(57)【要約】    【課題】  簡便にして、高精度な切削加工を行うことができる軸対称回折曲面の切削加工方法及びそれによって作製される物品を提供する。    【解決手段】  軸対称回折曲面の切削加工方法において、先端の尖った微小な剣状切削バイトを軸対称被加工物の回転軸が所在する平面上で一定の軌跡に沿って駆動させながら、前記平面と垂直な直線を軸として旋回させ、１軸（Ｚ）直線運動と、２軸（ＸＺ）に加えてＢ軸の３軸同時制御による直線包絡を行い、前記剣状切削バイトの切れ刃の転写および包絡によって、回転する前記被加工物の表面に不連続な回折曲面を形成する。【選択図】  図２
2005096064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端の尖った微小な剣状切削バイトを軸対称被加工物の回転軸が所在する平面上で一定の軌跡に沿って駆動させながら、前記平面と垂直な直線を軸として旋回させ、１軸（Ｚ）直線運動と、２軸（ＸＺ）に加えてＢ軸の３軸同時制御による直線包絡を行い、前記剣状切削バイトの切れ刃の転写および包絡によって、回転する前記被加工物の表面に不連続な回折曲面を形成することを特徴とする軸対称回折曲面の切削加工方法。
【請求項２】
請求項１記載の軸対称回折曲面の切削加工方法において、前記剣状切削バイトは高硬度材で作られており、先端に負のすくい角を持たせるための微小な面取りが施されていることを特徴とする軸対称回折曲面の切削加工方法。
【請求項３】
請求項２記載の軸対称回折曲面の切削加工方法において、前記高硬度材はダイヤモンド、ＣＢＮ、セラミックスであることを特徴とする軸対称回折曲面の切削加工方法。
【請求項４】
請求項１記載の軸対称回折曲面の切削加工方法において、前記被加工物は赤外線から紫外線までの全ての波長範囲において透過性のある硬質脆性光学材料からなることを特徴とする軸対称回折曲面の切削加工方法。
【請求項５】
請求項４記載の軸対称回折曲面の切削加工方法において、前記硬質脆性光学材料は光学ガラス、シリコン、ゲルマニウム、ＺｎＳｅ、石英、フッ化カルシウム（蛍石）であることを特徴とする軸対称回折曲面の切削加工方法。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の軸対称回折曲面の切削加工方法において、前記剣状切削バイトの直線状の切れ刃と目標とする曲面形状の接線との間に微小な角度を保持させながら前記剣状切削バイトを送らせ、前記被加工物の１回転あたりの切取り厚さをある臨界値以下に制御することによって前記被加工物表面の脆性破壊を抑制することを特徴とする軸対称回折曲面の切削加工方法。
【請求項７】
請求項１記載の軸対称回折曲面の切削加工方法によって作製されることを特徴とする物品。
【請求項８】
請求項７記載の物品において、該物品が硬質脆性材料からなる光学部品であることを特徴とする物品。
【請求項９】
請求項８記載の物品において、前記光学部品がフレネルレンズであることを特徴とする物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸対称回折曲面の切削加工方法及びそれによって作製される物品に係り、特に、軸対称回折曲面の３軸（ＸＺＢ）同時制御切削加工方法に関するものであり、具体的には、切削工具を軸対称被加工物の回転軸が所在する平面上で駆動・旋回させながら、フレネルレンズを精度良く作製する切削加工方法である。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学部品の高精度化、高集積化、小型化が進んでいる。特に、非球面レンズより更に薄型軽量化、集積化が可能で、低損失なレンズであるフレネルレンズの精密加工技術に対する要求が大きい。フレネルレンズとは、球面や非球面レンズの表面を同心円状の細かい幅に分割し、その傾斜角だけを平面上にプリズムとして置き換えたものであり、不連続な回折表面よりなる。フレネルレンズのレンズ母材としては、ガラスやプラスチック、光学結晶などがある。その中でもプラスチック製レンズは、射出成形技術により、比較的安価に生産を行えるようになってきている。しかし、各種光学結晶や一部のガラス等の脆性材料をレンズ基板としたときには、射出成形が不可能であり、機械加工に頼らざるを得ない。しかし、このような硬質脆性材料のフレネルレンズ形状の加工技術は現在確立されていない。
