特許 6396767 光学素子の加工装置、砥石部材および光学素子の加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6396767

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】光学素子の加工装置、砥石部材および光学素子の加工方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 13/04 20060101AFI20180913BHJP

   B24B 13/00 20060101ALI20180913BHJP

   B24D 5/14 20060101ALI20180913BHJP

   B24D 5/02 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   B24B13/04 Z

   B24B13/00 E

   B24D5/14

   B24D5/02 Z

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-231376(P2014-231376)

(22)【出願日】2014年11月14日

(65)【公開番号】特開2016-93866(P2016-93866A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2017年8月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 惇

【審査官】 小川 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１９５２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２８４８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８４３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３３５８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４４９２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ １３／０４

Ｂ２４Ｂ １３／００

Ｂ２４Ｄ ５／００

Ｂ２４Ｄ ５／０２

Ｂ２４Ｄ ５／１４

ＤＷＰＩ（Ｄｅｒｗｅｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転自在の光学素子ホルダに保持された光学素子材料を研削加工する光学素子の加工装置であって、
第１の砥粒粒度を有する円筒形の第１の砥石と、前記第１の砥粒粒度よりも大きい第２の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第２の砥石と、高さ方向の一端側が開口した中空円柱状の土台と、を備えた砥石部材と、
前記砥石部材を回転可能に支持する砥石ホルダと、
前記光学素子材料に球面または非球面を創成する場合には前記第１の砥石が前記光学素子材料の頂部周辺に当接するように前記砥石ホルダを移動させ、前記光学素子材料の外径を所定の径まで研削する外径加工を行う場合には前記第２の砥石が前記光学素子材料の側面に当接するように前記砥石ホルダを移動させる砥石ホルダ移動部と、
を備え、
前記第１の砥石は、前記土台の外側面に設けられ、
前記第２の砥石は、前記土台の中空部に面する内側面に設けられたことを特徴とする光学素子の加工装置。

【請求項2】

回転自在の光学素子ホルダに保持された光学素子材料を研削加工する光学素子の加工装置であって、
第１の砥粒粒度を有する円筒形の第１の砥石と、前記第１の砥粒粒度よりも大きい第２の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第２の砥石と、円柱に、該円柱の中心軸と同じ中心軸の円筒状の溝が形成された土台と、前記第１の砥粒粒度よりも大きい第３の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径および前記第２の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第３の砥石と、を備えた砥石部材と、
前記砥石部材を回転可能に支持する砥石ホルダと、
前記光学素子材料に球面または非球面を創成する場合には前記第１の砥石が前記光学素子材料の頂部周辺に当接するように前記砥石ホルダを移動させ、前記光学素子材料の外径を所定の径まで研削する外径加工を行う場合には前記第２の砥石が前記光学素子材料の側面に当接するように前記砥石ホルダを移動させる砥石ホルダ移動部と、
を備え、
前記第１の砥石は、前記土台の外側面に設けられ、
前記第２の砥石は、前記溝の側面のうちの径が大きい側に設けられ、
前記第３の砥石は、前記溝の側面のうちの径が小さい側に設けられたことを特徴とする光学素子の加工装置。

【請求項3】

前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の光学素子の加工装置。

【請求項4】

前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の光学素子の加工装置。

【請求項5】

前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度と等しいことを特徴とする請求項２に記載の光学素子の加工装置。

【請求項6】

研削加工対象物に当接して研削加工する砥石部材であって、
第１の砥粒粒度を有する円筒形の第１の砥石と、
前記第１の砥粒粒度よりも大きい第２の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第２の砥石と、
円柱に、該円柱の中心軸と同じ中心軸の円筒状の溝が形成された土台と、
前記第１の砥粒粒度よりも大きい第３の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径および前記第２の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第３の砥石と、
を備え、
前記第１の砥石は、前記土台の外側面に設けられ、
前記第２の砥石は、前記溝の側面のうちの径が大きい側に設けられ、
前記第３の砥石は、前記溝の側面のうちの径が小さい側に設けられたことを特徴とする砥石部材。

