(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャック上面にセットされるワークに対して、回転する研削砥石を相対移動させることで当該ワークを研削する研削盤であって、
鉛直方向に移動可能な顕微鏡と、
前記顕微鏡の画像を撮影するＣＣＤカメラと、
を備えた研削盤を用いて、ワークに所定の深さの溝を加工する方法であって、
前記ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理することによって、前記顕微鏡のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度に基づいて、当該顕微鏡の基準面とワークとの鉛直方向距離を測定する工程と、
前記測定時点における前記顕微鏡の基準面に関する座標値と前記測定された鉛直方向距離とに基づいて、前記ワークの加工面の座標値を決定する工程と、
前記ワークの加工面の座標値と加工する溝の所定の深さとに基づいて、前記研削砥石の下端の鉛直方向位置を決定する工程と、
前記研削砥石の下端を決定された鉛直方向位置に制御しつつ前記ワークを相対的に水平方向に送って当該ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程と、
を備え、
前記研削盤の研削砥石とチャック上面とは、いずれも導電性を有しており、
前記研削盤は、
前記研削砥石の下端と前記チャック上面との間に所定の電圧を与えて、前記研削砥石の下端が前記チャック上面に接触した際の通電を検出する通電検出機構を更に備えており、
前記鉛直方向距離を測定する工程の前に、
前記ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理することによって、前記顕微鏡のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度に基づいて、当該顕微鏡の基準面と前記チャック上面との鉛直方向距離を測定する工程と、
前記測定時点における前記顕微鏡の基準面に関する座標値と前記測定された鉛直方向距離とに基づいて、前記チャック上面の座標値を決定する工程と、
前記研削砥石の下端を前記チャック上面に近づけていき、前記通電検出機構により通電が検出された際に前記顕微鏡の基準面に関する座標値を得る工程と、
前記チャック上面の座標値と、前記通電検出時の前記顕微鏡の基準面に関する座標値とに基づいて、前記顕微鏡の基準面に対する前記研削砥石の下端の相対位置関係を較正する工程と、
が行われ、
前記ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程は、前記顕微鏡の基準面に対する前記研削砥石の下端の相対位置関係を利用して、前記研削砥石の下端を決定された鉛直方向位置に制御しつつ前記ワークを相対的に水平方向に送って当該ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程である
ことを特徴とするワークの溝加工方法。
【請求項２】
チャック上面にセットされるワークに対して、回転する研削砥石を相対移動させることで当該ワークを研削する研削盤であって、
鉛直方向に移動可能な顕微鏡と、
前記顕微鏡の画像を撮影するＣＣＤカメラと、
を備えた研削盤を用いて、ワークに所定の深さの溝を加工する方法であって、
前記ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理することによって、前記顕微鏡のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度に基づいて、当該顕微鏡の基準面とワークとの鉛直方向距離を測定する工程と、
前記測定時点における前記顕微鏡の基準面に関する座標値と前記測定された鉛直方向距離とに基づいて、前記ワークの加工面の座標値を決定する工程と、
前記ワークの加工面の座標値と加工する溝の所定の深さとに基づいて、前記研削砥石の下端の鉛直方向位置を決定する工程と、
前記研削砥石の下端を決定された鉛直方向位置に制御しつつ前記ワークを相対的に水平方向に送って当該ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程と、
を備え、
前記研削盤は、
前記チャック上面から所定の鉛直方向距離を空けた検知位置への前記研削砥石の下端の到達を検知するべく設けられたセンサを更に備え、
前記鉛直方向距離を測定する工程の前に、
前記ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理することによって、前記顕微鏡のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度に基づいて、当該顕微鏡の基準面と前記チャック上面との鉛直方向距離を測定する工程と、
前記測定時点における前記顕微鏡の基準面に関する座標値と前記測定された鉛直方向距離とに基づいて、前記チャック上面の座標値を決定する工程と、
前記研削砥石の下端を前記検知位置に近づけていき、前記センサにより前記検知位置への前記研削砥石の下端の到達が検出された際に前記顕微鏡の基準面に関する座標値を得る工程と、
前記チャック上面の座標値と、前記検知位置と前記チャック上面との間の所定の鉛直方向距離と、前記到達検出時の前記顕微鏡の基準面に関する座標値とに基づいて、前記顕微鏡の基準面に対する前記研削砥石の下端の相対位置関係を較正する工程と、
が行われ、
