JP4548550B2

JP4548550B2 - 光学素子用金型の加工方法

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Publication number: JP4548550B2
Application number: JP2010508152A
Authority: JP
Inventors: 裕之松田; 秀細江
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
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Publication date: 2010-09-22
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Description

本発明は、射出成形等に用いられる光学素子用金型の加工方法に関する。

射出成形による光学素子の製造方法として、光学素子の回折構造である階段状の輪帯群に対応する輪帯と円錐面とを有する金型構造を用いるものがある。このような金型構造の加工方法として、バイトに回転駆動される金型の軸方向と径方向の動きだけでなく、その先端の加工エッジ部を中心とする金型との相対回動を与えることにより精密な成形面の加工をしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１０４０１号公報

しかしながら、上記のような金型構造では、バイトの相対回動を伴うため、直線２軸と回転軸とを備えた３軸旋盤加工機が必要となる。また、上記のような金型構造に限らず、溝等の両側面が金型の回転軸を基準に左右対称（例えば、平行）な構造の凹凸構造を有する金型構造を剣先バイト等で加工する場合にも、バイトの刃先を反転させて姿勢を調整する必要があり、３軸旋盤加工機が必要となる。このため、バイトの回転駆動を制御するために複雑な工程が必要となり、加工時間が増加するという問題がある。また、加工に伴う複雑な工程は、光学素子の精度に影響する。特に、光ピックアップ装置用の対物レンズなどの像側開口数ＮＡが０．８以上の高ＮＡのレンズに入射光束に光路差を付与するための光路差付与構造を光学面に設けた構造、すなわち段差構造を有するものの成形においては、段差形状を精度よく形成しないとレンズの光学性能に顕著に影響するという問題がある。また、３軸旋盤加工機は、直線２軸のみに駆動可能な２軸旋盤加工機よりも高価であり、金型の加工にコストがかかるという問題もある。

そこで、本発明は、工具の回転を不要とし、直線２軸で動作する加工機を用いた加工方法であって、工具の干渉なく容易に光学素子用金型の成形面の凹凸形状等の立体構造の両側面を左右対称に加工することができる光学素子用金型の加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係る光学素子用金型の加工方法は、成形品の全体的な外形を形成する成形表面と、成形表面上に設けられる少なくとも凹部または凸部を有する立体構造と、を備える成形面を加工する光学素子用金型の加工方法であって、光学素子用金型を光学素子用金型の中心軸を軸として回転させると共に、中心軸に対して第１の側にバイトを配置して光学素子用金型を切削し、光学素子用金型の立体構造の中心軸側及び外周側のうち一方に対応する第１の側面を形成する第１工程と、光学素子用金型を中心軸を軸として回転させると共に、中心軸に対して第１の側と反対の第２の側にバイトを配置して光学素子用金型を切削し、光学素子用金型の立体構造の中心軸側及び外周側のうち前記第１の側面とは異なる他方に対応する第２の側面を形成する第２工程と、を備えることを特徴とする。以上において、中心軸とは、被加工体（光学素子用金型）を切削加工する際に被加工体を回転させる回転軸を意味し、加工品（光学素子用金型）によって形成される光学素子の光軸に対応する軸である。

上記光学素子用金型の加工方法では、加工精度に大きな影響を与えるバイトの刃先の向きは回転させずに加工位置を逆転させることにより、バイトと被加工体（光学素子用金型）との干渉を避けつつ、立体構造の両側面を光学素子用金型の回転軸と平行な軸を挟んで左右対称に加工することができる。

本発明の具体的な態様又は観点では、第１工程と第２工程との間において、第１の側の位置からバイトの刃先を中心軸を挟んで第２の側における反対方向の所定位置に移動させることを特徴とする。この場合、バイトの刃先を第２の側に移動させることにより、加工点に対する刃先の角度を適切に保った状態で立体構造の一方と他方の側面を形成することができる。

