JPH11262858A - ワークピースの仕上げ方法及び装置 - Google Patents
ワークピースの仕上げ方法及び装置Info
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- JPH11262858A JPH11262858A JP35545898A JP35545898A JPH11262858A JP H11262858 A JPH11262858 A JP H11262858A JP 35545898 A JP35545898 A JP 35545898A JP 35545898 A JP35545898 A JP 35545898A JP H11262858 A JPH11262858 A JP H11262858A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
- B24B37/015—Temperature control
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】光学レンズの研摩等の高精度表面仕上げ工程
で、従来の超音波厚さゲージや熱センサーでは解像度や
精度等に欠点が多かったので、これを解決する仕上げ方
法と装置を提供すること。 【解決手段】研摩装置２０は、仕上げられるワークピー
スＷを受容するためのワークステーションを有する仕上
げ装置としてのリング研摩装置と、当ワークステーショ
ンを現場計測２４する干渉計２６及び監視制御装置２８
と、から成る。当リング研摩装置は、回転テーブル３
０、同上に配置したラップ３８と、同ラップをテーブル
の半径方向に移動可能な回転コンディショニング工具３
４を備え、当コンディショニング工具に上記制御装置を
電子的に結合して、上記干渉計からの入力信号をベース
として、自動的に上記テーブルに対してコンディショニ
ング工具の半径方向位置を変える構成とした。
で、従来の超音波厚さゲージや熱センサーでは解像度や
精度等に欠点が多かったので、これを解決する仕上げ方
法と装置を提供すること。 【解決手段】研摩装置２０は、仕上げられるワークピー
スＷを受容するためのワークステーションを有する仕上
げ装置としてのリング研摩装置と、当ワークステーショ
ンを現場計測２４する干渉計２６及び監視制御装置２８
と、から成る。当リング研摩装置は、回転テーブル３
０、同上に配置したラップ３８と、同ラップをテーブル
の半径方向に移動可能な回転コンディショニング工具３
４を備え、当コンディショニング工具に上記制御装置を
電子的に結合して、上記干渉計からの入力信号をベース
として、自動的に上記テーブルに対してコンディショニ
ング工具の半径方向位置を変える構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は表面仕上げ方法及び
装置、特に、ワークピースを表面仕上げ装置によって研
摩又は仕上げながらワークピースの寸法特性を現場で測
定する方法及び装置に関するものである。
装置、特に、ワークピースを表面仕上げ装置によって研
摩又は仕上げながらワークピースの寸法特性を現場で測
定する方法及び装置に関するものである。
【０００２】本発明の好ましい実施例においては、ワー
クピースの光学的厚さ変化を干渉計で測定し、この測定
結果で仕上げ工程を制御し所望の寸法特性のワークピー
スを得るようにする。
クピースの光学的厚さ変化を干渉計で測定し、この測定
結果で仕上げ工程を制御し所望の寸法特性のワークピー
スを得るようにする。
【０００３】
【従来の技術】ガラス，シリコン，金属，セラミックス
等のワークピースの１つ以上の面を研摩し、削り、また
は機械加工するための種々の用途に表面仕上げ装置が用
いられている。表面仕上げ装置は、ワークピースを所望
の厚さ、伝送波面の質、所望の平滑度及びまたは所望の
形状に仕上げるために用いられている。
等のワークピースの１つ以上の面を研摩し、削り、また
は機械加工するための種々の用途に表面仕上げ装置が用
いられている。表面仕上げ装置は、ワークピースを所望
の厚さ、伝送波面の質、所望の平滑度及びまたは所望の
形状に仕上げるために用いられている。
【０００４】本発明が適用される表面仕上げ装置の１つ
は、リング研摩装置である。このリング研摩装置は、ク
レーン研摩機，ラッピング機，プラネタリー研摩機，連
続研摩機等として既知であり、上方ワーク面やピッチ環
によって形成されたラップを有する大きな回転ターンテ
ーブルによって特徴づけられている。ローラによって回
転される複数のワークリングがラップ上に直接または僅
かその上部に配置されている。ワークピースを受容する
ため少くとも１つのワークステーションが各ワークリン
グ内に形成されている。大きく平らなコンデショニング
工具がラップの面上に配置され、ラップの平滑度を調節
するため半径方向に移動される。
は、リング研摩装置である。このリング研摩装置は、ク
レーン研摩機，ラッピング機，プラネタリー研摩機，連
続研摩機等として既知であり、上方ワーク面やピッチ環
によって形成されたラップを有する大きな回転ターンテ
ーブルによって特徴づけられている。ローラによって回
転される複数のワークリングがラップ上に直接または僅
かその上部に配置されている。ワークピースを受容する
ため少くとも１つのワークステーションが各ワークリン
グ内に形成されている。大きく平らなコンデショニング
工具がラップの面上に配置され、ラップの平滑度を調節
するため半径方向に移動される。
【０００５】使用に際しては、ワークピースを対応する
ワークステーション（即ち、対応するワークリング内）
に配置し、ラップを研摩又は仕上げ用の粒子を含むスラ
リーと共に流動せしめ、ターンテーブルを回転してワー
クリングを回転せしめる。ワークピースはラップ上をワ
ークリングと共にラップと同期した角速度で移動し、ラ
ップとワークピースのワーク面の位置間の平均相対速度
が一定となるようにする。ワークピースとラップ間の相
対移動によってワークピースの前面がスラリー内の粒子
による化学−機械的摩擦によって研摩される。
ワークステーション（即ち、対応するワークリング内）
に配置し、ラップを研摩又は仕上げ用の粒子を含むスラ
リーと共に流動せしめ、ターンテーブルを回転してワー
クリングを回転せしめる。ワークピースはラップ上をワ
ークリングと共にラップと同期した角速度で移動し、ラ
ップとワークピースのワーク面の位置間の平均相対速度
が一定となるようにする。ワークピースとラップ間の相
対移動によってワークピースの前面がスラリー内の粒子
による化学−機械的摩擦によって研摩される。
【０００６】研摩工程は、所望の結果を得るため注意深
くモニタし、制御する必要がある。例えば、ワークピー
スが光学素子として用いるガラス素子の場合には前面ま
たはワーク面の平滑度と形状はサブミクロンの誤差範囲
とする必要がある。研摩精度を上げるためワーク面上の
研摩操作の効果を注意深くモニタする必要があり、リン
グ研摩装置や他の表面仕上げ装置は、ワーク面の形状が
所望の形状となるよう調節する必要がある。
くモニタし、制御する必要がある。例えば、ワークピー
スが光学素子として用いるガラス素子の場合には前面ま
たはワーク面の平滑度と形状はサブミクロンの誤差範囲
とする必要がある。研摩精度を上げるためワーク面上の
研摩操作の効果を注意深くモニタする必要があり、リン
グ研摩装置や他の表面仕上げ装置は、ワーク面の形状が
所望の形状となるよう調節する必要がある。
【０００７】モニタ及び調節操作には大きな労力と，反
復と，時間を必要とする。第１に少くとも１つのワーク
ピース（以下サンプルワークピースと称する）をテスト
のためリング研摩装置から取り出さなければならない。
次いで、サンプルワークピースの安定状態の形状を正確
に測定するため操作者はサンプルワークピースをリング
研摩装置から取り出した後一所の時間経過せしめてワー
クピースの形状を安定化せしめる。
復と，時間を必要とする。第１に少くとも１つのワーク
ピース（以下サンプルワークピースと称する）をテスト
のためリング研摩装置から取り出さなければならない。
次いで、サンプルワークピースの安定状態の形状を正確
に測定するため操作者はサンプルワークピースをリング
研摩装置から取り出した後一所の時間経過せしめてワー
クピースの形状を安定化せしめる。
【０００８】この安定化の期間は素子の材質及び形状に
よるが、通常５分〜１時間である。この遅延によって、
１）研摩工程中摩擦によって作られた熱による熱膨張
と、２）サンプルワークピースから液体が蒸発すること
による熱変形のためリング研摩装置から取り出したとき
サンプルワークピースが等温形状から初期変形する。従
って、ワークピースのワーク面が所望形状以上に凹凸と
なった場合（ラップが所望形状以上に凹凸となったと
き）、操作者はこの欠点を補償するため推定された量だ
けラップに対するコンデショニング工具の半径方向位置
を調節し、サンプルワークピースをワークピースに戻
し、仕上げプロセス調節の効果がワークピースのワーク
面に反映されるに十分な時間ワークピースの研摩を待つ
必要がある。この期間は変動するが、通常２時間程度で
ある。サンプルワークピースは再びリング研摩装置から
取り出し、形状が安定する迄待ち、仕上げプロセスの先
の調節の効果を確かめるため測定する。ワークピースを
初めに測定のためリング研摩装置から取り出してから調
節による効果が判る迄の時間は３時間以上である。
よるが、通常５分〜１時間である。この遅延によって、
１）研摩工程中摩擦によって作られた熱による熱膨張
と、２）サンプルワークピースから液体が蒸発すること
による熱変形のためリング研摩装置から取り出したとき
サンプルワークピースが等温形状から初期変形する。従
って、ワークピースのワーク面が所望形状以上に凹凸と
なった場合（ラップが所望形状以上に凹凸となったと
き）、操作者はこの欠点を補償するため推定された量だ
けラップに対するコンデショニング工具の半径方向位置
を調節し、サンプルワークピースをワークピースに戻
し、仕上げプロセス調節の効果がワークピースのワーク
面に反映されるに十分な時間ワークピースの研摩を待つ
必要がある。この期間は変動するが、通常２時間程度で
ある。サンプルワークピースは再びリング研摩装置から
取り出し、形状が安定する迄待ち、仕上げプロセスの先
の調節の効果を確かめるため測定する。ワークピースを
初めに測定のためリング研摩装置から取り出してから調
節による効果が判る迄の時間は３時間以上である。
【０００９】熟練者でも、仕上げ装置の操作に対する多
くの調節による効果を正しく予測することはできない。
調節は一般に所望の効果を得るのに不足であったり過剰
であったりするためワークピースは初め大きく凸状であ
ったものが調節後では大きく凹状になったりする。この
結果、測定と調節を反復しなければならない。光学素子
として用いるガラスワークピースを正確に研摩するため
には１０〜２０回の繰り返しが必要である。このような
繰り返しには３時間以上必要とし、仕上げ工程の全期間
は３０〜６０時間以上となる。グランダー等による予備
仕上げ操作では表面平滑度エラーを数ミクロン程度とな
し得、仕上げ速度は１時間当り１ミクロンであり、所望
の平滑度を得るためには仕上げ期間に比べ僅かではある
が通常２〜３時間必要とされる。従って、仕上げ工程
は、１０〜２０回の繰り返しではなく瞬時になし得ると
すれば仕上げ工程を２〜３時間で行なうことができる。
くの調節による効果を正しく予測することはできない。
調節は一般に所望の効果を得るのに不足であったり過剰
であったりするためワークピースは初め大きく凸状であ
ったものが調節後では大きく凹状になったりする。この
結果、測定と調節を反復しなければならない。光学素子
として用いるガラスワークピースを正確に研摩するため
には１０〜２０回の繰り返しが必要である。このような
繰り返しには３時間以上必要とし、仕上げ工程の全期間
は３０〜６０時間以上となる。グランダー等による予備
仕上げ操作では表面平滑度エラーを数ミクロン程度とな
し得、仕上げ速度は１時間当り１ミクロンであり、所望
の平滑度を得るためには仕上げ期間に比べ僅かではある
が通常２〜３時間必要とされる。従って、仕上げ工程
は、１０〜２０回の繰り返しではなく瞬時になし得ると
すれば仕上げ工程を２〜３時間で行なうことができる。
【００１０】上記繰り返し仕上げプロセスはテストのた
めの“モニタプラグ”または“ウイトネスサンプル”を
用いて短時間で行なうことができる。モニタプラグは、
他のワークステーションで同時に研摩される他の“真
の”ワークピースのように温度変化の影響を受けない非
常に安定なワークピースである。モニタプラグが所望の
形状となれば、操作者はモニタプラグの形状を周期的に
測定することによって他のワークステーションにおける
“真の”ワークピースが同一の形状を有するものと考え
ることができる。その結果、毎回、総ての“真の”ワー
クピースを測定する必要が無くなる。然しながら、繰り
返しの測定と調節は必要であり、形状を測定できるよう
になる前に各測定サイクルの間モニタプラグの形状を安
定せしめる必要がある。
めの“モニタプラグ”または“ウイトネスサンプル”を
用いて短時間で行なうことができる。モニタプラグは、
他のワークステーションで同時に研摩される他の“真
