JPS6033242B2 - 回折格子彫刻装置 - Google Patents

回折格子彫刻装置

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JPS6033242B2
JPS6033242B2 JP53083012A JP8301278A JPS6033242B2 JP S6033242 B2 JPS6033242 B2 JP S6033242B2 JP 53083012 A JP53083012 A JP 53083012A JP 8301278 A JP8301278 A JP 8301278A JP S6033242 B2 JPS6033242 B2 JP S6033242B2
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    • B26DCUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D3/00Cutting work characterised by the nature of the cut made; Apparatus therefor
    • B26D3/08Making a superficial cut in the surface of the work without removal of material, e.g. scoring, incising
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B24B13/04Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor grinding of lenses involving grinding wheels controlled by gearing
    • B24B13/046Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor grinding of lenses involving grinding wheels controlled by gearing using a pointed tool or scraper-like tool
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/02Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分光装置などに用いられる回折格子、特に凹
面回折格子を製作する回折格子彫刻装置にするものであ
る。
従来、凹面回折格子は、第1図に示すようなッ−ルホー
ルダと刃物移動台を具備した回折格子彫刻装置で機械的
に球面上に格子溝を刻線されていた。
刃物移動台7の往復動(矢印に示す方向)を摺動子6を
介して直線ガイド8上で行なわせる従釆技術においては
、刃物移動台7の直線運動に伴ない、ツールホールダ3
とプランクー間に大きな変位を生じ、ツール2が十字バ
ネ4を中心にして回転し、溝の長さ方向で、溝の各部は
舟底型ツール先端部の異つた位置で刻線される。ところ
でツール先端の形状は通常一様でなく、欠けた部分があ
ることも多い。なお、図において、5は、刃物移動台7
に固定されツールホールダ3等ご支持する支持榛である
。このように、従来の方法では、平面回折格子における
刻線技術をそのまま凹面回折格子の格子溝刻線技術に用
いているため、溝の断面形状は一様にならず、特に欠け
た部分で刻線される溝断面形状は、目標とする一様な断
面形状を有するこの刃形状とはならない。第2図に示さ
れるようにブランク1の表面は球面(この例では、凹面
)であるので、上記のことは、溝長さ方向(Y方向)だ
けでなく、溝幅方向(×方向)においても同様に起きる
。凹面回折格子は、回折格子としての光の分散と凹面鏡
の集光特性を合せ持つもので、平面回折格子を用いた分
光器において必要とされるレンズ、凹面鏡等による平行
用、集光用光学系を必要としない便利なものであるが、
従来技術では、上述のように、全域にわたって一様な断
面形状を有する格子溝の製作が不可能であったので、回
折効率が低く、特に散乱光の多い凹面回折格子の製作し
か通常実現できなかった。
本発明は、上記の点に着目してなされたものであり、全
域にわたって一様な断面形状を有する格子溝の製作を可
能にすることにより、回折効率が高く、散乱光の少ない
凹面回折格子を提供することを目的とする。
回折格子彫刻装置で機械的に球面上に格子溝を刻線する
凹面回折格子を製作するにおいて、全域にわたって一様
な断面形状を有する溝を形成するためには、格子溝刻線
用ツールを格子素材の球面にそって往復動させる必要が
ある。
本発明は、ツールを格子素材の球面にそって往復動させ
るための機能を、溝長さ方向に対するものと、溝幅方向
い対するものとに分離し、前者はツールを保持する刃物
移動台の往復動を円筒カム上で行なわせ、後者は格子溝
