(57)【要約】【課題】光学素子の研磨において、研磨ブレとねじれの生じない研磨装置を提供する。【解決手段】研磨ホルダ１の重量とカンザシ６による研磨ホルダ１への付勢により光学素子３を研磨皿９に密接させるとともに、カンザシ６については、その固定用治具４の中央部に１本およびその両側に対称的に２本の計３本を装着する。したがって研磨でのすり合わせによる研磨ホルダ１のブレやねじりが無く安定して保持できる。また、カンザシ６を３本に設定することによって左右、前後とすり合わせをする動きの中でも密着部の面圧を増加することになり面圧の変化も減少し、光学素子３の研磨差も少なくなり、修正回数、修正時間が減少し作業能率の向上と面研磨精度の向上が図られる。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨ホルダに保持された光学素子と研磨皿を面接合させ前記研磨ホルダを往復動させることにより光学素子を研磨皿に対して相対的に変位させ光学素子に研磨皿の形状を転写する研磨装置において、研磨ホルダに係止され光学素子を研磨皿に付勢する複数個のカンザシを前記変位方向と垂直方向に並設して保持するカンザシ保持手段を設けるとともに、研磨ホルダには前記複数個のカンザシが係止される係止用穴列が前記変位方向に複数列設けられ、前記複数個のカンザシが複数列のいずれかの係止用穴列に係止できるように構成されたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
研磨ホルダにはカンザシの係止用穴が左右対称に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
複数のカンザシのうちの１本の取り付け位置が研磨ホルダの中心に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項４】
研磨ホルダと係止する先端が二股に分かれた形状のカンザシを備えたことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項５】
研磨ホルダに保持された光学素子と研磨皿を面接合させ前記研磨ホルダを往復動させることにより光学素子を研磨皿に対して相対的に変位させ光学素子に研磨皿の形状を転写する研磨装置において、研磨ホルダに係止され光学素子を研磨皿に付勢する複数個のカンザシを前記変位方向と垂直方向に並設して保持するカンザシ保持手段を設けるとともに、研磨ホルダには前記複数個のカンザシとそれぞれ係止する部品が固設されていることを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズやミラーなどの光学素子を精度良く研磨する研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、この種の光学素子の研磨では、研磨皿の形状を、光学素子に転写する方法で研磨が行われる。一般的に、研磨皿は、研磨ホルダ或いは光学素子よりひとまわり大きいサイズを用いる。この研磨皿には、パッドやピッチ等を貼り付ける。そして、研磨ホルダに貼り付けた光学素子と、パッドやピッチを貼り付けた研磨皿とを、その間に研磨剤（例えば酸化セリウム等）を流し、すり合わせることで研磨皿の形状を光学素子に転写する。
【０００３】
図１０は従来の研磨ホルダ２０を示し、図１０（ａ）は従来の研磨ホルダ２０の上面図、図１０（ｂ）は縦断面図である。
この研磨ホルダ２０は、研磨される光学素子３の大きさに近い形状を有し、上面には後述するカンザシの球形の先端部が、滑合自在に係止する円錐形の底を持つカンザシ支持用穴２が穿設されている。下面には研磨される光学素子３が固定用ワックスなどで貼着されている。なおこの研磨ホルダ２０は、金属製でステンレスなどで作られる。
【０００４】
このようなは研磨ホルダ２０を使用する研磨装置の構成は図１１に示される。すなわち光学素子３が貼着された研磨ホルダ２０は、この研磨ホルダ２０または研磨される光学素子３よりもひとまわり大きな研磨皿９の上に置かれる。研磨皿９の上面には酸化セリウム等を含有したウレタンなどで製作された研磨パット８が接着テープで貼着されている。研磨ホルダ２０の上面に設けられた図１０で示すカンザシ支持用穴２にはカンザシ６が滑合係止し、研磨ホルダ２０の位置決めをする。カンザシ６は、カンザシ固定用治具２１にトメネジ１０で締着されている。カンザシ固定用治具２１は支持機構用アーム５に治具用トメネジ１２で締着されている。なお図１１（ａ）は平面図、（ｂ）は正面から見た図である。
