JPH09323247A - 極薄板光学部材の加工方法及び極薄板光学部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極薄板光学部材の加工において、オプティカ
ルコンタクト面の剥がれや光学部材の割れを防止するこ
とができ、高精度な極薄板光学部品を確実に製造するこ
とができる極薄板光学部材の加工方法および極薄板光学
部品を提供する。 【解決手段】 オプティカルコンタクト後に平面粗研削
した第１の光学部材１と、同部材１の外径を基準に側面
部を研削した第２の光学部材２とを、中空のホルダー５
上に吸着保持しつつワーク軸４の回りに回転する。一
方、４５度加工用の砥石６を、ワーク軸４と同方向の回
転を与えられながら降下し、第１および第２の光学部材
１、２に研削角度４５度の鏡面の面取りを行う。鏡面に
することで、薄板加工時における部材端部からのチッピ
ングによる加工面の割れを防ぎ、また面取りを施すこと
で、加工時の加工工具との引っかかりによるコンタクト
面剥がれを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水晶板，狭帯域化
素子等の高精度な面形状を備え且つ、極薄板厚を要求さ
れる光学部材の加工に好適な極薄板光学部材の加工方法
とその加工方法により製造される極薄板光学部品に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】高精度・極薄板光学部品の代表的なもの
に波長板（１／２波長板、１／４波長板等）が挙げられ
る。その素材として結晶材料（例えば水晶）が通常使用
される。波長板は偏光の光路差を所定波長分だけ変化さ
せることが可能な光学部品であり、その性能を出すため
には、結晶材料を極薄板厚（短波長域で使用する場合に
は数十ミクロン）で、さらに高精度の面形状，平行度等
が要求される。

【０００３】波長板の製作は、まず高精度に研磨した光
学ガラスから成る補強用の光学部材と、加工に必要な厚
さを有する結晶部材（両面が研磨され且つ、接合面が高
精度に研磨された基板）との接合面同士を接着する。接
着は一般的に接着剤，水等が使用されるが、短波長域で
使用される波長板については接着剤によって透過率吸
収，偏光比などに悪影響を及ぼす可能性があるため、オ
プティカルコンタクトが用いられる。その後、オプティ
カルコンタクトされた結晶部材の極薄板厚加工工程とし
て研削、スムージング、研磨がなされ、最終的には研磨
で所定厚に納めることで、高精度な製品として完成す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、波長板のよ
うな極薄板厚が要求される光学部品の加工上の問題とし
て、加工工程で研削砥石、砂かけ皿、研磨皿等の加工工
具との接触によって加工面には機械的衝撃が加わるわけ
であるが、オプティカルコンタクトは一般的な接着剤を
用いた接着に比べ、熱的、機械的衝撃に弱いこと、また
結晶材料（例えば水晶）は、脆性を有することなどか
ら、極めて薄くなった第１の光学部材の接合面（オプテ
ィカルコンタクト面）は剥がれを生じやすい。

【０００５】このことを、従来の極薄板加工方法の工程
を示す図３により説明する。図３（ａ）には、両面を面
取りされた結晶部材からなる第１の光学部材１及び補強
用の第２の光学部材２をオプティカルコンタクトした後
の状態を示す。通常の光学部品では、面取りは加工時の
加工面にキズを入れない、また面形状を良く出すなどの
ために品質上、欠かせない処置と言える。当然、波長板
に用いられるオプティカルコンタクト前の第１及び第２
の光学部材１，２においても、上記の理由から両面端部
外周に、短辺長０．３ｍｍ程度の二等辺三角形状の面取
り処置がされている。加工面の剥がれ防止の代表的な処
置としては、図３に示すように、第１の光学部材１と第
２の光学部材２との接合面端部の外周部にピッチ液やエ
ポキシ樹脂等の補強剤３を塗布して補強する方法が採ら
れている。

【０００６】図３（ｂ）は平面研削加工段階における第
１及び第２の光学部材１，２を示すもので、第１の光学
部材１の加工面端部外周１ｂは加工面に対して直角なエ
ッジとなる。更に、図３（ｃ）に示すように薄板厚加工
が進行すると、同図の一部に拡大示するように、第１の
光学部材１加工面の端部外周は、同部材接合面の面取り
部に達して、鋭利なエッジとなる。また、この加工段階
では極薄板厚となるため加工前に塗布した補強剤３は加
工工具との接触などにより取れてしまい、補強効果が得
られない。このため、鋭利なエッジとなった第１の光学
部材１の加工面の端部は、加工工具との接触の際に引っ
かかりやすい状態となり、目標とする極薄板厚を得る前
にコンタクト面剥がれを生じてしまうことになる。ま
た、第１の光学部材１の加工面端部は、機械的衝撃等に
よりチッピングを生じやすく、このチッピングより加工
面に割れを生じることがある。

