(57)【要約】【課題】分光素子に刻設される微細な回折溝を簡明に高効率で精度よく形成する。【解決手段】分光素子の中心を通る基準の回折溝の加工点座標を長さ方向に分割ピッチｄｙで生成してＮＣプログラムを出力し（ステップ２０１〜２０４）、隣接する回折溝の加工点座標を、分光素子の仕様で定まる溝ピッチｐから溝ピッチ算出関数Ｇによって算出してＮＣプログラムとして出力する処理を（ステップ２０５〜２０７）、Ｘ軸方向（回折溝の配列方向）の最大位置Ｘｍａｘまで反復する（ステップ２０８）。また、同様の処理をＸ軸方向の−側の最小位置Ｘｍｉｎまで反復する（ステップ２０９〜ステップ２１５）。溝ピッチ算出関数Ｇ、Ｚ座標算出関数Ｆ等の少数の関数にて回折溝の加工用のＮＣプログラムを生成できる。【選択図】  図１１
2008049463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物に溝を形成するためのＮＣプログラムを出力する溝加工用ＮＣプログラム作成装置であって、
１本の前記溝の加工点座標を格納する加工点テーブルと隣接する前記溝のピッチ定義関数と前記溝の深さ方向位置定義関数とを記憶する機能と、
基準溝の長さ方向に一定ピッチで加工点を演算する機能と、
演算した加工点を前記加工点テーブルに格納する機能と、
前記加工点テーブルに格納した前記加工点から隣接する前記溝の加工点を演算する機能と、
隣接する前記溝について演算された前記加工点を前記加工点テーブルに再格納する機能と、
個々の前記溝毎に、前記加工点テーブルに格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラムを出力する機能と、
を具備することを特徴とする溝加工用ＮＣプログラム作成装置。
【請求項２】
請求項１の溝加工用ＮＣプログラム作成装置において、
前記溝が鋸刃状の断面形状を持つブレーズ形状溝である場合、さらに、
前記溝に直交する軸に対するブレーズ角を定義する関数に従って切削加工を行う工具の前記加工対象物に対向する角度を算出する機能と、
算出した前記角度を前記加工点テーブルに格納する機能と、
を具備することを特徴とする溝加工用ＮＣプログラム作成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の溝加工用ＮＣプログラム作成装置において、
前記加工対象物は、フラットフィールド分光素子、または前記フラットフィールド分光素子を型成形にて製造するための金型であることを特徴とする溝加工用ＮＣプログラム作成装置。
【請求項４】
加工対象物に溝を形成するためのＮＣプログラムを出力する溝加工用ＮＣプログラム作成方法であって、
１本の前記溝の加工点座標を格納する加工点テーブルと隣接する前記溝のピッチ定義関数と前記溝の深さ方向位置定義関数とを準備するステップと、
基準溝の長さ方向に一定ピッチで加工点を演算して前記加工点テーブルに格納するステップと、
前記加工点テーブルに格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラムを出力するステップと、
前記加工点テーブルに格納した前記加工点から隣接する前記溝の加工点を演算して前記加工点テーブルに再格納するステップと、
前記加工点テーブルに格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラムを出力するステップと、
を含むことを特徴とする溝加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項５】
請求項4記載の溝加工用ＮＣプログラム作成方法において、
前記溝が鋸刃状の断面形状を持つブレーズ形状溝である場合、前記加工点を前記加工点テーブルに格納するステップでは、
さらに、前記溝に直交する軸に対するブレーズ角を定義する関数に従って切削加工を行う工具の前記加工対象物に対向する角度を算出して前記加工点テーブルに格納することを特徴とする溝加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の溝加工用ＮＣプログラム作成方法において、
前記加工対象物は、フラットフィールド分光素子、または前記フラットフィールド分光素子を型成形にて製造するための金型であることを特徴とする溝加工用ＮＣプログラム作成方法。
【請求項７】
加工対象物に溝を形成するためのＮＣプログラムを出力する溝加工用ＮＣプログラム作成装置を制御する制御プログラムであって、
溝加工用ＮＣプログラム作成装置に備えられた情報処理手段に、
１本の前記溝の加工点座標を格納する加工点テーブルと隣接する前記溝のピッチ定義関数と前記溝の深さ方向位置定義関数とを準備するステップと、
基準溝の長さ方向に一定ピッチで加工点を演算して前記加工点テーブルに格納するステップと、
前記加工点テーブルに格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラムを出力するステップと、
