(57)【要約】【課題】球面形状だけでなく非球面形状のフライアイレンズ型の研磨も可能であり且つ一定時間当りの研磨量がより多く効率良く研磨が可能なフライアイレンズ成形型の加工装置および加工方法を提供することを目的とする。【解決手段】この研磨機１では被加工体取り付けステージ７に取り付けた成形凹面とほぼ同じ曲率を持つ凸面の研磨工具１９を用い、最初に研磨を行う成形凹面の光軸にヘッド回転軸１５の回転中心が一致するようＸ方向ステージ３及びＹ方向ステージ４で被加工体を移動させ、研磨工具１９を成形凹面に接触させ、工具回転軸１８で研磨工具１９を回転させつつ工具回転軸１８を光軸ｃ周りにヘッド回転軸１５で回転させて研磨を行う。一つの成形凹面の研摩が終了すると、Ｘ軸とＹ軸により次の成形凹面の光軸をヘッド回転軸１５の中心軸に一致するよう移動させ、同様に研摩を行う。これを成形凹面全部について順次行う。【選択図】      図３
2007118117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライアイレンズの成形型を研磨加工するフライアイレンズ成形型の加工装置において、
任意の角度に傾けられて配置され、先端に取り付けられた研磨工具を回転させる工具回転軸と、
該工具回転軸を取り付けられ前記工具回転軸を前記成形型の成形凹面の光軸周りに回転させるヘッド回転軸と、
該ヘッド回転軸を取り付けられ該ヘッド回転軸の移動量を前記成形型の成形凹面の半径方向に変化させる偏芯スライド部と、
前記ヘッド回転軸と前記成形型との相対位置を互いに直交する３軸方向に移動可能に制御するＮＣ装置と、
を備えたことを特徴とするフライアイレンズ成形型の加工装置。
【請求項２】
請求項１記載のフライアイレンズ成形型の加工装置を用いたフライアイレンズ成形型の研磨方法において、
前記研磨工具として前記成形型の成形凹面とほぼ同じ曲率をもつ弾性体を用い、
前記研磨工具を前記成形凹面に接した状態で前記工具回転軸及び前記ヘッド回転軸を回転させて研磨を行う、
ことを特徴とするフライアイレンズ成形型の研磨方法。
【請求項３】
請求項１記載のフライアイレンズ成形型の加工装置を用いたフライアイレンズ成形型の研磨方法において、
前記研磨工具を前記成形凹面に対し螺旋状の軌跡を描きながら研磨させるべく、
前記成形凹面の断面形状に合わせて前記研磨工具が接するように前記成形凹面の深さ方向および前記偏芯スライド部の移動量を変化させると共に、
前記研磨工具を前記工具回転軸で回転させると同時に該工具回転軸及び前記ヘッド回転軸を前記偏芯スライド部により回転させる、
ことを特徴とするフライアイレンズ成形型の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球面又は非球面の成形凹面を複数配置して成るフライアイレンズを成形するフライアイレンズ成形型の光学機能面等を研磨加工するフライアイレンズ成形型の加工装置および加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フライアイレンズ成形型の作製技術において、フライアイレンズ成形型の成形凹面形状に合う凸面研磨工具を用い、研磨を行おうとする成形凹面をＸＹ移動ステージによ
り回転中心に配置し、フライアイ成形型を回転させ、研磨工具を球心揺動することにより成形凹面を研磨し、この工程を成形凹面の数だけ繰り返し行うことでフライアイレンズ成形型全面の研磨を行う研磨装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平０９−１３６２５３号公報（[要約]、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の特許文献１の技術は、先ず、基本的な動作がレンズ研磨等に用いられる球心揺動式研磨装置であるため、成形凹面の形状が球面以外であった場合は適応が不可能であるという問題を有している。
【０００４】
また、フライアイレンズを構成する一つのレンズが、口径に対してレンズの半径が大きくて浅い凹面である形状の場合には、研磨工具が球心揺動すると研磨しようとしている成形凹面からずれてしまい研磨が出来ないため揺動角を小さくしなくてはならないことや、研磨工具が連れ回りであるため研磨工具の相対速度が小さくなることなどから、一定時間内で多くの研磨除去量を確保できず作業効率が悪いという問題も有している。
