JP2002205254A - 光学素子研削・研磨工具の形状製作方法および研削・研磨工具の形状製作用摺り合わせ工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学素子の研削・研磨工具の加工面を摺り合
わせ加工により所定の曲率半径や真球度または平面度に
精度よく製作することができる研削・研磨工具の形状製
作方法およびその形状製作に用いる摺り合わせ工具を提
供する。 【解決手段】 研削・研磨工具４と光学素子の相対運動
により研削・研磨工具４の加工面形状を光学素子の被加
工面に転写して球面あるいは平面を創成する研削・研磨
加工に用いる研削・研磨工具４を、砥粒１１を供給しな
がら、摺り合わせ工具１との摺り合わせ加工により、所
定の曲率半径および真球度あるいは所定の平面度に製作
する際に、加工面２の表面に溝３あるいは穴を形成した
摺り合わせ工具１を使用し、摺り合わせ工具１と研削・
研磨工具４間の間隙への充分な砥粒１１の供給や間隙か
らの研削屑の排出等を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ等の光学素
子の研削・研磨加工に使用される研削・研磨工具の加工
面形状を製作する工具形状製作方法、さらに、研削・研
磨工具の加工面を摺り合わせ加工により所定の曲率半径
および真球度あるいは所定の平面度に製作するための摺
り合わせ工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズ等の光学素子と工具の回転および
揺動による相対運動で該工具の形状を光学素子の被加工
面に転写して球面あるいは平面を創成する光学素子の研
削・研磨加工に使用される研削・研磨工具の形状製作に
際して、遊離砥粒を使用して球面形状あるいは平面形状
を創成する皿形状の工具としては、日本オプトメカトロ
ニクス協会「光学素子加工技術 '90」（1990．9 ．5 ）
の〔Ｉ−４研削・研磨〕５〜６頁に、粗摺り皿としての
鋳鉄皿が記載されており、皿面の表面に関する記述とし
ては、巣に対する軟質金属充填が紹介されている。ま
た、光学素子の研削・研磨加工にダイヤモンド等の砥粒
を金属やレジンで焼結成形した工具を使用することが一
般的となり、該研削・研磨工具の加工面である球面ある
いは平面を予め所定の曲率半径および真球度あるいは所
定の平面度に製作するための工具として、前記の鋳鉄皿
が使用されている。このため、前記粗摺り皿と同様に光
学素子の研削・研磨加工の工具形状製作用の摺り合わせ
皿の加工面は、全面が被加工物に接触するように使用す
る方法が広く行われている。

【０００３】以下に、レンズ等の光学素子の研削・研磨
加工および該研削・研磨加工に使用される研削・研磨工
具の形状製作の従来の一般的な態様について図７および
図８を用いて説明する。図７には、従来のレンズ等の光
学素子を研削・研磨加工する態様を示し、図８には光学
素子の研削・研磨加工に使用される研削・研磨工具を摺
り合わせ加工により形状製作する態様を示し、図９の
（ａ）および（ｂ）には、研削・研磨工具の加工面の形
状製作に用いる摺り合わせ工具の平面図と一部破断した
側面図を示す。

【０００４】光学素子の研削・研磨加工に際しては、図
７に図示するように、回転自在な駆動軸１１５に固定さ
れた研削・研磨工具１１４の上に、レンズ１１６がレン
ズホルダ１１７および支持カンザシ１１８により加圧保
持され、ポンプ（不図示）と供給ノズル１１２を介して
研削液１１３が供給される。レンズ１１６は、研削・研
磨工具１１４との相対的な回転運動と駆動機構（不図
示）を備えたアーム１１９の揺動運動とにより研削・研
磨され、工具１１４の曲率半径および真球度がレンズ１
１６に転写される。

