JP2009202263A - 保持具 - Google Patents

Abstract

【課題】コバ部分が薄いレンズや小径レンズ等の光学素子においても安定した研磨や研削加工を行うことが可能な保持具を提供する。
【解決手段】レンズ１の保持面２ａを、シート材３を介して保持する受け材４を外筒６で支持する構造の保持具Ｈ１０において、レンズ１のコバ部１ａを支持する外径環５を受け材４に嵌合させ、この外径環５の外側を外筒６にて保持する構造とするとともに、シート材３を介した受け材４とレンズ１の保持面２ａとの間の摩擦力を、滑り部材７を介した受け材４と外筒６との間の摩擦力よりも大きくしてレンズ１の受け材４に対する滑り（空転）を防止し、コバ部分が薄いレンズや小径レンズ等の光学素子においても安定した研磨や研削加工を行う。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、保持具に関し、例えば、曲面形状あるいは平面形状を有するレンズ等の光学素子を研削や研磨加工する際に用いられる保持具等に適用して有効な技術に関する。

例えば、カメラや顕微鏡等に用いられる球面あるいは平面形状のレンズを接着剤などで固定することなく、いわゆるノンブロッキングによる単玉加工で実施するレンズ保持具としては、揺動軸（いわゆるカンザシ）の先端に揺動自在に固定されて使用されるタイプのレンズ保持具が特許文献１に開示されている。

また、特許文献２や特許文献３には、同様なレンズ保持具において、レンズを支える受け部材を２体の構造にした技術が開示されている。
特許文献１に開示された従来のレンズ保持具では、レンズをレンズ受けシート材を介して中駒で支え、この中駒にレンズ外径を支える外筒部を交換可能に取り付けている。そして、この特許文献１の従来のレンズ保持具では、レンズのコバ部分が薄いような場合に、外筒部からのレンズ突き出し量が小さくてもレンズを容易に取り出すことができるように外筒部に切り欠きを設けている。

さらに加工に伴い外筒部が擦れて磨耗することに対応するために、外筒部をレンズ保持具に対して交換可能な構造としている。また、このレンズ保持具は、一般的な既存の研磨機で用いられるカンザシによりレンズ保持具を背面側から押圧保持する機構にて利用する構造となっている。

これに対して、特許文献２および特許文献３には、既存のカンザシの代わりに、ホルダスピンドルに固定されて使用されるレンズ保持具において、本体を２体構造とし、弾性材を介在させてレンズを押圧することにより、研磨加工で生じる力に対してレンズを横転させることなく安定して保持させようとする構造が開示されている。

すなわち、特許文献２には、レンズ保持具を、Ｏリング状の弾材を介して内周面にレンズを保持する欠球体の下段研磨ホルダと、この下段研磨ホルダの背面をＯリング状の弾材を介して支持し、背面がホルダスピンドルに固定された上段研磨ホルダからなる２体構造にし、研磨装置に取り付けられたスピンドル（回転軸）にてレンズおよびレンズ保持具の全体が回転自在に保持される構造とした技術が開示されている。

また、特許文献３には、レンズを保持する受けホルダと、この受けホルダの背面を支持する押えホルダからなる同様な２体構造を採用しながら、受けホルダと押えホルダの界面を欠球面とし、この欠球面に欠球面状の弾性体を配置した構成が開示されている。そして、押さえホルダに設けた凹球面（欠球面）が、レンズを保持する受けホルダが有する凸球面の曲率半径の寸法と前記弾性体の厚さを加えた寸法になるように構成し、研磨中のレンズの転倒を防止しようとしている。

しかしながら、上述の特許文献１の従来のレンズ保持具は、外筒部に設けた切り欠きにより、レンズ保持具からレンズを容易に取り出すことができるようにして作業性の向上を意図しているが、いわゆるコバ部分（外縁部）が薄いレンズを容易に研磨可能にする点には言及がない。

また、レンズの背面を支持する中駒と外筒部を別体にして当該外筒部を容易に交換できるように構成しているが、これもあくまで摩滅した外筒部を交換するための機能であり、レンズのコバ部が薄いときに研磨を容易にするための機能ではない。摩滅した外筒部を交換しても、外筒部自体の摩滅を防止することはできない。