前記ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程は、前記顕微鏡の基準面に対する前記研削砥石の下端の相対位置関係を利用して、前記研削砥石の下端を決定された鉛直方向位置に制御しつつ前記ワークを相対的に水平方向に送って当該ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程である
ことを特徴とするワークの溝加工方法。
【請求項３】
前記鉛直方向距離を測定する工程において、
前記顕微鏡は、鉛直方向に走査されるようになっており、
当該走査中の前記顕微鏡の画像が所定の時間間隔で連続的に取得されると共に、取得された各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像が特定されることによって、前記顕微鏡の基準面と前記ワークとの鉛直方向距離が測定されるようになっている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワークの溝加工方法。
【請求項４】
前記鉛直方向距離を測定する工程において、
前記顕微鏡は、鉛直方向に走査されるようになっており、
１回目の走査中の前記顕微鏡の画像が所定の時間間隔で連続的に取得されると共に、取得された各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像が特定され、当該画像に対応する鉛直方向位置を含む領域が抽出されるようになっており、
さらに、当該領域についての２回目の走査中の前記顕微鏡の画像が所定の時間間隔で連続的に取得されると共に、取得された各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像が特定されることによって、前記顕微鏡の基準面と前記ワークとの鉛直方向距離が測定されるようになっている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワークの溝加工方法。
【請求項５】
前記研削盤のチャック上面は、導電性を有しており、
前記研削盤は、
研削砥石の下端と前記チャック上面との間に所定の電圧を与えて、前記研削砥石の下端が前記チャック上面に接触した際の通電を検出する通電検出機構を更に備えており、
前記センサの検知位置と前記チャック上面との間の鉛直方向距離を較正するために、
研削砥石を、導電性を有する較正用研削砥石に交換する工程と、
前記較正用研削砥石の下端を前記チャック上面に近づけていき、前記通電検出機構により通電が検出された際に前記顕微鏡の基準面に関する座標値を得る工程と、
前記較正用研削砥石の下端を前記検知位置に近づけていき、前記センサにより前記検知位置への前記較正用研削砥石の下端の到達が検出された際に前記顕微鏡の基準面に関する座標値を得る工程と、
前記通電検出時の前記顕微鏡の基準面に関する座標値と、前記到達検出時の前記顕微鏡の基準面に関する座標値と、に基づいて、前記センサの検知位置と前記チャック上面との間の鉛直方向距離を較正する工程と、
前記較正用研削砥石を、加工用の研削砥石に戻す工程と、
が更に行われる
ことを特徴とする請求項２に記載のワークの溝加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャック上面にセットされるワークに対して、回転する研削砥石を相対移動させることで当該ワークを研削する溝加工方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
チャック上面にセットされるワークに対して、回転する研削砥石を相対移動させることで当該ワークを研削する溝加工方法は、従来より広く知られている。そして、従来の溝加工方法では、研削砥石とワークとの相対的な座標値決定のために、図５に示すように、研削砥石を軽く回転させながら、手動で徐々に砥石軸（Ｚ軸）を下降させて研削砥石とワークとを接触させ、当該接触点をゼロ点とすることが行われている（接触の有無は作業者が感覚に基づいて判断する）。このゼロ点を基準にして、ワークの切込量などが決定（設定）されている。
【０００３】
あるいは、従来の溝加工方法において、研削砥石とワークとがそれぞれ導電性を持つ場合には、それらの相対的な座標値決定のために、それらの間に所定の電圧をかけておいて、自動で徐々に砥石軸（Ｚ軸）を下降させて研削砥石とワークとを接触させ、当該接触点をゼロ点とすることが行われている（接触の有無は通電の有無に基づいて判断する）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、研削砥石とワークとを手動で接触させる前記の方法では、当該接触によってワークに傷が付く可能性があるという問題点がある。また、研削砥石とワークとを自動で接触させる前記の方法は、研削砥石とワークとが共に電導性を持つ場合にしか適用できないという問題点がある。
【０００５】