前記加工点テーブルに格納した前記加工点から隣接する前記溝の加工点を演算して前記加工点テーブルに再格納するステップと、
前記加工点テーブルに格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラムを出力するステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【請求項８】
請求項７記載の制御プログラムにおいて、
前記溝が鋸刃状の断面形状を持つブレーズ形状溝である場合、前記加工点を前記加工点テーブルに格納するステップでは、
さらに、前記情報処理手段に、前記溝に直交する軸に対するブレーズ角を定義する関数に従って切削加工を行う工具の前記加工対象物に対向する角度を算出して前記加工点テーブルに格納する処理を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【請求項９】
請求項７または請求項８記載の制御プログラムにおいて、
前記加工対象物は、フラットフィールド分光素子、または前記フラットフィールド分光素子を型成形にて製造するための金型であることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溝加工用ＮＣプログラム作成装置、溝加工用ＮＣプログラム作成方法、制御プログラムに関し、たとえば、高効率な分光を可能とするフラットフィールド分光素子及びその製造用の金型に回折溝を切削加工する為のＮＣプログラム作成技術等に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スペクトル分布を同時測光する光学素子として、たとえば、フラットフィールド分光素子が、光を使用した試薬、血液分析など医療分野の分析機器に広く利用されている。
【０００３】
このような、フラットフィールド分光素子では、所定の曲面上に、多数の回折溝を精度良く形成する必要がある。
このため、たとえば従来技術である特許文献１では、溝形状を下記により算出して加工を行っている。
【０００４】
溝形状の長さをパラメータｓとおく時、溝形状の曲線関数を、
【０００５】
【数１】
2008049463.tif 000003
【０００６】
とおける。パラメータｓは、溝形状の曲線の始点から切削点までの長さを表しており、切削加工が一定切削速度にて行われる場合は、切削速度をＶ、時間をｔとして、次の様に表現することが可能である。
【０００７】
ｓ＝ｖ・ｔ
また、切削速度が一定ではない場合も、パラメータｓは時間関数として表現することが可能である。同様に、パラメータｓにおける回転角αや切り込み深さ量ｚも、
【０００８】
【数２】
2008049463.tif 000004
【０００９】
【数３】
2008049463.tif 000005
【００１０】
と表現できる。
このとき、Ｘ・Ｙ・Ｚの各テーブルの移動量は、それぞれ、
【００１１】
【数４】
2008049463.tif 000006
【００１２】
【数５】
2008049463.tif 000007
【００１３】
【数６】
2008049463.tif 000008
【００１４】
となり、これら（ｘ，ｙ，ｚ，α）を溝の長さｓにおけるＮＣテーブルとした。
従って、この装置では（式３）・（式４）・（式５）・（式６）で示される一本の曲線を１カッターパスで切削する。これにより、数式で表現される曲面上の曲線を切削することが出来る。
【００１５】
しかしながら、この従来技術では、１本の曲線を加工するためには６関数が必要となる。分光素子に使用される溝は、分光する波長によって異なるが、１ｍｍの間隔中に３００から８００本以上の溝を必要とする。各溝の１本に対して６関数が必要となれば、全溝を加工するためには膨大な関数が必要となり、ＮＣプログラムを作成するのが複雑であり、プログラムミスや誤加工等の間違を発生させることが懸念される。
【特許文献１】特許第３３３３６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、例えば分光素子に刻設される微細な回折溝を簡明に高効率で精度よく形成することが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、例えば多数の微細な回折溝を必要とするフラットフィールド分光素子を加工する上で、比較的少数の関数のみで全ての回折溝の形状を定義することによってＮＣ加工プログラムの複雑さを解消し、プログラムミスや誤加工等を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の観点は、加工対象物に溝を形成するためのＮＣプログラムを出力する溝加工用ＮＣプログラム作成装置であって、
１本の前記溝の加工点座標を格納する加工点テーブルと隣接する前記溝のピッチ定義関数と前記溝の深さ方向位置定義関数とを記憶する機能と、
