JP3410213B2 - 放射光用光学素子の加工方法及び装置 - Google Patents
放射光用光学素子の加工方法及び装置Info
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- JP3410213B2 JP3410213B2 JP12536694A JP12536694A JP3410213B2 JP 3410213 B2 JP3410213 B2 JP 3410213B2 JP 12536694 A JP12536694 A JP 12536694A JP 12536694 A JP12536694 A JP 12536694A JP 3410213 B2 JP3410213 B2 JP 3410213B2
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- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超精密鏡面を有する放
射光用光学素子の加工方法及び装置に関する。
射光用光学素子の加工方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放射光は、円形加速器の中をほぼ光速で
まわる電子から強い電磁波が接線方向に放射されること
から、１９４０年代に発見された一種の光であり、図７
に模式的に示す大型放射光設備により発生させることが
できる。図７において、１は電子銃、２は線型加速器、
３はシンクロトロン、４は蓄積リング、５はビームライ
ン、６は放射光実験機器であり、電子銃１で電子を打ち
出し、線型加速器２で電子７を加速して（例えば１Ｇｅ
Ｖまで）シンクロトロン３に送り、シンクロトロン３で
高周波を使って電子を更に加速して（例えば８ＧｅＶま
で）蓄積リング４に送り、円形の加速器である蓄積リン
グ４で高周波加速装置を用いて電子を高エネルギー（例
えば８ＧｅＶ）に保持したまま、リング内を高速で回転
させ、軌道変化の際に発生する放射光８をビームライン
５を介して放射光実験機器６に導くようになっている。
まわる電子から強い電磁波が接線方向に放射されること
から、１９４０年代に発見された一種の光であり、図７
に模式的に示す大型放射光設備により発生させることが
できる。図７において、１は電子銃、２は線型加速器、
３はシンクロトロン、４は蓄積リング、５はビームライ
ン、６は放射光実験機器であり、電子銃１で電子を打ち
出し、線型加速器２で電子７を加速して（例えば１Ｇｅ
Ｖまで）シンクロトロン３に送り、シンクロトロン３で
高周波を使って電子を更に加速して（例えば８ＧｅＶま
で）蓄積リング４に送り、円形の加速器である蓄積リン
グ４で高周波加速装置を用いて電子を高エネルギー（例
えば８ＧｅＶ）に保持したまま、リング内を高速で回転
させ、軌道変化の際に発生する放射光８をビームライン
５を介して放射光実験機器６に導くようになっている。
【０００３】蓄積リング４は、例えば周長約１５００ｍ
の大型設備であり、ビームライン５の長さも放射光８の
用途により、例えば８０ｍ程度から１０００ｍ程度まで
が用いられる。かかる放射光は、可視光線よりも波長が
長い赤外線から、波長が短い紫外線、軟Ｘ線、硬Ｘ線ま
での広範囲の波長領域をもつ、強い光の集まりであり、
かつ強い指向性を有する特徴がある。この放射光は、従
来から科学者にとって「夢の光」と呼ばれ、（１）物質
の構造・物性の研究（結晶の原子配列、超伝導材料の構
造等）、（２）動的状態の構造・機能の研究（結晶の成
長過程、化学反応プロセス等）、（３）ライフサイエン
ス・バイオテクノロジーの研究、（４）材料開発（格子
欠陥、不純物の検出）、（５）医療応用（がんの診断
等）、等に利用することができる。
の大型設備であり、ビームライン５の長さも放射光８の
用途により、例えば８０ｍ程度から１０００ｍ程度まで
が用いられる。かかる放射光は、可視光線よりも波長が
長い赤外線から、波長が短い紫外線、軟Ｘ線、硬Ｘ線ま
での広範囲の波長領域をもつ、強い光の集まりであり、
かつ強い指向性を有する特徴がある。この放射光は、従
来から科学者にとって「夢の光」と呼ばれ、（１）物質
の構造・物性の研究（結晶の原子配列、超伝導材料の構
造等）、（２）動的状態の構造・機能の研究（結晶の成
長過程、化学反応プロセス等）、（３）ライフサイエン
ス・バイオテクノロジーの研究、（４）材料開発（格子
欠陥、不純物の検出）、（５）医療応用（がんの診断
等）、等に利用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかる放射光の利用に
おいて、放射光に用いる光学素子（例えば反射用ミラ
ー）には、（１）強い放射光に耐える表面硬度を有し、
（２）表面粗さが４Å（０．４ｎｍ）以下の鏡面であ
り、かつ（３）形状精度がλ／４以下（λはＨｅ−Ｎｅ
レーザー光の波長：λ＝６３２．８ｎｍ）である、とい
う極めて精密な鏡面（以下、超精密鏡面と呼ぶ）が要求
される。しかし、かかる超精密鏡面の加工には、直径２