本発明は、当該問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、ワーク損傷のおそれがなく、導電性がないワークにも適用できるような、研削砥石とワークとの鉛直方向距離を制御しつつワークに所定の深さの溝を加工する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、チャック上面にセットされるワークに対して、回転する研削砥石を相対移動させることで当該ワークを研削する研削盤であって、鉛直方向に移動可能な顕微鏡と、前記顕微鏡の画像を撮影するＣＣＤカメラと、を備えた研削盤を用いて、ワークを所定の深さの溝を加工する方法であって、前記ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理することによって、前記顕微鏡のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度に基づいて、当該顕微鏡の基準面とワークとの鉛直方向距離を測定する工程と、前記測定時点における前記顕微鏡の基準面に関する座標値と前記測定された鉛直方向距離とに基づいて、前記ワークの加工面の座標値を決定する工程と、前記ワークの加工面の座標値と加工する溝の所定の深さとに基づいて、前記研削砥石の下端の鉛直方向位置を決定する工程と、前記研削砥石の下端を決定された鉛直方向位置に制御しつつ前記ワークを相対的に水平方向に送って当該ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程と、を備えたことを特徴とするワークの溝加工方法である。
【０００７】
本発明によれば、顕微鏡の画像に基づいて当該顕微鏡の基準面とワークとの鉛直方向距離が測定されるため、顕微鏡の基準面とワークとの鉛直方向距離を測定するにあたって、ワーク損傷のおそれがなく、また、導電性がないワークにも適用できる。そして、前記顕微鏡の基準面に対する研削砥石の下端の相対位置関係（研削砥石の下端と顕微鏡の基準面との相互の位置関係）を利用して、研削砥石の下端を所望の鉛直方向位置に制御しつつワークを相対的に水平方向に送ることで、予めワークの高さ（厚さ）を測定しておく必要なく、ワークに所定の深さの溝を加工することができる。
【０００８】
好ましくは、前記鉛直方向距離を測定する工程において、前記顕微鏡は、鉛直方向に走査されるようになっており、当該走査中の前記顕微鏡の画像が所定の時間間隔で連続的に取得されると共に、取得された各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像が特定されることによって、前記顕微鏡の基準面と前記ワークとの鉛直方向距離が測定されるようになっている。このような態様により、半自動的に前記顕微鏡の基準面と前記ワークとの鉛直方向距離を測定することができる。
【０００９】
あるいは、好ましくは、前記鉛直方向距離を測定する工程において、前記顕微鏡は、鉛直方向に走査されるようになっており、１回目の走査中の前記顕微鏡の画像が所定の時間間隔で連続的に取得されると共に、取得された各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像が特定され、当該画像に対応する鉛直方向位置を含む領域が抽出されるようになっており、さらに、当該領域についての２回目の走査中の前記顕微鏡の画像が所定の時間間隔で連続的に取得されると共に、取得された各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像が特定されることによって、前記顕微鏡の基準面と前記ワークとの鉛直方向距離が測定されるようになっている。このような態様により、半自動的に、正確かつ迅速に、前記顕微鏡の基準面と前記ワークとの鉛直方向距離を測定することができる。
【００１０】
また、好ましくは、前記研削盤の研削砥石とチャック上面とは、いずれも導電性を有しており、前記研削盤は、前記研削砥石の下端と前記チャック上面との間に所定の電圧を与えて、前記研削砥石の下端が前記チャック上面に接触した際の通電を検出する通電検出機構を更に備えており、前記鉛直方向距離を測定する工程の前に、前記ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理することによって、前記顕微鏡のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度に基づいて、当該顕微鏡の基準面と前記チャック上面との鉛直方向距離を測定する工程と、前記測定時点における前記顕微鏡の基準面に関する座標値と前記測定された鉛直方向距離とに基づいて、前記チャック上面の座標値を決定する工程と、前記研削砥石の下端を前記チャック上面に近づけていき、前記通電検出機構により通電が検出された際に前記顕微鏡の基準面に関する座標値を得る工程と、前記チャック上面の座標値と、前記通電検出時の前記顕微鏡の基準面に関する座標値とに基づいて、前記顕微鏡の基準面に対する前記研削砥石の下端の相対位置関係を較正する工程と、が行われ、前記ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程は、前記顕微鏡の基準面に対する前記研削砥石の下端の相対位置関係を利用して、前記研削砥石の下端を決定された鉛直方向位置に制御しつつ前記ワークを相対的に水平方向に送って当該ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程である。
【００１１】
このような形態が採用されるならば、測定された顕微鏡の基準面とチャック上面との鉛直方向距離に基づいて、顕微鏡の基準面に対する研削砥石の下端の相対位置関係が正確に決定（較正）される。そして、当該相対位置関係を利用して、前記研削砥石の下端を決定された鉛直方向位置により確実に制御することができるので、ワークに所定の深さの溝をより精度良く加工することができる。
【００１２】
