JPH09132419A

JPH09132419A - 光学素子成形型の製作方法

Info

Publication number: JPH09132419A
Application number: JP29147895A
Authority: JP
Inventors: Shunji Chiaki; 俊司千明
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の不連続な平面を成形面として有する光
学素子成形型を一体型として製作する。また、同様な加
工法で再度同じ成形型を加工する。【解決手段】成形型素材１ａはスピンドル６の回転中
心軸６ａと直交する軸１６を回転軸として水平方向に傾
斜するサインバイス１０により所定角度θ２傾けられて
保持されている。そして、成形面中心軸１１がスピンド
ル駆動モーター４および角度検出装置（エンコーダー）
５を介して精密に回転するスピンドル６の回転中心軸６
ａと１点で交わって回転するように保持されている。研
削砥石７は、成形型１の成形面２外径の１／２＋オーバ
ーラップ量Ｓ以上の直径を有してる。研削砥石７は砥石
回転スピンドル８に保持され、砥石回転スピンドル８は
上下方向にスライド移動可能な砥石回転スピンドルホル
ダー９に固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、不連続的な機能面
を有する光学素子等を成形する成形型の製作方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、不連続な機能面を有する光学素子
（プリズム等）はガラスを研削・研磨等により直接加工
することによって製作されていた。しかし、要求される
機能の多様化により、形状が複雑化・高精度化してきて
おり、不連続部分の段差（エッジのような）はこれまで
の機械加工では加工が困難になりつつある。

【０００３】一方、最近では光学的鏡面をそのプレス面
に有する成形型によって加熱軟化したガラス素材をプレ
ス成形し、光学素子を得るガラスプレス成形法が実用化
されている。このガラスプレス成形法は、光学素子を安
価に製造できるという点で有効な方法である。そこで、
こうした不連続な機能面を有する光学素子の製造におい
ても、ガラスプレス成形法を用いれば効率の良い量産が
可能と考えられる。

【０００４】不連続な機能面を有する光学素子を成形す
る成形型の製造方法としては、例えば特開平３−８８７
３３号公報に記載される発明がある。上記発明は、不連
続な個々の成形面の境界から分割した型要素をそれぞれ
機械加工によって形成し、耐熱無機接着剤等により互い
に固定連結して組み合わせることにより成形型を製造す
る方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平３−８８７３３号公報記載の発明においては以下の
ような欠点がある。すなわち、不連続な個々の成形面の
境界から分割した型要素を組み合わせることから、成形
面以外の個々の寸法精度を高くする必要がある。また、
組上がりの精度において、個々の誤差が総合的な誤差と
なってしまう。

【０００６】従って、成形された光学素子単品の持つ精
度が高精度を要求されるものについては対応することが
できない。コスト的にも、分割してある個々の型には高
精度な寸法が要求され、更に一度組み合わせた後では再
加工が不可能なため非常に高価となる。

【０００７】請求項１〜５の課題は、不連続な成形面を
有する光学素子成形型を一体型にて製作することの出来
る光学素子成形型の製作方法の提供にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
の不連続な平面を成形面として有する光学素子成形型を
製作するにあたり、研削タービンに保持されて成形型素
材の成形面に対向設置された軸付研削砥石を回転させつ
つその角部をツルーイング・ドレスによりエッジに形成
した後、成形型素材の成形面と軸付研削砥石の端面とが
平行となるように加工機主軸へ成形型素材を所定角度傾
斜させて固定し、前記軸付研削砥石のエッジにより成形
型素材の個々の成形面を一体で加工することを特徴とす
る光学素子成形型の製作方法である。

【０００９】請求項２の発明は、前記成形型素材を傾斜
させる機構は加工機主軸と直交する軸を回転軸とした機
構にて構成されていることを特徴とする請求項１記載の
光学素子成形型の製作方法である。

【００１０】請求項３の発明は、前記成形型素材を傾斜
させる機構は加工機主軸と平行な軸上を伸縮する機構に
て構成されていることを特徴とする請求項１記載の光学
素子成形型の製作方法である。

