(57)【要約】【課題】対象物の形状に制約されることなく、また、別途の心出し装置を必要とすることに起因する生産性の低下を生じることなく高精度な心出しを実現する。【解決手段】心出し台２のエッジ部２ｃに載置された光学素子１を吸着カップ３のエッジ部３ｃで挟圧してベルクランプ方式で吸着カップ３および心出し台２の中心軸ｐ０に対して光学素子１の光軸ｐを一致させる心だしを行う心出し機構Ｍ１において、吸着カップ３に複数の振動子５を配置し、心出し中に吸着カップ３を介して光学素子１に微細な振動を与えることで、吸着カップ３のエッジ部３ｃおよび心出し台２のエッジ部２ｃの間に保持された光学素子１の自律的な滑動を促進し、光学素子１のＺ係数等の形状に影響されることなく、効率よく、高精度の心出しを実現する。【選択図】  図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材の間に対象物を挟んで対向方向に挟圧することで、前記第１および第２部材と前記対象物の中心軸を一致させるベルクランプ方式の心出し方法であって、
前記第１および第２部材の少なくとも一方に振動を与えることを特徴とする心出し方法。
【請求項２】
請求項１記載の心出し方法において、
前記中心軸の回りの回転対称な位置に前記振動を与えることを特徴とする心出し方法。
【請求項３】
請求項１記載の心出し方法において、
前記対象物は、光学素子、または前記光学素子の成形に用いられる成形素材であることを特徴とする心出し方法。
【請求項４】
対象物を挟んで対向する第１部材および第２部材と、
前記第１および第２部材の少なくとも一方に配置され、前記対象物に振動を与える振動体と、
を含むことを特徴とする心出し機構。
【請求項５】
請求項４記載の心出し機構において、
前記振動体は、複数有しており、第１および第２部材の少なくとも一方において、中心軸の回りに回転対称に配置されたことを特徴とする心出し機構。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の心出し機構において、
前記第１部材は、前記対象物を吸着保持する吸着カップおよび前記吸着カップを支持して移動させる保持アームを備えており、
前記第２部材は、前記吸着カップに対向して前記対象物を保持する心出し台を備えていることを特徴とする心出し機構。
【請求項７】
請求項４記載の心出し機構において、
前記対象物は、光学素子、または前記光学素子の成形に用いられる成形素材であることを特徴とする心出し機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心出し方法および心出し機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、光学素子の製造分野では、製造装置に対する光学素子や当該光学素子の素材であるプリフォームの搬送および位置決めにおいて、搬送機構や製造装置に対して光学素子やプリフォーム等を同軸に位置決めする心出し操作は、生産精度や生産効率を向上させる上で欠かせない。
【０００３】
たとえば、２種類の光学材料からなる複合光学素子が実用化されているが、この複合光学素子の製造では基材レンズと重ねる光学素材との光軸を一致させなければならない。
このため、特許文献１には、心出し方法として、図３に示される技術が開示されている。
【０００４】
すなわち、ガラス製の基材レンズ１０６は複合光学素子を形成するために上球面１０６ａに樹脂層を被着加工する前段において、その上球面１０６ａに予め薄膜１１１が基材レンズ１０６の光学面（図の例では上球面１０６ａ）の縁部の所定幅を除く全面に被着されている。
【０００５】
基材レンズ１０６の心出しを行うベルクランプ１０７は、対向する上ベル１０９および下ベル１０８で構成され、下ベル１０８は、基材レンズ１０６の下球面１０６ｂを支持し、上ベル１０９は、基材レンズ１０６の上球面１０６ａに当接する。そして、上ベル１０９の内径φｂａは、薄膜１１１の外径φｈａよりも大きく形成されている。
【０００６】
心出しの際には上ベル１０９の下端の押圧部は、破線ｃ及び破線ｄで囲んで示すように基材レンズ１０６の上球面１０６ａを薄膜１１１の被着面よりも外側のガラスレンズ面において押圧する。基材レンズ１０６はよく滑って心出しされ、薄膜１１１に傷が付くことも無い。
【０００７】
上述の特許文献１に開示された心出し方法では、複合光学素子の薄膜を傷付けず且つ安定した心出しを行うことに主眼を置いている。
ところで、ガラスレンズの成形精度向上のため、複合光学素子に限らず光学素子の心出し技術は必要である。
【０００８】
また、ベルクランプ機構ではＺ値の小さい光学素子は心出しが困難であり、その場合には、別途の光学式心出し装置を用いるために工程数の増える光学式芯取作業が必要になってしまうため、生産性が低下する。