あるいは、好ましくは、前記研削盤は、前記チャック上面から所定の鉛直方向距離を空けた検知位置への前記研削砥石の下端の到達を検知するべく設けられたセンサを更に備え、前記鉛直方向距離を測定する工程の前に、前記ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理することによって、前記顕微鏡のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度に基づいて、当該顕微鏡の基準面と前記チャック上面との鉛直方向距離を測定する工程と、前記測定時点における前記顕微鏡の基準面に関する座標値と前記測定された鉛直方向距離とに基づいて、前記チャック上面の座標値を決定する工程と、前記研削砥石の下端を前記検知位置に近づけていき、前記センサにより前記検知位置への前記研削砥石の下端の到達が検出された際に前記顕微鏡の基準面に関する座標値を得る工程と、前記チャック上面の座標値と、前記検知位置と前記チャック上面との間の所定の鉛直方向距離と、前記到達検出時の前記顕微鏡の基準面に関する座標値とに基づいて、前記顕微鏡の基準面に対する前記研削砥石の下端の相対位置関係を較正する工程と、が行われ、前記ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程は、前記顕微鏡の基準面に対する前記研削砥石の下端の相対位置関係を利用して、前記研削砥石の下端を決定された鉛直方向位置に制御しつつ前記ワークを相対的に水平方向に送って当該ワークに前記所定の深さの溝を加工する工程である。
【００１３】
このような形態が採用されるならば、測定された顕微鏡の基準面とチャック上面との鉛直方向距離と、センサの検知位置と前記チャック上面との所定の鉛直方向距離と、に基づいて、顕微鏡の基準面に対する研削砥石の下端の相対位置関係が正確に決定（較正）される。そして、当該相対位置関係を利用して、前記研削砥石の下端を決定された鉛直方向位置により確実に制御することができるので、ワークに所定の深さの溝をより精度良く加工することができる。
【００１４】
この場合、更に好ましくは、前記研削盤のチャック上面は、導電性を有しており、前記研削盤は、研削砥石の下端と前記チャック上面との間に所定の電圧を与えて、前記研削砥石の下端が前記チャック上面に接触した際の通電を検出する通電検出機構を更に備えており、前記センサの検知位置と前記チャック上面との間の鉛直方向距離を較正するために、研削砥石を、導電性を有する較正用研削砥石に交換する工程と、前記較正用研削砥石の下端を前記チャック上面に近づけていき、前記通電検出機構により通電が検出された際に前記顕微鏡の基準面に関する座標値を得る工程と、前記較正用研削砥石の下端を前記検知位置に近づけていき、前記センサにより前記検知位置への前記較正用研削砥石の下端の到達が検出された際に前記顕微鏡の基準面に関する座標値を得る工程と、前記通電検出時の前記顕微鏡の基準面に関する座標値と、前記到達検出時の前記顕微鏡の基準面に関する座標値と、に基づいて、前記センサの検知位置と前記チャック上面との間の鉛直方向距離を較正する工程と、前記較正用研削砥石を、加工用の研削砥石に戻す工程と、が更に行われる。
【００１５】
この場合、センサの位置調整作業や新たなセンサの交換作業等により、センサの検知位置とチャック上面との鉛直方向距離が変動してしまうことがあっても、前記センサの検知位置と前記チャック上面との鉛直方向距離を高精度に較正することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、顕微鏡の画像に基づいて当該顕微鏡の基準面とワークとの鉛直方向距離が測定されるため、顕微鏡の基準面とワークとの鉛直方向距離を測定するにあたって、ワーク損傷のおそれがなく、また、導電性がないワークにも適用できる。そして、前記顕微鏡の基準面に対する研削砥石の下端の相対位置関係（研削砥石の下端と顕微鏡の基準面との相互の位置関係）を利用して、研削砥石の下端を所望の鉛直方向位置に制御しつつワークを相対的に水平方向に送ることで、予めワークの高さ（厚さ）を測定しておく必要なく、ワークに所定の深さの溝を加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態で用いられる距離測定機能付きの研削盤の概略図である。
【図２】チャック上面を観察対象物とした状態を示す図１と同様の図である。
【図３】鮮鋭度パターンの一例を示す図である。
【図４】鮮鋭度パターンの他の一例を示す図である。
【図５】従来のゼロ点検知の状態を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。  
図１は、本発明の一実施の形態で用いられる距離測定機能付きの研削盤の概略図である。図１に示すように、本実施の形態で用いられる研削盤１０は、ワークＷがセットされるチャック上面１１を備えている。チャック上面１１は、Ｘ方向（図１の左右方向）及びＹ方向（図１の紙面に垂直な方向）にそれぞれ平行移動可能となっている。さらに、チャック上面１１は、ＸＹ平面内において、不図示の回転軸まわりに回転可能となっている（Ｒの自由度をも有している）。
【００１９】
そして、本実施の形態による研削盤１０は、回転する研削砥石１２を備えており、当該回転する研削砥石１２の回転軸を相対移動させることによって、ワークＷを研削することができるようになっている。
【００２０】
また、本実施の形態による研削盤１０は、鉛直方向に移動可能な顕微鏡２１を備えている。顕微鏡２１には、当該顕微鏡２１の画像を撮影するＣＣＤカメラ２２が接続されている。そして、ＣＣＤカメラ２２には、当該ＣＣＤカメラ２２で撮影された画像を処理することによって、顕微鏡の基準面２１ｓと顕微鏡２１の観察対象物、ここではワークＷの加工面、との鉛直方向距離を測定する画像処理装置２３が接続されている。
【００２１】
顕微鏡２１は、固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が大きいという特徴を有する、テレセントリック光学系顕微鏡である。また、顕微鏡２１は、固有の被写界深度において、オートフォーカス機能を有する。
【００２２】
画像処理装置２３は、本実施の形態では、パネルＰＣ２３ａと、画像入力ボード２３ｂと、を有している。ＣＣＤカメラ２２からの映像（画像）は、画像入力ボード２３ｂを介してパネルＰＣ２３ａに取り込まれ、当該パネルＰＣ２３ａによって各種演算処理がなされるようになっている。具体的には、パネルＰＣ２３ａは、画像処理プログラムによって、各取得画像の鮮鋭度を評価するようになっている。画像の鮮鋭度とは、ピントが合っているか否かの程度を示す指標であり、画像とその画像を上下右左にわずかにオフセットした画像との絶対差や相関係数などによって評価できることがレンズ関連業者に知られている。ここでは、顕微鏡２１の取得画像の鮮鋭度が評価される。顕微鏡２１の取得画像の鮮鋭度が最も高い状態である時こそ、顕微鏡の基準面２１ｓと顕微鏡２１の観察対象物（ここではワークＷの加工面）との距離が、顕微鏡固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）に一致している状態に対応する。すなわち、そのような状態が得られる時の顕微鏡２１の鉛直方向位置において、パネルＰＣ２３ａは、顕微鏡の基準面２１ｓと観察対象物（ワークＷの加工面）との鉛直方向距離を、顕微鏡固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）として測定する（対応付ける）ようになっている。
【００２３】
本実施の形態の画像処理装置２３は、ＮＣ装置３１に接続されている。そして、画像処理装置２３は、ＮＣ装置３１から、顕微鏡の基準面２１ｓに関する座標値を取得するようになっている。そして、画像処理装置２３は、当該顕微鏡の基準面２１ｓに関する座標値と、前記測定された鉛直方向距離（顕微鏡固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．））と、に基づいて、ワークＷの加工面の座標値を決定するようになっている。そして、画像処理装置２３は、当該ワークＷの加工面の座標値をＮＣ装置３１に送るようになっている。
【００２４】
また、本実施の形態の顕微鏡２１は、研削砥石１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３に（少なくともＺ軸方向において）固定されており、当該固定部材１３と一体に鉛直方向移動するようになっている。これにより、顕微鏡の基準面２１ｓとワークＷの上面との鉛直方向距離を、直接的に、研削砥石１２の基準面（例えば下限）とワークＷの加工面との鉛直方向距離に換算することができる。
【００２５】
そして、ＮＣ装置３１は、研削砥石１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３及び顕微鏡２１の鉛直方向の移動を制御する駆動制御部４１に接続されていて、当該駆動制御部４１を制御するようになっている。
【００２６】
具体的には、ＮＣ装置３１は、駆動制御部４１を介して、固定部材１３及び顕微鏡２１を鉛直方向に連続的に走査させるようになっている。そして、画像処理装置２３が、当該走査中の顕微鏡２１の画像を所定の時間間隔で連続的に取得すると共に、取得した各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、顕微鏡の基準面２１ｓとワークＷの加工面との鉛直方向距離を測定するようになっている。具体的には、当該走査中の鮮鋭度のピークをもたらす顕微鏡２１の位置において、顕微鏡の基準面２１ｓとワークＷの加工面との鉛直方向距離＝顕微鏡固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）を決定（測定）するようになっている。
【００２７】
更に、ＮＣ装置３１は、研削砥石１２の下端と顕微鏡の基準面２１ｓとの相互の位置関係を利用して、画像処理装置２３による前記測定に基づいて得られるワークＷの加工面の座標値と、予めＮＣ装置３１に入力された加工する溝の所定の深さと、に基づいて、顕微鏡の基準面２１ｓに対する研削砥石１２の下端の鉛直方向位置を決定するようになっている。そして、ＮＣ装置３１は、研削砥石１２の下端を決定された鉛直方向位置に制御しつつワークＷを相対的に水平方向に送ることで、ワークＷに前記所定の深さの溝を加工するようになっている。
【００２８】
次に、以上のような研削盤を用いた本実施の形態のワークの溝加工方法について説明する。
【００２９】
まず、研削砥石１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３及び顕微鏡２１が、ＮＣ装置３１の制御に従って、駆動制御部４１を介して鉛直方向に移動（走査）される。当該走査中、所定の時間間隔で、顕微鏡２１の画像がＣＣＤカメラ２２を介して画像処理装置２３に取得される。そして、画像処理装置２３は、得られた各画像について、ＣＯＧＮＥＸというプログラムで処理して、顕微鏡２１のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度を把握する。そして、鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、顕微鏡の基準面２１ｓとワークＷの加工面との鉛直方向距離が測定される。具体的には、当該走査中の鮮鋭度のピークをもたらす顕微鏡２１の位置において、顕微鏡の基準面２１ｓとワークＷの加工面との鉛直方向距離を、顕微鏡固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）として決定（測定）する。
