and over (number of rounds).

【0010】R=500mmの位置における円周の切削
では、切り込み深さ109μmであり、バイトは1回転
につき3μmずつ切り込み深さを増していき、被切削材
が毎分50回転する場合には、所望の切り込み深さとな
るまでには、被切削材を約36回転(=109/3)さ
せる必要があり、切削所要時間は約40秒(36/50
=0.73分)である。
In the case of cutting the circumference at the position of R = 500 mm, the cutting depth is 109 μm, and the cutting bit increases the cutting depth by 3 μm per rotation. When the material to be cut rotates 50 times per minute, It is necessary to rotate the workpiece approximately 36 times (= 109/3) until the desired cutting depth is reached, and the required cutting time is approximately 40 seconds (36/50).
= 0.73 min).

【0011】また、切削自体の所要時間以上に、切削に
先駆けてのバイトの制御(切り込み深さの調整と、切削
面の角度の回動調整)に膨大な時間を要する。そのた
め、3900本の溝(円周)を全て切削するには、内周
に行くに従って切り込み深さが減少するとしても、総時
間で100〜200時間を要している。
In addition, it takes an enormous amount of time to control the cutting tool (adjustment of the cutting depth and rotation of the angle of the cut surface) prior to cutting, in addition to the time required for cutting itself. Therefore, it takes 100 to 200 hours in total to cut all 3,900 grooves (circumference), even if the cutting depth decreases toward the inner circumference.

【0012】鋸歯状の凹凸(プリズム)が1輪毎に「同
心円状」に並列した構成のフレネルレンズではなく、
「螺旋状」に連続した溝からなるフレネルレンズ用スタ
ンパの製造に係る提案として、特公昭30−6223号
公報や特開昭52−4246号公報が公知である。
Instead of a Fresnel lens having a configuration in which saw-toothed irregularities (prisms) are arranged concentrically for each wheel,
Japanese Patent Publication No. Sho 30-6223 and Japanese Patent Laying-Open No. 52-4246 are known as proposals relating to the manufacture of a stamper for a Fresnel lens having grooves that are “spirally” continuous.

【0013】上記の何れの公報においても、回動する被
切削板と前記被切削板の面方向に摺動しうる摺動体が配
置され、前記摺動体上に回動自在に取り付けられた刃物
(バイト)取付台が配置された構成であり、摺動体の移
動に応じた被切削板の切削位置に依存して刃物(バイ
ト)の切削刃の角度を連続的に変化させることにより、
螺旋状の溝を切削する旨が開示されてはいる。
In any of the above publications, a rotating plate to be cut and a sliding member slidable in the surface direction of the plate to be cut are arranged, and a blade (rotary) is rotatably mounted on the sliding member. It is a configuration in which a mounting table is arranged, and by continuously changing the angle of the cutting blade of the cutting tool (bite) depending on the cutting position of the plate to be cut in accordance with the movement of the sliding body,
It is disclosed that a spiral groove is cut.

【0014】しかしながら、上記公報に示される装置
(方法)では、実用に供せられるフレネルレンズ(スタ
ンパ)を実際に製造することは困難であり、その理由は
下記の二点である。 フレネル面の角度を連続的に変化させることに係る開
示のみであり、ライズ面の切削については考慮していな
い。 工作機械の許容負荷や被切削材の成形性を超える膨大
な切り込み深さの切削を、徐々(数μm〜数十μm)に
切り込み深さを大きくしていき、何度(何周)にも渡っ
て所定量の切り込み深さとなるようにすることについて
は考慮しておらず、連続的に1回(最外周から中心にか
けて)の切削加工で製造が終了するかの如く記載されて
いる。
However, with the apparatus (method) disclosed in the above publication, it is difficult to actually manufacture a practically used Fresnel lens (stamper) for the following two reasons. This is only disclosure relating to continuously changing the angle of the Fresnel surface, and does not consider cutting of the rise surface. For cutting with a huge cutting depth exceeding the allowable load of the machine tool and the formability of the workpiece, the cutting depth is gradually increased (several μm to several tens of μm), It is not considered that a predetermined depth of cut is provided over the entire surface, but it is described as if manufacturing is completed by one continuous cutting operation (from the outermost periphery to the center).