本発明の別の態様では、第２工程における光学素子用金型の回転方向は、第１工程における光学素子用金型の回転方向と逆であることを特徴とする。この場合、第１工程と第２工程とにおいて光学素子用金型の回転方向を反転させることにより、バイトの刃先の向きを反転させる複雑な工程を経ずに立体構造の両側面を切削することができる。

本発明のさらに別の態様では、第１工程において、バイトの刃先を中心側に移動させつつ切削することによって中心軸側に第１の側面を形成することを特徴とする。この場合、バイトの刃先に倣って光学素子用金型の中心軸側に立体構造の第１の側面を形成することができる。

本発明のさらに別の態様では、第１工程において、光学素子用金型の立体構造を形成すると共に、光学素子用金型の成形表面の少なくとも一部を切削することを特徴とする。この場合、立体構造の第１の側面と成形表面との少なくとも一方を連続的に形成することができる。

本発明のさらに別の態様では、第１工程の前に、光学素子用金型の成形表面を切削することを特徴とする。この場合、立体構造を形成する前に成形表面を形成することができる。

本発明のさらに別の態様では、第２工程において、バイトの刃先は中心軸と反対側に移動させつつ切削することによって外周側に第２の側面を形成することを特徴とする。この場合、バイトの刃先に倣って光学素子用金型の外周側に立体構造の第２の側面を形成することができる。

本発明のさらに別の態様では、立体構造は、複数形成されることを特徴とする。この場合、光学素子用金型に複数の輪帯構造を形成することができる。

本発明のさらに別の態様では、立体構造の底面と第１の側面とで形成される角度と、立体構造の底面と第２の側面とで形成される角度とは、略等しいことを特徴とする。この場合、対称性を有する横断面の輪帯構造を形成することができる。

本発明のさらに別の態様では、立体構造の第１の側面と第２の側面とは、中心軸に平行な面であることを特徴とする。この場合、より高精度な輪帯構造を形成することができる。

第１実施形態の加工装置を説明するブロック図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示す加工装置を用いたワークの加工を説明する拡大断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、図１に示す加工装置を用いたワークの加工を説明する拡大断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、図１に示す加工装置を用いて作製した成形用金型の側方断面図である。図４の成形用金型によって形成されたレンズの側方断面図である。図１に示すワークの加工工程を説明するフローチャートである。図６に示す加工工程の変形例を説明するフローチャートである。（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態のワークの加工の変形例を説明する図である。（Ａ）、（Ｂ）は、図２及び図３に示すワークの加工の変形例を説明する図である。（Ａ）、（Ｂ）は、図２及び図３に示すワークの加工の別の変形例を説明する図である。（Ａ）、（Ｂ）は、図８に示すワークの加工の変形例を説明する図である。

符号の説明

２Ａ…第１金型
２Ｂ…第２金型
３ａ，３ｂ…成形面
１０…加工装置
２０…切削ユニット
２１…ツール部
２３ａ…刃先
２３…切削工具
３０…ＮＣ駆動機構
３１…台座
３２，３３…ステージ
３５，３６…可動部
３７…チャック
４０…駆動制御装置
Ａ１…第１の側
Ａ２…第２の側
ＡＲ１…外周部
ＡＲ２，ＡＲ３…中間部
ＡＲ４…中央部
ＢＯ…底部
ＢＯ１，ＢＯ３…内側部分
ＢＯ２…外側部分
Ｅ１…エッジ
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…環状溝
Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６…環状段差
Ｇ７…環状凸部
Ｌ…レンズ
ＲＡ…中心軸
ＳＡ…成形面
ＳＡ１…成形表面
ＳＡ２，ＳＡ３…立体構造
ＳＬ…表層
ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，ＳＳ４，ＳＳ５，ＳＳ６，ＳＳ７，ＳＳ８…側面
ＴＯ…上側部分
Ｗ…ワーク

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る加工装置を図面を用いて説明する。図１は、レンズ等の光学素子を成形するための光学素子用金型の転写光学面（成形面）を加工する加工装置の構造を概念的に説明するブロック図である。