００ｍｍ程度の光学素子の場合であっても、従来の加工
手段では数カ月から１年程度を必要とし、このため放射
光の利用研究に支障をきたしている問題点があった。
おいて、放射光に用いる光学素子（例えば反射用ミラ
ー）には、（１）強い放射光に耐える表面硬度を有し、
（２）表面粗さが４Å（０．４ｎｍ）以下の鏡面であ
り、かつ（３）形状精度がλ／４以下（λはＨｅ−Ｎｅ
レーザー光の波長：λ＝６３２．８ｎｍ）である、とい
う極めて精密な鏡面（以下、超精密鏡面と呼ぶ）が要求
される。しかし、かかる超精密鏡面の加工には、直径２
００ｍｍ程度の光学素子の場合であっても、従来の加工
手段では数カ月から１年程度を必要とし、このため放射
光の利用研究に支障をきたしている問題点があった。
【０００５】すなわち、従来の加工手段では、ラッピン
グ又は通常の研削により表面粗さを加工限界であるＲｍ
ａｘ１〜２μｍ（１０００〜２０００ｎｍ）まで加工
し、次いで、ポリッシングにより必要な表面粗さを（例
えば数Å）まで仕上げていたが、ポリッシングによる取
り代は、通常加工前の表面粗さの１０倍程度が必要とな
るため、実際には１０〜２０μｍをポリッシングで加工
する必要があり、ポリッシングによる取り代（加工量）
が大きい問題点があった。このため、弾性変形する工具
を、傷を付けないように光学素子の表面に軽く押し付
け、微細砥粒を含むスラリーを供給して磨く従来のポリ
ッシングでは、１０〜２０μｍを加工するのに数カ月以
上の長期間を必要とした。
グ又は通常の研削により表面粗さを加工限界であるＲｍ
ａｘ１〜２μｍ（１０００〜２０００ｎｍ）まで加工
し、次いで、ポリッシングにより必要な表面粗さを（例
えば数Å）まで仕上げていたが、ポリッシングによる取
り代は、通常加工前の表面粗さの１０倍程度が必要とな
るため、実際には１０〜２０μｍをポリッシングで加工
する必要があり、ポリッシングによる取り代（加工量）
が大きい問題点があった。このため、弾性変形する工具
を、傷を付けないように光学素子の表面に軽く押し付
け、微細砥粒を含むスラリーを供給して磨く従来のポリ
ッシングでは、１０〜２０μｍを加工するのに数カ月以
上の長期間を必要とした。
【０００６】また、ポリッシングで１０〜２０μｍを除
去すると、ラッピング又は研削の際の表面の加工歪みが
除去されるため、表面と基準面の形状精度が悪化する問
題があり、超精密鏡面に必要な形状精度（λ／４以下）
を得るためには、ポリッシング後に基準面を再加工し、
再度ポリッシングを繰り返し、必要な精度がでるまでこ
れを繰り返す必要があった。更に、この繰り返しの際
に、光学素子の基準面にズレが生じやすい問題があっ
た。
去すると、ラッピング又は研削の際の表面の加工歪みが
除去されるため、表面と基準面の形状精度が悪化する問
題があり、超精密鏡面に必要な形状精度（λ／４以下）
を得るためには、ポリッシング後に基準面を再加工し、
再度ポリッシングを繰り返し、必要な精度がでるまでこ
れを繰り返す必要があった。更に、この繰り返しの際
に、光学素子の基準面にズレが生じやすい問題があっ
た。
【０００７】本発明は上述した問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、強
い放射光に耐える表面硬度を有し、表面の反射率が高
く、放射光を効率的に利用することができ、かつ形状精
度が高く放射光を正確に反射又は収束させることができ
る放射光用光学素子を短時間に高精度に製作できる加工
方法及び装置を提供することにある。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、強
い放射光に耐える表面硬度を有し、表面の反射率が高
く、放射光を効率的に利用することができ、かつ形状精
度が高く放射光を正確に反射又は収束させることができ
る放射光用光学素子を短時間に高精度に製作できる加工
方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、砥石表
面の砥粒の金属結合ボンド材を電解ドレッシング（Ｓ
１）により除去しながら被加工物（１１）を研削する研
削工程（１０）と、研削工程後に被加工物を外すことな
く球状の弾性工具（１６ａ）を被加工物に押し付けなが
らスラリー状の超微粒ダイヤモンドや超微粒ＳｉＯ 2 を
用いて研磨する研磨工程（１２）と、からなり、前記研
削工程（１０）は、加工後の形状を計測する形状計測工
程（Ｓ２）と、計測データから加工用データを補正する
データ補正工程（Ｓ３）と、補正されたデータにより被
加工物を再加工する再加工工程とを有し、前記研磨工程
（１２）は、加工後の形状を計測する形状計測工程（Ｓ
５）と、計測データから加工用データを補正するデータ
補正工程（Ｓ６）と、補正されたデータにより被加工物
を再加工する再加工工程とを有する、ことを特徴とする
放射光用光学素子の加工方法が提供される。前記データ
補正工程（Ｓ３）は、加工後の計測データから誤差デー
タを算出する工程（Ｓ７）と、誤差データを元の加工デ
ータから差し引く工程（Ｓ８、Ｓ９）と、を有する。