【０００３】
ところで、従来、金属に微細溝を形成させる技術としていくつかの報告（下記非特許文献１〜３参照）があったが、いずれも通常形状の切削工具を使用する単純な切込み加工方式であるため、延性金属材料の加工にしか使用できず、硬質脆性材料の加工には適用できない。
【０００４】
また、本発明に近い技術として下記非特許文献５、下記特許文献６、７が挙げられるが、まず、下記非特許文献５の加工方法は、連続表面である非球面レンズについての加工方法であり、本発明のような不連続な回折表面を有するフレネルレンズの切削加工ではなく、加工方法や工具軌跡の制御方法が異なる。
【０００５】
さらに、下記の特許文献６の加工方法は、断面が直線である鋸刃状を有する光学素子を製造するための加工方法であり、曲面加工ができない。
【０００６】
また、下記特許文献７の加工方法は、短い直線を理想曲線の内側でつないで擬似曲面を加工する方法であるが、工作物１回転あたりの切取り厚さに対して制御を行っていないため、光学素子成形加工用の金属製金型の製造においては有効であるが、脆性材料製フレネルレンズの加工には適用できない。
【０００７】
一方、近年、硬質脆性材料のフレネル形状の加工方法として、下記非特許文献４に示すものが開発された。
【０００８】
下記非特許文献４に開示された加工方法を要約して述べると、先端の尖った円盤状研削砥石を使用し、砥石の回転軸と工作物の回転軸を直交するように配置し、工作物上で接する研削砥石の回転方向と工作物の回転方向とが平行になるようにした研削加工方法である。
【０００９】
しかし、この加工方法では、複数の砥粒の形状およびその分布を精密に把握することが不可能であるため、硬質脆性材料に適した高品質・高安定性加工は困難である。また、加工対象となるフレネルレンズ等の光学部品について、砥石成形技術の制限により、表面回折部すなわち溝の底部において大きな円弧が残され（数十ミクロンレベル）、光学部品の性能に影響を及ぼす。さらに、加工中に断続的に加工を停止させ、砥石を成形修正しなければならない問題もある。
【特許文献１】特開２０００−２３７９４２号公報
【特許文献２】特開平７−１２４８１３号公報
【特許文献３】特開平１０−１３８００４号公報
【特許文献４】特開２０００−２４８０１号公報
【特許文献５】特公昭６１−２５４８１号公報
【特許文献６】特開平１０−３０９６０１号公報
【特許文献７】特開平１０−２９３２０５号公報
【非特許文献１】森田晋也、山形豊、樋口俊郎：単結晶銅を用いたホログラム光学素子の切削加工条件に関する研究；１９９８年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集
【非特許文献２】森田晋也、山形豊、樋口俊郎：超精密切削加工によるホログラム光学素子の製作（第２報）−光学性能の評価−；１９９８年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集
【非特許文献３】Ｓｏｒｎｓｕｗｉｔ他；マイクロ溝加工技術を用いたフレネルレンズ金型加工；１９９７年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集
【非特許文献４】鈴木浩文、樋口俊郎、和嶋直、北嶋孝之、奥山繁樹、山崎洋：マイクロフレネルレンズ成形型の超精密研削−超硬合金型の研削加工の可能性検証−；精密工学会誌，６５（８）［１１６３−１１６８］，（１９９９）
