光学素子の製造方法および光学素子
【課題】 切削加工により光学素子あるいは金型を製作する際、隣接する２つの加工面２１の境界部２２に段差を形成可能な光学素子の製造方法および光学素子を提供すること。
【解決手段】 回転軸１１および回転軸１１の軸線方向に交差する方向に突出した刃部１２を備えたフライカッター１０を回転軸１０の軸線周りに回転させながら、切り込み方向および送り方向にフライカッター１０と光学素子形成用の基材２０とを相対移動させて、素子面を形成するための加工面２１を形成する。加工面２１の境界部２２では、境界部２２に対して回転軸１１を直交する方向に向かせて隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。
【解決手段】 回転軸１１および回転軸１１の軸線方向に交差する方向に突出した刃部１２を備えたフライカッター１０を回転軸１０の軸線周りに回転させながら、切り込み方向および送り方向にフライカッター１０と光学素子形成用の基材２０とを相対移動させて、素子面を形成するための加工面２１を形成する。加工面２１の境界部２２では、境界部２２に対して回転軸１１を直交する方向に向かせて隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を構成する光学材料、あるいは光学素子を成形するための金型を構成する金型材料などの光学素子形成用の基材に切削加工あるいは研削加工を施して光学素子を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フライカット方式の超精密加工機については、光学素子を構成する光学材料、あるいは光学素子を成形するための金型を構成する金型材料などの加工にも適用が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなフライカット方式の超精密加工機では、図１４に示すように、切削工具として、回転軸１１から軸線方向に交差する方向に突出した刃部１２を備えたフライカッター１０が用いられ、回転軸１１を軸線周りに回転させながら、軸線方向と交差する方向の切り込み方向および送り方向に切削工具と基材２０とを相対移動させて加工面２１を形成する。
【特許文献１】特開２００４−２１９４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、光学素子として、図１５（ａ）に示すように、隣接する２つの加工面２１の境界部２２が段差になっている光学素子が求められており、このような光学素子をフライカット方式で製造すると、図１５（ａ）において円Ａで囲った領域を図１５（ｂ）に拡大して示すように、加工面２１の境界部２２に、フライカッター１０の刃先の回転半径に相当する丸みをもった形状、すなわち、隅がだれた形状になってしまう。例えば、段差の高さを数１０μｍに形成したい場合、一般的なフライカッター１０の回転半径は数ｍｍであるため、数１００μｍのぼやけが生じてしまう。このような形状は、通常の機械部品であれば、大きな問題点とならない場合でも、光学素子の場合、境界部２２に入射した光が損失となってしまうので好ましくない。このような問題は、回転軸から円盤状あるいは円柱状の砥石が刃部として突出した研削工具による加工でも同様に発生する。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、切削加工により光学素子あるいは金型を製作する際、隣接する２つの加工面の境界部に段差を形成可能な光学素子の製造方法、および光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、隣接する素子面同士の境界部に段差が形成された光学素子の製造方法において、回転軸および該回転軸から側方に向けて突出した刃部を備えた工具を前記回転軸の軸線周りに回転させながら切り込み方向および送り方向に前記工具と光学素子形成用の基材とを相対移動させて、前記素子面を形成するための加工面を形成するとともに、前記境界部では、当該境界部に対して前記回転軸を直交する方向に向かせて隣接する２つの加工面のうち、低い方の加工面側を切削あるいは研削することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、加工面を加工する際には、工具と基材とを相対移動させて基材を切削あるいは研削するが、境界部を形成する際には、工具の回転軸を境界部に対して直交する方向に向かせる。このため、境界部の形状を刃部の形状によって高い精度で制御でき、段差については側面壁が直立した形状に形成することができる。それ故、光学素子の場合、段差を形成でき、境界領域に入射した光が損失や迷光を発生することを回避できる。
【０００８】
本発明において、前記工具は、フライカッターである。この場合、前記フライカッターは、例えば、前記刃部を送り方向からみたとき刃先が矩形の平フライカッターである。このように構成すると、刃部の直線的な側面で境界部を加工できるので、段部の側面壁をほぼ垂直に加工できる。また、本発明において、前記フライカッターとしては、前記刃部を送り方向からみたとき刃先が円形の外丸フライカッターを用いてもよい。
【０００９】
本発明は、前記工具としては、前記回転軸から円盤状あるいは円柱状の砥石が前記刃部として突出した研削工具を用いて加工する場合にも適用できる。
【００１０】
本発明は、前記工具と前記基材との相対位置を前記切り込み方向で連続的に変化させて前記加工面を曲面に加工する場合にも適用することができる。
【００１１】
本発明において、前記加工面が周方向に複数、配列されている場合、当該複数の加工面を形成する際、前記送り方向を前記基材上の所定位置から放射状に設定することが好ましい。このように構成すると、加工面を切削加工する際には、境界部に対して回転軸が交差する方向に向き、境界部付近を切削する際には、境界部に対して回転軸が直交する方向に向き、かつ、送り方向は境界部と平行となる。従って、境界部の形状を刃部の形状によって高い精度で制御できる。また、中心領域は多重切削されることになるので、平滑面に仕上げることができ、かかる領域は、光学素子では光軸付近であるので、光学素子の特性を向上することができる。
【００１２】
本発明において、前記複数の加工面は周方向に配列され、前記複数の加工面を形成する際、前記送り方向を前記基材上の所定位置を中心とする円弧状に設定してもよい。
【００１３】
本発明において、前記工具による加工は、円柱座標系で表された条件により制御されることが好ましい。このように構成すると、直交座標系よりも加工の際のプログラミングが容易である。
【００１４】