基準溝の長さ方向に一定ピッチで加工点を演算する機能と、
演算した加工点を前記加工点テーブルに格納する機能と、
前記加工点テーブルに格納した前記加工点から隣接する前記溝の加工点を演算する機能と、
隣接する前記溝について演算された前記加工点を前記加工点テーブルに再格納する機能と、
個々の前記溝毎に、前記加工点テーブルに格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラムを出力する機能と、
を具備する溝加工用ＮＣプログラム作成装置を提供する。
【００１８】
本発明の第２の観点は、加工対象物に溝を形成するためのＮＣプログラムを出力する溝加工用ＮＣプログラム作成方法であって、
１本の前記溝の加工点座標を格納する加工点テーブルと隣接する前記溝のピッチ定義関数と前記溝の深さ方向位置定義関数とを準備するステップと、
基準溝の長さ方向に一定ピッチで加工点を演算して前記加工点テーブルに格納するステップと、
前記加工点テーブルに格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラムを出力するステップと、
前記加工点テーブルに格納した前記加工点から隣接する前記溝の加工点を演算して前記加工点テーブルに再格納するステップと、
前記加工点テーブルに格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラムを出力するステップと、
を含む溝加工用ＮＣプログラム作成方法を提供する。
【００１９】
本発明の第３の観点は、加工対象物に溝を形成するためのＮＣプログラムを出力する溝加工用ＮＣプログラム作成装置を制御する制御プログラムであって、
溝加工用ＮＣプログラム作成装置に備えられた情報処理手段に、
１本の前記溝の加工点座標を格納する加工点テーブルと隣接する前記溝のピッチ定義関数と前記溝の深さ方向位置定義関数とを準備するステップと、
基準溝の長さ方向に一定ピッチで加工点を演算して前記加工点テーブルに格納するステップと、
前記加工点テーブルに格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラムを出力するステップと、
前記加工点テーブルに格納した前記加工点から隣接する前記溝の加工点を演算して前記加工点テーブルに再格納するステップと、
前記加工点テーブルに格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラムを出力するステップと、
を実行させる制御プログラムを提供する。
【００２０】
上記した本発明は、一例として以下のように作用する。
第１の処理では、フラットフィールド分光素子の表面形状を定義する関数を記憶する。
第２の処理では、フラットフィールド分光素子の隣接する溝のピッチを算出する関数を記録する。
【００２１】
第３の処理では、溝ピッチを算出するパラメータ（定数）を記録する。
第４の処理では、基準溝の加工点座標を算出し、加工点テーブルに記録すると共にＮＣプログラムを出力する。
【００２２】
第５の処理では、加工点テーブルのデータから隣接溝の加工点座標を算出し、加工点テーブルに再記録すると共にＮＣプログラムを出力する。
第６の処理では、加工範囲終了まで第５の処理を繰り返す。
【００２３】
この発明によれば、例えば複雑な形状であるフラットフィールド分光素子の製造において、少数の関数で全ての回折溝の形状を定義でき、回折溝を加工するＮＣプログラムの生成課程を簡略化する事によって、プログラムミスや誤加工等を防止することが出来る。
【００２４】
また、例えばフラットフィールド分光素子等の分光素子に刻設される微細な回折溝を簡明に高効率で精度よく形成することが可能となる。
また、例えばブレーズ角を算出する関数を記録し、ブレーズ角を算出すると共にＮＣプログラムへ出力を行うこともできる。
【００２５】
これにより、例えば効率の良いブレーズ角を持つ回折溝を、フラットフィールド分光素子や金型に加工するためのＮＣプログラムにおいて、少数の関数で全ての溝の形状を定義でき、回折溝を加工するＮＣプログラムの生成課程を簡略化する事によって、プログラムミスや誤加工等の間違いを防止することが出来る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、例えば分光素子に刻設される微細な回折溝を簡明に高効率で精度よく形成することができる、という効果が得られる。
また、例えば多数の微細な回折溝を必要とするフラットフィールド分光素子を加工する上で、比較的少数の関数のみで全ての回折溝の形状を定義することによってＮＣ加工プログラムの複雑さを解消し、プログラムミスや誤加工等を防止することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
