(57)【要約】【課題】レンズの加工時間を短縮することができるレンズ加工装置、レンズ加工方法、及びレンズ加工用工具を提供する。【解決手段】レンズ加工装置は、光学部材からなるワーク１００に対して研削又は研磨加工を施すことにより、球面形状をなすレンズ面を有するレンズを作製するレンズ加工装置において、平面内において回転可能な加工面１７ａと、該加工面１７ａの回転軸ＲGの周囲に設けられ、加工面１７ａと同時に回転可能な加工面１７ｂと、加工面１７ａ、１７ｂによって規定されるワーク配置領域Ｓであって、ワーク１００が加工面１７ａ、１７ｂに同時に当接可能なワーク配置領域Ｓとを備える。【選択図】図２Ｂ
2014161984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材からなる加工対象物に対して研削又は研磨加工を施すレンズ加工装置において、
平面内において回転可能な第１の加工面と、
前記第１の加工面の回転軸の周囲に設けられ、前記第１の加工面と同時に回転可能な第２の加工面と、
前記第１及び第２の加工面によって規定されるワーク配置領域であって、前記加工対象物が前記第１及び第２の加工面に同時に当接可能なワーク配置領域と、
を備えることを特徴とするレンズ加工装置。
【請求項２】
前記第１の加工面は、前記回転軸を中心軸とする円盤状又はリング状をなす第１の砥石の一端面であり、
前記第２の加工面は、前記回転軸を中心軸とする円柱状又は円筒状をなす第２の砥石の外周面であり、
前記第２の砥石は、前記第１の砥石の前記一端面側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ加工装置。
【請求項３】
前記回転軸を中心に前記第１及び第２の砥石を一体的に回転させる回転機構をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のレンズ加工装置。
【請求項４】
前記加工対象物を前記ワーク配置領域に保持する保持機構をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ加工装置。
【請求項５】
前記加工対象物及び前記保持機構を、前記回転軸と直交する第２の回転軸を中心に回転させる第２の回転機構をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のレンズ加工装置。
【請求項６】
前記第２の回転軸は、該第２の回転軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項５に記載のレンズ加工装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の加工面を、前記回転軸及び前記第２の回転軸を含む面内において旋回させる旋回機構をさらに備えることを特徴とする請求項５又は６に記載のレンズ加工装置。
【請求項８】
光学部材からなる加工対象物に対して研削又は研磨加工を施すレンズ加工方法において、
平面内において回転可能な第１の加工面と、前記第１の加工面の第１の回転軸の周囲に設けられ、前記第１の加工面と同時に回転可能な第２の加工面と、を前記加工対象物に同時に当接させる工程と、
前記第１及び第２の加工面に当接した前記加工対象物を前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸を中心に回転させると共に、前記第１及び第２の加工面を同時に回転させることにより、前記加工対象物の端面及び外周面に対して同時に研削又は研磨を施す工程と、
を含むことを特徴とするレンズ加工方法。
【請求項９】
前記加工対象物の端面及び外周面に研削又は研磨加工を施した後、前記第１及び第２の加工面のいずれか一方を前記加工対象物に当接させる工程と、
前記第１及び第２の加工面のいずれか一方に当接した前記加工対象物を前記第２の回転軸を中心に回転させると共に、前記第１及び第２の加工面を前記回転軸を中心に回転させつつ前記第１及び第２の回転軸を含む面内において旋回させることにより、前記加工対象物に球面を形成する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のレンズ加工方法。
【請求項１０】
球面形状をなすレンズ面を有するレンズを作製するレンズ加工装置において用いられるレンズ加工用工具であって、
平面内において回転可能な第１の加工面と、
前記第１の加工面の回転軸の周囲に設けられ、前記第１の加工面と同時に回転可能な第２の加工面と、
を備えることを特徴とするレンズ加工用工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材に研削又は研磨加工を施すことにより球面レンズを製造するレンズ加工装置、レンズ加工方法、及びレンズ加工用工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、球面レンズは、円柱形状をなす光学部材の端面を研削して曲率中心までの長さ（即ち、曲率半径）を決定し（端面加工）、該端面を研削又は研磨することにより、球面形状をなすレンズ面を形成し（球面創成加工）、さらに、レンズの光軸とレンズ外径の中心軸とを合致させるためにレンズの外周面を研削する（外周加工又は心取り加工）という３つの加工工程を経て製造される。
