(57)【要約】【課題】レンズ等の光学部材の外周面のエッジ部に、カケ、カンなどのチッピングを引き起こすことなく、高品質の光学部材を得る。【解決手段】光学部材の加工方法において、光学部材２の仕上がり外径より大きな外径を備えた当接部材１、３を光学部材２に接合する接合工程と、該接合工程で接合された光学部材２と当接部材１、３との接合部を研削工具４により同時に研削する研削工程とを具備した。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材の仕上がり外径より大きな外径を備えた当接部材を前記光学部材に接合する接合工程と、該接合工程で接合された前記光学部材と前記当接部材との接合部を研削工具により同時に研削する研削工程とを具備したことを特徴とする光学部材の加工方法。
【請求項２】
光学部材の仕上がり外径より大きな外径を備えた当接部材を前記光学部材に接合する接合工程と、該接合工程で接合された前記光学部材と前記当接部材とを所定の軸を中心に回転駆動する回転駆動工程と、該回転駆動工程で回転駆動された前記光学部材と前記当接部材との接合部を研削工具により同時に研削する研削工程とを具備したことを特徴とする光学部材の加工方法。
【請求項３】
前記研削工程は、前記光学部材と前記当接部材との接合部に対して、前記研削工具を相対的に移動させて研削することを特徴とする請求項１または２記載の光学部材の加工方法。
【請求項４】
前記回転駆動工程は、前記光学部材が有する光軸を中心にして回転することを特徴とする請求項２記載の光学部材の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズの光軸に合わせてレンズの外周部を研削加工する心取り加工などの光学部材の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンズ加工における心取り加工は、一般に、光学的心出し方式とベルクランプ方式とに区分けされる。光学的心出し方式は、レンズの一方側から照射された検査光を透過または反射させてレンズで結像し、この結像を心取り機の接眼部で観察することにより、レンズの偏心状況を検知して心出しを行うものである。また、ベルクランプ方式は、心取り機の同一軸上に対向するように、配置された２つのスピンドルの間にレンズを挟み込み、これら両スピンドルを互いに押し付けることによって、レンズを所定の位置に滑動させて心出しを行うものである。高精度に心出しを行い、高品質の心取りレンズを得る場合には、光学的心出し方式を採用する場合が多く、例えば「レンズ心取り装置」として、実開昭５９−１６７６４７号公報所載の技術が開示されている。
【０００３】
図９〜図１１を用いて、上記従来のレンズ心取り装置を用いたレンズの心取り加工方法について説明する。図９において、心出しするレンズ５２をレンズヤトイ５１の先端にて矢印Ｃ方向に真空吸着した後、光源６１から出射した光束をチャート６２上に集光し、レンズ６３、６４を介してレンズ５２の表面で反射させる。この反射光束を、レンズ６３、６４の間に設けたハーフミラー６５で直角に反射させ、レンズ６６により結像した像を接眼レンズ６７で観察する。そして、レンズヤトイ５１を回転させながらその像を観察すると、レンズ５２の回転中心と光軸とが合っていない場合には、像は回転して円を描くところから、像が光軸に一致するようにレンズ５２の位置を調整することによって心出しを行う。
【０００４】
つぎに、図１０に示すように、ヤニ７３を保持したヤニホルダ７２と加熱装置７１とがレンズヤトイ５１に接近して、レンズヤトイ５１が加熱され、レンズヤトイ５１と接触するヤニ７３が溶解してレンズヤトイ５１の先端とレンズ５２の吸着面との間に供給される。この後、加熱装置７１およびヤニホルダ７２が退避し、供給されたヤニ７３が冷却固化することによりレンズ５２はレンズヤトイ５１に固着される。その後、図１１に示すように、レンズヤトイ５１が配設されているレンズ心取り装置に設けられた高速回転する砥石７４が、レンズヤトイ５１の軸方向に往復運動しながら、レンズ５２の外周面側に移動して、外周面に接触し、これによりレンズ５２の外径研削が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術にはつぎのような問題点があった。