【請求項7】

前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の砥石部材。

【請求項8】

前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の砥石部材。

【請求項9】

前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度と等しいことを特徴とする請求項６に記載の砥石部材。

【請求項10】

回転自在の光学素子ホルダに保持された光学素子材料の表面に当接して前記光学素子材料を研削加工するための砥石部材であって、第１の砥粒粒度を有する円筒形の第１の砥石と、前記第１の砥粒粒度よりも大きい第２の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第２の砥石と、高さ方向の一端側が開口した中空円柱状の土台と、を備え、前記第１の砥石は、前記土台の外側面に設けられ、前記第２の砥石は、前記土台の中空部に面する内側面に設けられた砥石部材を有する加工装置が行う光学素子の加工方法であって、
前記砥石部材の前記第１の砥石を前記光学素子材料の頂部周辺に当接させ、前記光学素子材料および前記砥石部材を回転させて前記光学素子材料に球面または非球面を創成する球面または非球面加工工程と、
前記砥石部材の前記第２の砥石を前記光学素子材料の側面に当接させ、前記光学素子材料および前記砥石部材を回転させて前記光学素子材料の外径を所定の径まで研削する外径加工工程と、
を含み、前記球面または非球面加工工程と前記外径加工工程とを任意の順序で行うことを特徴とする光学素子の加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学素子の加工装置、砥石部材および光学素子の加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レンズを研削する加工装置では、円柱形の光学ガラス材料等の光学素子の被加工物（ワーク）の加工対象面に砥石の先端を当接させた状態でワークと砥石とを回転させることによって、球面加工および非球面加工を行っている。従来、各種光学装置の小型化のために微小径のレンズが必要となり、ワークの外径の微小化、ワークに生成する球面の曲率半径の微小化が要求されている。ワークの外径の微小化やワークに生成する球面の曲率半径の微小化に対応させて砥石の外径も小さくしていくと、球面加工中に砥石に撓みが生じてしまい、所望の球面形状を得ることができない。そこで、円盤形状に成形された砥石を使用し、砥石の側面をワークに当接させながら砥石を回転させることによってワークを研削する加工装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

図１１は、従来技術にかかる加工装置の要部断面とその動作を説明するための模式図である。図１１（１）に示すように、加工装置１０１の要部は、ワークホルダユニット１１０と、砥石ユニット１２０とによって構成される。ワークホルダユニット１１０は、ワーク１０２を保持するワークホルダ１１１、ワークホルダ１１１が先端に取り付けられた回転スピンドル１１２、ワークホルダ１１１を移動させるワークホルダ移動機構１１３を備える。砥石ユニット１２０は、軸部１２１ａと円盤状の土台１２１ｂと、土台１２１ｂの外側面全面に設けられた砥石１２１ｃとを有する砥石部材１２１、砥石部材１２１の軸部１２１ａを保持する砥石スピンドル１２２、砥石スピンドル１２２の移動機構（不図示）を有する。

