(57)【要約】【課題】カム式の球心型研磨機を用いて非球面の軌跡を具現化する非球面レンズの加工方法を実現させる。【解決手段】カム式の球心型研磨機に被加工非球面レンズ曲率の平均曲率の軌跡がツールの軌跡となるような球心型のカムを設置し、被加工被球面レンズ曲率と加工ツールの軌跡の差分を持って各々揺動角度において加工ツールを繰り出し或いは引き込み加工ツールに非球面の軌跡を付与して非球面レンズを加工する方法とその装置の提供。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨皿を回転かつ球心を揺動させる揺動体で構成されるカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズの研磨方法において、前記揺動体の中心を通る軸線上を往復可能なテーブルと前記揺動体の角度を補間して研磨皿に非球面の軌跡制御を与えることを特徴とするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法。
【請求項２】
前項の非球面レンズ研磨方法において、研磨皿の形状を被加工非球面レンズの曲率の最小曲率部より小さい球面の曲率とした請求項１記載のカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法。
【請求項３】
請求項１記載の非球面レンズ研磨方法において、被加工非球面レンズに対して研磨皿が接触する位置を研磨皿の球心として旋回させることを可能にする請求項１及び２記載のカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法。
【請求項４】
請求項１記載の非球面レンズ研磨方法において、３軸以上の軸を備えた数値制御とせず、カムを用いることにより２軸の制御にて非球面を研磨加工する請求項３記載のカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法。
【請求項５】
研磨皿を回転かつ球心揺動させる揺動体で構成されるカム式の球心型研磨機を用いた非球面レンズの研磨装置において、前記揺動体の中心を通る軸線上を往復可能なテーブルと前記揺動体の角度を補間する研磨皿とを設け、該研磨皿に非球面の軌跡制御を与えることを特徴とするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨装置。
【請求項６】
請求項５記載の非球面レンズ研磨装置において、被加工非球面レンズ曲率の平均曲率の軌跡がツールの軌跡となる球心型のカムを設け、該被加工非球面レンズ曲率と加工ツールとの軌跡差を有し、かつ各々の揺動角度に加工ツールを繰出し或いは引込みさせて前記加工ツールに非球面の軌跡を付与した請求項５記載のカム式球心研磨機を用いた非球面レンズ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学非球面レンズ加工方法のうち非球面形状が軸対称型形状の非球面レンズの加工に関するが、詳しくはカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法とその研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一般的に使用されている非球面加工機としては、ならい研削装置が知られている。また従来の研磨方法としては、強制回転型研磨機を用いて非球面レンズを分割研磨する方法なども知られている。更に、数値制御を用いた旋盤あるいはカップ型工具を用いた装置もよく知られている。
【０００３】
そこで、数値制御を用いた非球面加工方法とその加工装置について図８と図９とで説明する。この方法と装置は、特開平５−１３８５２１号公報の「非球面の創成装置及び方法」で開示されている。この従来公知の発明は、光学ガラスレンズ金型などにおける非球面の創成装置とその創成方法に関するものであり、その目的は非球面レンズの研削や研磨加工にて砥石が加工レンズに対し切り込み量を少なくして加工精度を上げるところにある。そして、その構成はＬ字状のフレーム１０１の上端部側壁面に矢印Ｚにて示す上下動可能に構成した工具回転軸部１０２が工具移動部１０３を介して装着している。この工具回転軸１０２の先端部にはモータにより回動する回動軸１０４を設け、その先端に開板状の加工工具１０５が装着している。上記工具回転軸部１０２と対向する下方位置のフレーム１０１内には、先端を上方向に向けて配設したワーク軸部１０６が吊架装着されている。