位置に対応して上記円筒カムにその曲率半径を変える代
りに上下動を与えて、ツールが近似的に格子素材の球面
にそうようにして、上記目的を達成しようとするもので
ある。
以下、本発明について実施例を参照して説明する。
第3図は、本発明における凹面回折格子の製作方法の一
実施例を説明する図である。
本実施例では、格子溝刻線用ツールの往復動を円筒カム
を案内として行い、円筒カムの上下動を制御テープによ
る数値制御によって行なうものである。格子素材球面の
曲率半径より一定量(刃物移動台17からツール12の
先端までの長さで、この例では18仇舷)小さい曲率半
径の円筒面を形成した円筒カム18と格子素材11は、
円筒カム18の円弧及び格子溝と平行な格子素材断面の
円弧が2つの同心円の1部を形成するよう配置される。
この条件の下で刃物移動台17が摺動子16を介して円
筒カム18上を往復動すると、ツール先端は、格子素材
11の曲率半径をウデの長さとする振子と同じく軌跡を
描く。すなわち、ツール12は格子素材断面円弧に沿っ
て往復動して、溝長さ方向に対して同一断面形状の格子
溝が刻線される。一方、溝幅方向の格子素材断面円弧に
そった円筒カム18の上下動は、制御テープとパルスモ
ータによる数値制御で行なう。
制御テープ25には、上記円弧をパルスモータ24の単
位回転角相当の上下動(この例では2ムm)を段差する
階段状に近似したときの、格子溝位置と円弧の関係から
求めたパルスモータ回転用パルス発生時の溝本数が記録
されている。制御テープの内容は、テープリーダ26に
よって読みだされ、パルス発生毎に、/ぐルスモータド
ライ/ゞ27は′ぐルスモータ24を1ステップ回転さ
せる。回転角はマイクロメータヘッド21により直線量
に変換され、さらにテコ19により縮小伝達されて、例
えば、2仏mを単位として近似的に円筒カム18を格子
素材円弧に沿って上下駆動する。なお、図において、1
3はツールホールダ、14は十字バネ、15は支持棒、
20は連接棒、22は歯車列、23はサーボ追随機構、
および31はロッドである。溝幅方向における格子素材
断面円弧にそってツールを上下動するための、円筒カム
上下動機構の一例を、第4図に示す。
第4図において、円筒カム18は4枚のりん青銅板によ
って構成されている2組の平行バネ28により支持され
ており、前後左右および懐きに対しては剛性が十分高く
、上下方向のみ平行移動(この例では約2側)できる。
円筒カム上下動用駆動源の回転は、ロッド31を介して
装置本体の歯車列22に伝わり、その回転がマイクロメ
ータヘッド21により直線運動に変換され、連接棒20
‘こより一体の動きを左右両側にあるニードル29を介
したてこ機構19(32を支とする)により、その変位
がえば1/4.5に縦少されて円筒カム28の上下動と
なる。なお、図において、30はフレームを示す。上記
円筒カム上下動の駆動源の回転は、第3図において、テ
ープリーダ26からの信号で回転するパルスモータ24
により作られるが、パルスモータ24の回転時の振動が
装置本体に伝達するのを防ぐため、時定数がえば5秒程
度と非常に応答速度の遅いサーボ追随機構23を介して
装置本体に伝達している。実施例ではパルスモータの回
転1ステップが円筒カムの上下動2仏mとなる。製作す
る凹面回折格子素材の円弧を、2山m単位のステップ段
階状に近似して、数値制御用紙テープ25にこのステッ
プを変えずべき溝番号を記録し、テープリーダ26から
の指示によりパルスモータドライバ−27はパルスモー
タ24を1ステップずつ回転させて円筒カム28を上下
動させる。上述した溝長さ方向の格子素材断面円弧の曲
率半径は、格子素材の中央部から離れる程小さくなるの
で、厳密にいうと円筒カムの上下動では、円筒カム円弧
と上記格子素材断面円弧は中央部を徐いて同心円にはな
らない。
しかし回折格子の刻線幅は球面の曲率半径に対して通常
十分小さいので、上記円弧の曲率半径の変化はほとんど
無視でき実用上は問題とならない。また、格子素材表面
の形状は、製作する凹面回折格子の曲率半径につて変わ
るが、この曲率半径に対応して製作した円筒カムと制御
テープを用いるこにより任意の曲率半径を持った凹面回
折格子の製作が可能である。
また溝長さ方向と溝幅方向で曲率半径の異なるトロイダ
ル面等の非球面の場合も、それぞれの曲率半径に合った
円筒カムと制御テープの組み合わせで、球面と全く同じ
条件で刻線可能である。さらにまた回折格子は、初期に
おいては回折格子彫刻装置で製作されたものが直接分光
用途に使用されていたが、近年複製技術の向上により、
転写複製による量産化が可能になっている。
凹面回折格子の場合も同様で、一般の分光装置に使用さ
れる製品は、彫刻装置で刻線されたマスター回折格子か
ら数代にわたる転写複製工程を経た複製回折格子である
ため、マスター回折格子は必ずしも凹面である必要はな
く、円弧上に溝を刻線したものが良い。本発明によれば
、凹面の円筒カムを用いることにより円弧上に、凹面の
場合と全く同様に格子溝の格子溝が可能である。