【０００５】また、前記研削・研磨加工に使用される研
削・研磨工具の加工面の曲率半径および真球度を予め所
定の寸法精度に製作する摺り合わせ加工に際しては、図
９に図示するような摺り合わせ工具１０１が使用され、
その加工面１０２は、研削・研磨加工しようとする光学
素子１１６（図７）の所定の曲率に摺り合わせに使う砥
粒１１１（図８）の粒径分を加味した球面曲率をもって
形成されている。研削・研磨工具の摺り合わせによる工
具形状製作においては、図８に図示するように、回転自
在な駆動軸１０５に支持された研削・研磨工具１０４の
上に、摺り合わせ工具１０１が支持カンザシ１０８によ
り加圧保持され、ポンプ（不図示）とノズル１１０を介
して粒度＃２４０〜＃３０００程度の砥粒１１１が供給
される。研削・研磨工具１０４は摺り合わせ工具１０１
との相対的な回転運動と駆動機構（不図示）を備えた支
持カンザシ１０８の揺動運動とにより転動する砥粒１１
１で研削され、表面形状が創成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したような従来例
における摺り合わせ工具１０１の加工面全面を使用した
状態での工具形状製作においては、研削・研磨工具１０
４と摺り合わせ工具１０１との間の間隙中央部への砥粒
１１１の供給等が充分にできず、さらに研削屑の排出も
充分にできず、砥粒の転動を均一に行えないため、研削
・研磨工具１０４と摺り合わせ工具１１１の部分的な接
触状態が発生し、所定の曲率半径および真球度あるいは
所定の平面度に製作することが困難であった。このため
摺り合わせ加工による工具形状製作には、経験を基に摺
り合わせの時間を調整して、摺り合わせ加工を中断して
摺り合わせ工具１０１を取り外し、中央部に砥粒１１１
を供給するといった技能が必要であった。また、前記摺
り合わせ加工後の被加工物である研削・研磨工具１０４
の曲率半径および真球度あるいは平面度が所定の規格に
安定して製作できないことにより、該研削・研磨工具１
０４で加工されたレンズ１１６の品質が安定しないとい
った問題点があった。

【０００７】そこで、本発明は、上記のような従来技術
の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、
光学素子の研削・研磨工具の加工面の球面形状あるいは
平面形状を摺り合わせ加工により所定の曲率半径および
真球度あるいは所定の平面度に精度よく製作することが
できる光学素子研削・研磨工具の形状製作方法、および
光学素子の研削・研磨工具の加工面を摺り合わせ加工に
より所定の球面形状あるいは平面形状に安定して製作す
ることができる研削・研磨工具の形状製作用の摺り合わ
せ工具を提供することを目的とするものである。

【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、本発明の光学素子研削・研磨工具の形状製作方法
は、光学素子の研削・研磨加工に用いる研削・研磨工具
の加工面の球面あるいは平面を摺り合わせ工具との摺り
合わせ加工により所定の曲率半径および真球度あるいは
所定の平面度に製作する光学素子研削・研磨工具の形状
製作方法において、前記摺り合わせ工具として加工面の
表面に複数の穴あるいは溝を形成した工具を使用するこ
とを特徴とする。

【０００９】本発明の光学素子研削・研磨工具の形状製
作方法において、前記摺り合わせ工具の加工面表面に形
成された穴あるいは溝は、研削・研磨工具の形状製作時
に使用する砥粒の径より大きな径と深さ、あるいは前記
砥粒の径より大きな幅と深さを有していることが好まし
い。

【００１０】本発明の光学素子研削・研磨工具の形状製
作方法において、前記光学素子の研削・研磨加工は、前
記研削・研磨工具と光学素子の回転および揺動による相
対運動により前記工具の加工面形状を光学素子の被加工
面に転写して球面あるいは平面を創成するものである。

【００１１】本発明の研削・研磨工具の形状製作用摺り
合わせ工具は、光学素子の研削・研磨加工に用いる研削
・研磨工具の加工面の球面あるいは平面を摺り合わせ加
工により所定の曲率半径および真球度あるいは所定の平
面度に製作する研削・研磨工具の形状製作用摺り合わせ
工具において、加工面の表面に複数の穴あるいは溝が形
成されていることを特徴とする。