このワーク軸部１０６には、軸心に設けたワーク軸１０８の先端部に着脱自在に構成した１０７が装着されて、ワーク１０７を装着した回転軸１０８はモータにより矢印Ｂ方向に回動する。ワーク軸部は、ワーク１０７に示すＯ１　点を支点として矢印Ａに揺動と、工具１０５の上下動Ｚとワーク軸１０６のＹ軸を含む平面に垂直なワーク揺動軸を中心に矢印Ｙ方向に作動構成されている。すなわち、この従来方式は角度の軸（揺動軸）・Ｚ軸・Ｙ軸の３軸を制御して非球面を創成するところに特徴を有するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術のならい方式による装置では段取りの変更が困難であるばかりか他品種小ロットに不向きであり、また従来の分割研磨方法においても分割研磨の箇所を増やすと段取りが複雑になり再段取りの際の再現性が困難となるため分割箇所を減らすと加工精度が悪くなる問題が生じていた。更に、数値制御を用いた非球面加工機の例では制御の軸数を増やすと装置が高価格になるとともに、その加工プログラムが複雑になる欠点がある。
【０００５】
そこで、本発明はこのような欠点に鑑みて開発されたものであり、非球面形状に対する疑似球面の球心を中心として加工ツールの揺動を行い、更に疑似球面との差分をもって加工ツールを疑似球面の球心方向に補正することにより非球面研磨を行うところに本発明が解決しようとする課題を有する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の如き課題を解決するために開発したものであって、研磨皿を回転かつ球心を揺動させる揺動体で構成されるカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズの研磨方法において、前記揺動体の中心を通る軸線上を往復可能なテーブルと前記揺動体の角度を補間して研磨皿に非球面の軌跡制御を与えることを特徴とするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法の提供にあり、また前記の非球面レンズ研磨方法において研磨皿の形状を被加工非球面レンズの曲率の最小曲率部より小さい球面の曲率としたカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法の提供にあり、更に前記非球面レンズ研磨方法において被加工非球面レンズに対して研磨皿が接触する位置を研磨皿の球心として旋回させることを可能にするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法提供にあり、更に前記非球面レンズ研磨方法において３軸以上の軸を備えた数値制御とせずカムを用いることにより２軸の制御にて非球面を研磨加工するカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法の提供にある。
【０００７】
また本発明は、研磨皿を回転かつ球心揺動させる揺動体で構成されるカム式の球心型研磨機を用いた非球面レンズの研磨装置において、前記揺動体の中心を通る軸線上を往復可能なテーブルと前記揺動体の角度を補間する研磨皿とを設け、該研磨皿に非球面の軌跡制御を与えることを特徴とするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨装置の提供にあり、更に前記の非球面レンズ研磨装置において被加工非球面レンズ曲率の平均曲率の軌跡がツールの軌跡となる球心型のカムを設け、該被加工非球面レンズ曲率と加工ツールとの軌跡差を有し、かつ各々の揺動角度に加工ツールを繰出し或いは引込みさせて前記加工ツールに非球面の軌跡を付与したカム式球心研磨機を用いた非球面レンズ研磨装置の提供にある。
【０００８】
すなわち、本発明の課題を解決するための手段は、第１に被加工非球面レンズの疑似球面の球心と加工ツールの揺動球心を一致させるべくカムを配置し、各々の角度で加工ツールを往復させて非球面の軌跡を創成する。その際の角度θはθ＝Ｔａｎ−１（Ｘ／Ｙ）で疑似球面の曲率をＲとすると繰り出し量△は△＝√（Ｘ２　＋Ｙ２　）　−Ｒで算出される。従って、この角度θと繰り出し量△を補間させることにより非球面の軌跡を創成するところにある。
【０００９】
第２に被加工レンズ曲率の最小曲率より、小さい球面工具皿を用いることによって工具皿の製作を容易にするところにある。
【００１０】
第３に工具皿の配置位置が工具皿の球心を中心として、旋回できる構造となっているため段取りを容易にするところにある。
【００１１】