すなわち、上記レンズ心取り装置を用いたレンズの心取り加工方法では、レンズ５２の外径研削を行う際、高速で回転する砥石７４が移動して加工を行うため、砥石７４を移動自在に支持する部材などに、砥石７４の高速回転に伴って振動が発生する。そして、この振動が砥石７４にも伝播し、これによりレンズ５２の外径研削時に不要な振動が砥石７４に発生して、レンズ外周面のエッジ部に、カケ、カンなどのチッピングを引き起こすという問題があった。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項１、２、３または４に係る発明の課題は、レンズ等の光学部材の外周面のエッジ部に、カケ、カンなどのチッピングを引き起こすことなく、高品質の光学部材を得る光学部材の加工方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１または３に係る発明は、光学部材の加工方法において、光学部材の仕上がり外径より大きな外径を備えた当接部材を前記光学部材に接合する接合工程と、該接合工程で接合された前記光学部材と前記当接部材との接合部を研削工具により同時に研削する研削工程とを具備した。
【０００８】
請求項２、３または４に係る発明は、光学部材の加工方法において、光学部材の仕上がり外径より大きな外径を備えた当接部材を前記光学部材に接合する接合工程と、該接合工程で接合された前記光学部材と前記当接部材とを所定の軸を中心に回転駆動する回転駆動工程と、該回転駆動工程で回転駆動された前記光学部材と前記当接部材との接合部を研削工具により同時に研削する研削工程とを具備した。
【０００９】
請求項１または３に係る発明の光学部材の加工方法では、光学部材と当接部材との接合部を研削工具により同時に研削することにより、光学部材の外周面のエッジ部が接合部として当接部材に一体化され、研削工具の振動と衝撃とを吸収し、軽減する。
【００１０】
請求項２、３または４に係る発明の光学部材の加工方法では、接合工程で接合された光学部材と当接部材とを所定の軸を中心に回転駆動し、回転駆動された光学部材と当接部材との接合部を研削工具により同時に研削することにより、円形状の光学部材の外周面のエッジ部が接合部として当接部材に一体化され、研削工具の振動と衝撃とを吸収し、軽減する。
【００１１】
請求項３に係る発明の光学部材の加工方法では、上記作用に加え、研削工程は、前記光学部材と前記当接部材との接合部に対して、前記研削工具を相対的に移動させて研削することにより、光学部材の外周形状を円柱状の他、円錐状、鼓状など広範囲の形状が成形可能となる。
【００１２】
請求項４に係る発明の光学部材の加工方法では、上記作用に加え、回転駆動工程は、前記光学部材が有する光軸を中心にして回転することにより、光学部材の外周は光軸と同軸に成形される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な実施の形態について説明する。なお、本実施の形態では、光学部材としてレンズの心取り加工を例にして説明するが、カバーガラス、フィルタ、円形状プリズムなど他の光学部材の加工にも適用することができるものである。
【００１４】
（実施の形態１）
図１および図２は実施の形態１を示し、図１はレンズおよび当接部材をレンズホルダに取り付ける状態を示す説明図、図２はレンズを外周研削する状態を示す説明図である。
【００１５】
まず、本実施の形態の光学部材の加工方法に使用するレンズ心取り機の要部、光学部材および当接部材について説明する。図１において、レンズ心取り機の図示しないワーク軸の先端には、レンズホルダ５が装着され、ホルダーの基端から先端を貫通するワーク軸の軸線を回転中心として回動可能（図中α方向）に構成されていると共に、ワーク軸の軸線方向（図中Ｚ方向）に進退自在に移動可能である。また、ワーク軸の軸方向（図中Ｚ方向）と直交する方向（図中Ｘ方向）に進退自在に移動可能な砥石軸に装着され、かつ、ワーク軸と平行な砥石軸の軸線方向を中心として高速回転可能な（図中β方向）研削工具としての砥石４が配設されている。レンズホルダ５のホルダ先端部５ｄには、当接部材としての基端側ガラス部材１、光学部材としての平凹レンズ２および当接部材としての先端側ガラス部材３が接着により保持されている。