【０００５】
以上図１０、図１１で示される研磨装置の作動を説明する。
光学素子３の研磨は、支持機構用アーム５の前後方向Ｙへの往復動と研磨皿９の左右方向Ｘへの往復動による光学素子３と研磨皿９のすり合わせにより研磨皿９の面の転写が光学素子３に行われる。この際、光学素子３と研磨パット８の間には研磨材が流し込まれ研磨が実行される。
【０００６】
相対的なすり合わせで研磨する場合、光学素子３は、従来の研磨ホルダ２０の重みとカンザシ６を介しての付勢により研磨皿９に押さえられている。形状が大きな四角形などの場合、左右、前後とすり合わせをする動きの中で密着部の面圧が変化する。面圧の変化は光学素子３の研磨差となって現れ、面圧が減少するとその部分の研磨量が少なく仕上がり基準寸法に対しプラスとなる。精密な研磨においては、この微少なプラス寸法の所に重心をかけながら少しずつ研磨する。これを何回も繰り返しながら仕上げるのが通常である。
この場合、修正部が前後方向Ｘのどちらかに偏って存在する場合、カンザシ固定用治具２１を前後に出し入れし、寸法がプラスの所にカンザシ６を移動し、重心位置を研磨皿９の中心からずらすことで寸法がプラスの所をより多く研磨をすることで面修正を行う。また、カンザシ６が届き難い場合は、追加修正が必要な局部の研磨をするために、残りの修正が不要な正常に研磨された部分が再研磨されないように、これに相対する研磨パッド８の面を削り取った状態で研磨を行う。この作業は、熟練を要する。
【０００７】
また、シリンドル形状やトロイダル形状などの非球面形状の研磨では、１本のカンザシ６を中心にして左右が逆方向にずれ、ねじれが生ずる場合がある。これは、光学素子３の偏光角のズレとなって現れる。この場合は、加工条件を変更し、時間をかけて研磨を行う。
【０００８】
また、特開平１１−７０４５２では、２本のカンザシを使い、予め微小量弾性変形させた被加工物を球面研磨した後、弾性変形を開放する事でトロイダル形状を得ている。このカンザシには弾性変形を起こさせるために押圧アクチュエータとしてエアーシリンダーが備わっている。
【特許文献１】特開平１１−７０４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上、詳述したとおり、１個のカンザシ６を使用した従来の研磨方法では、被研磨材の形状が大きな材料の場合、その状態の維持、保持が困難で不安定となり研磨ブレによる局部的な研磨差が発生する。また、シリンドルやトロイダル形状の研磨の場合、場所による研磨差以外に偏向角のズレとなるねじれが発生する。これらの研磨差やねじれの修正は、カンザシ固定用治具２１を前後に出し入れでする作業では、治具の自由度が少なく充分な修正ができない。また、研磨パッド８の一部分を削り取り修正研磨する作業も行われるが、この場合は、研磨パッド８の再使用ができなくなり、再製作が必要となる。
本発明はこのような問題を解決できる研磨治具および研磨装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明が提供する研磨装置は、上記課題を解決するために、研磨ホルダに保持された光学素子と研磨皿を面接合させ前記研磨ホルダを往復動させることにより光学素子を研磨皿に対して相対的に変位させ光学素子に研磨皿の形状を転写する研磨装置において、研磨ホルダに係止され光学素子を研磨皿に付勢する複数個のカンザシを前記変位方向と垂直方向に並設して保持するカンザシ保持手段を設けるとともに、研磨ホルダには前記複数個のカンザシが係止される係止用穴列が前記変位方向に複数列設けられ、前記複数個のカンザシが複数列のいずれかの係止用穴列に係止できるように構成されたものである。したがって被研磨材の支持が安定する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の研磨装置によれば研磨皿に対して、ガラスや結晶などの光学素子を安定して面接合させることができ、研磨差を解消できる。また研磨ホルダのブレをおさえ、また、ねじれによる偏向角のズレをおさえることもでき、高精度に平面やシリンドル或いはトロイダル形状の非球面を得ることが可能となる。
本発明の研磨装置を使用すると、光学素子の加工時間が半減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
研磨される光学素子が複数個のカンザシと研磨ホルダにより安定して保持され、カンザシを研磨のための移動方向と垂直な方向に変位できるカンザシ用穴が穿設されているカンザシ保持手段を設けた構成とした研磨装置。