【００１１】請求項４の発明は、前記成形型素材を回転
軸にて傾斜させる機構としてサインバイスを用いたこと
を特徴とする請求項２記載の光学素子成形型の製作方法
である。

【００１２】請求項５の発明は、前記成形型素材を伸縮
にて傾斜させる機構として圧電素子を用いたことを特徴
とする請求項３記載の光学素子成形型の製作方法であ
る。

【００１３】請求項１の発明においては、不連続な成形
面を有する光学素子成形型を一体で加工できる。さらに
は、成形型素材を傾けることにより、加工機の１軸のみ
の動きで所定角度傾いた成形面を加工でき、成形面の鏡
面性や平面度を高めることができる。

【００１４】請求項２および請求項４の発明において
は、成形面の傾きの角度の範囲を大きくすることができ
る。

【００１５】請求項３および請求項５の発明において
は、成形面の傾きの角度を微少な範囲で調整することが
でき、傾き角度精度をより高精度にできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図１〜図６は本実施の形態を示し、図
１は成形型の斜視図、図２は成形された光学素子の斜視
図、図３は製作に用いる装置の平面図、図４および図５
は同正面図、図６ａは軸付研削砥石の半裁断面図、図６
ｂは図６ａのＡ部拡大断面図である。

【００１７】本実施の形態の成形型１は図２に示すよう
な光学素子（例えば、プリズム等）の不連続な機能面を
成形するために、不連続な成形面を有する上型または下
型として使用されるものである。成形型１は、下部が大
径のフランジに、上部が円柱形状に形成され、その上面
には光学素子の機能面に対応した形状を有する成形面２
が形成されている。この成形面２は２つの不連続な面２
ａおよび２ｂからなり、この両面２ａ，２ｂは境界線３
方向へ各々逆向きに等間隔で傾斜している。

【００１８】以下、成形型１の製作に用いる装置の構成
を説明する。図３に示すように、成形型素材１ａは下部
が大径のフランジに、上部が円柱形状に形成され、その
上面はフランジの底面と平行で成形面を形成される部分
となるものである。成形型素材１ａはスピンドル６の回
転中心軸６ａと直交する軸（紙面に対して垂直方向の
軸）１６を回転軸として水平方向に傾斜する機構（以
下、サインバイスという）１０により所定角度θ２傾け
られて保持されている。

【００１９】そして、成形面中心軸１１（略円柱状をし
た成形型素材１の中心軸線に相当する）が超精密ＮＣ加
工機上のスピンドル駆動モーター４および角度検出装置
（エンコーダー）５を介して精密に回転するスピンドル
６の回転中心軸６ａと１点で交わって回転するように保
持されている。

【００２０】研削砥石７は、成形型１の成形面２外径の
１／２＋オーバーラップ量Ｓ以上の直径を有しており、
分割された成形面２ａまたは２ｂを１回の加工で形成す
ることができる。また、外周部７ａと端面部７ｂとから
なるエッジ部７ｅの形状は、図６ａ，ｂに示すように、
端面部７ｂを凹形状としてある。さらに、エッジ部７ｅ
は加工機上でのツルーイングのための砥石を用い、ツル
ーイング・ドレッシングにより０．０５ｍｍＲ以下とし
た。

【００２１】成形型素材１ａと対向設置される研削砥石
７は、精密に高速回転する砥石回転スピンドル８に保持
されており、該砥石回転スピンドル８は上下方向（図４
および図５に示すＨ方向）にスライド移動可能な機能を
有する砥石回転スピンドルホルダー９に固定されてい
る。

【００２２】以上の構成からなる装置を用いての加工
は、まず砥石回転スピンドルホルダー９を上下方向に調
整し、成形型素材１ａを回転させるスピンドル６の回転
中心軸６ａと研削砥石７の下方側のエッジ部７ｅとを一
致させる（図４参照）。さらに、エッジ部７ｅの境界線
３への影響を最小限にするため、下方側のエッジ部７ｅ
をＳだけオーバーラップするように調整する（図５参
照）。なお、オーバーラップの量Ｓは研削砥石７のエッ
ジ部７ｅにおけるＲの大きさの２倍以上が望ましい。し
かしながら、光学的に影響の無い範囲０．２ｍｍ位まで
である。