図１に示すように、加工装置１０は、被加工体であるワークＷを切削加工するための切削ユニット２０と、切削ユニット２０をワークＷに対して支持するＮＣ駆動機構３０と、ＮＣ駆動機構３０の動作を制御する駆動制御装置４０とを備える。

切削ユニット２０は、Ｚ軸方向に延びるツール部２１先端に切削工具２３を固定した切削工具である。切削工具２３は、剣先状の外形を有するバイトであり、その先端は、例えばダイヤモンドチップの切刃になっている。切削工具２３は、後述する第２ステージ３３による切削ユニット２０の移動に伴い、例えばＸ軸方向に沿って変位する。

ＮＣ駆動機構３０は、台座３１上に第１ステージ３２と第２ステージ３３とを載置した構造の駆動装置である。ここで、第１ステージ３２は、第１可動部３５を支持しており、この第１可動部３５は、チャック３７を介してワークＷを間接的に支持している。この第１ステージ３２は、ワークＷを、例えばＺ軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。また、第１可動部３５は、ワークＷをＺ軸に平行な中心軸ＲＡのまわりに所望の速度で回転させることができる。一方、第２ステージ３３は、第２可動部３６を支持しており、この第２可動部３６は、切削ユニット２０を支持している。第２ステージ３３は、第２可動部３６及び切削ユニット２０を支持して、これらを例えばＸ軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。

なお、以上のＮＣ駆動機構３０において、第１ステージ３２と第１可動部３５とは、ワークＷを駆動する被加工体駆動部を構成し、第２ステージ３３と第２可動部３６とは、切削ユニット２０を駆動する工具駆動部を構成する。

駆動制御装置４０は、高精度の数値制御を可能にするものであり、ＮＣ駆動機構３０に内蔵されたモータや位置センサ等を駆動制御装置４０の制御下で駆動することによって、第１及び第２ステージ３２，３３や、第１及び第２可動部３５，３６を目的とする状態に適宜動作させる。例えば、第１及び第２ステージ３２，３３によって、切削ユニット２０のツール部２１先端に設けた切削工具２３先端の加工点を低速でＸＺ面に平行な面内に設定した所定の軌跡に沿ってワークＷに対して相対的に移動（送り動作）させつつ、第１可動部３５によって、ワークＷを中心軸ＲＡのまわりに高速で回転させることができる。

以下、図１に示す加工装置１０を用いたワークＷの加工について説明する。ここで、説明の便宜上、ワークＷを加工する切削工具２３の位置は、中心軸ＲＡを含むＹＺ平面を境にして−Ｘ側を第１の側Ａ１と呼び、＋Ｘ側を第２の側Ａ２と呼ぶことにする。図２は、第１の側Ａ１において切削加工をする第１工程を主に説明する図であり、図３は、第２の側Ａ２において切削加工をする第２工程を説明する図である。なお、図２及び図３は、図１の加工装置１０をＩ方向から見たものである。

切削工具２３の先端部は、図１のＮＣ駆動機構３０によって、被加工体であるワークＷに対し、例えばＸＺ面内で所定の軌跡を描いて徐々に相対的に移動する。つまり、切削工具２３の送り動作が行われる。また、被加工体であるワークＷは、図１のＮＣ駆動機構３０によって、Ｚ軸に平行な中心軸ＲＡのまわりに一定速度で回転する（図１参照）。これにより、ワークＷの旋削加工が可能になり、ワークＷに対し中心軸ＲＡのまわりに回転対称な例えば成形面ＳＡ（例えば、凹凸の球面、非球面等の曲面のほか、位相素子面、段差面等の立体形状）を形成した光学素子用金型を得ることができる。

加工後のワークＷは、光学素子を射出成形するための成形金型を構成する部品（光学素子用金型）である。ワークＷに形成される最終的な成形面ＳＡは、光学素子の光学面用の転写面であり、図２（Ａ）の点線や図３（Ｂ）の実線で示すように、全体的な外形を形成する曲面状の成形表面ＳＡ１と、成形表面ＳＡ１上に設けられる輪帯状の立体構造ＳＡ２とを備える。この実施形態では、成形表面ＳＡ１として、凹の球面又は非球面が形成され、立体構造ＳＡ２として、矩形横断面を有する複数の環状溝Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が形成される。