【0004】

加工装置１０１を用いて、ワーク１０２に球面または非球面を創成する場合、まず、ワークホルダ移動機構１１３が矢印Ｙａのように回転スピンドル１１２を回転軸Ｂ１と平行に移動させて、回転軸Ｂ１と砥石軸Ｂ３とが平行となる位置関係でワーク１０２の頂部と砥石１２１ｃとを当接させる。その状態で、回転スピンドル１１２と砥石スピンドル１２２とがワーク１０２と砥石部材１２１とを矢印Ｙｂ，Ｙｃのようにそれぞれの回転軸Ｂ１，Ｂ２を中心に回転させることによって、所望の厚さまでワーク１０２の頂部を研削する。続いて、砥石スピンドル１２２の移動機構が矢印Ｙｄのようにワーク１０２と砥石１２１ｃとの当接面を中心に砥石スピンドル１２２を旋回させることによって、ワーク１０２に球面または非球面を創成する。球面または非球面創成後、回転スピンドル１１２と砥石スピンドル１２２との回転が停止され、矢印Ｙｅのように、砥石スピンドル１２２の移動によって、ワーク１０２と砥石１２１ｃとが離される。次に、ワーク１０２の外径を所望の外径に加工する外径加工を行う。外径加工では、図１１（２）に示すように、ワークホルダ移動機構１１３が矢印Ｙｆのようにワーク１０２の位置調整を行い、砥石スピンドル１２２の移動機構が砥石スピンドル１２２を旋回させ、さらに、矢印Ｙｇのように移動させて、砥石１２１ｃとワーク１０２の側面とを当接させる。その状態で、ワーク１０２および砥石部材１２１を、接触位置で、矢印Ｙｈ，Ｙｉのようにそれぞれの回転軸Ｂ１，Ｂ２を中心に逆向きに回転させることによってワーク１０２外径を所望の径に研削加工する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−１５０３２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、加工装置１０１では、球面または非球面加工ほど厳密性を求められていない外径加工においても、球面または非球面加工用の砥粒粒度の小さい砥石１２１ｃをそのまま用いて研削しているため、外径加工に時間がかかり、光学素子の加工時間の短縮化が難しかった。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学素子の加工時間を短縮化できる光学素子の加工装置、砥石部材および光学素子の加工方法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】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光学素子の加工装置は、回転自在の光学素子ホルダに保持された光学素子材料を研削加工する光学素子の加工装置であって、第１の砥粒粒度を有する円筒形の第１の砥石と、前記第１の砥粒粒度よりも大きい第２の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第２の砥石と、を備えた砥石部材と、前記砥石部材を回転可能に支持する砥石ホルダと、前記光学素子材料に球面または非球面を創成する場合には前記第１の砥石が前記光学素子材料の頂部周辺に当接するように前記砥石ホルダを移動させ、前記光学素子材料の外径を所定の径まで研削する外径加工を行う場合には前記第２の砥石が前記光学素子材料の側面に当接するように前記砥石ホルダを移動させる砥石ホルダ移動部と、を備えたことを特徴とする。

【0009】

また、本発明にかかる光学素子の加工装置は、前記砥石部材は、高さ方向の一端側が開口した中空円柱状の土台をさらに備え、前記第１の砥石は、前記土台の外側面に設けられ、前記第２の砥石は、前記土台の中空部に面する内側面に設けられることを特徴とする。

【0010】

また、本発明にかかる光学素子の加工装置は、前記砥石部材は、円柱に、該円柱の中心軸と同じ中心軸の円筒状の溝が形成された土台と、前記第１の砥粒粒度よりも大きい第３の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径および前記第２の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第３の砥石と、をさらに備え、前記第１の砥石は、前記土台の外側面に設けられ、前記第２の砥石は、前記溝の側面のうちの径が大きい側に設けられ、前記第３の砥石は、前記溝の側面のうちの径が小さい側に設けられることを特徴とする。

【0011】

また、本発明にかかる光学素子の加工装置は、前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度よりも大きいことを特徴とする。

【0012】

また、本発明にかかる光学素子の加工装置は、前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度よりも小さいことを特徴とする。

【0013】

また、本発明にかかる光学素子の加工装置は、前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度と等しいことを特徴とする。

【0014】

また、本発明にかかる砥石部材は、研削加工対象物に当接して研削加工する砥石部材であって、第１の砥粒粒度を有する円筒形の第１の砥石と、前記第１の砥粒粒度よりも大きい第２の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第２の砥石と、を備えたことを特徴とする。

【0015】

また、本発明にかかる砥石部材は、高さ方向の一端側が開口した中空円柱状の土台をさらに備え、前記第１の砥石は、前記土台の外側面に設けられ、前記第２の砥石は、前記土台の中空部に面する内側面に設けられることを特徴とする。