本発明の第１実施の形態の構成を図１Ａ、図１Ｂ、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５、図６によって説明する。
【００２８】
図１Ａは、本発明の第１実施の形態である溝加工用ＮＣプログラム作成方法および制御プログラムを実施するＮＣプログラム作成装置に接続される加工機の構成の一例を示す平面図である。
【００２９】
図１Ｂは、本発明の第１実施の形態である溝加工用ＮＣプログラム作成方法および制御プログラムを実施するＮＣプログラム作成装置に接続される加工機の構成の一例を示す側面図である。
【００３０】
図２は、本発明の第１実施の形態である溝加工用ＮＣプログラム作成方法および制御プログラムを実施するＮＣプログラム作成装置の構成の一例を示す概念図である。
図３Ａは第１実施の形態の加工機１における切削工具の刃先形状の一例を示す平面図である。
【００３１】
図３Ｂは第１実施の形態の切削工具の刃先形状の一例を示す側面図である。
図４Ａは第１実施の形態の加工機１における加工動作の一例を示す正面図である。
図４Ｂは第１実施の形態の加工機１における加工動作の一例を示す側面図である。
【００３２】
図５は第１実施の形態の加工機１で加工される分光素子の外観図である。
図６は第１実施の形態の加工機１で加工される分光素子の分光仕様の一例を示す説明図である。
【００３３】
第１実施の形態で使用される加工機及び装置を図１Ａ、図１Ｂと図２により説明する。
加工機１は互いに直交するＸ・Ｙ・Ｚの直動軸を持ち、各軸は図示されていないサーボモータにより直動する。各軸のサーボモータはＮＣ装置２により制御され、３軸の補間動作が可能であり、ＮＣプログラム２ａにより任意動作が可能である。
【００３４】
加工機１にはテーブル８が設けられており、テーブル８には刃物台６が設けられている。刃物台６には、切削工具４が刃先のすくい面５をＹ軸の＋側方向に向けて設置されている。切削工具４に正対する位置にワーク７（加工対象物）が取り付けられている。ワーク７と切削工具４を相対移動させる事により切削を行う。
【００３５】
切削工具４の刃先形状を図３Ａ、図３Ｂによって説明する。切削工具４の刃先はダイヤモンドで作成されている。刃先のすくい面５の先端角１０（θｂ）は切削する溝の形状谷角度θｂと同一角度となる様、刃先が成形されている。また、切削工具４の刃先の逃げ角９は、切削時にワーク７に干渉しない逃げ角９となっている。
【００３６】
ＮＣ装置２とＮＣプログラム作成装置３はケーブルにより接続され、ＮＣプログラム作成装置３により作成されたＮＣプログラム２ａをＮＣ装置２に転送することが出来る。
ＮＣ装置２は、ＮＣプログラム作成装置３から入力されるＮＣプログラム２ａを実行することによって、加工機１にＸ、Ｙ、Ｚの直動軸を制御することにより、ワーク７に対して溝加工を行う。
【００３７】
ＮＣプログラム作成装置３は、マイクロプロセッサ３ａ（情報処理手段）、主記憶３ｂ、入出力インタフェース３ｃ等を備えている。マイクロプロセッサ３ａは、主記憶３ｂに実装された制御プログラム１００を実行することで、後述のような、回折溝１２ｂの加工処理のためのＮＣプログラム２ａの生成処理を行う。
【００３８】
制御プログラム１００は、１本の溝（回折溝１２ｂ）の加工点座標を格納する加工点テーブル１０１と隣接する溝のピッチ定義関数と溝の深さ方向位置定義関数とを記憶する機能と、基準溝の長さ方向に一定ピッチで加工点を演算する機能と、演算した加工点を加工点テーブル１０１に格納する機能と、加工点テーブル１０１に格納した前記加工点から隣接する前記溝の加工点を演算する機能と、隣接する前記溝について演算された前記加工点を加工点テーブル１０１に再格納する機能と、個々の前記溝毎に、加工点テーブル１０１に格納された前記加工点を結ぶ工具軌跡を実現するＮＣプログラム２ａを出力する機能と、を備えている。
【００３９】
すなわち、本実施の形態の場合、制御プログラム１００は、後述の図１１に例示されるようなフローチャートの機能を実現するために、加工点テーブル１０１、Ｚ座標算出関数ルーチン１０２、溝ピッチ算出関数ルーチン１０３、フレーズ角算出関数ルーチン１０４、を備えている。
【００４０】
加工点テーブル１０１は、後述のように、Ｙ軸方向における回折溝１２ｂの加工範囲を、所定の分割ピッチｄｙで細分化した場合のＸ，Ｙ，Ｚの各々の座標値を格納するために用いられる。個々の分割単位は、カウンタｋによってインデックスされる。
【００４１】
Ｚ座標算出関数ルーチン１０２は後述のＺ座標算出関数Ｆを実現するルーチンである。
溝ピッチ算出関数ルーチン１０３は、後述の溝ピッチ算出関数Ｇを実現するルーチンである。
【００４２】
フレーズ角算出関数ルーチン１０４は、後述のブレーズ角決定関数ｈ実現するルーチンである。
本実施の形態の制御プログラム１００の場合、基準となる１本の回折溝１２ｂの座標値から、当該回折溝１２ｂを加工するためのＮＣプログラム２ａを出力した後、溝ピッチ算出関数Ｇによる溝ピッチｐと、Ｚ座標算出関数Ｆとに基づいて、隣接する別の回折溝１２ｂに関する座標値を求めて、加工点テーブル１０１を逐次更新しながらＮＣプログラム２ａの生成を行う。