【特許文献１】特開２００７−１８１８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、対象物の形状に制約されることなく、また、別途の心出し装置を必要とすることに起因する生産性の低下を生じることなく、高精度な心出しを実現することが可能な心出し技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点は、第１部材と第２部材の間に対象物を挟んで対向方向に挟圧する
ことで、前記第１および第２部材と前記対象物の中心軸を一致させるベルクランプ方式の心出し方法であって、
前記第１および第２部材の少なくとも一方に振動を与える心出し方法を提供する。
【００１１】
本発明の第２の観点は、対象物を挟んで対向する第１部材および第２部材と、
前記第１および第２部材の少なくとも一方に配置され、前記対象物に振動を与える振動体と、
を含む心出し機構を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、対象物の形状に制約されることなく、また、別途の心出し装置を必要とすることに起因する生産性の低下を生じることなく、高精度な心出しを実現することが可能な心出し技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施の形態では、一態様として、心出し機構を成す吸着カップ、保持アームまたは心出し台のいずれかに、心出しに有用な振動子を持たせる。
すなわち、本態様に係る光学素子心出し機構は、ベルクランプ機構の下ベルの形に加工され固定された心出し台と、心出し台の光学素子接触面と互いに対向して配置されるように運動するベルクランプ機構の上ベルの形に加工された吸着カップと、これら間に配置された光学素子を、吸着カップを介して保持する保持アームにより構成されている。
【００１４】
そして、前記心出し台と吸着カップと保持アームのいずれかに振動子を配置し、この振動子により光学素子を振動させ、光学素子の光軸を前記心出し台および吸着カップの中心軸と一致させる。
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の一実施の形態である心出し方法を実施する心出し機構の構成および作用の一例を工程順示す断面図である。
【００１６】
なお、図１Ａは心出し前の状態、図１Ｂは心出し後の状態を示している。
図１Ａに例示されるように、本実施の形態の心出し機構Ｍ１は、円筒形の心出し台２（第２部材）と、この心出し台２に対向する円筒形の吸着カップ３（第１部材）を備えている。
【００１７】
心出し台２は、中心軸ｐ０と同軸方向に中空穴２ａが形成された筒状を呈している。この心出し台２の上端部の外周部には、上に凸のテーパ凸面２ｂが中心軸ｐ０と同軸に形成されており、このテーパ凸面２ｂと、中空穴２ａの内周面が交差する上端部は、円形のエッジ部２ｃを呈している。すなわち、心出し台２の上端部（先端部）は、円形のエッジ部２ｃを形成するために、外周面から内周面に向けてテーパ凸面２ｂが設けられている。
【００１８】
本実施の形態の場合、この心出し台２のエッジ部２ｃに、心出し操作の対象となる光学素子１（対象物）が載置される。
なお、光学素子１の代わりに、光学素子１の成形素材であるプリフォーム等を心出し対象としてもよい。
【００１９】
一方、心出し台２に対向する吸着カップ３は、背面側を保持アーム４（第１部材）に支持されている。
この吸着カップ３の、心出し台２に対する対向面には、中心軸ｐ０に同軸にテーパ凹面
３ｂが形成されている。このテーパ凹面３ｂの底部中央には、吸引穴３ａが開口している。この吸引穴３ａは、保持アーム４の真空吸引路４ａに連通しており、テーパ凹面３ｂの空間を吸引することが可能になっている。
【００２０】
吸着カップ３におけるテーパ凹面３ｂの開口部は、吸着カップ３の下端面の外周部に所定の幅の平坦面を残すように、当該吸着カップ３の外径寸法よりも小さく形成されている。
【００２１】
これにより、吸着カップ３の心出し台２に対向する下端面には、吸着カップ３の中心軸ｐ０に直交する平坦面とテーパ凹面３ｂの交差によって円形のエッジ部３ｃが形成されている。
【００２２】
この場合、吸着カップ３において、保持アーム４が接続される背面側には、複数の振動子５（振動体）が周方向に等間隔に、すなわち、中心軸ｐ０の回りに回転対称になるように配置されている。本実施の形態の場合、４つの振動子５が、吸着カップ３の背面の全周を４等分する位置に配置されている。
【００２３】
個々の振動子５は、たとえば、電圧の印加によって伸縮変形する圧電素子で構成され、外部から印加される任意の周波数の電圧のエネルギーによって、当該周波数と同じ任意の振動数で振動し、吸着カップ３の全体に当該周波数の振動を与えて加振することが可能になっている。
【００２４】
また、個々の振動子５の振動の振幅は、印加する電圧の大小で制御できる。