また、上述の特許文献２および特許文献３の技術においても、レンズ保持具を２体構造で構成することで、レンズを研磨加工する際のレンズの横転を防止することを意図しており、レンズのコバ部分が薄いものを保持して加工することを特に想定していない。

すなわち、上述の特許文献１、特許文献２、特許文献３のいずれのレンズ保持具においても、コバ部分の薄いレンズをレンズ保持具に装着して研磨加工を行おうとすると、コバ部分が薄いためにレンズ保持具との係合寸法（引っ掛かり）が短いことによるレンズの脱落、あるいはコバ部分の破損を想定していない。

すなわち、コバが薄いレンズでは、特許文献１で開示された外筒部とレンズのコバ部分の接触長さが短く、研磨加工の摩擦力で生じる力や研磨の運動によるわずかな振動で容易にレンズがレンズ保持具より脱落してしまう不具合が多発することが懸念される。また、振動などによりレンズのコバ部分とそれを支える部材との相対運動によりコバが破損することが多発する懸念もある。

しかし、上述の特許文献１〜３のいずれのレンズ保持具においても、この現象に対する対策は開示されていない。
レンズがレンズ保持具より脱落あるいはコバ部分が破損する主な要因の１つとして、研磨加工中にレンズとレンズ保持具が一体化せずに、レンズが保持具内で滑って相対的な回転運動を生じる現象が考えられる。

研磨加工中においてレンズとレンズ保持具は受け材となる弾性材を介して摩擦保持され、両者が一体化して回転運動や揺動運動を行わなくてはならない。
しかしながらレンズとレンズ保持具には研磨加工中に外部より研磨液が供給されるため、互いの接触面にも研磨材や水が回り込み湿式（湿潤）雰囲気でレンズを保持することになる。このためレンズと受け材の両者の摩擦力は、水の介在により乾燥時とは比較にならないほど非常に小さくなり、互いが容易に滑ってしまう。この滑りやすい状況で、研磨加工によりレンズに生じる回転力を、レンズを保持具に対して滑らせることなく大きく重いレンズ保持具や保持具を支えるスピンドルに伝達することは困難である。重い回転機構部分のままではレンズとレンズ保持具の間では互いが滑ってしまう。

このため、特にコバ部分の薄いレンズでは、特許文献３におけるレンズと受けホルダ、もしくは特許文献１におけるレンズと外筒において、互いの相対運動による位置変化に伴うコバ部分の嵌合寸法（すき間）の変化による脱落の発生や、相対運動に伴う互いの摺動による摩滅が発生しやすくなってしまう。

特に特許文献１、特許文献２、特許文献３に示すレンズ保持具では、レンズ保持具を回転させるための回転機構が、レンズ保持具を押圧する研磨装置側に設けられており、レンズ保持具が大きく重い構造となる。これによりレンズ保持具を回転させるためには大きな摩擦力、回転トルク伝達が必要となるが、これに対してレンズとレンズ保持具が互いに滑ってしまい、相対的な運動を生じてしまう。このため前述したように、レンズの脱落や外筒部の磨耗といった技術的課題が発生してしまう。

さらに、特許文献１にも記載されているようにコバ部分の薄いレンズを保持すれば、外筒部の摩滅はより早くなるため、レンズと外筒部の寸法差が大きくなりやすく、一層レンズが脱落しやすくなってしまう。

また、レンズの外径が小さくなると、レンズで生じる回転力がより小さくなるため、研磨装置に設けられた回転機構を介して、レンズ保持具をレンズと一体化して回転させることがより困難となる。

また、研磨加工中にレンズとレンズ保持具の間ですべりによる相対運動が発生すると、レンズ保持具と接するレンズの表面、すなわちレンズの被研磨面と反対側の保持面（光学機能面）に相対運動による擦れキズやブツといった不良を発生させてしまうことにもなる。
特開平１１−１０５０３号公報 特公平６−６５４６０号公報 特許第３６３０９５８号公報

本発明の目的は、研磨や研削等の加工で、加工対象の光学素子との間に流体が介在することで摩擦による保持力が小さくなるような状態でも、光学素子と一体化して容易に回転させ、コバ部分が薄いレンズや小径レンズ等の光学素子においても安定した研磨や研削加工を行うことが可能な保持具を提供することにある。