本発明において、前記基材は、前記光学素子を構成する光学材料、あるいは前記光学素子を成形するための金型材料である。但し、段差の形状などに対して高い精度が求められる場合には、光学素子を構成する光学材料を基材として切削し、光学素子を製造することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、加工面を加工する際には、工具と基材とを相対移動させて基材を切削するが、境界部を形成する際には、工具の回転軸を境界部に対して直交する方向に向かせる。このため、境界部の形状を刃部の形状によって高い精度で制御でき、段差については側面壁が直立した形状に形成することができる。それ故、光学素子の場合、段差を形成でき、境界領域に入射した光が損失や迷光を発生することを回避できる。刃先が矩形の平フライカッターや同等形状の研削工具の場合、刃先幅を小さくするほど光の損失が少なくなり、刃先が円形の外丸フライカッターや同等形状の研削工具の場合、刃先Ｒを小さくするほど光の損失が少なくなる。刃先が矩形の工具の刃先幅は２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下であればさらに好ましい。刃先が円形の工具の場合、刃先Ｒは０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以下であればさらに好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
［実施の形態１］
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明が適用される光学素子の説明図およびこの光学素子の各加工面（素子面）同士の境界部域に形成された段差の断面図である。図２は平フライカッターの説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。図４は、本形態の加工方法で用いた円柱座標系の説明図である。図５は、本形態の加工方法において境界部を加工する際の説明図である。図６は、図５に示す方法で加工しているときの断面図である。
【００１８】
本形態では、回転軸から側方に向けて刃部が突出して外周加工を行う工具としてフライカッターを用い、このフライカッターにより光学素子用の基材を切削して、図１（ａ）に示すように、円形の凹曲面内に４つの加工面２１（素子面）が周方向に配列され、かつ、４つの加工面２１の境界部２２が１点に交差している光学素子（レンズ）を製造する例を説明する。
【００１９】
ここで、４つの加工面２１（分割レンズ面／素子面）は、各々異なる曲面で形成され、図１（ｂ）に示すように、境界部２２は段差になっている。
【００２０】
このような光学素子を製造するにあたって、本形態では、図２に示すフライカッター１０（平フライカッター）で樹脂などの光学材料をレンズ形状に切削する。フライカッター１０は、回転軸１１からその軸線に直交する方向に矩形の刃部１２が突出しており、高速回転させると円筒面の軌跡を描く。
【００２１】
このようなフライカッター１０を備えた加工機は、図３に矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示す３軸の送り機構を備え、かつ、矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示す回転機構を有している。以下、矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示すＸ軸周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りの回転機構をＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸と称する。なお、本形態の加工は、フライカッター１０と基材２０と相対移動させればよいので、矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示す送り機構、および矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示す回転機構はそれぞれ、フライカッター１０側あるいは基材２０側のうちの最適な方に構成されている。
【００２２】
このような加工機で基材２０に加工を行うには、まず、フライカッター１０を矢印Ａで示すように軸線周りに回転させながら、Ｙ軸（切り込み方向）による基材２０への切り込みを行う。また、Ｚ軸（送り方向）による送りにより、加工面２１を切削していく。その際、Ｙ軸、Ｚ軸を同時に動かすことで、所定の曲面を備えた各分割レンズ面を作成する。
【００２３】
本形態では、境界部２２の交点を原点とし、送り方向を基材２０上の放射状に設定して基材２０を切削した後、送り方向の角度位置を順次、切り換えていく。
【００２４】
本形態の加工機の加工プログラムでは、座標系として、図４に示すように、境界部２２の交点を原点とし、光学素子の中心（光軸）を基準軸とした円柱座標系（Ｒｗ、θｗ、Ｙｗ）を用いる。従って、加工点は、θｗ一定の条件でＲｗに対応するＹｗを考える。
【００２５】
このような制御の下、加工面２１に対する１回の送りが終了した後、Ｙ軸移動により、フライカッター１０を基材２０から逃がした後、Ｂ軸回転によるステップオーバを行い、上記の切削を繰り返す。
【００２６】
ここで、面粗さの上限許容値をＨｍａｘ、交点からの最大半径をｒｍａｘ、θｗ方向の最大傾斜角をφｍａｘ（＞０）とすると、Ｂ軸回転ピッチＢｐ「ｒａｄ」は以下の式
Ｂｐ＜（Ｈｍａｘ）／（（ｒｍａｘ）＊Ｔａｎ（φｍａｘ）） ・・式（ａ）
により定める。
【００２７】
このような加工方法では、加工面２１を切削加工する際には、境界部２２に対して回転軸１１が交差する方向の向きとし、境界部２２付近を切削する際には、図５に示すように、境界部２２に対して回転軸１１が直交する方向の向きとし、かつ、Ｚ軸（送り方向）は境界部２２と平行とする。この状態で、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。その際、段差とフライカッター１０とが干渉しないように、すなわち、段差を形成すべき領域に切削が施されないように、図６に示すように、段差の隅とフライカッター１０の角を合わせたＢ軸角度またはＸ軸位置の座標を設定する。
【００２８】
このように本形態では、加工面２１を加工する際には、フライカッター１０と基材２０とを切り込み方向および送り方向に相対移動させて基材２０を切削するが、境界部２２を加工する際には、回転軸１１を直交する方向に向かせ、かつ、Ｚ軸（送り方向）を境界部２２と平行に設定し、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。このため、境界部２２の形状は、刃部１２の形状と同一となり、高い精度で制御できるので、段差については側面壁が直立した形状に形成することができる。それ故、光学素子では、段差を、隅がだれていない、段差面がほぼ直立した鋭い形状をもって形成できるので、境界部２２の幅が狭い。それ故、境界部２２に入射した光が損失や迷光を発生することを回避できる。
【００２９】
また、本形態では、境界部２２の交点を中心に送り方向を基材２０上の放射状に設定して基材２０を切削するため、光学素子の中心領域は何度も切削され、平滑面となる。ここで、境界部２２の交点付近は、光学素子の光軸中心であり、この領域の面精度が高いので、光学特性の高い光学素子を製造することができる。
【００３０】
［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。図８は、本形態の加工方法において回転軸１１を傾けた様子を示す説明図である。
【００３１】
