JPH0360961A - 光学素子の加工方法と装置 - 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、顕微鏡、内視鏡、光通信ケーブルコネクター
等に用いる微小な光学素子の加工装置とその加工方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来の微小光学素子の加工方法は非常に複雑な工程によ
って製造されていた。この−例を第９図にて説明する。

第９図（イ〉（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）（へ）（））（
チ）は、従来の微小光学素子（棒状素子）の加工工程を
示した概略説明図である。

第９図（イ）に示すように、所定の厚さと大きささに切
断された板状形の素材４１の一方の面を研磨し、所定の
精度に加工される。

加工された素材４１は、目的の微小光学素子の加工寸法
に必要な大きさのブロック４１ａ、即ち第９図（ロ）に
示すように多数個に切断形成される。

切断されたブロック４１ａは、第９図（ハ）に示すよう
に予め用意した円板形状で平行平面に形成されたヤトイ
４２の一方の面、即ち研磨加工された研磨面を接着剤な
どにより接着される。

第９図（ニ）に示すようにブロック４１ａの一方の面に
貼着したヤトイ４２の他方の面、を図示されていないが
芯取り装置のチャンク４３（ベル式端面）に吸引装着す
る。

チャック４３に装着したヤトイ４２に貼着した微小光学
素子部材４１ａは、第９図（ホ）にて示すようにその外
径を回転により所定の形状（荒削）に研削される。即ち
被光学素子部材４１ａは、その外径を素材４１ａの所期
の寸法近く迄ヤトイ４２の一部と共に研削される。

芯取り装置にて荒削り加工された被素子部材４１ａを貼
着したヤトイ４２は、第９図（へ）に示すように芯取り
装置のチャック４３よりヤトイ４２および被素子部材４
１ａを取り外し、研磨加工するため円柱形状のホルダー
４４の先端面に接着剤などにより接着固定される。

接着したホルダー４４は、研磨装置の回転する下軸に垂
直に螺着する。一方被素子部材４１ａ上には、所定の形
状に形成された面を有する研磨皿４５を重ね合わせると
共に、研磨皿４５の中芯の凹部と揺動回転する棒状形の
カンザシ４６にて荒削から順次工程を経て所定寸法に研
磨加工される。

研磨加工を終了した被素子部材４１ａは、ホルダー４４
より取り外し、被素子部材４１ａり芯出し加工するため
角度芯取り装置のベル弐チャック４３の先端面に吸引装
着される。即ち第９図（ト）に示すようにチャック４３
にヤトイ４２の平行面を吸引芯出しをしながら装着し、
回転すると共に砥石４７を矢印方向に回転させて被素子
部材４１ａの外径を所定寸法に研削する。

上記により芯取り加工を終了した素子部材４１ａは、ヤ
トイ４２とを分離するために、芯取り装置のチャック４
３よりヤトイ４２を取り外し、第９図（チ）に示すよう
にヤトイ４２と光学素子４１ａを分離して、全工程を終
了する。

また、上記と同様に棒状光学素子を研削する公知文献て
して、実公昭６１−９２５５０号公報がある。この公報
に開示されている技術は、第１０図および第１１図に示
すように、回転工具１の端面にチャック１１に装着した
丸棒状ワークＡの端部を当接した状態で丸棒状ワークＡ
をその軸芯３１周りに回転させると共にワーク軸芯ａ１
に対して直行し、かつ丸棒状ワークＡの先端近くを通る
軸芯ａ２の周りに揺動させることにより、前記丸棒状ワ
ークＡの端部を球面に研削するという装置である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したように従来技術のうち前者の技術においては、
被微小光学素子部材を加工する工程においては、被微小
光学素子部材の切断工程ヤトイ（治具）への装着装脱工
程、２回に渡る芯取り工程、および研磨皿を使った加工
工程等、従来の加工技術を流用することができるという
利点があるものの非常に多くの工程作業を要し、かつ猜
度の管理も一個一個と行わなければならないなど原価面
において非常に高い製品となる欠点があった。