第４に制御プログラムの作成を容易にして、加工コストを低減するところにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態は、研磨皿を回転かつ球心を揺動させる揺動体で構成されるカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズの研磨方法において、前記揺動体の中心を通る軸線上を往復可能なテーブルと前記揺動体の角度を補間して研磨皿に非球面の軌跡制御を与えることを特徴とするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法にあり、また前記の非球面レンズ研磨方法において研磨皿の形状を被加工非球面レンズの曲率の最小曲率部より小さい球面の曲率としたカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法にあり、また前記の非球面レンズ研磨方法において被加工非球面レンズに対して研磨皿が接触する位置を研磨皿の球心として旋回させることを可能にするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法にあり、更に前記の非球面レンズ研磨方法において３軸以上の軸を備えた数値制御とせずカムを用いることにより２軸の制御にて非球面を研磨加工するカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法にあるから、非球面形状に対する疑似球面の球心を中心として加工ツールの揺動を行い、かつ疑似球面との差分をもって加工ツールを疑似球面の球心方向に補正することにより非球面研磨を容易に行うことができる。
【００１３】
また本発明の実施形態は、研磨皿を回転かつ球心揺動させる揺動体で構成されるカム式の球心型研磨機を用いた非球面レンズの研磨装置において、前記揺動体の中心を通る軸線上を往復可能なテーブルと前記揺動体の角度を補間する研磨皿とを設け、該研磨皿に非球面の軌跡制御を与えることを特徴とするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨装置にあり、更に前記の非球面レンズ研磨装置において被加工非球面レンズ曲率の平均曲率の軌跡がツールの軌跡となる球心型のカムを設け、該被加工非球面レンズ曲率と加工ツールとの軌跡差を有し、かつ各々の揺動角度に加工ツールを繰出し或いは引込みさせて前記加工ツールに非球面の軌跡を付与したカム式球心研磨機を用いた非球面レンズ研磨装置にあるから、角度θと繰り出し量△を補間させることにより非球面の軌跡を創成することができ、また被加工レンズ曲率の最小曲率より小さい球面工具皿を用いることにより工具皿の製作を容易にできる。更に、工具皿の配置位置が工具皿の球心を中心として旋回できる構造となっているため段取りが容易であり、しかも制御プログラムの作成が容易となり加工コストの低減にもなる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面に従って本発明の実施例について説明する。
【００１５】
図１はから図３は、本発明のカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨装置を示したものであり、図１は非球面研磨機の一部を切欠した斜視図である。図１は加工ツールでありツールスピンドルモータ２に固定保持されている。このツールスピンドルモータ２はスピンドルテーブル５に固定されるとともに、繰出テーブル６上の加工ツール旋回中心部１５を中心に旋回保持される。更に、繰出テーブル６は揺動テーブル８上に設置されたリニアガイド７に固着されるとともに、揺動テーブル８上に設置されているツール繰出モータ３により駆動される。このモータ３で駆動されるボールネジユニット４により、揺動テーブル８の揺動中心を通る軸線上を往復制御される。そして、この揺動テーブル８にはカムローラ１１が９　／ＯＣ＝／ＯＣ’となるように固着されている。また揺動テーブル８には、減速機１３付きの揺動モータ１４がカムローラ１１と同軸上に取り付けられ、更に減速機１３の出力軸には揺動ギア１２が固着されている。また、カムローラ１１はダイセット９により支持されたカム１０上を移動し、更にカム１０上には揺動ギア１２と噛み合うようにギアピン１６が配置されており、揺動テーブル８は減速機１３付きの揺動モータ１４によって駆動される揺動ギア１２とギアピン１６の噛み合いによって揺動制御される。
【００１６】