【００２３】次に、図３を用いて成形面２（２ａ，２
ｂ）の加工について説明する。成形面２ａにおいて、傾
斜角度ａθ１により形成される一方の不連続な面の角度
がＸ軸移動方向１２（研削砥石７の端面部７ｂ）と平行
になるように、サインバイス１０により成形型素材１ａ
をθ２傾ける（図３において、ａθ１＝θ２とする）。
その後、ＮＣプログラムによりツールパス（図３のＸ軸
１２）を設定して研削砥石７を成形型素材１ａ側に動か
し、成形型素材１ａの研削加工を行う。以上で、成形面
２の一方の成形面２ａを加工する。

【００２４】次に、成形型素材１ａを角度検出装置（エ
ンコーダー）５により１８０°回転させ、成形面２のも
う一方の成形面２ｂについて前記成形面２ａと同様な加
工を行う。以上の工程により、図１に示すような外観形
状の成形型１を製作することが出来る。

【００２５】本実施の形態によれば、不連続な成形面を
有する光学素子成形型を一体型として製作できることか
ら、同様な加工法で再度加工を行うことが可能であり、
成形型としてのトータルコストを安くすることができ
る。また、成形型のブランク形状としても分割型と比べ
て単純形状とすることができる。

【００２６】（実施の形態２）図７および図８は本実施
の形態を示し、図７は製作に用いる装置の部分平面図、
図８は同側面図である。なお、本実施の形態では図１，
図３および図５を併用して説明する。本実施の形態は、
前記実施の形態１におけるサインバイス１０を廃止し、
代わりに３つの圧電素子１４ａ，ｂ，ｃを用いて成形型
１を傾ける点が異なり、他の構成は同様な構成部分から
成るもので、同一構成部分には同一番号を付してその説
明を省略する。

【００２７】スピンドル６には面盤１３が取り付けられ
ている。面盤１３には、回転中心軸６ａを通り直交する
軸１８に対して片側に１つの圧電素子１４ａが、反対側
に２つの圧電素子１４ｂ，１４ｃが配置されており、電
圧を印加することにより各圧電素子１４ａ，１４ｂ，１
４ｃは回転中心軸６ａと平行な軸上１７を伸縮する。こ
の伸縮により、各圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃにて
保持された傾斜テーブル１５は所定角度θ２傾けられ
る。傾斜テーブル１５には成形型素材１ａが固定されて
いる。

【００２８】以上の構成からなる装置を用いての加工
は、まず成形型素材１ａと研削砥石７とを前記実施の形
態１と同様な位置関係にする。すなわち、エッジ部７ｅ
の境界線３への影響を最小限にするため、下方側のエッ
ジ部７ｅをＳだけオーバーラップするように調整する
（図５参照）。次に、成形面２ａにおいて傾斜角度ａθ
１により形成される一方の不連続な面の角度をＸ軸移動
方向１２（研削砥石７の端面部７ｂ）と平行となるよ
う、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより傾斜テーブ
ル１５をθ２傾ける（図７において、ａθ１＝θ２とす
る）。

【００２９】その後、前記実施の形態１と同様に、研削
砥石７を回転させつつ成形型素材１ａ側に移動して成形
面２ａの研削加工を行う。次いで、成形型素材１ａをス
ピンドル６に連結された角度検出装置（エンコーダ）５
により１８０°回転させ、成形面２のもう一方の成形面
２ｂの加工を行う。これにより、図１に示すような外観
形状の成形型１を製作することが出来る。