また棒状レンズの端面加工の装置において、両端面を加
工したい場合には、切断、反転しなければならず、連続
的な加工などには不敵当であるなどの欠点があった。

本発明は、上記諸問題点に鑑みてなされたもので、−台
の加工装置で連続的にかつ自動的に加工できると共に安
価な微小光学素子の製造装置と、その製造方法とを提供
することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、同軸上に設け、加工素材を保持して回動し、
互いに加工素材の保持部の端面を対向配設して設けた一
対の加工装置と、上記一対の加工装置の近傍に配設し、
上記一対の保持部に保持した加工素材を研削、研磨、切
断などの加工を行う砥石を設けた光学素子の加工装置で
ある。

〔実施例〕

本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。

（第１実施例） 本発明の実施例を第１図、第２図ａ、ｂ、第３図、第４
図ａ、ｂ、ｃ、にてその構成と作用を説明する。

第１図は、本発明を実施した微小光学素子装置の要部を
概略にて示した平面図。第２図は、第１図に示す装置に
用いられる加工素材の形状を示す斜視図。第３図は、第
１図に示す砥石の形状を示す平面図。第４図（ａ）、　
（ｂ）は、第１図の作用を示す平面図である。

図に示すように同軸線上に互いに対向し、それぞれの先
端に被加工素材１１を保持するよう構成した保持部（コ
レットチャック）３と４を装着し、図示されないが回転
自在に設けた円筒形状に構成した第１ワーク軸と第２ワ
ーク軸とをそれぞれに構成した第１加工装置１と第２加
工装置２が図示されていない基台上に、所定の間隔を有
して配設している。

第１加工装置１と第２加工装置２は、互いに基台上を軸
線方向（矢印ａ、ｃにてそれぞれ示す方向）に摺動自在
に構成されていると共に、同一平面内において、第１加
工装置１と第２加工装置２が通る軸線内を中芯（０点）
として回動可能（矢印す、　　ｄにてそれぞれ示す方向
）に構成されている。

上記第１ワーク軸の保持部３と第２ワーク軸の保持部４
との間の上方位置には、上記第１加工装置１と第２加工
装置２の長平方向即ち、軸線方向（ｅ方向）の移動と軸
線に対して垂直方向（ｆ方向）に移動可能に構成され、
被加工素材１１を研削、研磨、および切断加工する。円
板形状の砥石台６を軸の先端に装着して回転する砥石装
置５が配設されている。

上記砥石装置５に装着された砥石台６は、第３図に示す
よう形成されている。即ち２枚円形よりなる砥石６ａと
６ｂの間の外周線に挾持され、加工する素材１１を切断
加工するよう外周の中央より突出構成されたディスク形
状の砥石７と、加工素材１１の各々の端面および外径を
研削、または研磨するため両面にそれぞれ複数種の砥石
８，９および８”　９゛を砥石面６ａ、６ｂの平面上に
段階的に形成している。

また、砥石台６の外周にも被加工素材１１の外径を研削
する砥石ｌＯを形成している。即ち上記切断用砥石７を
中央に構成した両砥石面６ａ、６ｂのそれぞれの外周面
に被加工素材１１の外径などを研削する研削砥石１０が
一体的に形成されている。

上記構成の装置による光学素子の加工方法について以下
説明する。

まず、第２図ａに示すように螺旋状に巻装された素材１
１を所定の長さに切断した被棒状素材１１（第２図ｂ）
を第１加工装置１のコレットチャック３の中芯より挿入
し、第１ワーク軸内に挿通し所定寸法をコレットチャッ
ク３の先端より突出せしめて、コレットチャック３を作
動し被棒状素材１１の外径を固定保持する。一方砥石台
６は、研削砥石８の面が、第１ワーク軸の保持部３の回
転中芯○から所望の曲率半径の距離の位置に移動させる
。

次に第１加工装置１を砥石８側に移動（矢印ａに示す軸
芯○方向）させて回転と切り゛込み作動とを与えつつ矢
印に示す回動す方向の作動を繰り返して研削を行う。即
ち第４図ａに示すように同一平面内でワーク軸（保持部
）が通る軸を中芯として回動して研削する。

切り込みが所定量に達したのちスパークアウト研削を行
い。更に、スパークアウト研削の終了後−旦第１加工装
置１を僅かに軸方向ａ（砥石８と離間する）に後退させ
、続いて砥石８から砥石９に切り換えて研磨加工するた
め砥石台６を矢印に示すｆ方向即ち第１加工装置ｌの中
芯○方向に移動して砥石８の位置から砥石９の位置へ切
り換えて対向させる。切り換えが終了すれば、上記砥石
８の場合と同様の作動即ち第４図ａに示すと同様の研磨
加工を行う。