実施の形態１に係る方法では、θｗ方向の傾斜角φｍａｘが大きくなると面粗さＨｍａｘが大きくなる傾向にあるので、このような場合には、図７を参照して以下に説明する方法を採用すればよい。なお、本形態でも、実施の形態１と同様、図２に示すフライカッター１０を使用する。また、本形態でも、実施の形態１と同様、図７に示すように、矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示す３軸の送り機構を備え、かつ、矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示す回転機構を有している。
【００３２】
本形態では、面粗さの許容上限値をＨｍａｘ、θｗ方向の断面曲線の最小曲率半径ρｍｉｎ（＞０）としたとき、フライカッター１０の刃幅Ｌとして以下の条件
Ｌ＜２＊√（２＊（Ｈｍａｘ）＊(ρｍｉｎ)−（Ｈｍａｘ）2） ・・式（ｂ）
を満たすものを選定する。また、本形態でも、実施の形態１と同様、境界部２２の交点を原点とし、送り方向を基材２０上の放射状に設定して基材２０を研削した後、送り方向の角度位置を順次、切り換えておく。さらに、図７に示すように、基材２０とフライカッター１０とをＸ軸を斜めに傾けた状態で配置する。
【００３３】
そして、Ｙ軸移動による切り込みを行うとともに、Ｚ軸移動による送りを行う。そのとき、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｃ軸を同時に動かすことで、曲面からなる加工面２１を作成する。
【００３４】
ここで、Ｃ軸は、図８に示すように、加工形状のθｗ方向の傾斜角に合わせ回転させる。Ｘ軸はＣ軸回転による刃先ズレΔＸの補正に用いる。また、Ｙ軸はＣ軸回転による刃先ズレΔＹの補正も行う。
【００３５】
このようにして加工面２１を形成した後、Ｙ軸移動により、フライカッター１０を基材２０から逃がした後、Ｂ軸回転によるステップオーバを行う。
【００３６】
また、境界部２２付近では、境界部２２に対して回転軸１１を直交する方向に向かせ、かつ、Ｚ軸（送り方向）を境界部２２と平行に設定し、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。
【００３７】
以上の繰り返しにより、放射状の４つの加工面２１を形成するとともに、放射状に延びた４つの境界部２２（段差）の形成を行う。
【００３８】
このように本形態でも、実施の形態１と同様、境界部２２を加工する際には、回転軸１１を直交する方向に向かせ、かつ、Ｚ軸（送り方向）を境界部２２と平行に設定し、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。このため、境界部２２の形状は、刃部１２の形状と同一となり、高い精度で制御できるので、段差については側面壁が直立した形状に形成することができる。
【００３９】
また、本形態によれば、Ｂ軸回転ピッチと面粗さの関与は小さく、面粗さは、前記した式（ｂ）で表される。なお、Ｂ軸回転ピッチは刃幅Ｌを最大限活用できる値を取れば良い。
【００４０】
［実施の形態３］
境界部２２付近の形状誤差が許容される場合、切削工具としては、図９に示すように、送り方向からみたとき刃部１２の形状が円形のフライカッター１０（外丸フライカッター）を用いてもよい。フライカッター１０は円弧状の刃先を持ち、高速回転させると円環体の軌跡を描く。このような丸フライカッター１０を用いる場合も、フライカッター１０と基材２０とは、図３に示すように配置する。
【００４１】
ここで、境界部２２のぼやけの幅の許容限界値をｄｍａｘ、段差の最大値をｔｍａｘとすればフライカッター１０の切れ刃曲率半径Ｒｃとして下式
Ｒｃ＜（（ｄｍａｘ）2＋（ｔｍａｘ）2）／（２＊（ｔｍａｘ））・・・式（ｃ）
を満たすものを選定すれば良い。
【００４２】
このような加工機で基材２０に加工を行うには、まず、フライカッター１０を矢印Ａで示すように回転させながら、Ｙ軸（切り込み方向）への移動により切り込みを行う。また、Ｚ軸（送り方向）への移動による送りにより、加工面２１を切削していく。その際、Ｙ軸、Ｚ軸を同時に動かすことで、所定の曲面を備えた各分割レンズ面を作成する。
【００４３】
また、加工点の法線とフライカッター１０が描く円環体上の点の法線が一致するように図９に示すように、工作物座標系における工具基準点の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を指示する。その際、Ｘ軸は上記による刃先ズレΔＸの補正に用いる。また、Ｙ軸は刃先ズレΔＹの補正も行う。
【００４４】
このようにして加工面２１を形成した後、Ｙ軸移動により、フライカッター１０を基材２０から逃がした後、Ｂ軸回転によるステップオーバを行う。ここで、加工面２１が球面のときは、Ｂ軸回転ピッチＢｐ［Ｂｐ（ｒａｄ）］は以下の式により定める。
【００４５】
面粗さの上限許容値をＨmax、交点からの最大半径をｒmax、フライカッター１０の切れ刃曲率半径をＲｃ、球面半径をρとすると、Ｂ軸回転ピッチＢｐは、下式
Ｂｐ＜（２／（ｒmax））＊√（２＊（Ｈmax）／（１／（ρ−Ｒｃ）＋１／Ｒｃ））
・・・式（ｄ）
で示す値に設定される。
【００４６】
また、本形態でも、実施の形態１、２と同様、境界部２２付近では、境界部２２に対して回転軸１１を直交する方向に向かせ、かつ、Ｚ軸（送り方向）を境界部２２と平行に設定し、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。
【００４７】
以上の繰り返しにより、放射状の４つの加工面２１を形成するとともに、放射状に延びた４つの境界部２２（段差）の形成を行う。
【００４８】
このように本形態でも、実施の形態１と同様、境界部２２を加工する際には、回転軸１１を直交する方向に向かせ、かつ、Ｚ軸（送り方向）を境界部２２と平行に設定し、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。このため、境界部２２の形状は、刃部１２の形状と同一となり、高い精度で制御できるので、段差につく円弧を無視できる程度の幅に形成することができる。それ故、光学素子の場合、境界部２２に入射した光が損失や迷光を発生することを回避できる。
【００４９】
また、本形態ではＣ軸回転が不要であり、かつ、面粗さも実施の形態１より良好な面が得られる。
【００５０】
［実施の形態４］
図１０は、本発明の実施の形態４に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。
【００５１】
実施の形態１に対して、以下の変更を行えば、図１０に示すような、境界部２２の交点を中心とした円弧状の切削が可能である。すなわち、Ｂ軸回転により始点におけるフライカッター１０の刃部１２を境界部２２に合わせる。ここで、段差における低い面から加工面２１に対する切削加工を始める場合には、境界部２２に対して回転軸１１を直交する方向に向かせ、段差の隅とフライカッター１０の刃部１２の角部とが合うようにＢ軸角度またはＸ軸位置の座標を指示する。
【００５２】
次に、Ｙ軸移動による切込みを行うとともに、Ｂ軸回転による送りを行う。その結果、送り方向は、基材２０上の所定位置を中心とする円弧状に設定されるので、ツールマークは円弧状に形成される。その際、Ｙ軸、Ｚ軸を同時に動かすことで加工面２１を曲面とする。なお、本形態でも、座標系として境界部２２の交点を原点、光学素子の中心位置を基準軸とした円柱座標系（Ｒｗ、θｗ、Ｙｗ）を考える。従って、加工点はＲｗ一定の条件でθｗに対応するＹｗを考える。
【００５３】
