マイクロ回転工具による単結晶光学レンズの精密研磨

摘要

近年，Si，Ge，CaF_2などの単結晶材料製レンズのニーズが増大している．単結晶材料は赤外光や紫外光にも優れた光学特性をもつため，その需要が高まっている．中でも単結晶フッ化カルシウム（蛍石，CaF_2）は真空紫外から赤外領域まで優れた透過性と波長による異常分散特性をもつため，赤外用としては暗視野カメラ，紫外用としては次世代半導体用ステッパーとして用いられるなど広範囲な領域に対応した光学素子として期待されている．これらのレンズは従来，単結晶ダイヤモンドバイトを用いた超精密旋削により加工されている．しかしCaF_2は軟質であるが高脆性であり，また単結晶材料であるため結晶方位の影響が出やすく，切削での鏡面化が困難であり，仕上げ加工として研磨加工が不可欠である．しかし，非球面形状に対しての研磨の自動化は困難とされており，研磨の自動化が求められている．しかし，これまでの微小工具による形状創成研磨法では，研磨工具の形状などに限界があり，マイクロ非球面の高精度研磨は困難とされてきた．本研究では，低荷重領域で高精度の設定が可能であるCNCマイクロ回転研磨装置を開発した．そこで本報では微小回転研磨方式によるCNC研磨法を用い，CaF_2の研磨特性を評価するとともに，従来困難であった微小な寸法のマイクロ非球面レンズの研磨加工を試みたので報告する．