JPH1142546A - 光学素子の研磨装置および研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学素子の研磨加工に要する時間が短く、光
学素子の外周部まで均一に研磨できる光学素子の研磨装
置および研磨方法を提供する。 【構成】 テープ状の研磨工具と、該テープ状の研磨工
具を循環移動させる機構と、前記テープ状の研磨工具を
研磨すべき光学素子表面に押しつける研磨用の補助工具
と、前記光学素子の外周部の形状の接線方向に前記テー
プ状の研磨工具を支持することができる案内手段を具備
する光学素子の研磨装置が提供される。循環移動するテ
ープ状の研磨工具を補助工具で研磨すべき光学素子表面
に押しつけるので、研磨圧力を高めて研磨量を大きくで
き、短時間で光学素子の研磨加工が行える。また、光学
素子の外周部の形状の接線方向にテープ状の研磨工具を
支持するので、光学素子の外周部も均一に研磨される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学素子の研磨装置
および研磨方法に関し、特に、光学素子の研磨加工に使
用して、光学素子の形状と表面粗さを良好に仕上げる光
学素子の研磨装置および研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学素子の仕上げ加工である研磨加工の
一つに、平面、球面の他、非球面形状の光学素子の加工
もできる、小さな研磨工具を用いて行う研磨加工があ
る。この研磨加工では、小さな研磨工具を回転させて光
学素子に押しあて、光学素子上を例えばジグザグ状に走
査させることで全面を研磨加工する。

【０００３】従来、このような小さな研磨工具を用いた
研磨加工としては、例えば１９９４年精密工学会誌Ｖｏ
ｌ．６０、Ｎｏ６、Ｐ８２７に掲載されている、図３に
示すような研磨装置および方法が知られている。図３に
おいて、同時４軸制御（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ方向）が可能な
研磨装置（一部しか図示せず）は、研磨すべき光学素子
２０よりも小さくかつ回転運動が可能な円盤状のポリウ
レタン製の研磨工具２１を備えた研磨ヘッドを有してい
る。研磨工具２１を回転させながら、研磨剤２２を介し
て光学素子２０とこすり合わせ、光学素子２０の任意の
位置に研磨工具２１を移動させることによって光学素子
２０を研磨加工する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような研磨装置や
方法においては、光学素子よりも小さな研磨工具を光学
素子表面上でジグザグに走査し、部分的な研磨を積み重
ねて全面の研磨を行うため、前加工の研削や切削で生じ
るツールマークなどの除去や、ツールマークの除去後の
光沢だしなどに多大な時間を要するという問題があっ
た。

【０００５】また、小さな研磨工具を例えばジグザグに
走査したときの軌跡が光学素子表面に残ってしまうこと
も問題であった。

【０００６】更に、光学素子の外周の研磨後の形状が縁
上がりまたは縁下がりになりやすいという問題もあっ
た。

【０００７】本発明の目的は、上述の従来技術における
問題点に鑑み、研磨加工時間が短くてすむ光学素子の研
磨装置および研磨方法を提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、研磨工具の軌跡が光
学素子表面に残らない光学素子の研磨装置および研磨方
法を提供することである。

【０００９】本発明の更に他の目的は、光学素子の外周
部まで均一で高精度に研磨できる光学素子の研磨装置お
よび研磨方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係わる光学素子の研磨装置では、テープ状
の研磨工具と、前記テープ状の研磨工具を循環移動させ
る機構と、前記テープ状の研磨工具を研磨すべき光学素
子表面に押しつける研磨用の補助工具と、前記光学素子
の外周部の形状の接線方向に前記テープ状の研磨工具を
支持することができる案内手段とを具備する。このよう
な構成により、光学素子の研磨加工を短時間で行うこと
ができ、更に光学素子の外周部も均一に研磨することが
できる。

【００１１】この場合、前記案内手段は少なくとも４つ
の案内部であるよう構成することもできる。これによ
り、テープ状の研磨工具を光学素子の外周部の形状の接
線方向に確実に支持することができる。

【００１２】またこの場合、前記研磨用の補助工具の形
状が前記光学素子の形状を部分的に転写したものである
よう構成することもできる。これにより、光学素子の形
状が平面、球面、または非球面のいずれであっても研磨
加工を行うことができる。

【００１３】またこの場合、更に前記光学素子を回転さ
せる機構を具備するよう構成することもできる。これに
より、光学素子の研磨量を大きくでき、また、より均等
な研磨も可能となる。

【００１４】また、研磨すべき光学素子の外周部の形状
の接線方向にテープ状の研磨工具を支持し、前記テープ
状の研磨工具を循環移動させかつ前記テープ状の研磨工
具を前記光学素子表面に研磨用補助工具で押しつけるこ
とによって前記光学素子を研磨する光学素子の研磨方法
が提供される。これにより、光学素子の研磨加工を短時
間で行うことができるとともに、光学素子の外周部にお
いても縁上がりや縁下がりが生じず、均一に研磨するこ
とができる。