次に、Ｂ軸回転により終点においては、フライカッター１０の刃部１２を境界部２２に合わせる。ここで、連続した面形状が段差の低い方で終わる場合、段差の隅とフライカッター１０の角を合わせたＢ軸角度またはＸ軸位置の座標を指示する。
【００５４】
このようにして１つの加工面２１に対する加工が終了した後、Ｙ軸移動により、フライカッター１０を基材２０から逃がした後、Ｂ軸回転によるステップオーバを行い、上記の切削を繰り返す。
【００５５】
このように本形態でも、加工面２１を加工する際には、フライカッター１０と基材２０とを相対移動させて基材２０を切削するが、境界部２２を形成する際には、フライカッター１０の回転軸１１を境界部２２に対して直交する方向に向かせる。このため、境界部２２の形状を刃部１２の形状によって高い精度で制御でき、段差については側面壁がほぼ直立した形状に形成することができる。それ故、光学素子の場合、段差を、隅がだれていない、段差面がほぼ直立した鋭い形状をもって形成でき、境界部２２に入射した光が損失や迷光を発生することを回避できる。
【００５６】
［その他の加工方法］
なお、上記形態では、図１（ａ）に示すように、円形の凹曲面内に４つの加工面２１（素子面）が周方向に配列され、かつ、４つの加工面２１の境界部２２が１点に交差している光学素子（レンズ）を製造する例を説明したが、図１１（ａ）に示すように、円板の一方の面に、平坦な加工面２１（素子面）が周方向に多数、配列され、かつ、多数の加工面２１の境界部２２が１点に交差している光学素子（透過屈折型偏向板）を製造する場合に本発明を適用してもよい。また、図１１（ａ）において段差を設けているが、境界部となる段差をなくした傾斜面で形成しても良いし、さらには、図１１（ｂ）に示すように、加工面２１が球面のように加工する場合に適用してもよい。また、図１５を参照して説明したような形状した光学素子（レンズ）に適用してもよい。
【００５７】
また、上記形態では、フライカッター１０で樹脂などの光学材料をレンズ形状に切削する例を説明したが、フライカッター１０で金型用の金属材料を切削して、光学素子を成形するための金型の製作に本発明を適用してもよい。
【００５８】
さらに、上記形態では、フライカッター１０として、長方形の刃部１２を備えたものを用いたが、求められる段差の形状によっては、図１２に示すように、台形の刃部１２を備えたフライカッター１０を用いてもよい。
【００５９】
さらにまた、本発明は、フライカッター１０に代えて、図１３に示すように、回転軸１１′から円盤状あるいは円柱状の砥石１２′が刃部として突出した研削工具１０′を用いた研削加工に適用してもよい。
【００６０】
ここで、刃先が矩形の平フライカッターや同等形状の研削工具の場合、刃先幅を小さくするほど光の損失が少なくなり、刃先が円形の外丸フライカッターや同等形状の研削工具の場合、刃先Ｒを小さくするほど光の損失が少なくなる。刃先が矩形の工具の刃先幅は２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下であればさらに好ましい。刃先が円形の工具の場合、刃先Ｒは０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以下であればさらに好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明が適用される光学素子の説明図およびこの光学素子の各加工面（素子面）同士の境界部域に形成された段差の断面図である。
【図２】平フライカッターの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。
【図４】円柱座標系の説明図である。
【図５】図３に示す加工方法において境界部を加工する際の説明図である。
【図６】図５に示す方法で加工しているときの断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。
【図８】図７に示す加工方法において回転軸を傾けた様子を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。
【図１１】加工面の境界領域が段差になっている別の光学素子の説明図である。
【図１２】別の平フライカッターの説明図である。
【図１３】本発明に係る光学素子の製造方法において、工具として研削工具を用いた場合の説明図である。
【図１４】フライカット方式の説明図である。
【図１５】従来の加工方法（光学素子の製造方法）の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ フライカッター
１０′ 研削工具
１１、１１′ 回転軸
１２ 刃部
１２′ 砥石（刃部）
２０ 基材
２１ 加工面
２２ 境界部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を構成する光学材料、あるいは光学素子を成形するための金型を構成する金型材料などの光学素子形成用の基材に切削加工あるいは研削加工を施して光学素子を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フライカット方式の超精密加工機については、光学素子を構成する光学材料、あるいは光学素子を成形するための金型を構成する金型材料などの加工にも適用が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなフライカット方式の超精密加工機では、図１４に示すように、切削工具として、回転軸１１から軸線方向に交差する方向に突出した刃部１２を備えたフライカッター１０が用いられ、回転軸１１を軸線周りに回転させながら、軸線方向と交差する方向の切り込み方向および送り方向に切削工具と基材２０とを相対移動させて加工面２１を形成する。
【特許文献１】特開２００４−２１９４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、光学素子として、図１５（ａ）に示すように、隣接する２つの加工面２１の境界部２２が段差になっている光学素子が求められており、このような光学素子をフライカット方式で製造すると、図１５（ａ）において円Ａで囲った領域を図１５（ｂ）に拡大して示すように、加工面２１の境界部２２に、フライカッター１０の刃先の回転半径に相当する丸みをもった形状、すなわち、隅がだれた形状になってしまう。例えば、段差の高さを数１０μｍに形成したい場合、一般的なフライカッター１０の回転半径は数ｍｍであるため、数１００μｍのぼやけが生じてしまう。このような形状は、通常の機械部品であれば、大きな問題点とならない場合でも、光学素子の場合、境界部２２に入射した光が損失となってしまうので好ましくない。このような問題は、回転軸から円盤状あるいは円柱状の砥石が刃部として突出した研削工具による加工でも同様に発生する。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、切削加工により光学素子あるいは金型を製作する際、隣接する２つの加工面の境界部に段差を形成可能な光学素子の製造方法、および光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、隣接する素子面同士の境界部に段差が形成された光学素子の製造方法において、回転軸および該回転軸から側方に向けて突出した刃部を備えた工具を前記回転軸の軸線周りに回転させながら切り込み方向および送り方向に前記工具と光学素子形成用の基材とを相対移動させて、前記素子面を形成するための加工面を形成するとともに、前記境界部では、当該境界部に対して前記回転軸を直交する方向に向かせて隣接する２つの加工面のうち、低い方の加工面側を切削あるいは研削することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、加工面を加工する際には、工具と基材とを相対移動させて基材を切削あるいは研削するが、境界部を形成する際には、工具の回転軸を境界部に対して直交する方向に向かせる。このため、境界部の形状を刃部の形状によって高い精度で制御でき、段差については側面壁が直立した形状に形成することができる。それ故、光学素子の場合、段差を形成でき、境界領域に入射した光が損失や迷光を発生することを回避できる。