【非特許文献５】閻紀旺、庄司克雄、厨川常元：直線包絡法による単結晶シリコン製大口径非球面レンズの超精密切削；精密工学会誌，６８（４）［５６１−５６５］，（２００２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記状況に鑑み、簡便にして、高精度な切削加工を行うことができる軸対称回折曲面の切削加工方法及びそれによって作製される物品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕軸対称回折曲面の切削加工方法において、先端の尖った微小な剣状切削バイトを軸対称被加工物の回転軸が所在する平面上で一定の軌跡に沿って駆動させながら、前記平面と垂直な直線を軸として旋回させ、１軸（Ｚ）直線運動と、２軸（ＸＺ）に加えてＢ軸の３軸同時制御による直線包絡を行い、前記剣状切削バイトの切れ刃の転写および包絡によって、回転する前記被加工物の表面に不連続な回折曲面を形成することを特徴とする。
【００１２】
〔２〕上記〔１〕記載の軸対称回折曲面の切削加工方法において、前記剣状切削バイトは高硬度材で作られており、先端に負のすくい角を持たせるための微小な面取りが施されていることを特徴とする。
【００１３】
〔３〕上記〔２〕記載の軸対称回折曲面の切削加工方法において、前記高硬度材はダイヤモンド、ＣＢＮ、セラミックスであることを特徴とする。
【００１４】
〔４〕上記〔１〕記載の軸対称回折曲面の切削加工方法において、前記被加工物は赤外線から紫外線までの全ての波長範囲において透過性のある硬質脆性光学材料からなることを特徴とする。
【００１５】
〔５〕上記〔４〕記載の軸対称回折曲面の切削加工方法において、前記硬質脆性光学材料は光学ガラス、シリコン、ゲルマニウム、ＺｎＳｅ、石英、フッ化カルシウム（蛍石）であることを特徴とする。
【００１６】
〔６〕上記〔１〕から〔５〕の何れか一項に記載の軸対称回折曲面の切削加工方法において、前記剣状切削バイトの直線状の切れ刃と目標とする曲面形状の接線との間に微小な角度を保持させながら前記剣状切削バイトを送らせ、前記被加工物の１回転あたりの切取り厚さをある臨界値以下に制御することによって前記被加工物表面の脆性破壊を抑制することを特徴とする。
【００１７】
〔７〕物品であって、上記〔１〕記載の軸対称回折曲面の切削加工方法によって作製される。
【００１８】
〔８〕上記〔７〕記載の物品であって、その物品が硬質脆性材料からなる光学部品である。
【００１９】
〔９〕上記〔８〕記載の物品であって、前記光学部品がフレネルレンズであることを特徴とする。
【００２０】
本発明は微小な剣状バイトを使用した切削加工方法であり、脆性材料の加工における脆性破壊を抑制するため、まず剣状バイトのすくい面に微小な面取りを施すことによって工具すくい角を適正な負の値（−１５°〜−４０°）にし、切削領域において静水圧応力を生成させた。また、単純な切り込み切削でなく、直線包絡法を使用し、切れ刃と加工面接線との角度（切れ刃角）を微小にすることによって切取り厚さを常にある臨界値（０．１μｍレベル）以下に制御するため、脆性破壊の生じない延性モード加工ができる。さらに工具先端を非常にシャープにすることによって、フレネルレンズの回折部の円弧半径を極めて小さく（１μｍレベル）することができるため、極めて高精度の光学部品製造、特に、球面や非球面などの任意の曲面断面形状を持つフレネルレンズの加工が可能である。しかも加工中に工具の修正が不要であり、連続的な加工が可能であるため、加工時間の著しい短縮も可能である。使用機械については、従来の方法（前記非特許文献４参照）ではＸＹＺＣの４軸制御が必要であったが、本発明ではＸＺＢの３軸同時制御で加工が行える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、各種の光学結晶やガラス等の脆性材料からなるフレネルレンズの、簡便にして、高精度な切削加工を行うことができ、その実用化により、光学機器の飛躍的な高機能化・小型化・軽量化が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