面の砥粒の金属結合ボンド材を電解ドレッシング（Ｓ
１）により除去しながら被加工物（１１）を研削する研
削工程（１０）と、研削工程後に被加工物を外すことな
く球状の弾性工具（１６ａ）を被加工物に押し付けなが
らスラリー状の超微粒ダイヤモンドや超微粒ＳｉＯ 2 を
用いて研磨する研磨工程（１２）と、からなり、前記研
削工程（１０）は、加工後の形状を計測する形状計測工
程（Ｓ２）と、計測データから加工用データを補正する
データ補正工程（Ｓ３）と、補正されたデータにより被
加工物を再加工する再加工工程とを有し、前記研磨工程
（１２）は、加工後の形状を計測する形状計測工程（Ｓ
５）と、計測データから加工用データを補正するデータ
補正工程（Ｓ６）と、補正されたデータにより被加工物
を再加工する再加工工程とを有する、ことを特徴とする
放射光用光学素子の加工方法が提供される。前記データ
補正工程（Ｓ３）は、加工後の計測データから誤差デー
タを算出する工程（Ｓ７）と、誤差データを元の加工デ
ータから差し引く工程（Ｓ８、Ｓ９）と、を有する。
【０００９】更に、本発明によれば、砥石表面の砥粒
（１５ａ）の金属結合ボンド材（１５ｂ）を電解ドレッ
シングにより除去しながら被加工物（１１）を研削する
電解インプロセスドレッシング装置（１４）と、被加工
物を取付け装置から外すことなく球状の弾性工具（１６
ａ）を被加工物に押し付けながらスラリー状の超微粒ダ
イヤモンドや超微粒ＳｉＯ 2 を用いて研磨するスーパー
ポリッシング装置（１６）と、被加工物を取付け装置か
ら外すことなく被加工面の形状を計測する形状計測装置
（１８）と、を備え、被加工物（１１）が共通の取付け
装置に取り付けられている、ことを特徴とする放射光用
光学素子の加工装置が提供される。前記形状計測装置
（１８）は、分解能５０ｎｍ以上のレーザー式形状計測
装置である、ことが好ましい。
（１５ａ）の金属結合ボンド材（１５ｂ）を電解ドレッ
シングにより除去しながら被加工物（１１）を研削する
電解インプロセスドレッシング装置（１４）と、被加工
物を取付け装置から外すことなく球状の弾性工具（１６
ａ）を被加工物に押し付けながらスラリー状の超微粒ダ
イヤモンドや超微粒ＳｉＯ 2 を用いて研磨するスーパー
ポリッシング装置（１６）と、被加工物を取付け装置か
ら外すことなく被加工面の形状を計測する形状計測装置
（１８）と、を備え、被加工物（１１）が共通の取付け
装置に取り付けられている、ことを特徴とする放射光用
光学素子の加工装置が提供される。前記形状計測装置
（１８）は、分解能５０ｎｍ以上のレーザー式形状計測
装置である、ことが好ましい。
【００１０】
【作用】上記本発明の方法及び装置によれば、研削工程
が、砥石表面の砥粒の金属結合ボンド材を電解ドレッシ
ングにより除去しながら研削する電解インプロセスドレ
ッシング装置によるため、砥粒を細かくしても通常の研
削のように砥石の目詰まりを生じることなく、高精度の
加工を高能率で行うことができる。
が、砥石表面の砥粒の金属結合ボンド材を電解ドレッシ
ングにより除去しながら研削する電解インプロセスドレ
ッシング装置によるため、砥粒を細かくしても通常の研
削のように砥石の目詰まりを生じることなく、高精度の
加工を高能率で行うことができる。
【００１１】更に、この研削工程は、加工後の形状を計
測する形状計測工程と、計測データから加工用データを
補正するデータ補正工程と、補正されたデータにより被
加工物を再加工する再加工工程とを有するので、加工誤
差を修正した所望の形状を精度良く加工することができ
る。
測する形状計測工程と、計測データから加工用データを
補正するデータ補正工程と、補正されたデータにより被
加工物を再加工する再加工工程とを有するので、加工誤
差を修正した所望の形状を精度良く加工することができ
る。
【００１２】また、本発明の装置によれば、電解インプ
ロセスドレッシング装置とスーパーポリッシング装置と
形状計測装置と、を同一の装置内に備え、被加工物が共
通の取付け装置に取り付けられているので、被加工物を
取付け装置から外すことなく、加工及び計測を繰り返す
ことができ、光学素子の基準面の再加工や、再取り付け
による基準面のズレを本質的に回避することができる。
ロセスドレッシング装置とスーパーポリッシング装置と
形状計測装置と、を同一の装置内に備え、被加工物が共
通の取付け装置に取り付けられているので、被加工物を
取付け装置から外すことなく、加工及び計測を繰り返す
ことができ、光学素子の基準面の再加工や、再取り付け
による基準面のズレを本質的に回避することができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図１は、本発明の方法を示す工程図であ
る。この図において、本発明の放射光用光学素子の加工
方法は、砥石表面の砥粒の金属結合ボンド材を電解ドレ
ッシングにより除去しながら研削する研削工程１０と、
球状の弾性工具を被加工物に押し付けながら研磨する研
磨工程１２とからなる。研削工程１０は、砥石表面の砥