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、スタンパの
切削加工に要する作業時間が短くて済むようなスタンパ
の製造方法と、そのスタンパによって成型されるフレネ
ルレンズを提供することを目的とする。上記目的を達成
するために、鋸歯状の凹凸が1輪毎に同心円状に並列し
た構成でなく、図3に示すように、前記凹凸が中心から
最外周にかけて螺旋状(スパイラル状)に連続した構成
とするのであるが、その際に、上記に挙げた理由を
回避して、実用に供せられるフレネルレンズ(スタン
パ)を実際に製造する方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a stamper which requires a short working time for cutting the stamper, and a Fresnel lens molded by the stamper. In order to achieve the above object, the saw-toothed unevenness is not concentrically arranged for each wheel, but is continuous in a spiral shape from the center to the outermost periphery as shown in FIG. In this case, there is provided a method of actually manufacturing a Fresnel lens (stamper) practically used, avoiding the above-mentioned reasons.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項に記載の発明
は、フレネル面とライズ面とからなるレンズ部を構成す
る凹凸が、中心から最外周にかけて螺旋状に連続した構
成であり、凹凸の位置に依存して、それぞれの面がなす
角度が基準面に対してレンズ特性に応じて所望であると
共に、中心から最外周にかけて前記角度が連続的に変化
するフレネルレンズの成型に用いられるスタンパの製造
方法であって、テープル上に搭載され、水平方向に回転
する板状の被切削材の表面を、先端が鋭角的な凸形状の
刃先を有するバイトを用いてNC工作機械により切削加
工を行うにあたって、フレネル面の切削の際には、バイ
トの切り込み深さや勾配を、所定量だけ連続的に変化さ
せつつ、被切削材の外側から中心、または中心から外側
に向かって、バイトを直線移動させる切削加工を繰り返
行い、所定の深さの凹凸を得、 ライズ面の切削の際に
は、被切削材の外側から中心、または中心から外側に向
かって、バイトを直線移動させる切削加工を繰り返し
い、所定の深さの凹凸を得ることを特徴とするフレネル
レンズの成型に用いられるスタンパの製造方法である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a lens unit comprising a Fresnel surface and a rise surface.
Is uneven in a spiral pattern from the center to the outermost periphery.
And each surface forms depending on the position of the irregularities.
If the angle is desired with respect to the reference plane according to the lens characteristics
In both cases, the angle changes continuously from the center to the outermost periphery
Of stampers used for molding Fresnel lenses
A method for cutting a surface of a plate-shaped workpiece to be mounted on a staple and rotating in a horizontal direction by an NC machine tool using a cutting tool having a sharp-edged, convex-shaped cutting edge. When cutting the Fresnel surface, the cutting is performed by moving the cutting tool linearly from the outside to the center or from the center to the outside while continuously changing the cutting depth and gradient of the cutting tool by a predetermined amount. Processing is repeated to obtain irregularities of a predetermined depth , and when cutting the rise surface
The center from the outside of the cutting material or from the center outward, repeats the row cutting linearly moving the byte
A method for manufacturing a stamper used for molding a Fresnel lens, characterized in that irregularities having a predetermined depth are obtained .

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図2(a)に示すように、フレネ
ルレンズを構成する鋸歯状の溝は、フレネル面とライズ
面とからなっており、例えば凸レンズの光学特性を奏す
るフレネルレンズの場合、フレネル角θ1 は、レンズの
中心(0°)から外周に行くに従って所定量ずつ大きく
なっていく。一方、ライズ角θ2 は、フレネル角θ1
ようにレンズの位置に応じた角度変化を必ずしも要求さ
れるものではない。図2(b)は、図2(a)のフレネ
ルレンズを成型するスタンパの断面説明図であり、フレ
ネルレンズの鋸歯状の溝の逆型が形成されている。以
下、説明の便宜上、ライズ角θ2 は全ての溝において一
定として話を進めることとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 2A, a serrated groove constituting a Fresnel lens has a Fresnel surface and a rise surface. For example, in the case of a Fresnel lens exhibiting the optical characteristics of a convex lens. , The Fresnel angle θ 1 increases by a predetermined amount from the center (0 °) of the lens toward the outer periphery. On the other hand, rise angle theta 2 are not necessarily required angular change in accordance with the position of the lens as a Fresnel angle theta 1. FIG. 2B is a cross-sectional explanatory view of a stamper for molding the Fresnel lens of FIG. 2A, in which a reverse shape of the serrated groove of the Fresnel lens is formed. For convenience of explanation, rise angle theta 2 is an advancing talk as constant in all the grooves.