【０００３】
上記３つの加工工程は、通常、別々の加工装置において、専用の砥石を用いてそれぞれ実施される。それに対し、特許文献１には、ワーク（光学部材）に当接させる砥石の位置や角度を変化させることにより、１つの加工装置により上記３つの加工工程を順次実施する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、レンズの外周面の異なった部位をそれぞれ加工する複数の砥石ユニットを備え、レンズの外周面に当接させる砥石ユニットを順次変更することにより、レンズの外径加工及び面取り加工を順次行うレンズ心取り加工装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５０３２４号公報
【特許文献２】特開２００１−２５９９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１及び２においては、レンズに対する複数の加工工程を１つの装置において行うことができるため、レンズの付け替え時間は省略できるものの、加工工程自体は従来通り順次行わなくてはならず、加工時間を短縮することができない。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レンズの加工工程を簡素化し、加工時間を短縮することができるレンズ加工装置、レンズ加工方法、及びレンズ加工用工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレンズ加工装置は、光学部材からなる加工対象物に対して研削又は研磨加工を施すレンズ加工装置において、平面内において回転可能な第１の加工面と、前記第１の加工面の回転軸の周囲に設けられ、前記第１の加工面と同時に回転可能な第２の加工面と、前記第１及び第２の加工面によって規定されるワーク配置領域であって、前記加工対象物が前記第１及び第２の加工面に同時に当接可能なワーク配置領域と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記レンズ加工装置において、前記第１の加工面は、前記回転軸を中心軸とする円盤状又はリング状をなす第１の砥石の一端面であり、前記第２の加工面は、前記回転軸を中心軸とする円柱状又は円筒状をなす第２の砥石の外周面であり、前記第２の砥石は、前記第１の砥石の前記一端面側に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
上記レンズ加工装置は、前記回転軸を中心に前記第１及び第２の砥石を一体的に回転させる回転機構をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
上記レンズ加工装置は、前記加工対象物を前記ワーク配置領域に保持する保持機構をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
上記レンズ加工装置は、前記加工対象物及び前記保持機構を、前記回転軸と直交する第２の回転軸を中心に回転させる第２の回転機構をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
上記レンズ加工装置において、前記第２の回転軸は、該第２の回転軸に沿って移動可能であることを特徴とする。
【００１４】
上記レンズ加工装置は、前記第１及び第２の加工面を、前記回転軸及び前記第２の回転軸を含む面内において旋回させる旋回機構をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るレンズ加工方法は、光学部材からなる加工対象物に対して研削又は研磨加工を施すレンズ加工方法において、平面内において回転可能な第１の加工面と、前記第１の加工面の第１の回転軸の周囲に設けられ、前記第１の加工面と同時に回転可能な第２の加工面と、を前記加工対象物に同時に当接させる工程と、前記第１及び第２の加工面に当接した前記加工対象物を前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸を中心に回転させると共に、前記第１及び第２の加工面を同時に回転させることにより、前記加工対象物の端面及び外周面に対して同時に研削又は研磨を施す工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