凸面の場合、凹面とは逆に格子素材より一定量(例えば
、前述の実施例にならって、18仇舷)大きい曲率半径
の円筒カムを用いるので、曲率半径が小さい場合に有利
である。凸面の円筒カムを用い、凸面の格子素材に刻線
する方式で、5助成程度の極めて小さい曲率半径を持つ
凹面回折格子の製作が可能である。なお、本発明は、上
述した実施例の説明に用いた具体的数値に限定されるこ
となく、所望とする設定条件等によって適宜選択できる
ことはいうまでもない。
以上のように、本発明は、球面ブランクの弦に対して等
間隔、平行、直線溝を刻んだ従来の凹面回折格子製作用
の回折格子彫刻装置(ルーリングェンジン)に適用して
も、平面回折格子に近い回折効率と散乱光強度を持つ凹
面回折格子が製作出来る効果があるが、発明者らが先に
出願した発明(特豚昭48−46175、特閥昭49一
134346号公報参照)を実施するルーリングェンジ
ンに適用した場合、特に効果が大である。
すなわち、等間隔、平行、直線溝を刻んだ従来の凹面回
折格子分光器では、得られるスピクトルに通常多くの収
差、特に非点収差を伴なうことがさげられず、本発明で
問題としている欠点とは別の本質的な欠陥も従来の凹面
回折格子は持っていた。上記出願の発明は、この収差を
除去あるいは低減した凹面回折格子の製作法を提供する
ものであるが、このようなルーリングェンジンに本発明
を適用することにより、従来の凹面回折格子が持ってい
た、収差という本質的な欠点と、溝断面形状の不完全ご
という製作技術に起因する欠点の両者を同時に、除去あ
るいは低減した凹面回折格子は金属面での反射率が低く
、かつガラスを透過しない、すなわちレンズが使えずか
つ金属面での反射回数も出来るだけ少〈したい真空紫外
城の分光装置に主として用途が限られていた。しかし上
述の様に従釆の欠点を除去あるいは低減することにより
、紫外・可視域の分光装置にも用途が開け、凹面回折格
子本来の特質であるレンズあるいは凹面鏡を必要としな
い特長を生かした分光装置の開発が可能となる。以上説
明したように、本発明によれば、格子溝領域全体にわた
って一様な断面形状を有する格子溝の製作が可能となり
、回折効率が高く、散乱光の少ない凹面回折格子を提供
できるもので、上述の如く実用に供してその効果は著し
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来における回折格子彫刻装置の一部を示す
図、第2図は、凹面回折格子の一例を示す図、第3図は
、本発明の回折格子彫刻装置の一実施例を示す図、およ
び第4図は、本発明における円筒カム上下動機構の一例
を示す図である。 図において、11・・・格子素材、12・・・ツール、
13・・・ツールホールダ、14・・・十字バネ、15
・・・支持棒、16…槽動子、17・・・刃物移動台、
18・・・円筒カム、19・・・てこ機構、20・・・
連接棒、21…マイクロメータヘツド、22・・・歯車
列、23…サーボ追随機構、24・・・パルスモータ、
25・・・制御テープ、26・・・テープリーダ、27
・・リャルスモータドライバ、28・・・平行バネ、2
9・・・ニードル、30…フレーム、31…ロッド、3
2…支点、。第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 格子素材の球面上に機械的にに格子溝を刻線して回
    折格子を製作する回折格子彫刻装置において、該格子素
    材球面上に格子溝を刻線するツールを支持する移動台を
    、格子溝と平行な格子素材断面の円弧部分と同心円をな
    す円弧面を有する円筒カムを案内として、格子溝長さ方
    向に往復動せしめ得、かつ格子溝幅方向の格子溝位置に
    対応して該円筒カムに上下動を与えて該ツールを該格子
    素材の球面に沿うように移動せしめ得る機構を具備して
    なることを特徴とする回折格子彫刻装置。 2 上記円筒カムの上下動を制御テープによる数値制御
    によつて行わしむるようにしたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の回折格子彫刻装置。 3 上記円筒カムが、格子素材球面の曲率半径より一定
    量小さい曲率半径の円筒面を形成し、かつ格子溝と平行
    な格子素材断面の円弧部と同心円の一部を形成するよう
    に配置せしめてなることを特徴とする特許請求の範囲第
    2項記載の回折素子彫刻装置。 4 上記円筒カムが、格子素材球面の曲率半径より一定
    量大きい曲率半径の円筒面を形成し、かつ格子溝と平行
    な格子素材断面の円弧部と同心円の一部を形成するよう
    に配置せしめてなることを特徴とする特許請求の範囲第
    2項記載の回折格子彫刻装置。
JP53083012A 1978-07-10 1978-07-10 回折格子彫刻装置 Expired JPS6033242B2 (ja)

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