【００４３】
生成されたＮＣプログラム２ａは、入出力インタフェース３ｃを介してＮＣ装置２に転送される。
第１実施の形態の加工方法を図４Ａ、図４Ｂによって説明する。
【００４４】
ワーク７に対し、所望の切削深さ分だけ切削工具４をワーク７に対して切り込み、Ｙ軸の＋側方向に移動させる事により切削を行い、切り粉１１を生じさせ刃先形状をワーク７に転写させる。
【００４５】
ワーク７は、分光素子１２自体であってもよいし、分光素子１２を型成形等によって製造するために用いられる金型であってもよい。
第１実施の形態の加工機１で製作する分光素子の仕様を図５と図６により説明する。
【００４６】
図５に例示されるように、フラットフィールド分光素子１２の外観は一辺がＷ（たとえば１５ｍｍ）の正方形の主面に、（式７）に基づく凹型のトーリック形状１２ａ（楕円面）が形成されている。
【００４７】
【数７】
2008049463.tif 000009
【００４８】
Ｒｏ：    Ｘ軸方向曲率Ｒ
Ｒｙ：    Ｙ軸方向曲率Ｒ
図６により光源、分光素子、焦点軸、焦点、基準波長の仕様を説明する。
【００４９】
図６において、
Ｌ：光源１３と分光素子１２の中心点Ｏとの距離、
αｍ：基準波長の分光素子の中心点Ｏへの入射角、
ＬＨ：分光素子の中心点Ｏと焦点軸１４との距離、
ＨＢ：分光素子の中心点Ｏから焦点軸１４への法線と焦点軸１４の交点Ｈから基準波長の焦点Ｅまでの距離、
θｌ：焦点軸角度、
である。
【００５０】
この第１実施の形態の分光素子１２の作用を図７、図８、図９、図１０、図１１によって説明する。
図７は、フラットフィールド分光素子１２の説明図である。図８は、分光作用の説明図である。図９は、加工点算出式の説明図である。図１０は、図９の素子表面の光路部分の拡大図である。図１１は、第１実施の形態の作用の一例を示す流れ図である。
【００５１】
フラットフィールド分光素子１２は、図７に示すようにスリット１５を通過した光源１３の複数波長が混在した光を回折溝１２ｂで分光し、焦点軸１４上に各周波数毎の焦点１６に集光する分光素子である。
【００５２】
分光は図８に示す様に分光素子１２上の回折溝１２ｂに入射光１７が入射角αにて入射した光が分光され出射角βにて分光された出射光１８が出射する。その関係式は
【００５３】
【数８】
2008049463.tif 000010
【００５４】
である。ここで、ｄは溝幅、αは入射角、βは出射角、ｍは回折次数、λは波長である。一般的には次式で表される。
【００５５】
【数９】
2008049463.tif 000011
【００５６】
ここでｎは溝本数である。
（式９）を見ると、基準とする光の波長λが決定しており、入射角αが決定している場合、必要とする出射角βを決定する要素は溝本数ｎのみである事が分かる。
【００５７】
フラットフィールド分光素子１２の反射面形状は、出射光１８が焦点軸１４上の焦点１６に集光する様に、通常は図７に示すＸ軸とＹ軸とで曲率半径の異なるトーリック形状等になっている。
【００５８】
本実施の形態では、トーリック形状１２ａとしているが、面形状はトーリック形状はもとより、球面、軸対称非球面、パラボラ面、非軸対称自由曲面など光学特性に合った形状ならばどの様な形状でも良い事は言うまでもない。
【００５９】
トーリック形状１２ａは一般的に、
【００６０】
【数１０】
2008049463.tif 000012
【００６１】
ただし、Ｒｏ：Ｘ軸方向曲率半径、Ｒｙ：Ｙ軸方向曲率半径、ＸＹＺ：各軸の座標、で表される。
ここで、図６に示す仕様のフラットフィールド分光素子を考える。フラットフィールド分光素子１２の中心点をＯ（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）とし、光源１３Ｓ（Ｘｓ，Ｙｏ，Ｚｓ）までの距離をＬ、入射光の入射角をαｍ、基準波長λｍの出射角をβｍ、中心点Ｏから焦点軸１４までの距離をＬＨ、中心点Ｏから焦点軸１４への法線との交点Ｈ（Ｘｈ，Ｙｏ，Ｚｈ）から基準波長λｍの焦点１６Ｅ（Ｘｅ，Ｙｏ，Ｚｅ）までの距離をＨＢ、焦点軸１４とＸ軸とのなす角をθｌとしたとき、任意点での溝本数ｎを算出する計算式を説明する。
【００６２】
まず、図９及び図１０に示す任意点Ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）に対する入射角αと出射角βを求める。
任意点Ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）でのＸ軸に対する傾斜角θは、トーリック形状１２ａの面形状式である（式１０）のＸ偏微分関数に任意点座標を代入し、逆正接を求めることで得る事が出来る。
【００６３】
（式１０）のＸ偏微分関数は、
【００６４】
