非旋转对称透镜/反射镜及其成形模具的制造方法技术

本发明专利技术提供一种通过使用加工工具进行研磨加工而制造的非旋转对称的透镜及其成形模具和非旋转对称反射镜及其成形模具的制造方法。该制造方法是部分包含非旋转对称的面的非旋转对称的透镜及其成形模具、以及部分包含非旋转对称的面的非旋转对称反射镜及其成形模具的制造方法，其中，在用磨削或切削单元一边扫掠被加工物的表面一边形成非旋转对称的面时，一边在非旋转对称的面的沿着子午面的方向上移动扫掠，一边用磨削或切削单元进行非旋转对称的面的磨削或切削。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非旋转对称的透镜的制造方法、非旋转对称的透镜成形模具的制造方法、非旋转对称反射镜的制造方法和非旋转对称反射镜成形模具的制造方法
本专利技术涉及作为通过切削、研磨、磨削或塑料的注塑成型而形成的透镜和反射镜的光学元件，特别涉及具有自由曲线或偏心非球面等透镜面形状和反射镜形状面的光学元件的制造方法。
技术介绍
近年来，能够短距离地投射大图像且良好的投射图像的投射式影像显示装置广泛得到普及，不局限于所谓将期望的影像投射到壁面或屏幕上的投影仪，还研究了与室内的照明器具形成为一体的投射影像等并进行照明的设备、能够在车辆的行驶路面上投射包含行进方向的各种信息的车辆用的照明设备等。根据以下专利文献1，已知一种投射式光学装置，其包括由包含透射型折射元件的第一光学系统和包含反射型折射元件的第二光学系统构成的投射透镜，该第一光学系统的一部分的透镜收纳在以第二光学系统的下端为下限的下方空间内。另外，作为非球面光学元件的制造方法，根据以下的专利文献2和专利文献3，已知所谓的利用蚀刻技术来制作非球面透镜的成形模具的非球面透镜的制造方法，以及在球面的玻璃透镜上仅对非球面利用玻璃模塑成形、研磨非球面来制造玻璃非球面透镜的方法。并且，根据以下的专利文献4，已知利用凸轮式的球心型研磨机实现非球面的轨迹的非球面透镜的加工方法及其使用的装置等。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-86315号公报专利文献2：日本特开2003-276030号公报专利文献3：日本特开2010-260775号公报专利文献4：日本特开2004-17166号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而，在上述的现有技术中，相对于光轴旋转对称的透镜面形状的透镜模具(镶块)，在例如利用图10所示的多轴加工机(图中为5轴加工机)加工的情况下，使被加工面绕C轴被夹持旋转，如图11(a)所示对可在XYZ轴方向上移动的机床安装刀具，进行切削得到期望的形状。与此相对，自由曲面或偏心非球面等不能通过旋转被加工面来进行加工的透镜面和反射镜面的加工，如图11(b)所示，通过对可在XYZ轴方向上移动的机床安装旋转式的切削刀，使其高速旋转而得到期望的模具形状。然而，一般来说，非旋转对称的加工面形状精度较低，且面粗糙度较差。因此，切削后通过对模具面进行研磨来改善表面粗糙度，但已确认由于加工时在透镜面形成的微小的凹凸部，会给聚焦性能带来坏影响。为此，做出了本专利技术。即，本专利技术是鉴于上述现有技术中的问题而完成的，其目的在于提供一种对使用加工工具进行切削或磨削而得到的模具面通过研磨加工来进行制造的、具有优异的光学特性的非旋转对称的自由曲面或偏心非球面光学元件的制造方法，更具体而言提供能够制造非旋转对称的自由曲面或偏心非球面透镜及其成形模具、和非旋转对称的自由曲面或偏心非球面反射镜及其成形模具的非旋转对称的自由曲面或偏心非球面光学元件的制造方法。用于解决问题的技术手段为了达成上述目的，根据本专利技术，提供一种非旋转对称的自由曲面或偏心非球曲面元件的制造方法。更具体而言，是一部分非旋转对称的自由曲面或偏心非球面透镜及其成形模具、以及一部分非旋转对称的自由曲面或偏心非球面反射镜及其成形模具的制造方法，其中，在用磨削或切削单元一边扫掠被加工物的表面一边形成非球面时，一边在非旋转对称的自由曲面或偏心非球面透镜的沿着子午面的方向上移动扫掠，一边用磨削或切削单元进行非旋转对称的自由曲面或偏心非球面的磨削或切削。专利技术效果根据上述的本专利技术，能够发挥如下实用的有益效果，即能够提供一种通过使用加工工具进行研磨加工来制作模具面从而制造的具有优异的光学特性的非旋转对称的自由曲面或偏心非球面光学元件的制造方法，具体而言，提供能够制造非旋转对称的自由曲面或偏心非球面透镜及其成形模具和非旋转对称的自由曲面或偏心非球面反射镜及其成形模具的非旋转对称的自由曲面或偏心非球面光学元件的制造方法。