【0016】

また、本発明にかかる砥石部材は、円柱に、該円柱の中心軸と同じ中心軸の円筒状の溝が形成された土台と、前記第１の砥粒粒度よりも大きい第３の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径および前記第２の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第３の砥石と、をさらに備え、前記第１の砥石は、前記土台の外側面に設けられ、前記第２の砥石は、前記溝の側面のうちの径が大きい側に設けられ、前記第３の砥石は、前記溝の側面のうちの径が小さい側に設けられることを特徴とする。

【0017】

また、本発明にかかる砥石部材は、前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度よりも大きいことを特徴とする。

【0018】

また、本発明にかかる砥石部材は、前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度よりも小さいことを特徴とする。

【0019】

また、本発明にかかる砥石部材は、前記第３の砥粒粒度は、前記第２の砥粒粒度と等しいことを特徴とする。

【0020】

また、本発明にかかる光学素子の加工方法は、回転自在の光学素子ホルダに保持された光学素子材料の表面に当接して前記光学素子材料を研削加工するための砥石部材であって、第１の砥粒粒度を有する円筒形の第１の砥石と、前記第１の砥粒粒度よりも大きい第２の砥粒粒度を有し、前記第１の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第２の砥石と、を備えた砥石部材を有する加工装置が行う光学素子の加工方法であって、前記砥石部材の前記第１の砥石を前記光学素子材料の頂部周辺に当接させ、前記光学素子材料および前記砥石部材を回転させて前記光学素子材料に球面または非球面を創成する球面または非球面加工工程と、前記砥石部材の前記第２の砥石を前記光学素子材料の側面に当接させ、前記光学素子材料および前記砥石部材を回転させて前記光学素子材料の外径を所定の径まで研削する外径加工工程と、を含み、前記球面または非球面加工工程と前記外径加工工程とを任意の順序で行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、光学素子の加工装置における砥石部材が、第１の砥粒粒度を有する円筒形の第１の砥石と、第１の砥粒粒度よりも大きい第２の砥粒粒度を有し、第１の砥石の径と異なる径の円筒形を成す第２の砥石と、を備えるため、加工対象の加工精度に応じて、第１の砥石と、第１の砥石部よりも大きい砥粒粒度を有する第２の砥石とを使い分けることができ、光学素子材料を部位に応じた適切な精度で加工しながら、光学素子の加工時間の短縮化も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、実施の形態にかかる光学素子の全体構成を模式的に示す図である。

【図2】図２は、図１に示すワークホルダの要部構成を説明するための図である。

【図3】図３は、図１に示す砥石部材を、回転軸Ａ２を通る平面で切断した断面図である。

【図4-1】図４−１は、図１に示す加工装置における光学素子の加工方法を説明する図である。

【図4-2】図４−２は、図１に示す加工装置における光学素子の加工方法を説明する図である。

【図4-3】図４−３は、図１に示す加工装置における光学素子の加工方法を説明する図である。

【図4-4】図４−４は、図１に示す加工装置における光学素子の加工方法を説明する図である。

【図4-5】図４−５は、図１に示す加工装置における光学素子の加工方法を説明する図である。

【図4-6】図４−６は、図１に示す加工装置における光学素子の加工方法を説明する図である。

【図5】図５は、本実施の形態の変形例１にかかる砥石部材の縦断面図である。

【図6】図６は、本実施の形態の変形例２にかかる砥石部材の縦断面図である。

【図7】図７は、本実施の形態の変形例２にかかる他の砥石部材の縦断面図である。

【図8】図８は、本実施の形態の変形例３にかかる砥石部材の縦断面図である。

【図9】図９は、実施の形態の変形例３にかかる加工装置における光学素子の加工方法を説明する図である。

【図10】図１０は、実施の形態の変形例３にかかる他の砥石部材の縦断面図である。

【図11】図１１は、従来技術にかかる加工装置の要部断面とその動作を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下の説明では、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、光学素子を研削する砥石部材を有する光学素子の加工装置について説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

【0024】

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかる光学素子の加工装置の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる光学素子の加工装置１は、ワークホルダユニット１０、砥石ユニット２０、および、制御装置３０を有する。