の”ワークピースのように温度変化の影響を受けない非
常に安定なワークピースである。モニタプラグが所望の
形状となれば、操作者はモニタプラグの形状を周期的に
測定することによって他のワークステーションにおける
“真の”ワークピースが同一の形状を有するものと考え
ることができる。その結果、毎回、総ての“真の”ワー
クピースを測定する必要が無くなる。然しながら、繰り
返しの測定と調節は必要であり、形状を測定できるよう
になる前に各測定サイクルの間モニタプラグの形状を安
定せしめる必要がある。
【００１１】形状測定が現場で（ワークピースがリング
研摩装置上または他の表面仕上げ装置で研摩されている
間に）得られるならば、ワークピースを表面仕上げ装置
から取り出す必要がなく、測定の前に形状を安定にでき
るため上記繰り返し仕上げプロセスを大幅に短縮せしめ
ることができる。
研摩装置上または他の表面仕上げ装置で研摩されている
間に）得られるならば、ワークピースを表面仕上げ装置
から取り出す必要がなく、測定の前に形状を安定にでき
るため上記繰り返し仕上げプロセスを大幅に短縮せしめ
ることができる。
【００１２】このような現場計測のための１つの技術が
ダン及びセリノ著“イクステンディング ザ アキュラ
シイ アンド プレシジョン オブ イン−シチュ ウ
ルトラソニック シックネス メジャメント”第１２巻
（１９９５年 アメリカンソサエテイ フォア プレシ
ジョン エンジニアリング 発行）に示されている。こ
の文献には材料研摩正確に行なうための超音波厚さゲー
ジが提案されている。この技術では複数の超音波プロー
ブが研摩すべきワークピースの背面または未研摩面に設
けられる。各プローブにより音響パルスをワークピース
の厚さ方向に当てプローブに反射せしめる。プローブの
位置するワークピースの厚さを計るため短時間計測が採
用される。
ダン及びセリノ著“イクステンディング ザ アキュラ
シイ アンド プレシジョン オブ イン−シチュ ウ
ルトラソニック シックネス メジャメント”第１２巻
（１９９５年 アメリカンソサエテイ フォア プレシ
ジョン エンジニアリング 発行）に示されている。こ
の文献には材料研摩正確に行なうための超音波厚さゲー
ジが提案されている。この技術では複数の超音波プロー
ブが研摩すべきワークピースの背面または未研摩面に設
けられる。各プローブにより音響パルスをワークピース
の厚さ方向に当てプローブに反射せしめる。プローブの
位置するワークピースの厚さを計るため短時間計測が採
用される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記超音波厚さゲージ
には、解像度に制限があって光学レンズの研摩や他の多
くの高精度表面仕上げには使用できない欠点がある。例
えば、プローブの位置する部分の厚さ以外は測定でき
ず、ワークピースの全面の測定は不可能である。更に音
の通る材料の厚さに応じて音の速度が高くなる。ワーク
ピースには不純物や空洞等が不均一に含まれており、こ
れらの不均一性によって高速厚さ測定が不可能となる。
上記従来技術における超音波厚さ測定の欠点は、解像度
が約１または２ミクロンとなることである。この制限に
より用途が限定されている。
には、解像度に制限があって光学レンズの研摩や他の多
くの高精度表面仕上げには使用できない欠点がある。例
えば、プローブの位置する部分の厚さ以外は測定でき
ず、ワークピースの全面の測定は不可能である。更に音
の通る材料の厚さに応じて音の速度が高くなる。ワーク
ピースには不純物や空洞等が不均一に含まれており、こ
れらの不均一性によって高速厚さ測定が不可能となる。
上記従来技術における超音波厚さ測定の欠点は、解像度
が約１または２ミクロンとなることである。この制限に
より用途が限定されている。
【００１４】従来技術のリング研摩装置や他の仕上げ装
置の他の欠点は、ワークピースの熱変形を阻止できない
ことである。上述のようにワークピースは摩擦粒子との
間の摩擦熱によって仕上げ操作中熱膨張し、過剰な熱膨
張によりワークピースの前面の重量分布が不均一とな
り、仕上げによる摩耗が不均一となる。
置の他の欠点は、ワークピースの熱変形を阻止できない
ことである。上述のようにワークピースは摩擦粒子との
間の摩擦熱によって仕上げ操作中熱膨張し、過剰な熱膨
張によりワークピースの前面の重量分布が不均一とな
り、仕上げによる摩耗が不均一となる。
【００１５】仕上げ工程における熱膨張を防ぐため、ワ
ークピースの厚さ方向の温度変化を測定できることが望
ましい。例えば、リング研摩装置には、ラップ上を流れ
るスラリーの温度をラップ上に配置した熱センサーから
の信号に応じて調節できるスラリー供給装置を設けるこ
とができる。然しながら、従来の熱センサーではスラリ
ーの温度を正確に制御するためワークピースの厚さ方向
の温度差を正確に測定することができない。
ークピースの厚さ方向の温度変化を測定できることが望
ましい。例えば、リング研摩装置には、ラップ上を流れ
るスラリーの温度をラップ上に配置した熱センサーから
の信号に応じて調節できるスラリー供給装置を設けるこ
とができる。然しながら、従来の熱センサーではスラリ
ーの温度を正確に制御するためワークピースの厚さ方向
の温度差を正確に測定することができない。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、表面仕
上げ装置により、研摩されるワークピースを現場計測す
るにある。
上げ装置により、研摩されるワークピースを現場計測す
るにある。
【００１７】本発明の他の目的は、ワークピースの光学
的厚さ変化を検出し、ワークピースのワーク面の形状を
定める方法及び装置を得るにある。
的厚さ変化を検出し、ワークピースのワーク面の形状を
定める方法及び装置を得るにある。
【００１８】本発明のワークピースの仕上げ方法は、
（Ａ）ワークピースの少くとも１つのワーク面を仕上げ
装置内で仕上げる工程と、（Ｂ）上記ワークピースを上
記仕上げ装置内に配置したまま上記仕上げ工程の間に干
渉計を用い上記ワークピースの寸法特性を測定する工程
とより成ることを特徴とする。
（Ａ）ワークピースの少くとも１つのワーク面を仕上げ
装置内で仕上げる工程と、（Ｂ）上記ワークピースを上
記仕上げ装置内に配置したまま上記仕上げ工程の間に干
渉計を用い上記ワークピースの寸法特性を測定する工程
とより成ることを特徴とする。
【００１９】上記ワークピースの仕上げ方法は、上記測
定工程に応じて上記ワークピースが所望の寸法特性を有
するか定める工程を更に含み、上記調節工程が、上記ワ
ークピースが所望の特性を有することを定めたとき仕上
げ操作を終了することを特徴とする。
定工程に応じて上記ワークピースが所望の寸法特性を有
するか定める工程を更に含み、上記調節工程が、上記ワ
ークピースが所望の特性を有することを定めたとき仕上
げ操作を終了することを特徴とする。
【００２０】上記仕上げ装置はリング研摩装置であり、
このリング研摩装置が回転テーブルと、上記テーブル上
に配置したラップと、上記ラップ上に支持され上記ラッ
プの形状を変えるため上記テーブルの半径方向に移動可
能な回転コンデショニング工具とを含み、上記調節工程
が上記ラップの形状を変えるため上記テーブルに対して
上記コンデショニング工具の半径方向位置を変える工程
を含むことを特徴とする。
このリング研摩装置が回転テーブルと、上記テーブル上
に配置したラップと、上記ラップ上に支持され上記ラッ
プの形状を変えるため上記テーブルの半径方向に移動可
能な回転コンデショニング工具とを含み、上記調節工程
が上記ラップの形状を変えるため上記テーブルに対して
上記コンデショニング工具の半径方向位置を変える工程
を含むことを特徴とする。
【００２１】上記ワークピースの仕上げ方法は、（１）
測定工程の結果を用いて上記ワークピースの熱変形の値
を得る工程と、（２）上記ワークピースの厚さ方向の温
度差を定める工程を更に有することを特徴とする。
測定工程の結果を用いて上記ワークピースの熱変形の値
を得る工程と、（２）上記ワークピースの厚さ方向の温
度差を定める工程を更に有することを特徴とする。
【００２２】上記ワークピースの仕上げ方法は、上記ワ
ークピースの熱変形の値を得る工程が、上記ワークピー
スの厚さ変化の合計値を得る工程と、上記仕上げ装置に
よって仕上げられた熱に反応しないモニタプラグの厚さ
変化の合計値を得る工程と、上記ワークピースとモニタ
プラグ間の厚さの差を上記ワークピースの熱変形とみな
す工程とより成ることを特徴とする。
ークピースの熱変形の値を得る工程が、上記ワークピー
スの厚さ変化の合計値を得る工程と、上記仕上げ装置に
よって仕上げられた熱に反応しないモニタプラグの厚さ
変化の合計値を得る工程と、上記ワークピースとモニタ
プラグ間の厚さの差を上記ワークピースの熱変形とみな
す工程とより成ることを特徴とする。
【００２３】上記ワークピースの仕上げ方法は、１）上
記結合工程の結果をベースとして上記ワークピースの熱
変形の値を得る工程と、２）上記ワークピースの上記第
１，第２面間の温度差を定める工程とを更に有し、上記
調節工程が、上記リング研摩装置を通して循環するスラ
リーの温度を調節することを特徴とする。
記結合工程の結果をベースとして上記ワークピースの熱
変形の値を得る工程と、２）上記ワークピースの上記第
１，第２面間の温度差を定める工程とを更に有し、上記
調節工程が、上記リング研摩装置を通して循環するスラ
リーの温度を調節することを特徴とする。
【００２４】本発明のワークピースの仕上げ装置は、
（Ａ）仕上げられるワークピースを受容するためのワー
クステーションを有する仕上げ装置と、（Ｂ）ワークス
テーションに配置されたワークステーションを現場計測
するよう上記ワークステーションに対して位置決めした
干渉計とより成ることを特徴とする。
（Ａ）仕上げられるワークピースを受容するためのワー
クステーションを有する仕上げ装置と、（Ｂ）ワークス
テーションに配置されたワークステーションを現場計測
するよう上記ワークステーションに対して位置決めした
干渉計とより成ることを特徴とする。
【００２５】上記ワークピースの仕上げ装置は、上記仕
上げ装置が、回転テーブルと、上記テーブル上に配置し
たラップと、上記ラップ上に支持され上記ラップの形状
を変えるため上記テーブルの半径方向に移動可能な回転
コンデショニング工具を有するリング研摩装置であり、
上記制御器が、上記コンデショニング工具に電子的に結
合されており、上記干渉計から受け取った信号をベース
として自動的に上記テーブルに対して上記コンデショニ
ング工具の半径方向位置を変えることを特徴とする。
上げ装置が、回転テーブルと、上記テーブル上に配置し
たラップと、上記ラップ上に支持され上記ラップの形状
を変えるため上記テーブルの半径方向に移動可能な回転
コンデショニング工具を有するリング研摩装置であり、
上記制御器が、上記コンデショニング工具に電子的に結
合されており、上記干渉計から受け取った信号をベース
として自動的に上記テーブルに対して上記コンデショニ
ング工具の半径方向位置を変えることを特徴とする。
【００２６】上記ワークピースの仕上げ装置は、（Ａ）
回転テーブルと、上記テーブル上に配置したラップと、
研摩すべきワークピースを上記ラップ上で移動せしめる
リングアセンブリと、上記ラップ上に支持され上記ラッ
プの形状を変えるため上記テーブルの半径方向に移動可
能な回転コンデショニング工具とを有するリング研摩装
置と、（Ｂ）上記ラップ上に位置し、上記ラップ上で研
摩されるワークピースを現場計測できる干渉計と、
（Ｃ）上記干渉計に結合され、上記干渉計に応じた出力
信号を生ずる制御器とより成ることを特徴とする。
回転テーブルと、上記テーブル上に配置したラップと、
研摩すべきワークピースを上記ラップ上で移動せしめる
リングアセンブリと、上記ラップ上に支持され上記ラッ
プの形状を変えるため上記テーブルの半径方向に移動可
能な回転コンデショニング工具とを有するリング研摩装
置と、（Ｂ）上記ラップ上に位置し、上記ラップ上で研
摩されるワークピースを現場計測できる干渉計と、
（Ｃ）上記干渉計に結合され、上記干渉計に応じた出力
信号を生ずる制御器とより成ることを特徴とする。
【００２７】上記出力信号は上記ワークピースの寸法特
性を示す識別可能な信号であることを特徴とする。
性を示す識別可能な信号であることを特徴とする。
【００２８】上記制御器は上記コンデショニング工具と
電子的に結合されており、上記出力信号が、上記ラップ
の形状を変えるため上記コンデショニング工具を自動的
に上記テーブルの半径方向に再位置決めする制御信号で
あることを特徴とする。
電子的に結合されており、上記出力信号が、上記ラップ
の形状を変えるため上記コンデショニング工具を自動的
に上記テーブルの半径方向に再位置決めする制御信号で
あることを特徴とする。
【００２９】上記リング研摩装置は上記ラップ上にスラ
リーを循環せしめると共に、スラリーの温度を調節する
スラリー供給装置を有し、上記制御器が、上記ワークピ
ースの厚さ方向の温度差を定めるため上記干渉計からの
信号を用いて操作可能であり、上記制御器が上記スラリ
ー供給装置に結合されており、上記スラリーの温度を変
えるため上記温度差を用いて上記スラリー供給装置を自