軸対称回折曲面の切削加工方法において、先端の尖った微小な剣状切削バイトを軸対称被加工物の回転軸が所在する平面上で一定の軌跡に沿って駆動させながら、前記平面と垂直な直線を軸として旋回させ、１軸（Ｚ）直線運動と、２軸（ＸＺ）制御に加えたＢ軸制御の３軸同時制御による直線包絡を行い、前記剣状切削バイトの切れ刃の転写および包絡によって回転する前記被加工物の表面に不連続な回折曲面を形成する。よって、簡便にして、高精度な切削加工を行うことができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施例を示す被加工物としてのフレネルレンズの断面形状を示す図、図２はそのフレネルレンズの加工方式の模式図、図３は図２の部分拡大図（その１）、図４は図２の部分拡大図（その２）である。
【００２５】
これらの図において、１はフレネルレンズ基板、２はそのフレネルレンズ基板１の回転中心、３は切削加工面、４は微細溝、４Ａは微細溝４の垂直な壁面、４Ｂは微細溝４の一定あるいは可変の曲率を持つ曲面、５は微小な剣状バイト、５−１は第１のバイト位置、５−２は第２のバイト位置、５Ａは微小な剣状バイト５の切れ刃、６は加工面接線（理想形状７の接線）、７は理想形状、ｄは微細溝４の深さ、ｂは微細溝４の幅、Ｒは曲率半径、ｋは切れ刃角、ｆは送り量、ｈは切取り厚さである。
【００２６】
ここでは、切削加工工具として、微小な剣状バイト５を用いる。この微小な剣状バイト５は、高硬度材であるダイヤモンド、ＣＢＮ（ｃｕｂｉｃ  ｂｏｒｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ：立方晶系窒化ホウ素）、セラミックスなどから構成することができる。このとき、脆性材料の加工における脆性破壊を防ぐため、剣状バイト５のすくい面に微小な面取りを施しておく。これにより剣状バイト５の工具すくい角が適正に負の値となり、切削領域において静水圧応力が生成される。
【００２７】
フレネルレンズ基板１としては、赤外線から紫外線までの全ての波長範囲において透過性のある硬質脆性材料、具体的には、光学ガラス、シリコン、ゲルマニウム、ＺｎＳｅ、石英、フッ化カルシウムなどを用いる。特に、単結晶ゲルマニウム（Ｇｅ）は赤外線光学材料であり、サーマルイメージングシステムや暗視野集光デバイス用のレンズ基板材料として多用されている。
【００２８】
加工するフレネルレンズ形状の断面図が図１に示されている。それぞれの微細溝４は垂直な壁面４Ａ（図３参照）と一定あるいは可変の曲率を持つ曲面４Ｂ（図３参照）からなる傾斜面を有している。
【００２９】
ここでは、加工例として、曲率半径Ｒの球面を深さｄの複数の微細溝４からなる回折表面に置き換えたフレネルレンズの加工について説明する。
【００３０】
一般的に軸対称な球面、非球面加工を行う際に、以下の式が用いられる。
【００３１】
【数１】
2005096064.tif 000003
Ｘは被加工物の半径方向位置、Ｚは軸方向位置を表す。Ｃv ，ｋ，Ｃi （ｉ＝１〜ｍ）は、非球面係数である。また、上記式（１）の右辺第一項は、球面項と呼ばれるものであり、第二項はその修正量を表す非球面項にあたる。ここでは、例として曲率半径Ｒが１００ｍｍの球面フレネルレンズを加工するので、Ｃv ＝０．０１、ｋ＝０、Ｃi ＝０となり、球面のＸ，Ｚ座標は次式のように表される。
【００３２】
【数２】
2005096064.tif 000004