まず、図２（Ａ）に示すように、ワークＷを中心軸ＲＡのまわりに回転させながら切削工具２３をＸＺ面内で相対的に移動させることにより、切削工具２３の刃先２３ａでワークＷの表面を旋削加工する前加工を行う。この前加工によって、成形表面ＳＡ１上の薄い表層ＳＬを残して凹面を形成することができる。なお、切削工具２３の＋Ｘ側のエッジＥ１は、この前工程及び後述する本工程において、中心軸ＲＡに平行に保持される。

以下、本加工方法について説明する。本加工方法では、まず第１工程で成形表面ＳＡ１と、複数の環状溝Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のうち中心軸ＲＡ側に対応する第１の側面ＳＳ１とを旋削によって形成し、第２工程で複数の環状溝Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のうち外周側に対応する第２の側面ＳＳ２を旋削によって形成する。

具体的には、第１工程において、図２（Ｂ）及び２（Ｃ）に示すように、切削工具２３を、第１の側Ａ１において中心軸ＲＡに関して−Ｘ方向の最大位置、すなわち−Ｘスタート位置に配置し、−Ｚ方向に向いてワークＷを時計方向に回転させた状態とする。この状態で、切削工具２３の刃先２３ａをワークＷに対して相対的に移動させることにより、成形表面ＳＡ１を外周側から形成しつつ、複数の環状溝Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のうち中心軸ＲＡ側の第１の側面ＳＳ１と底部ＢＯの一部とを順次形成する。つまり、成形表面ＳＡ１の外周部ＡＲ１を加工し、外側の環状溝Ｇ１の第１の側面ＳＳ１と、底部ＢＯの内側部分ＢＯ１とを加工する。次に、成形表面ＳＡ１の中間部ＡＲ２を加工し、中間の環状溝Ｇ２の第１の側面ＳＳ１と、底部ＢＯの内側部分ＢＯ１とを加工する。次に、成形表面ＳＡ１の中間部ＡＲ３を加工し、内側の環状溝Ｇ３の第１の側面ＳＳ１と、底部ＢＯの内側部分ＢＯ１とを加工する。最後に、成形表面ＳＡ１の中央部ＡＲ４を加工し、切削工具２３の刃先２３ａをワークＷから後退させることにより、第１工程を完了する。

次に、切削工具２３を、第２の側Ａ２において中心軸ＲＡに関して＋Ｘ方向の中間位置、すなわち＋Ｘスタート位置に移動させる。本実施形態の場合、切削工具２３を内側の環状溝Ｇ３の正面に配置し、ワークＷの回転を反転させ、−Ｚ方向に向いてワークＷを反時計方向に回転させた状態とする。

次に、第２工程において、図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示すように、切削工具２３の刃先２３ａをワークＷに対して相対的に移動させることにより、複数の環状溝Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３のうち外周側の第２の側面ＳＳ２と底部ＢＯの残りとを順次形成する。つまり、内側の環状溝Ｇ３の第２の側面ＳＳ２と、底部ＢＯの外側部分ＢＯ２とを加工する。次に、中間の環状溝Ｇ２の第２の側面ＳＳ２と、底部ＢＯの外側部分ＢＯ２とを加工する。最後に、外側の環状溝Ｇ１の第２の側面ＳＳ２と、底部ＢＯの外側部分ＢＯ２とを加工し、切削工具２３の刃先２３ａをワークＷから後退させることにより、第２工程を完了する。