粒の金属結合ボンド材を電解ドレッシングにより除去し
ながら研削する電解インプロセスドレッシング工程Ｓ１
と、加工後の形状を計測する形状計測工程Ｓ２と、計測
データから加工用データを補正するデータ補正工程Ｓ３
と、補正されたデータにより被加工物を再加工する再加
工工程とを有する。再加工工程は、データが補正されて
いる以外は、電解インプロセスドレッシング工程Ｓ１と
共通の工程である。
して説明する。図１は、本発明の方法を示す工程図であ
る。この図において、本発明の放射光用光学素子の加工
方法は、砥石表面の砥粒の金属結合ボンド材を電解ドレ
ッシングにより除去しながら研削する研削工程１０と、
球状の弾性工具を被加工物に押し付けながら研磨する研
磨工程１２とからなる。研削工程１０は、砥石表面の砥
粒の金属結合ボンド材を電解ドレッシングにより除去し
ながら研削する電解インプロセスドレッシング工程Ｓ１
と、加工後の形状を計測する形状計測工程Ｓ２と、計測
データから加工用データを補正するデータ補正工程Ｓ３
と、補正されたデータにより被加工物を再加工する再加
工工程とを有する。再加工工程は、データが補正されて
いる以外は、電解インプロセスドレッシング工程Ｓ１と
共通の工程である。
【００１４】研磨工程１２は、球状の弾性工具を被加工
物に押し付けながら研磨するスーパーポリッシング工程
Ｓ４と、加工後の形状を計測する形状計測工程Ｓ５と、
計測データから加工用データを補正するデータ補正工程
Ｓ６と、補正されたデータにより被加工物を再加工する
再加工工程とを有する。再加工工程は、データが補正さ
れている以外は、スーパーポリッシング工程Ｓ４と共通
の工程である。
物に押し付けながら研磨するスーパーポリッシング工程
Ｓ４と、加工後の形状を計測する形状計測工程Ｓ５と、
計測データから加工用データを補正するデータ補正工程
Ｓ６と、補正されたデータにより被加工物を再加工する
再加工工程とを有する。再加工工程は、データが補正さ
れている以外は、スーパーポリッシング工程Ｓ４と共通
の工程である。
【００１５】素材（被加工物）は、従来の加工方法（例
えばラッピングや研削）により、基準面と表面を所望の
形状（平面、球面又は非球面）に加工し、その表面に化
学蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ）等の手段で、ＳｉＣ（シリコンカ
ーバイド）等の硬質膜を形成する。ＣＶＤ−ＳｉＣ膜
は、ビッカース硬度Ｈｖ３５００程度の極めて硬い膜で
あり、十分な厚さ、例えば２００μｍ以上にするのがよ
い。
えばラッピングや研削）により、基準面と表面を所望の
形状（平面、球面又は非球面）に加工し、その表面に化
学蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ）等の手段で、ＳｉＣ（シリコンカ
ーバイド）等の硬質膜を形成する。ＣＶＤ−ＳｉＣ膜
は、ビッカース硬度Ｈｖ３５００程度の極めて硬い膜で
あり、十分な厚さ、例えば２００μｍ以上にするのがよ
い。
【００１６】図２は、図１におけるデータ補正工程Ｓ３
を更に詳細に示すフロー図である。この図において、デ
ータ補正工程Ｓ３は、加工後の計測データから誤差デー
タを算出する工程Ｓ７と、誤差データを反転する工程Ｓ
８と、反転したデータを元の加工データから差し引いて
ＮＣメモリを補正する工程Ｓ９と、を有する。誤差デー
タは、例えば５次の多項式により近似して作成した曲線
データとし、このデータを元のＮＣプログラムデータか
ら差し引き修正するようになっている。
を更に詳細に示すフロー図である。この図において、デ
ータ補正工程Ｓ３は、加工後の計測データから誤差デー
タを算出する工程Ｓ７と、誤差データを反転する工程Ｓ
８と、反転したデータを元の加工データから差し引いて
ＮＣメモリを補正する工程Ｓ９と、を有する。誤差デー
タは、例えば５次の多項式により近似して作成した曲線
データとし、このデータを元のＮＣプログラムデータか
ら差し引き修正するようになっている。
【００１７】なお、図１におけるデータ補正工程Ｓ６
は、必ずしも不可欠ではないが、図２と同様の工程によ
り補正できるようになっているのが好ましい。
は、必ずしも不可欠ではないが、図２と同様の工程によ
り補正できるようになっているのが好ましい。
【００１８】図３及び図４は、本発明による加工装置の
構成図である。本発明の放射光用光学素子の加工装置
は、砥石表面の砥粒の金属結合ボンド材を電解ドレッシ
ングにより除去しながら研削する電解インプロセスドレ
ッシング装置１４（図３）と、球状の弾性工具を被加工
物に押し付けながら研磨するスーパーポリッシング装置
１６（図４Ａ）と、被加工面の形状を計測する形状計測
装置１８（図４Ｂ）とを備える。
構成図である。本発明の放射光用光学素子の加工装置
は、砥石表面の砥粒の金属結合ボンド材を電解ドレッシ
ングにより除去しながら研削する電解インプロセスドレ
ッシング装置１４（図３）と、球状の弾性工具を被加工
物に押し付けながら研磨するスーパーポリッシング装置
１６（図４Ａ）と、被加工面の形状を計測する形状計測