また、複数の振動子５を吸着カップ３における中心軸ｐ０の回りに回転対称に配列したことにより、吸着カップ３から光学素子１に対して均等かつ一様に微細な振動を伝達でき、後述の光学素子１の自律的な滑動を効果的に促進できる利点がある。
【００２５】
なお、必要に応じて、複数の振動子５を吸着カップ３に対して非対称に配置してもよいことは言うまでもない。
従って、本実施の形態の場合、振動子５の振動は、低周波から高周波まで、大きな振幅から小さな振幅まで広い範囲で任意に制御できる。
【００２６】
すなわち、本実施の形態の個々の振動子５は電気的に動作する振動体であり、機械要素に因らない振動体である。
なお、図１Ａおよび図１Ｂにおいては図の手前と奥に配設された振動子５は図示を省略している。
【００２７】
心出しが行われる光学素子１は、心出し台２に支持される。本実施の形態の場合、一例として、光学素子１は、両凸レンズからなり、光軸ｐの両端側に凸の上球面１ａおよび下球面１ｂを備えている。
【００２８】
そして、図１Ａの例では光学素子１の下球面１ｂが、心出し台２のエッジ部２ｃに接して支持されている。
また、光学素子１の上球面１ａの上方に吸着カップ３がエッジ部３ｃを下向きにした姿勢で配置されている。
【００２９】
次に、本実施の形態の心出し機構Ｍ１を用いて、光学素子１の光軸ｐを、同軸に配置された心出し台２および吸着カップ３の中心軸ｐ０に一致させる心出しを行う方法を説明する。
【００３０】
心出しに際して本実施の形態ではベルクランプ方式を用いる。すなわち、本実施の形態では、吸着カップ３をベルクランプ機構のクランプ軸として用い、ベルクランプ機構による光学素子１の滑動に振動子５による振動を用いる。
【００３１】
まず、光学素子１を、心出し台２の上に載置する。ここで、心出し台２の先端部は、上述のようにエッジ部２ｃによって尖っている。そのため、光学素子１の下球面１ｂは、心出し台２の先端部のすべての箇所（エッジ部２ｃの円周上）で支持されている。
【００３２】
また、心出し台２に対する光学素子１の載置は適当に行われる。そのため、光学素子１の光軸ｐは、心出し台２及び吸着カップ３の中心軸ｐ０と交差（非平行）した状態となっている。
【００３３】
この状態から、吸着カップ３と、心出し台２に載置された光学素子１を相対的に近づけていく。
本実施の形態では、光学素子１の位置を固定しておき、吸着カップ３を保持アーム４の降下変位によって光学素子１に近づけていく。
【００３４】
すると、図１Ａのように、吸着カップ３の先端部のエッジ部３ｃのうち、破線ｂで示す部分が、最初に光学素子１と接触し、反対側の破線ａで示す部分は接触していない。
この状態から、さらに吸着カップ３を押し下げて、光学素子１の上球面１ａと吸着カップ３の先端部の全ての箇所（エッジ部３ｃの全円周）を接触させる。
【００３５】
ここで、吸着カップ３と保持アーム４の下降圧力を弱め、吸着カップ３のエッジ部３ｃを光学素子１の上球面１ａに軽く押し当てる程度とする。
この吸着カップ３のエッジ部３ｃから光学素子１への圧力を維持したまま、吸着カップ３の振動子５を動作させ、吸着カップ３を振動させることにより光学素子１を心出し台２と吸着カップ３の間で滑動させる。
【００３６】
本実施の形態の場合、振動子５から吸着カップ３を介して光学素子１に伝達される微細な振動により、心出し台２のエッジ部２ｃに対する光学素子１に移動は非常に滑らかに行われる。
【００３７】
光学素子１の滑動が止まったところで、吸着カップ３および保持アーム４の下降変位及び振動子５の振動を停止する。
この状態では、光学素子の光軸ｐは、心出し台２と吸着カップ３の中心軸ｐ０と一致している。よってこの時点で、光学素子１の心出しが完了する。
【００３８】
そして、この心出しが完了した後、保持アーム４の真空吸引路４ａによる吸引によって光学素子１は吸着カップ３のエッジ部３ｃに心出しされた状態で吸着保持され、図示しない所望の加工装置や組立装置等に搬送される。
【００３９】
このように、本実施の形態の心出し機構Ｍ１によれば、光学素子１の光軸ｐを、高い精度で心出し台２および吸着カップ３の中心軸ｐ０に一致させることができる。
また、この心出しの際には、振動子５から印加される微細な振動による滑動であるため、たとえば、メニスカスレンズのようにＺ係数が小さいためにベルクランプ方式の心出しが比較的困難な光学素子１に対しても正確に心出しできる。
【００４０】
また、吸着カップ３のエッジ部３ｃは光学素子１の上球面１ａから大きく離れないので、吸着カップ３が振動しても光学素子１の表面は傷つくことが無い。
すなわち、本実施の形態の心出し機構Ｍ１によれば、対象物である光学素子１の形状に