【0025】

ワークホルダユニット１０は、円柱形の光学ガラス材料等の光学素子の被加工物（ワーク）２を保持するワークホルダ１１、ワークホルダ１１が先端に取り付けられるとともに回転軸Ａ１で矢印Ｙ１のように回転する回転スピンドル１２、回転スピンドル１２を矢印Ｙ２のように回転軸Ａ１と平行に移動させることでワークホルダ１１を移動させるワークホルダ移動機構１３、並びに、回転スピンドル１２およびワークホルダ移動機構１３を駆動するワークホルダユニット駆動部１４を備える。

【0026】

砥石ユニット２０は、円柱状の土台２１１と土台２１１の底面中心に接続する軸部２１２とを有する砥石部材２１、軸部２１２を支持し砥石部材２１を回転軸Ａ２で矢印Ｙ３のように回転させる砥石スピンドル２２、砥石スピンドル２２を矢印Ｙ４のように回転軸Ａ２の直交方向に移動させる移動ステージ２３、上部に移動ステージ２３が固定されワーク２と砥石部材２１との当接位置近傍を中心として矢印Ｙ５のように旋回する旋回ステージ２４、並びに、砥石スピンドル２２と移動ステージ２３と旋回ステージ２４とを駆動する砥石ユニット駆動部２５を有する。軸Ａ３は、砥石軸であり、回転軸Ａ２と直交する軸のうち後述する円筒形の第２の砥石２１１ｂの高さの半分の位置を通る面上にある軸である。

【0027】

制御装置３０は、ワークホルダユニット駆動部１４および砥石ユニット駆動部２５のそれぞれが接続されており、各駆動部が駆動するステージの位置、ステージの移動速度、並びに、スピンドルの回転速度の設定を行い、各駆動部の動作を制御する。

【0028】

図２は、ワークホルダ１１の要部構成を説明するための図である。図２に示すように、
加工前のワーク２は円柱形であり、ワークホルダ１１は、加工前のワーク２よりも径が小さい円柱形を成す。ワーク２の非加工面は、接着剤１１ａによってワークホルダ１１の先端側底面１１ｂに接着されている。ワークホルダ１１の基端側底面は、回転スピンドル１２の固定台１２ａ先端に取り付けられている。加工装置１においては、矢印Ｙ６の方向から、後述する砥石部材２１の第１の砥石２１１ａをワーク２の頂部および頂部周辺に当接させて、ワーク２に所定の曲率半径の球面または非球面を創成する球面または非球面加工工程と、矢印Ｙ７の方向から、後述する砥石部材２１の第２の砥石２１１ｂをワーク２の側面に当接させてワーク２の外径を所定の径まで研削する外径加工工程とを行うことによって、レンズ等の光学素子２ａが完成する。

【0029】

図３は、砥石部材２１を、回転軸Ａ２を通る平面で切断した断面図である。図３に示すように、砥石部材２１を構成する土台２１１は、軸部２１２が接続している側とは逆側に開口２１３が生成されており、高さ方向の一端側が開口した中空円柱状を成す。この土台２１１の外側面Ｐａには、土台２１１の外径と等しい内径を有する円筒形の第１の砥石２１１ａが設けられている。土台２１１の中空部に面する内側面Ｐｂには、土台２１１の内径と等しい外径を有する円筒形の第２の砥石２１１ｂが設けられている。第１の砥石２１１ａの砥粒粒度（第１の砥粒粒度）と第２の砥石２１１ｂの砥粒粒度（第２の砥粒粒度）とは異なり、第２の砥粒粒度は第１の砥粒粒度よりも大きい。

【0030】

加工装置１では、第１の砥石２１１ａを用いてワーク２に対する球面または非球面加工を行い、第２の砥石２１１ｂを用いてワーク２の外径加工を行う。図４−１〜図４−６は、加工装置１における光学素子の加工方法を説明する図であり、加工装置１の要部を回転軸Ａ１，Ａ２を通る平面で切断した断面図である。