本発明の第１の観点は、光学素子を保持して加工工具に擦り合わせる保持具であって、
前記光学素子の前記加工工具に摺接する被加工面と反対側の保持面に接するシート材と、
前記シート材を介して前記光学素子を支える受け材と、
前記受け材に支持された前記光学素子の外縁部を支える外径環と、
前記外径環の外周部を覆うように支持し、背面側に外部の揺動軸と契合する凹球面部を有する外筒と、
前記外筒と前記受け材との間に介在し両者を回転可能に継承する滑り部材と、
を含む保持具を提供する。

本発明の第２の観点は、光学素子を回転自在に保持して加工工具に擦り合わせる保持具であって、
前記光学素子の前記加工工具に摺接する被加工面と反対側の保持面に接するシート材と、
前記シート材を介して光学素子を支える受け材と、
前記受け材に前記シート材を介して保持された前記光学素子の外縁部を支持する外径環と、
前記外径環の外周部を覆うように支える外筒と、
前記外筒と前記受け材との間に介在し両者を互いに回転可能に継承する滑り部材と、
弾性部材を介して前記外筒を弾性的に押圧する押圧部材と、
を含む保持具を提供する。

本発明によれば、研磨や研削等の加工で、加工対象の光学素子との間に流体が介在することで摩擦による保持力が小さくなるような状態でも、光学素子と一体化して容易に回転させ、コバ部分が薄いレンズや小径レンズ等の光学素子においても安定した研磨や研削加工を行うことが可能な保持具を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
最初に、本実施の形態の各態様につき、その骨子を説明し、その後、実施の形態についてより詳細に例示する。

本実施の形態の第１態様では、既存の研磨機が有するカンザシを介して本発明のレンズ保持具を押圧して研磨加工を行う際に利用する保持具の構造を開示する。
すなわち、レンズや平面ガラスの光学素子と工具を互いに擦り合わせ、互いの回転および揺動による相対運動により光学素子を研削研磨加工する際に用いる光学素子の保持具において、光学素子が研磨される被研磨面と反対側にある裏面と接し光学素子を保持するシート材と、シート材を固着しシート材および光学素子を支える受け材と、受け材に固着され光学素子の外径部を支える外径環と、外径環のさらにその外周部を覆いかぶさるように外径環を支え、その半対側に研磨装置に設けられたカンザシと契合する凹球面部を有する外筒と、外筒と受け材の間に介在し両者を回転移動可能に継承する滑り部材を具備した保持具を開示する。

第１態様の構成および作用につき、図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明する。
図１Ａは、本発明の実施の形態の第１態様である保持具の構成例を示す分解断面図であり、図１Ｂは、その動作状態を示す断面図である。

本態様の保持具Ｈ１０は、収納凹部６ａを備えた有底筒状の外筒６と、シート材３を介してレンズ１（光学素子）を保持して収納凹部６ａに収容される受け材４と、レンズ１の外縁部（コバ部１ａ）を支持するように、受け材４と同軸に配置される外径環５を備えている。

外筒６の背面側には、図示しない研磨装置側のカンザシ９の先端部の球面状の自在継手部９ａが係合する凹球面のカンザシ穴６ｂが設けられている。
まず、加工を行うレンズ１を、レンズ１の径で嵌合して径方向で支える外径環５に挿入する。このときレンズ１は加工される被加工面２ｂ（球面）と反対側の保持面２ａがシート材３と接し、シート材３を固着する受け材４を介して当該レンズ１の厚さ方向に支えられる。

外径環５は受け材４に固着されており、互いに固着されたシート材３、受け材４および外径環５と、これらに挿入されて保持されたレンズ１の４つの要素が一体となる。ただし、レンズ１は受け材４および外径環５に挿入されたのみで固着はされておらず、あくまで外径環５への嵌合と受け材４との摩擦力による接触によりその内部に装着されている。

次に前述のようにシート材３、受け材４、外径環５と一体化したレンズ１を、外径環５の外径より大きな内径を有する外筒６に挿入し、図示省略した既存の研削機や研磨機に装着されたカンザシ９より外筒６を介して、図１Ｂに例示されるように、研磨皿８（加工工具）の研磨作用面８ａに押圧し研磨加工を実施する。