【０００８】
本発明において、前記工具は、フライカッターである。この場合、前記フライカッターは、例えば、前記刃部を送り方向からみたとき刃先が矩形の平フライカッターである。このように構成すると、刃部の直線的な側面で境界部を加工できるので、段部の側面壁をほぼ垂直に加工できる。また、本発明において、前記フライカッターとしては、前記刃部を送り方向からみたとき刃先が円形の外丸フライカッターを用いてもよい。
【０００９】
本発明は、前記工具としては、前記回転軸から円盤状あるいは円柱状の砥石が前記刃部として突出した研削工具を用いて加工する場合にも適用できる。
【００１０】
本発明は、前記工具と前記基材との相対位置を前記切り込み方向で連続的に変化させて前記加工面を曲面に加工する場合にも適用することができる。
【００１１】
本発明において、前記加工面が周方向に複数、配列されている場合、当該複数の加工面を形成する際、前記送り方向を前記基材上の所定位置から放射状に設定することが好ましい。このように構成すると、加工面を切削加工する際には、境界部に対して回転軸が交差する方向に向き、境界部付近を切削する際には、境界部に対して回転軸が直交する方向に向き、かつ、送り方向は境界部と平行となる。従って、境界部の形状を刃部の形状によって高い精度で制御できる。また、中心領域は多重切削されることになるので、平滑面に仕上げることができ、かかる領域は、光学素子では光軸付近であるので、光学素子の特性を向上することができる。
【００１２】
本発明において、前記複数の加工面は周方向に配列され、前記複数の加工面を形成する際、前記送り方向を前記基材上の所定位置を中心とする円弧状に設定してもよい。
【００１３】
本発明において、前記工具による加工は、円柱座標系で表された条件により制御されることが好ましい。このように構成すると、直交座標系よりも加工の際のプログラミングが容易である。
【００１４】
本発明において、前記基材は、前記光学素子を構成する光学材料、あるいは前記光学素子を成形するための金型材料である。但し、段差の形状などに対して高い精度が求められる場合には、光学素子を構成する光学材料を基材として切削し、光学素子を製造することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、加工面を加工する際には、工具と基材とを相対移動させて基材を切削するが、境界部を形成する際には、工具の回転軸を境界部に対して直交する方向に向かせる。このため、境界部の形状を刃部の形状によって高い精度で制御でき、段差については側面壁が直立した形状に形成することができる。それ故、光学素子の場合、段差を形成でき、境界領域に入射した光が損失や迷光を発生することを回避できる。刃先が矩形の平フライカッターや同等形状の研削工具の場合、刃先幅を小さくするほど光の損失が少なくなり、刃先が円形の外丸フライカッターや同等形状の研削工具の場合、刃先Ｒを小さくするほど光の損失が少なくなる。刃先が矩形の工具の刃先幅は２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下であればさらに好ましい。刃先が円形の工具の場合、刃先Ｒは０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以下であればさらに好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
［実施の形態１］
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明が適用される光学素子の説明図およびこの光学素子の各加工面（素子面）同士の境界部域に形成された段差の断面図である。図２は平フライカッターの説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。図４は、本形態の加工方法で用いた円柱座標系の説明図である。図５は、本形態の加工方法において境界部を加工する際の説明図である。図６は、図５に示す方法で加工しているときの断面図である。
【００１８】
本形態では、回転軸から側方に向けて刃部が突出して外周加工を行う工具としてフライカッターを用い、このフライカッターにより光学素子用の基材を切削して、図１（ａ）に示すように、円形の凹曲面内に４つの加工面２１（素子面）が周方向に配列され、かつ、４つの加工面２１の境界部２２が１点に交差している光学素子（レンズ）を製造する例を説明する。
【００１９】
ここで、４つの加工面２１（分割レンズ面／素子面）は、各々異なる曲面で形成され、図１（ｂ）に示すように、境界部２２は段差になっている。
【００２０】
このような光学素子を製造するにあたって、本形態では、図２に示すフライカッター１０（平フライカッター）で樹脂などの光学材料をレンズ形状に切削する。フライカッター１０は、回転軸１１からその軸線に直交する方向に矩形の刃部１２が突出しており、高速回転させると円筒面の軌跡を描く。
【００２１】
このようなフライカッター１０を備えた加工機は、図３に矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示す３軸の送り機構を備え、かつ、矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示す回転機構を有している。以下、矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示すＸ軸周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りの回転機構をＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸と称する。なお、本形態の加工は、フライカッター１０と基材２０と相対移動させればよいので、矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示す送り機構、および矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示す回転機構はそれぞれ、フライカッター１０側あるいは基材２０側のうちの最適な方に構成されている。
【００２２】
このような加工機で基材２０に加工を行うには、まず、フライカッター１０を矢印Ａで示すように軸線周りに回転させながら、Ｙ軸（切り込み方向）による基材２０への切り込みを行う。また、Ｚ軸（送り方向）による送りにより、加工面２１を切削していく。その際、Ｙ軸、Ｚ軸を同時に動かすことで、所定の曲面を備えた各分割レンズ面を作成する。