【００１６】
つぎに、光学部材の加工方法としてのレンズの心取り加工方法の準備作業について、図１を参照しながら、以下の手順に従って説明する。
１．レンズホルダ５を回転させて、図示しない切削工具により、レンズホルダ５のホルダ先端部５ｄが振れないように切削加工する。
２．平行平面に仕上げられた基端側ガラス部材１の一方の面１ａに紫外線硬化型接着剤を塗布し、平凹レンズ２の平面部２ｂを密着させて、紫外線を照射して接合する（接合工程）。
３．レンズホルダ５の先端部５ｄに熱可塑性接着剤を塗布し、図示しない加熱工具で加熱し、平凹レンズ２を接合した基端側ガラス部材１の他方の面１ｂを接着し、外周研削時に平凹レンズ２がその光軸を中心に回転するように、平凹レンズ２の凹面２ａを基準にして公知の方法で光学的心出しを行い、熱可塑性接着剤を冷却して平凹レンズ２を接合した基端側ガラス部材１を接着固定する。
４．平凹レンズ２の環状平面部２ｃに紫外線硬化型接着剤を塗布して、平行平面に仕上げられた先端側ガラス部材３の一方の面３ａを密着して接合する（接合工程）。以上により、レンズホルダ５の先端部５ｄに、一体化された基端側ガラス部材１、平凹レンズ２および先端側ガラス部材３が保持され、心取り加工の準備作業が完了する。
【００１７】
以上の工程において、接着剤は、平凹レンズ２と基端側ガラス部材１または先端側ガラス部材３とを接合するときには、紫外線硬化型接着剤を使用し、平凹レンズ２を接合した基端側ガラス部材１をレンズホルダ５に接着固定するときには、熱可塑性接着剤を使用しているため、基端側ガラス部材１をレンズホルダ５に接着固定するときに、平凹レンズ２と基端側ガラス部材１との位置がずれることはない。
【００１８】
つぎに、レンズの心取り加工方法について説明する。図２において、矢印β方向に高速回転している砥石４を矢印Ｘ方向の平凹レンズ２側へ接近させ、所定の軸としての図示しないワーク軸が矢印α方向に回転しながら（回転駆動工程）、矢印Ｚ方向に往復移動しているレンズホルダ５の先端部５ｄに保持され一体化している基端側ガラス部材１、平凹レンズ２および先端側ガラス部材３の外周面に接触し、各部材の接合部も同時に外周研削される（研削工程）。
【００１９】
本実施の形態によれば、平凹レンズの両平面にガラス部材が密着して一体化することにより、平凹レンズがガラス部材間に挟持され、平凹レンズの外周面のエッジ部に与える振動と衝撃を軽減できるので、カケ、カンなどのチッピングを最小限に抑えることができ、高品質の心取りレンズを得るとができる。また、紫外線硬化型接着剤の粘度を変えることにより、ガラス部材の着脱が容易になり、作業効率を低下させることなく、チッピングが極めて小さく抑えられ、高品質の心取りレンズを得ることができる。
【００２０】
本実施の形態では、平凹レンズの心取り加工について説明したが、他のレンズ形状の場合、例えば、両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、メニスカスレンズなどの場合や、円板状のカバーガラス、フィルタ、円形状プリズムなどの他の光学部材の場合でも、当接部材としてのガラス部材の形状を、被加工物の形状に対応した形状に成形することにより、本実施の形態と同様の加工を行うことができ、同様の効果を得ることができる。なお、以下に説明する各実施の形態においても同様である。
【００２１】
（実施の形態２）
図３および図４は実施の形態２を示し、図３はレンズおよび当接部材をレンズホルダに取り付ける状態を示す説明図、図４はレンズを外周研削する状態を示す説明図である。本実施の形態は、実施の形態１と先端側ガラス部材に替えて、パラフィン紙部材を用いた点が異なり、他の部分は実施の形態１と同様のため、異なる部分のみ説明し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。
【００２２】
