(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹形曲面状のレンズ面とその外周縁を囲む輪帯部を有するワークの前記輪帯部の端面を研削することによって前記レンズ面の加工径を揃える工程と、加工径を揃えたワークのレンズ面を所定の表面粗度に研磨する工程を有する球面レンズの製造方法。
【請求項２】
プレス加工によって凹形曲面状のレンズ面とその外周縁を囲む輪帯部を有するワークを製作する工程と、製作されたワークの輪帯部の端面を研削することによってレンズ面の加工径を揃える工程と、加工径を揃えたワークのレンズ面を所定の曲率に球面加工する工程と、球面加工されたレンズ面を所定の表面粗度に研磨する工程を有する球面レンズの製造方法。
【請求項３】
複数のワークを台金上に接着し、前記複数のワークのそれぞれの輪帯部の端面を同一研削手段によって研削することで各ワークのレンズ面の加工径を揃えることを特徴とする請求項１または２記載の球面レンズの製造方法。
【請求項４】
ワークのレンズ面の反対側の基準面を研削する工程が付加されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の球面レンズの製造方法。
【請求項５】
ワークのレンズ面を球面加工するための球面研削加工機を用いて前記ワークの輪帯部の端面を研削することを特徴とする請求項１または２記載の球面レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に外径寸法と異なるレンズ径の凹形球面状のレンズ面を有する球面レンズの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
研削研磨による球面レンズの製造方法としては、例えば、１９９０年９月５日に日本オプトメカトロニクス協会より発行された『光学素子加工技術‘９０』の〔Ｉ−５光学素子の加工工程〕７頁、に記載されているように、製品形状に類似した形状のプレス成形品を素材として、ＣＧ等による粗研削工程、砂掛けあるいは精研削による精研削工程、みがきによる研磨工程、の順に機械加工する方法が広く知られている。
【０００３】
例えば、図６の（ａ）に示すように、公知のプレス加工によって製品形状に近い凹形球面状のレンズ面１０１を有するプレス成形品（以下、「ワーク」という）Ｗ０  を成形する。ワークＷ０  のレンズ面１０１の外周縁は輪帯部１０２によって囲まれており、また、レンズ面１０１の反対側には平坦な基準面１０３が設けられている。基準面１０３については、球面等の曲面である場合もある。
【０００４】
通常のプレス加工によってワークＷ０  を製作すると、その外周部すなわち輪帯部１０２の厚さＴ１  は、一般的に、０．４〜０．５ｍｍ程度の寸法公差を有する。
【０００５】
次に、図７に示す球面研削加工機を用いた研削加工によって、ワークＷ０  のレンズ面１０１を所定の曲率の球面に加工する。図７の装置は、ホルダ１１０ａの先端に真空吸着あるいはすり割り構造のチャック等による締め付け等の方法でワークＷ０  を保持するワーク軸１１０と、台座１１１に対してワーク軸１１０を軸方向に進退させて切り込み深さを制御する図示しない切り込み制御系と、ワーク軸１１０を回転駆動する回転駆動部１１２と、先端に研削砥石１２０ａを保持する工具軸１２０と、工具軸１２０を支持する台座１２１と、工具軸１２０を回転駆動する回転駆動部１２２等を有する。工具軸１２０を支持する台座１２１は、ワーク軸１１０に対する工具軸１２０の傾斜角度等を調節するために矢印Ａ０  で示すように旋回自在である。
【０００６】
ワークＷ０  の基準面１０３をワーク軸１１０のホルダ１１０ａの基準面１１０ｂに当接して、前述のように真空吸着等の方法でワークＷ０  をワーク軸１１０に保持させる。ワーク軸１１０を回転駆動部１１２によって回転させながら、切り込み制御系によってワーク軸１１０を軸方向に前進させ、回転駆動部１２２によって回転する研削砥石１２０ａにワークＷ０  を当接して、そのレンズ面１０１を所定の曲率の球面形状に研削する。
【０００７】
このような球面研削工程によって加工されたレンズ面１０１は図６の（ｂ）に示すように、目標値に近い曲率半径を有する凹形球面状のワークＷ１  となる。ワークＷ１  の中心部の厚さＴ２  は、上記の研削工程において、ワーク軸１１０の前進量等を制御する切り込み制御系のストッパーの位置によって定まるものである。
【０００８】