【００３０】
そして、画像処理装置２３は、当該測定時点における顕微鏡の基準面２１ｓに関する座標値を、ＮＣ装置３１から取得する。そして、当該基準面２１ｓの座標値と前記測定された鉛直方向距離（顕微鏡固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．））とに基づいて、ワークＷの加工面の座標値を決定する。さらに、画像処理装置２３は、決定したワークＷの加工面の座標値をＮＣ装置３１に送る。
【００３１】
続いて、ＮＣ装置３１は、画像処理装置２３により得られたワークＷの加工面の座標値と、予めＮＣ装置３１に入力された加工する溝の所定の深さと、に基づいて、研削砥石１２の下端の鉛直方向位置を決定する。そして、ＮＣ装置３１は、研削砥石１２の下端と顕微鏡の基準面２１ｓとの相互の位置関係を利用して、研削砥石１２の下端を決定された鉛直方向位置に制御しつつワークＷを相対的に水平方向に送ることで、ワークＷに前記所定の深さの溝を加工する。
【００３２】
以上のように、本実施の形態によれば、顕微鏡２１の画像に基づいて顕微鏡の基準面２１ｓとワークＷとの鉛直方向距離が測定されるため、顕微鏡の基準面２１ｓとワークＷとの鉛直方向距離を測定するにあたって、ワークＷの損傷のおそれがなく、また、導電性がないワークＷにも適用できる。そして、顕微鏡の基準面２１ｓに対する研削砥石１２の下端の相対位置関係（研削砥石１２の下端と顕微鏡の基準面２１ｓとの相互の位置関係）を利用して、研削砥石１２の下端を所望の鉛直方向位置に制御しつつワークＷを相対的に水平方向に送ることで、予めワークＷの高さ（厚さ）を測定しておく必要なく、ワークＷに所定の深さの溝を高精度に加工することができる。
【００３３】
特に、顕微鏡２１は、駆動制御部４１を介して鉛直方向に移動（走査）されるようになっており、鮮鋭度のピークをもたらす顕微鏡２１の位置における顕微鏡の基準面２１ｓとワークＷの加工面との鉛直方向距離が測定されるようになっているため、測定を半自動的に行うことができる。
【００３４】
数値例を挙げれば、例えば、研削砥石１２の主軸中心と顕微鏡の基準面２１ｓとの相互の位置関係について、Ｚ軸方向（図１の上下方向）のオフセットが−１６ｍｍであり（この値は固定値である）、研削砥石１２の半径が４９ｍｍである場合（この値は研削砥石１２を交換することで変わり得る）、研削砥石１２の加工側面（下面）と顕微鏡の基準面２１ｓとのＺ軸方向（図１の上下方向）の面間ギャップは、３３ｍｍである。そして、顕微鏡２１のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）が６０ｍｍであり、当該ワーキングディスタンスに相当する鮮鋭度ピークをもたらした時の顕微鏡位置（Ｚ軸方向）が＋１１ｍｍである場合には、
（＋１１）＋６０−（３３）＝＋３８  （ｍｍ）
という値が、Ｚ軸方向において研削砥石１２がワークＷと接触する時の、研削砥石１２の駆動制御部４１を介してのＺ軸方向制御位置ということになる。一般化すれば、
顕微鏡位置（Ｚ軸方向）＋顕微鏡Ｗ．Ｄ．−顕微鏡基準面・砥石加工面ギャップである。
【００３５】
このような演算が画像処理装置２３によってなされ、得られたＺ軸方向制御位置（Ｚ軸座標値）がＮＣ装置３１に送られる。ＮＣ装置３１は、当該値に基づいて、ワークＷに所定の深さの溝を高精度に加工するようになっている。
【００３６】
また、本実施の形態の研削盤１０によれば、ワークＷの加工面のみならず、例えば研削砥石１２がチャック上面１１と接触してしまうＺ軸方向制御位置（Ｚ軸座標値）をも得ることができる。このことについて、図２を参照して説明すれば、チャック上面１１を観察対象物とした時に、ワーキングディスタンスに相当する鮮鋭度ピークをもたらした時の顕微鏡位置（Ｚ軸方向）が＋２１ｍｍである場合には、
（＋２１）＋６０−（３３）＝＋４８  （ｍｍ）
という値が、Ｚ軸方向において研削砥石１２がチャック上面１１と接触する時の、研削砥石１２の駆動制御部４１を介してのＺ軸方向制御位置ということになる。
【００３７】
このような演算が画像処理装置２３によってなされ、得られたＺ軸方向制御位置（Ｚ軸座標値）はＮＣ装置３１に送られる。ＮＣ装置３１は、当該値に基づいて、研削砥石１２がチャック上面１１と接触しないことを保証するような制御を実現でき、結果的に好適な溝加工を実現することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態において、顕微鏡２１の観察対象物、すなわち、チャック上面１１やワークＷの加工面に、鮮鋭度を判別し易くするための鮮鋭度パターンが描かれていることが好ましいことが知見された。鮮鋭度パターンとは、ピントが合っているか否かの判別が容易なパターン（ピントが合っている時の見え方と合っていない時の見え方とが大きく異なるパターン）を意味する。典型的には、縞模様であるが、特に限定されない。例えば、図３に示すような文字入りマークであってもよいし、図４に示すような図形的マークであってもよい。このような鮮鋭度パターンを用いることで、顕微鏡２１の画像に関する鮮鋭度判別の精度が向上され、結果的に距離測定の精度が向上されることになる。
【００３９】