【数１１】
2008049463.tif 000013
【００６５】
であるので、各Ｘ及びＹにＸｐ及びＹｐを代入して求め、逆正接によってθを求める。
【００６６】
【数１２】
2008049463.tif 000014
【００６７】
また、図１０に示すθｄは、
【００６８】
【数１３】
2008049463.tif 000015
【００６９】
で求められる。図１０に示す様に入射角αは上記の（式１２）と（式１３）との差を示す次の（式１４）で求められる。
【００７０】
【数１４】
2008049463.tif 000016
【００７１】
図９及び図１０よりθｅは、次の（式１５）、
【００７２】
【数１５】
2008049463.tif 000017
【００７３】
により求めることが出来る。
出射角βは、図１０より、次の（式１６）、
【００７４】
【数１６】
2008049463.tif 000018
【００７５】
により求めることが出来る。
入射角αと出射角βが求められると溝本数ｎは（式９）を下記の（式１７）に変形して求めることが出来る。
【００７６】
【数１７】
2008049463.tif 000019
【００７７】
溝ピッチｐは溝本数ｎの逆数であるため、次の（式１８）、
【００７８】
【数１８】
2008049463.tif 000020
【００７９】
により求めることが出来る。
以上の式により、任意点Ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）に対するＺ座標と溝ピッチｐを算出する事が出来る。
上記の式を、
任意点Ｘ、Ｙ座標に対するＺ軸座標を算出するＺ座標算出関数Ｆを、
【００８０】
【数１９】
2008049463.tif 000021
【００８１】
任意点Ｘ，Ｙ，Ｚ座標に対する溝間ピッチを算出する溝ピッチ算出関数Ｇを、
【００８２】
【数２０】
2008049463.tif 000022
【００８３】
Ｘ：Ｘ軸座標値、Ｙ：Ｙ軸座標値、Ｚ：Ｚ軸座標値、ｐ：溝ピッチ、とする。
先に記載の通り、フラットフィールド分光素子１２の場合、形状の重要な要素は溝ピッチｐである為、回折溝１２ｂのＸＹ面上の投影形状は特に意味を持たない。そこで、中心点Ｏ（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）を通過する回折溝１２ｂのＸＹ面上の投影形状を直線とする。
【００８４】
ＮＣプログラム作成装置３の制御プログラム１００による内部処理の一例を図１１に従って説明する。
まず、回折溝１２ｂのＹ方向の分割単位の座標値をインデックスするためのカウンタｋを０に初期化する（ステップ２０１）。
【００８５】
中心点Ｏ（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）を通過する直線の座標と溝ピッチｐをＹ軸を一定ピッチｄｙで分割して算出し、加工点テーブル１０１に記録する（ステップ２０２）。
ここで、加工点テーブル１０１への格納をＸ［ｋ］，Ｙ［ｋ］，Ｚ［ｋ］として表現し、
ｋ：カウンタ
ｄｙ：Ｙ軸方向分割ピッチ
Ｙｍｉｎ：Ｙ軸方向加工範囲最小値
Ｙｍａｘ：Ｙ軸方向加工範囲最大値
とし、
Ｘ［ｋ］  ＝  ０
Ｙ［ｋ］  ＝  Ｙｍｉｎ  ＋  ｄｙ・ｋ
Ｙｍｉｎ  ≦  Ｙ  ≦  Ｙｍａｘ
Ｚ［ｋ］  ＝  Ｆ（Ｘ［ｋ］，Ｙ［ｋ］）
ｋ＝ｋ＋１
により、Ｘ［ｋ］，Ｙ［ｋ］，Ｚ［ｋ］を算出する。
【００８６】
この（ステップ２０２）の処理を、Ｙｍａｘに達するまで反復する（ステップ２０３）。
その後、上記溝を加工するＮＣプログラムの出力を行う（ステップ２０４）。具体的には、カウンタｋが０から現在のｋまでのＸ［ｋ］，Ｙ［ｋ］，Ｚ［ｋ］で示される各点を順番に通過する切削工具４の工具軌跡を与えるＮＣプログラム２ａを生成する。このＮＣプログラム２ａは、中心点Ｏを通過する基準の１本の回折溝１２ｂの加工軌跡を与える。その後、カウンタｋを０に初期化する。
【００８７】
次に、隣接する回折溝１２ｂの加工点の算出を行うと共に、加工点テーブル１０１の内容の入れ替えを行う（ステップ２０５）。Ｙ軸方向のテーブル内容（Ｙ［ｋ］）に関しては変化が発生しない為、変更は行わない。
【００８８】
すなわち、ステップ２０５で、
ｄＸ  ＝  Ｇ（Ｘ［ｋ］，Ｙ［ｋ］，Ｚ［ｋ］）
Ｘ［ｋ］  ＝  Ｘ［ｋ］  ＋  ｄＸ
Ｚ［ｋ］  ＝  Ｆ（Ｘ［ｋ］＋ｄＸ，Ｙ［ｋ］）
によりＸ［ｋ］，Ｙ［ｋ］，Ｚ［ｋ］を算出する処理を、Ｙｍａｘに達するまで反復する（ステップ２０６）。
【００８９】
上述のステップ２０４と同様に、現在の、１本の回折溝１２ｂの加工位置を算出する毎にＮＣプログラムの出力を行い、カウンタｋを０に初期化する（ステップ２０７）。
このステップ２０５〜ステップ２０７の処理を、現在のＸ軸方向の位置Ｘ［ｋ］が、Ｘ軸方向の＋側の加工範囲（Ｘｍａｘ）に達するまで繰り返す（ステップ２０８）。
【００９０】