続いて、図８に示す精研削加工機によって、ワークＷ１  のレンズ面１０１を所定の表面粗度に仕上げる表面研磨を行なう。図８の装置は、レンズホルダ１３１によって図示下向きに保持されたワークＷ１  を研磨工具１３２に当接し、研磨工具１３２を回転させながら、カンザシ１３３によってレンズホルダ１３１を横方向に揺動させることで、ワークＷ１  のレンズ面１０１と研磨工具１３２との間の摺り合わせを行なうように構成されており、研磨工具１３２には、ダイヤ砥粒を金属や樹脂等を用いて焼結成形した球面状の研磨面を有する精研削総型工具を用いる。
【０００９】
この後、図８の装置の研磨工具１３２としてポリウレタンシートや固定砥粒等の研磨材を用いた最終的なみがきすなわち仕上げ研磨を行ない、目標とする曲率と表面粗度等に仕上げる。
【００１０】
図８の装置の替わりに、図９に示すように、研磨工具１４２を回転させながら揺動させ、レンズＲ０  を保持するレンズホルダ１４１にカンザシ１４３を押圧し、これを回転させるように構成した精研削加工機を用いることもある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、図６の（ａ）に示すように、プレス成形品であるワークＷ０  の厚さＴ１  は前述のようにプレス加工による０．４〜０．５ｍｍの寸法公差をもっているため、球面研削加工機を用いて球面研削すると、同図の（ｂ）に示すように、レンズＲ０  のレンズ面１０１の深さＴ３  に上記の寸法公差がそのまま出現する結果となり、レンズ面１０１の直径ｄ０  が製品ごとに著しくバラつくのを避けることができない。
【００１２】
詳しく説明すると、図７に示す球面研削加工機においては、ワークＷ０  のレンズ面１０１の反対側の基準面１０３をホルダ１１０ａの基準面１１０ｂに当接し、ワーク軸１１０の前進量を制御する切り込み制御系によって切り込み深さを制御するように構成されており、切り込み制御系に設けられたストッパーによって切り込み停止位置が一定となる。従って、ワークＷ１  の中心部の厚さＴ２  が常時一定値となるように研削が行なわれる。他方、ワークＷ１  の外周縁に位置する輪帯部１０２における厚さは、球面研削を行なう前のワークＷ０  の厚さＴ１  と同じであるから、プレス加工による０．４〜０．５ｍｍ程度の寸法公差がレンズ面１０１の深さＴ３  の寸法公差となって残り、球面研削後のレンズ面１０１の直径ｄ０  がバラつく結果となる。
【００１３】
このように球面加工されたワークのレンズ面の直径にバラつきがあると、図８や図９に示す精研削加工機においてレンズ面を研磨するときに以下のような問題を生じる。すなわち、後工程での精研削加工および研磨加工において、球面研削後のレンズ面の直径（加工径）と精研削総型工具の外径との比率、あるいは精研削加工後に用いる研磨総型工具の外径との比率が、ワークが替わるたびに繰り返し変化するため、前記工具形状（研磨面）の摩耗進行状態が一定とならず、安定した加工を維持継続することが困難になる。これによって、品質不良が慢性化したり、あるいはこれを回避するために、研磨面の曲率変化に応じて、例えば、ワークと精研削総型工具、および研磨総型工具との間の相対位置を変更する作業が必要となる。すなわち、ワーク軸やホルダの位置を前後させる等の調整作業を頻繁に必要とすることになり、その結果、スループットが低下して、レンズの製造コストを上昇させていた。
【００１４】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、凹形球面状に球面加工されたレンズ面を所定の表面粗度に仕上げる研磨加工等において、ワークの加工径を揃えておくことで、加工径のバラつきに起因する製品不良やスループットの低下等のトラブルを回避して、生産性を大幅に改善できる球面レンズの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の球面レンズの製造方法は、凹形曲面状のレンズ面とその外周縁を囲む輪帯部を有するワークの前記輪帯部の端面を研削することによって前記レンズ面の加工径を揃える工程と、加工径を揃えたワークのレンズ面を所定の表面粗度に研磨する工程を有することを特徴とする。
【００１６】
複数のワークを台金上に接着し、前記複数のワークのそれぞれの輪帯部の端面を同一研削手段によって研削することで各ワークのレンズ面の加工径を揃えるとよい。
【００１７】
ワークのレンズ面の反対側の基準面を研削する工程が付加されていてもよい。
【００１８】
ワークのレンズ面を球面加工するための球面研削加工機を用いて前記ワークの輪帯部の端面を研削してもよい。
【００１９】
【作用】
ワークのレンズ面の加工径にバラつきがあると、レンズ面の仕上げ加工を行なう研磨工程において研磨工具の研磨面の摩耗が不均一となり、製品不良が慢性化したり、研磨工具の位置を調整する頻度が増えてスループットの低下を招く。そこで、上記の研磨工程の前に、ワークの輪帯部の端面を研削して厚さを揃えることで、レンズ面の加工径を一定にしておく。