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式的搭载有非旋转对称的自由曲面透镜和非旋转对称的自由曲面反射镜的装置的一例的投射式影像显示装置整体的外观的立体图。图2是说明上述倾斜投射光学系统中的投射透镜的动作原理的透镜配置图。图3是表示非旋转对称的自由曲面透镜L11的外形形状的、包括正面侧的立体图、背面侧的立体图、正视图、侧视图、后视图的图。图4是表示非旋转对称的自由曲面透镜L12的外形形状的、包括正面侧的立体图、背面侧的立体图、正视图、侧视图、后视图的图。图5是表示非旋转对称的自由曲面反射镜M13的外形形状的包括正视图、侧视图、后视图的图。图6是用于说明制造非旋转对称的自由曲面透镜和非旋转对称的自由曲面反射镜或其成形模具的一般方法的图。图7是表示利用本专利技术的一个实施方式的非旋转对称的自由曲面光学元件的制造方法制造的非旋转对称的自由曲面透镜的正视图及其B-B剖面，以及该部分放大剖视图的图。图8是表示利用本专利技术的一个实施方式的非旋转对称的自由曲面光学元件的制造方法制造的非旋转对称的自由曲面反射镜的入射光的状态的图。图9是表示用于实现本专利技术的一个实施方式的非旋转对称的自由曲面光学元件的制造方法的装置结构的概略的图。图10是表示对非旋转对称的自由曲面透镜和反射镜进行切削加工制作的5轴加工机的一例的图。图11是表示上述加工机的加工方法的一例的图。具体实施方式以下，对本专利技术的一个实施方式的非旋转对称的自由曲面光学元件，具体而言，对包含非旋转对称的自由曲面的透镜和反射镜的制造方法进行详细说明，但在此之前，在附图1中显示有作为采用该非旋转对称的自由曲面透镜或反射镜的一例的投射式影像显示装置(投影仪)整体的外观。图1中，附图标记100表示该投射式影像显示装置，附图标记101和102分别表示该装置的上面盖和下面盖。如图1所示，在上述上面盖101的一部分，可开闭地安装有当使用该装置时能够打开的窗部103。此外，图1中示出的是窗部103打开的状态，以下阐述的构成投射光学系统的非旋转对称的自由曲面透镜用附图标记L12表示。另外，此处虽未图示，但在由上述上面盖101和下面102形成的内部空间，搭载有用于构成该投射式影像显示装置的构成部件，例如：作为光源的LED或灯；将来自该光源的光调制为基于来自外部的影像信号的影像光的光调制部(例如，DLP(DigitalLightProcessing)、液晶面板等影像显示元件)；即使在离壁面距离非常近(很大的倾斜角度)时也能够降低梯形变形等地投射该影像光，由此能够获得优异的投射影像的所谓包含非旋转对称的自由曲面透镜或非旋转对称的自由曲面反射镜的非球面倾斜投射光学系统；包括对上述构成部件供给所需电力和控制信号的电源电路和控制电路的各种电路部件；以及将其发热引导到装置外部的冷却风扇等。接着，图2是说明上述倾斜投射光学系统中的投射透镜的动作原理的透镜配置图。其由以附图标记L1～L12示出的共12个透镜和以附图标记M13示出的一个反射镜构成。此处，反射镜M13的反射面和附图标记L11和L12所示的透镜的透镜面分别形成非旋转对称的自由曲面形状。因此，即便是以极大的倾斜角度投射影像的倾斜投射光学系统，也能够获得减少梯形变形的投射影像。即，据此，设计自由度为非球面的约五倍左右，能够进行良好的像差校正。另外，来自配置在图中以附图标记P0示出的棱镜光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非旋转对称的透镜的制造方法，其是包含非旋转对称的面的透镜的制造方法，其特征在于：在用磨削或切削单元一边扫掠被加工物的表面一边形成所述透镜的表面时，一边在所述非旋转对称的面的沿着子午面的方向上移动扫掠，一边用所述磨削或切削单元进行所述非旋转对称的面的磨削或切削。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非旋转对称的透镜的制造方法，其是包含非旋转对称的面的透镜的制造方法，其特征在于：在用磨削或切削单元一边扫掠被加工物的表面一边形成所述透镜的表面时，一边在所述非旋转对称的面的沿着子午面的方向上移动扫掠，一边用所述磨削或切削单元进行所述非旋转对称的面的磨削或切削。2.一种非旋转对称的透镜成形模具的制造方法，其是包含非旋转对称的面的透镜成形模具的制造方法，其特征在于：在用磨削或切削单元一边扫掠被加工物的表面一边形成所述非旋转对称的面时，一边在所述非旋转对称的面的沿着子午面的方向上移动扫掠，一边用所述磨削或切削单元进行所述非旋转对...

【专利技术属性】
技术研发人员：平田浩二，谷津雅彦，加藤修二，松宫有纪，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP