(57)【要約】【課題】加工の精度を向上させるとともに、ワークを乗せ換える必要なしに加工後の偏心測定を行う。【解決手段】レンズ保持具２を着脱自在に保持して回転するレンズ保持軸４と、レンズ保持具２をレンズ保持軸４の回転軸に対して所定方向に移動調整して、偏心を調整する偏心調整機１００と、研削機構とを備えたレンズ加工機と、レンズ１に関する偏心を低精度で測定する低精度偏心測定器１０２と、レンズ１に関する偏心を高精度で測定する高精度偏心測定器１０３と、低精度偏心測定器１０２と、高精度偏心測定器１０３とを切り換えるテーブル１０１と、を具備し、低精度偏心測定器１０２あるいは高精度偏心測定器１０３により測定された偏心に基づいて、偏心調整機構３により当該偏心が基準値以下になるように調整を行い、高精度偏心測定器１０３へ切り換えられたときに、当該高精度偏心測定器１０３での測定に用いられる光軸は、レンズ保持軸４の回転軸と一致する。【選択図】図１
2007038347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持するワーク保持具を着脱自在に保持して回転するワーク保持軸と、前記ワーク保持具を前記ワーク保持軸の回転軸に対して所定方向に移動調整して、前記ワークの光軸と前記ワーク保持軸の回転軸との偏心を調整する偏心調整機構と、研削機構とを備えたワーク加工機と、
前記ワークに関する偏心を低精度で測定する低精度偏心測定器と、
前記ワークに関する偏心を高精度で測定する高精度偏心測定器と、
前記低精度偏心測定器による低精度偏心測定と、前記高精度偏心測定器による高精度偏心測定とを切り換える切り換え手段と、
を具備し、
前記低精度偏心測定器により測定された偏心あるいは前記高精度偏心測定器により測定された偏心に基づいて、前記偏心調整機構により当該偏心が基準値以下になるように調整を行い、前記切り換え手段により前記高精度偏心測定器へ切り換えられたときに、当該高精度偏心測定器での測定に用いられる光軸は、前記ワーク保持軸の回転軸と一致することを特徴とするワーク加工装置。
【請求項２】
前記高精度偏心測定器は、前記ワークに光線を照射する光源と、前記ワークからの反射像を撮像するカメラとを具備し、前記ワーク保持具により保持されるワークに応じて前記ワークと前記高精度偏心測定器との間の距離を可変することにより、前記カメラのピント位置を調整することを特徴とする請求項１に記載のワーク加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内視鏡などにおいて用いられる微小なレンズ等のワークを加工するためのワーク加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズの微細化、高精度化に伴って高精度でレンズの心取りを行うレンズ加工装置が提案されている。例えば、特開２００２−２３９８８３号公報には、レンズを保持するレンズ保持具と、レンズ保持具を着脱自在に保持して回転するレンズ保持軸と、レンズの光軸とレンズ保持軸の回転軸との偏心を検出する偏心検出装置と、レンズ保持軸に支持されており、レンズ保持具をレンズ保持軸の回転軸に対して垂直方向及び傾き方向に移動調整する移動調整機構とを備えることにより、微小レンズを紛失することなしに心出しを容易に行えるようにしたレンズ心取り装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２３９８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記加工法では、レンズの加工に先立って該レンズの偏心を調整する必要がある。このため、偏心が調整されたか否かを確認するための測定器が用いられている。しかし、この測定器の精度は必要十分なものではないので、加工結果を高い精度で把握することが困難であった。また、レンズ加工後の偏心検査を行うにあたって、レンズを他の高精度な偏心測定器に乗せ換える必要があり、レンズの脱着や高精度測定のための準備等に少なからぬ時間を要してしまう、という欠点があった。
【０００４】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、加工の精度を向上させるとともに、ワークを乗せ換える必要なしに加工後の偏心測定を行うことができるワーク加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係るワーク加工装置は、ワークを保持するワーク保持具を着脱自在に保持して回転するワーク保持軸と、前記ワーク保持具を前記ワーク保持軸の回転軸に対して所定方向に移動調整して、前記ワークの光軸と前記ワーク保持軸の回転軸との偏心を調整する偏心調整機構と、切削機構とを備えたワーク加工機と、前記ワークに関する偏心を低精度で測定する低精度偏心測定器と、前記ワークに関する偏心を高精度で測定する高精度偏心測定器と、前記低精度偏心測定器による低精度偏心測定と、前記高精度偏心測定器による高精度偏心測定とを切り換える切り換え手段と、を具備し、前記低精度偏心測定器により測定された偏心あるいは前記高精度偏心測定器により測定された偏心に基づいて、前記偏心調整機構により当該偏心が基準値以下になるように調整を行い、前記切り換え手段により前記高精度偏心測定器へ切り換えられたときに、当該高精度偏心測定器で用いられる光線の光軸は、前記ワーク保持軸の回転軸と一致する。
【０００６】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記高精度偏心測定器は、前記ワークに光線を照射する光源と、前記ワークからの反射像を撮像するカメラとを具備し、前記ワーク保持具により保持されるワークに応じて前記ワークと前記高精度偏心測定器との間の距離を可変することにより、前記カメラのピント位置を調整する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加工の精度が向上するとともに、ワークを乗せ換える必要なしに加工後の偏心測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の基本的なシステム構成を示す図である。レンズ加工を行うにあたってその偏心を調整する偏心調整機１００は、加工すべきレンズ１を保持するレンズ保持具２と、レンズ保持具２を着脱自在に保持して回転するレンズ保持軸４と、レンズ保持軸４に支持されており、レンズ保持具２をレンズ保持軸４の回転軸１０に直交する方向及び傾き方向に移動調整する移動調整機構３とを備える。
【０００９】
また、本実施形態では、レンズ１の光軸とレンズ保持軸３の回転軸１０との偏心を検出する偏心検出装置として、ＣＣＤカメラ２０と光源２１とからなる低精度偏心測定器（簡易偏心測定器）１０２と、ＣＣＤカメラ２３と光源２４とビームスプリッタ２２とからなる高精度偏心測定器１０３とがテーブル１０１に配置されている。テーブル１０１は、偏心調整機１００に対して矢印で示す方向（図では上下方向）に移動可能である。したがって、低精度偏心測定を行うときには、テーブル１０１を移動させることにより、低精度偏心測定器１０１を偏心調整機１００に対峙させることができる（図１（Ａ））。同様にして、高精度偏心測定を行うときには、テーブル１０１を移動させることにより、高精度偏心測定器１０３を偏心調整機１００に対峙させることができる（図１（Ｂ））。このとき、高精度偏心測定器１０３の光源２４からの光ビームの光軸は、偏心調整機１００のレンズ保持軸４の回転軸と一致するように予め調整される。すなわち、基準となる物体をレンズ保持軸に配置して光を照射し回転させると、該物体からの反射像が円形に形成される。この円の中心が回転中心なので該中心に高精度偏心測定用のカメラの中心が一致するようにテーブルの動きを予め調整しておけばよい。レンズ１の有無にかかわらず回転軸は一意に決まるので、加工のたびに調整しなおす必要はない。
【００１０】
本実施形態では２つの測定器（低精度偏心測定器１０２と高精度偏心測定器１０３）を並置しておき、それらを切り換えて用いることを特徴とするが、以下にこのような構成を採用する背景について説明する。レンズの加工を行うにあたって該レンズの偏心を調整する必要があるが、このとき、偏心が正しく調整されたか否かを確認するために測定器が用いられる。まず、光源からの光線をレンズに照射してその反射像をＣＣＤカメラにより撮像する。レンズ保持軸を回転させながら反射像を観察すると、レンズの光軸とレンズ保持軸の回転軸が一致していない場合には、像が回転して円を描く。この円は偏心の大きさに比例するので該円が小さくなるようにレンズの位置を調整すれば偏心も小さくなる。
【００１１】
ところで、同じレンズであっても設置される状況により偏心の度合いが異なり、場合によってはその像が画面の外に表示されてしまう場合がある。このような状況を考慮して最初は光学系の倍率を低くして広視野、低分解能の低精度偏心測定器が用いられる。一方、偏心が調整されてその円が小さくなると視覚的に見づらくなるので、今度は倍率を上げて高精度な偏心測定を行うことが必要になる。倍率を上げるにあたって本実施形態では、カメラの倍率を上げるのではなく、光学系の構成を工夫して所定倍率に拡大された反射像が得られるようにする。
【００１２】
以下に、図２を参照して本実施形態の拡大原理について説明する。図３は、上記した拡大原理に従って拡大を行うための投影機構の概略構成を示す図である。
【００１３】
