专利名称：用于制造光学元件的磨削装置、光学元件的制造方法及对用于制造光学元件的模具或光 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造因自重而变形的光学元件的磨削装置。本发明还涉及因 自重而变形的光学元件的制造方法。另外，本发明涉及对用于制造光学元件的模具或光学 元件的形状/尺寸进行精密测定的精密测定装置。在说明书中，关于“光学元件”的语句包 括透镜及反射镜。本发明为主要作为将光学的干涉仪装置与磨削加工机一体化的复合精密磨削加 工机而重新设计制作的装置，尤其涉及反射镜、光学透镜等凹非球面光学元件、凸非球面光 学元件的制造。
背景技术：
就具有凹非球面形状的高精度的反射镜和透镜而言，具有旋转对称即轴对称非球 面形状和对称轴偏离的非轴对称非球面形状，而且两者都难以由通常的磨削方法来制造和 精密检定，因此尽管其具有可用性，实际的制造例还受极大限制。在照相机、投影机等通常的光学系统中被使用的反射镜、透镜的表面形状为旋转 对称的，在以往的制法中采用了 NC精密车床的旋转卡盘”上安装反射镜或透镜 玻璃材料( > > <硝材)，且由金刚石刀具(夕^ 7 > F 4卜)来控制形状的同时进 行切削加工的方法以及将透镜玻璃材料固定在水平转台(夕一—O)上，且使工作 台(f一)旋转的同时利用比较高速旋转的砂轮孔(*一>)进行非球面的成形的方 法。在这些方法中，关于被磨削面的形状测定，在设备上(機上)由接触式/非接触式的位 移仪进行测量。第1课题将大型光学元件装入大型望远镜等制品的情况下，支撑状态和负载分布与在磨削 时的加工机自身的工件(7 —々)支撑夹具上载置被磨削物的情况不同，因此按照在磨削 设备上所安装的状态来测定出的表面形状与实际制品的表面形状不同。即，大型光学元件 因自重而变形。在自重变形必然起作用的那样尺寸(寸 < < )的较大的反射镜面、透镜面或厚度 相对薄的光学元件中，由透镜玻璃材料的负载分布和在磨削加工时所积蓄的透镜玻璃材料 的内部应力引起，在磨削结束后卸下固定而装入望远镜时，反射镜面、透镜面的形状产生改变。第2课题另外，不存在通过光干涉法对非球面的形状尺寸进行精密测定的方法。
发明内容
上述的第1课题通过本发明第1项所述的本发明所涉及的磨削装置，即一种用于制造因自重而变形的光学元件的磨削装置被得以解决，该磨削装置为具有在磨削状态下和 成为光学元件的被磨削物的与磨削面相对应的背面密接形状的工件支撑面的工件支撑夹 具，其中，具备工件支撑夹具，其在工件支撑面上具备开放部，在中心轴朝向垂直方向的规 定的孔配置位置上设置多个压电致动器(C - /T· ”千工一夕)内置孔，在各压电致动 器内置孔中以自由升降的方式内置了压电致动器及负载传感器(π — K力> )。在本发明的优选实施方式中，如本发明第2项所述，在该工件支撑面上具备开放 部，在规定的副孔配置位置设置中心轴朝向垂直方向的多个热膨胀致动器内置孔，在各热 膨胀致动器内置孔中内置有热膨胀柱状部件和用于对该柱状部件进行加热的加热器。在本发明的其它优选实施方式中，如本发明第3项所述，还具备控制装置，其在 各孔配置位置对由各负载传感器测定出的负载测定值与将该非球面光学元件装入在制品 后的负载计算值进行比较，且以负载测定值与负载计算值的差成为规定值以下的方式对在 各孔配置位置的压电致动器的突出尺寸进行控制，从而创造出模拟浮置(？ 口一子> ，)支撑状态。