【実施例１】
【００１３】
まず、本発明の第１の実施例を図１、図２にしたがって説明する。図１（ａ）は研磨ホルダの上面図、図１（ｂ）は正面図であるが、研磨ホルダ１は、研磨される光学素子３の大きさに近い形状を有し、上面には図１（ｂ）で示すように前記図１１で示すカンザシ６の球形の先端部が、滑合状態で係止する円錐形の底を持つ複数個のカンザシ支持用穴２が形成されている。また、この研磨ホルダ１の下面には研磨される光学素子３が固定用ワックスで貼着されている。この研磨ホルダ１は、金属製でステンレスなどで作られる。
【００１４】
図２（ａ）は研磨装置の主要部分を示す上面図であり、図２（ｂ）は正面から見た図である。
すなわち光学素子３が貼着された研磨ホルダ１は、研磨ホルダ１または研磨される光学素子３よりもひとまわり大きな研磨皿９の上に載置される。研磨皿９の上面には酸化セリウム等を含有したウレタンなどでできた研磨パット８が接着テープで貼着されている。研磨ホルダ１の上面には、Ｘ方向に複数個のカンザシ支持用穴２が穿設され、しかもＹ方向に複数列設けられ、研磨ホルダ１の中心に１個のカンザシ６が、中心を挟んで左右等間隔離れた２ヶ所に１個ずつ１列に滑合係止し研磨ホルダ１の位置決めし押圧している。３個のカンザシ６は、Ｙ方向に出し入れ可能でＸ方向一列に設けられたカンザシ固定用穴１１を複数具備したカンザシ固定用治具４の中央のトメネジ用ネジ穴１３にトメネジ１０で締着されている。カンザシ固定用治具４は研磨装置本体から前方に突出した支持機構用アーム５に治具用トメネジ１２で締着されている。
【００１５】
次に、これら図２にしたがって研磨装置の作動を説明すると、光学素子３の研磨は、支持機構用アーム５の前後Ｙ方向への往復動と研磨皿９の左右Ｘ方向への往復動による光学素子３と研磨皿９の相対的なすり合わせにより研磨皿９の面の転写が光学素子３に行われる。この際、光学素子３と研磨パット８の間には研磨材が流し込まれ研磨が行われる。また、往復動の幅やスピードの研磨条件は、研磨される光学素子３の形状、材質などにより選定される。
【００１６】
研磨ホルダ１の重量とカンザシ６による研磨ホルダ１への付勢により光学素子３は研磨皿９に密接されているが、カンザシ６を中央を中心に３本装着することで研磨でのすり合わせによる研磨ホルダ１へのねじりが無く安定して保持できる。
【００１７】
カンザシ６を３本に設定することによって左右、前後とすり合わせをする動きの中でも密着部の面圧を増加することになり面圧の変化も減少し、光学素子３の研磨差も少なくなり、修正回数、修正時間が減少した。このことは、面精度の向上につながった。
【００１８】
発明の研磨装置では、光学素子３の研磨状況により局部的に研磨差が生じ、修正部が偏った位置に発生した場合でも、カンザシ６が研磨ホルダ１の研磨が必要な部分を付勢することができるように、研磨ホルダ１上面に複数列の係止用のカンザシ支持用穴２を具備したことと、このカンザシ６の配列方向を光学素子３の相対的な変異方向に設定したことにより、カンザシ固定用治具４でのカンザシ６の左右Ｘ方向への装着位置変更とカンザシ固定用治具４の前後への出し入れによるカンザシ６の前後Ｙ方向へ位置変更により面修正への対応できる自由度が大幅に増加した。これにより面修正がやりやすくなり研磨時間が減少し、熟練作業の必要性がなくなる。
【実施例２】
【００１９】
本発明の第２の実施例は、カンザシ６のカンザシ支持用穴２との係止位置を変えるようカンザシ固定用治具４のカンザシ固定用穴１１に装着されたカンザシ６の位置を変えた実施例で図３に示される。図３（ａ）は研磨装置の主要部分の上面図であり、図３（ｂ）は正面から見た図である。
構成部品は全て図２と同じであり、図２と同一の符号についての詳細説明は省略する。
研磨装置より前方に突出した支持機構用アーム５に、カンザシ固定用治具４が取り付けられ、治具用トメネジ１２により固定されている。本実施例では図２と同じく３本のカンザシ６を使用し、予め複数設けられているカンザシ固定用穴１１に、図２に対し中央より左に１穴分ずらして装着されトメネジ１０で締着されている。カンザシ６は研磨ホルダ１の表面に設けられたカンザシ支持用穴２合わせて係止される。
【００２０】
光学素子３の研磨状況により、場所により研磨差が生じた場合、カンザシ６の位置を変える事で、重心位置を移動させ、効率的に研磨差の解消を行う事が出来る。