同じ偏心のレンズでも検査レンズそのものを用いて反射像を偏心の大きさに比例した形で拡大することができる。実際には点光源そのものを図２のように直接配置することは物理的にできないので、代わりに点光源の実像を用いることになる。
【００１４】
図２において、スポット位置Ａからの距離によって点光源の反射像が形成される位置が変化し、これによって反射像の大きさも変化する。したがって、いったんこの位置を決めればそれに応じて拡大された反射像がピント位置に形成される。
【００１５】
以下に、このときの拡大率を求める手順について説明する。まず、測定面１２から点光源Ａまでの距離をＳ、測定面１２から点光源の反射像までの距離Ｓ’、測定面１２の曲率をＲ、とする。
【００１６】
測定面１２の曲率Ｒを考慮して、Ｌ（＝点光源から反射像までの距離）を決めると、
（１）  Ｓ＋Ｓ’（またはＳ’−Ｓ）＝Ｌ、
（２）  （１／Ｓ’）＋（１／Ｓ）＝（２／Ｒ）
の２式より、ＳとＳ’を求めることができる。
【００１７】
次に、
（３）  β’＝−（Ｓ’／Ｓ）
の式よりβ’を求め、最後に、
（４）  β＝１−β’
の式より拡大率βを求める。
【００１８】
したがって、偏心δは、カメラのピント位置Ｂで（１−β’）δの大きさの反射像に拡大されることがわかる。
【００１９】
次に図４を参照して、本実施形態に係るレンズの加工方法について説明する。レンズ１の加工前における偏心測定手順を説明する。まず、低精度偏心測定器１０２を偏心調整ステージと対峙するように移動する（ステップＳ１、図１（Ａ））。次に、加工すべきレンズ１を偏心調整機１００のレンズ保持具２に取り付ける（ステップＳ２）。次に、偏心調整機１００によってレンズ１の偏心調整を実行する（ステップＳ３）。次に、光源２１を駆動してスポット光をレンズ１に照射する（ステップＳ４）。次に、レンズ保持軸４を回転させることによってレンズ保持具２、すなわちレンズ１を回転させる（ステップＳ５）。このときＣＣＤカメラ２０に入射されるレンズ１からの光源反射光（反射像）を当該ＣＣＤカメラ２０により観察する（ステップＳ６）。このようにレンズ１を回転させながら反射像を観察すると、当該反射像は偏心に応じた大きさの半径を持つ円を描くので、このときの円の半径を測定する。そして、低精度偏心測定器１０２によって、当該反射像の半径が基準値以下になるまで偏心調整と反射像の観察とを交互に繰り返す（ステップＳ７）。
【００２０】
上記作業により反射像の半径が基準値以下になったときにテーブル１０１を上方に移動させて高精度偏心測定器１０３を偏心調整機１００と対峙させる（ステップＳ８）。次に、光源２４を駆動してスポット光をビームスプリッタ２２を介してレンズ１に照射する（ステップＳ９）。次に、レンズ保持軸４を回転させることによってレンズ保持具２、すなわちレンズ１を回転させる（ステップＳ１１）。そして、ビームスプリッタ２２を介してＣＣＤカメラ２３に入射されるレンズ１からの光源反射光（反射像）を当該ＣＣＤカメラ２３により観察する（ステップＳ１２）。次に、反射像の円の半径を測定し、当該半径が基準値以下になるまで偏心調整と反射像の観察とを交互に繰り返す（ステップＳ１３）。上記作業により反射像の半径が基準値以下になったときに高精度偏心測定器１０３をレンズ１から遠ざける（ステップＳ１４）。
【００２１】
次に、レンズ１を図示せぬ砥石に当て付けることによりレンズ１の外周を研削加工する（ステップＳ１５）。
【００２２】
加工後は、砥石軸をレンズ１から遠ざけるとともに、高精度偏心測定器１０３をレンズ１に対峙させる（ステップＳ１６）。次に、光源２４を駆動してスポット光をビームスプリッタ２２を介してレンズ１に照射する（ステップＳ１７）。次に、回転軸１０に沿ってレンズ保持軸４を回転させることによってレンズ保持具２、すなわちレンズ１を回転させ（ステップＳ１８）、ビームスプリッタ２２を介してＣＣＤカメラ２０に入射されるレンズ１からの光源反射光を当該ＣＣＤカメラ２３により観察する（ステップＳ１９）。
【００２３】
図５乃至図８は、本実施形態の加工装置を具体的な加工システムに実装した場合の外観図である。図５は加工システムの上面図であり、図７は図５のＡ部を拡大して示す図である。架台部２０８上には、偏心調整機として、ワーク軸部（図１のレンズ保持軸４に対応）２０５と、ワーク軸部２０５をワーク軸（図１の回転軸１０に対応）２０４に沿って回転するワーク軸回転用モーター２０３と、偏心を調整する偏心調整ステージ（図１の移動調整機構３に対応）２０２と、左右駆動モーター２０６と、前後駆動モーター２０７と、を備える。図７に示すように、偏心調整ステージ２０２の先端にはワーク３０３を保持するワーク保持具としての締めヤトイ３０１とレンズヤトイ３００が設けられている。
【００２４】