装置１８（図４Ｂ）とを備える。
【００１９】図３（Ａ）に示す電解インプロセスドレッ
シング装置１４（以下、電解ドレス装置と略す）は、被
加工物１１（光学素子）との接触面を有する砥石１４ａ
と、砥石１４ａと間隔を隔てて対向する電極１４ｂと、
砥石１４ａと電極１４ｂとの間に導電性液を流すノズル
１４ｃと、砥石１４ａと電極１４ｂとの間に電圧を印加
する印加装置１４ｄとからなり、砥石１４ａを電解によ
りドレッシングしながら、被加工物１１を加工するよう
になっている。
シング装置１４（以下、電解ドレス装置と略す）は、被
加工物１１（光学素子）との接触面を有する砥石１４ａ
と、砥石１４ａと間隔を隔てて対向する電極１４ｂと、
砥石１４ａと電極１４ｂとの間に導電性液を流すノズル
１４ｃと、砥石１４ａと電極１４ｂとの間に電圧を印加
する印加装置１４ｄとからなり、砥石１４ａを電解によ
りドレッシングしながら、被加工物１１を加工するよう
になっている。
【００２０】この図において、被加工物１１と砥石１４
ａは、その軸心を中心に回転し、図示しない数値制御装
置（ＮＣ装置）により、砥石１４ａの回転軸を図でＸ方
向及びＹ方向に移動できるようになっている。かかる構
成により、所定のＮＣデータに基づき、加工面を平面、
球面、又は非球面に加工することができる。図３（Ｂ）
は、砥石１４ａによる被加工物１１の加工状態を模式的
に示す図であり、砥石１４ａは、例えば微細なダイヤモ
ンド砥粒１５ａを鋳鉄粉或いは鉄粉等の金属結合ボンド
材１５ｂで保持したものであり、電解ドレッシングによ
り表面の金属結合ボンド材１５ｂが除去されるが、不導
体被膜１５ｃの形成によりドレッシングが自動的に制御
されるようになっている。
ａは、その軸心を中心に回転し、図示しない数値制御装
置（ＮＣ装置）により、砥石１４ａの回転軸を図でＸ方
向及びＹ方向に移動できるようになっている。かかる構
成により、所定のＮＣデータに基づき、加工面を平面、
球面、又は非球面に加工することができる。図３（Ｂ）
は、砥石１４ａによる被加工物１１の加工状態を模式的
に示す図であり、砥石１４ａは、例えば微細なダイヤモ
ンド砥粒１５ａを鋳鉄粉或いは鉄粉等の金属結合ボンド
材１５ｂで保持したものであり、電解ドレッシングによ
り表面の金属結合ボンド材１５ｂが除去されるが、不導
体被膜１５ｃの形成によりドレッシングが自動的に制御
されるようになっている。
【００２１】かかる電解ドレス装置１４の適用により、
砥粒を細かくしてもドレッシングにより砥石に目詰まり
が生じないので、ＣＶＤ−ＳｉＣ層のような硬い面であ
っても、砥粒を細かくすることにより通常の研削では不
可能な鏡面のような極めて優れた加工面を高能率に得る
ことができる。
砥粒を細かくしてもドレッシングにより砥石に目詰まり
が生じないので、ＣＶＤ−ＳｉＣ層のような硬い面であ
っても、砥粒を細かくすることにより通常の研削では不
可能な鏡面のような極めて優れた加工面を高能率に得る
ことができる。
【００２２】図４（Ａ）に示すスーパーポリッシング装
置１６は、球状の弾性工具１６ａ（ポリッシングパッ
ド）を一定の圧力で被加工物１１に押し付けながら研磨
する装置であり、スラリー状の超微粒ダイヤモンドや超
微粒ＳｉＯ2（シリカ）を用い、被加工面に生ずる微小
な機械的除去作用と、界面反応による化学的除去作用と
の併用により１ｎｍ（１０Å）以下の鏡面を得ることが
できる。特に、従来のポリッシングと相違し、図１及び
図２に示した電解ドレス装置１４と同様のＮＣ制御を適
用することができ、これにより、加工精度を更に高める
ことができる。
置１６は、球状の弾性工具１６ａ（ポリッシングパッ
ド）を一定の圧力で被加工物１１に押し付けながら研磨
する装置であり、スラリー状の超微粒ダイヤモンドや超
微粒ＳｉＯ2（シリカ）を用い、被加工面に生ずる微小
な機械的除去作用と、界面反応による化学的除去作用と
の併用により１ｎｍ（１０Å）以下の鏡面を得ることが
できる。特に、従来のポリッシングと相違し、図１及び
図２に示した電解ドレス装置１４と同様のＮＣ制御を適
用することができ、これにより、加工精度を更に高める
ことができる。
【００２３】図４（Ｂ）に示す形状計測装置１８は、分
解能５０ｎｍ以上のレーザー式形状計測装置であり、電
解ドレス装置１４及びスーパーポリッシング装置１６と
共通の取付け装置に取り付けられた被加工物１１を、そ
のまま（被加工物１１を外すことなく）計測できるよう
になっている。なお、形状計測装置１８はレーザー式に
限定されず、その他の手段、例えば接触式の装置であっ
てもよい。
解能５０ｎｍ以上のレーザー式形状計測装置であり、電
解ドレス装置１４及びスーパーポリッシング装置１６と
共通の取付け装置に取り付けられた被加工物１１を、そ
のまま（被加工物１１を外すことなく）計測できるよう
になっている。なお、形状計測装置１８はレーザー式に
限定されず、その他の手段、例えば接触式の装置であっ
てもよい。
【００２４】上述した本発明の方法及び装置によれば、
研削工程が、砥石表面の砥粒の金属結合ボンド材を電解