一方、被加工レンズ２０はレンズホルダー２１に着脱自在に取り付けられており、このレンズホルダー２１はレンズ回転モータ２４により回転するとともにスピンドルスリーブ２２により回転往復運動が自在となるように支持され、また被加工レンズ２０は加圧ノブ２６の先端に設置されたスプリングにより加圧される。更に、スピンドルスリーブ２２はワーク２３上下アームに固着されワーク軸上下モータ２８によって上下に移動され、この２３ワーク上下アーム２３はレンズホルダー２１の回転中心軸線が揺動テーブル８の揺動中心を通るように構成されている。
【００１７】
次に、図４から図７により本発明により構成された装置による非球面加工方法について説明すれば、まずレンズホルダー２１に被加工レンズ２０を取り付け、この被加工レンズ２０の疑似球面の中心が揺動テーブル８の中心となるようにワーク上下モータ２８を制御して移動させる。また、ツールスピンドルモータ２に加工ツール１を加工ツール１５旋回中心軸線と加工ツール１のＲの中心が同一点となるように取り付け、スピンドルテーブル５を任意の角度に旋回させて固定する。また、揺動テーブル８を揺動角度０度つまりカムローラの中心を結ぶ線分／ＣＣ’とレンズホルダー２１の回転中心軸線が垂直となる角度にする。また、ツール繰出モータ３を駆動し繰出テーブル６を移動させ被加工レンズ２０と加工ツール１とを接触させる。
【００１８】
更に、レンズホルダー２１とツールスピンドルモータ２を回転させ図２のようにコンピュータ４０より図６のＣ，θのデータをコントロール４１へ送り揺動モータ４４と４２ツール繰出モータ４２と補間させながら、揺動テーブル８を揺動させて非球面レンズを研磨する。その際、実際の軌跡例の概略図は図４と図５のとおりであり、疑似球面と被加工非球面の差分の修正方向は揺動の中心方向となる。また、カム１０の形状は非球面形状でなく球面としカムは１０ダイセット９を基準点として取り替え可能となっており、カム１０を交換することにより加工ツールの軌跡はＯＲから平面まで描くことが可能であり、加工に際しては疑似球面を描くのに必要な球面のカムを取り付ける。更に、コンピュータ４０上では表計算ソフト等でポイントデータを作成しそのデータを逐次コントローラ４１へ転送しより多点のポイントの制御も可能である。
【００１９】
更に、図６により被加工非球面レンズの疑似球面と球心との関係について説明すれば、まず本発明方法の目的を達成するためには被加工非球面レンズの疑似球面の球心と加工ツールの揺動球心を一致させるべくカムを配置し、各々の角度で加工ツールを往復させて非球面の軌跡を創成する。すなわち、角度θはθ＝Ｔａｎ−１（Ｘ／Ｙ）で疑似球面の曲率をＲとすると繰り出し量△は、△＝√（Ｘ２　＋Ｙ２　）　−Ｒで算出される。この角度θと繰り出し量△を補間させることにより、非球面の軌跡を創成する。また本発明方法は、被加工レンズ曲率の最小曲率より小さい球面工具皿を用いることにより工具皿の製作を容易にし、更に工具皿の配置位置が工具皿の球心を中心として旋回できる構造となっているため段取りが容易である。なお、本発明装置によれば制御プログラムの作成が容易となり加工コストの低減を図ることもできる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、研磨皿を回転かつ球心を揺動させる揺動体で構成されるカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズの研磨方法において、前記揺動体の中心を通る軸線上を往復可能なテーブルと前記揺動体の角度を補間して研磨皿に非球面の軌跡制御を与えることを特徴とするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法であり、また前記の非球面レンズ研磨方法において研磨皿の形状を被加工非球面レンズの曲率の最小曲率部より小さい球面の曲率としたカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法であり、また前記非球面レンズ研磨方法において被加工非球面レンズに対して研磨皿が接触する位置を研磨皿の球心として旋回させること可能にするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法であり、更に前記非球面レンズ研磨方法において３軸以上の軸を備えた数値制御とせずカムを用いることにより２軸の制御にて非球面を研磨加工するカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨方法である。
【００２１】