制約されることなく、また、Ｚ係数が小さい場合でも、別途の光学方式の心出し装置を必要とすることに起因する生産性の低下を生じることなく、光学素子１の高精度な心出しを実現することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の他の実施の形態である心出し方法を実施する心出し機構の構成および作用の一例を工程順示す断面図である。
【００４２】
この実施の形態２の心出し機構Ｍ２の場合、吸着カップ３と対向する心出し台６（第２部材）の側に複数の振動子５を配置した点が、上述の実施の形態１の心出し機構Ｍ１と異なっており、他は同様である。
【００４３】
すなわち、心出し台６は、中央部に中空穴６ａが中心軸ｐ０と同軸に形成されたリング形状を呈している。
この心出し台６の吸着カップ３に対向する端面には、段差部６ｂが形成され、この段差部６ｂの振動子５の上端面に対する開口端がエッジ部６ｃとなっている。
【００４４】
そして、図２Ａのように、段差部６ｂに光学素子１を落とし込むことにより、エッジ部６ｃに光学素子１の下球面１ｂが載置される。
この場合、吸着カップ３の下端部の外周には、中心軸ｐ０の周方向に等間隔に複数の振動子５が配置されており、心出し台６を介して、光学素子１に所望の周波数および振幅の振動が与えられる構成となっている。
【００４５】
そして、図２Ｂに例示されるように、心出し時には、吸着カップ３および保持アーム４を相対的に下降させて、吸着カップ３のエッジ部３ｃを光学素子１の上球面１ａに接触させ、吸着カップ３と心出し台６との間に光学素子１を挟持した状態で、振動子５から心出し台６を介して光学素子１を振動させ、心出し台６のエッジ部６ｃに対して光学素子１の下球面１ｂを滑らせることにより、光学素子１の光軸ｐを、心出し台６および吸着カップ３の中心軸ｐ０に一致させる心出しが行われる。
【００４６】
この実施の形態の場合も、上述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、光学素子１の自重が作用する心出し台６の側に振動子５を配置したことにより、光学素子１に対する振動の伝達効率が良くなることが期待され、一層効率よく、光学素子１の心出しを行うことが可能となる。
【００４７】
たとえば、場合によっては、光学素子１が心出し台６のエッジ部６ｃに載置された状態で、吸着カップ３を当接させる前に、振動子５から光学素子１に振動与えて、光学素子１の光軸ｐを心出し台６の中心軸ｐ０に大まかに一致させた後に、吸着カップ３と心出し台６の間で光学素子１を挟圧および加振してベルクランプ方式の心出しを行うようにしてもよい。
【００４８】
これにより、より一層高精度な心出しが可能になる。
また、保持アーム４に保持されて移動する吸着カップ３の側ではなく、静止している心出し台６の側に振動子５を配置したことにより、振動子５に対する電力の供給を行う図示しないケーブル等の引き回しが簡単になる、という利点もある。
【００４９】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、心出し台や吸着カップの形状は、上述の実施の形態に例示された形状に限定されない。
【００５０】
［付記１］
吸着カップ、保持アーム、心出し台のいずれかに機械要素に因らない振動体を具備する光学素子心出し機構。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態である心出し方法を実施する心出し機構の構成および作用の一例を工程順示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施の形態である心出し方法を実施する心出し機構の構成および作用の一例を工程順示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施の形態である心出し方法を実施する心出し機構の構成および作用の一例を工程順示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の他の実施の形態である心出し方法を実施する心出し機構の構成および作用の一例を工程順示す断面図である。
【図３】従来技術の心出し技術を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  光学素子
１ａ  上球面
１ｂ  下球面
２  心出し台
２ａ  中空穴
２ｂ  テーパ凸面
２ｃ  エッジ部
３  吸着カップ
３ａ  吸引穴
３ｂ  テーパ凹面
３ｃ  エッジ部
４  保持アーム
４ａ  真空吸引路
５  振動子
６  心出し台
６ａ  中空穴
６ｂ  段差部
６ｃ  エッジ部
Ｍ１  心出し機構
Ｍ２  心出し機構
ｐ  光学素子１の光軸
ｐ０  心出し台２および吸着カップ３の中心軸
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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