【００１２】本発明の研削・研磨工具の形状製作用摺り
合わせ工具においては、前記加工面に形成された穴また
は溝は、研削・研磨工具の形状製作時に使用する砥粒の
径より大きな深さおよび径または幅を有していることが
好ましく、また、前記加工面に形成された穴または溝
は、旋盤、ボール盤等による穴あけ加工により、あるい
はフライス盤、旋盤、放電等による溝入れ加工により形
成されていることが好ましい。

【００１３】本発明の研削・研磨工具の形状製作用摺り
合わせ工具は、鋳鉄で作製されていることが好ましい。

【００１４】

【作用】本発明によれば、光学素子の研削・研磨加工に
用いる研削・研磨工具の加工面の球面あるいは平面形状
を摺り合わせ工具との摺り合わせ加工により所定の曲率
半径および真球度あるいは所定の平面度に製作する際
に、加工面の表面に穴あけあるいは溝入れをした摺り合
わせ工具を使用することにより、摺り合わせ工具と研削
・研磨工具間の間隙への充分な砥粒の供給あるいは研削
屑の排出などが容易になり、経験を基に摺り合わせの時
間や砥粒の量を調整するといった技能を不要にすること
ができ、さらに、摺り合わせ加工後の被加工物である研
削・研磨工具の曲率半径や真球度あるいは平面度を所定
の規格に安定して製作することができ、これにより、研
削・研磨工具で加工した光学素子の品質が安定し、光学
素子の製造コストを安価にすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１６】（実施例１）図１の（ａ）は、本発明の光
学素子研削・研磨工具の形状製作方法の一実施例を示す
概略図であり、同図（ｂ）および（ｃ）は、本実施例に
おける摺り合わせ工具の平面図および一部破断した側面
図である。

【００１７】本実施例における凹形状の摺り合わせ工具
１は、鋳鉄等で作製され、図１の（ｂ）および（ｃ）に
示すように、その凹形状の加工面２の表面には半径方向
に直線状に延びる溝３が、フライス盤や旋盤等の研削加
工あるいは放電加工等による溝入れ加工により創成され
ており、これらの溝３は、研削・研磨工具の形状製作時
に使用する砥粒の径より大きな幅と深さを有し、その断
面形状は、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような
三角形状、矩形状あるいは半円形状等に形成される。

【００１８】凹形状の摺り合わせ工具１を用いて研削・
研磨工具の工具形状を製作する際には、図１の（ａ）に
示すように、回転自在な駆動軸５に固定された研削・研
磨工具４の上に、摺り合わせ工具１が支持カンザシ８に
より加圧保持され、ポンプ（不図示）とノズル１０を介
して粒度＃２４０〜＃３０００程度の砥粒１１が供給さ
れる。研削・研磨工具４は、摺り合わせ工具１との相対
的な回転運動と駆動機構（不図示）を備えた支持カンザ
シ８の揺動運動とにより転動する砥粒１１で研削され、
表面形状が創成される。このとき、加工面２の表面に溝
３を創成した摺り合わせ工具１を使用して摺り合わせ加
工を行うことにより、研削・研磨工具４と摺り合わせ工
具１との間の間隙への充分な砥粒１１の供給および研削
屑の排出が加工面２の溝３を介して充分に可能となり、
砥粒１１の転動を均一にすることができ、摺り合わせ加
工後の研削・研磨工具４に所定の曲率半径および真球度
の加工面形状を創成することが容易になる。

【００１９】以上のように、加工面の表面に研削・研磨
工具の形状製作に使用する砥粒径より大きな幅と深さを
有する溝を形成した摺り合わせ工具を用いて、研削・研
磨工具の工具形状を製作することにより、研削・研磨工
具の球面形状あるいは平面形状を所定の曲率半径や真球
度あるいは所定の平面度に精度良く創成することがで
き、このように工具形状が創成された研削・研磨工具で
加工したレンズ等の光学素子は、品質が安定し、製造コ
ストも安価にすることができる。