以上の工程により、ワークＷの表面上に、光学素子成形用の成形面ＳＡとして、凹曲面の成形表面ＳＡ１と輪帯状の立体構造ＳＡ２とが一組の形状として形成される。

なお、立体構造ＳＡ２のうち１つの環状溝Ｇ１に着目すると、第１工程において、第１の側Ａ１の適所に切削工具２３を配置してワークＷを切削し、環状溝Ｇ１の中心軸ＲＡ側に対応する第１の側面ＳＳ１及び内側部分ＢＯ１を形成している。その後、切削工具２３を第１の側Ａ１の環状溝Ｇ１に相当する位置から第２の側Ａ２の環状溝Ｇ１に相当する位置、すなわち反対方向の位置に移動させる。この際、中心軸ＲＡを挟んで切削工具２３を正反対の位置に移動させるのではなく溝幅以下の適当な間隔だけ移動量を増加させて、切削部分がオーバーラップするようにする。最後に、第２工程において、第２の側Ａ２に移動した切削工具２３を適所に配置してワークＷを切削し、環状溝Ｇ１の外周側に対応する第２の側面ＳＳ２及び外側部分ＢＯ２を形成している。このようにして形成された環状溝Ｇ１の側面ＳＳ１，ＳＳ２は、互いに平行で、ともに中心軸ＲＡに沿って延びている。なお、以上は、環状溝Ｇ１に着目した加工及び形状の説明であったが、他の環状溝Ｇ２，Ｇ３も環状溝Ｇ１と同様に加工され同様の形状となる。

以下、本実施形態に係る成形金型について説明する。図４は、第１実施形態の切削ユニット２０を用いて作製した成形金型（光学素子用成型金型）を説明する図である。図４（Ａ）は、固定型、すなわち第１金型２Ａの側方断面図であり、図４（Ｂ）は、可動型、すなわち第２金型２Ｂの側方断面図である。両金型２Ａ，２Ｂの成形面３ａ，３ｂは、図１に示す加工装置１０によって仕上げ加工されたものである。つまり、両金型２Ａ，２Ｂの母材をワークＷとしてチャック３７に固定し、駆動制御装置４０を適宜動作させて、切削ユニット２０のツール部２１先端をワークＷに対して３次元的に任意に移動させる。これにより、第１金型２Ａ，第２金型２Ｂの成形面３ａ，３ｂを、球面や非球面に限らず、段差面、位相構造面、回折構造面とすることができる。

図５は、図４（Ａ）の第１金型２Ａと、図４（Ｂ）の第２金型２Ｂとを用いてプレス成形したレンズＬの断面図である。このレンズＬ光は、例えば光ピックアップ装置用の対物レンズとして機能する。図示していないが、第１金型２Ａ，第２金型２Ｂの成形面３ａ，３ｂが段差面、位相構造面、回折構造面等の立体構造を有する場合、レンズＬの成形光学面も、段差面、位相構造面、回折構造面等の立体構造を有するものとなる。さらに、レンズＬの材料は、プラスチックに限らず、ガラス等とすることができる。なお、上記のレンズＬの具体的適用例は、像側開口数ＮＡが０．８以上の高ＮＡの光ピックアップ装置用の対物レンズ（例えばＢＤとＤＶＤ又はＣＤとの互換型対物レンズ等）であり、レンズ本体の光学面上の適所に立体構造として入射光束に光路差を付与する光路差付与構造等を設けたものとなっている。

図６は、図４の第２金型２Ｂを構成する図１のワークＷの加工工程を説明するフローチャートである。なお、本フローチャートでは、簡便のため図２（Ａ）に示す前加工を省略している。