【００２３】
本形態では、境界部２２の交点を原点とし、送り方向を基材２０上の放射状に設定して基材２０を切削した後、送り方向の角度位置を順次、切り換えていく。
【００２４】
本形態の加工機の加工プログラムでは、座標系として、図４に示すように、境界部２２の交点を原点とし、光学素子の中心（光軸）を基準軸とした円柱座標系（Ｒｗ、θｗ、Ｙｗ）を用いる。従って、加工点は、θｗ一定の条件でＲｗに対応するＹｗを考える。
【００２５】
このような制御の下、加工面２１に対する１回の送りが終了した後、Ｙ軸移動により、フライカッター１０を基材２０から逃がした後、Ｂ軸回転によるステップオーバを行い、上記の切削を繰り返す。
【００２６】
ここで、面粗さの上限許容値をＨｍａｘ、交点からの最大半径をｒｍａｘ、θｗ方向の最大傾斜角をφｍａｘ（＞０）とすると、Ｂ軸回転ピッチＢｐ「ｒａｄ」は以下の式
Ｂｐ＜（Ｈｍａｘ）／（（ｒｍａｘ）＊Ｔａｎ（φｍａｘ）） ・・式（ａ）
により定める。
【００２７】
このような加工方法では、加工面２１を切削加工する際には、境界部２２に対して回転軸１１が交差する方向の向きとし、境界部２２付近を切削する際には、図５に示すように、境界部２２に対して回転軸１１が直交する方向の向きとし、かつ、Ｚ軸（送り方向）は境界部２２と平行とする。この状態で、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。その際、段差とフライカッター１０とが干渉しないように、すなわち、段差を形成すべき領域に切削が施されないように、図６に示すように、段差の隅とフライカッター１０の角を合わせたＢ軸角度またはＸ軸位置の座標を設定する。
【００２８】
このように本形態では、加工面２１を加工する際には、フライカッター１０と基材２０とを切り込み方向および送り方向に相対移動させて基材２０を切削するが、境界部２２を加工する際には、回転軸１１を直交する方向に向かせ、かつ、Ｚ軸（送り方向）を境界部２２と平行に設定し、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。このため、境界部２２の形状は、刃部１２の形状と同一となり、高い精度で制御できるので、段差については側面壁が直立した形状に形成することができる。それ故、光学素子では、段差を、隅がだれていない、段差面がほぼ直立した鋭い形状をもって形成できるので、境界部２２の幅が狭い。それ故、境界部２２に入射した光が損失や迷光を発生することを回避できる。
【００２９】
また、本形態では、境界部２２の交点を中心に送り方向を基材２０上の放射状に設定して基材２０を切削するため、光学素子の中心領域は何度も切削され、平滑面となる。ここで、境界部２２の交点付近は、光学素子の光軸中心であり、この領域の面精度が高いので、光学特性の高い光学素子を製造することができる。
【００３０】
［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。図８は、本形態の加工方法において回転軸１１を傾けた様子を示す説明図である。
【００３１】
実施の形態１に係る方法では、θｗ方向の傾斜角φｍａｘが大きくなると面粗さＨｍａｘが大きくなる傾向にあるので、このような場合には、図７を参照して以下に説明する方法を採用すればよい。なお、本形態でも、実施の形態１と同様、図２に示すフライカッター１０を使用する。また、本形態でも、実施の形態１と同様、図７に示すように、矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示す３軸の送り機構を備え、かつ、矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示す回転機構を有している。
【００３２】
本形態では、面粗さの許容上限値をＨｍａｘ、θｗ方向の断面曲線の最小曲率半径ρｍｉｎ（＞０）としたとき、フライカッター１０の刃幅Ｌとして以下の条件
Ｌ＜２＊√（２＊（Ｈｍａｘ）＊(ρｍｉｎ)−（Ｈｍａｘ）2） ・・式（ｂ）
を満たすものを選定する。また、本形態でも、実施の形態１と同様、境界部２２の交点を原点とし、送り方向を基材２０上の放射状に設定して基材２０を研削した後、送り方向の角度位置を順次、切り換えておく。さらに、図７に示すように、基材２０とフライカッター１０とをＸ軸を斜めに傾けた状態で配置する。
【００３３】
そして、Ｙ軸移動による切り込みを行うとともに、Ｚ軸移動による送りを行う。そのとき、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｃ軸を同時に動かすことで、曲面からなる加工面２１を作成する。
【００３４】
ここで、Ｃ軸は、図８に示すように、加工形状のθｗ方向の傾斜角に合わせ回転させる。Ｘ軸はＣ軸回転による刃先ズレΔＸの補正に用いる。また、Ｙ軸はＣ軸回転による刃先ズレΔＹの補正も行う。
【００３５】
このようにして加工面２１を形成した後、Ｙ軸移動により、フライカッター１０を基材２０から逃がした後、Ｂ軸回転によるステップオーバを行う。
【００３６】
また、境界部２２付近では、境界部２２に対して回転軸１１を直交する方向に向かせ、かつ、Ｚ軸（送り方向）を境界部２２と平行に設定し、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。
【００３７】
以上の繰り返しにより、放射状の４つの加工面２１を形成するとともに、放射状に延びた４つの境界部２２（段差）の形成を行う。
【００３８】
このように本形態でも、実施の形態１と同様、境界部２２を加工する際には、回転軸１１を直交する方向に向かせ、かつ、Ｚ軸（送り方向）を境界部２２と平行に設定し、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。このため、境界部２２の形状は、刃部１２の形状と同一となり、高い精度で制御できるので、段差については側面壁が直立した形状に形成することができる。
【００３９】
また、本形態によれば、Ｂ軸回転ピッチと面粗さの関与は小さく、面粗さは、前記した式（ｂ）で表される。なお、Ｂ軸回転ピッチは刃幅Ｌを最大限活用できる値を取れば良い。
【００４０】
［実施の形態３］
境界部２２付近の形状誤差が許容される場合、切削工具としては、図９に示すように、送り方向からみたとき刃部１２の形状が円形のフライカッター１０（外丸フライカッター）を用いてもよい。フライカッター１０は円弧状の刃先を持ち、高速回転させると円環体の軌跡を描く。このような丸フライカッター１０を用いる場合も、フライカッター１０と基材２０とは、図３に示すように配置する。
【００４１】
ここで、境界部２２のぼやけの幅の許容限界値をｄｍａｘ、段差の最大値をｔｍａｘとすればフライカッター１０の切れ刃曲率半径Ｒｃとして下式
Ｒｃ＜（（ｄｍａｘ）2＋（ｔｍａｘ）2）／（２＊（ｔｍａｘ））・・・式（ｃ）
を満たすものを選定すれば良い。
【００４２】
このような加工機で基材２０に加工を行うには、まず、フライカッター１０を矢印Ａで示すように回転させながら、Ｙ軸（切り込み方向）への移動により切り込みを行う。また、Ｚ軸（送り方向）への移動による送りにより、加工面２１を切削していく。その際、Ｙ軸、Ｚ軸を同時に動かすことで、所定の曲面を備えた各分割レンズ面を作成する。