【０００５】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、球面形状だけでなく非球面形状のフライアイレンズ型の研磨も可能であり且つ一定時間当りの研磨量がより多く効率良く研磨が可能なフライアイレンズ成形型の加工装置および加工方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために、先ず、第１の発明のフライアイレンズ成形型の加工装置は、フライアイレンズの成形型を研磨加工するフライアイレンズ成形型の加工装置において、任意の角度に傾けられて配置され、先端に取り付けられた研磨工具を回転させる工具回転軸と、該工具回転軸を取り付けられ該工具回転軸を上記成形型の成形凹面の光軸周りに回転させるヘッド回転軸と、該ヘッド回転軸を取り付けられ該ヘッド回転軸の移動量を上記成形型の成形凹面の半径方向に変化させる偏芯スライド部と、上記ヘッド回転軸と上記成形型との相対位置を互いに直交する３軸方向に移動可能に制御するＮＣ装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
次に、第２の発明のフライアイレンズ成形型の研磨方法は、第１の発明のフライアイレンズ成形型の加工装置を用いたフライアイレンズ成形型の研磨方法において、上記研磨工具として上記成形型の成形凹面とほぼ同じ曲率をもつ弾性体を用い、上記研磨工具を上記成形凹面に接した状態で上記工具回転軸及び上記ヘッド回転軸を回転させて研磨を行う、ことを特徴とする。
【０００８】
更に、第３の発明のフライアイレンズ成形型の研磨方法は、第１の発明のフライアイレンズ成形型の加工装置を用いたフライアイレンズ成形型の研磨方法において、上記研磨工具を上記成形凹面に対し螺旋状の軌跡を描きながら研磨させるべく、上記成形凹面の断面形状に合わせて上記研磨工具が接するように上記成形凹面の深さ方向および上記偏芯スライド部の移動量を変化させると共に、上記研磨工具を上記工具回転軸で回転させると同時に該工具回転軸及び上記ヘッド回転軸を上記偏芯スライド部により回転させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
先ず、第１の発明によれば、研磨工具を回転させたまま成形凹面の光軸周りに公転させることが出来、また、ＸＹ軸を固定したまま偏芯スライド部とＺ軸の移動により例えば球
形状の研磨工具を成形凹面の断面形状に沿って移動させることが出来るので、フライアイレンズ成形型の球面および非球面形状を持つ成形凹面を効率良く研磨する加工装置を提供することが可能となる。
【００１０】
次に、第２の発明によれば、第１の発明の加工装置を用い、球面または非球面量の小さい成形凹面の効率の良い研磨が可能な加工方法を提供することが出来る。
更に、第３の発明によれば、第１の発明の加工装置を用い、非球面量の大きい成形凹面でも研磨が可能な加工方法を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の加工装置および加工方法により研磨仕上げされるフライアイレンズの成形型の成形面を正面から見た図である。図１に示すように、フライアイレンズの成形型においては、その成形凹面ａ（ａ1 、ａ2 、ａ3 、・・・、ａn ）は、６角の外形を持ち、蜂の巣形状に配置されている。
【００１３】
図２は、上記フライアイレンズの成形型の一部の成形凹面を斜め上から見た斜視図である。図２に示すように、各成形凹面ａm （ｍ＝１、２、３、・・・、ｎ）には光軸ｂがある。
【００１４】
＜構成＞
図３は、フライアイレンズ成形型を研磨する研磨機の外観斜視図である。図３に示すように、本発明のフライアイレンズ成形型の加工装置としての研磨機１は、枠台２を備えている。
【００１５】
枠台２には、上面の一方の端部（図では右方の端部）寄りに、下から上に、Ｘ方向ステ
ージ３、Ｙ方向ステージ４、及びＺ方向ステージ５が順次積み上げられるように設けられ、更に、Ｚ方向ステージ５の上には、フライアイレンズの成形型６を取り付ける被加工体取り付けステージ７が設けられている。
【００１６】
Ｘ方向ステージ３は両方向矢印ｘで示すようにＸ方向に、Ｙ方向ステージ４は両方向矢
印ｙで示すようにＹ方向に、そして、Ｚ方向ステージ５は両方向矢印ｚで示すようにＺ方向に、それぞれ互いに直交する方向へ、移動可能であるように構成されている。
【００１７】
また、枠台２には、上面の他方の端部（図では左方の端部）寄りに、支柱８が立設されている。支柱８は、上部から上記各ステージの方向へほぼ水平に張り出す梁腕９を備え、その梁腕９の先端には、回転中心ｃを有する研磨ヘッド１１が取り付けられている。
【００１８】
図４(a),(b) は、上記研磨ヘッド１１の構成を説明する図である。図４(a),(b) に示すように（図３も参照）、研磨ヘッド１１は、梁腕９の先端に支持されるヘッド回転軸駆動部１２と、このヘッド回転軸駆動部１２の回転中心軸ｃより偏芯移動可能にヘッド回転軸駆動部１２に保持される偏芯スライド部１３を備えている。
【００１９】
この偏芯スライド部１３は、ヘッド回転軸駆動部１２に保持される駆動連結部１４と、この駆動連結部１４の中心軸と同軸一体なヘッド回転軸１５とから成る。
すなわち、ヘッド回転軸１５は、非偏心時にはヘッド回転軸駆動部１２の回転中心軸ｃと同軸に回転し、偏心時にはヘッド回転軸駆動部１２の回転中心軸ｃの回りを公転しながら自転する回転軸として構成されている。
【００２０】
このヘッド回転軸１５の下端部には、横に張り出す支持部材１６に支持されて工具回転軸駆動部１７及び工具回転軸１８が配設されている。工具回転軸１８の先端には研磨工具１９が取り付けられている。
【００２１】
上記工具回転軸１８は、工具回転軸駆動部１７の回転中心軸に同軸一体に取り付けられており、その中心軸は、図４(a) に示すように、ヘッド回転軸駆動部１２の回転中心軸ｃに対して所定の傾斜角をもつように設定されている。
【００２２】
また、研磨工具１９は、工具回転軸１８の先端に取り付けられており、工具回転軸１８は、ＮＣ装置１００からの指令により研磨工具１９を回転させるようになっている。
上記の研磨工具１９は、研磨を行うフライアイレンズ成形型の成形凹面ａ（図１、図２参照）とほぼ同じ曲率をもつポリウレタンなどの弾性体で作られている。
【００２３】
上記ヘッド回転軸駆動部１２は、ＮＣ装置１００からの指令により、偏芯スライド部１４をヘッド回転軸駆動部１２の回転中心ｃを中心として回転させ、これにより偏芯スライド部１４及びヘッド回転軸１５を介して、工具回転軸１８を、回転軸駆動部１２の回転中心ｃを中心として回転させるようになっている。
【００２４】
上記の構成により、本発明のフライアイレンズ成形型の加工装置では、互いに直交する３軸のうちのＸ軸およびＹ軸で研磨を行いたい成形凹面の光軸中心に、ヘッド回転軸の回
転中心が一致するようにヘッド回転軸と成形凹面の相対位置を移動させ、研磨工具を工具回転軸で回転させつつ、ヘッド回転軸を回転させることができる。これにより、研磨工具を回転させたまま、その研磨工具を成形凹面の光軸周りに公転させることが出来る。
【００２５】
また、偏芯スライド部の偏芯量を変えることで上記工具回転軸の公転する半径を変えることが出来る。これにより、例えば球形状の研磨工具を用い、この球形状の研磨工具を、ＸＹ軸を固定したまま偏芯スライド部とＺ軸の移動により成形凹面の断面形状に沿って移
動させることが出来る。
【００２６】
そして、Ｘ軸およびＹ軸でヘッド回転軸の回転中心と一致する成形凹面を順次移動させ
ることで、上記の研摩動作を成形凹面のすべてにおいて行うことが出来る。これにより、球面および非球面形状を持つ成形凹面を効率良く研磨することが可能な加工装置を提供することが出来る。
【００２７】
＜動作＞
次に上記構成の研磨機１におけるフライアイレンズ成形型を研磨加工する動作について具体的に説明する。尚、ここでは成形凹面ａの曲率は、Ｒ（半径）３０ｍｍの球面とし、６角に内接する円の大きさを３ｍｍとする。
【００２８】
また、ここで使用する研磨工具１９は、ほぼＲ３０ｍｍである球形の一部をカットした形状で、上述したように材質は弾性のあるポリウレタンからなるものとする。この研磨工具１９を工具回転軸１８に取り付ける。
【００２９】
図５は、研磨工具１９を工具回転軸１８に取り付ける場合の研磨工具１９の球芯ｄとヘッド回転駆動装置１２の回転中心ｃの位置関係とその動作状態を示す図である。
図５に示すように、先ず、研磨工具１９の球芯ｄがヘッド回転駆動装置１２の回転中心ｃを通るように、回転中心ｃに対する偏芯スライド部１４の偏芯量を０にしておく。
【００３０】
次に、研磨を行おうとする成形凹面ａm (最初はｍ＝１、図１参照)の光軸ｂm （図２参照）と研磨ヘッド１１のヘッド回転駆動装置１２の回転中心ｃを一致させるために、Ｘ
方向ステージ３およびＹ方向ステージ４で、フライアイレンズの成形型６を移動させる。
【００３１】
このように光軸ｂm （ｍ＝１）と回転中心ｃとの位置決めを行ってから、次に、Ｚ方向ステージ７により、プライアイレンズ成形型６を上昇させて研磨工具１９に接触させる。
ＮＣ装置１００からの指令により、工具回転軸１８が図５の矢印ｆで示すように回転して研磨工具１９を回転させる。その一方で、ヘッド回転軸１５が図５の矢印ｇで示すように回転して工具回転軸１８を回転中心ｃ回りに回転させる。
【００３２】
これにより研磨工具１９は、工具回転軸１８によって自転し、ヘッド回転軸１５によって光軸ｂ1 周りに公転する。図５の研磨工具１９の実線と破線で示す位置は、上記の公転中において互いに正対する位置を示している。
【００３３】
以上のようにして、成形凹面ａ1 を研磨し、研磨が終われば、以下同様にして次の成形凹面ａ2 を研磨する。
この動作を繰り返し行い、フライアイレンズ成形型に彫られた成形凹面ａ2 、ａ4 を研磨し、次ぎの列に移ってａ5 （図１参照）という具合にａn まで研磨を行い全ての成形凹面ａを研磨する。
【００３４】
このように、本例のフライアイレンズ成形型の研磨方法では、先ず成形凹面とほぼ同じ曲率を持つ凸面研磨工具を用い、次に研磨を行いたい成形凹面の光軸中心にヘッド回転軸の回転中心が一致するようＸおよびＹ軸で移動させ、そして、研磨工具を成形凹面に接触
させ、工具回転軸により研磨工具を回転させつつ、工具回転軸を光軸周りにヘッド回転軸で回転させて研磨を行う。
【００３５】
この研摩を一つの成形凹面について終了すると、Ｘ軸とＹ軸により次の成形凹面の光軸
をヘッド回転軸の中心軸に一致するよう移動させ、以下同様に上記の研摩動作を行う。これを成形型に彫られた成形凹面全部について順次行い成形凹面全部を研磨する。
【００３６】
これにより、球面または非球面量の小さい成形凹面に対して、効率の良い研磨が可能な加工方法を提供することが出来る。
更に、本例のフライアイレンズ成形型の研磨方法では、工具回転軸によって研磨工具を回転させるので、従来の連れまわり方式の研磨工具による揺動式球面研磨よりも、成形凹面と研磨工具との相対速度をあげることが出来るため、効率よく研磨を行うことが出来る。
【００３７】
また、研磨工具に弾性体を使用するので、被研磨物の凹面が球面形状のみならず非球面であっても、その非球面の程度が研磨工具の弾性変形の許容範囲内であれば、倣い研磨が可能となり、被研磨物の凹面形状の如何に拘わりなく研磨工具が成形凹面形状に良く適合して研磨を行うことが出来る。
【００３８】
また、ヘッド回転軸により研磨工具を公転させるので、均一で形状精度の良い研磨を実現させることが可能となる。
【実施例２】
【００３９】
＜構成＞
実施例２における研摩機の構成は、図３及び図４に示した実施例１における研摩機の構成と同一である。
【００４０】
本例においては、研磨を行おうとする成形凹面の形状が非球面であって、その非球面の程度が実施例１のように球面形状の成形凹面に合わせて形状が設定された研磨工具の弾性変形だけでは研磨が不十分になる虞のある非球面量をもつ場合の研磨について説明する。
【００４１】
尚、本例においては実施例１の場合と異なり、研磨工具には、非球面の成形凹面の近似半径よりも小さい半径の球状の研磨工具を使用する。
＜動作＞
図６(a),(b),(c) は、本例において、研磨ヘッドに研磨工具を取り付ける場合の研磨工具の球芯と研磨ヘッドの回転中心との位置関係とその動作状態を示す図である。
【００４２】
本例においても、先ず、研磨を行う成形凹面ｅの光軸ｂと研磨ヘッド１１のヘッド回転駆動装置１２の回転中心ｃを一致させるように、Ｘ方向ステージ３およびＹ方向ステージ
４で、被加工体取り付けステージ７上のワーク（非球面断面形状の成形凹面ｅを持ったフライアイレンズ）を移動させる。
【００４３】
次に、Ｘ方向ステージ３およびＹ方向ステージ４は固定したまま、偏芯スライド部１３
とＺステージ５により、図６(a) の矢印ｈで示すように、成形凹面ｅの外周ｉに研磨工具２１が接するように移動させる。
【００４４】
ＮＣからの指令により、工具回転軸１８は研磨工具２１を回転させる。そして、ヘッド回転駆動装置１２が偏芯スライド部１３を回転させる。
すると、回転した研磨工具２１が成形凹面ｅの外周ｉに接したままヘッド回転駆動装置１２の回転中心ｃの回りを旋回する公転運動をする。