另外，上述的第1课题通过本发明第4项所述的本发明所涉及的光学元件的制造 方法，即一种因自重而变形的光学元件的制造方法被得以解决，所述制造方法为具有在磨 削状态下和成为光学元件的被磨削物的与磨削面相对应的背面密接形状的工件支撑面的 工件支撑夹具，其特征在于，采用用于制造因自重而变形的光学元件的磨削装置，将被磨削 物不从磨削装置移动地交替进行以下两个步骤测定步骤，其在模拟浮置支撑状态下，在该 磨削面上的规定点处对被磨削物的磨削面的中途形状/尺寸与目标形状/尺寸进行比较， 且求出尺寸差；磨削步骤，其在测定步骤之后，将被磨削物与工件支撑面密接且作为磨削状 态，并且在该磨削状态下，基于该尺寸差，在该磨削面上的规定点处进行磨削，所述用于制 造因自重而变形的光学元件的磨削装置具备工件支撑夹具，其在工件支撑面上具备开放 部，在中心轴朝向垂直方向的规定的孔配置位置上设置多个压电致动器内置孔，在各压电 致动器内置孔中以自由升降的方式内置了压电致动器和负载传感器。上述的第2课题通过本发明第5项所述的本发明所涉及的对光学元件的形状/尺 寸进行精密测定的精密测定装置，即一种对用于制造非轴对称凸非球面的光学元件的模具 或非轴对称凹非球面的光学元件的形状/尺寸进行精密测定的精密测定装置被得以解决， 所述精密测定装置的特征在于，依次地配置平行光产生装置、半透半反射镜U、一 口 H 一)、与希望得到的磨削面的形状/尺寸相对应的CGH掩模P ” )、模具或成为光学元 件的被磨削材，并以如下方式配置该平行光产生源、该半透半反射镜、该CGH掩模、该被磨 削材、该基准平面以及该干涉仪而构成即靠近该被磨削材配置基准平面，来自平行光产生 装置的平行光在透过CGH掩模时不被衍射而直线传播的零级衍射光被投射到该基准平面， 来自该基准平面的反射光再次透过该CGH掩模时被衍射的一级衍射光被半透半反射镜反 射而向侧方改变光路，且作为第1光束被入射到干涉仪，同时来自平行光产生装置的平行 光在透过CGH掩模时被衍射的一级衍射光被投射到被磨削材的磨削面，来自该磨削面的反 射光再次透过该CGH掩模时不被衍射而直线传播的零级衍射光被该半透半反射镜反射而 向侧方改变光路，且作为第2光束被入射到干涉仪，而且该干涉仪能够对第1光束与第2光 束的干涉条纹进行观察。另外，上述的第2课题通过本发明第6项所述的本发明所涉及的对光学元件的形状/尺寸进行精密测定的精密测定装置，即对用于制造轴对称凸非球面光学元件的模具或 轴对称凹非球面光学元件的形状/尺寸进行精密测定的精密测定装置被得以解决，所述精 密测定装置的特征在于，使得平行光产生干涉仪、基准平面半透半反射镜以及零透镜(3
>> X )的光轴与模具或成为光学元件的被磨削材的对称轴一致，且依次地配置而成。此外，上述的第2课题通过本发明第7项所述的本发明所涉及的对光学元件的形 状/尺寸进行精密测定的精密测定装置，即对用于制造轴对称凹非球面光学元件的模具或 轴对称凸非球面光学元件进行精密测定的精密测定装置被得以解决，所述精密测定装置的 特征在于，如下配置而构成使得F光(F付t光)产生装置、半透半反射镜、欣德尔壳体(t
>F ^ ν ；ι :Hindle shell)、模具或成为光学元件的被磨削材的光轴与模具或成为光学 元件的被磨削材的对称轴一致，且依次地配置，其中所述欣德尔壳体为上表面具有非球面 度大于希望得到的磨削面的凸面形状、下表面具有与希望得到的磨削面相同的凹面形状的 欣德尔壳体，其被设计为由该附上F的光产生装置产生的F光透过半透半反射镜而直线传 播，且从欣德尔壳体的上表面入射，并被折射而从下表面朝向其法线方向发射，并且在该半 透半反射镜的侧方配置干涉仪，被该被磨削材的磨削面反射的光通过欣德尔壳体之后，被 该半透半反射镜反射而向侧方改变光路，且入射到该干涉仪。发明效果实现包括偏离轴的凹非球面形状的任意凹非球面的高精度成形。根据本发明，组 合多点负载监控(* 二々一)式的浮上型浮置支撑夹具和使用CGH掩模的完全一体型的设 备上干涉仪系统(〉7 f A )而进行凹非球面形状的被磨削面测量，因此能够进行直到伴 随姿态变化的机器(機器)中装入为止所包含的大型光学元件的磨削加工制造。