【００１５】この場合、前記研磨用補助工具の形状が前
記光学素子の形状を部分的に転写したものとすることも
できる。これによって、平面、球面、または非球面のい
ずれの形状の光学素子も研磨加工することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光学素子の研
磨装置につき図面を参照して説明する。図１は本発明の
一実施形態に係る光学素子の研磨装置の正面概略図、図
２はその側面概略図である。

【００１７】これらの図に示される光学素子の研磨装置
は、ベース１、ベース１上に設けられた加工物回転テー
ブル９、支持台２ａ、２ｂ、１４、１５、および１６を
備えている。加工物回転テーブル９には、加工物雇８を
介して、例えば回転対称の非球面形状の光学素子などの
研磨すべき加工物７が取り付けられている。支持台２ａ
および支持台２ｂ上には横けた３が設置されている。こ
の横けた３のほぼ中央部の下部にはＺ軸テーブル４が設
置されている。Ｚ軸テーブル４には補助工具用支持ヘッ
ド５が設置され、補助工具用支持ヘッド５の先端には補
助工具６が取り付けられている。Ｚ軸テーブル４にはエ
アーシリンダ（図示せず）が内蔵されており、補助工具
用支持ヘッド５を介して補助工具６を上下に駆動できる
よう構成されている。

【００１８】支持台１４には上下方向および回転方向に
運動可能なＺθテーブル１７ａと上下方向に運動可能な
Ｚ軸テーブル１８ａが設けられており、Ｚθテーブル１
７ａには案内部１２ｂが、Ｚ軸テーブル１８ａには案内
部１２ａがそれぞれ設置されている。支持台１６には上
下方向および回転方向に運動可能なＺθテーブル１７ｂ
と上下方向に運動可能なＺ軸テーブル１８ｂが設けられ
ており、Ｚθテーブル１７ｂには案内部１２ｄが、Ｚ軸
テーブル１８ｂには案内部１２ｃがそれぞれ設置されて
いる。支持台１５には上下方向に運動可能なＺ軸微調テ
ーブル１３が設けられており、Ｚ軸微調テーブル１３に
は研磨工具回転軸１１が設置されている。

【００１９】加工物７と補助工具６の間にはそれぞれの
中心軸上を通るように、例えば弾性体などからなるテー
プ状の研磨工具１０が通されている。加工物７と補助工
具６の間を通ったテープ状の研磨工具１０は案内部１２
ａ、１２ｂ、研磨工具回転軸１１、および案内部１２
ｃ、１２ｄに支持されかつ一続きとなっている。

【００２０】テープ状の研磨工具１０が加工物７の外周
部の形状に対して接線方向に支持され、かつ案内部１２
ａと案内部１２ｂ、案内部１２ｃと案内部１２ｄのそれ
ぞれの回転中心を結ぶ線が加工物７の外周部の形状に対
して接線方向に支持されたテープ状の研磨工具１０と垂
直となるよう、案内部１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよび１
２ｄの位置がＺθテーブル１７ａおよび１７ｂとＺ軸テ
ーブル１８ａおよび１８ｂによって調整されている。ま
た、案内部１２ａおよび１２ｂと案内部１２ｃおよび１
２ｄはそれぞれ圧縮コイルバネ（図示せず）により結合
されており、Ｚ軸テーブル１８ａおよび１８ｂで案内部
１２ａおよび１２ｃの位置を調節することにより、テー
プ状の研磨工具１０が案内部１２ａおよび１２ｂと案内
部１２ｃおよび１２ｄの間に挟み込まれる。加工物回転
テーブル９および研磨工具回転軸１１にはそれぞれモー
タ（図示せず）が内蔵されており、加工物回転テーブル
９および研磨工具回転軸１１の各軸を回転させる。これ
により、加工物７を回転させ、またテープ状の研磨工具
１０を循環移動させることができる。

【００２１】次に、このような構成の光学素子の研磨装
置の動作について説明する。研削や切削により形状が創
成された加工物７が、加工物雇８を介して加工物回転テ
ーブル９に設置される。補助工具６の形状は、加工物７
の研磨面の形状を部分的に転写した凹凸が逆の形状を有
するよう創成しておく。転写する部分は、加工物７の回
転中心を中心としたテープ状の研磨工具１０の幅よりも
広い幅の部分であればよい。加工物７の形状を全て転写
しなくともよいので、補助工具６の加工に要する時間は
短くて済む。また、テープ状の研磨工具１０により加工
物７が研磨される量は加工物７の回転中心から外周にか
けて若干異なるので、加工物７に対してより高精度の研
磨加工を行う場合は、あらかじめ加工物７の回転中心か
ら外周にかけての研磨量の違いを調べておき、そのデー
タを基に加工物７が全面均等に研磨されるよう補正して
補助工具６の形状を加工すればよい。