【００３０】本実施の形態によれば、不連続な成形面の
傾斜角度をより微少な範囲で調整することができ、高精
度な傾斜角度を持つ成形型にも対応できる。

【００３１】（実施の形態３）図９〜図１６は本実施の
形態を示し、図９〜図１２は工程を示すもので、図９は
正面図、図１０は図９の平面図、図１１は正面図、図１
２は図１１の平面図、図１３は成形型の斜視図、図１４
は図１３のＤ矢視図、図１５は図１３のＣ矢視図であ
る。本実施の形態は、前記実施の形態２と同様な構成で
あり、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより傾斜する
傾斜テーブル１５を用いるもので、図５および図７を併
用して説明する。

【００３２】本実施の形態では、前記実施の形態２と同
様に成形型素材１ａの成形面２の一方の成形面２ａを加
工した後、成形型素材１ａを回転させず、傾斜テーブル
１５の傾斜方向を変えるとともに研削砥石７を移動して
その加工位置を変え、もう一方の成形面２ｂの加工を行
うものである。

【００３３】以下、本実施の形態の作用を説明する。ま
ず、前記実施の形態２と同様に、一方の不連続な成形面
２ａを加工する。すなわち、図９の正面図に示すよう
に、研削砥石７（成形型素材１ａの円柱形状の外径寸法
の半分にオーバーラップ量Ｓを加えた外径寸法を少なく
とも有する）の外周面７ａ（エッジ部７ｅに相当する）
と、スピンドル６の回転中心軸６ａとを一致させる。そ
の後、研削砥石７の下方側のエッジ部７ｅをＳだけオー
バーラップするように調整する。

【００３４】次に、図１０の平面図に示すように、成形
面２ａが研削砥石７の端面部７ｂの移動方向（Ｘ軸移動
方向１２）と平行になるよう、成形型素材１ａを取り付
けた傾斜テーブル１５を圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４
ｃにより傾ける。そして、研削砥石７を成形型素材１ａ
側に動かし、成形型素材１ａの先端部を研削砥石７の端
面部７ｂで加工し、成形面２ａを得る。

【００３５】次いで、図１１の正面図に示すように、ス
ピンドルホルダー９の上下方向（Ｈ方向）を調整し、対
向設置された研削砥石７のエッジ部７ｅの上方側をスピ
ンドル６の回転中心軸６ａと一致させる。その後、前記
実施の形態１および２と同様にエッジ部７ｅの境界線３
への影響を最小限とするため、研削砥石７の上方側のエ
ッジ部７ｅをＳだけオーバーラップするように調整す
る。

【００３６】そして、図１２の平面図に示すように、成
形面２において傾斜角度ｂθ１により形成されるもう一
方の不連続な成形面２ｂをＸ軸移動方向１２（研削砥石
７の端面部７ｂ）と平行となるように圧電素子１４ａ，
１４ｂ，１４ｃにより傾斜テーブル１５をθ３傾ける
（図１２において、ｂθ１＝θ３＝ａθ１＝θ２とす
る）。その後、前記成形面２ａと同様に成形面２ｂを加
工する。

【００３７】本実施の形態によれば、図１３に示すよう
に、境界線３に直交する成形面２ａ，２ｂの相対角度を
０とすることができる。すなわち、図１４において、各
成形面２ａ，２ｂが持つ傾斜角度の差が０となる。

【００３８】（実施の形態４）図１６は本実施の形態を
示す成形型の斜視図である。なお、図４を併用して説明
する。前記各実施の形態においては、２つの不連続な成
形面を有する成形型の加工について説明した。本実施の
形態においては、前記実施の形態１または２と同様な構
成で、４つの不連続な成形面を有する成形型の加工を行
うものである。

【００３９】以下、本実施の形態の作用を説明する。前
記実施の形態１および２と同様に、成形型素材１ａを回
転させながら加工する方法を用い、角度検出装置（エン
コーダー）５により所定の分割角度である９０°づつ成
形型素材１ａを回転させて各成形面を加工するものであ
る。

【００４０】本実施の形態によれば、図１６に示すよう
な、４分割された成形面を有する成形型を高精度に加工
することができる。さらに、４分割された成形面を有す
る成形型の加工のみならず、分割数を３分割以上の複数
とすることにより、所望に分割された成形面を有する成
形型を加工することができる。