图1是第2实施方式的凹非轴对称非球面透镜的加工/测定装置的主视简要图。图2是第3实施方式的凹非轴对称非球面透镜的加工/测定装置的主视简要图。图3是第1实施方式的工件支撑夹具的部分主视剖面图。图4是第1实施方式的工件支撑夹具的部分主视剖面图。图5是第4实施方式的凹非轴对称非球面透镜的加工/测定装置的主视简要图。图6是第5实施方式的凸非球面透镜的加工/测定装置的主视简要图。图7是第1实施方式的工件支撑夹具的俯视图。
具体实施例方式参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。第1实施方式(工件支撑夹具)图3是第1实施方式的工件支撑夹具的部分主视剖面图，图7是第1实施方式的 工件支撑夹具的俯视图。工件支撑夹具10是指在磨削状态下支撑被磨削物8的夹具，具有和与被磨削物8 的磨削面81相对(対向t 3 )的背面82密接的形状的工件支撑面101。被磨削物也被称 为工件，在本申请中，关于光学元件，采用透镜玻璃材料或塑料材料(7，7 f 4 7々材)， 关于模具，采用金属材料。工件支撑夹具是在通过与包括旋转控制的X、Y轴驱动同步的控制进行磨削加工时所用的夹具。工件支撑夹具10被配置在被磨削物8与旋转台(回転f 一歹>)11之间。而且转台11被载置在XY载物台(7歹一夕)12上。在工件支撑夹具10上设置有三个以上，优选几十个将由压电致动器3、负载传感 器2、支撑凸台(〃’;/ K )1构成的压电致动器机构以自由升降的方式内置的压电致动器内 置孔102。压电致动器内置孔102的开放部103位于工件支撑面101处，压电致动器内置孔 102的中心轴104朝向垂直方向。通过由在中央部设置有螺纹孔41的圆盘状的可动载物台 4、引导该可动载物台4保持平行的同时在中心轴104的方向上上下移动的导向钉(另^ F C > )5、与该螺纹孔41螺纹连接(螺合)的螺纹轴7、使该螺纹轴7正逆旋转的齿轮传动 马达(< 7 — K* 一夕一)6构成的升降机构，使得压电致动器机构精密地升降。另外，在工件支撑夹具10中设置有多个将作为热膨胀柱状部件的一例的铝棒(了 > S 二々A棒)13以自由升降的方式内置的热膨胀致动器内置孔105。当由加热器14对该 铝棒13进行加热时，该铝棒13产生热膨胀而其顶端从热膨胀致动器内置孔105突出。在磨削状态下，压电致动器机构被收纳在压电致动器内置孔102中，支撑凸台1位 于比工件支撑面101低的位置，并且铝棒13被收纳在热膨胀致动器内置孔105中，铝棒13 的上端位于比工件支撑面101低的位置，被磨削物的背面82以只和工件支撑面101接触的 方式被支撑。即，支撑凸台1不和被磨削物的背面82接触，且铝棒13的上端不和被磨削物 的背面82接触。在磨削的一次通过(1 〃 7 )(将磨削轮(* 4 一 > )把磨削面整面一次性地扫掠 (^ ^ ^ ^ )称为一次通过)结束后，对磨削面的尺寸/形状进行精密测定之前，最初 由加热器14对该铝棒13进行加热而使该铝棒13而热膨胀。于是其上端从热膨胀致动器 内置孔105中突出，并且与被磨削物的背面82接触而使被磨削物8稍微压起，所以使得被 磨削物8与工件支撑面101的密接断开。接着，通过升降机构，将压电致动器机构上升，从 而使支撑凸台1与被磨削物8的背面82抵接。接着，使压电致动器3动作，将被磨削物8 在规定的位置稍微浮起，并且保持于规定的姿态。此时，被磨削物8被各支撑凸台1支撑， 并且由各负载传感器2对施加在各支撑凸台1上的负载进行测定。对由各负载传感器测定 出的负载测定值与在将该被磨削物即光学元件装入大型望远镜等制品中时的负载计算值 进行比较，并且以负载测定值与负载计算值的差成为规定值以下的方式，对各孔配置位置 的压电致动器的突出尺寸进行精密控制，从而创造模拟浮置支撑状态。在模拟浮置支撑状态下，与在大型望远镜等制品中装入时同样，被磨削物即光学 元件由于其自重而变形。