上記レンズ加工方法は、前記加工対象物の端面及び外周面に研削又は研磨加工を施した後、前記第１及び第２の加工面のいずれか一方を前記加工対象物に当接させる工程と、前記第１及び第２の加工面のいずれか一方に当接した前記加工対象物を前記第２の回転軸を中心に回転させると共に、前記第１及び第２の加工面を前記回転軸を中心に回転させつつ前記第１及び第２の回転軸を含む面内において旋回させることにより、前記加工対象物に球面を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るレンズ加工用工具は、球面形状をなすレンズ面を有するレンズを作製するレンズ加工装置において用いられるレンズ加工用工具であって、平面内において回転可能な第１の加工面と、前記第１の加工面の回転軸の周囲に設けられ、前記第１の加工面と同時に回転可能な第２の加工面と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、第１及び第２の加工面を加工対象物に同時に当接させることにより、端面加工と外周加工とを同時に行うことができるので、レンズの加工工程を簡素化し、加工時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るレンズ加工装置の構成を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示すレンズ加工用工具を拡大して示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図１に示すレンズ加工装置における外周面及び端面の同時加工工程を示す模式図である。
【図４】図４は、図１に示すレンズ加工装置における外周面及び端面の同時加工終了後の状態を示す模式図である。
【図５】図５は、図１に示すレンズ加工装置における球面創成工程を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の変形例３に係るレンズ加工装置の構成の一部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、これら実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。図面は模式的なものであり、各部の寸法の関係や比率は、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。
【００２１】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るレンズ加工装置の構成を示す模式図である。
図１に示すように、本実施の形態に係るレンズ加工装置１は、ベース１０と、該ベース１０上に設けられ、回転自在に保持されたワーク軸１１と、ワーク１００を研削又は研磨（以下、単に加工ともいう）するレンズ加工用工具（以下、加工工具という）１７と、回転自在に保持された砥石軸１８と、砥石軸１８をベース１０上において回転させる旋回ベース２３と、これらの各部の動作を制御する制御装置２５とを備える。以下、ベース１０上において、ワーク軸１１の回転軸ＲWの方向をＸ方向とし、該Ｘ方向と直交する方向をＹ方向とする。
【００２２】
ワーク軸１１は、ガラス等の光学部材からなす加工対象物（ワーク１００）を回転させるスピンドルである。ワーク軸１１の先端には、ワーク１００を吸着して保持するワーク保持部１２が設けられている。
【００２３】
また、ワーク軸１１には、ワーク軸移動機構１３と、該ワーク軸移動機構１３を駆動する駆動モータ１４と、回転モータ１５と、該回転モータ１５の回転駆動力をワーク軸１１に伝達するプーリー及びベルトからなる回転伝達機構１６とが設けられている。ワーク軸移動機構１３はベース１０上に直接設置されており、該ワーク軸移動機構１３及び駆動モータ１４の動作により、ワーク軸１１が回転軸ＲWに沿ってベース１０に対して相対的に移動する。また、回転モータ１５及び回転伝達機構１６の動作により、ワーク軸１１が回転軸ＲWを中心に回転する。
【００２４】
砥石軸１８は、加工工具１７を保持して回転させるスピンドルである。砥石軸１８の先端には、加工工具１７を保持するフランジ１９が設けられている。また、砥石軸１８には、砥石軸移動機構２０と、該砥石軸移動機構２０を駆動する駆動モータ２１と、砥石軸１８を回転軸ＲGを中心に回転させる回転モータ２２とが設けられている。
【００２５】
砥石軸１８は、砥石軸移動機構２０を介して旋回ベース２３上に設置されている。該砥石軸移動機構２０及び駆動モータ２１の動作により、砥石軸１８が回転軸ＲGの延長方向及び該回転軸ＲGの直交方向に移動する。
【００２６】
図２Ａは、図１に示す加工工具１７を拡大して示す斜視図であり、図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、加工工具１７は、円盤状をなす砥石１７１と、円柱状又は筒状をなす砥石１７３とを有する。
【００２７】
砥石１７１は、中心部に開口が設けられた円盤状（リング状）をなし、軸付きディスク１７２に支持されている。一方、砥石１７３は、砥石１７１に設けられた開口径と略一致する径を有するホイール１７４に支持されている。これらの砥石１７１、１７３は、ホイール１７４を軸付きディスク１７２にワックス等により接合することにより、互いに中心軸を一致させた状態で接続されている。
【００２８】
加工工具１７は、中心軸が回転軸ＲGと一致するように、フランジ１９を介して砥石軸１８に取り付けられる。砥石軸１８を回転させることにより、砥石１７１の端面である加工面（第１の加工面）１７ａが回転軸ＲGと直交する面内において回転すると同時に、砥石１７３の外周面である加工面（第２の加工面）１７ｂが回転軸ＲGを中心として回転する。