【0019】切削工具(バイト) 図2(b)に示すような、先端が鋭角的な凸形状の刃先
を有するバイトを用いる。図2(b)において、フレネ
ル面を加工するバイトの面aとライズ面を加工するバイ
トの面bとがなす角度θ3 は、加工する溝に応じて変化
するフレネル面とライズ面とがなす角度θ4 の最小値よ
りも小さい鋭角でなければならない。
Cutting tool (bite) A bite having an acute-angled, convex-shaped cutting edge as shown in FIG. 2 (b) is used. In FIG. 2B, the angle θ 3 formed between the surface a of the cutting tool for processing the Fresnel surface and the surface b of the cutting tool for processing the rise surface is formed between the Fresnel surface and the rise surface which change according to the groove to be processed. It must be less acute than the minimum value of the angle theta 4.

【0020】切削機械 立型旋盤を用い、水平方向に回転するテーブル上に板状
の被切削材(金属板)を設置する。(図示せず)
Cutting Machine Using a vertical lathe, a plate-shaped material to be cut (metal plate) is set on a table that rotates in the horizontal direction. (Not shown)

【0021】切削条件(原理) バイトの勾配や切り込み深さは、以下の原理に基づいて
変化させる。図4に、求めるレンズ面の幾何学的関係を
説明する。レンズ面の座標は、下記のように一般式で表
すことができる。
Cutting conditions (principle) The gradient of the cutting tool and the cutting depth are changed based on the following principle. FIG. 4 illustrates the geometric relationship of the lens surfaces to be obtained. The coordinates of the lens surface can be represented by the following general formula.

【0022】[0022]

【数1】 (Equation 1)

【0023】上記一般式に、求めるレンズの焦点距離・
直径などに対応した具体的な係数を代入することによっ
て、中心からの半径Xmmの位置におけるレンズ面の座標
Zmm、ピッチ分割したフレネル面の角度、およびフレネ
ル面の存在するべき位置(スタンパの厚さ方向への切り
込み深さ)を求めることができる。
In the above general formula, the focal length of the lens to be obtained
By substituting specific coefficients corresponding to the diameter and the like, the coordinates Zmm of the lens surface at the position of the radius Xmm from the center, the angle of the pitch-divided Fresnel surface, and the position where the Fresnel surface should exist (thickness of the stamper) Depth of cut in the direction).

【0024】レンズ面の座標を表す曲線をz=f(x)
の関数で示し、x軸上で前記曲線を一定ピッチで区切っ
た場合、ピッチを小さくしていくと、そのピッチ内では
レンズ面の曲線は、直線であるように近似できる。(図
4(a) 参照) 上記の一定ピッチを、溝(円周)の1本ずつに相当させ
ると、切り込み深さやその溝におけるフレネル角を導く
ことができる。(図4(b) 参照)
The curve representing the coordinates of the lens surface is represented by z = f (x)
In the case where the curve is divided at a constant pitch on the x-axis, if the pitch is reduced, the curve of the lens surface can be approximated as a straight line within the pitch. (See FIG. 4 (a).) If the above-mentioned constant pitch corresponds to each groove (circumference), the cut depth and the Fresnel angle in the groove can be derived. (See Fig. 4 (b))

【0025】切削 フレネルレンズ成型用スタンパの切削加工には各種の手
順があるが、その一例の切削手順について、従来技術に
よる切削手順と対比させて、図2を用いて説明する。
Cutting There are various procedures for cutting the stamper for molding a Fresnel lens, and an example of the cutting procedure will be described with reference to FIG. 2 in comparison with a cutting procedure according to the prior art.

【0026】<本発明>フレネルレンズを構成する鋸歯
状の溝の逆型の切削は、最外周から中心に向かって行な
うこととする。
<Invention> The reverse cutting of the sawtooth-shaped groove constituting the Fresnel lens is performed from the outermost periphery toward the center.

【0027】始めに、フレネル面の切削加工を行なう。
最外周から中心に向かって、フレネル角と切り込み深さ
は連続的に変化しているので、フレネル面を加工するバ
イトの面aを、最外周から中心に向かって、その位置に
おける所定のフレネル角と一致させながら、その位置に
おける所定の切り込み深さとなるように切削する。
First, the Fresnel surface is cut.
Since the Fresnel angle and the cutting depth continuously change from the outermost periphery toward the center, the surface a of the cutting tool for processing the Fresnel surface is moved from the outermost periphery toward the center at a predetermined Fresnel angle at that position. While cutting so as to have a predetermined cutting depth at that position.