【００４３】
また、加工点の法線とフライカッター１０が描く円環体上の点の法線が一致するように図９に示すように、工作物座標系における工具基準点の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を指示する。その際、Ｘ軸は上記による刃先ズレΔＸの補正に用いる。また、Ｙ軸は刃先ズレΔＹの補正も行う。
【００４４】
このようにして加工面２１を形成した後、Ｙ軸移動により、フライカッター１０を基材２０から逃がした後、Ｂ軸回転によるステップオーバを行う。ここで、加工面２１が球面のときは、Ｂ軸回転ピッチＢｐ［Ｂｐ（ｒａｄ）］は以下の式により定める。
【００４５】
面粗さの上限許容値をＨmax、交点からの最大半径をｒmax、フライカッター１０の切れ刃曲率半径をＲｃ、球面半径をρとすると、Ｂ軸回転ピッチＢｐは、下式
Ｂｐ＜（２／（ｒmax））＊√（２＊（Ｈmax）／（１／（ρ−Ｒｃ）＋１／Ｒｃ））
・・・式（ｄ）
で示す値に設定される。
【００４６】
また、本形態でも、実施の形態１、２と同様、境界部２２付近では、境界部２２に対して回転軸１１を直交する方向に向かせ、かつ、Ｚ軸（送り方向）を境界部２２と平行に設定し、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。
【００４７】
以上の繰り返しにより、放射状の４つの加工面２１を形成するとともに、放射状に延びた４つの境界部２２（段差）の形成を行う。
【００４８】
このように本形態でも、実施の形態１と同様、境界部２２を加工する際には、回転軸１１を直交する方向に向かせ、かつ、Ｚ軸（送り方向）を境界部２２と平行に設定し、隣接する２つの加工面２１のうち、低い方の加工面２１側を切削する。このため、境界部２２の形状は、刃部１２の形状と同一となり、高い精度で制御できるので、段差につく円弧を無視できる程度の幅に形成することができる。それ故、光学素子の場合、境界部２２に入射した光が損失や迷光を発生することを回避できる。
【００４９】
また、本形態ではＣ軸回転が不要であり、かつ、面粗さも実施の形態１より良好な面が得られる。
【００５０】
［実施の形態４］
図１０は、本発明の実施の形態４に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。
【００５１】
実施の形態１に対して、以下の変更を行えば、図１０に示すような、境界部２２の交点を中心とした円弧状の切削が可能である。すなわち、Ｂ軸回転により始点におけるフライカッター１０の刃部１２を境界部２２に合わせる。ここで、段差における低い面から加工面２１に対する切削加工を始める場合には、境界部２２に対して回転軸１１を直交する方向に向かせ、段差の隅とフライカッター１０の刃部１２の角部とが合うようにＢ軸角度またはＸ軸位置の座標を指示する。
【００５２】
次に、Ｙ軸移動による切込みを行うとともに、Ｂ軸回転による送りを行う。その結果、送り方向は、基材２０上の所定位置を中心とする円弧状に設定されるので、ツールマークは円弧状に形成される。その際、Ｙ軸、Ｚ軸を同時に動かすことで加工面２１を曲面とする。なお、本形態でも、座標系として境界部２２の交点を原点、光学素子の中心位置を基準軸とした円柱座標系（Ｒｗ、θｗ、Ｙｗ）を考える。従って、加工点はＲｗ一定の条件でθｗに対応するＹｗを考える。
【００５３】
次に、Ｂ軸回転により終点においては、フライカッター１０の刃部１２を境界部２２に合わせる。ここで、連続した面形状が段差の低い方で終わる場合、段差の隅とフライカッター１０の角を合わせたＢ軸角度またはＸ軸位置の座標を指示する。
【００５４】
このようにして１つの加工面２１に対する加工が終了した後、Ｙ軸移動により、フライカッター１０を基材２０から逃がした後、Ｂ軸回転によるステップオーバを行い、上記の切削を繰り返す。
【００５５】
このように本形態でも、加工面２１を加工する際には、フライカッター１０と基材２０とを相対移動させて基材２０を切削するが、境界部２２を形成する際には、フライカッター１０の回転軸１１を境界部２２に対して直交する方向に向かせる。このため、境界部２２の形状を刃部１２の形状によって高い精度で制御でき、段差については側面壁がほぼ直立した形状に形成することができる。それ故、光学素子の場合、段差を、隅がだれていない、段差面がほぼ直立した鋭い形状をもって形成でき、境界部２２に入射した光が損失や迷光を発生することを回避できる。
【００５６】
［その他の加工方法］
なお、上記形態では、図１（ａ）に示すように、円形の凹曲面内に４つの加工面２１（素子面）が周方向に配列され、かつ、４つの加工面２１の境界部２２が１点に交差している光学素子（レンズ）を製造する例を説明したが、図１１（ａ）に示すように、円板の一方の面に、平坦な加工面２１（素子面）が周方向に多数、配列され、かつ、多数の加工面２１の境界部２２が１点に交差している光学素子（透過屈折型偏向板）を製造する場合に本発明を適用してもよい。また、図１１（ａ）において段差を設けているが、境界部となる段差をなくした傾斜面で形成しても良いし、さらには、図１１（ｂ）に示すように、加工面２１が球面のように加工する場合に適用してもよい。また、図１５を参照して説明したような形状した光学素子（レンズ）に適用してもよい。
【００５７】
また、上記形態では、フライカッター１０で樹脂などの光学材料をレンズ形状に切削する例を説明したが、フライカッター１０で金型用の金属材料を切削して、光学素子を成形するための金型の製作に本発明を適用してもよい。
【００５８】
さらに、上記形態では、フライカッター１０として、長方形の刃部１２を備えたものを用いたが、求められる段差の形状によっては、図１２に示すように、台形の刃部１２を備えたフライカッター１０を用いてもよい。
【００５９】
さらにまた、本発明は、フライカッター１０に代えて、図１３に示すように、回転軸１１′から円盤状あるいは円柱状の砥石１２′が刃部として突出した研削工具１０′を用いた研削加工に適用してもよい。
【００６０】
ここで、刃先が矩形の平フライカッターや同等形状の研削工具の場合、刃先幅を小さくするほど光の損失が少なくなり、刃先が円形の外丸フライカッターや同等形状の研削工具の場合、刃先Ｒを小さくするほど光の損失が少なくなる。刃先が矩形の工具の刃先幅は２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下であればさらに好ましい。刃先が円形の工具の場合、刃先Ｒは０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以下であればさらに好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明が適用される光学素子の説明図およびこの光学素子の各加工面（素子面）同士の境界部域に形成された段差の断面図である。
【図２】平フライカッターの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。
【図４】円柱座標系の説明図である。
【図５】図３に示す加工方法において境界部を加工する際の説明図である。
【図６】図５に示す方法で加工しているときの断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。