【００２０】（実施例２）図２の（ａ）は、本発明の光
学素子研削・研磨工具の形状製作方法の他の実施例を示
す概略図であり、同図（ｂ）および（ｃ）は、本実施例
における摺り合わせ工具の平面図および側面図である。

【００２１】本実施例における凸形状の摺り合わせ工具
１ａは、鋳鉄等で作製され、図２の（ｂ）および（ｃ）
に示すように、その凸形状の加工面２ａの表面には半径
方向に直線状に延びる溝３ａが、フライス盤や旋盤等の
研削加工あるいは放電加工等による溝入れ加工により創
成されており、これらの溝３ａは、研削・研磨工具の形
状製作時に使用する砥粒の径より大きな幅と深さを有
し、その断面形状は、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に
示すような三角形状、矩形状あるいは半円形状等に形成
される。

【００２２】凸形状の摺り合わせ工具１ａを用いて研削
・研磨工具の工具形状を製作する際には、図２の（ａ）
に示すように、回転自在な駆動軸５ａに固定された摺り
合わせ工具１ａの上に、研削・研磨工具４ａが工具台金
１４および支持カンザシ８により加圧保持され、ポンプ
（不図示）とノズル１０を介して粒度＃２４０〜＃３０
００程度の砥粒１１が供給される。研削・研磨工具４ａ
は、摺り合わせ工具１ａとの相対的な回転運動と駆動機
構（不図示）を備えた支持カンザシ８ａの揺動運動とに
より転動する砥粒１１で研削され、表面形状が創成され
る。このとき、加工面２ａの表面に溝３ａを創成した摺
り合わせ工具１ａを使用して摺り合わせ加工を行うこと
により、前述した実施例１と同様に、研削・研磨工具４
ａと摺り合わせ工具１ａとの間の間隙への充分な砥粒１
１の供給および研削屑の排出が充分に可能となり、摺り
合わせ加工後の研削・研磨工具４ａに所定の曲率半径お
よび真球度の加工面形状を創成することが容易になる。
したがって、本実施例においても、前述した実施例１と
同様の作用効果を得ることができる。

【００２３】（実施例３）図４の（ａ）および（ｂ）
は、本発明の光学素子研削・研磨工具の形状製作方法の
他の実施例における摺り合わせ工具の平面図および側面
図である。

【００２４】本実施例における凸形状の摺り合わせ工具
１ｂは、鋳鉄等で作製され、図４の（ａ）および（ｂ）
に示すように、その凸形状の加工面２ｂの表面には、工
具の回転方向に対して凹となる溝３ｂがフライス盤や旋
盤等の研削加工あるいは放電加工等による溝入れ加工に
より創成されており、これらの溝３ｂは、研削・研磨工
具の形状製作に使用する砥粒の径より大きな幅と深さを
有し、その断面形状は、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
に示すような三角形状、矩形状あるいは半円形状等に形
成される。

【００２５】本実施例の凸形状の摺り合わせ工具１ｂを
用いて研削・研磨工具の工具形状を製作する際には、前
述した実施例２と同様の方法（図２の（ａ）参照）で研
削・研磨工具の摺り合わせ加工を行う。このとき、摺り
合わせ工具１ｂに創成されている溝３ｂの外周端が回転
方向に向かうことで、砥粒１１が、摺り合わせ工具１ｂ
と研削・研磨工具との間の間隙の中心方向に流入しやす
くなり、所定の曲率半径および真球度の加工面形状を創
成することが容易になる。したがって、本実施例におい
ても、前述した実施例１および実施例２と同様の作用効
果を得ることができる。

【００２６】（実施例４）図５の（ａ）および（ｂ）
は、本発明の光学素子研削・研磨工具の形状製作方法の
他の実施例における摺り合わせ工具の平面図および側面
図である。