【0028】上述したように、膨大な切り込み深さの切
削を、最外周から中心にかけて一度に行なうことはでき
ないので、バイトを切り込み開始位置に再度配置し、同
様な螺旋状の切削を、切り込み深さを徐々に大きくして
いきながらフレネル面の切り込み深さが所定量となるよ
うにする。
As described above, it is impossible to cut the enormous depth of cut from the outermost periphery to the center at one time. Therefore, the cutting tool is disposed again at the starting position of cutting, and the same spiral cutting is performed at the same depth of cut. The depth of cut of the Fresnel surface is adjusted to a predetermined amount while gradually increasing the depth.

【0029】次いで、バイトを切り込みを開始する所定
位置に配置し、ライズ面の切削加工を行なう。最外周か
ら中心に向かって、切り込み深さは連続的に変化してい
るので、ライズ面を加工するバイトの面bを、最外周か
ら中心に向かって、その位置における所定のライズ角と
一致させ、その位置における所定の切り込み深さとなる
まで切削する。なお、ライズ角はスタンパ全域にわたっ
て一定であることが前提であるため、最初に回動調整し
た後は、ライズ角は固定したまま切り込み深さだけを変
化させて切削を進める。
Next, the cutting tool is arranged at a predetermined position where cutting is started, and the rise surface is cut. Since the cutting depth continuously changes from the outermost periphery toward the center, the surface b of the cutting tool for machining the rise surface is aligned with a predetermined rise angle at that position from the outermost periphery toward the center. The cutting is performed until a predetermined cutting depth at the position is reached. Since it is assumed that the rise angle is constant over the entire area of the stamper, after the first rotation adjustment, cutting is advanced by changing only the cutting depth while keeping the rise angle fixed.

【0030】<従来技術>フレネルレンズを構成する鋸
歯状の溝は、1輪ずつに独立した同心円状に存在するた
め、前記溝の逆型を切削するにあたっては、1輪ずつ独
立して切削する。すなわち、それぞれの溝は、1輪毎に
フレネル角,ライズ角,切り込み深さが一定であり、1
輪毎の切削手順を以下に説明する。
<Prior Art> Since the serrated grooves constituting the Fresnel lens exist in concentric circles independent of each other, when cutting the reverse mold of the grooves, cutting is performed independently for each wheel. . That is, in each groove, the Fresnel angle, the rise angle, and the cutting depth are constant for each wheel.
The cutting procedure for each wheel will be described below.

【0031】フレネル面を加工するバイトの面aを、そ
の溝のフレネル角と一致させ、所定の切り込み深さとな
るまで切削する。
The surface a of the cutting tool for processing the Fresnel surface is made coincident with the Fresnel angle of the groove, and cut to a predetermined cutting depth.

【0032】次いで、バイトの先端を切り込みを開始す
る所定位置に配置し、バイトの面bを、その溝のライズ
角と一致するように回動させ、所定の切り込み深さとな
るまで切削する。
Next, the tip of the cutting tool is arranged at a predetermined position where cutting is started, and the surface b of the cutting tool is rotated so as to coincide with the rise angle of the groove, and cutting is performed until a predetermined cutting depth is reached.

【0033】フレネル面もライズ面も、鋭角的なバイト
の先端を所定位置に配置し、加工する面が所定の角度に
なるようにバイトを回動させた後、垂直に切り込んで行
くことで加工が行なわれるわけである。
For both the Fresnel surface and the rise surface, the sharp tip of the tool is arranged at a predetermined position, the tool is rotated so that the surface to be machined is at a predetermined angle, and then cut vertically to process. Is performed.

【0034】ライズ面の加工が終わったら、バイトの面
bを加工の済んだライズ面から逃がすように回動させ
(当然、バイトの面aが加工の済んだフレネル面に接触
しない程度に)、バイトを被切削材から垂直に上に逃が
す。
After the machining of the rise surface is completed, the surface b of the cutting tool is rotated so as to escape from the processed rise surface (of course, the surface a of the cutting tool does not contact the processed Fresnel surface). Release the cutting tool vertically from the workpiece.