【図８】図７に示す加工方法において回転軸を傾けた様子を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る加工方法（光学素子の製造方法）を示す説明図である。
【図１１】加工面の境界領域が段差になっている別の光学素子の説明図である。
【図１２】別の平フライカッターの説明図である。
【図１３】本発明に係る光学素子の製造方法において、工具として研削工具を用いた場合の説明図である。
【図１４】フライカット方式の説明図である。
【図１５】従来の加工方法（光学素子の製造方法）の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ フライカッター
１０′ 研削工具
１１、１１′ 回転軸
１２ 刃部
１２′ 砥石（刃部）
２０ 基材
２１ 加工面
２２ 境界部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する素子面同士の境界部に段差が形成された光学素子の製造方法において、
回転軸および該回転軸から側方に向けて突出した刃部を備えた工具を前記回転軸の軸線周りに回転させながら切り込み方向および送り方向に前記工具と光学素子形成用の基材とを相対移動させて、前記素子面を形成するための加工面を形成するとともに、
前記境界部では、当該境界部に対して前記回転軸を直交する方向に向かせて隣接する２つの加工面のうち、低い方の加工面側を切削あるいは研削することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記工具は、フライカッターであることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、前記フライカッターは、前記刃部を送り方向からみたとき刃先が矩形の平フライカッターであることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２において、前記フライカッターは、前記刃部を送り方向からみたとき刃先が円形の外丸フライカッターであることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１において、前記工具は、前記回転軸から円盤状あるいは円柱状の砥石が前記刃部として突出した研削工具であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記工具と前記基材との相対位置を前記切り込み方向で連続的に変化させて前記加工面を曲面に加工することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記加工面が周方向に複数、配列され、当該複数の加工面を形成する際、前記送り方向を前記基材上の所定位置から放射状に設定することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記加工面が周方向に複数、配列され、当該複数の加工面を形成する際、前記送り方向を前記基材上の所定位置を中心とする円弧状に設定することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８において、前記工具による加工は、円柱座標系で表された条件により制御されることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記基材は、前記光学素子を構成する光学材料であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記基材は、前記光学素子を成形するための金型材料であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに規定する方法を用いて製造されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１】
隣接する素子面同士の境界部に段差が形成された光学素子の製造方法において、
回転軸および該回転軸から側方に向けて突出した刃部を備えた工具を前記回転軸の軸線周りに回転させながら切り込み方向および送り方向に前記工具と光学素子形成用の基材とを相対移動させて、前記素子面を形成するための加工面を形成するとともに、
前記境界部では、当該境界部に対して前記回転軸を直交する方向に向かせて隣接する２つの加工面のうち、低い方の加工面側を切削あるいは研削することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記工具は、フライカッターであることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、前記フライカッターは、前記刃部を送り方向からみたとき刃先が矩形の平フライカッターであることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２において、前記フライカッターは、前記刃部を送り方向からみたとき刃先が円形の外丸フライカッターであることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１において、前記工具は、前記回転軸から円盤状あるいは円柱状の砥石が前記刃部として突出した研削工具であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記工具と前記基材との相対位置を前記切り込み方向で連続的に変化させて前記加工面を曲面に加工することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記加工面が周方向に複数、配列され、当該複数の加工面を形成する際、前記送り方向を前記基材上の所定位置から放射状に設定することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記加工面が周方向に複数、配列され、当該複数の加工面を形成する際、前記送り方向を前記基材上の所定位置を中心とする円弧状に設定することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８において、前記工具による加工は、円柱座標系で表された条件により制御されることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記基材は、前記光学素子を構成する光学材料であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記基材は、前記光学素子を成形するための金型材料であることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに規定する方法を用いて製造されたことを特徴とする光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−３３４７６７（Ｐ２００６−３３４７６７Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６５９７９（Ｐ２００５−１６５９７９）
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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