【００４５】
一方で、図６(a),(b),(c) に示すように、フライアイレンズ成形凹面ｅの非球面断面形状に沿って研磨工具２１を、成形凹面ｅの外周ｉから成形凹面中心ｊに向って移動するように予め作られたＮＣプログラムによって、偏芯スライド部１３及びＺ方向ステージ７を動かす。
【００４６】
図７は、上記の動作による成形凹面ｅと研磨工具２１との接点ｈの研摩移動の軌跡を示す図である。
上述した図６(a),(b),(c) で説明したように各部を回転及び移動駆動することにより、図７に示すように、研磨工具２１は、工具回転軸１８による回転を行っている状態で、成形凹面ｅ上に螺旋状の軌跡ｋを描きながら研磨を行う。
【００４７】
以上のようにして、一つの成形凹面を研磨が完了すると、他の成形凹面も同様にして研磨を繰り返して行い、すべての成形凹面を研磨する。
このように、本例のフライアイレンズ成形型の研磨方法では、先ず成形凹面より小さなＲの凸面研磨工具を用い、次に研磨を行いたい成形凹面の光軸中心にヘッド回転軸の回転中心が一致するようＸ軸およびＹ軸で成形凹面を移動させ、続いて研磨工具を成形凹面に
接触させ、工具回転軸により研磨工具を回転させつつ、成形凹面の形状に沿うよう偏芯スライド部の偏芯量と成形凹面の高さを移動させつつ、ヘッド回転軸で工具回転軸を光軸周りに回転させて研磨を行う。
【００４８】
この研摩を一つの成形凹面について終了すると、Ｘ軸とＹ軸により次の成形凹面の光軸
をヘッド回転軸の中心軸に一致するよう移動させ、以下同様に上記の研摩動作を行う。これを成形型に彫られた成形凹面全部について順次行い成形凹面全部を研磨する。
【００４９】
このように、非球面の程度が大きくて凸面の研磨工具を弾性体にしただけでは研磨できない場合においても、偏芯スライド部の偏芯量と被研磨物の高さを成形凹面形状に合わせて移動することができるので、非球面の程度が大きい成形凹面でも容易に研磨が可能な加工方法を提供することが可能となる。
【００５０】
また、この場合も、工具回転軸によって研磨工具を強制回転させるので、研磨工具と被研磨物との相対速度を大きくすることが出来、これにより、成形凹面と研磨工具との相対速度をあげながら効率よく研磨を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の加工装置および加工方法により研磨仕上げされるフライアイレンズ成形型の成形面を正面から見た図である。
【図２】図１に示すフライアイレンズ成形型の一部の成形凹面を斜め上から見た斜視図である。
【図３】本発明のフライアイレンズ成形型の加工装置としての研磨機の斜視図である。
【図４】(a),(b) は研磨機の研磨ヘッドの構成を説明する図である。
【図５】実施例１における研磨ヘッドに研磨工具を取り付ける場合の研磨工具の球芯と研磨ヘッドの回転中心との位置関係とその動作状態を示す図である。
【図６】(a),(b),(c) は実施例２における研磨ヘッドに研磨工具を取り付ける場合の研磨工具の球芯と研磨ヘッドの回転中心との位置関係とその動作状態を示す図である。
【図７】実施例２の研摩動作における成形凹面と研磨工具との接点の研摩移動の軌跡を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
ａ（ａ1 、ａ2 、ａ3 、・・・、ａn ）  成形凹面
１      研磨機
２      枠台
３      Ｘ方向ステージ
４      Ｙ方向ステージ
５      Ｚ方向ステージ
６      フライアイレンズ成形型
７      被加工体取り付けステージ
８      支柱
９      梁腕
１１    研磨ヘッド
１２    ヘッド回転軸駆動部
１３    偏芯スライド部
１４    駆動連結部
１５    ヘッド回転軸
１６    支持部材
１７    工具回転軸駆動部
１８    工具回転軸
１９、２１  研磨工具
１００  ＮＣ装置
【図１】
2007118117.tif 000003
【図２】
2007118117.tif 000004
【図３】
2007118117.tif 000005
【図４】
2007118117.tif 000006
【図５】
2007118117.tif 000007
【図６】
2007118117.tif 000008
【図７】
2007118117.tif 000009