【００２７】本実施例における凸形状の摺り合わせ工具
１ｃは、鋳鉄等で作製され、図５の（ａ）および（ｂ）
に示すように、その加工面２ｃの表面に、前述した実施
例と同様に、工具の外形と同心円状の複数の溝３ｃがフ
ライス盤や旋盤等の研削加工あるいは放電加工等による
溝入れ加工により創成されており、これらの溝３ｃは、
研削・研磨工具の形状製作に使用する砥粒の径より大き
な幅と深さを有し、その断面形状は、図３の（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示すような三角形状、矩形状あるいは
半円形状等に形成される。

【００２８】本実施例の凸形状の摺り合わせ工具１ｃを
用いて研削・研磨工具の工具形状を製作する際には、前
述した実施例２と同様の方法（図２の（ａ）参照）で研
削・研磨工具の摺り合わせ加工を行う。このとき、砥粒
１１は、摺り合わせ工具１ｃに創成されている同心円状
の複数の溝３ｃ内に保持されることとなり、砥粒の転動
は均一に行われ、所定の曲率半径および真球度の加工面
形状を創成することが容易であった。したがって、本実
施例においても、前述した実施例と同様の作用効果を得
ることができる。

【００２９】（実施例５）図６の（ａ）および（ｂ）
は、本発明の光学素子研削・研磨工具の形状製作方法の
他の実施例における摺り合わせ工具の平面図および一部
断面で示す側面図である。

【００３０】本実施例における凸形状の摺り合わせ工具
１ｄは、鋳鉄等で作製され、図６の（ａ）および（ｂ）
に示すように、その加工面２ｄの表面に複数の穴３ｄ
が、旋盤、ボール盤等の研削加工あるいは放電加工等に
よる穴あけ加工により形成されており、これらの穴３
は、研削・研磨工具の形状製作時に使用する砥粒の径よ
り大きな径と深さを有し、その断面形状は、三角形状、
矩形状あるいは半円形状等に形成される。

【００３１】本実施例の凸形状の摺り合わせ工具１ｄを
用いて研削・研磨工具の形状製作に際しては、前述した
実施例２と同様の方法（図２の（ａ）参照）で研削・研
磨工具の摺り合わせ加工を行う。このとき、砥粒１１
は、摺り合わせ工具１ｄに形成されている複数の穴３ｄ
内に保持されることとなり、砥粒の転動は均一に行わ
れ、所定の曲率半径および真球度の加工面形状を創成す
ることが容易であった。したがって、本実施例において
も、前述した実施例と同様の作用効果を得ることができ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
研削・研磨工具と光学素子の回転および揺動による相対
運動で工具の加工面形状を光学素子の被加工面に転写
し、球面あるいは平面を創成する光学素子の研削・研磨
加工に使用される研削・研磨工具の加工面の球面あるい
は平面形状を予め所定の曲率半径および真球度あるいは
所定の平面度に製作する摺り合わせ加工において、加工
面の表面に穴あけあるいは溝入れをした摺り合わせ工具
を使用することにより、摺り合わせ工具と研削・研磨工
具間の間隙への充分な砥粒の供給あるいは研削屑の排出
などが容易になり、経験を基に摺り合わせの時間や砥粒
の量を調整するといった技能を不要にすることができ、
さらに、摺り合わせ加工後の被加工物である研削・研磨
工具の曲率半径や真球度、あるいは平面度を所定の規格
に安定して製作することができ、これにより、研削・研
磨工具で加工した光学素子の品質が安定し、光学素子の
製造コストを安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の光学素子研削・研磨工具の形
状製作方法の一実施例を示す概略図であり、（ｂ）およ
び（ｃ）は、本実施例における摺り合わせ工具の平面図
および一部破断した側面図である。