【0031】

まず、ワーク２に対する球面または非球面加工工程について説明する。図４−１に示すように、まず、制御装置３０は、ワークホルダ移動機構１３、移動ステージ２３および旋回ステージ２４（不図示）を駆動することによって、球面加工または非球面加工工程において用いる第１の砥石２１１ａと、ワーク２の頂部とが対向するように位置決めする。制御装置３０は、回転軸Ａ１と砥石軸Ａ３とが同一直線上に位置するようにワーク２と第１の砥石２１１ａとを位置決めする。

【0032】

続いて、図４−２に示すように、制御装置３０は、ワークホルダ移動機構１３を駆動し、矢印Ｙ１１のように回転軸Ａ１と平行に回転スピンドル１２を移動させて、ワーク２の頂部と砥石２１１ａとを当接させる。この状態で、回転スピンドル１２および砥石スピンドル２２が、制御装置３０の制御のもと、それぞれの回転軸Ａ１，Ａ２を中心に矢印Ｙ１２、Ｙ１３のように逆向きに回転することによって、所望の厚さまでワーク２の頂部が研削される。続いて、図４−３に示すように、制御装置３０の制御のもと、旋回ステージ２４（不図示）が、矢印Ｙ１４のようにワーク２と砥石２１１ａとの当接面を中心に砥石スピンドル２２を旋回させることによって、ワーク２に球面または非球面を創成する。

【0033】

次に、ワーク２の外径を所望の外径に加工する外径加工について説明する。制御装置３０は、回転スピンドル１２および砥石スピンドル２２の回転を停止し、図４−４に示すように、ワークホルダ移動機構１３を回転軸Ａ１に沿って矢印Ｙ１５のように後方に移動させてワーク２と第１の砥石２１１ａとを分離する。そして、制御装置３０は、回転軸Ａ１と回転軸Ａ２とが平行となるように矢印Ｙ１６のように旋回ステージ２４（不図示）を旋回させるとともに、矢印Ｙ１７のように移動ステージ２３を砥石軸Ａ３に沿って移動させることによって、ワーク２の頂部と砥石部材２１の土台２１１の開口２１３とを対向させる。制御装置３０は、図４−５に示すように、ワークホルダ移動機構１３に回転スピンドル１２を矢印Ｙ１８のように回転軸Ａ１と平行に移動させるとともに、移動ステージ２３を矢印Ｙ１９のように砥石軸Ａ３と平行に下方に移動させて、外径加工工程において用いる第２の砥石２１１ｂと、ワーク２の側面とを当接させる。図４−６のように、この状態で、回転スピンドル１２および砥石スピンドル２２が、制御装置３０の制御のもと、それぞれの回転軸Ａ１，Ａ２を中心に逆向きに回転することによって、ワーク２の外径を所望の径に研削し、光学素子２ａを形成する。

【0034】

このように、本実施の形態にかかる光学素子の加工装置１は、第１の砥粒粒度を有する円筒形の第１の砥石２１１ａと、第１の砥粒粒度よりも大きい第２の砥粒粒度を有し、第１の砥石２１１ａの径と異なる径の円筒形を成す第２の砥石２１１ｂと、を備えた砥石部材２１を有する。このため、本実施の形態によれば、加工対象の光学素子に求められる加工精度に応じて、第１の砥石２１１ａと、第１の砥石２１１ａよりも大きい砥粒粒度を有する第２の砥石２１１ｂとを使い分けることができ、光学素子材料を部位に応じた適切な精度で加工しながら、同じ砥粒粒度の砥石で球面および外径のいずれも加工していた場合と比較して光学素子の加工時間の短縮化も図ることができる。

【0035】

本実施の形態では、上述したように、砥粒粒度の大きさが１種類の砥石で球面又は非球面の創生及び外径研削を行う従来の加工と異なり、砥粒粒度を有する第１の砥石２１１ａを用いて球面又は非球面を創成し、第１の砥粒粒度より大きい第２の砥粒粒度を有する第２の砥石２１１ｂを用いて外径研削を行う。例えば、本実施の形態の一例として、第１の砥石２１１ａの砥粒の大きさ（メッシュ＃８００）に対して、第２の砥石２１１ｂの砥粒の大きさをメッシュ＃４００としてレンズの外径加工を行った結果について説明する。また、比較のため、砥粒の大きさ（メッシュ＃８００）が１種類の砥石でレンズの外径加工を行う従来の加工装置における外径加工の結果についても示す。