【0035】ある1本の溝について所定の切削加工を終
えたら、バイトを次の溝の切削位置に移動させ、次の溝
の条件(フレネル角・切り込み深さ)に応じた切削加工
を同様に行なう。
After the predetermined cutting operation for one groove is completed, the cutting tool is moved to the cutting position of the next groove, and the cutting operation according to the conditions (Fresnel angle and cutting depth) of the next groove is similarly performed. Do.

【0036】上述したように、本発明と従来技術の根本
的な違いは、本発明では溝が連続した1本であり、従来
技術では溝が所定本数だけあるという点にある。そのた
め、本発明では、最外周から中心にかけての全域を連続
的に一度で切削でき、次の溝の切削の度にバイトを被切
削材から離間させて切削加工を中断し、バイトの位置・
角度・切り込み深さを再度設定する必要がない。従っ
て、スタンパの切削加工全体の所要時間が飛躍的に短縮
されることは自明である。
As described above, a fundamental difference between the present invention and the prior art is that the present invention has one continuous groove, and the conventional art has a predetermined number of grooves. Therefore, in the present invention, the entire region from the outermost periphery to the center can be continuously cut at once, and the cutting process is interrupted by separating the cutting tool from the material to be cut each time the next groove is cut.
There is no need to set the angle and depth of cut again. Therefore, it is obvious that the time required for the entire cutting process of the stamper is drastically reduced.

【0037】他の切削手順(中心から最外周に向かって
切削を行なうこと、ライズ面の切削加工を先に行なうこ
と、ライズ角もレンズの位置に応じて変化させること、
等)でも、本発明による利点が同様に当てはまるが、そ
の説明は省略する。
Other cutting procedures (cutting from the center to the outermost periphery, cutting the rise surface first, changing the rise angle according to the position of the lens,
Etc.), the advantages of the present invention apply as well, but their description is omitted.

【0038】[0038]

【実施例】上記の切削手順における実施例を説明する。
フレネルレンズとして、焦点距離f=151mm,直径2
00mmのものを作製するには、上式1にそれぞれ下記の
係数を代入する。なお、代入する係数はレンズの設計仕
様に応じて変化するが、導く手順についての説明はここ
では省略する。
EXAMPLE An example in the above cutting procedure will be described.
As a Fresnel lens, focal length f = 151 mm, diameter 2
In order to manufacture a wafer having a thickness of 00 mm, the following coefficients are substituted into the above equation (1). Although the coefficient to be substituted changes according to the design specification of the lens, the description of the procedure for deriving the coefficient is omitted here.

【0039】c=+0.0134720 1+k=0 A4 =−0.2125440E−7C = + 0.01347720 1 + k = 0 A 4 = −0.2125440E-7

【0040】ここで、中心からの半径X=51.61mm
の位置における切削時のバイト先端の動きを具体的に説
明する。
Here, the radius X from the center is 51.61 mm.
The movement of the tip of the cutting tool at the time of cutting at the position is described in detail.

【0041】上式1をフレネル面の角度を求める式に変
換してフレネル角を求めると、図6に示すように、X=
51.61mmの位置におけるフレネル角θ1 は39.0
82°となり、中心側の隣(X=51.48mmの位置)
の溝のフレネル角θ1 は38.991°となる。
By converting the above equation 1 into an equation for obtaining the angle of the Fresnel surface, and obtaining the Fresnel angle, as shown in FIG.
The Fresnel angle θ 1 at the position of 51.61 mm is 39.0
82 °, next to the center side (X = 51.48mm position)
The Fresnel angle θ 1 of the groove is 38.991 °.

【0042】従って、被切削材のX=51.61mmの位
置がテーブル上で1回転し、X=51.48mmの位置ま
でバイトが移動するまでの間に、バイトの勾配は0.0
91°だけ変化する。
Accordingly, the gradient of the cutting tool is 0.0 until the position of X = 51.61 mm of the material to be cut makes one rotation on the table and the cutting tool moves to the position of X = 51.48 mm.
It changes by 91 °.