在与制品装入时同样因自重而变形的模拟浮置支撑状态下，对该 被磨削物的磨削面的形状/尺寸进行精密测定。在本发明的光学元件的制造方法中，采用 砂轮(研削砥石)9、工件支撑夹具10和干涉仪等尺寸/形状测定机构被一体地装入的装 置，并通过工件支撑夹具10和控制装置，能够在该情况下自动地对磨削状态和模拟浮置支 撑状态进行切换，而交替进行磨削加工和形状/尺寸精密测定。因此，能够精密加工而制造 因自重而变形的光学元件。另外，就热膨胀致动器而言，廉价且能够产生较大的力，但不能精密地增减移动距 离。另一方面，压电致动器虽然能够精密地增减移动距离，但极昂贵。为了将被磨削物和工 件支撑工具的密接分离需要被磨削物的静态负载的3倍左右的力，仅由压电致动器承担该 力时成本提高。由此，考虑通过热膨胀致动器而对被磨削物和工件支撑夹具进行分离，且由压电致动器担当分离后的精密移动。即，本发明同时实现了移动距离的精度和设备的成本。第2实施方式(凹非轴对称非球面透镜的加工与尺寸/形状测定)图1是第2实施方式的凹非轴对称非球面透镜的加工/测定装置的主视简要图。机架(7 > — A )50装入加工部及测定部而构成一体化结构，并且被设置在为了 不受周围振动的影响而施工的基础部(基礎部)之上。即，是一种被消除震动的一体机架。对第2实施方式的凹非轴对称非球面透镜的加工/测定装置的测定部进行说明。 光源部16含有通常的氦氖激光器( U々Λ· +才> k 一廿一)的激光(^ 一廿)光源 161、未图示的物镜和针孔(C 一 >)162。该光源部16产生成为基准的点状光源，其产 生波长为632. 8纳米(f 7 ^—夕)的平行波面，并且出射具有F比为4左右的发散(広 力5 ” )的光束。为了将来自光源的光变成平行光，在光路中依次地配置准直透镜(二1J ^ 一夕> X ) 17、半透半反射镜18和与希望得到的磨削面的形状/尺寸相对应的CGH(计 算机合成全息照相(* π V，Λ ))掩模19。就半透半反射镜18而言，将来自光源16的 光束透过，且向被磨削物8的磨削面81及靠近该被磨削物8而所配置的基准平面20投射， 而且对来自该磨削面81的反射光束及来自该基准平面20的反射光束进行反射，且向干涉 仪21投射。来自光源部16的光束在透过CGH掩模19时不被衍射而直线传播的零级衍射 光被投射到基准平面20，来自该基准平面20的反射光从逆方向透过该CGH掩模19时被衍 射而成为一级衍射光，且被投射到半透半反射镜18。就CGH掩模19而言，基于希望得到的 凹非轴对称非球面形状的数据，在玻璃片(力巧7 >—卜)上预先刻划(刻線)由计算 机计算出二维干涉条纹的图案(〃夕一 >)。另外，来自光源部16的光束在透过CGH掩模 19时被衍射的一级衍射光被投射到磨削面81，来自该磨削面81的反射光从逆方向透过该 CGH掩模19时不被衍射而直线传播的零级衍射光被投射到半透半反射镜18。在干涉仪21 中收纳CCD照相机，使得来自被磨削物的反射光和来自基准平面的反射光合在一起产生干 涉，并且对干涉条纹进行记录。若对CGH掩模的二维干涉条纹的图案进行变更，则能够对非 轴对称(偏离轴的)或轴对称的所有非球面进行精密测定。其次，对第2实施方式的凹非轴对称非球面透镜的加工/测定装置的加工部进行 说明。为了形成作为目的的凹非球面，在磨削加工机的主轴上安装的砂轮(砥石* ] 一