上記研磨加工を終わった被加工素材１１は、反対側の面
の加工を行うために、被加工素材１１を保持している保
持部３より換えて切断加工される。即ち第１加工装置１
と第２加工装置２のそれぞれの保持部３，４が軸線上に
対向し、第１ワーク軸の保持部３の開口と第２のワーク
軸の保持部４の開口とを一致するようにし、第２のワー
ク軸の保持部（コレシトチャック）４の加工素材１１挿
入保持孔は開口にし、第１のワーク軸をａ方向に移動し
て接近させて被加工素材１１をコレシトチャック４の保
持孔に挿入し、コレットチャック４を閉じ作動し締め付
は保持する。

上記第２加工装置２に保持された被加工素材１１は第４
図すに示すように砥石装置５の砥石台６の外周に配設し
た切断砥石７を被加工素材１１の所定の切断位置に移動
させて回動し、被加工素材１１に切り込みを与えて被半
加工素材１１を第２保持部４側へ切り放しする。

切り放しされた被半加工素材１１を保持したコレットチ
ャック４は、回動すると共に砥石装Ｗ５の砥石台６をコ
レシトチャック４の回転中芯Ｏ方向即ち（ｆ）方向に移
動させ砥石面６ａの砥石８′および９゛にて第４図（Ｃ
）に示すように上記第１加工装置１における工程作業を
繰り返して被加工素材１１の切断と、その端面を研削研
磨される。

上記により研削研磨加工を終了した加工素材１１は、第
２コレントチヤンク４を作動し素子１１を取り出し次工
程に移送される。一方策１加工装置１は、コレットチャ
ック３を開作動し、被棒状加工素材１１を繰り出し、次
の加工が始められる。

上記本実施例においては被棒状加工素材１１は、溶融軟
化ができかつ安価容易に製造することができる。

また上記本実施例においては、砥石１０についての工程
説明を行っていないが、これは被加工素材１１の外径に
加工が必要な場合、例えば第１加工装置のコレットチャ
ック３に保持された被加工素材１１に砥石台６の外周縁
に配設した砥石１０にて、研削または研磨することがで
きる。

また上記本実施例によれば、安価な材料を用いて一台の
加工機で、取り扱いの難しい微小光学素子を連続的にか
つ自動加工ができる利点は大きい。

（第２実施例） 本発明の第２実施例を第５図ａ　−ｃを用いて説明する
。

第５図ａｂｃは、本発明の微小光学素子の製造装置の（
第２実施例）の要部を概略にて示す平面図である。

本実施例において、図中上記第１実施例と同一部材およ
び同一構成については、第１実施例と同一符号を用いそ
の説明は省略する。

第５図ａに示すように本実施例においても上記第１実施
例と同様に第１加工装置１および同軸上に対応配設した
第２加工装置２と、この第１．第２加工装置１．２と並
列に配設した砥石装置５をそれぞれに構成配設している
。また第１加工装置１と第２加工装置２は、それぞれの
先端に配設した保持部（コレットチャック）３，４が図
示されていないが円筒形状のワーク軸と連設して開閉可
能に構成されていると共に、コレットチャック３゜４は
、軸回転するよう構成されている。更に第１加工装置ｌ
および第２加工装置２は、互いに軸線方向（矢印ａ、ｃ
にて示す方向）に移動可能に構成されている。

また上記砥石装置５は、その軸の先端に装着した円板状
の砥石６を装着して矢印に示すように回動するよう構成
されている。

上記砥石６の形状用途も上記第１実施例と同様である。

また砥石装置５は、図に矢印（ｅ）および（ｆ）にて示
すように第１加工装置１および第２加工装置２の軸方向
即ち砥石装置５の回転軸線方向（ｅ）への移動と、垂直
方向（ｆ）即ち軸線○を中芯にラジアル方向（ｆ）への
移動可能に構成されている。更に砥石装置５は、矢印ｇ
に示すように、軸線○を中芯とした回動（ｇ方向）可能
に構成されている。

本実施例においては、第１実施例における第１加工装置
１と第２加工装置２が軸芯○を中芯にそれぞれ回動じた
のに対し砥石装置５が軸芯○を中芯に回動するよう構成
したものである。