【0043】このような切削では、バイトの勾配や切り
込み深さなどの厳密な制御は、工作機械(立型旋盤)の
NC精度に依存する。また、切り込み深さを所定量とな
るまで繰り返すにあたっては、バイトと被切削材の切削
箇所との位置合わせの精度を厳密に行なわなければなら
ないが、前記位置合わせも工作機械のNC精度に依存す
ることになる。
In such cutting, the strict control of the inclination of the cutting tool and the cutting depth depends on the NC accuracy of the machine tool (vertical lathe). Further, in repeating the cutting depth until the cutting depth reaches a predetermined amount, the positioning accuracy between the cutting tool and the cutting portion of the workpiece must be strictly performed, but the positioning also depends on the NC accuracy of the machine tool. Will be.

【0044】[0044]

【発明の効果】スタンパの切削を螺旋状に行なうことに
よって、同心円状の切削に比較して、切削加工全体に要
する時間が飛躍的に短縮され、前記スタンパによるフレ
ネルレンズのプレス成型にあたっては、樹脂からのスタ
ンパの離型性も向上し、上記スタンパによって成型され
るフレネルレンズも、実用化されている既存のフレネル
レンズ(同心円状の溝を持つ)に比べて、同等の光学特
性を有するものである。
According to the present invention, the time required for the entire cutting process is drastically reduced as compared with the concentric cutting by performing the cutting of the stamper in a spiral shape. The releasability of the stamper from is improved, and the Fresnel lens molded by the stamper has the same optical characteristics as the existing Fresnel lens (having concentric grooves) that has been put into practical use. is there.

【0045】[0045]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】フレネルレンズを概念的に示す断面図。FIG. 1 is a sectional view conceptually showing a Fresnel lens.

【図2】フレネルレンズと、スタンパおよびその切削加
工状態を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a Fresnel lens, a stamper, and a cutting state thereof.

【図3】フレネルレンズを概念的に示す平面図。FIG. 3 is a plan view conceptually showing a Fresnel lens.

【図4】レンズ面の幾何学的関係を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a geometric relationship between lens surfaces.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−287106(JP,A) 特開 平7−241918(JP,A) 特開 平4−281443(JP,A) 特開 昭52−4246(JP,A) 実開 昭57−28402(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 3/08 Continuation of the front page (56) References JP-A-7-287106 (JP, A) JP-A-7-241918 (JP, A) JP-A-4-281443 (JP, A) JP-A 52-4246 (JP) , A) Shokai Sho 57-28402 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 3/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】フレネル面とライズ面とからなるレンズ部
を構成する凹凸が、中心から最外周にかけて螺旋状に連
続した構成であり、 凹凸の位置に依存して、それぞれの面がなす角度が基準
面に対してレンズ特性に応じて所望であると共に、中心
から最外周にかけて前記角度が連続的に変化するフレネ
ルレンズの成型に用いられるスタンパの製造方法であっ
て、 テープル上に搭載され、水平方向に回転する板状の被切
削材の表面を、先端が鋭角的な凸形状の刃先を有するバ
イトを用いてNC工作機械により切削加工を行うにあた
って、フレネル面の切削の際には、 バイトの切り込み深さや勾
配を、所定量だけ連続的に変化させつつ、被切削材の外
側から中心、または中心から外側に向かって、バイトを
直線移動させる切削加工を繰り返し行い、所定の深さの
凹凸を得、 ライズ面の切削の際には、 被切削材の外側から中心、ま
たは中心から外側に向かって、バイトを直線移動させる
切削加工を繰り返し行い、所定の深さの凹凸を得ること
を特徴とするフレネルレンズの成型に用いられるスタン
パの製造方法。
1. A lens portion comprising a Fresnel surface and a rise surface
Are formed spirally from the center to the outermost periphery.
The angle between each surface is based on the position of the unevenness.
Depending on the lens characteristics for the surface desired and center
From above to the outermost circumference
Manufacturing method of stamper used for molding lens
When cutting the surface of a plate-shaped material to be cut mounted on a staple and rotating in the horizontal direction with an NC machine tool using a cutting tool having a sharp-edged, convex-shaped cutting edge, the Fresnel surface In the case of cutting, while continuously changing the cutting depth and gradient of the cutting tool by a predetermined amount, the cutting process of linearly moving the cutting tool from the outside of the workpiece to the center or from the center to the outside is repeated. Done and of a given depth
Obtain irregularities, and when cutting the rise surface, repeat the cutting process of linearly moving the cutting tool from the outside of the workpiece to the center, or from the center to the outside, to obtain irregularities with a predetermined depth. A method of manufacturing a stamper used for molding a characteristic Fresnel lens.
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