また本発明は、研磨皿を回転かつ球心揺動させる揺動体で構成されるカム式の球心型研磨機を用いた非球面レンズの研磨装置において、前記揺動体の中心を通る軸線上を往復可能なテーブルと前記揺動体の角度を補間する研磨皿とを設け、該研磨皿に非球面の軌跡制御を与えることを特徴とするカム式球心型研磨機を用いた非球面レンズ研磨装置であり、更に前記の非球面レンズ研磨装置において被加工非球面レンズ曲率の平均曲率の軌跡がツールの軌跡となる球心型のカムを設け、該被加工非球面レンズ曲率と加工ツールとの軌跡差を有し、かつ各々の揺動角度に加工ツールを繰出し或いは引込みさせて前記加工ツールに非球面の軌跡を付与しカム式球心研磨機を用いた非球面レンズ研磨装置であるから、次のような多くの効果を有する。
ア、本発明は従来の欠点を解消するために開発されたものであるから、非球面形状に対する疑似球面の球心を中心として加工ツールの揺動を行いかつ疑似球面との差分をもって、加工ツールを疑似球面の球心方向に補正することにより非球面研磨を行うことが可能となった。
イ、また本発明方法によれば、被加工非球面レンズの疑似球面の球心と加工ツールの揺動球心を一致させるべく、カム配置し各々の角度で加工ツールを往復させて非球面の軌跡を創成することができる。すなわち、角度θと繰り出し量△を補間させることにより非球面の軌跡を創成することが可能となる。
ウ、また本発明方法によれば、被加工レンズ曲率の最小曲率より小さい球面工具皿を用いることにより工具皿の製作を容易にすることができる。
エ、また本発明の方法によれば、工具皿の配置位置が工具皿の球心を中心として旋回できる構造となっているため段取りが容易である。
オ、また本発明の装置によれば、制御プログラムの作成が容易となり加工コストの低減にもなる。
カ、また本発明の装置によれば、従来の３軸以上の軸をもって数値制御をしなければならない装置をカムを用いることにより、２軸の制御で非球面の研磨加工がより精密に実施でき装置の価格も低価格で提供できる。
キ、更に、非球面の軌跡データも２軸分のデータでよくプログラムも簡単となり加工工数の削減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非球面レンズ研磨装置を示した切欠斜視図。
【図２】本発明の要部を示した概略切欠斜視図。
【図３】本発明のツール設定方法を示した概略図。
【図４】本発明による凹面の加工方法を示した概略図。
【図５】本発明による凸面の加工方法を示した概略図。
【図６】本発明の位置データ計算方法を示した概略説明図。
【図７】本発明に用いる揺動部カムローラ配置を示した概念図。
【図８】従来の非球面創成装置を示した説明概要図。
【図９】従来の非球面研磨方法を示した説明概要図。
【符号の説明】
１　加工ツール　　　　　　　　　　　２　ツールスピンドルモータ
３　ツール繰出モータ　　　　　　　　４　ボールネジユニット
５　スピンドルテーブル　　　　　　　６　繰出テーブル
７　リニアガイド　　　　　　　　　　８　揺動テーブル
９　ダイセット　　　　　　　　　　　１０　カム
１１　カムローラ　　　　　　　　　　１２　揺動ギア
１３　減速機　　　　　　　　　　　　１４　揺動モータ
１５　加工ツール旋回中心部　　　　　２０　被加工レンズ
２１　レンズホルダー　　　　　　　　２２　スピンドルスリーブ
２３　ワーク上下アーム　　　　　　　２４　レンズ回転モータ
２５　タイミングベルト　　　　　　　２６　加圧ノブ
２７　ボールネジ　　　　　　　　　　２８　ワーク軸上モータ
３０　加工ツール　　　　　　　　　　３１　レンズ
４０　コンピュータ　　　　　　　　　４１　コントローラ
４２　ツール繰出モータ　　　　　　　４３　カム
４４　揺動モータ　　　　　　　　　　１０１　フレーム
１０２　工具回転軸部　　　　　　　　１０３　工具移動部
１０４　回転軸　　　　　　　　　　　１０５　加工工具（砥石）
１０６　ワーク軸部　　　　　　　　　１０７　ワーク
１０８　ワーク軸（回転軸）
Ａ　ツール傾斜中心　　　　　　　　　Ｂ　揺動中心
Ｃ　疑似球面　　　　　　　　　　　　Ｄ　差分修正方向
Ｅ　カム面Ｒ中心　　　　　　　　　　Ｆ　凹型カム面
Ｇ　凸型カム面　　　　　　　　　　　Ｈ　カム面Ｒ中心
【図１】
2004017166.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004017166.tif 000006
【図５】
2004017166.tif 000007
【図６】
2004017166.tif 000008
【図７】
2004017166.tif 000009
【図８】
2004017166.tif 000010
【図９】
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