ドレッシングにより除去しながら研削する電解インプロ
セスドレッシング装置によるため、砥粒を細かくしても
通常の研削のように砥石の目詰まりを生じることなく、
高精度加工を高能率で行うことができる。更に、この研
削工程は、加工後の形状を計測する形状計測工程と、計
測データから加工用データを補正するデータ補正工程
と、補正されたデータにより被加工物を再加工する再加
工工程とを有するので、加工誤差を修正した所望の形状
を精度良く加工することができる。
研削工程が、砥石表面の砥粒の金属結合ボンド材を電解
ドレッシングにより除去しながら研削する電解インプロ
セスドレッシング装置によるため、砥粒を細かくしても
通常の研削のように砥石の目詰まりを生じることなく、
高精度加工を高能率で行うことができる。更に、この研
削工程は、加工後の形状を計測する形状計測工程と、計
測データから加工用データを補正するデータ補正工程
と、補正されたデータにより被加工物を再加工する再加
工工程とを有するので、加工誤差を修正した所望の形状
を精度良く加工することができる。
【００２５】また、本発明の装置によれば、電解インプ
ロセスドレッシング装置とスーパーポリッシング装置と
形状計測装置と、を同一の装置内に備え、被加工物が共
通の取付け装置に取り付けられているので、被加工物を
取付け装置から外すことなく、加工及び計測を繰り返す
ことができ、光学素子の基準面の再加工や、再取り付け
による基準面のズレを本質的に回避することができる。
ロセスドレッシング装置とスーパーポリッシング装置と
形状計測装置と、を同一の装置内に備え、被加工物が共
通の取付け装置に取り付けられているので、被加工物を
取付け装置から外すことなく、加工及び計測を繰り返す
ことができ、光学素子の基準面の再加工や、再取り付け
による基準面のズレを本質的に回避することができる。
【００２６】かかる方法及び装置により加工された放射
光用光学素子は、表面にＣＶＤにより形成されたＳｉＣ
（シリコンカーバイド）の膜を有するので、その耐熱性
と高硬度により強い放射光に耐えることができる。ま
た、表面粗さが４Å以下の鏡面となるため表面の反射率
が高く、放射光を効率的に利用することができ、かつ形
状精度が０．１５μｍ以下であるので、放射光を正確に
反射又は収束させることができ、放射光を用いた有益な
試験を効果的に行うことができる。
光用光学素子は、表面にＣＶＤにより形成されたＳｉＣ
（シリコンカーバイド）の膜を有するので、その耐熱性
と高硬度により強い放射光に耐えることができる。ま
た、表面粗さが４Å以下の鏡面となるため表面の反射率
が高く、放射光を効率的に利用することができ、かつ形
状精度が０．１５μｍ以下であるので、放射光を正確に
反射又は収束させることができ、放射光を用いた有益な
試験を効果的に行うことができる。
【００２７】以下、本発明の方法及び装置を用いた試験
結果を説明する。図３（Ａ）に示した電解ドレス装置１
４を用い、平均粒径が５０μｍ、１５μｍ、４μｍ（又
は２μｍ）の３種のダイヤモンド砥粒１５ａにより、Ｃ
ＶＤ−ＳｉＣミラー（平面ミラー）を研削加工した結果
を図５（Ａ）に、図４（Ａ）に示したスーパーポリッシ
ング装置１６により研磨加工した結果を図５（Ｂ）に示
す。
結果を説明する。図３（Ａ）に示した電解ドレス装置１
４を用い、平均粒径が５０μｍ、１５μｍ、４μｍ（又
は２μｍ）の３種のダイヤモンド砥粒１５ａにより、Ｃ
ＶＤ−ＳｉＣミラー（平面ミラー）を研削加工した結果
を図５（Ａ）に、図４（Ａ）に示したスーパーポリッシ
ング装置１６により研磨加工した結果を図５（Ｂ）に示
す。
【００２８】図５（Ａ）から明らかなように、本発明の
電解ドレス装置１４により表面粗さが約１２ｎｍの鏡面
（平面ミラー）が得られた。３種のダイヤモンド砥粒１
５ａによる加工時間は、それぞれ１時間以内であり、合
計３時間以内で加工前の表面粗さ約４００ｎｍから約１
２ｎｍまで表面粗さが向上したことになる。また、図５
（Ｂ）から明らかなように、スーパーポリッシングの援
用により、形状精度を維持しながら更に１０倍以上の平
滑さである４Åまで表面粗さを向上させることができ
た。
電解ドレス装置１４により表面粗さが約１２ｎｍの鏡面
（平面ミラー）が得られた。３種のダイヤモンド砥粒１
５ａによる加工時間は、それぞれ１時間以内であり、合
計３時間以内で加工前の表面粗さ約４００ｎｍから約１
２ｎｍまで表面粗さが向上したことになる。また、図５
（Ｂ）から明らかなように、スーパーポリッシングの援
用により、形状精度を維持しながら更に１０倍以上の平
滑さである４Åまで表面粗さを向上させることができ
た。
【００２９】図６（Ａ）は、研削加工のＣＶＤ−ＳｉＣ
ミラーの表面形状の計測結果である。この図に示すよう
に、形状精度は０．１５μｍが達成されており、ビッカ
ース硬度約Ｈｖ３５００の非常に硬いＣＶＤ−ＳｉＣミ
ラーを、従来の１／１０以下の短時間で、表面粗さと形
状精度を高精度に保持したまま製作できることが確認さ
れた。また、この形状精度は、研磨加工後もそのまま保
持されていた。