上依次地安装粗的磨削用磨具(砥石)、中等的磨削用磨具以及最后加工面(仕上(f 面)磨削用磨具而进行磨削。在工件支撑夹具10之上载置进行凹非球面加工的被磨削物 8。该工件支撑夹具10被载置在XY载物台12之上，该XY载物台12被载置在转台11之 上。就转台11而言，能够进行旋转控制。XY载物台12能够在X方向及Y方向上移动。通 过一边采取旋转控制和X轴Y轴移动的同步，一边进行磨削，从而能够进行偏离轴的非球面 加工。工件支撑夹具10为在第1实施方式中所说明的工件支撑夹具，并且自动切换密接 支撑被磨削物8的磨削状态和将被磨削物8稍微浮起的模拟浮置支撑状态而交替地进行磨 削加工和形状/尺寸的精密测定。根据第2实施方式的凹非轴对称非球面透镜的加工/测 定装置，能够使测定结果作为校正而立即反馈(7 4 — K K、y々)到磨削程序(ι π夕'7 A )。假定磨削加工机对曲率半径为IOm的凹非球面进行加工。干涉仪的光源位置 的离开磨削加工面的高度约为IOOOOmm(IOm)，因此能够将外形的最大直径为1400mm的玻璃材料制造为近似曲率半径达到IOOOOmm的凹非球面(例如里奇-古雷李昂式 (Ritchey-Chretien type)望远镜的主镜)的分离镜(分割(七义 > > 卜)镜)。根据第 2实施方式，能够实施非常难于利用以往的磨削方法来成形和测定偏离轴的凹非球面形状 的、口径超过Im的大型凹面镜的磨削加工和测定。第3实施方式(凹非轴对称非球面透镜的加工和尺寸/形状测定)图2是第3实施方式的凹非轴对称非球面透镜的加工/测定装置的主视简要图。 第3实施方式是与第2实施方式相似的，但是变更了光源部16和干涉仪21。光源部16含有激光光源163、光纤(光7 7 4 )的纤维导光路164、未图示的 物镜和针孔162，并且在激光光源163和物镜之间连结有导光路164。干涉仪21含有照相 机透镜(力^，> X )和CXD元件，且被载置在焦距调整台22。氦氖激光器光源163产生波长为632. 8纳米的光，是使得照射被磨削加工面和基 准平面而得到干涉图案具有充分强度的光源。就纤维导光路164而言，其一端被配置在针 孔附近，且向针孔引导光。针孔162是用于将激光作为点状光源而射出的小孔。从针孔射 出的光具有F比约为4左右的发散，并且通过位于其下面的准直透镜17而形成平行光束。 平行光束通过半透半反射镜18进入CGH掩模19，且一级衍射光向被磨削面发散地射出。另 一方面，零级衍射光按照平行光束的状态不改变方向地向基准平面射出。由各面反射回来 的光沿逆方向通过CGH掩模19时，来自被磨削面的反射光经过零级衍射，而且从基准平面 回来的光经过一级衍射之后，照射在半透半反射镜上而朝向干涉仪21射出。此时，双方的 反射光都不平行，而作为会聚的光束而照射照相机透镜。若利用这样的结构由CCD元件对 被磨削面整体进行摄像，则能够对被磨削面的表面形状/尺寸和基准平面的干涉图案进行 记录。第4实施方式(凹轴对称非球面透镜的加工和尺寸/形状测定)图5是第4实施方式的凹非轴对称非球面透镜的加工/测定装置的主视简要图。在第2及第3实施方式中，采用干涉仪及与面形状相对应的CGH掩模进行了凹非 轴对称非球面的磨削加工面形状的测定，不过在轴对称非球面的情况下，采用干涉仪及与 面形状对应的零透镜来进行测定。在该情况下，在与希望得到的凹非球面 的近似球面的中心相当的位置配置射出平行光的干涉仪即平行光射出/干涉仪23。从该平 行光射出/干涉仪23射出的具有发散度(F付t )的光束透过基准平面半透半反射镜24 之后，通过与希望得到的凹非球面形状相对应的零透镜25而照射应当测定的磨削面81’整 体。适当发散角的光束被磨削面81’反射，且再次入射到零透镜25而成为平行光。对设置 在平行光射出/干涉仪23前面的基准平面半透半反射镜24的反射光与再次入射到零透镜 25的平行光的干涉条纹进行分析，而对磨削面81’的形状/尺寸进行测定。根据第4实施方式的凹非轴对称非球面透镜的加工/测定装置，由于测定部与精 密的大型磨削加工机一体化，因此能够重复对轴对称非球面形状即被磨削物的被磨削面的 形状/尺寸进行测量且立即反馈到磨削加工而进行磨削加工。第5实施方式(凸非球面透镜的加工/形状测定)图6是第5实施方式的凸非球面透镜的加工/测定装置的主视简要图。