まず、本実施の形態の光学部材の加工方法に使用するレンズ心取り機の要部、光学部材および当接部材について説明する。図３において、レンズホルダ５のホルダ先端部５ｄには、当接部材としての基端側ガラス部材１、光学部材としての平凹レンズ２および当接部材としてのパラフィン紙部材６が接着により保持されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２３】
つぎに、光学部材の加工方法としてのレンズの心取り加工方法の準備作業について、図３を参照しながら、手順に従って説明する。ただし、本実施の形態の手順１〜３までは、実施の形態１の手順１〜３と同一のため、説明を省略し手順４のみ説明する。
４．平凹レンズ２の環状平面部２ｃに瞬間接着剤を塗布して、平行平面に仕上げられたパラフィン紙部材６の一方の面６ａを密着して接合する（接合工程）。以上により、レンズホルダ５の先端部５ｄに、一体化された基端側ガラス部材１、平凹レンズ２およびパラフィン紙部材６が保持され、心取り加工の準備作業が完了する。
【００２４】
以上の工程において、接着剤は、平凹レンズ２と基端側ガラス部材１とを接合するときには、紫外線硬化型接着剤を使用し、平凹レンズ２とパラフィン紙部材６とを接合するときには、瞬間接着剤を使用する。また、平凹レンズ２を接合した基端側ガラス部材１をレンズホルダ５に接着固定するときには、熱可塑性接着剤を使用しているため、基端側ガラス部材１をレンズホルダ５に接着固定するときに、平凹レンズ２と基端側ガラス部材１との位置がずれることはない。
【００２５】
つぎに、レンズの心取り加工方法について説明する。図４において、矢印β方向に高速回転している砥石４を矢印Ｘ方向の平凹レンズ２側へ接近させ、所定の軸としての図示しないワーク軸が矢印α方向に回転しながら（回転駆動工程）、矢印Ｚ方向に往復移動しているレンズホルダ５の先端部５ｄに保持され一体化している基端側ガラス部材１、平凹レンズ２およびパラフィン紙部材６の外周面に接触し、各部材の接合部が同時に外周研削される（研削工程）。
【００２６】
本実施の形態によれば、平凹レンズの一方の平面にガラス部材が密着し、他方の環状平面にパラフィン紙部材が密着して一体化することにより、平凹レンズがガラス部材とパラフィン紙部材との間に挟持され、平凹レンズの外周面のエッジ部に与える振動と衝撃を軽減できるので、カケ、カンなどのチッピングを最小限に抑えることができ、高品質の心取りレンズを得ることができる。また、パラフィン紙は瞬間接着剤にて平凹レンズに固着できるため、実施の形態１に比べ、作業を容易に行うことができる。
【００２７】
（実施の形態３）
図５および図６は実施の形態３を示し、図５はレンズおよび当接部材をレンズホルダに取り付け、１次研削加工する状態を示す説明図、図６はレンズを２次研削加工する状態を示す説明図である。本実施の形態は、実施の形態２と砥石を保持する図示しない砥石軸の構造と、光学部材としての平凹レンズの形状のみが異なり、他の部分は実施の形態２と同様のため、異なる部分のみ説明し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。
【００２８】
まず、本実施の形態の光学部材の加工方法に使用するレンズ心取り機の要部、光学部材および当接部材について説明する。図５において、レンズ心取り機の矢印β方向に高速回転する砥石４を保持する図示しない砥石軸は、矢印θ方向に旋回可能に構成され、かつ、砥石４の回転平面と同一方向の矢印Ｘ′方向とこれに直交する矢印Ｙ′方向とに移動可能となっている。また、図６に示すように、光学部材としての平凹レンズ１２は、外周がその光軸に対して傾斜角φだけ傾斜している。その他の構成は、実施の形態２と同一である。
【００２９】
また、光学部材の加工方法としてのレンズの心取り加工方法の準備作業は、実施の形態２の手順１〜４と同様のため説明を省略する。
【００３０】