ここで、球面形状の加工（後述）中に、Ｚ軸のワーク座標が微細溝４の深さｄだけ変化すると、再びＺ軸方向に直線運動させ、溝深さｄの切り込みを与えるように設定し、フレネルレンズ形状を平面上に加工する。
【００３３】
微細溝４の形状は、図１のように溝深さｄを設定すると、曲率半径Ｒの球面上でＺ軸方向に溝深さｄだけ変化する点より決まる。そして、曲率半径Ｒの中心からこの点に対する角度の差から、以下の式により微細溝４の幅ｂを計算することができる。ｉ（ｉ＝１，…）は、中心からの微細溝４の本数を示す。
【００３４】
【数３】
2005096064.tif 000005
それぞれの微細溝４の傾斜面は同一な曲率をもつ円弧面であり、溝深さｄを一定に設定した場合、レンズの外周部より中心に向かって溝幅ｂが増加する。
【００３５】
なお、微細溝４の幅ｂは、次の式で決まる。
【００３６】
ｂ＝Ｒ（ｓｉｎθi+1 −ｓｉｎθi ）
以上のようなフレネルレンズ形状を加工するために、図２に示すような加工方式を用いた。
【００３７】
まず、フレネルレンズ基板１を主軸２の回転により回転させ、切削加工工具としての微小な剣状バイト５をＺ方向に直線運動させ〔図２の（１）〕、微細溝４の垂直な壁面４Ａを形成する。次に、微小な剣状バイト５をＸＺの２方向に運動させながら連動して回転Ｂ軸を同時に旋回させ〔図２の（２）〕、直線状の切れ刃５Ａの包絡により微細溝４の曲面４Ｂを創成する。すなわち、本発明ではＸＺ２軸の同時制御と並行して、Ｂ軸を旋回させることによって、連続して断面が曲線の回折表面を加工する。
【００３８】
このように、本発明は微小な剣状バイトを使用した切削加工によっている。そして、脆性材料の加工における脆性破壊を抑制するため、まず、剣状バイト５のすくい面に微小な面取りを行うことによって工具すくい角を適正な負の値にし、切削領域において静水圧応力を生成させた。また、単純な切り込み切削でなく、直線包絡法を使用し、切れ刃５Ａと加工面接線６との角度（切れ刃角）ｋを微小にすることによって切取り厚さｈを常にある臨界値以下に制御するため、極めて高品質の延性モード加工ができる。さらに、工具（剣状バイト５）先端を非常にシャープにすることによって、フレネルレンズの回折部の円弧半径を極めて小さく（１μｍレベル）することができるため、極めて高精度の光学部品製造が可能である。しかも、加工中に工具の修正が不要であり、連続的な加工が可能であるため、加工時間の著しい短縮も可能である。使用機械については、従来の方法（前記非特許文献４参照）ではＸＹＺＣの４軸制御が必要であったが、本発明ではＸＺＢ（Ｘ軸、Ｚ軸、Ｂ軸回転）の３軸同時制御で加工を行うことができる。
【００３９】
表１は、以上のようなフレネルレンズを構成する微細溝の幅、Ｘ座標、加工する際のＢ軸回転角度などを示すものである。なお微細溝の深さはすべて５０μｍとした。
【００４０】
【表１】
2005096064.tif 000006
〔具体例〕
図５は本発明にかかる加工機の外観を示す代用図面としての写真、図６はその加工機におけるバイトの先端の位置を示す図、図７はフレネルレンズを加工する際の工具（バイト）軌跡を示す図、図８は加工用ＮＣ（数値制御）プログラムのフローチャートである。
【００４１】
具体例として、実験には、図５に示すような、（株）不二越製ＸＺＢ同時３軸制御装置搭載の非球面加工機ＡＳＰ−１５を使用した。図５において、２１はＢ軸回転テーブル、２２はそのＢ軸回転テーブル２１上に設けられる工具台、２３はその工具台２２に装着される剣状バイト、２４は反時計方向に回転する工作物（被加工物）の主軸、２５はその主軸２４に固定される工作物（被加工物）である。
【００４２】
まず、図８によって、加工用ＮＣ（数値制御）プログラムのフローチャートを説明する。
【００４３】
（１）まず、最も外側の溝（最外溝）（ｎ＝０）の切削開始点のＸ座標へバイトを移動する（ステップＳ１）。
【００４４】