【００２９】
砥石１７１、１７３の加工面１７ａ、１７ｂによって規定される領域Ｓは、ワーク１００の配置領域である。図２Ｂに示すように、加工面１７ａ、１７ｂは垂直に交わっている。このため、円柱状をなすワーク１００を領域Ｓに配置すると、ワーク１００の外周面１０１が加工面１７ａに、ワーク１００の一方の端面１０２が加工面１７ｂに、それぞれ、同時に当接可能となる。この状態でワーク１００を回転軸ＲW周りに回転させると共に、加工工具１７を回転軸ＲG周りに回転させると、外周面１０１が加工面１７ａによって加工されると同時に、端面１０２が加工面１７ｂによって加工される。
【００３０】
砥石１７１、１７３のサイズは、ワーク１００の形状やサイズに応じて決定される。具体的には、加工面１７ａの径方向の長さをワーク１００の円柱の高さ以上とし、加工面１７ｂの回転軸ＲG方向の長さをワーク１００の半径以上とすると良い。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、円盤状をなす砥石１７１と円柱状をなす砥石１７３とを組み合わせることにより加工工具１７を形成しているが、加工工具１７の形成方法はこれに限定されない。例えば、砥石１７１、１７３を一体的に形成しても良い。或いは、砥石１７１、１７３の代わりに、軸付きディスク１７２及びホイール１７４に研磨シートを貼付しても良い。
【００３２】
再び図１を参照すると、砥石軸１８、砥石軸移動機構２０、駆動モータ２１、及び回転モータ２２は旋回ベース２３上に設けられている。
旋回ベース２３には、該旋回ベース２３をＸＹ平面内において回転させる駆動モータ２４が設けられている。この駆動モータ２４の動作により、旋回ベース２３及びその上に設けられた砥石軸１８〜回転モータ２２が、領域Ｓ（図２Ｂ参照）近傍を中心に回転し、ワーク軸１１に対する相対的な位置を変化させる。
【００３３】
制御装置２５は、例えば、パーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータによって実現され、所定の制御プログラムをＣＰＵ等のハードウェアに読み込むことにより、レンズ加工装置１の各部に対する制御を行う。具体的には、制御部２５は、駆動モータ１４、回転モータ１５、駆動モータ２１、回転モータ２２、及び駆動モータ２４の動作を制御することにより、ワーク軸１１と砥石軸１８との相対的な位置関係を調整し、予めそれぞれ設定された回転速度にてワーク軸１１及び砥石軸１８を回転させることにより、ワーク１００を加工してレンズを作製する一連の作業をレンズ加工装置１の各部に実行させる。
【００３４】
次に、レンズ加工装置１を用いたレンズ加工方法について、図１〜図５を参照しながら説明する。図３は、レンズ加工装置１における端面及び外周の同時加工工程を示す模式図である。図４は、レンズ加工装置１における端面及び外周の同時加工終了後の状態を示す模式図である。図５は、レンズ加工装置１における球面創成工程を示す模式図である。
【００３５】
まず、図１に示すように、ワーク１００の回転軸ＲWに対して加工工具１７の回転軸ＲGが直交するように（即ち、Ｙ方向と平行になるように）、旋回ベース２３の旋回量を初期値に戻す。この状態で、ワーク保持部１２を介してワーク軸１１にワーク１００を保持させると共に、フランジ１９を介して砥石軸１８に加工工具１７を取り付ける。この状態でレンズ加工装置１の動作を開始させると、制御装置２５は、回転モータ１５、２２を駆動させ、ワーク軸１１及び砥石軸１８を回転させる。
【００３６】
続いて、図３に示すように、ワーク軸１１をプラスＸ方向に移動させると共に、砥石軸１８をマイナスＹ方向に移動させることにより、ワーク１００の外周面１０１を加工工具１７の加工面１７ａに当接させ、同時にワーク１００の端面１０２を加工工具１７の加工面１７ｂに当接させる（図２Ｂ参照）。
【００３７】
制御装置２５は、ワーク１００の外径及び軸方向の長さが目標値となるまで、ワーク軸１１を回転させつつ所定のペースでＸ方向に移動させると共に、砥石軸１８を回転させつつ所定のペースでマイナスＹ方向に移動させる。これにより、ワーク１００の外周面１０１及び端面１０２に対する同時加工がなされる。なお、ワーク１００の外周面１０１と端面１０２とで加工量（削り代）が異なる場合には、いずれか一方の加工量が目標値に達した段階で、目標値に達した方の面（外周面１０１又は端面１０２）の加工を停止すべく、ワーク軸１１又は砥石軸１８の移動を停止させれば良い。
【００３８】
制御装置２５は、ワーク１００の外径及び軸方向の長さが目標値になると、図４に示すように、砥石軸１８をＸ方向に移動させ、ワーク１００から加工工具１７を離間させる。なお、この際、ワーク軸１１側をマイナスＸ方向に移動させても良い。この段階で、ワーク１００の外周面１０１及び端面１０２に対する同時加工が終了する。
【００３９】