つぎに、レンズの心取り加工方法について説明する。本実施の形態の心取り加工の１次研削加工の工程は、実施の形態２のレンズの心取り加工方法と同様であり、実施の形態２の図４に示すように、矢印β方向に高速回転している砥石４を、矢印Ｘ方向の平凹レンズ１２（図４では平凹レンズ２で図示）側へ接近させ、所定の軸としての図示しないワーク軸が矢印α方向に回転しながら（回転駆動工程）、矢印Ｚ方向に往復移動しているレンズホルダ５の先端部５ｄに保持され一体化している基端側ガラス部材１、平凹レンズ１２およびパラフィン紙部材６の外周面に接触し、各部材の接合部が同時に外周研削される。ここでの外周仕上げ径は、平凹レンズ１２の外周の最大径と同寸法である。この１次研削加工では、レンズ心取機の砥石軸は、図５に示すように、ワーク軸と平行に設定された状態（旋回開始前の状態）で行われる。
【００３１】
つぎに、２次研削工程では、図６において、図示しない砥石軸を矢印θ方向に旋回させ、ワーク軸が移動可能なＺ方向に対して傾斜角φだけ砥石４を傾ける。ワーク軸はＺ方向の往復運動を停止させ、矢印α方向への回転のみをさせる。つぎに、矢印β方向に高速回転している砥石４を、矢印Ｘ方向の平凹レンズ１２側へ接近させ、矢印Ｙ方向に往復運動させながら、平凹レンズ１２およびパラフィン紙部材６の外周面に傾斜角φだけ斜めに接触し、各部材の接合部も同時に外周研削が行われ、平凹レンズ１２の外周がテーパ状に成形される（研削工程）。
【００３２】
本実施の形態によれば、実施の形態２と同様の効果に加え、テーパ状の外周を有するレンズ等の光学部材を好適に研削加工することができる。
【００３３】
（実施の形態４）
図７および図８は実施の形態４を示し、図７はレンズおよび当接部材をレンズホルダに取り付け、１次研削加工をした状態を示す説明図、図８はレンズを２次研削加工する状態を示す説明図である。本実施の形態は、実施の形態３と砥石を保持する図示しない砥石軸の構造と、砥石の形状と、ワーク軸と砥石軸との移動の制御方法とが異なり、他の部分は実施の形態３と同様のため、異なる部分のみ説明し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。
【００３４】
まず、本実施の形態の光学部材の加工方法に使用するレンズ心取り機の要部、光学部材および当接部材について説明する。図７において、レンズ心取り機の矢印β方向に高速回転する研削工具としての砥石１４を保持する図示しない砥石軸は、実施の形態１の砥石軸と同一であり、矢印Ｘ方向にのみ移動可能である。また、砥石１４の外周の両側に、面取り１４ａが形成されている。面取り１４ａの形状は、図７および図８においては、平凹レンズ１２の外周の傾斜角φよりやや大きい傾斜角に表示されているが、これに限らずＲ面取りなどの状況に応じた形状に変更可能である。また、ワーク軸は実施の形態１〜３と同様に矢印Ｚ方向に往復移動可能となっているが、砥石軸の矢印Ｘ方向の移動とワーク軸の矢印Ｚ方向の移動とは、サーボモータと数値制御装置とプログラムにより制御可能であり、プログラムによって矢印Ｘ方向と矢印Ｚ方向との相対的な斜めなどの合成運動が可能となっている。その他の構成は実施の形態２と同一である。
【００３５】
光学部材の加工方法としてのレンズの心取り加工方法の準備作業は、実施の形態２の手順１〜４と同一のため説明を省略する。
【００３６】
つぎに、レンズの心取り加工方法について説明する。本実施の形態の心取り加工の１次研削工程は、実施の形態２のレンズの心取り加工方法と同様であり、図７に示すように、矢印β方向に高速回転している砥石１４を、数値制御により矢印Ｘ方向の平凹レンズ１２側へ接近させ、矢印α方向に回転しながら数値制御により矢印Ｚ方向に往復移動しているレンズホルダ５の先端部５ｄに保持され一体化している基端側ガラス部材１、平凹レンズ１２およびパラフィン紙部材６の外周面に接触し、各部材の接合部も同時に外径研削が行われる。ここでの外周仕上げ径は、平凹レンズ１２の外周の最大径と同寸法である。ただし、図７に示すように、砥石１４には、面取り１４ａが形成されているため、基端側ガラス部材１の研削終端部に面取り跡１ａが形成されるが、基端側ガラス部材１は捨て部材であるため、研削作業の都合による面取り跡１ａが生じても支障はない。
【００３７】