−Ｘ最大スタート位置に切削工具２３の刃先２３ａを移動する（ステップＳ１１）。次に、これからの加工部分が成形表面ＳＡ１に対応する曲面か、立体構造ＳＡ２を構成する各環状溝Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３に対応する立体形状かを選択する（ステップＳ１２）。曲面を切削する場合、第１の側Ａ１に対応する第１対象加工領域において、中心軸ＲＡに向けて刃先２３ａを＋Ｘ方向に徐々に移動させつつＺ方向に適宜前進させることにより、凹曲面を切削する（ステップＳ１３）。これにより、例えば成形表面ＳＡ１のうち外周部ＡＲ１を形成することができる。一方、立体形状を切削する場合、同じ第１対象加工領域において、刃先２３ａを＋Ｘ方向に適宜移動させつつＺ方向に必要量進退させることにより、凹部の中心軸ＲＡ側を切削する（ステップＳ１４）。これにより、例えば外側の環状溝Ｇ１のうち中心軸ＲＡ側の第１の側面ＳＳ１や内側部分ＢＯ１を形成することができる。曲面または立体形状を切削後（ステップＳ１３，Ｓ１４）、刃先２３ａが中心軸ＲＡに到達していれば、次の加工領域はないと判断し（ステップＳ１５）、＋Ｘスタート位置に刃先２３ａを移動する（ステップＳ１６）。一方、刃先２３ａがまだ中心軸ＲＡに到達していない場合にはステップＳ１２に戻る。なお、ステップＳ１２に戻った場合、上記ステップＳ１２〜Ｓ１５の動作が繰り返され、例えば成形表面ＳＡ１のうち中間部ＡＲ２，ＡＲ３等を形成することができ（ステップＳ１３）、或いは、中間の環状溝Ｇ２等のうち中心軸ＲＡ側の第１の側面ＳＳ１や内側部分ＢＯ１を形成することができる（ステップＳ１４）。

刃先２３ａが中心軸ＲＡに到達していると判断された場合、刃先２３ａを−Ｚ方向に一旦後退させた後、刃先２３ａを＋Ｘスタート位置に移動させる（ステップＳ１６）。この際、ワークＷの回転を逆転させる。その後、第２の側Ａ２に対応する第２対称加工領域において、外周に向けて刃先２３ａを＋Ｘ方向に適宜移動させつつＺ方向に必要量進退させることにより、凹部の外周側を切削する（ステップＳ１７）。これにより、例えば内側の環状溝Ｇ３のうち外周側の第２の側面ＳＳ２や外側部分ＢＯ２を形成することができる。環状溝Ｇ３の加工終了後は、次の加工領域がないか判断する（ステップＳ１８）。加工領域が残ってなければ加工を終了する。一方、加工領域が残っていれば、ステップＳ１７に戻る。なお、ステップＳ１７に戻った場合、ステップＳ１７，Ｓ１８の動作が繰り返され、例えば中間の環状溝Ｇ２等のうち外周側の第２の側面ＳＳ２や外側部分ＢＯ２を形成することができる（ステップＳ１７）。

図７は、図６に示す加工工程の変形例を説明するフローチャートである。この場合、成形表面ＳＡ１を予め一括して行うこととしている。まず、−Ｘ最大スタート位置に切削工具２３の刃先２３ａを移動し（ステップＳ１１）、第１の側Ａ１に対応する第１対象加工領域において、中心軸ＲＡに向けて刃先２３ａを＋Ｘ方向に徐々に移動させつつＺ方向に適宜前進させることにより、凹曲面を切削する（ステップＳ２３）。これにより、成形表面ＳＡ１を形成することができる。次に、第１の側Ａ１に対応する第１対象加工領域において、刃先２３ａを＋Ｘ方向に適宜移動させつつＺ方向に必要量進退させることにより、凹部の中心軸ＲＡ側を切削する（ステップＳ２４）。これにより、例えば外側の環状溝Ｇ１のうち中心軸ＲＡ側の第１の側面ＳＳ１や内側部分ＢＯ１を形成することができる。その後、刃先２３ａが中心軸ＲＡに最も近い凹凸最内周に到達していれば、次の加工領域はないと判断し（ステップＳ２５）、＋Ｘスタート位置に刃先２３ａを移動する（ステップＳ１６）。一方、刃先２３ａがまだ凹凸最内周に到達していない場合にはステップＳ２４に戻る。なお、ステップＳ２４に戻った場合、ステップＳ２４の動作が繰り返され、例えば中間の環状溝Ｇ２等のうち中心軸ＲＡ側の第１の側面ＳＳ１や内側部分ＢＯ１を形成することができる（ステップＳ２４）。