続いて、制御装置２５は、旋回ベース２３（図１参照）を旋回させ、図５に示すように、加工工具１７の加工面１７ｂをワーク１００の端面１０２側の円周に当接させる。そして、目標とする曲率半径に沿って旋回ベース２３を所定のペースで旋回させながら、加工工具１７によりワーク１００の端面１０２側を研削又は研磨する。それにより、ワーク１００に球面形状をなすレンズ面１０３が形成される。レンズ面１０３が目標とする曲率半径に至ると、制御装置２５はワーク軸１１又は砥石軸１８を移動させることにより、ワーク１００から加工工具１７を離間させ、ワーク軸１１及び砥石軸１８の回転を停止させる。
【００４０】
その後、ワーク保持部１２からワーク１００を取り外すことにより、球面創成及び外周加工がなされたレンズを得ることができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ワーク１００に対する端面加工と外周加工とを同時に行うので、レンズの加工工程を簡素化し、トータルの加工時間を短縮することが可能となる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、１つのレンズ加工装置１において、端面加工、外周加工、及び球面創成加工を実施することができるので、装置の設置スペースを削減することができると共に、ワーク１００を異なる装置に付け替える手間や時間を削減することができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、１つの加工工具１７を用いて端面加工、外周加工、及び球面創成加工を実施することができるので、加工工具を付け替える手間や時間を削減することができる。
【００４４】
さらに、本実施の形態によれば、砥石軸移動機構２０により砥石軸１８を回転軸ＲGに沿って移動させ、旋回ベース２３の回転中心から加工工具１７までの距離を調節することにより、ワーク１００に形成するレンズ面１０３の曲率半径を自在に制御することができる。従って、汎用性の高いレンズ加工装置を実現することが可能となる。
【００４５】
（変形例１）
図２Ａ及び図２Ｂに示す加工工具１７においては、砥石１７１と砥石１７３とで互いに異なる素材を用いても良い。例えば、砥粒径が互いに異なる砥石１７１、１７３を用いることにより、ワーク１００の外周面１０１と端面１０２との面粗さ（光学特性）に変化をつけることができる。
【００４６】
また、端面１０２に対して外周面１０１の加工量（削り代）が多い場合には、端面１０２を加工する砥石１７３の砥粒径を小さくし、外周面１０１を加工する砥石１７１の砥粒径を大きくすると良い。この場合、外周面１０１に対する加工速度を相対的に上げることができるので、加工量の違いに左右されず、ワーク１００の外周面１０１及び端面１０２を効率良く同時に加工することができる。
【００４７】
（変形例２）
上記実施の形態においては、球面創成加工を行う際に砥石軸１８側を旋回させたが、ワーク軸１１側を旋回させても良い。この場合、砥石軸移動機構２０をベース１０上に直接設置し、ワーク軸移動機構１３を旋回ベース２３上に設置すれば良い。
【００４８】
（変形例３）
上記実施の形態においては、端面加工及び外周加工を行う際に、ワーク１００の回転軸ＲWに対して加工工具１７の回転軸ＲGを直交させたが、図６に示すように、両者を平行に配置しても良い。この場合、ワーク１００の外周面１０１を加工面１７ｂに当接させ、端面１０２を加工面１７ａに当接させて、端面加工及び外周加工を同時に行う。
【００４９】
（変形例４）
球面創成加工を行う際には、ワーク１００の端面１０２に対し、加工面１７ｂではなく、加工面１７ａを当接させても良い。
【００５０】
（変形例５）
上記実施の形態においては、ワーク１００に対して凸球面状をなすレンズ面１０３を形成する場合を説明したが、本実施の形態は、凹球面状をなすレンズ面を形成する場合にも適用することができる。この場合、外周加工及び端面加工の終了後、加工工具１７の砥石１７３の先端をワーク１００の端面１０２に対して傾けて当接させ、ワーク１００及び加工工具１７を回転させれば良い。
【００５１】
以上説明した実施の形態及び変形例１〜５は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、実施の形態及び各変形例１〜５に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  レンズ加工装置
１０  ベース
１１  ワーク軸
１２  ワーク保持部
１３  ワーク軸移動機構
１４、２１、２４  駆動モータ
１５、２２  回転モータ
１６  回転伝達機構
１７  加工工具
１７ａ、１７ｂ  加工面
１８  砥石軸
１９  フランジ
２０  砥石軸移動機構
２３  旋回ベース
２５  制御装置
１００  加工対象物（ワーク）
１０１  外周面
１０２  端面
１０３  レンズ面
１７１、１７３  砥石
１７２  軸付きディスク
１７４  ホイール
【図１】
2014161984.tif 000003
【図２Ａ】
2014161984.tif 000004
【図２Ｂ】
2014161984.tif 000005
【図３】
2014161984.tif 000006
【図４】
2014161984.tif 000007
【図５】
2014161984.tif 000008
【図６】
2014161984.tif 000009