ナノ加工技術コラム

2025.08.25

シリンドリカル面の超精密加工における注意点

シリンドリカル面は、円筒状の形状で光を一点ではなく線状に集光、拡散することができる特性があり、多くの光学部品等に活用されています。本記事では、シリンドリカル面の概要から超精密加工の注意点についてご紹介します。ぜひ最後までご覧ください。

シリンドリカル面とは？

シリンドリカル面とは、一方向に曲率を持つ面であり、円筒の断面形状を利用した光学面の一種です。球面とは異なり、光を一方向にのみ集光または拡散させる特性を持っています。この特性により、一方向に焦点距離を制御することが可能となり、光学系の設計自由度を高めることができます。具体的に、光を線状に集めるレーザースキャナーやバーコードリーダー、または光通信の集光系など様々な用途で用いられています。

しかし、シリンドリカル面はその特殊な形状故に、球面と比較すると、加工難易度が高いといえます。

超精密微細加工.comを運営するジュラロン工業（株）では、シリンドリカル面であっても、ナノレベルの超精密加工を実現することが可能です。そんな当社が考える、シリンドリカル面の超精密加工における注意点をご紹介します。

シリンドリカル面の超精密加工における注意点

上述の通り、シリンドリカル面の超精密加工は、その特殊な形状故に加工難易度が高いため、使用する加工機に注意が必要です。

通常の3軸機能をもった超精密旋盤でも、シリンドリカル面の加工を行うことは可能です。しかしながら、形状によっては制約が生じ、求める形状・精度を実現できないケースがあります。特に曲率半径が小さい場合には、工具の進入角度等に限界があり、そもそも形状を実現できない場合が多くあります。

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そのため、曲率半径が小さいなど、3軸加工機での加工が難しい場合には、5軸加工機を用いる必要があります。5軸加工機を用いることで、複雑な曲率や微細形状にも対応することが可能となります。

ただし、3軸加工機と5軸加工機では、加工工数が大きく異なります。当然のことながら、3軸加工機の方が加工時間が短いことで、加工コストが低くなります。
そのため、3軸加工機では、加工できない場合のみ、5軸加工機を使用する必要があります。

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＞＞非球面形状の超精密加工を可能にする当社の加工技術・設備

ちなみに、当社では超精密3軸加工機はもちろん、超精密5軸加工機も保有しており、ナノレベルのシリンドリカル面の超精密加工に対応できます。

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当社のシリンドリカル面・シリンドリカル面の加工事例

シリンドリカルミラー

こちらのシリンドリカルミラーは、ポリカーボネート（PC）を素材とし、表面粗さ0.3μm、17nmレベルで高精度に加工されたものです。主に指紋認証などの光学用途に活用されており、一次元方向に限定したビーム拡大などにも利用されます。また、反射性能を確保するためにアルミを蒸着した反射膜を備えている点が大きな特徴です。

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シリンドリカルレンズ金型

こちらのレンズ金型は、Φ1.5～2.5mmのNi-Pめっき面にシリンドリカル面を加工したもので、センサーレンズと呼ばれています。主にCD、DVD、BDといったディスクドライブに搭載され、信号の読み取りに用いられる重要なレンズです。シリンドリカルレンズとは、かまぼこ状の円筒形を持つレンズを指し、点状の光を直線状に変換する機能を備えています。当初は、このような回転非対称形状を有するシリンドリカルレンズを、3軸同期による回転加工技術によって製作いたしました。

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