以上の説明により、本実施形態における金型の加工方法では、加工精度に大きな影響を与える切削工具２３の刃先２３ａの向きを回転させずに加工位置を逆転させることにより、切削工具２３とワークＷの干渉なく立体構造ＳＡ２の両側面ＳＳ１，ＳＳ２を金型の中心軸ＲＡを基準に左右対称に加工することができる。

また、切削工具２３の刃先２３ａを第２の側Ａ２に移動させることにより、加工点に対する刃先２３ａの角度を適切に保った状態で立体構造ＳＡ２の第１及び第２の側面ＳＳ１，ＳＳ２を形成することができる。また、第１工程と第２工程とにおいてワークＷの回転方向を反転させることにより、切削工具２３の刃先２３ａの向きを反転させる複雑な工程を経ずに立体構造ＳＡ２の両側面ＳＳ１，ＳＳ２を切削することができる。この場合、切削工具２３の刃先２３ａに倣ってワークＷの中心軸ＲＡ側に立体構造ＳＡ２の第１の側面ＳＳ１を形成することができる。また、切削工具２３の刃先２３ａに倣ってワークＷの外周側に立体構造ＳＡ２の第２の側面ＳＳ２を形成することができる。

以上のような金型加工方法を用いて作製された輪帯構造を有する精度の高い金型とすることができる。この第２金型２Ｂと第１金型２Ａを用いて成形されることにより、輪帯構造を有する精度の高い光学素子、すなわちレンズＬとなる。これにより、レンズＬの回折効率を良くすることができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るワークＷの加工方法について説明する。なお、第２実施形態に係るワークＷの加工方法は、第１実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

図８は、第２実施形態のワークＷに形成される立体構造ＳＡ３の拡大断面図である。

第２実施形態においてワークＷに形成される最終的な成形面は、曲面上の成形表面ＳＡ１と成形表面ＳＡ１上に設けられる階段状の立体構造ＳＡ３とを備える。立体構造ＳＡ３は、環状段差Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を有する。この立体構造ＳＡ３は、第１工程において、成形表面ＳＡ１を外周側から形成しつつ、第１の側Ａ１の環状段差Ｇ６の適所に切削工具２３を配置してワークＷを切削し、環状段差Ｇ６の中心軸ＲＡ側に対応する第１の側面ＳＳ３及び環状段差Ｇ６の内側部分ＢＯ３を形成している。その後、切削工具２３を第１の側Ａ１の環状段差Ｇ６に相当する位置から第２の側Ａ２の環状段差Ｇ６に相当する位置、すなわち反対方向の位置に移動させる。この際、中心軸ＲＡを挟んで切削工具２３を正反対に移動させるのではなく、移動量を増加させて切削部分がオーバーラップするようにする。最後に、第２工程において、第２の側Ａ２に移動した切削工具２３を各環状段差Ｇ６，Ｇ５，Ｇ４の適所に順に配置してワークＷを切削し、各環状段差Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６の外周側に対応する第２の側面ＳＳ４，ＳＳ５，ＳＳ６及び底部ＢＯを形成している。このようにして形成された環状段差Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６の側面ＳＳ３，ＳＳ４，ＳＳ５，ＳＳ６は、互いに平行で、ともに中心軸ＲＡに沿って延びている。

以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、立体構造ＳＡ２等の幅、深さ、数は実施形態で説明したものに限らず、用途に応じて自由に設計することができる。

また、上記実施形態において、ワークＷは第１の側Ａ１及び第２の側Ａ２のどちらから加工してもよい。なお、第１の側Ａ１の加工と第２の側Ａ２の加工とをつなぐ位置は、切削工具２３の稜線が干渉しない位置であればよい。