【００４１】尚、本発明の目的を達成すべく、以下のよ
うな構成とすることができる。すなわち、軸付研削砥石
は成形面よりも幅広な工具径である。あるいは、軸付研
削砥石は成形面の外径の１／２＋オーバーラップ量Ｓ以
上の直径を有するものである。上記軸付研削砥石によれ
ば、分割される個々の成形面を１パスで加工することが
可能となる。

【００４２】また、軸付研削砥石はそのエッジ部を成形
型素材の成形面の回転中心に対し、所定量だけオーバー
ラップするように成形面に対して対向設置したものであ
る。上記軸付研削砥石の対向設置によれば、不連続な成
形面の境界部すなわち段差部の形状を所望の精度に加工
することが可能である。

【００４３】さらに、成形面を一体で加工する方法は、
加工機主軸に固定された成形型素材を所定角度だけ回転
させて加工するものである。また、成形型素材を所定角
度だけ回転させる角度は角度検出装置により検出するも
のである。上記一体で加工する方法は、２分割は基より
３分割以上であっても一体で加工することが可能であ
る。

【００４４】また、成形面を一体で加工する方法は、対
向設置された軸付研削砥石を上下に移動させて加工する
ものである。上記一体で加工する方法は、２分割された
場合の境界線と直交する個々の成形面の相対角度を０と
することができる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１〜５に係る発明の効果は、複数
の不連続な平面を成形面として有する光学素子成形型を
一体型として製作できる。また、同様な加工法で再度同
じ成形型を加工することができる。因って、成形型とし
てのトータルコストを安くすることができる。さらに、
一体加工が行えることで、成形型形状としても分割型に
比べて単純形状となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１を示す斜視図である。

【図２】実施の形態１を示す斜視図である。

【図３】実施の形態１を示す平面図である。

【図４】実施の形態１を示す正面図である。

【図５】実施の形態１を示す正面図である。

【図６】実施の形態１を示し、ａは半裁断面図、ｂはａ
のＡ部拡大断面図である。

【図７】実施の形態２を示す部分平面図である。

【図８】実施の形態２を示す側面図である。

【図９】実施の形態３を示す正面図である。

【図１０】実施の形態３を示す平面図である。

【図１１】実施の形態３を示す正面図である。

【図１２】実施の形態３を示す平面図である。

【図１３】実施の形態３を示す斜視図である。

【図１４】図１３のＤ矢視図である。

【図１５】図１３のＣ矢視図である。

【図１６】実施の形態４を示す斜視図である。

【符号の説明】

１成形型２成形面３境界線４スピンドル駆動モーター５角度検出装置６スピンドル７研削砥石８砥石回転スピンドル９砥石回転スピンドルホルダー１０サインバイス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の不連続な平面を成形面として有す
る光学素子成形型を製作するにあたり、研削タービンに
保持されて成形型素材の成形面に対向設置された軸付研
削砥石を回転させつつその角部をツルーイング・ドレス
によりエッジに形成した後、成形型素材の成形面と軸付
研削砥石の端面とが平行となるように加工機主軸へ成形
型素材を所定角度傾斜させて固定し、前記軸付研削砥石
のエッジにより成形型素材の個々の成形面を一体で加工
することを特徴とする光学素子成形型の製作方法。
【請求項２】前記成形型素材を傾斜させる機構は加工
機主軸と直交する軸を回転軸とした機構にて構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の光学素子成形型の
製作方法。
【請求項３】前記成形型素材を傾斜させる機構は加工
機主軸と平行な軸上を伸縮する機構にて構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子成形型の製作
方法。
【請求項４】前記成形型素材を回転軸にて傾斜させる
機構としてサインバイスを用いたことを特徴とする請求
項２記載の光学素子成形型の製作方法。
【請求項５】前記成形型素材を伸縮にて傾斜させる機
構として圧電素子を用いたことを特徴とする請求項３記
載の光学素子成形型の製作方法。