JPH01257504A - フレネルステップの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非平面板に対して屈折系プリズムと反射系プ
リズムから成るフレネルステップを廉価に形成するため
の加工設計技術によるフレネルステップの加工方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来よりフレネルレンズのレンズ板材に形成されている
屈折系プリズムと反射系プリズムから成るフレネルステ
ップは、そのレンズ板材が第１図に示すように平面であ
るか、又は曲面であっても球面であることが多く、しか
も該レンズ板材が平板の場合（ａ）、或は曲率を有する
球面板の場合（ｂ）に示すように、何れの場合も面の中
心Ｃと直交する回転軸ＣＬがレンズの光軸りと一致して
おり、これを回転の中心とした回転形を成すものに限ら
れている。こうした構造のものでは各フレネルステップ
は回転軸ＣＬを中心軸とした同芯円状の構造を成してい
るため、金型の製造に際して一般に旋盤によって被切削
部材側を旋回すると共に、バイトを設計した切削角度に
固定して加工を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし近年、自動車の尾灯その他の車輌灯等のレンズで
は車体外形の空力抵抗を減少させる目的で、その外形に
沿った複雑な形状を持ったものが使用されており、二方
向に異なった曲率を有する（回転軸を持たない）二次曲
面等に曲成したレンズが要望されている。この種の回転
軸を持たないレンズにフレネルレンズを成型する場合に
は前記旋盤加工が不能であるため、回転軸を持つ部分と
持たない部分に分けて製作し、回転軸を持たない部分は
、第２図に示すように、格子状フレネルステップ（角型
直射ステップ）を用いて対応し、・−れを中子として組
み込む製造方法が使用されていたが、この三次元フレネ
ルステップの加工方法では加工工数が増大してそれが直
接コストアップになり、経済的不利益を有するばかりで
なく、フライス盤加工のためフレネルステップのピッチ
が大きくなると共に、そのまま金型とした場合に中子構
造に起因して型冷却性が悪く、成型不良が出易いといっ
た問題を有していた。

本発明は、上記問題に鑑みて創案されたものであり、車
輌灯具用レンズのように二方向に異なった曲率を有する
二次曲面に曲成して成るレンズ面に対して、三次元方向
に形成されるフレネルステップを低コストで刻設するこ
とができる、フレネルステップの加工方法を提唱するこ
とを目的とするものである６ 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明に係るフレネルステ
ップの加工方法は、二次曲面等に曲成されたレンズ部材
上に適宜ピッチによって同芯円状のピッチ基線を描き、
該ピッチ基線の中心を通る多数の放射区画線で該ピッチ
基線を横断して該レンズ部材面を多数の円弧状フレネル
ステップ設計区画に区画すると共に、各フレネルステッ
プ設計区画にレンズの裏面側焦点からの透過光が屈折系
プリズム又は反射系プリズムを経て略平行光束を構成す
るように山形のフレネルステップを構成して成るフレネ
ルレンズにおいて、上記各フレネルステップを例えば３
軸等の多軸用フライス盤に取り付けた先端が鋭角なバイ
トを各フレネルステップの幅毎に往復切削し、半径方向
に微細ピッチで走査移動せしめて切削加工を行い所定の
山角度と傾斜面を削り出すことを要旨とするものである
。

また上記切削加工において、多軸フライス盤に取り付け
たバイトの先端切削傾斜角度を、フレネルステップの急
傾斜面側の角度と同一にすることも可能である。

（作用〕 本発明は、上述のように個別に設定した各円弧状フレネ
ルステップ設計区画を多軸フライス盤によって同芯円状
のピッチ基線に沿って削り出すものであり、各フレネル
ステップの走査回数を増大する（数１０回）ことによっ
て、該フレネルステップを高精度に形成することができ
ると共に、ピンチ基線のピッチを小さく（０，３〜１．
５＊ｎ）することにより、各フレネルステップの高さを
低くすることができ、これに伴ってフレネルレンズをも
ったレンズカバーの成型性を向上することができる。

また、バイトの先端切削傾斜角度を、フレネルステップ
の急傾斜面側の角度と同一にした場合は、一方の切削面
がバイトの面切削によって削り出されるため、その面の
切削精度を引き上げることができる。

以下、本発明の具体的な実施例をフレネルステップの設
計に従って説明する。

〔実施例１〕 本実施例に係るフレネルレンズは、第３図及び第４図に
示すように、二次曲面上に面と直交する回転軸がレンズ
の光軸と一致する回転形を成すような基本フレネルレン
ズパターンから、光軸りを一致して該フレネルステップ
３を二次曲面を持ったレンズ部材１に正投影して構成す
るものである。