ミラーの表面形状の計測結果である。この図に示すよう
に、形状精度は０．１５μｍが達成されており、ビッカ
ース硬度約Ｈｖ３５００の非常に硬いＣＶＤ−ＳｉＣミ
ラーを、従来の１／１０以下の短時間で、表面粗さと形
状精度を高精度に保持したまま製作できることが確認さ
れた。また、この形状精度は、研磨加工後もそのまま保
持されていた。
【００３０】以上の全工程を合わせても、８時間程度に
留まることから、本発明の方法及び装置により、超精密
鏡面を有する光学素子を従来より大幅に短い期間で高精
度に製作できることが確認された。図６（Ｂ）は、本発
明の方法及び装置による球面ミラーの形状精度であり、
図６（Ｃ）は、非球面ミラーの形状精度である。この図
から明らかなように、球面ミラー及び非球面ミラーの場
合でも、本発明の方法及び装置により、超精密鏡面を有
する光学素子を従来より大幅に短い期間で高精度に製作
することができる。
留まることから、本発明の方法及び装置により、超精密
鏡面を有する光学素子を従来より大幅に短い期間で高精
度に製作できることが確認された。図６（Ｂ）は、本発
明の方法及び装置による球面ミラーの形状精度であり、
図６（Ｃ）は、非球面ミラーの形状精度である。この図
から明らかなように、球面ミラー及び非球面ミラーの場
合でも、本発明の方法及び装置により、超精密鏡面を有
する光学素子を従来より大幅に短い期間で高精度に製作
することができる。
【００３１】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】上述したように、本発明の方法及び装置
は、超精密鏡面を有する放射光用光学素子を短時間に高
精度に製作できる効果を有する。また、この光学素子
は、強い放射光に耐える表面硬度を有し、表面の反射率
が高く、放射光を効率的に利用することができ、かつ形
状精度が高く放射光を正確に反射又は収束させることが
できる、等の優れた効果を有する。
は、超精密鏡面を有する放射光用光学素子を短時間に高
精度に製作できる効果を有する。また、この光学素子
は、強い放射光に耐える表面硬度を有し、表面の反射率
が高く、放射光を効率的に利用することができ、かつ形
状精度が高く放射光を正確に反射又は収束させることが
できる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明による放射光用光学素子の加工方法を示
す工程図である。
す工程図である。
【図２】図１におけるデータ補正工程を更に詳細に示す
フロー図である。
フロー図である。
【図３】電解インプロセスドレッシング装置の構成図で
ある。
ある。
【図４】スーパーポリッシング装置（Ａ）と形状計測装
置（Ｂ）の構成図である。
置（Ｂ）の構成図である。
【図５】本発明による表面粗さの計測結果である。
【図６】本発明による形状精度の計測結果である。
【図７】大型放射光設備の模式図である。
【符号の説明】
１ 電子銃
２ 線型加速器
３ シンクロトロン
４ 蓄積リング
５ ビームライン
６ 放射光実験機器
７ 電子
８ 放射光
１０ 研削工程
１１ 被加工物（光学素子）
１２ 研磨工程
１４ 電解インプロセスドレッシング装置（電解ドレス
装置） １４ａ 砥石 １４ｂ 電極 １４ｃ ノズル １４ｄ 電解電圧印加装置 １５ａ ダイヤモンド砥粒 １５ｂ 金属結合ボンド材 １５ｃ 不導体被膜 １６ スーパーポリッシング装置 １６ａ 弾性工具（ポリッシングパッド） １８ 形状計測装置
装置） １４ａ 砥石 １４ｂ 電極 １４ｃ ノズル １４ｄ 電解電圧印加装置 １５ａ ダイヤモンド砥粒 １５ｂ 金属結合ボンド材 １５ｃ 不導体被膜 １６ スーパーポリッシング装置 １６ａ 弾性工具（ポリッシングパッド） １８ 形状計測装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−87991（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−114971（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−265203（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−345273（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−193476（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−252421（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−257629（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−39707（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−99352（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−63753（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B24B 49/00 - 49/18