Ｘ軸方向の−側は上記の溝ピッチｐを減算して繰り返すことによって算出する事が出来る。
すなわち、上述のステップ２０２と同様に、中心の１本の回折溝１２ｂのＹ方向の全長に関する加工点テーブル１０１のデータを作成する（ステップ２０９、ステップ２１０、ステップ２１１）。ただし、中心の基準となる回折溝１２ｂに対応したＮＣプログラム２ａは上述のステップ２０４で出力済みなので出力しない。
【００９１】
そして、隣接する1本の回折溝１２ｂに関する加工点テーブル１０１のデータを、
ｄＸ  ＝  Ｇ（Ｘ［ｋ］，Ｙ［ｋ］，Ｚ［ｋ］）
Ｘ［ｋ］  ＝  Ｘ［ｋ］  −  ｄＸ
Ｚ［ｋ］  ＝  Ｆ（Ｘ［ｋ］−ｄＸ，Ｙ［ｋ］）
により算出し（ステップ２１２、ステップ２１３）、当該回折溝１２ｂの１本の加工軌跡を与えるＮＣプログラム２ａの出力を行う（ステップ２１４）。
【００９２】
このステップ２１２〜ステップ２１４の処理を、個々の回折溝１２ｂについて現在のＸ［ｋ］がＸ軸の−側加工範囲（Ｘｍｉｎ）に達するまで繰り返す。
作成されたＮＣプログラム２ａをＮＣ装置２へ転送し、ＮＣ装置２を起動させ加工機１における切削工具４の加工軌跡を実現させることにより、回折溝１２ｂが刻設されたフラットフィールド分光素子１２を得ることが出来る。
【００９３】
この第１実施の形態によれば、複雑な形状であるフラットフィールド分光素子１２も少数のＺ座標算出関数Ｆ、溝ピッチ算出関数Ｇ等の関数で全ての回折溝１２ｂの形状を定義でき、ＮＣプログラム２ａの作成プロセスを簡略化する事によって、ＮＣプログラム２ａの間違いや、当該ＮＣプログラム２ａに基づく分光素子１２の誤加工等の間違いを防止することが出来る。
【００９４】
（実施の形態２）
本第２実施の形態では、上述の第１実施の形態に加え、鋸刃状の形状を持つブレーズ形状溝を加工する場合に本発明を適用する例を説明する。
【００９５】
第２実施の形態の構成を図１２及び図１３によって説明する。図１２は第２実施の形態の加工機１の斜視図である。図１３は第２実施の形態の加工機１における切削工具の上面図である。
【００９６】
この第２実施の形態は、第１実施の形態の加工機１の構成に加えて図１２に示すようにＹ軸上にＹ軸を回転中心に持つ回転軸であるＢ軸に直結されたテーブル８ａが設置され、テーブル８ａ上に刃物台６が設置されている。刃物台６には切削工具４が取り付けられている。
【００９７】
図１３に示すように、切削工具４の刃先は、Ｂ軸回転中心点ＢＯと一致するように切削工具４が取り付けられており、Ｂ軸が回転しても刃先のＸＹＺ座標は変化しない。ワーク７は図示されていないＸ軸及びＺ軸に取り付けられている。Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸はＮＣ装置２によって制御され、切削工具４とワーク７が相対移動することにより溝を加工する。ブレーズ角度は、Ｂ軸を回転させて刃先のワーク７に対する角度を変化させることにより、ブレーズ角度を指定角に加工することが出来る。
【００９８】
この第２実施の形態の作用を第１実施の形態にて使用した図に加え、図１４及び図１５によって説明する。
図１４はブレーズ角算出概略図である。図１５は第２実施の形態の流れ図である。
【００９９】
ここで、回折溝１２ｂのブレーズ角度を図１４によって説明する。入射した光（入射光１７）が回折溝１２ｂのブレーズ面で鏡面反射すると、鏡面反射する方向に出射した光（出射光１８）がほとんどの光エネルギーを持つ事となる。従って、ブレーズ面は目的とする出射角で鏡面反射させる角度を持つと効率の良い分光素子となる。
【０１００】
必要とされるブレーズ角をθｂとすると、図１４に示す通り、
【０１０１】
【数２１】
2008049463.tif 000023
【０１０２】
の式（２１）にて算出することが出来る。
任意点でのブレーズ角は、フラットフィールド分光素子１２の形状の傾斜角度θとの差となるため、次式により求める
【０１０３】
【数２２】
2008049463.tif 000024
【０１０４】
α及びβはＸ、Ｙ、Ｚの座標値から求めることが出来るため、ブレーズ角決定関数ｈを用いて、
【０１０５】
【数２３】
2008049463.tif 000025
【０１０６】
とする事が出来る。
図１５の流れ図は、第１実施の形態の図１１の流れ図のステップ２０２に対して、ブレーズ角θｂを算出し、ＮＣプログラムを出力する算出式を加えている（ステップ２０２ａ）。
【０１０７】
そして、ＮＣプログラム作成装置３の制御プログラム１００では、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の制御に、さらに回折溝１２ｂのブレーズ角θｂを制御するためのＢ軸の制御を加えたＮＣプログラム２ａを出力する。
【０１０８】
図１５の流れ図に従って出力されたＮＣプログラム２ａをＮＣ装置２に転送し、ＮＣ装置を起動させ加工機１を動作させることにより、ブレーズ角θｂをもつ回折溝１２ｂが刻設されたフラットフィールド分光素子１２を得ることが出来る。