（２）次に、割り込みで工具を被切削材に接触させる（ステップＳ２）。
【００４５】
（３）溝本数（ｎ＝ｎ＋１）を設定する（ステップＳ３）。
【００４６】
（４）溝の垂直面を形成する（−Ｚ方向へ移動）（ステップＳ４）。
【００４７】
（５）溝の円弧面を形成する（Ｘ，Ｚ方向へ垂直運動かつＢ軸回転）（ステップＳ５）。
【００４８】
（６）溝の加工は完了したか否かチェックする（ステップＳ６）。
【００４９】
（７）溝の加工が完了したら、バイトを離し（Ｚ方向＋へ移動）作業を完了する（ステップＳ７）。溝の加工が完了していなければ、ステップＳ３へ戻り、溝の加工を続行する。
【００５０】
そのバイトの軌跡が図７に示されている。
【００５１】
図６に示すように、剣状バイトの先端が回転軸（Ｂ軸）の回転中心の延長線上にあるように、バイトの位置を合わせる。これによって、曲面の包絡創成は、直交するＸＺ軸の制御と回転Ｂ軸の制御の同時３軸制御で行われ、加工用のＮＣプログラムが非常に簡単になる。すなわち、Ｂ軸の回転角度θは、以下の式で示すように、目標とする微細溝の傾斜面の傾斜角度αに、切込み角（切れ刃角）ｋを加えた値となる。
【００５２】
θ＝α＋ｋ
ここで、主軸２４はエアベアリングで支持されている。直交するＸ、Ｚ２軸のテーブルには、高剛性でかつ減衰性の高い油静圧案内と油静圧ねじを採用しており、機械的な接触部を持たない位置決め機構になっている。Ｘ、Ｚ軸は、ＡＣサーボモータによって駆動されている。テーブルの位置設定には、レーザスケールによるフルクローズド制御を用いており、最小設定単位は１０ｎｍ／ｓｔｅｐである。Ｂ軸はＢ軸回転テーブル２１に油静圧軸受、駆動にバックラッシュのない摩擦駆動方式を採用し、０．００１°の分解能が得られている。
【００５３】
加工条件を表２に表す。
【００５４】
【表２】
2005096064.tif 000007
すなわち、被加工物は直径３０ｍｍの単結晶Ｇｅ（１１０）、フレネルレンズのレンズ曲率半径（Ｒ）は１００ｍｍ、微細溝の深さ（ｄ）は５０μｍ、微細溝の幅（ｂ）は３００μｍ〜３ｍｍ、工具すくい角は−３０°、工具逃げ角は６°、工具刃先角は６０°、切れ刃角（ｋ）は０．２°、切取り厚さ（ｈ）は３５ｎｍ〜５０ｎｍ、主軸の回転数は１０００ｒｐｍ、送り量（ｆ）は１０μｍ／ｒｅｖ、切削液は灯油噴霧である。
【００５５】
このように、切削加工工具として、刃先角６０°、すくい角−３０°、逃げ角６°の単結晶剣状ダイヤモンドバイトを使用した。
【００５６】
図９はその微小な剣状ダイヤモンドバイトの先端の構造を示すＳＥＭ写真であり、図９（ａ）はそのバイトの上面図、図９（ｂ）はそのバイトの側面図である。ここで、２３はバイト、２３Ａはそのバイトのすくい面、２３Ｂはそのバイトの逃げ面を示している。
【００５７】
なお、Ｇｅ（１１０）を切削する場合、すべての結晶面において延性モード切削が可能である最小臨界切取り厚さｄcminが約６０ｎｍであるため、本実験では、全ての工程において切取り厚さｈを５０ｎｍ未満になるように設定した。
【００５８】
図１０は、加工したフレネルレンズの２次元断面形状と理想形状の間の差から計算した形状誤差である。形状誤差のＰ−Ｖ値は、約５００ｎｍであった。
【００５９】
図１１は、レーザプローブ式非接触３次元形状測定器により測定した本発明の具体例の加工したフレネルレンズの形状を示す画像、図１２は本発明の具体例の加工したフレネルレンズの２次元断面プロファイルを示す図である。
【００６０】
これらの図から明らかなように、微細溝の断面形状は理想的に形成されている。溝の表面粗さを測定した結果、切削方向で２０ｎｍＲｙ、送り方向で５０ｎｍＲｙであった。
【００６１】
図１３は、加工したフレネルレンズの表面をノマルスキ顕微鏡で観察した画像であり、この図によれば、仕上げ面は延性モード切削によって形成されており、脆性破壊は全く観察されないことが分かる。
【００６２】