動的に制御することを特徴とする。
リーを循環せしめると共に、スラリーの温度を調節する
スラリー供給装置を有し、上記制御器が、上記ワークピ
ースの厚さ方向の温度差を定めるため上記干渉計からの
信号を用いて操作可能であり、上記制御器が上記スラリ
ー供給装置に結合されており、上記スラリーの温度を変
えるため上記温度差を用いて上記スラリー供給装置を自
動的に制御することを特徴とする。
【００３０】上記ワークピースの仕上げ装置は、（Ａ）
回転テーブルと、上記テーブル上に配置したラップと、
研摩すべきワークピースを上記ラップ上で移動せしめる
リングアセンブリと、上記ラップ上に支持され上記ラッ
プの形状を変えるため上記テーブルの半径方向に移動可
能な回転コンデショニング工具と、上記ラップ上にスラ
リーを循環せしめ、上記スラリーの温度を調節するスラ
リー供給装置を有するリング研摩装置と、（Ｂ）少くと
も一部が上記ラップ上に位置し、上記ラップ上で研摩さ
れるワークピースを現場計測できる位相シフト干渉計
と、（Ｃ）（１）上記ラップの形状を変えるため上記テ
ーブルに対して上記コンデショニング工具の半径方向位
置を変え、（２）上記スラリー供給装置によって上記ス
ラリーの温度を変えるため上記干渉計から受け取った信
号をベースとして自動的に操作可能である、上記干渉計
とリング研摩装置に結合した制御器と、より成ることを
特徴とする。
回転テーブルと、上記テーブル上に配置したラップと、
研摩すべきワークピースを上記ラップ上で移動せしめる
リングアセンブリと、上記ラップ上に支持され上記ラッ
プの形状を変えるため上記テーブルの半径方向に移動可
能な回転コンデショニング工具と、上記ラップ上にスラ
リーを循環せしめ、上記スラリーの温度を調節するスラ
リー供給装置を有するリング研摩装置と、（Ｂ）少くと
も一部が上記ラップ上に位置し、上記ラップ上で研摩さ
れるワークピースを現場計測できる位相シフト干渉計
と、（Ｃ）（１）上記ラップの形状を変えるため上記テ
ーブルに対して上記コンデショニング工具の半径方向位
置を変え、（２）上記スラリー供給装置によって上記ス
ラリーの温度を変えるため上記干渉計から受け取った信
号をベースとして自動的に操作可能である、上記干渉計
とリング研摩装置に結合した制御器と、より成ることを
特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を説明する。
を説明する。
【００３２】（レジメ）
【００３３】本発明においては、ワークピースの少くと
も１つの面を仕上げる間にワークピースの少くとも１つ
の寸法特性を測定する。この測定は、ワークピースの前
面または後面から反射されて生ずる干渉模様を干渉計に
よって測定することによってなされる。ワークピースの
光学的厚さの変化は、干渉じまから定めることができ
る。得られた光学的厚さのデータは、ワークピースの所
望の寸法特性に関する情報を得るため直接、及びまたは
ワークピースの他の現場データと組み合わせて得ること
ができる。この寸法特性とは、例えば、光学的厚さの均
一性，ワーク面の平滑度及びまたはワーク面形状であ
る。これら測定結果は、最適時に仕上げ操作を終了し、
及びまたはワークピースのワーク面仕上げ装置の操作を
制御するため用い得る。ワークピースのワーク面とこれ
に対向する面間の温度差を、厚さの差または熱膨張係数
の差による熱変形特性の差を示すウイトネスサンプルま
たはモニタプラグと共に測定したときの計測結果から求
める。ウイトネスサンプルまたはモニタプラグはワーク
ピースに対する温度変化に比較的反応し難い材料で作る
のが好ましい。この温度差は、スラリー温度のように仕
上げ工程パラメータである温度の制御に用いることがで
きる。
も１つの面を仕上げる間にワークピースの少くとも１つ
の寸法特性を測定する。この測定は、ワークピースの前
面または後面から反射されて生ずる干渉模様を干渉計に
よって測定することによってなされる。ワークピースの
光学的厚さの変化は、干渉じまから定めることができ
る。得られた光学的厚さのデータは、ワークピースの所
望の寸法特性に関する情報を得るため直接、及びまたは
ワークピースの他の現場データと組み合わせて得ること
ができる。この寸法特性とは、例えば、光学的厚さの均
一性，ワーク面の平滑度及びまたはワーク面形状であ
る。これら測定結果は、最適時に仕上げ操作を終了し、
及びまたはワークピースのワーク面仕上げ装置の操作を
制御するため用い得る。ワークピースのワーク面とこれ
に対向する面間の温度差を、厚さの差または熱膨張係数
の差による熱変形特性の差を示すウイトネスサンプルま
たはモニタプラグと共に測定したときの計測結果から求
める。ウイトネスサンプルまたはモニタプラグはワーク
ピースに対する温度変化に比較的反応し難い材料で作る
のが好ましい。この温度差は、スラリー温度のように仕
上げ工程パラメータである温度の制御に用いることがで
きる。
【００３４】（装置構成要素の構成及び操作）
【００３５】本発明の特徴は、干渉計を表面仕上げ装置
に組み込み、ワークピースの寸法特性の１つ以上、即
ち、表面仕上げ装置によって研摩されるワークピースの
少くとも１つの面を現場で測定することである。本発明
は、ワークピースの少くとも１つの面をグランダーし、
削除し、または研摩するワークステーションを有し、干
渉計の光源からの干渉光ビームを少くとも周期的に発射
できる表面仕上げ装置に適用することができる。この表
面仕上げ装置は、例えばコンピュータ駆動のスピンド
ル，単一ポイントダイヤモンド回転装置，及び単一スピ
ンドル研摩装置上の研摩工具を有するＣＮＣ研摩装置，
化学−機械研摩（ＣＭＰ）装置，イオン切削装置，イオ
ン研摩装置，リング研摩装置である。関連する仕上げ装
置の操作要素に対するワークピースの位置は、適用毎に
変える。ある場合にはワークピースをラップ等の上に支
持する。他の場合にはワークピースをスピンドルまたは
アームによって支持する。以下仕上げ装置によって支持
するとは、ワークピースを仕上げる仕上げ装置の操作要
素とワークピース間の任意の位置に支持することを意味
する。
に組み込み、ワークピースの寸法特性の１つ以上、即
ち、表面仕上げ装置によって研摩されるワークピースの
少くとも１つの面を現場で測定することである。本発明
は、ワークピースの少くとも１つの面をグランダーし、
削除し、または研摩するワークステーションを有し、干
渉計の光源からの干渉光ビームを少くとも周期的に発射
できる表面仕上げ装置に適用することができる。この表
面仕上げ装置は、例えばコンピュータ駆動のスピンド
ル，単一ポイントダイヤモンド回転装置，及び単一スピ
ンドル研摩装置上の研摩工具を有するＣＮＣ研摩装置，
化学−機械研摩（ＣＭＰ）装置，イオン切削装置，イオ
ン研摩装置，リング研摩装置である。関連する仕上げ装
置の操作要素に対するワークピースの位置は、適用毎に
変える。ある場合にはワークピースをラップ等の上に支
持する。他の場合にはワークピースをスピンドルまたは
アームによって支持する。以下仕上げ装置によって支持
するとは、ワークピースを仕上げる仕上げ装置の操作要
素とワークピース間の任意の位置に支持することを意味
する。
【００３６】仕上げ装置によって仕上げられるワークピ
ースは、例えばシリコンウエハ，金属光学素子，及び光
学ミラー，平板，プリズムまたは窓のようなセラミック
またはガラスを含む。これらワークピースは“真の”の
ワークピースとする。この“真の”ワークピースと共に
仕上げられ、“真の”ワークピースの変化に応じた変化
を計測するためモニタされる“モニタプラグ”または
“ウイトネスプラグ”と呼ばれるワークピースを用い
る。“真の”ワークピースの代わりに、またはこれと共
にモニタプラグを現場計測する。例えば、“真の”ワー
クピースの夫々の正確な計測を必要としない場合には、
複数のワークピースをモニタする代わりに単一のモニタ
プラグのみをモニタすればモニタを単純化することがで
きる。更に、ワークピースの厚さ方向の温度差に起因す
る熱歪をモニタする場合には、比較的に熱に反応しない
モニタプラグを温度差によって変形する“真の”のワー
クピースと比較することによって以下説明するように平
坦でないラップに起因する変形から区別することができ
る。モニタプラグは更に“真の”ワークピースが光に不
透明な場合の現場計測用に用いることができる。
ースは、例えばシリコンウエハ，金属光学素子，及び光
学ミラー，平板，プリズムまたは窓のようなセラミック
またはガラスを含む。これらワークピースは“真の”の
ワークピースとする。この“真の”ワークピースと共に
仕上げられ、“真の”ワークピースの変化に応じた変化
を計測するためモニタされる“モニタプラグ”または
“ウイトネスプラグ”と呼ばれるワークピースを用い
る。“真の”ワークピースの代わりに、またはこれと共
にモニタプラグを現場計測する。例えば、“真の”ワー
クピースの夫々の正確な計測を必要としない場合には、
複数のワークピースをモニタする代わりに単一のモニタ
プラグのみをモニタすればモニタを単純化することがで
きる。更に、ワークピースの厚さ方向の温度差に起因す
る熱歪をモニタする場合には、比較的に熱に反応しない
モニタプラグを温度差によって変形する“真の”のワー
クピースと比較することによって以下説明するように平
坦でないラップに起因する変形から区別することができ
る。モニタプラグは更に“真の”ワークピースが光に不
透明な場合の現場計測用に用いることができる。
【００３７】ここで使用する“ワークピース”は“真
の”ワークピース、幾つかのワークピースから選んだ１
つのもの、及びまたはモニタプラブ、またはウイットネ
スプラグを意味する。以下本発明の実施例を図１〜図４
の研摩装置２０について説明する。
の”ワークピース、幾つかのワークピースから選んだ１
つのもの、及びまたはモニタプラブ、またはウイットネ
スプラグを意味する。以下本発明の実施例を図１〜図４
の研摩装置２０について説明する。
【００３８】研摩装置は、１）リング研摩装置２２と、
２）現場計測装置２４とを含む。現場計測装置２４は干
渉計２６とモニタ及び制御装置２８とを有する。以下そ
の詳細を説明する。
２）現場計測装置２４とを含む。現場計測装置２４は干
渉計２６とモニタ及び制御装置２８とを有する。以下そ
の詳細を説明する。
【００３９】リング研摩装置２２は、クレーン研摩装
置、ラッピング装置、プラネタリー研摩装置または連続
研摩装置として従来既知のものであり、ターンテーブル
３０と、リングアセンブリ３２と、コンデショニング工
具３４と、スラリー供給装置３６を含む。ターンテーブ
ル３０は花こう岩や金属の極めて堅い単一の厚板より成
る１〜数フィートの直径の大きな円板である。ターンテ
ーブル３０の上面にはリング研摩装置２２として機能す
るラップ３８を配置する。このラップ３８はターンテー
ブル３０の上面に配置した粘弾性材料の層により形成す
る。代表的なラップ材料は液状とし、所望の形状を有
し、この形状を研摩操作の間の所定期間維持できるよう
にすると共に、十分な多孔性を有し、スラリー供給装置
３６から供給されたスラリー中の粒子をつかみ研摩面上
に留め得るようにする。ポリウレタン発泡体のような光
学研摩ピッチを用い得る。
置、ラッピング装置、プラネタリー研摩装置または連続
研摩装置として従来既知のものであり、ターンテーブル
３０と、リングアセンブリ３２と、コンデショニング工
具３４と、スラリー供給装置３６を含む。ターンテーブ
ル３０は花こう岩や金属の極めて堅い単一の厚板より成
る１〜数フィートの直径の大きな円板である。ターンテ
ーブル３０の上面にはリング研摩装置２２として機能す
るラップ３８を配置する。このラップ３８はターンテー
ブル３０の上面に配置した粘弾性材料の層により形成す
る。代表的なラップ材料は液状とし、所望の形状を有
し、この形状を研摩操作の間の所定期間維持できるよう
にすると共に、十分な多孔性を有し、スラリー供給装置
３６から供給されたスラリー中の粒子をつかみ研摩面上
に留め得るようにする。ポリウレタン発泡体のような光
学研摩ピッチを用い得る。
【００４０】図１及び図２に示すように、リングアセン
ブリ３２をターンテーブル３０と、ラップ３８上のワー
クピースＷの上部に設ける。このリングアセンブリ３２
は、ラップ３８上に設けられラップ３８に対して回転す
るためローラ（図示せず）によって駆動される複数の例
えば３個のワークリング４０を有し、このワークリング
４０は、コンデショニング工具３４を受容するための円
周方向のスペースを形成するよう互に円周方向に離間し
て配置する。
ブリ３２をターンテーブル３０と、ラップ３８上のワー
クピースＷの上部に設ける。このリングアセンブリ３２
は、ラップ３８上に設けられラップ３８に対して回転す
るためローラ（図示せず）によって駆動される複数の例
えば３個のワークリング４０を有し、このワークリング
４０は、コンデショニング工具３４を受容するための円
周方向のスペースを形成するよう互に円周方向に離間し
て配置する。
【００４１】ワークリング４０の内側にはワークピース
Ｗを受容するためのワークステーションを形成する。こ
のワークステーションは、図示のようにワークリング４
０の内側開口によって形成するか、または、ワークリン
グ４０内に配置した、ワークピースを保持する金属，プ