該フレネルステップ３は、適宜ピッチＰの間怠円線ＣＩ
、Ｃ２・・・（中心Ｏ）と、該中心０を通る周方向に等
分割した複数の放射線Ｒ１，Ｒ２・・・とによって構成
してあり、各口芯円線Ｃ１，Ｃ２・・・と放射線Ｒ１，
Ｒ２・・・で囲まれた区画が各円弧状フレネルステップ
設計区画２を構成する。各円弧状フレネルステップ設計
区画２において、レンズ部材１の光軸Ｉ２上にある焦点
Ｆからの光＆’ｌｌとＩ２が、上記フレネルステップ３
の両端を経由して光軸りと平行な光線となるように制御
する屈折系プリズムと反射系プリズムを構成すべく、そ
れぞれの内側斜面４の両端の傾斜角度α１．α２と、外
側斜面５の両端の傾斜角度β１．Ｉ２を設計して各フレ
ネルステップ３０頂角ｒ１．ｒ２を決定する。

上記傾斜角度α１．α２及びβ１．Ｉ２は、正投影線に
対する傾倒角度であるため、頂角ｒｌ。

Ｉ２は、ぞれぞれ ｙｌ＝α１＋β１ Ｉ２−α２＋β２ である。

したがって、上記各円弧状フレネルステップ設計区画２
のフレネルステップ３を多軸フライス盤によって切削す
る場合は、第５図乃至第７図に示すように各円弧状フレ
ネルステップ設計区画２において、該フレネルステップ
３の長さ方向（円周方向）に先端が鋭角なバイト１０を
移動させて往復切削すると共に、半径方向に微細ピンチ
で走査移動せしめて山角度と傾斜面を削り出す。このと
き、フレネルステップ３の傾倒角度の変化量α１−α２
及びβ１−Ｉ２は、フライス盤におけるバイト１０の後
退量を徐々に変更することによって削り出すことができ
る。

〔実施例２〕 本実施例に係るフレネルレンズは、第８図及び第９図に
示すような構造を持つものであり、一方向の曲率がｒｌ
、それと直行する方向の曲率がＩ２であるような二次曲
面から成るレンズ部材１に構成するものであり、先ず第
１０図（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記レンズ部材
１の光軸り上にある焦点Ｆからの光線１１が、該フレネ
ルステップ３の中央部を経由透過して、放射断面ＳＲ内
において光軸りと平行な光線７！２となるように制御す
る屈折系プリズムと反射系プリズムを構成するように、
それぞれの内側斜面４の傾斜角度αと、外側斜面５の傾
斜角度βを設計して該フレネルステップ３の頂角γを決
定すると共に、次に第１１図（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに、この頂角Ｔを保った状態で、ピンチ基線Ｃ方向の
接線面ＳＣ内で、透過光線７！２が光軸りと平行になる
ように、頂部稜線６をレンズ部材１に対する傾斜角度θ
を設計したものである。

このとき上記外側斜面５の谷位置で構成される外側谷線
７によって、上記ピッチ基線Ｃ２との間に平面レンズ部
８が設計される。

上記傾斜角度α及びβは、正投影線に対する傾斜角度で
あるため、頂角γは γ＝α＋β であり、α、β及びγは固定している。

上記設計したフレネルレンズは、各円弧状フレネルステ
ップ設計区画２毎に多軸フライス盤によって前記実施例
１と同様に走査切削することが可能となる。

第１２図乃至第１４図に示すように、多軸フライス盤を
使用して、各円弧状フレネルステップ設計区画２のフレ
ネルステップ３を順次切削するに際して、内側斜面４の
傾斜角度αと、外側斜面５の傾斜角度βを得るように、
上記三次元フレネルステップ３の設計に基づいてバイト
１０を走査状に移動させ、口芯円線Ｃ１，Ｃ２と放射′
ｆａＲ１゜Ｒ２によって囲まれた円弧状フレネルステッ
プ設計区画２範囲の三次元フレネルステップ３を切削す
る。この走査状切削を順次隣接する円弧状フレネルステ
ップ設計区画２について行う。

この場合上記バイト１０切っ先は、フレネルステップ３
の抜き角αより小さいバイト角θ１を持たなければなら
ない。

各フレネルステップ３毎に数千回の走査切削を行うこと
により、バイト１０の切っ先の軌跡によって内側斜面４
と外側斜面５及び平面レンズ部８を削り出すことができ
る。

〔実施例３〕 第１５図及び第１６図は、上記実施例２の切削において
、例えばフレネルステップ３の抜き角αと同一のバイト
角θ１を持つバイトＩＯを使用してフレネルステップ３
の切削を行う場合の実施例を示すものである。

即ち、前記設計によってフレネルステップ３の角度要素
α、β及びＴは固定しており、αを抜き角としたとき、
ハ゛イト１０のバイト角θ１をθ１＝α となるように構成すると、傾斜角度αを有するフレネル
ステップ３の内側斜面４は、該バイト１０の切削面１１
によって面切削するようになり、走査切削によって外側
斜面５の傾斜角度βと平面レンズ部８を該バイト１０の
切っ先で削り出す。