また、より正確に座標値データを得るためには、顕微鏡２１の鉛直方向の移動（走査）の回数を複数にすることが推奨される。もっとも、単に複数回の走査を行うより、例えば、ＮＣ装置３１が、駆動制御部４１を介して、顕微鏡１２を鉛直方向に１回粗く（速く）走査させ、画像処理装置２３が、当該粗い走査中の顕微鏡２１の画像を所定の時間間隔で連続的に取得すると共に、取得した各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像を特定すると共に、当該画像に対応する鉛直方向位置を含む領域を抽出し、ＮＣ装置３１が、再び駆動制御部４１を介して、前記領域について顕微鏡２１を鉛直方向に少なくとも１回微細に（ゆっくり）再走査させ、画像処理装置２３が、当該微細な走査中の顕微鏡２１の画像を所定の時間間隔で連続的に取得すると共に、取得した各画像の鮮鋭度に基づいて鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、顕微鏡２１の基準面２１ｓと観察対象物との鉛直方向距離を測定するようになっていることが好ましい。このような態様により、半自動的に、正確かつ迅速に、顕微鏡２１の基準面と観察対象物との鉛直方向距離を測定することができる。
【００４０】
また、本発明において用いられる顕微鏡２１の被写界深度については、浅い（小さい）値であることが好ましいことが、本件発明者による実際の実験で確認されている。具体的には、被写界深度が７０μｍである顕微鏡を用いた場合の距離測定誤差は、２０μｍ〜３０μｍであったのに対して、被写界深度が１７μｍである顕微鏡を用いた場合の距離測定誤差は、５μｍ程度であった。従って、より高精度の加工が要求される研削盤では、被写界深度が浅い顕微鏡を用いることが推奨される。具体的には、５μｍ〜２０μｍ程度の被写界深度が好適である。
【００４１】
さて、本実施の形態によるワークの溝加工方法において、顕微鏡の基準面２１ｓに対する研削砥石１２の下端の相対位置関係は、予め測定された所定の値を用いている。しかしながら、ワークＷの溝加工を繰返し行うと、徐々に研削砥石１２の下端が摩耗してしまい、顕微鏡の基準面２１ｓに対する研削砥石１２の下端の相対位置関係が変動してしまう。このような場合、顕微鏡の基準面２１ｓに対する研削砥石１２の下端の相対位置関係を較正することが望まれる。
【００４２】
ここで、研削盤１０の研削砥石１２とチャック上面１１とがいずれも導電性を有している場合に好適な較正方法の具体例を説明する。
【００４３】
この場合、まず、研削盤１０に、研削砥石１２の下端とチャック上面１１との間に所定の電圧を与えて、研削砥石１２の下端がチャック上面１１に接触した際の通電を検出する通電検出機構を設置する。
【００４４】
そして、研削砥石１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３及び顕微鏡２１が、ＮＣ装置３１の制御に従って、駆動制御部４１を介して鉛直方向に移動（走査）される。当該走査中、所定の時間間隔で、顕微鏡２１の画像がＣＣＤカメラ２２を介して画像処理装置２３に取得される。そして、画像処理装置２３は、得られた各画像について、ＣＯＧＮＥＸというプログラムで処理して、顕微鏡２１のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度を把握する。そして、鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、顕微鏡の基準面２１ｓとチャック上面１１との鉛直方向距離が測定される。具体的には、当該走査中の鮮鋭度のピークをもたらす顕微鏡２１の位置において、顕微鏡の基準面２１ｓとチャック上面１１との鉛直方向距離を、顕微鏡固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）として決定（測定）する。
【００４５】
そして、画像処理装置２３は、当該測定時点における顕微鏡の基準面２１ｓに関する座標値を、ＮＣ装置３１から取得する。そして、当該基準面２１ｓの座標値と前記測定された鉛直方向距離（顕微鏡固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．））とに基づいて、チャック上面１１の座標値を決定する。さらに、画像処理装置２３は、決定したチャック上面１１の座標値をＮＣ装置３１に送る。
【００４６】
次に、研削砥石１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３及び顕微鏡２１が、ＮＣ装置３１の制御に従って、駆動制御部４１を介して鉛直方向に移動（走査）され、研削砥石１２の下端がチャック上面１１に近づけられていく。そして、研削盤１０に設置した通電検出機構により通電が検出された時点において、顕微鏡２１の基準面２１ｓに関する座標値が決定（測定）される。
【００４７】
ＮＣ装置３１は、測定されたチャック上面１１の座標値と、同じく測定された通電検出時の顕微鏡２１の基準面２１ｓに関する座標値とに基づいて、顕微鏡２１の基準面２１ｓに対する研削砥石１２の下端の相対位置関係を較正することができる。
【００４８】
このような形態が採用されるならば、測定された顕微鏡の基準面２１ｓとチャック上面１１との鉛直方向距離に基づいて、顕微鏡の基準面２１ｓに対する研削砥石１２の下端の相対位置関係が正確に決定（較正）される。そして、当該相対位置関係を利用して、研削砥石１２の下端を決定された鉛直方向位置により確実に制御することができるので、ワークＷに所定の深さの溝をより精度良く加工することができる。
【００４９】
次に、研削盤１０の研削砥石１２やチャック上面１１が導電性を有しない場合に好適な較正方法の具体例を説明する。