ラスチックまたはフェノールの膜（図示せず）となし得
る。ワークリング４０の駆動ローラは、ターンテーブル
３０が回転し、ワークリング４０がラップ３８上で回転
したとき、ワークピースＷがラップ３８に同期した角速
度で回転するよう制御する。この同期回転は、各ワーク
ピースＷの研摩表面全体を等しく研摩せしめるために重
要であり、角速度が少しでも変れば研摩表面の半径方向
の研摩に差を生ずるようになる。
Ｗを受容するためのワークステーションを形成する。こ
のワークステーションは、図示のようにワークリング４
０の内側開口によって形成するか、または、ワークリン
グ４０内に配置した、ワークピースを保持する金属，プ
ラスチックまたはフェノールの膜（図示せず）となし得
る。ワークリング４０の駆動ローラは、ターンテーブル
３０が回転し、ワークリング４０がラップ３８上で回転
したとき、ワークピースＷがラップ３８に同期した角速
度で回転するよう制御する。この同期回転は、各ワーク
ピースＷの研摩表面全体を等しく研摩せしめるために重
要であり、角速度が少しでも変れば研摩表面の半径方向
の研摩に差を生ずるようになる。
【００４２】このような同期回転を作る構成は、本発明
の一部をなすものではない。かかる同期回転を得るため
の構成は、例えばコックその他による「アンニユラーラ
ッピング オブ プレシジョン オプティカル フラッ
トウエア」（オプティカルエンジニアリング発行）第１
５巻第５号、１９７６年９月〜１０月号に示されてい
る。
の一部をなすものではない。かかる同期回転を得るため
の構成は、例えばコックその他による「アンニユラーラ
ッピング オブ プレシジョン オプティカル フラッ
トウエア」（オプティカルエンジニアリング発行）第１
５巻第５号、１９７６年９月〜１０月号に示されてい
る。
【００４３】パーシュエーダ，ブルイザまたは回転工具
として知られているコンデショニング工具３４の目的
は、ラップ面を所望の形にするためラップ３８の平坦度
を制御することにある。この形状は、通常平らとする。
上記コンデショニング工具３４は既知であり、ラップ３
８上に載置される大きく，堅い，安定な形状の円形素子
より成る。コンデショニング工具３４は、１）ターンテ
ーブル３０の半径に略等しい直径とし、２）図２に示す
ようにターンテーブル３０の縁を越えて延びるようター
ンテーブル３０に対し偏心して配置する。コンデショニ
ング工具３４は、適当な駆動手段（図示せず）によって
図２の矢印の方向にターンテーブル３０に相対的に回転
し、既知の手段によって半径方向に移動せしめる。ラッ
プ３８に対するコンデショニング工具３４の半径方向の
移動によってラップ面の凹凸が変わるようになる。コン
デショニング工具３４が半径方向内方に移動したときラ
ップ面の凹みが増加し、外方に移動したとき減少する。
として知られているコンデショニング工具３４の目的
は、ラップ面を所望の形にするためラップ３８の平坦度
を制御することにある。この形状は、通常平らとする。
上記コンデショニング工具３４は既知であり、ラップ３
８上に載置される大きく，堅い，安定な形状の円形素子
より成る。コンデショニング工具３４は、１）ターンテ
ーブル３０の半径に略等しい直径とし、２）図２に示す
ようにターンテーブル３０の縁を越えて延びるようター
ンテーブル３０に対し偏心して配置する。コンデショニ
ング工具３４は、適当な駆動手段（図示せず）によって
図２の矢印の方向にターンテーブル３０に相対的に回転
し、既知の手段によって半径方向に移動せしめる。ラッ
プ３８に対するコンデショニング工具３４の半径方向の
移動によってラップ面の凹凸が変わるようになる。コン
デショニング工具３４が半径方向内方に移動したときラ
ップ面の凹みが増加し、外方に移動したとき減少する。
【００４４】スラリー供給装置３６によってスラリーを
閉ループ内でラップ３８上で循環せしめる。スラリーは
摩擦物質の粒子を有する水又は液体により構成する。幾
つかの粒子はラップ３８の上面の孔内に入り込み、他の
粒子はラップ３８の上面とワークピースＷ間で回動又は
移動し、ワークピースＷが流体の化学的相互作用及び又
は回転する粒子による摩擦，及び固定の粒子による摩擦
によって研摩される。スラリー供給装置３６は、スラリ
ータンク４２とスラリー加熱／冷却アセンブリ４４とを
有する。スラリータンク４２は、ラップ３８に接続した
入口と、上記加熱／冷却アセンブリ４４に接続した出口
を有する。加熱／冷却アセンブリ４４はスラリータンク
４２の出口に接続した入口と、ラップ３８に接続した出
口を有する。スラリータンクと加熱／冷却アセンブリ４
４間及びまたはその中には、１）スラリー供給装置３６
を介してスラリーを循環せしめるためのポンプと、２）
分離した加熱器と冷却器、または、これら両機能を有す
る単一の機構を有するスラリー温度制御器を設ける。
閉ループ内でラップ３８上で循環せしめる。スラリーは
摩擦物質の粒子を有する水又は液体により構成する。幾
つかの粒子はラップ３８の上面の孔内に入り込み、他の
粒子はラップ３８の上面とワークピースＷ間で回動又は
移動し、ワークピースＷが流体の化学的相互作用及び又
は回転する粒子による摩擦，及び固定の粒子による摩擦
によって研摩される。スラリー供給装置３６は、スラリ
ータンク４２とスラリー加熱／冷却アセンブリ４４とを
有する。スラリータンク４２は、ラップ３８に接続した
入口と、上記加熱／冷却アセンブリ４４に接続した出口
を有する。加熱／冷却アセンブリ４４はスラリータンク
４２の出口に接続した入口と、ラップ３８に接続した出
口を有する。スラリータンクと加熱／冷却アセンブリ４
４間及びまたはその中には、１）スラリー供給装置３６
を介してスラリーを循環せしめるためのポンプと、２）
分離した加熱器と冷却器、または、これら両機能を有す
る単一の機構を有するスラリー温度制御器を設ける。
【００４５】干渉計２６は、１）ワークステーション上
に（即ち、ワークリング４０内に）平行光を照射し、
２）ワークピースＷからの光を再結合し、３）再結合光
を分析するシステムを有する。この実施例の干渉計２６
は、その主構成部品としてメインフレーム５０と、折り
畳みミラー５２とを有する。然しながら、以下述べるよ
うにワークピースＷは干渉波面を形成することから干渉
計２６の一部とみなし得る。メインフレーム５０は、タ
ーンテーブル３０上にこれから半径方向に離間して配置
したメインフレームプラットフォーム５４上に設ける。
プラットフォーム５４はモニタ及び制御装置２８を囲む
移動カート５６上に設ける。
に（即ち、ワークリング４０内に）平行光を照射し、
２）ワークピースＷからの光を再結合し、３）再結合光
を分析するシステムを有する。この実施例の干渉計２６
は、その主構成部品としてメインフレーム５０と、折り
畳みミラー５２とを有する。然しながら、以下述べるよ
うにワークピースＷは干渉波面を形成することから干渉
計２６の一部とみなし得る。メインフレーム５０は、タ
ーンテーブル３０上にこれから半径方向に離間して配置
したメインフレームプラットフォーム５４上に設ける。
プラットフォーム５４はモニタ及び制御装置２８を囲む
移動カート５６上に設ける。
【００４６】メインフレーム５０はザイゴコーポレーシ
ョン製のＧＰＩのような干渉計を有する。代表的なメイ
ンフレーム５０は、レーザー等の光源、レーザーによっ
て作られたレーザービームを球形波面に拡散する空間周
波数フィルタービーム拡散器と、折り畳みミラー５２に
伝達された干渉光の平行波面を作るため拡散器からの波
面を集光する集光レンズとを有する。メインフレーム５
０には更に、ワークピースＷによって受け取られ、ビー
ムスプリッタによって反射される波面を受け取り、干渉
じまのイメージを作る固体カメラのようなイメージ装置
を有する。イメージ装置と光源の操作はイメージ装置と
光源を電子的に結合する内部電子プロセッサによって制
御する。この種メインフレーム５０の総てを有する干渉
計は、米国特許第４，５９４，００３号明細書に記載さ
れている。然しながら、その“フィゾー型干渉計”は本
発明ではワークピースＷで置換される。このワークピー
スＷは、平波面を受け取り干渉波面を集光レンズに反射
しビームスプリッタに加えるよう干渉空洞を区画する。
ョン製のＧＰＩのような干渉計を有する。代表的なメイ
ンフレーム５０は、レーザー等の光源、レーザーによっ
て作られたレーザービームを球形波面に拡散する空間周
波数フィルタービーム拡散器と、折り畳みミラー５２に
伝達された干渉光の平行波面を作るため拡散器からの波
面を集光する集光レンズとを有する。メインフレーム５
０には更に、ワークピースＷによって受け取られ、ビー
ムスプリッタによって反射される波面を受け取り、干渉
じまのイメージを作る固体カメラのようなイメージ装置
を有する。イメージ装置と光源の操作はイメージ装置と
光源を電子的に結合する内部電子プロセッサによって制
御する。この種メインフレーム５０の総てを有する干渉
計は、米国特許第４，５９４，００３号明細書に記載さ
れている。然しながら、その“フィゾー型干渉計”は本
発明ではワークピースＷで置換される。このワークピー
スＷは、平波面を受け取り干渉波面を集光レンズに反射
しビームスプリッタに加えるよう干渉空洞を区画する。
【００４７】折り畳みミラー５２は、ターンテーブル３
０上に適当なサポートによって取り付け、集光レンズか
らの平行ビームを９０°偏向し、図１に一点鎖線で示す
ように下方に指向し、リング研摩装置２２の操作の間移
動するワークステーションを介してラップ３８の一部に
加えるようにする。折り畳みミラー５２は更にワークピ
ースＷの前，後面Ｓ１とＳ２からの反射光または波面を
受け取り、これらをＧＰＩメインフレーム５０に戻す。
折り畳みミラー５２はターンテーブル３０上に直接ＧＰ
Ｉメインフレーム５０を位置せしめることによって省略
できる。然しながら、好ましい実施例においては、ＧＰ
Ｉメインフレームをターンテーブル上に設けるよりも容
易に折り畳みミラー５２をターンテーブル３０上に取り
付け得る。
０上に適当なサポートによって取り付け、集光レンズか
らの平行ビームを９０°偏向し、図１に一点鎖線で示す
ように下方に指向し、リング研摩装置２２の操作の間移
動するワークステーションを介してラップ３８の一部に
加えるようにする。折り畳みミラー５２は更にワークピ
ースＷの前，後面Ｓ１とＳ２からの反射光または波面を
受け取り、これらをＧＰＩメインフレーム５０に戻す。
折り畳みミラー５２はターンテーブル３０上に直接ＧＰ
Ｉメインフレーム５０を位置せしめることによって省略
できる。然しながら、好ましい実施例においては、ＧＰ
Ｉメインフレームをターンテーブル上に設けるよりも容
易に折り畳みミラー５２をターンテーブル３０上に取り
付け得る。
【００４８】図３に示すモニタ及び制御装置２８は、干
渉計２６から得た現場計測結果を用いて研摩操作の状態
を示し、及びまたはリング研摩装置２２の操作を制御す
る。モニタ及び制御装置２８は、主たる構成要件として
計測データプロセッサ６０と、制御指令プロセッサ６２
と、仕上げ装置制御器６４と、モニタまたは表示装置６
６と、第１，第２の入力装置６８と７０とを有する。
渉計２６から得た現場計測結果を用いて研摩操作の状態
を示し、及びまたはリング研摩装置２２の操作を制御す
る。モニタ及び制御装置２８は、主たる構成要件として
計測データプロセッサ６０と、制御指令プロセッサ６２
と、仕上げ装置制御器６４と、モニタまたは表示装置６
６と、第１，第２の入力装置６８と７０とを有する。
【００４９】計測データプロセッサ６０は、第１及び第
２入力端子と少くとも１つの出力端を有する一般目的デ
ジタルマイクロプロセッサである。第１，第２入力端子
は、ＧＰＩメインフレーム５０及び第１入力装置６８か
らの第１，第２信号を夫々受け取る。第１入力信号は、
干渉計２６によって測定された、ワークピースＷの光学
厚さの変化を示すものである。第２入力信号は、ワーク
ピースＷのスタート時及びまたは安定時の寸法的パラメ
ータに関する、第１の入力装置６８に手動その他によっ
て加えられた信号である。このデータは、１）ワークピ
ースＷの前，後面Ｓ１とＳ２のスタート時の形、２）ワ
ークピース及びまたはモニタプラグの熱膨張係数、３）
ワークピースＷの屈折率等に関する情報を作る。計測デ
ータプロセッサ６０は第１，第２信号を結合し、ワーク
ピースＷの１つ以上の寸法特性、例えば、表面形状、厚
さの均一性、熱変形等の情報を作る。
２入力端子と少くとも１つの出力端を有する一般目的デ
ジタルマイクロプロセッサである。第１，第２入力端子
は、ＧＰＩメインフレーム５０及び第１入力装置６８か
らの第１，第２信号を夫々受け取る。第１入力信号は、
干渉計２６によって測定された、ワークピースＷの光学
厚さの変化を示すものである。第２入力信号は、ワーク
ピースＷのスタート時及びまたは安定時の寸法的パラメ
ータに関する、第１の入力装置６８に手動その他によっ
て加えられた信号である。このデータは、１）ワークピ
ースＷの前，後面Ｓ１とＳ２のスタート時の形、２）ワ
ークピース及びまたはモニタプラグの熱膨張係数、３）
ワークピースＷの屈折率等に関する情報を作る。計測デ
ータプロセッサ６０は第１，第２信号を結合し、ワーク
ピースＷの１つ以上の寸法特性、例えば、表面形状、厚
さの均一性、熱変形等の情報を作る。