【0036】

表１は、外径切り込み量の一例を示す表である。表２は、従来の外径加工、または、本実施の形態の外径加工における外径切込速度または外径加工時間の比較の一例を示す図である。

【0037】

【表1】

【0038】

【表2】

【0039】

表１の外径切込量１〜３については、表２の切込速度１〜３がそれぞれ対応する。外径加工時の切込量を表１のように設定した場合、従来と比較して砥粒粒度が大きい第２の砥石２１１ｂを用いた本実施の形態における外径加工では、外径切込速度を、いずれの切込量についても、表２のように従来外径加工の切込速度よりも速くすることができ、この結果、同研削量における外径加工時間を従来よりも大幅に短縮することが可能となる。したがって、本実施の形態によれば、同じ砥粒粒度の砥石で球面および外径のいずれも加工していた従来と比較し、光学素子の加工時間を短縮化することができる。

【0040】

（実施の形態の変形例１）
図５は、本実施の形態の変形例１にかかる砥石部材の縦断面図である。本実施の形態では、図５に示す砥石部材２１Ａのように、第１の砥石２１１ａを、土台２１１の開口２１３側の底面Ｐｃに設けてもよい。

【0041】

（実施の形態の変形例２）
図６は、本実施の形態の変形例２にかかる砥石部材の縦断面図である。本実施の形態では、図６に示すように、径が異なる円柱を重ねた形状の土台２１１Ｂを有する砥石部材２１Ｂを用いてもよい。土台２１１Ｂは、径が大きい円柱上に径が小さい円柱が、それぞれの中心軸が同軸となるように重なった形状を有する。砥石部材２１Ｂは、土台２１１Ｂにおいて、径の大きい円柱の外側面Ｐｄに、該円柱の外径と内径が等しい円筒形の第１の砥石２１１ａが設けられ、径の小さい円柱の外側面Ｐｅに、該円柱の外径と内径が等しい円筒形の第２の砥石２１１ｂが設けられる。また、図７は、本実施の形態の変形例２にかかる他の砥石部材の縦断面図である。図７の砥石部材２１Ｃに示すように、第２の砥石２１１ｂを、土台２１１Ｂの径の小さい円柱を囲むように、径の大きい円柱の上面Ｐｆに設けてもよい。

【0042】

（実施の形態の変形例３）
図８は、本実施の形態の変形例３にかかる砥石部材の縦断面図である。図８に示すように、本実施の形態の変形例３にかかる砥石部材２１Ｄは、土台２１１Ｄが、円柱に、軸部２１２が接続している側とは逆側に、円筒形の溝２１３Ｄが形成された形状を成す。円柱の中心軸と、溝２１３Ｄの中心軸は同じである。

【0043】

土台２１１Ｄの外側面Ｐｇには、土台２１１Ｄの外径と等しい内径を有する円筒形の第１の砥石２１１ａが設けられている。土台２１１Ｄにおける溝２１３Ｄの側面のうち径が大きい側の側面Ｐｈには、溝２１３Ｄの外径と等しい外径を有する円筒形の第２の砥石２１１ｂが設けられている。溝２１３Ｄの側面のうち径が小さい側の側面Ｐｉには、溝２１３Ｄの内径と等しい内径を有する円筒形を成す第３の砥石２１１ｃが設けられる。第３の砥石２１１ｃは、第１の砥石２１１ａにおける第１の砥粒粒度よりも大きく、第２の砥石２１１ｂにおける第２の砥粒粒度よりも大きい第３の砥粒粒度を有する。本変形例３においては、第２の砥石２１１ｂおよび第３の砥石２１１ｃを用いて、ワーク２の外径加工を行う。