次に上記構成による本実施例の加工方法について説明す
る。

第５図（ｂ）は、微小光学素子の片側端面（６ｂ）の加
工状態を示している。即ち第１加工装置１のコレシトチ
ャック３に装着された被加工素材１１を回転すると共に
砥石装置５の砥石台６を回転しながら砥石装置５を矢印
ｇにて示す方向に斜傾させて研削砥石６ｂの面にて被加
工素子１１の端面を当接して所定寸法に研削加工する。

研削加工を終わった被加工素材１１は次の工程即ち研磨
砥石９に切り換えて研磨加工し、続いて砥石装置５を元
の位置に復帰させ、第１加工装置Ｉを第２加工装置２の
方向に移動してそれぞれのコレットチャック３と４を接
近せしめて、被加工素材１１の加工した側を第２加工装
置２のコレットチャック４の開孔内に挿入し、閉じて保
持した後砥石７にて切断加工し続いて、第５図（Ｃ）に
示すように砥石装置５を、上記の第１加工装置１にての
加工とは反対方向に、回動せしめて砥石６ａの面にて被
加工素子１１の端面を研削加工する。

以降の工程は、第１実施例と同様である。

上記のように本実施例によれば、球面の研削、研磨切断
工程は全て、砥石装置５の回動ｇの作動によって実施で
きるため、制御軸数を減らせる利点があると共に、対向
する加工装置の同軸度の長期安定性がよく、精度、マシ
ンコスト、メンテナンスの点においても有利である。

（第３実施例） 本発明の第３実施例を第６図ａ、ｂを用いて説明する。

第６図ａ、ｂは本発明の微小光学素子の製造装置の第３
実施例の要部を概略にて示す平面図である。

本実施例において、図中上記第１実施例および第２実施
例と同一部材、同−ＩＲ戒については、第１実施例およ
び第２実施例と同一符号を用いその説明を省略する。

第６図ａに示すように、第１加工装置１と第２加工装置
２のの構成作用は、上記した第１実施例と同−構成であ
る。

上記第１加工装置１および第２加工装置２のコレットチ
ャック３．４の上方位置には、図に示すように回転軸１
４の軸先１５を下方向に向けた砥石装置１６が垂直に配
設されている。

上記回転軸１４には、軸方向に向かって性質の異なる種
類の砥石１７と１８を次々と装着している。

即ち回転軸１４には、研磨砥石１８と研削砥石１７を所
望の間隔を要して配設されている。

上記砥石装置１６は、図に示すように回転軸１４の回動
の中芯Ｏからラジアル方向への移動と回転軸１４の回動
の中芯○から第１加工装置１および第２加工装置２のそ
れぞれのコレットチャック３および４の軸線方向（図に
示す垂直方向）ｉ方向に制御して加工しようとする曲率
半径に合わせることができるように構成されている。

上記構成による球面加工のための回動作用は、被加工素
材１１と砥石１７および１８との相対的な作動によって
行われる。例えば上記した第１実施例および第２実施例
にて詳述したように第１加工装置１と第２加工装置２ま
たは砥石装置５の作動と同様に、本実施例における、砥
石装置１６または、第１加工装置１および第２加工装置
２のいずれかを作動するようにしてもよいのである。

次に第７図について説明する。

第７図は、Ｒの曲率半径を有する凹球面の加工例を示し
た装置の要部平面図である。

砥石２Ｇの加工素子１１側の外周部が第１加工装置１の
回動中芯○からＲの距離に位置するように砥石装置５と
ｈ方向に移動位置決めし、かつ第１加工装置１の保持部
（コレ・ノドチャック）３に装着した被加工素材１１を
砥石１７．１８に移動させて回転しながら研削加工を行
う。

上記の場合、被棒状素材１１の切断加工は砥石１８の先
端部にて行われる。

上記本実施例によれば、砥石の曲率半径までの範囲内で
凹球面の加工が行なえるという利点を有する。

上記本実施例においての被加工素材１１の切断加工を砥
石１８の端部で行ったが、短時間でかつ材料のロスを最
小限にしたい場合は、切断専用の砥石を用いてもよい。

尚、第８図（ａ）（ｂ）は、第１実施例、第２実施例、
第３実施例に用いた被加工素材１１を保持する保持部（
コレットチャンク）３，４の一例を示した断面平面図で
ある。