【図２】（ａ）は本発明の光学素子研削・研磨工具の形
状製作方法の他の実施例を示す概略図であり、（ｂ）お
よび（ｃ）は、本実施例における摺り合わせ工具の平面
図および側面図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明におけ
る摺り合わせ工具の加工面表面に形成する溝の断面形状
を例示する断面図である。

【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明の光学素子研削・
研磨工具の形状製作方法の他の実施例における摺り合わ
せ工具の平面図および側面図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は本発明の光学素子研削・
研磨工具の形状製作方法の他の実施例における摺り合わ
せ工具の平面図および側面図である。

【図６】（ａ）および（ｂ）は本発明の光学素子研削・
研磨工具の形状製作方法の他の実施例における摺り合わ
せ工具の平面図および一部断面で示す側面図である。

【図７】従来の光学素子を研削・研磨加工する態様を示
す概略図である。

【図８】従来の光学素子の研削・研磨加工に使用される
研削・研磨工具を摺り合わせ加工により形状製作する態
様を示す概略図である。

【図９】（ａ）および（ｂ）は従来の光学素子の研削・
研磨工具の加工面の形状製作に用いる摺り合わせ工具の
平面図および一部破断した側面図である。

【符号の説明】

１、１ａ〜１ｄ 摺り合わせ工具 ２、２ａ〜２ｄ 加工面 ３、３ａ〜３ｃ 溝 ３ｄ 穴 ４、４ａ 研削・研磨工具 ５、５ａ 駆動軸 ８、８ａ 支持カンザシ １０ ノズル １１ 砥粒

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学素子の研削・研磨加工に用いる研削
   ・研磨工具の加工面の球面あるいは平面を摺り合わせ工
   具との摺り合わせ加工により所定の曲率半径および真球
   度あるいは所定の平面度に製作する光学素子研削・研磨
   工具の形状製作方法において、前記摺り合わせ工具とし
   て加工面の表面に複数の穴あるいは溝を形成した工具を
   使用することを特徴とする光学素子研削・研磨工具の形
   状製作方法。
2. 【請求項２】 前記摺り合わせ工具の加工面表面に形成
   された穴あるいは溝は、研削・研磨工具の形状製作時に
   使用する砥粒の径より大きな径と深さ、あるいは前記砥
   粒の径より大きな幅と深さを有していることを特徴とす
   る請求項１記載の光学素子研削・研磨工具の形状製作方
   法。
3. 【請求項３】 前記光学素子の研削・研磨加工は、前記
   研削・研磨工具と光学素子の回転および揺動による相対
   運動により前記工具の加工面形状を光学素子の被加工面
   に転写して球面あるいは平面を創成することを特徴とす
   る請求項１または２記載の光学素子研削・研磨工具の形
   状製作方法。
4. 【請求項４】 光学素子の研削・研磨加工に用いる研削
   ・研磨工具の加工面の球面あるいは平面を摺り合わせ加
   工により所定の曲率半径および真球度あるいは所定の平
   面度に製作する研削・研磨工具の形状製作用摺り合わせ
   工具において、加工面の表面に複数の穴あるいは溝が形
   成されていることを特徴とする研削・研磨工具の形状製
   作用摺り合わせ工具。
5. 【請求項５】 前記加工面表面に形成された穴または溝
   は、研削・研磨工具の形状製作時に使用する砥粒の径よ
   り大きな深さおよび径または幅を有していることを特徴
   とする請求項４記載の研削・研磨工具の形状製作用摺り
   合わせ工具。
6. 【請求項６】 前記加工面に形成された穴または溝は、
   旋盤、ボール盤等による穴あけ加工により、あるいはフ
   ライス盤、旋盤、放電等による溝入れ加工により形成さ
   れていることを特徴とする請求項４または５記載の研削
   ・研磨工具の形状製作用摺り合わせ工具。
7. 【請求項７】 鋳鉄で作製されていることを特徴とする
   請求項４ないし６のいずれか１項に記載の研削・研磨工
   具の形状製作用摺り合わせ工具。