JPH09248741A

JPH09248741A - 研磨方法

Info

Publication number: JPH09248741A
Application number: JP8054889A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Tsushima; 光雄対馬; Kengo Yasui; 健吾安井; Kazuji Nomura; 和司野村; Hajime Ichikawa; 元市川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】加工面形状を崩すことなく、うねり除去が行え
る研磨方法を提供する。【解決手段】加工面形状と設計面形状との形状誤差を部
分的に修正する部分修正研磨を加工面に施すステップ
（Ｓ１０１）と、部分修正研磨を施された前記加工面の
うねりを除去するステップ（Ｓ１０２）を繰返し行い、
その後、精度の高い部分修正研磨を加工面に施すステッ
プ（Ｓ１０３）と、Ｓ１０２で用いたポリシャとは、接
触面積及び硬さが異なるポリシャで加工面の微小なうね
りを除去するステップ（Ｓ１０３）を繰返し行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工面を研磨する
ための研磨方法、特に、鏡面を有する光学レンズ、ミラ
ー等の非球面研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学レンズやミラーに非球面を用いる
と、ある種の光学系では著しく性能が改善されることが
古くから知られている。放物面、双曲面、楕円面などの
回転２次曲面の非球面鏡が、ニュートン、カセグレン、
グレゴリー反射望遠鏡の主鏡、副鏡に用いられているこ
とは有名である。乱視用眼鏡レンズ、強度のルーペやコ
ンデンサレンズ、プロジェクター用反射鏡なども、非球
面光学部品としてよく知られている。

【０００３】非球面の製作方法には、材料が可塑性／流
動性を持つ間に型を用いて表面形状を製作する加熱変形
法や、加工物の表面に透明物質や反射物質の薄膜を付着
させて非球面を作製する薄膜付着法等があるが、精密非
球面の製作には、研磨を用いた除去加工が最も多く用い
られる。研磨除去方法では、ポリシングなどにより加工
表面の余剰部分を除去していき、目的の非球面に仕上げ
ていく。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さて、非球面光学系の
設計技術は、最近、急速に進展しており、これに伴っ
て、高精度の非球面の製作の要求が高まっている。この
場合、面形状創成時に生じるうねりが特に問題となる。

【０００５】しかしながら、従来の非球面研磨方法は、
特定のポリシャのみを用いて研磨を行うものであったた
め、高精度の非球面の製作にこの研磨方法をそのまま用
いると様々な問題が生じる。例えば、加工面形状と設計
面形状との形状誤差を部分的に修正する部分修正研磨を
加工面に施した後、前記加工面のうねりを除去しようと
すると、せっかく創成した面形状を崩してしまうことが
ある。また、特定のポリシャのみでは、除去可能なうね
りの大きさに限界がある。

【０００６】このような問題点を鑑み、本発明の目的
は、加工面形状を崩すことなく、うねり除去が行える研
磨方法を提供することにある

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の一態様によれば、加工面を研磨するための研
磨方法において、加工面形状と設計面形状との形状誤差
を部分的に修正する部分修正研磨を前記加工面に施すス
テップと接触面積及び硬さが異なるポリシャを多段階に
使い分け、部分修正研磨を施された前記加工面のうねり
を除去するステップとを有することを特徴とする研磨方
法が提供される。

【０００８】前記ポリシャとして、研磨シートを弾性部
材で支持したものを用いても構わない。この弾性部材
は、圧縮空気で膨張可能なものであってもよい。

【０００９】また、前記設計面形状は、例えば、非球面
形状でも構わない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１１】図１には、本実施形態の研磨工程が示され
ている。該研磨工程では、被加工物の加工面を予め設計
された非球面に仕上げるものとする。図中、「部分修正
研磨」では、加工面形状と設計面形状との形状誤差を部
分的に修正する研磨を行う。また、「一様研磨」では、
「部分修正研磨」を施された加工面に存在するうねりを
除去するために加工面全体を研磨する。なお、ステップ
１０２（Ｓ１０２）の「一様研磨」では、比較的長い波
長のうねりを除去し、Ｓ１０４の「一様研磨」では、比
較的短い波長のうねりを除去する。すなわち、研磨工程
の前半では、Ｓ１０１とＳ１０２を繰返し行うことで、
ある程度の精度をもった面形状を創成し、研磨工程の後
半では、Ｓ１０３とＳ１０４を繰返し行うことで、前記
面形状を最終的な設計面形状に仕上げていく。Ｓ１０
２、Ｓ１０４で除去するうねりの大きさは、被加工物の
大きさ、材質、用途等を勘案して決定される。なお、う
ねりとは、加工面全体における形の狂いをきたす程大き
くはないが、微細な凹凸を表す表面あらさの範囲に入る
程小さくはない、連続したゆがみを意味する。

【００１２】図２には、Ｓ１０２で用いる非球面研磨装
置の一例が示されている。

【００１３】この研磨装置は、図２（ａ）に示すよう
に、被加工物１を矢印Ａ方向に回転させる回転テーブル
２と、スピンドル３の先端部に固定されたポリシャ４と
を備える。スピンドル３を駆動する駆動手段については
図示省略する。スピンドル３は、被加工物１の加工面に
ポリシャ４を押圧しており、この状態を保ちつつ、回転
テーブル２と同方向（矢印Ｂ方向）に強制回転しなが
ら、矢印Ｃ方向に揺動する。この際、スピンドル３の軸
線は、加工面に対して常に垂直になるように保たれてい
る。なお、スピンドル３は、揺動時において回転テーブ
ル２の回転軸を通過することになるが、回転軸の片側の
みの揺動を行わせるようにしても構わない。