〔発明の効果〕

本発明に係るフレネルステップの加工方法は、以上のよ
うに構成したので、レンズ部材が二方向に曲率を異にす
る曲面であっても多軸フライス盤によって容易にフレネ
ルステップを削り出すことができるため加工コストを低
減することができ、更にはそのまま金型とする場合にも
成型性に優れた構造を得る特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転形を成すフレネルレンズを示すものであり
、 （ａ）はレンズ部材が平板の場合を示す説明図、（ｂｌ
はレンズ部材が球面板の場合を示す説明図、第２図は格
子状フレネルステップを示す要部斜視図、 第３図は本発明に係るフレネルステップの第一の設計例
を示すレンズ部材の一部切欠した正面拡大図、 第４図は同フレネルステップを示す拡大斜視図、第５図
は多軸フライス盤による切削走査工程を示す説明図、 第６図及び第７図はフレネルステップとバイトの関係を
示す説明図、 第８図は他のフレネルステップ構造を示すレンズ部材の
一部切欠した正面拡大図、 第９図は同フレネルステップを示す拡大斜視図、第１０
図はフレネルステップの第二の設計例を示す説明図、 （ａｌは説明図、　ｆｂ）は要部断面図、第１１図は同
フレネルステップの第二の設計例を示す説明図、 （ａ）は説明図、　（ｂ）は要部断面図、第１２図乃至
第１４図はフレネルステップとバイトの関係を示す説明
図、 第１５図及び第１６図は本発明の第三の実施例を示すフ
レネルステップのバイトの関係を示す説明図である。 １・・・レンズ部材 ２・・・円弧状フレネルステップ設計区画３・・・フレ
ネルステップ　　　４・・・内側斜面５・・・外側斜面
　　　　　　　７・・・外側谷線８・・・平面レンズ部
　　　　１０・・・バイト特許出願人　株式会社小糸製
作所 代理人　弁理士　　前　　１）　和　　男ｌ・・レンズ
部材 ２・・・円弧状フレ不ルスデノプ設計区画３・・・フレ
不ルステノフ゛ １・・・内側斜面 ５・・・外側斜面 ７・・外側谷線 ８・・平面レンズ部 １０・バイト 第１図（０） Ｆ％ＣＬ ｌ・・レンズ部材 ２・・・円弧状フレフルステップ設計区画３・・・フレ
不ルステフプ ４・・・内側斜面 ５・・・外側斜面 ７・・・外側谷線 訃・・平面レンズ部 ＩＯ・・・バイト 第３図 １　　　　　ｈ １・・レンズ部材 ２・円弧状フレネルステップ設計区画 ３・・フレ不ルステノフ。 ４・・・内側斜面 ５・・・外側斜面 ７・・・外側谷線 ８・・平面レンズ部 １０・・ハイド 第５図 １・・レンズ部材 ２・・・円弧状フレネルステップ設計区画３・・・フレ
ネルステップ ４・・・内側斜面 ５・・・外側斜面 ７・・・外側谷線 ８・・・平面レンズ部 １０・・・バイト し２ 第９図 Ｑ。 ■・・レンズ部＋イ ２・・円弧状フレネルステ・プ設置８１区画３・フレネ
ルステップ ４　・内側斜面 ５・外側斜面 ７・外側谷ｉた 訃千面し：・ズ部 １０　ハイ１− 第１０図（０） し 第１０図（ｂ） ↑ １・　レンズ部材 ２・・円弧状フレネルステップ設計区画３・・フレネル
ステップ ４・・内側斜面 ５　・外側斜面 ７・・外側谷線 ８　・平面レンズ部 １０・・ハイド 第１１図（０） ５　　６５ｔｊ　　　＼ ｌ・・レンズ部材 ２・・円弧状フレネルステップ設計区画３・・フレスル
ステップ ４・・内側斜面 ５・・外側斜面 ７・・外側谷線 ８・・平面レンズ部 １０・・・バイト 第１２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）曲成されたレンズ部材上に適宜ピッチによって同
   芯円状のピッチ基線を描き、該ピッチ基線の中心を通る
   多数の放射区画線で該ピッチ基線を横断して該レンズ部
   材面を多数の円弧状フレネルステップ設計区画に区画す
   ると共に、各フレネルステップ設計区画にレンズの裏面
   側焦点からの透過光が屈折系プリズム又は反射系プリズ
   ムを経て略平行光束を構成するように山形のフレネルス
   テップを構成して成るフレネルレンズにおいて、上記各
   フレネルステップを多軸フライス盤に取り付けた先端が
   鋭角なバイトを各フレネルステップの幅毎に往復切削し
   、半径方向に微細ピッチで走査移動せしめて所定の山角
   度と傾斜面を削り出すことを特徴とするフレネルステッ
   プの加工方法。
2. （２）前記多軸フライス盤に取り付けたバイトの先端切
   削傾斜角度が、フレネルステップの急傾斜面側の角度と
   同一である請求項１記載のフレネルステップの加工方法
   。