【００５０】制御指令プロセッサ６２は、計測データプ
ロセッサ６０と第２の入力装置７０からの信号を受け取
り、これらを結合し、リング研摩装置２２を制御するた
めの指令信号を作る。第２の入力装置７０からの信号に
よって、所望のワークピースの光学厚さの均一性、ワー
クピースＷのワーク面またはその前面ＳＩの所望の平滑
度、及びまたは仕上げられた前面Ｓ１の所望の形等のワ
ークピースの所望の寸法特性の１つ以上を指示できる。
制御指令プロセッサ６２はこれらの信号を結合し、仕上
げ装置指令信号を作り、仕上げ装置制御器６４に送る。
この信号は必要に応じて表示のため表示装置６６に送
る。
ロセッサ６０と第２の入力装置７０からの信号を受け取
り、これらを結合し、リング研摩装置２２を制御するた
めの指令信号を作る。第２の入力装置７０からの信号に
よって、所望のワークピースの光学厚さの均一性、ワー
クピースＷのワーク面またはその前面ＳＩの所望の平滑
度、及びまたは仕上げられた前面Ｓ１の所望の形等のワ
ークピースの所望の寸法特性の１つ以上を指示できる。
制御指令プロセッサ６２はこれらの信号を結合し、仕上
げ装置指令信号を作り、仕上げ装置制御器６４に送る。
この信号は必要に応じて表示のため表示装置６６に送
る。
【００５１】仕上げ装置制御器６４は、制御指令プロセ
ッサ６２から信号を受け取り、これらの信号を使用して
リング研摩装置２２の１つ以上の機構の操作を制御し、
ワークピースＷを所望の寸法ならしめる。仕上げ装置制
御器６４からの信号を用いラップ３８に対するコンデシ
ョニング工具３４の半径方向位置を調節し、及びまた
は、スラリーの温度または流速を調節するためスラリー
供給装置３６の操作を調節する。
ッサ６２から信号を受け取り、これらの信号を使用して
リング研摩装置２２の１つ以上の機構の操作を制御し、
ワークピースＷを所望の寸法ならしめる。仕上げ装置制
御器６４からの信号を用いラップ３８に対するコンデシ
ョニング工具３４の半径方向位置を調節し、及びまた
は、スラリーの温度または流速を調節するためスラリー
供給装置３６の操作を調節する。
【００５２】モニタ及び制御装置２８は現場計測装置２
４からの測定結果を用いワークピースＷの寸法特性の１
つ以上を計測し、次いでこの結果を用いてリング研摩装
置２２の操作を制御し、ワークピースＷを所望の寸法な
らしめる。
４からの測定結果を用いワークピースＷの寸法特性の１
つ以上を計測し、次いでこの結果を用いてリング研摩装
置２２の操作を制御し、ワークピースＷを所望の寸法な
らしめる。
【００５３】（計測及びリング研摩装置制御）
【００５４】図４に示すように計測の間複数の干渉光、
例えば２個の光Ｒ１とＲ２を折り畳みミラー５２からリ
ング研摩装置２２のラップ３８に夫々加える。ワークス
テーションが回転するときは、第１，第２の波面として
関連するワークピースＷの前面Ｓ１及び後面Ｓ２から反
射した各光の通路に図４に示すようにワークピースＷが
位置している。ＧＰＩメインフレーム５０が第１，第２
の波面を結合し、Δｔだけ異なる光学路からフィゾー干
渉じまを作る。２つの干渉波面の結合強度は数１で示さ
れる。
例えば２個の光Ｒ１とＲ２を折り畳みミラー５２からリ
ング研摩装置２２のラップ３８に夫々加える。ワークス
テーションが回転するときは、第１，第２の波面として
関連するワークピースＷの前面Ｓ１及び後面Ｓ２から反
射した各光の通路に図４に示すようにワークピースＷが
位置している。ＧＰＩメインフレーム５０が第１，第２
の波面を結合し、Δｔだけ異なる光学路からフィゾー干
渉じまを作る。２つの干渉波面の結合強度は数１で示さ
れる。
【００５５】
【数１】
【００５６】ここで、Ｉ1 とＩ2 は表面Ｓ１とＳ２から
反射した波面の強度、ａ1 とａ2 は偏向方向を示す単位
ベクトル、φ1 とφ2 は夫々波面の位相である。
反射した波面の強度、ａ1 とａ2 は偏向方向を示す単位
ベクトル、φ1 とφ2 は夫々波面の位相である。
【００５７】数１から結合波面の強度が個々の波面の位
相差（δ＝φ1 −φ2 ）で変わることが判る。位相差が
２ｍπ（ここでｍは整数）であれば、強度は最大とな
る。一方、位相差が２（ｍ＋１／２）πのときは強度は
最小となる。従って、位相差δは、１）表面Ｓ１とＳ２
から反射した２つの波面の伝播方向間に形成される角度
と、２）２つの波面によって作られる光路差（ＯＰＤ）
と、３）反射された２つの波面の夫々によって作られる
位相変化とによって示される。この関係は数２によって
示される。
相差（δ＝φ1 −φ2 ）で変わることが判る。位相差が
２ｍπ（ここでｍは整数）であれば、強度は最大とな
る。一方、位相差が２（ｍ＋１／２）πのときは強度は
最小となる。従って、位相差δは、１）表面Ｓ１とＳ２
から反射した２つの波面の伝播方向間に形成される角度
と、２）２つの波面によって作られる光路差（ＯＰＤ）
と、３）反射された２つの波面の夫々によって作られる
位相変化とによって示される。この関係は数２によって
示される。
【００５８】
【数２】
【００５９】ここでｎは、ワークピースの屈折率、λは
干渉波面の波長、ｔはワークピースの幾何学的な厚さ、
θは反射波面間の角度、±πは反射時の位相変化を示
す。
干渉波面の波長、ｔはワークピースの幾何学的な厚さ、
θは反射波面間の角度、±πは反射時の位相変化を示
す。
【００６０】従って、結合された波面の位相差δは、ワ
ークピースＷの光学的厚さがその表面区域で変化したと
き観察され、または、ワークピースＷの前，後面Ｓ１と
Ｓ２間の角度が変化したとき観察される。
ークピースＷの光学的厚さがその表面区域で変化したと
き観察され、または、ワークピースＷの前，後面Ｓ１と
Ｓ２間の角度が変化したとき観察される。
【００６１】ワークピース面Ｓ１とＳ２間のウエッジ角
度の関数として、及びワークピースの表面区域の光学的
厚さの変化の関数として干渉じまのための基準は最大及
び最小強度を設定することによって数３と数４から得ら
れる。
度の関数として、及びワークピースの表面区域の光学的
厚さの変化の関数として干渉じまのための基準は最大及
び最小強度を設定することによって数３と数４から得ら
れる。
【００６２】
【数３】
【００６３】ここで、αはワークピースのウエッジ角、
Ｘｍはゼロオーダーから最大迄の間の距離である。
Ｘｍはゼロオーダーから最大迄の間の距離である。
【００６４】
【数４】
【００６５】ここでΔＸは分離した順次の最大値（暗じ
ま）間の距離である。
ま）間の距離である。
【００６６】同様にして数２を光路差（ＯＰＤ）で示
し、最大と最小の強度条件を等しいとすれば数５が得ら
れる。
し、最大と最小の強度条件を等しいとすれば数５が得ら
れる。
【００６７】
【数５】
【００６８】ここでｔm は種々の最大値におけるワーク
ピースの厚さの差である。
ピースの厚さの差である。
【００６９】従って、ワークピースＷの光学的厚さ（ｎ
ｔ）がλ／２倍で変化する毎にしまが生ずる。
ｔ）がλ／２倍で変化する毎にしまが生ずる。
【００７０】ＯＰＤに対し主要な３つの要素、即ち、
１）前面Ｓ１の高度差（Δｔ1 ），２）後面Ｓ２に沿っ
た高度差（Δｔ2 ），３）屈折率変化（Δｎ）がある。
ワークピースＷの厚さの変化（Δｔ）は前面Ｓ１の厚さ
Δｔ1 の変化と後面Ｓ２の厚さΔｔ2 の変化の組合せと
して考えることができる。屈折率の変化はΔｎとして記
載できる。従って図４の２つの光Ｒ１とＲ２の光路差
（ＯＰＤ）は数６のようにフイゾーの干渉じまによって
特徴づけ得る。
１）前面Ｓ１の高度差（Δｔ1 ），２）後面Ｓ２に沿っ
た高度差（Δｔ2 ），３）屈折率変化（Δｎ）がある。
ワークピースＷの厚さの変化（Δｔ）は前面Ｓ１の厚さ
Δｔ1 の変化と後面Ｓ２の厚さΔｔ2 の変化の組合せと
して考えることができる。屈折率の変化はΔｎとして記
載できる。従って図４の２つの光Ｒ１とＲ２の光路差
（ＯＰＤ）は数６のようにフイゾーの干渉じまによって
特徴づけ得る。
【００７１】
【数６】
【００７２】フイゾーのＯＰＤは干渉じま測定によって
手動的または自動的に計算でき、従ってこれは既知のフ
ァクターである。従って、数６の加算部分の３つの構成
のうちの２つが既知であれば、第３のものを解くため数
６を書き直すことができ、ワークピースの寸法特性の測
定を可能とし（光学的厚さの変化以外の測定は推定する
のが好ましいと仮定して）このため数６を用いる必要が
ある。
手動的または自動的に計算でき、従ってこれは既知のフ
ァクターである。従って、数６の加算部分の３つの構成
のうちの２つが既知であれば、第３のものを解くため数
６を書き直すことができ、ワークピースの寸法特性の測
定を可能とし（光学的厚さの変化以外の測定は推定する
のが好ましいと仮定して）このため数６を用いる必要が
ある。
【００７３】例えば、ワークピースＷの前面Ｓ１を研摩
する代表的な研摩操作においては、ワークピースＷの後
面Ｓ２の知られていない平坦度、屈折率ｎ、屈折率変化
Δｎ、平坦度の変化をワークピースＷのスタート時の条
件として予め分離した干渉計を用いて探知し、モニタ及
び制御装置２８の第１の入力装置６８内に貯蔵すること
ができる。
する代表的な研摩操作においては、ワークピースＷの後
面Ｓ２の知られていない平坦度、屈折率ｎ、屈折率変化
Δｎ、平坦度の変化をワークピースＷのスタート時の条
件として予め分離した干渉計を用いて探知し、モニタ及
び制御装置２８の第１の入力装置６８内に貯蔵すること
ができる。
【００７４】前面Ｓ１の知られていない平坦度は数７に
よって定めることができる。
よって定めることができる。
【００７５】
【数７】
【００７６】数７は、フイゾーＯＰＤエラーから後面の
平坦度を示す所定のＯＰＤエラーを差引いたものを示
し、屈折率変化は前面の平坦度エラーよりｎだけ大き
い。ｎは多くの材質に当てはまるため結果としてのエラ
ーの大きさは比較的高いレゾリューションを許容する。
例えば、溶融シリカのワークピースの場合、フイゾーＯ
ＰＤエラーの１／１０が平坦度エラーの１／１４．６に
等しい。
平坦度を示す所定のＯＰＤエラーを差引いたものを示
し、屈折率変化は前面の平坦度エラーよりｎだけ大き
い。ｎは多くの材質に当てはまるため結果としてのエラ
ーの大きさは比較的高いレゾリューションを許容する。
例えば、溶融シリカのワークピースの場合、フイゾーＯ
ＰＤエラーの１／１０が平坦度エラーの１／１４．６に
等しい。
【００７７】数５によって示すように、少くともλ／２
の厚さ変化の時のみしまが明確に区画される。厚さ変化
がワークピースの２つの面間の全ウエッジ角に純粋に起
因するときλ／２倍の厚さ変化毎に直線のしまが表われ
る。厚さ変化がウエッジ角と表面または屈折率の不規則
性の両者より成るときは、しまは湾曲し、または不規則
となる。観察された干渉じまの直線性は厚さ変化の不規
則性を示すものとなり、所定の区域内に現われるしまの
数はウエッジ角の大きさを定めることになる。厚さ変化
の不規則性は、しまを中心に置き、しまの上にデータ点
を置くことによって測定した“平坦度”として示され
る。このデータ点は、次いで平坦度エラーを示す表面地
図を作るため曲線に当てはめることができる。然しなが
ら、前面及び後面が完全に平行であれば、ウエッジ角は
無く、明確に区画される“しま”は生じない。強度の不
規則分布は、厚さが変化する区域で見られるようにな
る。この強度分布の不規則性を示すのは困難である。更
に、ウエッジ角があるときでも、データ点の数がプロッ
トされ、表面の適合精度がしまの数、従ってウエッジ角
の大きさに依存する。ウエッジ角が極めて大きい場合に
は、しまの間隔が極めて小さくなり、しまを解読できな
くなる。ワークピースＷの前面Ｓ１と後面Ｓ２間のウエ
ッジ角を或る大きさとすることはプロセスを大きく制限
することになる。
の厚さ変化の時のみしまが明確に区画される。厚さ変化
がワークピースの２つの面間の全ウエッジ角に純粋に起
因するときλ／２倍の厚さ変化毎に直線のしまが表われ
る。厚さ変化がウエッジ角と表面または屈折率の不規則
性の両者より成るときは、しまは湾曲し、または不規則
となる。観察された干渉じまの直線性は厚さ変化の不規
則性を示すものとなり、所定の区域内に現われるしまの
数はウエッジ角の大きさを定めることになる。厚さ変化
の不規則性は、しまを中心に置き、しまの上にデータ点
を置くことによって測定した“平坦度”として示され
る。このデータ点は、次いで平坦度エラーを示す表面地
図を作るため曲線に当てはめることができる。然しなが
ら、前面及び後面が完全に平行であれば、ウエッジ角は
無く、明確に区画される“しま”は生じない。強度の不
規則分布は、厚さが変化する区域で見られるようにな
る。この強度分布の不規則性を示すのは困難である。更
に、ウエッジ角があるときでも、データ点の数がプロッ
トされ、表面の適合精度がしまの数、従ってウエッジ角
の大きさに依存する。ウエッジ角が極めて大きい場合に
は、しまの間隔が極めて小さくなり、しまを解読できな
くなる。ワークピースＷの前面Ｓ１と後面Ｓ２間のウエ
ッジ角を或る大きさとすることはプロセスを大きく制限
することになる。
【００７８】従って、本発明の好ましい実施例において
は、フイゾーＯＰＤの計算方法として位相シフト干渉計
（ＰＳＩ）として知られている位相変調干渉計（ＰＭ
Ｉ）を用いる。ＰＭＩにおいては、イメージ装置の２つ