【００１４】図２（ｂ）には、ポリシャ４の一部を拡大
した様子が示されている。このようにポリシャ４は、金
属製のベース皿４ａと、ベース皿４ａに接着剤で固定さ
れた弾性体４ｂを有して構成されている。弾性体４ｂに
は、研磨シート４ｃが接着剤で固定されている。

【００１５】図３には、ステップ１０４で用いる非球面
研磨装置の一例が示されている。同図において、前述の
非球面研磨装置と同一の構成要素については、同一の符
号を付して説明を省略する。

【００１６】図３の研磨装置では、ポリシャ１４が、中
空のスピンドル１３の先端部に円板状の支持部材１４ａ
を取り付けた構造になっている。支持部材１４ａの中央
部は、空気穴（図示省略）が形成されている。支持部材
１４ａには、膨張自在な弾性シート１４ｂが装着されて
いる。弾性シート１４ｂの表面には、図３（ｃ）に示す
ように、研磨シート１４ｃが貼付されている。そして、
中空のスピンドル１３から圧縮空気が送られると、研磨
シート１４ｃを付けた弾性シート１４ｂは、図３（ｂ）
に示すように膨張し、研磨可能な状態となる。

【００１７】以上、２種類の非球面研磨装置について説
明したが、図１のＳ１０２、Ｓ１０４では、具体的に
は、以下の作業を行った。被加工物は、光学ガラスで形
成された直径約３２０ｍｍの凹レンズである。なお、被
加工物は、光学レンズに限定されるわけでなく、例え
ば、ミラーでも構わない。

【００１８】ステップ１０２では、図２の非球面研磨装
置に以下の項目を設定し、うねり除去を行った。

【００１９】弾性体４ａには、硬質のネオプレンスポン
ジを用いた。該スポンジの硬度は、約４０°である。ポ
リシャ４と加工面との接触面積（具体的には、研磨シー
ト４ｃと加工面との接触面積）は、当該加工面の面積の
約１／５程度に設定した。研磨圧力は、約１００ｇｆ／
ｃｍ²である。スピンドル３の揺動速度は、約２００ｍ
ｍ／ｍｉｎに設定した。ポリシャの回転数は、３０〜３
５ｒｐｍに設定した。前述のスポンジの硬度は、ＪＩＳ
Ｋ６３０１（加硫ゴム物理試験方法）に準じて測定し
た。

【００２０】Ｓ１０１及びＳ１０２を繰返し行った結
果、面形状がある程度創成され、さらに、波長１０ｍｍ
程度のうねりを除去することができた。なお、これより
も、さらに小さなうねりについては、Ｓ１０１及びＳ１
０２をこのまま繰返しても除去されにくい。

【００２１】そこで、加工面の面形状を設計面形状にさ
らに近付けるための部分修正研磨（Ｓ１０３）と、Ｓ１
０２で用いたポリシャ４と接触面積及び硬さが異なるポ
リシャ１４を用いた一様研磨（Ｓ１０４）を繰返し行っ
た。

【００２２】ステップ１０４では、図３の非球面研磨装
置に以下の項目を設定し、うねり除去を行った。

【００２３】弾性シート１４ｂには、ゴムシートを用い
た。ポリシャ１４と加工面との接触面積（具体的には、
研磨シート１４ｃと加工面との接触面積）は、当該加工
面の面積の約１／１０程度に設定した。なお、圧縮空気
で膨らませたポリシャ１４の硬度は、前述のネオプレン
スポンジを用いた場合と比較して、１／５程度にした。
研磨圧力は、約５０ｇｆ／ｃｍ²である。ポリシャの回
転数は、１００〜２００ｒｐｍに設定した。スピンドル
１３の揺動速度は、３０ｍｍ／ｍｉｎ程度に設定した。

【００２４】Ｓ１０３及びＳ１０４を繰返し行った結
果、目的の設計面形状が創成でき、さらに、波長１ｍｍ
程度のうねりも除去することができた。

【００２５】このように本実施形態では、Ｓ１０２とＳ
１０４の各一様研磨工程において、接触面積及び硬さが
異なるポリシャを使い分けているので、面形状を崩すこ
となく、極微小なうねりまで除去することができる。使
用するポリシャの接触面積及び硬さについては、除去す
るうねりの大きさに応じて随時決定すればよい。

【００２６】なお、Ｓ１０１、Ｓ１０３の部分修正研磨
で用いる非球面研磨装置については、特に説明しなかっ
たが、加工面の面形状の創成が可能な一般的な非球面研
磨装置を用いることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、部分修正研磨で創成さ
れた加工面のうねりを、接触面積及び硬さが異なるポリ
シャを多段階に使い分けて除去するので、加工面形状を
崩すことなく微小なうねりまで除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態の研磨工程を示すブロ
ック図。

【図２】図１のＳ１０２で用いる非球面研磨装置の一例
を示す構成図。

【図３】図１のＳ１０４で用いる非球面研磨装置の一例
を示す構成図。

【符号の説明】

１：被加工物、２：回転テーブル、３、１３：スピンドル、４、１４：ポリシャ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市川元東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工面を研磨するための研磨方法におい
て、加工面形状と設計面形状との形状誤差を部分的に修正す
る部分修正研磨を前記加工面に施すステップと接触面積
及び硬さが異なるポリシャを多段階に使い分け、部分修
正研磨を施された前記加工面のうねりを除去するステッ
プとを有することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】請求項１において、前記ポリシャとして、研磨シートを弾性部材で支持した
ポリシャを用いることを特徴とする研磨方法。
【請求項３】請求項２において、前記弾性部材は、圧縮空気で膨張可能であることを特徴
とする研磨方法。
【請求項４】請求項１、２または３において、前記設計面形状は、非球面形状であることを特徴とする
研磨方法。