保持部３の内径には、先端側にテーパー２８を形成し、
その中央に被加工素材（棒形状）１１を挿通し挾持する
孔を設けると共に、その孔より外周方向に等間隔に数条
の摺り割り２７を形成した円筒形状のチャック３゛が挿
入嵌着している。このチャック３′は（軸方向）（図に
示す矢印方向）に摺動可能に構成されている。即ち先端
方向に摺動するとテーパー２８により摺り割り２７が締
まり被加工素材１１は、挾持される。また逆方向に摺動
させると緩むよう構成されている。

尚、チャック３°は、上記構成のものに限定するもので
はなく、ノック式シャープペンシルに用いられている手
段、またはスクロールチャック方式のようなものと目的
に材質に応じて適宜選択することができる。

〔発明の効果〕

上記構成の本発明によれば一対の加工装置、加工方法、
保持手段などによって微小光学素子を安価に高精度に多
種類のものを連続的に加工できる効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を第１実施例に示した微小光学素子の
製造装置の要部を概略にて示す平面図。 第２図（ａ）は、本発明に用いられる棒状形の加工素材
を示す斜視図。 第２図（ｂ）は、第２図（ａ）に示す加工素材を切断し
た状態を示す側面よりの平面図。 第３図（ａ）は、第１図に示す砥石を拡大した正面より
の平面図。 第３図中）は、第２図（ａ）の中央よりの断面を示す平
面図。 第４図（ａ）は、第１図に示す装置の作動状態を示す平
面図。 第４図（ｂ）は、第１図および第４図（ａ）に続く装置
の作動状態を示す平面図。 第４図（Ｃ）は、第１図および第４図（ａ）　（ｂ）に
続く装置の作動状態を示す平面図。 第５図（ａ）は、本発明の第２実施例を示した微小光学
素子の製造装置の要部を概略にて示す平面図。 第５図（ｂ）は、第５図（ａ）に示す装置の作動状態を
示す平面図。 第５図（Ｃ）は、第５図（ａ）　（ｂ）に続く装置の作
動状態を示す平面図。 第６図（ａ）は、本発明の第３実施例を示した微小光学
素子の製造装置の要部を概略にて示す平面図。 第６図（ｂ）は、第６図（ａ）の上方位置よりの平面図
。 第７図は、本発明による凹面形素子の製造装置の要部の
作動状態を概略にて示す平面図。 第８図（ａ）は、本発明の各実施例において構成された
保持部の先端を断面にて示した拡大平面図。 第８図（ｂ）は、第８図（ａ）に示すＡ−Ａ線よりの断
面を示す平面図。 第９図（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）（へ）（））（
チ）は、従来におＵる微小光学素子の加工工程の要部を
示す説明図。 第１０図は、従来の棒状ワークの研磨機を示す側面平面
図。 第１１図は、第１０図に示す研磨装置の上方位置（正面
）よりの平面図。 ｌ・・・第１加工装置 ２・・・第２加工装置 ３．４・・・素材保持部 ５・・・砥石装置 ６・・・砥石台 ６ａ、６ｂ・・・砥石面 ７・・・切断砥石 ８．９．１０・・・研削砥石 １１・・・加工素材 １２・・・第１ワーク軸 １３・・・第２ワーク軸 ２６・・・砥石 ２７・・・摺り割り ２８・・・テーパー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同軸上に設け、加工素材を保持し回動する保持部
   の端面を対向配設した一対の加工装置と、上記一対の加
   工装置の近傍に配設し、上記保持部に保持した加工素材
   を研削、研磨、切断などの加工を行う回動砥石を設けた
   ことを特徴とする光学素子の加工装置。
2. （２）上記一対の加工装置は、少なく共一方を中空軸に
   構成し、その端部に加工素材の保持手段を設けて加工素
   材の送り出しと、固定とを行う手段を有していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学素子の加工
   装置。
3. （３）同軸上に設けた一対の加工装置の少なく共一方の
   加工装置の保持部に棒状加工素材を保持して、上記一対
   の加工装置の近傍に配設した砥石装置にて、加工素材の
   端面を研削する砥石、または研磨する砥石、または切断
   する砥石、または素材の外径を研削する砥石のいずれか
   、または上記全ての機能を備えた砥石にて研削、研磨、
   切断加工を行うことを特徴とする光学素子の加工方法。