この実施例では、左側にカンザシ６を移動したため、重心位置も同様に左側に移動する。重心移動により、光学素子３の研磨量も右側より左側が大きくなる。これにより、左側に仕上がり寸法に対しプラス寸法の厚い研磨差がある場合、速やかに効率的に研磨差を解消できる。
【実施例３】
【００２１】
本発明の第３の実施例は、カンザシ６のカンザシ支持用穴２との係止位置を変えるよう支持機構用アーム５に装着されたカンザシ固定用治具４の挿入位置を変えた実施例で図４に示される。
図４（ａ）は研磨装置の主要部分の上面図であり、図４（ｂ）は正面から見た図である。
構成部品は全て図２と同じである。
研磨装置より前方に突出した支持機構用アーム５に、カンザシ固定用治具４が取り付けられ、治具用トメネジ１２により固定されている。本実施例では３本のカンザシ６の研磨ホルダ１との係止位置が中央より１列後方側にくるようにカンザシ固定用治具４の支持機構用アーム５への挿入位置を変更している。この第３の実施例において第２実施例と同一の符号は第２実施例と同一の部品であり詳細な説明は省略する。
【００２２】
これにより、重心位置は、カンザシ位置と同様に中央より後方側に移動する。重心移動により光学素子の研磨量も前方側より後方側が大きくなる。これにより、後方側の仕上がり寸法に対しプラス寸法の厚い研磨差がある場合、速やかに効率的に研磨差を解消できる。
【実施例４】
【００２３】
本発明の第４の実施例は、カンザシ６のカンザシ支持用穴２との係止本数を変えるようカンザシ固定用治具４のカンザシ固定用穴１１に装着された１本のカンザシ６の装着状態を変えた実施例で図５に示す。図５（ａ）は研磨装置の主要部分の上面図であり、図５（ｂ）は正面から見た図である。
構成部品は全て図２と同じである。
本実施例でも図２と同じく、３本のカンザシ６が、カンザシ固定用穴１１に装着されトメネジ１０でカンザシ固定治具４に締着されているが、そのうちの右側に装着された１本のカンザシ６が研磨ホルダ１との係止を外され、カンザシ支持用穴２から浮かせた状態でカンザシ固定用穴１１にトメネジ１０で締着されている。
【００２４】
図５は、カンザシ６の位置やカンザシ支持用穴２の位置を変えることなく、あらため挿入されたカンザシ６の１本を、カンザシ支持用穴２から浮かすことで重心位置が、実施例３と同様に左側に移動する。重心移動により、光学素子３の研磨量も右側より左側が大きくなる。これにより、左側に仕上がり寸法に対しプラス寸法の厚い研磨差がある場合、速やかに効率的に研磨差を解消できる。この第４の実施例において第２実施例と同一の符号は第２実施例と同一の部品であり詳細な説明は省略する。
【実施例５】
【００２５】
本発明の第５の実施例は、形状を変えた２個の二股カンザシ７をカンザシ固定用治具４に装着した実施例で図６に示す。図６（ａ）は研磨装置の主要部分の上面図であり、図６（ｂ）は正面から見た図、図６（ｃ）は図６（ａ）の側面から見た図である。
二股カンザシ７以外の構成部品は図２と同じである。
本実施例では二股カンザシ７は、カンザシ固定治具４の中心から等間隔離れた２ヶ所のカンザシ固定用穴１１に装着しトメネジ１０で締着される。先端が２つに分岐した２個の二股カンザシ７で研磨ホルダ１のカンザシ支持用穴２の４カ所と係止する。
研磨ホルダ１上を、４カ所で係止することにより、光学素子３を均一に付勢し、すり合わせによるねじり作用の発生を効果的に押さえることができる。
カンザシ先端が分かれていても、他の実施例同様に二股カンザシ７の装着位置変更など、研磨ホルダ１上のカンザシ支持用穴２への二股カンザシ７係止位置変更で、効率的に研磨差の解消を行う事ができる。
【実施例６】
【００２６】
本発明の第６の実施例は、シリンドル形状の光学素子１４を研磨する実施例で図７に示す
図７（ａ）は研磨装置の主要部分の上面図であり、図７（ｂ）は正面から見た図、図７（ｃ）は図７（ａ）の側面から見た図である。
光学素子１４、研磨パッド１５、研磨皿１６以外の構成部品は図２と同じであり、３本のカンザシ６の取り付け位置も図２と同じで、研磨ホルダ１の中央に係止している。
シリンドル形状の光学素子１４が貼着された研磨ホルダ１は、研磨ホルダ１または研磨される光学素子１４よりもひとまわり大きなシリンドル形状の研磨皿１６の上に置かれる。研磨皿１６の上面には酸化セリウム等を含有したウレタンなどでできた研磨パット１５が接着テープで貼着されている。
光学素子１４の研磨は、支持機構用アーム５のＹ方向への往復動と研磨皿１６のＸ方向への往復動により、光学素子１４を研磨皿１６に相対的にすり合わせることで転写を行う。