【００５０】
この場合、まず、研削盤１０に、チャック上面１１から所定の鉛直方向距離を空けた検知位置への研削砥石１２の下端の到達を検知するセンサを設置する。
【００５１】
このようなセンサとしては、例えば、レーザ光を直線状に投光し検知対象物（本実施の形態では研削砥石１２の下端）からの反射光の光量を二次元的に受光することにより検知対象物（研削砥石１２の下端）の検知を行う、いわゆるＣＣＤレーザ式センサが用いられ得る。具体的には、キーエンス社製ＣＣＤレーザ変位計ＬＫシリーズが、そのようなタイプのセンサに該当する。
【００５２】
そして、研削砥石１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３及び顕微鏡２１が、ＮＣ装置３１の制御に従って、駆動制御部４１を介して鉛直方向に移動（走査）される。当該走査中、所定の時間間隔で、顕微鏡２１の画像がＣＣＤカメラ２２を介して画像処理装置２３に取得される。そして、画像処理装置２３は、得られた各画像について、ＣＯＧＮＥＸというプログラムで処理して、顕微鏡２１のピントが合っているか否かの程度である鮮鋭度を把握する。そして、鮮鋭度のピークを示す画像を特定することによって、顕微鏡の基準面２１ｓとチャック上面１１との鉛直方向距離が測定される。具体的には、当該走査中の鮮鋭度のピークをもたらす顕微鏡２１の位置において、顕微鏡の基準面２１ｓとチャック上面１１との鉛直方向距離を、顕微鏡固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．）として決定（測定）する。
【００５３】
そして、画像処理装置２３は、当該測定時点における顕微鏡の基準面２１ｓに関する座標値を、ＮＣ装置３１から取得する。そして、当該基準面２１ｓの座標値と前記測定された鉛直方向距離（顕微鏡固有のワーキングディスタンス（Ｗ．Ｄ．））とに基づいて、チャック上面１１の座標値を決定する。さらに、画像処理装置２３は、決定したチャック上面１１の座標値をＮＣ装置３１に送る。
【００５４】
次に、研削砥石１２の回転軸（主軸）を軸支する固定部材１３及び顕微鏡２１が、ＮＣ装置３１の制御に従って、駆動制御部４１を介して鉛直方向に移動（走査）され、研削砥石１２の下端がセンサの検知位置に近づけられていく。そして、センサが研削砥石１２の下端の到達を検知した時点において、顕微鏡２１の基準面２１ｓに関する座標値が決定（測定）される。
【００５５】
ＮＣ装置３１は、測定されたチャック上面１１の座標値と、前記検知位置と前記チャック上面との間の所定の鉛直方向距離と、同じく測定された到達検知時の顕微鏡２１の基準面２１ｓに関する座標値と、に基づいて、顕微鏡２１の基準面２１ｓに対する研削砥石１２の下端の相対位置関係を較正することができる。
【００５６】
このような形態が採用されるならば、測定された顕微鏡の基準面２１ｓとチャック上面１１との鉛直方向距離と、センサの検知位置とチャック上面１１との所定の鉛直方向距離と、に基づいて、顕微鏡の基準面２１ｓに対する研削砥石１２の下端の相対位置関係が正確に決定（較正）される。そして、当該相対位置関係を利用して、研削砥石１２の下端を決定された鉛直方向位置により確実に制御することができるので、ワークＷに所定の深さの溝をより精度良く加工することができる。
【００５７】
この場合、もし研削盤１０のチャック上面１１が導電性を有しているならば、導電性のある研削砥石の下端とチャック上面１１との間に所定の電圧を与えて当該研削砥石の下端がチャック上面１１に接触した際の通電を検出する通電検出機構を設置することによって、センサの検知位置とチャック上面１１との間の鉛直方向距離を較正することができる。
【００５８】
具体的には、加工用の研削砥石１２を、導電性を有する較正用研削砥石に交換し、当該較正用研削砥石の下端をチャック上面１１に近づけていき、通電検出機構により通電が検出された際の顕微鏡２１の基準面１２ｓに関する座標値を得る。また、較正用研削砥石の下端をセンサの検知位置に近づけていき、当該センサにより検知位置への較正用研削砥石の下端の到達が検出された際の顕微鏡２１の基準面２１ｓに関する座標値を得る。そして、通電検出時の顕微鏡２１の基準面２１ｓに関する座標値と、到達検出時の顕微鏡２１の基準面２１ｓに関する座標値と、に基づいて、センサの検知位置とチャック上面１１との間の鉛直方向距離を較正することができる。この後、較正用研削砥石を、加工用の研削砥石１２に戻せばよい。
【００５９】
このような較正を行えば、センサの位置調整作業や新たなセンサの交換作業等により、センサの検知位置とチャック上面１１との鉛直方向距離が変動してしまうことがあっても、センサの検知位置とチャック上面１１との鉛直方向距離を高精度に較正することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０    距離測定機能付きの研削盤
１１    チャック
１１  チャック上面
１２    研削砥石
１２’  較正用研削砥石
１３    固定部材
２１    顕微鏡
２１ｓ  顕微鏡の基準面
２２    ＣＣＤカメラ
２３    画像処理装置
２３ａ  パネルＰＣ
２３ｂ  画像入力ボード
３１    ＮＣ装置
４１    駆動制御部
５０    通電検出機構
５１    センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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