【０００７】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、極薄板光学部材の加工において、加工
時のオプティカルコンタクト面や加工面端部の機械的強
度、耐久性を維持・向上することにより、オプティカル
コンタクト面の剥がれや光学部材の割れを防止すること
ができ、高精度な極薄板光学部品を確実に製造すること
ができる極薄板光学部材の加工方法およびこの方法によ
り得られる極薄板光学部品を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の極薄板光学部材の加工方法は、極薄板化加
工が施される第１の光学部材とこれを保持する第２の光
学部材とを接着剤を使用しないでオプティカルコンタク
トした後、前記第１の光学部材の極薄板化加工の工程中
に、少なくとも第１の光学部材の加工面から第１の光学
部材と前記第２の光学部材とのコンタクト面に至る範囲
の端部外周に面取りを行う面取り工程を設けたものであ
る。

【０００９】このように、少なくとも第１の光学部材の
加工面からそのコンタクト面まで、即ち第１の光学部材
の端面の全面を面取りの範囲としているため、極薄板化
加工が進行しても、第１の光学部材の加工面端部には、
鋭角なエッジができず、加工工具との引っかかりによる
コンタクト面の剥がれを低減することができる。

【００１０】上記において、面取りにより形成される面
は鏡面であるのが好ましい。鏡面とすると、第１の光学
部材の加工面が加工工具による機械的衝撃などを受けて
も、第１の光学部材の加工面端部にチッピングが生じに
くくなり、チッピングによる加工面の割れの発生を大幅
に減少できる。

【００１１】また、上記において、面取りは、第２の光
学部材の側面部研削工程の後に、第１の光学部材の加工
面から第２の光学部材の側面にかけての端部外周になさ
れるのが好ましい。第２の光学部材の側面部研削後に面
取りを行うと、第１の光学部材の端面全面を、確実且つ
容易に面取り対象とすることができ、極薄板加工の段階
においても、常に第１の光学部材の加工面端部を鈍角の
エッジとすることができる。この場合、面取りにより形
成される面が、第１の光学部材の加工面に対して約４５
度をなす幅約２ｍｍの鏡面とするのが望ましい。加工面
とのなす角が４５度の場合、既存の面取り工具をそのま
ま用いることができ、また、面取りの幅を２ｍｍ程度と
すると、少なくとも第１の光学部材のコンタクト面まで
面取りされたことを明確に識別できる。加工面とのなす
角は、４５度に限るものではないが、直角に近いと上述
した面取りによる引っかかり防止の効果が少なく、一
方、あまり角度が小さいと、第１の光学部材の使用可能
な径が小さくなる等の問題が生じる。なお、上記面取り
工程で形成される面取り形状は、傾斜した平面形状に限
らず、丸みを付けた形状としてもよい。

【００１２】また、本発明の極薄板光学部品は、上記の
加工方法により製造されるものであり、第１の光学部材
の仕上がり厚みが数十μｍ程度の高精度の極薄板光学部
品が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。図２には、加工例とし
て直径８０ｍｍ、仕上り厚み数十μｍを必要とする波長
板製作の加工工程を示した。ステップ２０の研磨工程で
は、外径８０ｍｍ、厚み８ｍｍの第１の光学部材１の両
面を研磨する。特に接合面（オプティカルコンタクト
面）は高精度面が必要となる。また、外径８５ｍｍ、厚
み１０ｍｍの第２の光学部材２は、第１の光学部材１を
補強する光学基板であり、両面を高精度な平行平面にな
るように研磨する。ステップ２１では、第１の光学部材
１と第２の光学部材２の接合面同士をオプティカルコン
タクトする。なお、第２の光学部材２の直径を第１の光
学部材１より大きくする理由は、オプティカルコンタク
トしやすくするためである。次にステップ２２以後、薄
板化の加工がなされ、ステップ２２では平面粗研削とし
て素材の駄肉取りが行われ、第１の光学部材１は、厚み
約１ｍｍまで研削加工される。ステップ２３では、第１
の光学部材１の側面外周部を基準にして、第２の光学部
材２の側面外周部を外径寸法８０ｍｍに研削加工する。
次いでステップ２４では、第１の光学部材１の加工面か
ら接合面を経て第２の光学部材２の側面に至る範囲の端
部外周を面取りする。ステップ２５からステップ２７ま
では、精研削、スムージング、研磨の順に加工が行わ
れ、最終的にはステップ２７の研磨で仕上りの厚み決め
と同時に高精度加工がなされ、波長板が完成する。