上述的第2、3、4实施方式都阐述了与凹非球面透镜的磨削加工和形状/尺寸测定 有关的实施方式，而在本第5实施方式中，一边实施凸非球面的设备上测量，一边进行磨削加工，并且将检查结果反馈到磨削加工。使用发挥零透镜作用的欣德尔壳体26，来进行磨削加工中的凸面的设备上测定。 由弯月(^ 二 7力7 )形状的透明(透過)玻璃作欣德尔壳体26。其上表面261为从球面 偏离得程度较大的凸面形状，下表面262成为与磨削面81”和希望得到的凸非球面的形状 相对应的凹面。根据需要能够在待机位置使欣德尔壳体26’移动。装载在能够出入的可动 机构上而使用。关于欣德尔壳体26的支撑(寸#一卜)，一般采用从由玻璃粘结剂在上面 侧粘贴的凸台利用金属丝(” ^ ^ 一)吊起的方法，且进行收纳/检查的位置移动。如图6中所示，设计为F光束(e — A )从欣德尔壳体26的上表面261进来时折 射，且进入玻璃中的光线朝向下表面262的非球面的法线方向射出。因此，将磨削面81”的 反射光与欣德尔壳体下表面262的反射光的干涉作为干涉条纹而进行观察、分析，从而能 够对表面形状进行高精度的测定。产业上的利用可能性如以上说明，根据本发明，通过将偏离轴的凹非球面反射镜或凹非球面透镜(第 2、3实施方式)、轴对称凹非球面反射镜或凹非球面透镜(第4实施方式)以及凸非球面反 射镜或凸非球面透镜(第5实施方式)与磨削加工机一体化组装的设备上测量，能够进行 整面的光学的干涉法测定，因此能够将其测量结果立即反馈到磨削或所附加的研磨的加工 过程。由此，能够有效地成形在通常的磨削加工中难以实现的高精度的非球面。磨削面的 表面粗糙度，通过加工机主体中所附属的磨光装置，能够实现Ra = IOnm以下的规定的表面 粗糙度。另外，根据本发明的工件支撑夹具，在该情况下能够自动地对磨削状态和模拟浮 置支撑状态进行切换而交替进行磨削加工和形状/尺寸的精密测定。因此，能够加工、制造 因自重而变形的光学元件(第1实施方式)。另外，在第2、3、4、5实施方式中含有第1实施方式中的工件支撑夹具，但在模具等 不会因自重而变形的被磨削物中应用的情况下，也可以使用通常的工件支撑夹具。第2、3实施方式可以应用在用于制造凸非轴对称非球面透镜的模具所涉及的磨 削和形状/尺寸的测定。第4实施方式可以应用在用于制造凸轴对称非球面透镜的模具所涉及的磨削和 形状/尺寸的测定。而且，第5实施方式可以应用在用于制造凹非球面透镜的模具所涉及的磨削和形 状/尺寸的测定。
权利要求
一种磨削装置，用于制造因自重而变形的光学元件，其特征在于，具备工件支撑夹具，其具有在磨削状态下和成为光学元件的被磨削物的与磨削面相对的背面密接的形状的工件支撑面，所述工件支撑夹具在工件支撑面上具备开放部，并在规定的孔配置位置上设置中心轴朝向垂直方向的多个压电致动器内置孔，在各压电致动器内置孔中以自由升降的方式内置压电致动器及负载传感器。
2.根据权利要求1所述的磨削装置，其特征在于，在该工件支撑面上具备开放部，在规定的副孔配置位置设置中心轴朝向垂直方向的多 个热膨胀致动器内置孔，在各热膨胀致动器内置孔中内置了热膨胀柱状部件和用于对该柱 状部件进行加热的加热器。
3.根据权利要求1或2所述的磨削装置，其特征在于，还具备控制装置，其对在各孔配置位置由各负载传感器测定出的负载测定值和将该非球面光 学元件组装入制品后的负载计算值进行比较，且以负载测定值与负载计算值的差成为规定 值以下的方式对各孔配置位置处的压电致动器的突出尺寸进行控制，从而制造出模拟浮置 支撑状态。
4.一种因自重而变形的光学元件的制造方法，其特征在于，使用权利要求1至3中任一项所述的磨削装置，在不将被磨削物从磨削装置移动的情 况下交替进行以下步骤测定步骤，其中在模拟浮置支撑状态下，在磨削面上的规定点处对成为光学元件的被 磨削物的磨削面的中途形状/尺寸和目标形状/尺寸进行比较，并且求出尺寸差；磨削步骤，其在测定步骤之后，将被磨削物与工件支撑面密接而置为磨削状态，在该磨 削状态下，在该磨削面上的规定点处基于该尺寸差而进行磨削。