【００２０】
レンズ面の加工径にバラつきがないために研磨工具の摩耗が均一となり、定期的に研磨工具の位置を調整するだけで高精度の仕上がりを維持できる。
【００２１】
研磨工具の摩耗による製品不良の発生やスループットの低下を防ぐことで、球面レンズの製造コストを大幅に低減できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態による球面レンズの製造方法を説明するもので、同図の（ａ）に示すように、公知のプレス加工によって製品形状に近い凹形球面状のレンズ面１を有するプレス成形品（以下、「ワーク」という）Ｒ０  を成形する。ワークＲ０  のレンズ面１の外周縁は輪帯部２によって囲まれており、また、レンズ面１の反対側には平坦な基準面３が設けられている。
【００２４】
通常のプレス加工によってワークＲ０  を製作すると、全体の厚さすなわち輪帯部２の厚さＤ０  は、一般的に、０．４〜０．５ｍｍ程度の寸法公差を有する。
【００２５】
次に、研削手段である図２の研削装置を用いてワークＲ０  の輪帯部２の端面を研削し、図１の（ｂ）に示すように、ワークＲ１  の厚さを所定の値Ｄ１  に低減し、レンズ面１の直径（加工径）ｄ１  を揃える工程を設ける。図２の装置は、図示しない回転駆動系と切り込み駆動系を有する駆動部４の上端に支持されたホルダ５と、図示しない回転駆動系等を有する研削工具６を備えている。数多くのワークＲ０  の基準面３を下にして、鋼鉄やアルミニウム等を材料とする台金７に、ピッチ等の熱可塑性接着剤等を用いて接着し、台金７をホルダ５に固定する。
【００２６】
なお、ワークＲ０  の基準面３は、図１に示すような平坦面に限らず、所定の曲率を有する球面でもよい。また、台金７の表面は平面でよいし、各ワークＲ０  の底部を収容するような座ぐり形状を有するものでもよい。
【００２７】
このように各ワークＲ０  の輪帯部２を上向きにして台金７に固定し、研削工具６の研削砥石６ａを輪帯部２に当接してホルダ５を回転させ、ホルダ５の回転と研削工具６の回転によって輪帯部２の端面を研削する。この端面研削工程で、ホルダ５の駆動部４の切り込み駆動系に設けられたストッパによって輪帯部２の研削量を調節して、その厚さを所定の値Ｄ１  に揃えることができる。
【００２８】
次に、図４に示す球面研削加工機を用いた球面加工によって、ワークＲ１  のレンズ面１を所定の曲率の球面に加工する。図４の装置は、ホルダ１０ａの先端に真空吸着あるいはすり割り構造のチャック等による締め付け等の方法でワークＲ１  を保持するワーク軸１０と、台座１１に対してワーク軸１０を軸方向に進退させて切り込み深さを制御する図示しない切り込み制御系と、ワーク軸１０を回転駆動する回転駆動部１２と、先端に研削砥石２０ａを保持する工具軸２０を有し、工具軸２０は台座２１に支持され、回転駆動部２２によって回転駆動される。工具軸２０を保持する台座２１は、ワーク軸１０に対する工具軸２０の傾斜角度等を調節するために矢印Ａ１  で示すように旋回自在である。
【００２９】
ワークＲ１  の基準面３をワーク軸１０のホルダ１０ａの基準面に当接して、前述のように真空吸着等の方法でワークＲ１  をワーク軸１０に保持させ、ワーク軸１０を回転駆動部１２によって回転させながら、切り込み制御系によってワーク軸１０を軸方向に前進させ、回転駆動部２２によって回転する研削砥石２０ａにワークＲ１  を当接して、そのレンズ面１を所定の曲率の球面形状に研削する。
【００３０】
このような球面加工工程によって加工されたレンズ面１は図１の（ｃ）に示すように、目標値に近い曲率半径を有するワークＲ２  となる。ワークＲ２  の中心部の厚さＤ２  は、上記の研削工程において、切り込み制御系によってワーク軸１０の前進量等を制御することで、研削砥石２０ａの切り込み深さを調節し、所定の値に仕上げたものである。前述の端面研削工程によって、ワークＲ２  の輪帯部２の厚さＤ１  とレンズ面１の加工径ｄ１  がそれぞれ所定の値となるように加工されているため、レンズ面１の深さＤ３  も一定となる。
【００３１】
続いて、図３に示す精研削加工機によって、ワークＲ２  のレンズ面１を所定の表面粗度に仕上げる表面研磨を行なう。図３の装置は、レンズホルダ３１によって図示下向きに保持されたワークＲ２  を研磨工具３２に当接し、研磨工具３２を回転させながら、カンザシ３３によってレンズホルダ３１を横方向に揺動させることで、ワークＲ２  のレンズ面１と研磨工具３２との間の摺り合わせを行なうように構成されており、研磨工具３２には、ダイヤ砥粒を金属や樹脂等を用いて焼結成形した球面状の研磨面を有する精研削総型工具を用いる。