【0044】

図９は、実施の形態の変形例３にかかる砥石部材２１Ｄを有する加工装置における光学素子の加工方法を説明する図であり、加工装置の要部を回転軸Ａ１，Ａ２を通る平面で切断した断面図である。図９に示すように、外径加工工程において、制御装置３０（不図示）は、砥石スピンドル２２を回転軸Ａ１との直交方向（矢印Ｙ２１参照）および回転軸Ａ２との平行方向に移動させて第３の砥石２１１ｃとワーク２の側面とを当接させ、回転スピンドル１２および砥石スピンドル２２を回転軸Ａ１，Ａ２を中心に逆向きに回転させることによって、ワーク２の外径を所望の径に研削するワーク２の外径粗加工を行う。その後、制御装置３０は、砥石スピンドル２２を回転軸Ａ１との直交方向に移動させて、第３の砥粒粒度よりも小さい第２の砥石２１１ｂとワーク２の側面とを当接させ、回転スピンドル１２および砥石スピンドル２２を逆向きに回転させることによって、ワーク２の外径仕上げ加工を行い、光学素子２ａを形成する。

【0045】

このように、外径加工用の第２の砥石２１１ｂおよび第３の砥石２１１ｃを使い分けることによって、光学素子２ａの外径寸法の加工精度を高めることができるとともに、光学素子２ａの外側面の割れや欠けなども仕上げ加工でなくすことができる。

【0046】

もちろん、第３の砥粒粒度が第２の砥粒粒度よりも小さくてもよい。この場合には、第２の砥石２１１ｂでワーク２の外径粗加工を行い、第３の砥石２１１ｃでワーク２の外径仕上げ加工を行えばよい。また、第３の砥粒粒度が第２の砥粒粒度と等しくてもよい。この場合には、第３の砥石２１１ｃは、第２の砥石２１１ｂの予備として適用でき、第２の砥石２１１ｂが使用できなくなった場合でも、第３の砥石２１１ｃを外径加工用に使用でき、砥石部材２１Ｄを新しいものに交換しなくてもよくなる。

【0047】

図１０は、実施の形態の変形例３にかかる他の砥石部材の縦断面図である。図１０の砥石部材２１Ｅでは、土台２１１Ｅは、砥石部材２１Ｂの土台２１１Ｂに比して、中心軸が他の円柱の中心軸と同軸になるように、さらに小さい径の円柱を上に重ねた形状を有し、最も径の小さい円柱の外側面Ｐｊに、該円柱の外径と内径が等しい円筒形の第３の砥石２１１ｃが設けられる。この場合も、砥石部材２１Ｄと同様に、第３の砥石２１１ｃの第３の砥粒粒度を、第２の砥石２１１ｂの砥粒粒度に対し変えることによって、外径加工用の第２の砥石２１１ｂおよび第３の砥石２１１ｃを外径粗加工用および外径仕上げ加工用に使い分けることができる。また、第３の砥粒粒度を第２の砥粒粒度と等しくすることによって、第３の砥石２１１ｃを、第２の砥石２１１ｂの予備とすることもできる。

【符号の説明】

【0048】

１，１０１ 加工装置
２，１０２ ワーク
１０，１１０ ワークホルダユニット
１１，１１１ ワークホルダ
１２，１１２ 回転スピンドル
１２ａ 固定台
１３，１１３ ワークホルダ移動機構
１４ ワークホルダユニット駆動部
２０，１２０ 砥石ユニット
２１，２１Ａ〜２１Ｅ，１２１ 砥石部材
２２，１２２ 砥石スピンドル
２３ 移動ステージ
２４ 旋回ステージ
２５ 砥石ユニット駆動部
３０ 制御装置
１２１ａ，２１２ 軸部
１２１ｂ，２１１，２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｅ 土台
１２１ｃ 砥石
２１１ａ 第１の砥石
２１１ｂ 第２の砥石
２１１ｃ 第３の砥石

【図1】

【図2】

【図3】

【図4-1】

【図4-2】

【図4-3】

【図4-4】

【図4-5】

【図4-6】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】