B24B 13/00
B24B 37/00
G02B 5/08
Claims (4)
- 【請求項１】 砥石表面の砥粒の金属結合ボンド材を電
解ドレッシング（Ｓ１）により除去しながら被加工物
（１１）を研削する研削工程（１０）と、研削工程後に
被加工物を外すことなく球状の弾性工具（１６ａ）を被
加工物に押し付けながらスラリー状の超微粒ダイヤモン
ドや超微粒ＳｉＯ 2 を用いて研磨する研磨工程（１２）
と、からなり、前記 研削工程（１０）は、加工後の形状を計測する形状
計測工程（Ｓ２）と、計測データから加工用データを補
正するデータ補正工程（Ｓ３）と、補正されたデータに
より被加工物を再加工する再加工工程とを有し、 前記研磨工程（１２）は、加工後の形状を計測する形状
計測工程（Ｓ５）と、計測データから加工用データを補
正するデータ補正工程（Ｓ６）と、補正されたデータに
より被加工物を再加工する再加工工程とを有 する、こと
を特徴とする放射光用光学素子の加工方法。 - 【請求項２】 前記データ補正工程（Ｓ３）は、加工後
の計測データから誤差データを算出する工程（Ｓ７）
と、誤差データを元の加工データから差し引く工程（Ｓ
８、Ｓ９）と、を有する、ことを特徴とする請求項１に
記載の放射光用光学素子の加工方法。 - 【請求項３】 砥石表面の砥粒（１５ａ）の金属結合ボ
ンド材（１５ｂ）を電解ドレッシングにより除去しなが
ら被加工物（１１）を研削する電解インプロセスドレッ
シング装置（１４）と、被加工物を取付け装置から外す
ことなく球状の弾性工具（１６ａ）を被加工物に押し付
けながらスラリー状の超微粒ダイヤモンドや超微粒Ｓｉ
Ｏ 2 を用いて研磨するスーパーポリッシング装置（１
６）と、被加工物を取付け装置から外すことなく被加工
面の形状を計測する形状計測装置（１８）と、を備え、
被加工物（１１）が共通の取付け装置に取り付けられて
いる、ことを特徴とする放射光用光学素子の加工装置。 - 【請求項４】 前記形状計測装置（１８）は、分解能５
０ｎｍ以上のレーザー式形状計測装置である、ことを特
徴とする請求項３に記載の放射光用光学素子の加工装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12536694A JP3410213B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 放射光用光学素子の加工方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12536694A JP3410213B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 放射光用光学素子の加工方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333411A JPH07333411A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3410213B2 true JP3410213B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=14908360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12536694A Expired - Fee Related JP3410213B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 放射光用光学素子の加工方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3410213B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001246539A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-11 | Inst Of Physical & Chemical Res | 非軸対称非球面ミラーの研削加工方法 |
| JP2001300838A (ja) * | 2000-04-25 | 2001-10-30 | Inst Of Physical & Chemical Res | 大型超精密ｅｌｉｄ非球面加工装置 |
-
1994
- 1994-06-07 JP JP12536694A patent/JP3410213B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07333411A (ja) | 1995-12-22 |
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