のピクセルで受光された光間の位相差を、対応する２つ
のピクセルのテスト面上の２つの位置間の高度差を定め
るために用いる。位相変調または位相シフトは通常デー
タ取得の間、干渉空洞の境界を定める２つの面間のテス
ト光ビームスペースの光路を変えることによって行な
う。然しながら、この例では、干渉空洞がワークピース
Ｗの対向する前面Ｓ１と後面Ｓ２によって区画され、及
び面Ｓ１とＳ２が互に相対的に動的に移動することがで
きないため、干渉空洞間の距離を変えることはできな
い。然しながら、光源の波長を変えて位相を変調し、等
価な効果を得ることは可能である。光源の波長を変えて
位相変調することは上記米国特許に記載さている。
は、フイゾーＯＰＤの計算方法として位相シフト干渉計
（ＰＳＩ）として知られている位相変調干渉計（ＰＭ
Ｉ）を用いる。ＰＭＩにおいては、イメージ装置の２つ
のピクセルで受光された光間の位相差を、対応する２つ
のピクセルのテスト面上の２つの位置間の高度差を定め
るために用いる。位相変調または位相シフトは通常デー
タ取得の間、干渉空洞の境界を定める２つの面間のテス
ト光ビームスペースの光路を変えることによって行な
う。然しながら、この例では、干渉空洞がワークピース
Ｗの対向する前面Ｓ１と後面Ｓ２によって区画され、及
び面Ｓ１とＳ２が互に相対的に動的に移動することがで
きないため、干渉空洞間の距離を変えることはできな
い。然しながら、光源の波長を変えて位相を変調し、等
価な効果を得ることは可能である。光源の波長を変えて
位相変調することは上記米国特許に記載さている。
【００７９】１）ワークピースＷの後面Ｓ２である非仕
上げ面の平坦度にエラーが無いか、または既知であり、
従ってこれを解析された干渉模様から除去でき、２）ワ
ークピース屈折率に相違がないか、または既知であり、
従ってこれを解析された干渉模様から除去できると仮定
すれば、干渉的測定により研摩または他の仕上げ操作を
行なったときのワーク面の像を作ることができるように
なる。従ってフイゾーＯＰＤの変化を観察し、ワーク時
のワークピースの前面Ｓ１の形状変化を計算し、観察で
きる。僅かにウエッジされたワークピースに観察される
干渉じまは、ワーク前面Ｓ１が研摩されることにより、
より平行となり、ワーク前面Ｓ１の凹凸がより平らにな
ったとき、より直線状となる。ワークピースの厚さ変化
が最大λ／２以下の完全に平行なワークピースでは、干
渉じまはより均一な強度となる。この技術を用いワーク
ピースをリング研摩装置２２上で研摩して得た干渉模様
を図５Ａ〜図５Ｈに示す。
上げ面の平坦度にエラーが無いか、または既知であり、
従ってこれを解析された干渉模様から除去でき、２）ワ
ークピース屈折率に相違がないか、または既知であり、
従ってこれを解析された干渉模様から除去できると仮定
すれば、干渉的測定により研摩または他の仕上げ操作を
行なったときのワーク面の像を作ることができるように
なる。従ってフイゾーＯＰＤの変化を観察し、ワーク時
のワークピースの前面Ｓ１の形状変化を計算し、観察で
きる。僅かにウエッジされたワークピースに観察される
干渉じまは、ワーク前面Ｓ１が研摩されることにより、
より平行となり、ワーク前面Ｓ１の凹凸がより平らにな
ったとき、より直線状となる。ワークピースの厚さ変化
が最大λ／２以下の完全に平行なワークピースでは、干
渉じまはより均一な強度となる。この技術を用いワーク
ピースをリング研摩装置２２上で研摩して得た干渉模様
を図５Ａ〜図５Ｈに示す。
【００８０】図５Ａは、大きく湾曲し、平行度がより少
ない場合に観察される干渉じまＦＡを示す。この模様は
不規則に湾曲する面を示す。図５Ａ〜図５Ｆは夫々１０
分，３０分，６０分，９０分及び１００分間研摩した場
合の干渉模様を示し、前面Ｓ１が研摩によってより滑ら
かに且つ平行になる状態を示す。図５Ｇの干渉模様は約
１０５分間研摩した場合を示し、観察された干渉じまＦ
Ｇは略完全に平行で且つ直線状であり、これはワークピ
ースＷのワーク面が極めてスムーズで極めて平らである
ことを示している。この時点で更なる研摩は不要とな
る。図５Ｈは図５Ｇの状態から５分後の合計１１０分の
研摩によって得られた干渉模様を示す。この図の湾曲し
た干渉じまＦＨは、リング研摩装置２２のラップ３８の
凹凸がワークピースＷのワーク面の前面を所望の平面度
を越えて研摩し凹凸を形成した状態を示す。リング研摩
装置２２の操作パラメータ（例えばコンデショニング工
具３４の位置）を上記エラーを生じないよう調節する必
要がある。
ない場合に観察される干渉じまＦＡを示す。この模様は
不規則に湾曲する面を示す。図５Ａ〜図５Ｆは夫々１０
分，３０分，６０分，９０分及び１００分間研摩した場
合の干渉模様を示し、前面Ｓ１が研摩によってより滑ら
かに且つ平行になる状態を示す。図５Ｇの干渉模様は約
１０５分間研摩した場合を示し、観察された干渉じまＦ
Ｇは略完全に平行で且つ直線状であり、これはワークピ
ースＷのワーク面が極めてスムーズで極めて平らである
ことを示している。この時点で更なる研摩は不要とな
る。図５Ｈは図５Ｇの状態から５分後の合計１１０分の
研摩によって得られた干渉模様を示す。この図の湾曲し
た干渉じまＦＨは、リング研摩装置２２のラップ３８の
凹凸がワークピースＷのワーク面の前面を所望の平面度
を越えて研摩し凹凸を形成した状態を示す。リング研摩
装置２２の操作パラメータ（例えばコンデショニング工
具３４の位置）を上記エラーを生じないよう調節する必
要がある。
【００８１】図５Ｇの干渉模様と図５Ｈの干渉模様の比
較からワークピースＷが所望の形状となっている期間が
極めて短いことを示している。この期間は仕上げ環境の
安定度に依存する。この理由の１つは、従来の研摩プロ
セスでは多数の測定と調節を必要とすることである。即
ち、従来のプロセスでは、テストのため僅かに凹面をな
すワークピースをテストのため取り出し、ワークピース
が寸法的に均衡する迄待ち形状測定を行なう間に、残り
のワークピースが研摩し過ぎとなり、凸面となる。この
形状変化に気付かない操作者がワークピースの仕上げ前
面Ｓ１の凸状態を増大せしめるようコンデショニング工
具３４の位置を調節するため問題が発生することにな
る。このエラーは３時間以上後の次の測定迄認識できな
い。この問題を正すため更なる繰り返しまたは“追求”
が必要とされる。本発明においては、ワークピースＷが
研摩されているときワークピースＷの形状の瞬時映像が
得られ、適正な時刻にワークピースをリング研摩装置２
２から取り出せるため、上記追求は必要としない。
較からワークピースＷが所望の形状となっている期間が
極めて短いことを示している。この期間は仕上げ環境の
安定度に依存する。この理由の１つは、従来の研摩プロ
セスでは多数の測定と調節を必要とすることである。即
ち、従来のプロセスでは、テストのため僅かに凹面をな
すワークピースをテストのため取り出し、ワークピース
が寸法的に均衡する迄待ち形状測定を行なう間に、残り
のワークピースが研摩し過ぎとなり、凸面となる。この
形状変化に気付かない操作者がワークピースの仕上げ前
面Ｓ１の凸状態を増大せしめるようコンデショニング工
具３４の位置を調節するため問題が発生することにな
る。このエラーは３時間以上後の次の測定迄認識できな
い。この問題を正すため更なる繰り返しまたは“追求”
が必要とされる。本発明においては、ワークピースＷが
研摩されているときワークピースＷの形状の瞬時映像が
得られ、適正な時刻にワークピースをリング研摩装置２
２から取り出せるため、上記追求は必要としない。
【００８２】以上、現場計測を平滑度テストについて説
明したが、フイゾーＯＰＤのデータから他の測定を行な
うことができる。かかる測定の１つは波面エラーまたは
ＴＷＥに反映される。フイゾーＯＰＤとＴＷＥ間の関係
がフイゾーＯＰＤと平滑度エラー間の関係により、より
影響があるため、ＴＷＥ評価は幾つかの場合において望
まれる。ワークピースの屈折率変化が無視できるか、ま
たは既知であり、ＯＰＤデータから電子的に差引きでき
る場合には数８のようにＴＷＥをフイゾーＯＰＤに関連
づけることができる。
明したが、フイゾーＯＰＤのデータから他の測定を行な
うことができる。かかる測定の１つは波面エラーまたは
ＴＷＥに反映される。フイゾーＯＰＤとＴＷＥ間の関係
がフイゾーＯＰＤと平滑度エラー間の関係により、より
影響があるため、ＴＷＥ評価は幾つかの場合において望
まれる。ワークピースの屈折率変化が無視できるか、ま
たは既知であり、ＯＰＤデータから電子的に差引きでき
る場合には数８のようにＴＷＥをフイゾーＯＰＤに関連
づけることができる。
【００８３】
【数８】
【００８４】数６と共に述べたようにＯＰＤを上記構成
で置換し、屈折率不均一の効果を加えることによって数
９が得られる。
で置換し、屈折率不均一の効果を加えることによって数
９が得られる。
【００８５】
【数９】
【００８６】１つのワーク面平滑度データ（数７）また
はＴＷＥデータ（数９）は計測データプロセッサ６０に
よって得られ、このデータはモニタ又は表示装置６６及
び又は制御指令プロセッサ６２に送られ、仕上げ装置の
制御器６４が閉ループにおいてリング研摩装置２２の操
作を維持し、調節し、ワークピースＷの前面を所望に研
摩する。この技術の好ましいプロセス１００を図６のフ
ローチャートに示す。
はＴＷＥデータ（数９）は計測データプロセッサ６０に
よって得られ、このデータはモニタ又は表示装置６６及
び又は制御指令プロセッサ６２に送られ、仕上げ装置の
制御器６４が閉ループにおいてリング研摩装置２２の操
作を維持し、調節し、ワークピースＷの前面を所望に研
摩する。この技術の好ましいプロセス１００を図６のフ
ローチャートに示す。
【００８７】プロセス１００は、ステップ１０２でスタ
ートし、図３の第１の入力装置６８を用いて、初期ワー
クピース特性を操作者が入力するステップ１０４に進
む。この特性は例えばワークピースＷの仕上げられてい
ない後面Ｓ２の形状に関する情報と、及びまたはワーク
ピースＷの屈折率である。次いでステップ１０６では操
作者が第２の入力装置７０を用いてワークピースＷの所
望の寸法特性を入力する。この特性はフイゾーＯＰＤを
許容する最大値であるか、又は、表面研摩操作の場合に
は所望の研摩面形状及び又は研摩面平滑度である。
ートし、図３の第１の入力装置６８を用いて、初期ワー
クピース特性を操作者が入力するステップ１０４に進
む。この特性は例えばワークピースＷの仕上げられてい
ない後面Ｓ２の形状に関する情報と、及びまたはワーク
ピースＷの屈折率である。次いでステップ１０６では操
作者が第２の入力装置７０を用いてワークピースＷの所
望の寸法特性を入力する。この特性はフイゾーＯＰＤを
許容する最大値であるか、又は、表面研摩操作の場合に
は所望の研摩面形状及び又は研摩面平滑度である。
【００８８】フイゾーＯＰＤのデータは干渉計２６を用
いてステップ１０８で得られ、その必要な寸法特性の値
は計測データプロセッサ６０によってステップ１１０で
定められる。この寸法特性は例えばワークピースの厚さ
の均一度または仕上げる前面Ｓ１の表面形状である。こ
の情報及びまたはこれから得た情報は必要に応じてモニ
タ又は表示装置６６に送り表示する。次のステップ１１
２では、制御指令プロセッサ６２がワークピースの表面
特性の測定値と所望値とを比較し、調節が必要か否かを
定める。この決定結果は表示されると共に、リング研摩
装置の操作を制御するための指令信号としてステップ１
１４で仕上げ装置制御器６４に加える。スラリー温度制
御を行なわない場合には、リング研摩装置２２のラップ
３８に関連してコンデショニング工具３４の半径方向位
置のみを制御せしめる。ステップ１１４では、制御指令
プロセッサ６２により仕上げ装置制御器６４を制御して
ラップ３８の空洞を増，減するようコンデショニング工
具３４を移動せしめる。次いでステップ１０８に戻し、
ステップ１０８，１１０，１１２及び１１４を閉ループ
で繰り返し、制御指令プロセッサ６２がステップ１１２
で実際の特性（例えばワーク面形状）が所望の特性と等
しいか否かを定め、ステップ１１６でモニタまたは表示
装置６６に信号を送り、仕上げプロセスの完了を示す音
声またはビデオ信号を発生せしめる。このプロセス１０
０は次いでステップ１１８のＥＮＤに進む。
いてステップ１０８で得られ、その必要な寸法特性の値
は計測データプロセッサ６０によってステップ１１０で
定められる。この寸法特性は例えばワークピースの厚さ
の均一度または仕上げる前面Ｓ１の表面形状である。こ
の情報及びまたはこれから得た情報は必要に応じてモニ
タ又は表示装置６６に送り表示する。次のステップ１１
２では、制御指令プロセッサ６２がワークピースの表面
特性の測定値と所望値とを比較し、調節が必要か否かを
定める。この決定結果は表示されると共に、リング研摩
装置の操作を制御するための指令信号としてステップ１
１４で仕上げ装置制御器６４に加える。スラリー温度制
御を行なわない場合には、リング研摩装置２２のラップ
３８に関連してコンデショニング工具３４の半径方向位
置のみを制御せしめる。ステップ１１４では、制御指令
プロセッサ６２により仕上げ装置制御器６４を制御して
ラップ３８の空洞を増，減するようコンデショニング工
具３４を移動せしめる。次いでステップ１０８に戻し、
ステップ１０８，１１０，１１２及び１１４を閉ループ