【００３２】
この後、図３の装置の研磨工具３２としてポリウレタンシートや固定砥粒等の研磨材を用いた最終的なみがきすなわち仕上げ研磨加工を行ない、目標とする曲率と表面粗度等に仕上げる。
【００３３】
図３の装置の替わりに、研磨工具を回転させながら揺動させ、ワークを保持するレンズホルダを回転させるように構成した精研削加工機を用いることもある。
【００３４】
球面研削加工機による研削後のレンズ面１の直径すなわち加工径ｄ１  は、研削前のワークＲ１  の厚さＤ１  にバラつきがないため、各ワークＲ１  について常に一定である。従って、精研削加工機等を用いた後工程に用いられる研磨工具等の研磨面の摩耗が、従来例のように不均一に進行する等の不都合がなく、仕上げ研磨後の球面レンズの品質は目標通りで、品質不良が多発したり、慢性化するおそれはない。また、品質を維持するための調整作業も定期的に予定通りに行なうだけでよい。
【００３５】
このようにして品質不良やスループットの低下を防ぐことで、球面レンズの製造コストを大幅に低減できる。
【００３６】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態による図１の（ｂ）の工程の前に、図２に示す研削装置を用いてワークＲ0 の基準面３を研削する工程を付加したものである。ワークＲ0 の基準面３の平面度や曲率にバラつきがあると、ワークＲ1 を球面研削加工機に保持させたときの位置や姿勢が一定とならず、ワークＲ2 の中心部の厚さＤ2 にバラつきが発生する。そこで、図２の装置において、ワークＲ0 の基準面３を上にした状態で台金７に固定し、基準面３の凹凸を除去する。その他の点については第１の実施の形態と同様である。
【００３７】
レンズ面の直径や中心部の厚さが一定で、極めて形状精度の高い球面レンズを製造することができる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、ワークの厚さを揃える工程に、図２の研削装置を用いる替わりに図４に示す球面研削加工機を用いるものである。図４の球面研削加工機においては、矢印Ａ１  に示すように旋回させて工具軸２０の傾斜角度を調節自在であるから、図５に示すように、ワーク軸１０と同軸上に工具軸２０を位置させ、ワークＲ０  の輪帯部２の端面に研削砥石２０ａを水平に当接して前記輪帯部２の研削を行なう。このようにして輪帯部２の厚さを所定の厚さＤ１  に揃えたうえで、工具軸２０をもとの角度に傾けて、球面加工を行なう。
【００３９】
このような単玉研削を採用すると、図２の装置のように多数のワークを一度に処理する場合に比べて輪帯部の端面加工の効率は劣るものの、図２の装置が不必要であり、ひき続き同じ装置上で球面加工を行なうことができるという利点がある。その他の点は第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００４１】
球面加工されたレンズ面を研磨して所定の表面粗度に仕上げる工程において、加工径のバラつきに起因する製品不良やスループットの低下を回避して、球面レンズの製造コストを大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による球面レンズの製造方法を示す図である。
【図２】図１の（ｂ）に示す工程で用いる装置を示す図である。
【図３】レンズの仕上げ研磨に用いる精研削加工機を示す図である。
【図４】図１の（ｃ）に示す工程に用いる球面研削加工機を説明する図である。
【図５】第３の実施の形態において、図１の（ｂ）に示す工程に図４の装置を用いる場合を示す図である。
【図６】一従来例による球面レンズの製造方法を示す図である。
【図７】図６の（ｂ）に示す工程に用いる球面研削加工機を説明する図である。
【図８】レンズの仕上げ研磨に用いる精研削加工機を示す図である。
【図９】レンズの仕上げ研磨に用いる精研削加工機の別の例を示す図である。
【符号の説明】
１    レンズ面
２    輪帯部
３    基準面
６    研削工具
７    台金
【図１】
0003630950.tif 000002
【図２】
0003630950.tif 000003
【図３】
0003630950.tif 000004
【図４】
0003630950.tif 000005
【図５】
0003630950.tif 000006
【図６】
0003630950.tif 000007
【図７】
0003630950.tif 000008
【図８】
0003630950.tif 000009
【図９】
0003630950.tif 000010