5.一种精密测定装置，其对用于制造非轴对称凸非球面的光学元件的模具或非轴对称 凹非球面的光学元件的形状/尺寸进行精密测定，其特征在于，依次地配置平行光产生装置、半透半反射镜、与希望得到的磨削面的形状/尺寸相对 应的CGH掩模、被磨削材，并且以如下方式配置该平行光产生源、该半透半反射镜、该CGH掩 模、该被磨削材、基准平面以及干涉仪，即靠近该被磨削材配置基准平面，来自平行光产生装置的平行光在透过CGH掩模时不被 衍射而直线传播的零级衍射光被投射到该基准平面，来自该基准平面的反射光再次透过该 CGH掩模时被衍射的一级衍射光被半透半反射镜所反射而向侧方改变光路，且作为第1光 束被入射到干涉仪，并且来自平行光产生装置的平行光在透过CGH掩模时被衍射的一级衍 射光被投射到模具或成为光学元件的被磨削材的磨削面，来自该磨削面的反射光再次透过 该CGH掩模时不被衍射而直线传播的零级衍射光被该半透半反射镜反射而向侧方改变光 路，且作为第2光束被入射到该干涉仪，并且该干涉仪能够对第1光束与第2光束的干涉条 纹进行观察。
6.一种精密测定装置，其对用于制造轴对称凸非球面光学元件的模具或轴对称凹非球 面光学元件的形状/尺寸进行精密测定，其特征在于，使平行光产生干涉仪、基准平面半透半反射镜以及零透镜的光轴与模具或成为光学元 件的被磨削材的对称轴一致，而将它们依次配置而构成。
7.一种精密测定装置，其对用于制造轴对称凹非球面光学元件的模具或轴对称凸非球 面光学元件的形状/尺寸进行精密测定，其特征在于，如下配置而构成使F光产生装置、半透半反射镜、欣德尔壳体、模具或成为光学元件 的被磨削材的光轴与被磨削材的对称轴一致而将它们依次配置，其中所述欣德尔壳体的上 表面具有非球面度大于所希望得到的磨削面的凸面形状，下表面具有与所希望得到的磨削 面相同的凹面形状，所述欣德尔壳体还被设计为，由该F光产生装置产生的F光透过半透半 反射镜而直线传播，且从欣德尔壳体的上表面入射，并被折射而从下表面朝向其法线方向 发射，并且在该半透半反射镜的侧方配置干涉仪，由该被磨削材的磨削面所反射的光通过欣 德尔壳体之后，被该半透半反射镜反射而向侧方改变光路，且入射到该干涉仪。
8.根据权利要求5 7中任意一项所述的对光学元件的形状/尺寸进行精密测定的精 密测定装置，其特征在于，在权利要求1 3中任意一项所记载的工件支撑夹具上载置有该被磨削材。
9.一种磨削装置，用于制造因自重而变形的光学元件，其特征在于，在被消除震动后的一体结构的机架中装入有权利要求5 8中任意一项所述的精密测 定装置及权利要求1 3中任意一项所述的工件支撑夹具。
全文摘要
在大型望远镜等中装入大型光学元件的情况下，由于支撑状态、负载分布与在加工机的工件支撑夹具上载置有被磨削物的情况不同，在加工设备上安装的状态下测定出的表面形状与装入后的状态的表面形状不同，因此还未存在因自重而变形的光学元件的制造装置。本发明公开一种用于制造因自重而变形的光学元件的磨削装置，其为具有在磨削状态下和成为光学元件的被磨削物的与磨削面相对应的背面密接形状的工件支撑面的工件支撑夹具，所述磨削装置具备工件支撑夹具，其在工件支撑面上具备开放部，在中心轴朝向垂直方向的规定的孔配置位置上设置多个压电致动器内置孔，在各压电致动器内置孔中以自由升降的方式内置压电致动器及负载传感器。
文档编号B24B41/06GK101918176SQ20098010182
公开日2010年12月15日 申请日期2009年1月8日 优先权日2008年1月10日
发明者下农淳司, 中岛悠, 岩室史英, 所仁志, 木野胜, 栗田光树夫, 舞原俊宪 申请人:株式会社纳米光学能量