非球面レンズ金型の超精密加工が困難な理由

非球面加工は、そのR径の複雑さから加工自体が困難とされています。しかし近年需要が高まっている非球面レンズを量産するには、高精度で加工された非球面レンズ金型が必要になります。この非球面レンズ金型の超精密加工は、加工レベルの中でもトップクラスに入るほどの困難な加工とされています。

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非球面レンズの加工は難しい!

非球面レンズの加工は、非常に困難とされています。これは、曲率の複雑さに起因します。通常の球面レンズであれば、レンズのR径とレンズ径から加工プログラムを作成することができます。つまり、球面の数式に沿ったプログラムになるため、球面レンズは比較的容易に行うことができます。

しかし、非球面レンズは別物です。非球面という名の通り、球面ではない曲面を持ったレンズは、通常のプログラムでは加工することができません。レンズの数式を座標に分解してプログラムを組むこともできますが、その場合は線ではなく、点がばらついた加工軌跡を取ります。そのため、追従誤差などの影響が生じてしまい、高精度な非球面加工とはなりません。

そのため、そもそも非球面レンズを加工するということ自体が難しいのです。

>>炭化ケイ素(SIC)の非球面加工におけるポイント

 

非球面レンズ金型の超精密加工は、もっと難しい!

レベルがぐんと上がりますが、非球面レンズ金型超精密加工はさらに困難です。

レンズ金型には、いわゆる母性原理という特性が働きます。コピーのコピーは質が悪くなるように、金型を使用する場合は、レンズ金型より高精度なレンズは作成することができません。そのため、高精度なレンズを金型で量産したい場合は、超高精度なレンズ金型が必要になります。

しかし、金型の超精密加工は非常に困難です。繰り返し使用する金型は高硬度かつ高剛性の材質でなければなりませんが、そのような材質は難削材として知られており、加工すること自体が困難な場合も多いです。

つまり、非球面レンズの試作加工も困難ですが、非球面レンズ金型の超精密加工はさらに困難と言えるのです。

>>超精密加工とは? 定義と技術特徴について

>>工作機械の母性原理とは?超精密加工の限界について

 

光学部品専用CAD/CAMと、超精密加工によるノウハウで解決!

しかし超精密・ナノ加工センターでは、そのようなどこの加工屋もやりたがらない、することができない非球面レンズ金型の超精密加工にも対応することができます。

当社では、2019年度より新たに光学部品専用CAD/CAMを導入しました。これにより、日本屈指のレベルで光学部品加工用のプログラムを作成することができるようになりました。この非球面レンズ加工用のプログラムを用いて、超精密加工機を動かすことで、非球面レンズ金型の超精密加工が実現できます。

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また当社には、非球面レンズ金型の加工に関する様々なノウハウがございます。大手メーカーへの納入実績も多数ございます。また、当社は海外の超精密加工機メーカーの唯一の日本拠点として、超精密非球面研磨加工を行っております。

>>三次元測定機とは?超精密加工に三次元測定機が必要な理由

 

当社の非球面レンズ金型の加工実績をご紹介!

続いて、当社の非球面レンズ金型の加工実績をご紹介いたします。

ガラスモールド用 小径非球面加工品

こちらは、ガラスモールド用の小径非球面加工事例です。単結晶ダイヤモンド工具を用いた超精密切削加工によって非常に微細な非球面加工を行い、PV値は最大で約0.1μm、表面粗さは約5.0 nmRaと、高精度加工とナノレベルの表面粗さを実現いたしました。

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ガラスモールド用非球面金型

こちらは、ガラスレンズを成形するために用いられる超精密非球面金型です。

超精密研削加工によって仕上げ加工を行い、PV値は最大で約0.15μm、表面粗さは約5.0 nmRaと、高精度加工とナノレベルの表面粗さを実現いたしました。表面は虹面のない鏡面となり、ガラスモールド用の金型として使用できる加工面を達成しております。

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プラスチックモールド用非球面金型

こちらは、プラスチックを成形するために用いられる超精密非球面金型です。単結晶ダイヤモンド工具を用いた超精密切削加工によって仕上げ加工を行い、PV値は最大で約0.05μm、表面粗さは約3.0 nmRaと、高精度加工とナノレベルの表面粗さを実現いたしました。表面は虹面のない鏡面となり、ガラスモールド用の金型として使用できる加工面を達成しております。

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非球面レンズ金型の超精密加工なら、超精密・ナノ加工センター.comにお任せ!

当社では超精密加工の他にも、超硬合金やSiC、タングステンカーバイドといった難削材に関するノウハウも蓄積しております。難削材の非球面加工にお困りの方は、まずは当社までご相談ください。