【００１４】次に、本発明の特徴であるステップ２４の
面取り工程を図１により説明する。図１（ａ）は面取り
加工方法を示した図である。面取りに使用した加工機は
レンズ加工一般において使用される縦型心取り機であ
る。オプティカルコンタクトした後に約１ｍｍ厚に平面
粗研削した第１の光学部材１と、同部材１の外径を基準
に側面部を直径８０ｍｍに研削した第２の光学部材２と
は、側面外周部を基準にしてワーク軸４に対して偏心が
ない状態で、中空のホルダー５に真空吸着により固定さ
れている。第１および第２の光学部材１、２の右上方の
ツール軸７には４５度加工用の砥石６が配置されてい
る。砥石６は、ワーク軸４の回転方向（矢印Ａの方向）
と同方向の回転が与えられながら下降し（矢印Ｂの方
向）、加工物である第１および第２の光学部材１、２に
は研削角度として４５度の面取りがなされる。砥石６に
は、ダイヤモンド砥粒をメタル系の結合剤で固めたダイ
ヤモンド砥石を用い、粗仕上げ用に番手２７０、鏡面を
出すために仕上げ用として番手６００のものを使用し
た。鏡面仕上げ加工として、他にレジン系ダイヤモンド
砥石または直接研磨する方法でもよい。以上のような方
法で厚さＤが約１ｍｍの第１の光学部材１及び第２の光
学部材２の端部外周に４５度、幅Ｗが２ｍｍの鏡面の面
取りを行った。

【００１５】図１（ｂ）には面取り加工後の部材形状を
示した。鏡面にすることで、薄板加工時における部材端
部からのチッピングによる加工面の割れを防ぎ、また４
５度、約２ｍｍの面取りを施すことで、加工時の加工工
具との接触時の引っかかりを防ぐことができる。これに
より、面取り後の薄板加工工程における接着強度および
端部強度を維持、向上させることができる。この方法に
よると、面取りを行わない従来加工方法に比べ、極薄板
化加工に伴う、コンタクト面の剥がれ及び端部のチッピ
ングを防止する効果があり、高精度な波長板の製作が可
能である。

【００１６】

【発明の効果】以上要するに、本発明の極薄板光学部材
の加工方法によれば、オプティカルコンタクト後の第１
の光学部材の極薄板化加工の工程中に、少なくとも第１
の光学部材の加工面から第１の光学部材と第２の光学部
材とのコンタクト面に至る範囲の端部外周に面取りを行
う面取り工程を設けたため、極薄板化加工が進行して
も、第１の光学部材の加工面端部には鋭角なエッジがで
きず、加工工具との接触時の引っかかりによるコンタク
ト面の剥がれを起こさずに、極薄板光学部品を仕上げる
ことができる。

【００１７】また、上記において、面取りにより形成さ
れる面を鏡面とすることにより、第１の光学部材の加工
面が加工工具による機械的衝撃などを受けても、第１の
光学部材の加工面端部にチッピングが生じにくくなり、
チッピングによる加工面の割れの発生を減少できる。更
に、上記面取りを、第２の光学部材の側面部研削工程の
後に、第１の光学部材の加工面から第２の光学部材の端
面にかけての端部外周に行うようにすると、第１の光学
部材の端面全面を、確実且つ容易に面取りの範囲とする
ことができ、極薄板厚加工の段階においても、常に第１
の光学部材の加工面端部は鈍角のエッジとなり、コンタ
クト面の剥がれを確実に防止できる。

【００１８】また、本発明の極薄板光学部品は、上記の
加工方法により製造される高品質・高精度の極薄板光学
部品であり、従来その製造が難しかった厚みが数十μｍ
程度の短波長域で使用する波長板が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る極薄板光学部材の加工方法におけ
る面取り工程の一実施形態を示す説明図である。

【図２】本発明に係る極薄板光学部材の加工方法の一実
施形態を示す工程図である。

【図３】従来の極薄板光学部材の加工方法を示す工程図
である。

【符号の説明】

１ 第１の光学部材 ２ 第２の光学部材 ３ 補強剤 ４ 心取り機のワーク軸 ５ 心取り機のホルダー ６ 面取り用研削砥石 ７ 心取り機のツール軸

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極薄板化加工が施される第１の光学部材
   とこれを保持する第２の光学部材とを接着剤を使用しな
   いでオプティカルコンタクトした後、前記第１の光学部
   材の極薄板化加工の工程中に、少なくとも第１の光学部
   材の加工面から第１の光学部材と前記第２の光学部材と
   のコンタクト面に至る範囲の端部外周に面取りを行う面
   取り工程を設けたことを特徴とする極薄板光学部材の加
   工方法。
2. 【請求項２】 前記面取りにより形成される面が鏡面で
   あることを特徴とする請求項１記載の極薄板光学部材の
   加工方法。
3. 【請求項３】 前記面取りは、前記第２の光学部材の側
   面部研削工程の後に、前記第１の光学部材の加工面から
   前記第２の光学部材の側面にかけての端部外周になされ
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の極薄板光学部
   材の加工方法。
4. 【請求項４】 前記面取りにより形成される面が、前記
   第１の光学部材の加工面に対して約４５度をなす幅約２
   ｍｍの鏡面であることを特徴とする請求項３記載の極薄
   板光学部材の加工方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか一項記載の
   加工方法により製造されたことを特徴とする極薄板光学
   部品。
6. 【請求項６】 前記第１の光学部材の仕上がり厚みが数
   十μｍ程度であることを特徴とする請求項５記載の極薄
   板光学部品。