図５において、ワーク外周部の研削加工を行うための外周加工スピンドル２００と、ワーク内径部の加工を行うための内径決め加工スピンドル２０１とを備える。さらに、ワーク加工前あるいは加工後に偏心を測定するために低精度偏心測定器１０２と高精度偏心測定器１０３とが配置されている。図７に示すように、外径加工スピンドル２００の先端にはワークを研削するための砥石３０２が設けられている。
【００２５】
図６は加工システムの正面図である。上記した加工装置の構成に加えて、筐体上部には、機器操作用の１５インチ液晶モニタ２０９と、測定用の９インチモニタ２１０と、顕微鏡等で構成される観察部２１１とが配置されている。また、筐体下部には、パソコン２１２と電装ボックス２１３とが配置されている。
【００２６】
図８は加工システムの側面図である。図８に示すように、観察部は、２１１と２１１’間で移動可能である。
【００２７】
図９（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）、図１０（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）、図１１（Ａ），（Ｂ）は、ワーク加工の各段階におけるシステム要素の配置関係を示している。図９（Ａ）は、ワーク加工前の低精度測定及び心出し調整時の配置関係を示しており、ワーク３０３と低精度偏心測定器１０２とが対峙した関係が維持される。高精度測定及び心出し調整時においては図９（Ｂ）に示すように偏心調整ステージ２０２がワーク軸部２０５と共に矢印方向（図では下方）に移動されてワーク３０３と高精度偏心測定器１０３とが対峙した関係が維持される。
【００２８】
高精度測定に関する心出し調整の後、偏心調整ステージ２０２は図９（Ｃ）に示すように外周加工スピンドル２００を少し越えた位置（加工待機位置）まで矢印方向（図では上方）に移動される。その後、加工直前において偏心調整ステージ２０２は矢印方向（図の右方向）に移動されてワーク３０３と外周加工スピンドル２００の砥石３０２とが垂直方向においてほぼ同位置に維持される（図１０（Ａ）及びＡ部拡大図参照）。そして加工時には図１０（Ｂ）に示すように偏心調整ステージ２０２は矢印方向（図では下方）に移動されて砥石３０２をワーク３０３に当て付けた状態で加工が開始される。加工終了後、偏心調整ステージ２０２は矢印方向（図では上方向）に移動されて図１０（Ａ）と同じ加工直前位置に維持される（図１０（Ｃ））。次に、偏心調整ステージ２０２は図１１（Ａ）に示すように矢印方向（図では左方向）に移動されて図９（Ｃ）と同じ加工待機位置に維持される。次に、加工後の高倍率測定のために偏心調整ステージ２０２は矢印方向（図では下方向）に移動されて図９（Ｂ）と同じ位置に維持される（図１１（Ｂ）参照）。
【００２９】
上記した実施形態によれば、加工の精度を向上するとともに、ワークを乗せ換える必要なしに加工後の偏心測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態の基本的なシステム構成を示す図である。
【図２】本実施形態において用いられる拡大原理について説明するための図である。
【図３】本拡大原理に従って拡大を行うための投影機構の概略構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係るレンズの加工方法について説明するためのフローチャートである。
【図５】本実施形態の加工装置を具体的な加工システムに実装した場合の外観図（上面図）である。
【図６】本実施形態の加工装置を具体的な加工システムに実装した場合の外観図（正面図）である。
【図７】図５のＡ部を拡大して示す図である。
【図８】本実施形態の加工装置を具体的な加工システムに実装した場合の外観図（側面図）である。
【図９】ワーク加工の各段階におけるシステム要素の配置関係（その１）を示す図である。
【図１０】ワーク加工の各段階におけるシステム要素の配置関係（その２）を示す図である。
【図１１】ワーク加工の各段階におけるシステム要素の配置関係（その３）を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  レンズ
２  レンズ保持具
３  移動調整機構
４  レンズ保持軸
１０  回転軸
２０  ＣＣＤカメラ
２１  光源
２２  ビームスプリッタ
２３  ＣＣＤカメラ
２４  光源
１００  偏心調整機
１０１  テーブル
１０２  低精度偏心測定器
１０３  高精度偏心測定器
【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】
2007038347.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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