また、上記実施形態では、第２可動部３６及び切削ユニット２０をＸ軸方向に沿って移動させていたが、第２ステージ３３にＹ軸方向の移動機能を持たせて直線３軸の加工装置とし、切削ユニット２０等をＹ軸方向に沿って移動させてもよい。つまり、切削工具２３をＹＺ面内で相対的に移動させることにより、ワークＷの表面を図２、３に示す工程と同様の工程で、同様の形状に旋削加工することができる。

また、上記実施形態では、立体構造ＳＡ２を凹状の環状溝Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３としたが、図９に示すように、凸状の環状凸部Ｇ７にしてもよい。この場合、例えば第１の側Ａ１で環状凸部Ｇ７の外周側に対応する第２の側面ＳＳ７及び上側部分ＴＯを形成し、第２の側Ａ２で環状凸部Ｇ７の中心軸ＲＡ側に対応する第１の側面ＳＳ８を形成する。なお、ワークＷに形成する立体構造は、例えば図２に環状溝Ｇ１として例示される凹部と、例えば図９に環状凸部Ｇ７として例示される凸部とを組み合わせた複合型の凹凸形状とすることもできる。

また、上記実施形態では、環状溝Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の切削は、第１の側Ａ１から行ったが、図１０に示すように、第２の側Ａ２から行ってもよい。

また、上記実施形態では、環状段差Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６の切削は、第１の側Ａ１から行ったが、図１１に示すように、切削工具２３の刃先２３ａを図８の刃先２３ａと逆向きにして、第２の側Ａ２から行ってもよい。

さらに、第１実施形態では、第２工程で切削工具２３の刃先２３ａを外周側に移動させているが、逆に、切削工具２３の刃先２３ａを中心軸ＲＡ側に移動させることもできる。この場合、環状溝Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の順に加工が完了する。

Claims

成形品の全体的な外形を形成する成形表面と、前記成形表面上に設けられる少なくとも凹部または凸部を有する立体構造と、を備える成形面を加工する光学素子用金型の加工方法であって、
前記光学素子用金型を前記光学素子用金型の中心軸を軸として回転させると共に、前記中心軸に対して第１の側にバイトを配置して前記光学素子用金型を切削し、前記光学素子用金型の前記立体構造の前記中心軸側及び外周側のうち一方に対応する第１の側面を形成する第１工程と、
前記光学素子用金型を前記中心軸を軸として回転させると共に、前記中心軸に対して前記第１の側と反対の第２の側に前記バイトを配置して前記光学素子用金型を切削し、前記光学素子用金型の前記立体構造の前記中心軸側及び前記外周側のうち前記第１の側面とは異なる他方に対応する第２の側面を形成する第２工程と、
を備えることを特徴とする光学素子用金型の加工方法。
前記第１工程と前記第２工程との間において、前記第１の側の位置から前記バイトの刃先を前記中心軸を挟んで前記第２の側における反対方向の所定位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載の光学素子用金型の加工方法。
前記第２工程における前記光学素子用金型の回転方向は、前記第１工程における前記光学素子用金型の回転方向と逆であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子用金型の加工方法。
前記第１工程において、前記バイトの刃先を前記中心側に移動させつつ切削することによって前記中心軸側に前記第１の側面を形成することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の光学素子用金型の加工方法。
前記第１工程において、前記光学素子用金型の前記立体構造を形成すると共に、前記光学素子用金型の前記成形表面の少なくとも一部を切削することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の光学素子用金型の加工方法。
前記第１工程の前に、前記光学素子用金型の前記成形表面を切削することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の光学素子用金型の加工方法。
前記第２工程において、前記バイトの刃先は前記中心軸と反対側に移動させつつ切削することによって前記外周側に前記第２の側面を形成することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の光学素子用金型の加工方法。
前記立体構造は、複数形成されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の光学素子用金型の加工方法。
前記立体構造の底面と前記第１の側面とで形成される角度と、前記立体構造の底面と前記第２の側面とで形成される角度とは、略等しいことを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の光学素子用金型の加工方法。
前記立体構造の前記第１の側面と前記第２の側面とは、前記中心軸に平行な面であることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一項に記載の光学素子用金型の加工方法。