【００２２】加工物７と補助工具６は中心軸が一致し、
形状が互いに対応するよう調整して配置される。この加
工物７と補助工具６の間をそれぞれの中心軸上を通るよ
うにテープ状の研磨工具１０が通される。Ｚ軸テーブル
４により補助工具６を上下に駆動させて、テープ状の研
磨工具１０が加工物７に押し当てられる。また、テープ
状の研磨工具１０は案内部１２ａ、１２ｂ、１２ｃおよ
び１２ｄによって加工物７の外周部の形状に対して接線
方向に支持され、Ｚ軸微調テーブル１３の上下の駆動に
よりテープ状の研磨工具１０の循環移動の伝達に必要な
テンションが与えられる。

【００２３】加工物７の研磨は、補助工具６によりテー
プ状の研磨工具１０を加工物７に押し当て、加工物７を
回転させかつテープ状の研磨工具１０を循環移動させる
ことにより行う。テープ状の研磨工具１０と加工物７の
間には研磨剤を注入してもよい。弾性体でテープ状の研
磨工具１０を加工物７の形状を部分的に転写した補助工
具６で加工物７に押し当てるため、加工物７の形状が平
面、球面または非球面のいずれであっても対応できる。
また、加工物７を回転させ、テープ状の研磨工具１０を
循環移動させ、そしてテープ状の研磨工具１０を加工物
７に押し当てるのに補助工具６で挟み込むようにするの
で、研磨圧力を高くでき、加工物７の研磨量を極めて大
きくすることができる。このため、研削や切削で生じた
ツールマークも素早く除去できる。また、加工物７の形
状を転写しかつ加工物７を全面均等に研磨できるように
補正した形状の補助工具６によってテープ状の研磨工具
１０を加工物７に押し当てるので、加工物７の研磨面に
おいて研磨量の部分的な相違を生じずに全面を均等に研
磨でき、高精度な面に仕上げることができる。更に、テ
ープ状の研磨工具１０が加工物７の外周部の形状の接線
方向に対し上方向または下方向に位置すれば、研磨した
加工物７の外周部の形状はそれぞれ研磨不足による縁上
がりまたは研磨過剰による縁下がりとなるが、本実施形
態の研磨装置によれば、テープ状の研磨工具１０を加工
物７の外周部の形状の接線方向に支持することができる
ので、加工物７の外周部も均一に研磨することができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、平面、
球面および非球面形状の光学素子の研磨を短時間で行う
ことができる。研磨工具の軌跡が光学素子の研磨面に残
ることもない。また、光学素子の外周部まで均一に研磨
することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による光学素子の研磨装置
の正面概略図である。

【図２】本発明の一実施形態による光学素子の研磨装置
の側面概略図である。

【図３】従来の光学素子の研磨装置の概観斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ ベース ２ａ、２ｂ 支持台 ３ 横けた ４ Ｚ軸テーブル ５ 補助工具用支持ヘッド ６ 補助工具 ７ 加工物 ８ 加工物雇 ９ 加工物回転テーブル １０ テープ状の研磨工具 １１ 研磨工具回転軸 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 案内部 １３ Ｚ軸微調テーブル １４ 支持台 １５ 支持台 １６ 支持台 １７ａ、１７ｂ Ｚθテーブル １８ａ、１８ｂ Ｚ軸テーブル ２０ 光学素子 ２１ 研磨工具 ２２ 研磨剤

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テープ状の研磨工具と、 前記テープ状の研磨工具を循環移動させる機構と、 前記テープ状の研磨工具を研磨すべき光学素子表面に押
   しつける研磨用の補助工具と、 前記光学素子の外周部の形状の接線方向に前記テープ状
   の研磨工具を支持することができる案内手段と、 を具備することを特徴とする光学素子の研磨装置。
2. 【請求項２】 前記案内手段が少なくとも４つの案内部
   からなることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の
   研磨装置。
3. 【請求項３】 前記研磨用の補助工具の形状が前記光学
   素子の形状を少なくとも部分的に転写したものであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光学素子の研磨装置。
4. 【請求項４】 更に前記光学素子を回転させる機構を具
   備することを特徴とする請求項１に記載の光学素子の研
   磨装置。
5. 【請求項５】 研磨すべき光学素子の外周部の形状の接
   線方向にテープ状の研磨工具を支持し、前記テープ状の
   研磨工具を循環移動させかつ前記テープ状の研磨工具を
   前記光学素子表面に研磨用補助工具で押しつけることに
   よって前記光学素子を研磨することを特徴とする光学素
   子の研磨方法。
6. 【請求項６】 前記研磨用補助工具の形状が前記光学素
   子の形状を少なくとも部分的に転写したものであること
   を特徴とする請求項５に記載の光学素子の研磨方法。