【０１０９】
この第２実施の形態によれば、効率の良いブレーズ角θｂを持つフラットフィールド分光素子１２及び金型を加工するＮＣプログラム２ａも、Ｚ座標算出関数Ｆ、溝ピッチ算出関数Ｇ、ブレーズ角決定関数ｈ等の少数の関数で全ての回折溝１２ｂの形状を定義でき、ＮＣプログラム２ａの生成プロセスを簡略化する事によって間違いを防止することが出来る。
【０１１０】
以上の説明から明らかなように、本発明の各実施の形態によれば、複雑な形状であるフラットフィールド分光素子を少数の関数により形状及び溝ピッチを定義する事によって形状を簡略化することが出来、間違いを防止する事が出来るＮＣプログラム作成装置３を提供することが出来る。
【０１１１】
また、分光素子に刻設される微細な回折溝を簡明に高効率で精度よく形成することが可能となる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１Ａ】本発明の第１実施の形態である溝加工用ＮＣプログラム作成方法および制御プログラムを実施するＮＣプログラム作成装置に接続される加工機の構成の一例を示す平面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施の形態である溝加工用ＮＣプログラム作成方法および制御プログラムを実施するＮＣプログラム作成装置に接続される加工機の構成の一例を示す側面図である。
【図２】本発明の第１実施の形態である溝加工用ＮＣプログラム作成方法および制御プログラムを実施するＮＣプログラム作成装置の構成の一例を示す概念図である。
【図３Ａ】第１実施の形態の加工機１における切削工具の刃先形状の一例を示す平面図である。
【図３Ｂ】第１実施の形態の切削工具の刃先形状の一例を示す側面図である。
【図４Ａ】第１実施の形態の加工機１における加工動作の一例を示す正面図である。
【図４Ｂ】第１実施の形態の加工機１における加工動作の一例を示す側面図である。
【図５】第１実施の形態の加工機１で加工される分光素子の外観図である。
【図６】第１実施の形態の加工機１で加工される分光素子の分光仕様の一例を示す説明図である。
【図７】フラットフィールド分光素子の説明図である。
【図８】分光作用の説明図である。
【図９】加工点算出式の説明図である。
【図１０】図９の素子表面の光路部分の拡大図である。
【図１１】第１実施の形態の作用の一例を示す流れ図である。
【図１２】本発明の第２実施の形態の加工機の斜視図である。
【図１３】本発明の第２実施の形態の加工機における切削工具の上面図である。
【図１４】ブレーズ角算出方法の概略図である。
【図１５】本発明の第２実施の形態の作用の一例を示す流れ図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  加工機
２  ＮＣ装置
２ａ  ＮＣプログラム
３  ＮＣプログラム作成装置
３ａ  マイクロプロセッサ
３ｂ  主記憶
３ｃ  入出力インタフェース
４  切削工具
５  すくい面
６  刃物台
７  ワーク
８  テーブル
８ａ  テーブル
９  逃げ角
１０  先端角
１１  切り粉
１２  分光素子
１２ａ  トーリック形状
１２ｂ  回折溝
１３  光源
１３Ｓ  光源
１４  焦点軸
１５  スリット
１６  焦点
１６Ｅ  焦点
１７  入射光
１８  出射光
１００  制御プログラム
１０１  加工点テーブル
１０２  Ｚ座標算出関数ルーチン
１０３  溝ピッチ算出関数ルーチン
１０４  フレーズ角算出関数ルーチン
Ｆ  Ｚ座標算出関数
Ｇ  溝ピッチ算出関数
ｈ  ブレーズ角決定関数
ｋ  カウンタ
ｍ  回折次数
ｎ  溝本数
ｐ  溝ピッチ
θｂ  ブレーズ角
【図１Ａ】
2008049463.tif 000026
【図１Ｂ】
2008049463.tif 000027
【図２】
2008049463.tif 000028
【図３Ａ】
2008049463.tif 000029
【図３Ｂ】
2008049463.tif 000030
【図６】
2008049463.tif 000031
【図７】
2008049463.tif 000032
【図９】
2008049463.tif 000033
【図１０】
2008049463.tif 000034
【図１１】
2008049463.tif 000035
【図１２】
2008049463.tif 000036
【図１３】
2008049463.tif 000037
【図１４】
2008049463.tif 000038
【図１５】
2008049463.tif 000039
【図４Ａ】
2008049463.tif 000040
【図４Ｂ】
2008049463.tif 000041
【図５】
2008049463.tif 000042
【図８】
2008049463.tif 000043