つぎに、２次研削工程では、図８において、ワーク軸に装着されたレンズホルダ５が数値制御により移動する矢印Ｚ方向と、矢印β方向に高速回転している砥石１４が数値制御により移動する矢印Ｘ方向とを組み合わせたプログラムにより、ワーク軸の矢印Ｚ方向に対する傾斜角φの合成運動が創成され、矢印α方向に回転している平凹レンズ１２およびパラフィン紙部材６の外周面に対し、砥石１４は傾斜角φだけ斜めに接触し、各部材の接合部も同時に外周研削が行われ、平凹レンズ１２の外周がテーパ状に成形される（研削工程）。
【００３８】
本実施の形態によれば、実施の形態３と同様の効果に加え、光学部材の外周の傾斜角を数値制御プログラムにより自由に変更することができる。
【００３９】
なお、本発明の具体的な実施の形態から、つぎのような構成の技術的思想が導き出される。
（付記）
（１）　光学的心出し方式によりレンズの外周研削を行う光学部材の加工方法において、
前記レンズの両面に捨て部材を接合して一体化し、レンズ外周面の研削加工を行うことを特徴とする光学部材の加工方法。
【００４０】
付記（１）によれば、レンズの両面に捨て部材を接合して一体化されたレンズ外周面が研削加工されることにより、一体化されたレンズ外周面は研削工具の振動と衝撃とを吸収し、軽減するようにしたので、カケ、カンなどのチッピングが発生せず、高品質の心取りレンズを得ることができる。
【００４１】
（２）　前記捨て部材の一方はガラスからなり、他方はパラフィン紙からなることを特徴とする付記（１）記載の光学部材の加工方法。
【００４２】
付記（２）によれば、付記（１）の効果に加え、パラフィン紙は瞬間接着剤により光学部材に接合できるため、作業を容易に行うことができる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１または３に係る発明によれば、光学部材の外周面のエッジ部が接合部として当接部材に一体化され、研削工具の振動と衝撃とを吸収し、軽減するようにしたので、光学部材の外周面のエッジ部に、カケ、カンなどのチッピングを引き起こすことなく、高品質の光学部材を得ることができる。
【００４４】
請求項２、３または４に係る発明によれば、円形状の光学部材の外周面のエッジ部が接合部として当接部材に一体化され、研削工具の振動と衝撃とを吸収し、軽減するようにしたので、円形状の光学部材の外周面のエッジ部に、カケ、カンなどのチッピングを引き起こすことなく、高品質の円形状の光学部材を得ることができる。
【００４５】
請求項３に係る発明によれば、上記効果に加え、光学部材の外周形状を円柱状の他、円錐状、鼓状など広範囲の形状が成形可能となるので、光学部材の外周形状の設計の自由度が拡大される。
【００４６】
請求項４に係る発明によれば、上記効果に加え、光学部材の外周は光軸と同軸になるようにしたので、光学部材の心取り加工に好適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のレンズおよび当接部材をレンズホルダに取り付ける状態を示す説明図である。
【図２】実施の形態１のレンズを外周研削する状態を示す説明図である。
【図３】実施の形態２のレンズおよび当接部材をレンズホルダに取り付ける状態を示す説明図である。
【図４】実施の形態２のレンズを外周研削する状態を示す説明図である。
【図５】実施の形態３のレンズおよび当接部材をレンズホルダに取り付け、１次研削加工する状態を示す説明図である。
【図６】実施の形態３のレンズを２次研削加工する状態を示す説明図である。
【図７】実施の形態４のレンズおよび当接部材をレンズホルダに取り付け、１次研削加工をした状態を示す説明図である。
【図８】実施の形態４のレンズを２次研削加工する状態を示す説明図である。
【図９】従来技術の心出し方法を示す説明図である。
【図１０】従来技術のレンズをレンズヤトイに固着する方法の説明図である。
【図１１】従来技術のレンズの外周研削加工をする説明図である。
【符号の説明】
１　基端側ガラス部材
２　平凹レンズ
３　先端側ガラス部材
４　砥石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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