で繰り返し、制御指令プロセッサ６２がステップ１１２
で実際の特性（例えばワーク面形状）が所望の特性と等
しいか否かを定め、ステップ１１６でモニタまたは表示
装置６６に信号を送り、仕上げプロセスの完了を示す音
声またはビデオ信号を発生せしめる。このプロセス１０
０は次いでステップ１１８のＥＮＤに進む。
【００８９】得られたＯＰＤデータは仕上げるべきワー
クピースの他の特性を得るために用いる。かかる特性の
１つである温度差を以下説明する。
クピースの他の特性を得るために用いる。かかる特性の
１つである温度差を以下説明する。
【００９０】（ワークピースの厚さ方向の温度差の現場
計測）
計測）
【００９１】以上、リング研摩装置による制御をコンデ
ショニング工具３４の制御に関連して説明したが、研摩
工程の間、ワークピースの熱歪を除去（または補償）す
るためリング研摩装置２２を調節するのが好ましい。研
摩工程の間、スラリーが含有する粒子との摩擦接触によ
りワークピースＷが加熱され、ワークの前面Ｓ１と後面
Ｓ２間に温度差が生ずるようになる。このワークピース
の厚さ方向に生ずる温度差により面Ｓ1 とＳ２は図７に
示すように湾曲するようになる。歪の大きさδ1 または
δ2 は面Ｓ１とＳ２において互に等しく（従ってこの値
を以下共通にδT で示す）、温度差に直接対応する研摩
工程中、熱歪を消去しまたは補償するため、前面Ｓ１と
後面Ｓ２間の温度差ΔＴをできるだけ正確に（好ましく
は数１００分の一度迄）測定するのが好ましい。上記Ｏ
ＰＤ測定を用いれば温度差を高精度に検出できることを
見出した。
ショニング工具３４の制御に関連して説明したが、研摩
工程の間、ワークピースの熱歪を除去（または補償）す
るためリング研摩装置２２を調節するのが好ましい。研
摩工程の間、スラリーが含有する粒子との摩擦接触によ
りワークピースＷが加熱され、ワークの前面Ｓ１と後面
Ｓ２間に温度差が生ずるようになる。このワークピース
の厚さ方向に生ずる温度差により面Ｓ1 とＳ２は図７に
示すように湾曲するようになる。歪の大きさδ1 または
δ2 は面Ｓ１とＳ２において互に等しく（従ってこの値
を以下共通にδT で示す）、温度差に直接対応する研摩
工程中、熱歪を消去しまたは補償するため、前面Ｓ１と
後面Ｓ２間の温度差ΔＴをできるだけ正確に（好ましく
は数１００分の一度迄）測定するのが好ましい。上記Ｏ
ＰＤ測定を用いれば温度差を高精度に検出できることを
見出した。
【００９２】例えば、ワークピースＷの面Ｓ１とＳ２が
平板状であり、各面の熱変形が弧状で、より熱い前面Ｓ
１が温度上昇と共に、より凸状となり、より冷たい後面
Ｓ２が、より凹面となるものと仮定する。熱変形を抑制
する外力がない場合、上記変形の大きさは数１０で得ら
れる。
平板状であり、各面の熱変形が弧状で、より熱い前面Ｓ
１が温度上昇と共に、より凸状となり、より冷たい後面
Ｓ２が、より凹面となるものと仮定する。熱変形を抑制
する外力がない場合、上記変形の大きさは数１０で得ら
れる。
【００９３】
【数１０】
【００９４】ここでδT は、厚さｔ、直径Ｌ以上の大き
な面のワークピースの最大変位、αはワークピースの熱
膨張係数、ΔＴはワークピースの前面と後面間の軸方向
温度差である。
な面のワークピースの最大変位、αはワークピースの熱
膨張係数、ΔＴはワークピースの前面と後面間の軸方向
温度差である。
【００９５】表面区域に亘り熱伝導が均一であれば、厚
さｔのワークピースＷは厚さｔ方向に均一に変形する。
従って図８Ａに示すようにワークピース上に設定した任
意の点で入射する光ビームには光路差を生じない。従っ
て、観察されたフイゾーＯＰＤの値は厚さｔ方向の温度
差によりワークピースＷが変形してもそのまま変化しな
い。
さｔのワークピースＷは厚さｔ方向に均一に変形する。
従って図８Ａに示すようにワークピース上に設定した任
意の点で入射する光ビームには光路差を生じない。従っ
て、観察されたフイゾーＯＰＤの値は厚さｔ方向の温度
差によりワークピースＷが変形してもそのまま変化しな
い。
【００９６】然しながら、ワークピースＷの前面Ｓ１が
凸状に熱変形したとき、図８Ｂに示すように上記凸面の
頂点Ａに重量が集中する。
凸状に熱変形したとき、図８Ｂに示すように上記凸面の
頂点Ａに重量が集中する。
【００９７】プレストンの式によれば、ワークピースの
ワーク面上の任意の点から研摩により除去される材料の
割合は加えられる力に正比例する。
ワーク面上の任意の点から研摩により除去される材料の
割合は加えられる力に正比例する。
【００９８】ある点に加えられた圧力をＰ、ラップに相
対的に移動するワークピースの移動速度をＶとすれば数
１１が得られる。
対的に移動するワークピースの移動速度をＶとすれば数
１１が得られる。
【００９９】
【数１１】
【０１００】ここでｄｈ／ｄｔは単位時間当りに特定の
点から除去される材料の割合、Ｃはワークピースの比例
定数である。
点から除去される材料の割合、Ｃはワークピースの比例
定数である。
【０１０１】ワークピースＷの仕上げられる前面Ｓ１の
平滑度は研摩による変形状態に応じて変化する。この変
化はワークピースの前面Ｓ１の中心部の平滑度を示し、
現場計測装置によって測定されＯＰＤの変化として示し
得る（図９Ａ）及び（図８Ａ）。
平滑度は研摩による変形状態に応じて変化する。この変
化はワークピースの前面Ｓ１の中心部の平滑度を示し、
現場計測装置によって測定されＯＰＤの変化として示し
得る（図９Ａ）及び（図８Ａ）。
【０１０２】ワークピースＷの前面Ｓ１の研摩を続けた
とき、前面Ｓ１の凸面は図１０Ｂに示すようにラップに
関連して前面Ｓ１が再び平らになる迄研摩され、除去さ
れる材料の割合は前面Ｓ１では均一となる。識別できる
ＯＰＤは図１０Ａのようになる。この状態では、ワーク
ピースの平らになった前面Ｓ１と凹状の後面Ｓ２間の厚
さの差を示すフイゾーＯＰＤの測定値はδT を直接測定
した値となる。
とき、前面Ｓ１の凸面は図１０Ｂに示すようにラップに
関連して前面Ｓ１が再び平らになる迄研摩され、除去さ
れる材料の割合は前面Ｓ１では均一となる。識別できる
ＯＰＤは図１０Ａのようになる。この状態では、ワーク
ピースの平らになった前面Ｓ１と凹状の後面Ｓ２間の厚
さの差を示すフイゾーＯＰＤの測定値はδT を直接測定
した値となる。
【０１０３】前面Ｓ１と後面Ｓ２間の温度差によって厚
さが変化したか否か、または、厚さ変化がラップの凹凸
によって生じたか常時定める必要がある。この決定は、
測定した平滑度と、“真の”ワークピースと共に研摩さ
れ、従って、“真の”ワークピースＷがラップの凹凸に
よって生じた厚さ変化と等しくなる別個のモニタプラグ
の平滑度との比較によってなされる。モニタプラグを熱
に反応しない材質によって作り、表面の平滑度がラップ
によって作られるようにした場合、“真の”ワークピー
スの表面平滑度とモニタプラグのδT の差を熱変形に起
因するものとすることができる。この知識は温度差ΔＴ
を計算し、ΔＴを消去し、または少くともΔＴを許容で
きる値となるようスラリー温度を調節するため、または
スラリー温度をある値に調節して“真の”ワークピース
の所望の寸法特性が得られる迄研摩を続けるために用い
得る。
さが変化したか否か、または、厚さ変化がラップの凹凸
によって生じたか常時定める必要がある。この決定は、
測定した平滑度と、“真の”ワークピースと共に研摩さ
れ、従って、“真の”ワークピースＷがラップの凹凸に
よって生じた厚さ変化と等しくなる別個のモニタプラグ
の平滑度との比較によってなされる。モニタプラグを熱
に反応しない材質によって作り、表面の平滑度がラップ
によって作られるようにした場合、“真の”ワークピー
スの表面平滑度とモニタプラグのδT の差を熱変形に起
因するものとすることができる。この知識は温度差ΔＴ
を計算し、ΔＴを消去し、または少くともΔＴを許容で
きる値となるようスラリー温度を調節するため、または
スラリー温度をある値に調節して“真の”ワークピース
の所望の寸法特性が得られる迄研摩を続けるために用い
得る。
【０１０４】即ち、δT が既知であれば、数１０を解い
て温度差ΔＴを数１２で得ることができる。
て温度差ΔＴを数１２で得ることができる。
【０１０５】
【数１２】
【０１０６】温度差が判れば、測定によってこの温度差
を消去し、または、少くともそれを補償するよう研摩操
作を調節することができる。研摩操作をスラリー供給装
置３６とスラリー温度制御器を有するリング研摩装置２
２によって行なう上記実施例では、ＯＰＤ測定をスラリ
ー供給装置３６の加熱／冷却アセンブリ４４の閉ループ
制御に用いることができる。
を消去し、または、少くともそれを補償するよう研摩操
作を調節することができる。研摩操作をスラリー供給装
置３６とスラリー温度制御器を有するリング研摩装置２
２によって行なう上記実施例では、ＯＰＤ測定をスラリ
ー供給装置３６の加熱／冷却アセンブリ４４の閉ループ
制御に用いることができる。
【０１０７】例えば、図１１に示すようにこれらの結果
を得るための好ましいプロセス１５０ではステップ１５
２のスタートからステップ１５４に進めＯＰＤデータを
得る。次いで前面Ｓ１と後面Ｓ２間の温度差ΔＴを上述
の技術を用いてステップ１５６内で計測データプロセッ
サ６０によって得る。ΔＴの大きさを必要に応じてモニ
タ６６に表示する。次いで、ステップ１５８で制御指令
プロセッサ６２によりΔＴの大きさが、スラリー温度を
上昇または下降するように調節する必要がある大きさで
あるか否かを定める。必要な大きさであればプロセスを
ステップ１６０に進め、制御指令プロセッサ６２によ
り、仕上げ装置制御器６４を制御し、ラップ３８を循環
するスラリーの温度を増，減するようスラリー供給装置
３６に出力信号を送る。このプロセス１５０は次いで附
加的ＯＰＤ計測がなされるステップ１５４に戻す。
を得るための好ましいプロセス１５０ではステップ１５
２のスタートからステップ１５４に進めＯＰＤデータを
得る。次いで前面Ｓ１と後面Ｓ２間の温度差ΔＴを上述
の技術を用いてステップ１５６内で計測データプロセッ
サ６０によって得る。ΔＴの大きさを必要に応じてモニ
タ６６に表示する。次いで、ステップ１５８で制御指令
プロセッサ６２によりΔＴの大きさが、スラリー温度を
上昇または下降するように調節する必要がある大きさで
あるか否かを定める。必要な大きさであればプロセスを
ステップ１６０に進め、制御指令プロセッサ６２によ
り、仕上げ装置制御器６４を制御し、ラップ３８を循環
するスラリーの温度を増，減するようスラリー供給装置
３６に出力信号を送る。このプロセス１５０は次いで附
加的ＯＰＤ計測がなされるステップ１５４に戻す。
【０１０８】プロセス１５０は次いでステップ１５４，
１５６及び１５８に進め、ΔＴを消去するか許容できる
パラメータ以内に減少せしめ、ステップ１６２に進め、
スラリーの循環温度を維持するようスラリー供給装置３
６を仕上げ装置制御器６４によって制御せしめる。プロ
セス１５０は次いでスタート（ステップ１５２）に戻
し、研摩操作を続けるようステップを繰り返す。
１５６及び１５８に進め、ΔＴを消去するか許容できる
パラメータ以内に減少せしめ、ステップ１６２に進め、
スラリーの循環温度を維持するようスラリー供給装置３
６を仕上げ装置制御器６４によって制御せしめる。プロ
セス１５０は次いでスタート（ステップ１５２）に戻
し、研摩操作を続けるようステップを繰り返す。
【０１０９】本発明は上記実施例に限定されることなく
本発明の精神内で種々変更できる。例えば、表面仕上げ
操作を変えることができる。例えば仕上げ操作を中断す
ることなく現場計測する例を示したが、干渉模様を得る
間ターンテーブルの回転を中断しても良い（然しなが
ら、ワークピースＷをラップ３８から取り出す必要はな
い。）
本発明の精神内で種々変更できる。例えば、表面仕上げ
操作を変えることができる。例えば仕上げ操作を中断す
ることなく現場計測する例を示したが、干渉模様を得る
間ターンテーブルの回転を中断しても良い（然しなが
ら、ワークピースＷをラップ３８から取り出す必要はな
い。）
【図１】本発明の好ましい実施例における表面仕上げ装
置及び関連する現場計測装置の正面図である。
置及び関連する現場計測装置の正面図である。
【図２】図１に示す表面仕上げ装置及び現場計測装置の
一部の平面図である。
一部の平面図である。
【図３】図１及び図２に示す表面仕上げ装置と現場計測
装置のための制御装置の説明図である。
装置のための制御装置の説明図である。
【図４】図１及び図２に示す表面仕上げ装置と現場計測
装置を用いるワークピースの第１及び第２の表面反射の
説明図である。
装置を用いるワークピースの第１及び第２の表面反射の
説明図である。
【図５Ａ】本発明の好ましい実施例における表面研摩操
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
【図５Ｂ】本発明の好ましい実施例における表面研摩操
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
【図５Ｃ】本発明の好ましい実施例における表面研摩操
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
【図５Ｄ】本発明の好ましい実施例における表面研摩操