研磨時には、研磨パッド１５と光学素子１４の間に研磨剤を流して行う。
【００２７】
シリンドル形状などの研磨では、する合わせによるねじれで光学素子１４の偏向角のズレが発生する場合がある。これは、研磨時の研磨ホルダ１の不安定性によるものである。特に、カンザシ６が１本では、研磨時の研磨ホルダ１の安定性を確保できない。本発明では、複数のカンザシ６を使うことにより研磨ホルダ１自体の安定性も増しねじれで光学素子１４の偏向角のズレを減少させる。
また、カンザシ６の研磨ホルダ１上に設けたカンザシ支持用穴２との係止位置を変えることで、シリンドル形状研磨においても、研磨差を効率的に解消する事ができる。
【実施例７】
【００２８】
本発明の第７の実施例は、実施例１の研磨ホルダ１の形態を変えた研磨ホルダ本体１７の実施例を図８で示す。
図８（ａ）は研磨ホルダ本体１７の上面図であり、図８（ｂ）は正面から見た図である。
図９に、図２で示したカンザシ支持用穴２の形状と機能を有した部品、カンザシ支持用ボス１８を示す。図９（ａ）は上面図であり、図９（ｂ）は正面から見た縦断面図である。
カンザシ支持用穴ボス１８は、カンザシ支持用穴２と研磨ホルダ本体１７に設けた位置決め用のボス穴１９に差し込む突起を有している。
裏面に光学素子３を貼着された研磨ホルダ本体１７の上面には、カンザシと係止するカンザシ支持用穴２を具備したカンザシ支持穴ボス１８を装着固定するボス用穴１９を複数個複数列設けられている。この複数のボス用穴１９に複数のカンザシ支持穴ボス１８が圧入装着される。
図８（ａ）では３個のボス用穴１９が装着されているが、必要な個数が装着されればよい。
【００２９】
装着方法は圧入としたが、滑合でも、研磨中に部品が外れなければ問題ない。
また、研磨ホルダ本体１７に着磁性のある材料を用いる事で、カンザシ支持穴ボス１８に磁性を有する物を使う事で、磁石の作用を利用し装着することもできる。
その他、接着する方法、例えば両面テープを用いても良い。この場合は、研磨ホルダ上に位置決め穴が無くても使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、研磨装置のみならず、面積の広い被加工物の加工、加圧および接着など均一な押圧を必要とする分野で好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の研磨ホルダを示す図である。
【図２】本発明の研磨装置の主要部分を示す図である。
【図３】本発明の研磨装置において、カンザシの位置を中央より左側に設置した例を示す図である。
【図４】本発明の研磨装置において、カンザシの位置を中央より後側に設置した例を示す図である。
【図５】本発明の研磨装置において、３本のカンザシのうち１本を浮かした例を示す図である。
【図６】本発明の先端が二つに分かれたカンザシを２本用いた場合の図である。
【図７】本発明の研磨装置において、シリンドル形状の光学素子を研磨する場合の図ある。
【図８】本発明の研磨ホルダにおいて、カンザシ支持用穴を別部品で構成した図である。
【図９】本発明の別部品のカンザシ支持用穴ボスを示す図である。
【図１０】従来形の研磨ホルダを示す図である。
【図１１】従来形の研磨装置の主要部分を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  研磨ホルダ
２  カンザシ支持用穴
３  光学素子
４  カンザシ固定用治具
５  支持機構用アーム
６  カンザシ
７  二股カンザシ
８  研磨パッド
９  研磨皿
１０  トメネジ
１１  カンザシ固定用穴
１２  治具用トメネジ
１３  トメネジ用ネジ穴
１４  光学素子
１５  研磨パッド
１６  研磨皿
１７  研磨ホルダ本体
１８  カンザシ支持用穴ボス
１９  ボス用穴
２０  研磨ホルダ
２１  カンザシ固定用治具
【図１】
2006082174.tif 000003
【図２】
2006082174.tif 000004
【図３】
2006082174.tif 000005
【図４】
2006082174.tif 000006
【図５】
2006082174.tif 000007
【図６】
2006082174.tif 000008
【図７】
2006082174.tif 000009
【図８】
2006082174.tif 000010
【図９】
2006082174.tif 000011
【図１０】
2006082174.tif 000012
【図１１】
2006082174.tif 000013