図１４は、加工中に形成された切りくずをＳＥＭにより観察した画像である。このように切りくずは均一に形成されており、連続した流れ型となっている。このような切りくず形態は、脆性材料であるＧｅが塑性変形によって除去されていることを説明している。
【００６３】
上記のように構成したので、上記特許文献７に比べると、本発明の加工方法は、理想曲線の接線との間に微小な角度を保持させながら、理想曲線の外側で直線の包絡によって加工するため、上記特許文献７のような疑似曲線ではなく、曲面そのものを形成できる利点がある。
【００６４】
また、本発明の加工方法は、工作物１回転あたりの切取り厚さをある臨界値以下に制御することによって、脆性材料を延性モードで加工できるので、脆性材料製フレネルレンズの加工に好適である。
【００６５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の軸対称回折曲面の切削加工方法は、特に、脆性材料からなるフレネルレンズあるいは類似の形状を有するその他の光学部品の製造に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例を示すフレネルレンズの断面形状を示す図である。
【図２】本発明の実施例を示す被加工物としてのフレネルレンズの加工方式の模式図である。
【図３】図２の部分拡大図（その１）である。
【図４】図２の部分拡大図（その２）である。
【図５】本発明にかかる加工機の外観を示す代用図面としての写真である。
【図６】本発明にかかる加工機におけるバイトの先端の位置を示す図である。
【図７】本発明にかかるフレネルレンズを加工する際の工具（バイト）軌跡を示す図である。
【図８】本発明にかかる加工用ＮＣ（数値制御）プログラムのフローチャートである。
【図９】微小な剣状ダイヤモンドバイトの先端の構造を示すＳＥＭ写真である。
【図１０】加工したフレネルレンズの２次元断面形状と理想形状の間の差から計算した形状誤差を示す図である。
【図１１】レーザプローブ式非接触３次元形状測定器により測定した本発明の具体例の加工したフレネルレンズの形状を示す画像である。
【図１２】図１１に示される本発明の具体例の加工したフレネルレンズの２次元断面プロファイルを示す図である。
【図１３】本発明の具体例の加工したフレネルレンズの表面をノマルスキ顕微鏡で観察した画像を示す図である。
【図１４】本発明の具体例の加工中に形成された切りくずをＳＥＭにより観察した画像を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    フレネルレンズ基板
２    フレネルレンズ基板の回転中心
３    切削加工面
４    微細溝
４Ａ    垂直な壁面
４Ｂ    一定あるいは可変の曲率を持つ曲面
５    微小な剣状バイト
５−１    第１のバイト位置
５−２    第２のバイト位置
５Ａ    切れ刃
６    加工面接線（理想形状の接線）
７    理想形状
ｄ    微細溝の深さ
ｋ    切れ刃角
ｆ    送り量
ｈ    切取り厚さ
ｂ    微細溝の幅
Ｒ    曲率半径
２１    Ｂ軸回転テーブル
２２    工具台
２３    バイト
２３Ａ    バイトのすくい面
２３Ｂ    バイトの逃げ面
２４    主軸
２５    工作物（被加工物）
【図１】
2005096064.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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【図５】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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