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
【図５Ｅ】本発明の好ましい実施例における表面研摩操
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
【図５Ｆ】本発明の好ましい実施例における表面研摩操
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
【図５Ｇ】本発明の好ましい実施例における表面研摩操
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
【図５Ｈ】本発明の好ましい実施例における表面研摩操
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
作の間に得られるフイゾーの干渉じまの説明図である。
【図６】現場計測で得たものを仕上げ工程のための制御
信号として用いる仕上げ操作の自動閉ループ調節プロセ
スのフローチャートである。
信号として用いる仕上げ操作の自動閉ループ調節プロセ
スのフローチャートである。
【図７】平円板ワークピースの熱変形の説明図である。
【図８Ａ】軸方向に温度差を有する状態で仕上げされる
ワークピースの変形を示す説明図である。
ワークピースの変形を示す説明図である。
【図８Ｂ】軸方向に温度差を有する状態で仕上げされる
ワークピースの変形を示す説明図である。
ワークピースの変形を示す説明図である。
【図９Ａ】軸方向に温度差を有する状態で仕上げされる
ワークピースの変形を示す説明図である。
ワークピースの変形を示す説明図である。
【図９Ｂ】軸方向に温度差を有する状態で仕上げされる
ワークピースの変形を示す説明図である。
ワークピースの変形を示す説明図である。
【図１０Ａ】軸方向に温度差を有する状態で仕上げされ
るワークピースの変形を示す説明図である。
るワークピースの変形を示す説明図である。
【図１０Ｂ】軸方向に温度差を有する状態で仕上げされ
るワークピースの変形を示す説明図である。
るワークピースの変形を示す説明図である。
【図１１】現場計測で得たものを温度制御工程のための
制御信号として用いる仕上げ装置スラリー温度を自動制
御するためのプロセスのフローチャートである。
制御信号として用いる仕上げ装置スラリー温度を自動制
御するためのプロセスのフローチャートである。
２０ 研摩装置 ２２ リング研摩装置 ２４ 現場計測装置 ２６ 干渉計 ２８ モニタ及び制御装置 ３０ ターンテーブル ３２ リングアセンブリ ３４ コンデショニング工具 ３６ スラリー供給装置 ３８ ラップ ４０ ワークリング ４２ スラリータンク ４４ 加熱／冷却アセンブリ ５０ メインフレーム ５２ 折り畳みミラー ５４ メインフレームプラットフォーム ５６ 移動カート ６０ 計測データプロセッサ ６２ 制御指令プロセッサ ６４ 仕上げ装置制御器 ６６ モニタまたは表示装置 ６８ 第１の入力装置 ７０ 第２の入力装置 ８２ ワーク面 １５０ プロセス
Claims (32)
- 【請求項１】 （Ａ）ワークピースの少くとも１つのワ
ーク面を仕上げ装置内で仕上げる工程と、 （Ｂ）上記ワークピースを上記仕上げ装置内に配置した
まま上記仕上げ工程の間に干渉計を用い上記ワークピー
スの寸法特性を測定する工程とより成ることを特徴とす
るワークピース仕上げ方法。 - 【請求項２】 上記測定工程に応じて上記仕上げ工程の
少くとも１つのパラメータを調節する工程を含む請求項
１記載の方法。 - 【請求項３】 上記測定工程に応じて上記ワークピース
が所望の寸法特性を有するか定める工程を更に含み、上
記調節工程が、上記ワークピースが所望の特性を有する
ことを定めたとき仕上げ操作を終了することを含む請求
項２記載の方法。 - 【請求項４】 上記所望の特性が所望の仕上げ面形状で
ある請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 上記所望の特性が所望の厚さの均一性で
ある請求項３記載の方法。 - 【請求項６】 上記測定工程が、上記ワークピースの光
学的厚さの変化を測定することを含む請求項１記載の方
法。 - 【請求項７】 上記測定からワーク面の寸法を得る工程
を含む請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 上記ワークピースの実際の寸法特性を所
望の寸法特性に近づけるため上記仕上げ装置を調節する
工程を含む請求項２記載の方法。 - 【請求項９】 上記所望の寸法特性が所望のワーク面形
状である請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 上記仕上げ装置がリング研摩装置であ
り、このリング研摩装置が回転テーブルと、上記テーブ
ル上に配置したラップと、上記ラップ上に支持され上記
ラップの形状を変えるため上記テーブルの半径方向に移
動可能な回転コンデショニング工具とを含み、上記調節
工程が上記ラップの形状を変えるため上記テーブルに対
して上記コンデショニング工具の半径方向位置を変える
工程を含む請求項８記載の方法。 - 【請求項１１】 （１）測定工程の結果を用いて上記ワ
ークピースの熱変形の値を得る工程と、（２）上記ワー
クピースの厚さ方向の温度差を定める工程を更に有する
請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 上記ワークピースの熱変形の値を得る
工程が、 上記ワークピースの厚さ変化の合計値を得る工程と、 上記仕上げ装置によって仕上げられた熱に反応しないモ
ニタプラグの厚さ変化の合計値を得る工程と、 上記ワークピースとモニタプラグ間の厚さの差を上記ワ
ークピースの熱変形とみなす工程とより成る請求項１１
記載の方法。 - 【請求項１３】 上記決定結果として温度差が検出され
たとき上記仕上げ装置を循環するスラリーの温度を変え
る工程を含む請求項１１記載の方法。 - 【請求項１４】 上記測定工程が、上記仕上げ装置によ
って上記ワークピースのワーク面が仕上げられる間にな
される請求項１記載の方法。 - 【請求項１５】 （Ａ）ワークピースの少くとも１つの
面を仕上げ装置内で仕上げる工程と、 （Ｂ）仕上げ工程の間に （１）上記ワークピースを上記仕上げ装置内で研摩しな
がら、干渉計を用いて上記ワークピースの光学的厚さを
測定する工程と、 （２）上記ワークピースの指定された寸法特性の値を上
記測定から得る工程と、 （３）上記指定の特性の実際の値が上記指定の特性の所
望の値と異なるか否か定める工程と、 （４）上記指定の特性の実際の値を、上記所望の値に近
づけるよう上記仕上げ工程の少くとも１つのパラメータ
を調節する工程と、 （５）上記指定した特性の実際の値が上記所望の値と略
一致する迄上記（１）〜（４）の工程を繰り返す工程
と、 より成ることを特徴とするワークピースの仕上げ方法。 - 【請求項１６】 （Ａ）回転テーブルと、上記テーブル
上に配置したラップと、このラップ上に支持され上記ラ
ップの形状を変えるため上記テーブルの半径方向に移動
可能な回転コンデショニング工具とを有するリング研摩
装置によってワークピースの第１面を研摩する工程と、 （Ｂ）上記ワークピースを研摩する間に、 （１）上記ワークピースの第１面とこの第１面に対向す
る第２面から反射した第１，第２の反射ビームを作るた
め上記ワークピースに干渉光を照射する工程と、 （２）上記ワークピースの厚さの測定に用いる干渉模様
を作るため上記第１，第２の反射ビームを結合する工程
と、 （３）上記測定により上記ワークピースの第１面の実際
の形状を定める工程と、 （４）実際の形状が所望の形状と異なるか否か定める工
程と、 （５）上記第１面の実際の形状を上記所望の形状に近づ
けるよう上記ラップの形状を調節するため上記テーブル
に対する上記コンデショニング工具の半径方向の位置を
調節する工程と、 （６）上記ワークピースの第１面の実際の形状が上記所
望の形状に略一致する迄上記（１）〜（５）の工程を繰
り返す工程と、 より成ることを特徴とするワークピースの仕上げ方法。 - 【請求項１７】 上記調節工程が自動的になされる請求
項１５記載の方法。 - 【請求項１８】 １）上記結合工程の結果をベースとし
て上記ワークピースの熱変形の値を得る工程と、２）上
記ワークピースの上記第１，第２面間の温度差を定める
工程とを更に有し、上記調節工程が、上記リング研摩装
置を通して循環するスラリーの温度を調節することを含
む請求項１６記載の方法。 - 【請求項１９】 上記ワークピースの熱変形の値を得る
工程が、 上記ワークピースの厚さ変化の合計値を得る工程と、 上記仕上げ装置によって仕上げられた熱に反応しないモ
ニタプラグの厚さ変化の合計値を得る工程と、 上記ワークピースとモニタプラグ間の厚さの差を上記ワ
ークピースの熱変形とみなす工程とより成る請求項１８
の方法。 - 【請求項２０】 （Ａ）仕上げられるワークピースを受
容するためのワークステーションを有する仕上げ装置
と、 （Ｂ）ワークステーションに配置されたワークステーシ
ョンを現場計測するよう上記ワークステーションに対し
て位置決めした干渉計とより成ることを特徴とする仕上
げ装置。 - 【請求項２１】 上記干渉計に接続され上記干渉計の操
作に応じて出力信号を発生する制御器を有する請求項２
０記載の装置。 - 【請求項２２】 上記出力信号が、上記ワークピースの
寸法特性を示す識別できる信号である請求項２１記載の
装置。 - 【請求項２３】 上記出力信号が、上記仕上げ装置の少
くとも１つの操作パラメータを制御する制御信号である
請求項２１記載の装置。 - 【請求項２４】 上記仕上げ装置が、回転テーブルと、
上記テーブル上に配置したラップと、上記ラップ上に支
持され上記ラップの形状を変えるため上記テーブルの半
径方向に移動可能な回転コンデショニング工具を有する
リング研摩装置であり、上記制御器が、上記コンデショ
ニング工具に電子的に結合されており、上記干渉計から
受け取った信号をベースとして自動的に上記テーブルに
対して上記コンデショニング工具の半径方向位置を変え
る請求項２３記載の装置。 - 【請求項２５】 上記リング研摩装置が上記ラップ上に
循環されるスラリー供給装置を有し、上記スラリーの温
度を制御し、 上記制御器が上記スラリー供給装置に結合されワークピ
ースの厚さ方向の温度差を定めるため上記干渉計からの
信号を用いると共に、上記スラリーの温度を変えるよう
上記スラリー供給装置を上記温度差をベースとして自動
的に操作する請求項２４記載の装置。 - 【請求項２６】 上記干渉計が位相シフト干渉計である
請求項２０記載の装置。 - 【請求項２７】 （Ａ）回転テーブルと、上記テーブル
上に配置したラップと、研摩すべきワークピースを上記
ラップ上で移動せしめるリングアセンブリと、上記ラッ
プ上に支持され上記ラップの形状を変えるため上記テー
ブルの半径方向に移動可能な回転コンデショニング工具
とを有するリング研摩装置と、 （Ｂ）上記ラップ上に位置し、上記ラップ上で研摩され
るワークピースを現場計測できる干渉計と、 （Ｃ）上記干渉計に結合され、上記干渉計に応じた出力
信号を生ずる制御器とより成ることを特徴とする仕上げ
装置。 - 【請求項２８】 上記出力信号が上記ワークピースの寸
法特性を示す識別可能な信号である請求項２７記載の装
置。 - 【請求項２９】 上記制御器が上記コンデショニング工
具と電子的に結合されており、上記出力信号が、上記ラ
ップの形状を変えるため上記コンデショニング工具を自
動的に上記テーブルの半径方向に再位置決めする制御信
号である請求項２７記載の装置。 - 【請求項３０】 上記リング研摩装置が上記ラップ上に
スラリーを循環せしめると共に、スラリーの温度を調節
するスラリー供給装置を有し、 上記制御器が、上記ワークピースの厚さ方向の温度差を
定めるため上記干渉計からの信号を用いて操作可能であ
り、 上記制御器が上記スラリー供給装置に結合されており、
上記スラリーの温度を変えるため上記温度差を用いて上
記スラリー供給装置を自動的に制御する請求項２７記載
の装置。 - 【請求項３１】 上記干渉計が位相シフト干渉計である
請求項２７記載の装置。 - 【請求項３２】 （Ａ）回転テーブルと、上記テーブル
上に配置したラップと、研摩すべきワークピースを上記
ラップ上で移動せしめるリングアセンブリと、上記ラッ
プ上に支持され上記ラップの形状を変えるため上記テー
ブルの半径方向に移動可能な回転コンデショニング工具
と、上記ラップ上にスラリーを循環せしめ、上記スラリ
ーの温度を調節するスラリー供給装置を有するリング研
摩装置と、 （Ｂ）少くとも一部が上記ラップ上に位置し、上記ラッ
プ上で研摩されるワークピースを現場計測できる位相シ
フト干渉計と、 （Ｃ）（１）上記ラップの形状を変えるため上記テーブ
ルに対して上記コンデショニング工具の半径方向位置を
変え、 （２）上記スラリー供給装置によって上記スラリーの温
度を変えるため上記干渉計から受け取った信号をベース
として自動的に操作可能である、上記干渉計とリング研
摩装置に結合した制御器と、より成ることを特徴とする
仕上げ装置。
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