このとき外筒６と外筒６に装着した受け材４は、互いに相対的な回転運動を行ないやすいように摩擦係数の小さな滑り部材７を介して接触し係合されている。レンズ１の保持面２ａと接し、レンズ１を支える受け材４との間に介在するシート材３は、レンズ１を研磨加工する際にレンズ１と相対的な滑り（空転）を生じないように保持する必要があるため、摩擦係数が大きな素材となっている。

すなわち、研磨加工時にレンズ１とシート材３は相対運動を発生せず、滑り部材７（受け材４）と外筒６との間で相対的な滑りが生じるようにするため、滑り部材７は受け材４に固着されたシート材３よりも摩擦係数が小さな素材で構成される。滑り部材７の摩擦係数がシート材３の摩擦係数より小さいことで、受け材４と外筒６が滑りやすく、レンズ１とシート材３は滑ることなく保持することができる。もちろんシート材３は既存の素材でも構わず、シート材３よりも滑りやすい摩擦係数の小さな滑り部材７を選定すれば問題ない。

これによりレンズ１とシート材３での相対的な空転運動（滑り変位）が生じず、レンズ１がシート材３と擦れないことから、シート材３の摩滅やレンズ１の保持面２ａ（光学機能面）へのキズの発生を防止することができる。

また、レンズ１を支えるシート材３を固着する受け材４には、レンズ１の外径を支える外径環５が固定されており、この外径環５は受け材４と共に滑り部材７を介して、外筒６に対して回転することになる。

すなわちレンズ１と相対的な回転運動を行なわない受け材４に固着された外径環５もレンズ１との相対運動を行なうことがないため、レンズ１の回転によるコバ部１ａとの擦れで摩滅することがない。

従って、上述の従来技術のように、レンズ１の研磨に伴う外径環５の摩滅が生じることがないため、その都度、外径環５の交換を行なう作業を省くこともできる。外径環５とレンズ１の相対運動がないことから、両者の擦れに伴う摩滅に加え、レンズ１のコバ部１ａの破損などを防止することもできるとともに、外径環５とレンズ１とが契合した状態が維持および保持されるため、コバ部１ａの薄いレンズ１であっても回転運動に伴って外径環５からレンズ１が脱落することを防止することができる。

また、滑り部材７と受け材４の間で、摩擦力を小さくして積極的にすべる構造を採用することで、例えば研磨皿８からの回転力が伝わりにくい小径のレンズ１であっても、レンズ１の保持面２ａのキズを防止しながら容易にレンズ１を回転させることが可能となる。

保持具Ｈ１０におけるレンズ１の回転に関してもシート材３の摩擦係数に依存した面接触でのすべり摩擦であるため、玉軸受け（ベアリング）のような点接触に伴う転がり摩擦と異なり、研磨加工での圧力や加工力による力の変動に対しても、保持具Ｈ１０におけるレンズ１の保持部は高い剛性を発揮することができる。このため回転運動に伴うレンズ１や保持具Ｈ１０の振動も抑えられ、レンズ１の被加工面２ｂに、より高い研磨精度を得ることができる。

また、上述の図１Ａおよび図１Ｂに例示された保持具Ｈ２０では、滑り部材７を外筒６に固着させ、滑り部材７と受け材４が接触して滑る構造が例示されているが、逆に滑り部材７を受け材４に固着し、滑り部材７と外筒６が互いに滑って相対運動を行っても同様の効果が得られる。

さらに、滑り部材７をいずれの部材にも固着させず、外筒６と受け材４の間にシート状に介在させて挟んだだけでも、滑り部材７と受け材４、もしくは滑り部材７と外筒６のいずれか、あるいは両者の間で滑ることになるため、滑り部材７を固着させずに利用しても構わない。

また、レンズ１と一体化して回転すべき部材はシート材３、受け材４、外径環５のみとなるため、外筒６の側から受け材４等に回転力を伝達する場合に比較して外筒６等の剛性を小さくでき、保持具Ｈ１０のすべての構成要素を軽量に構成することが容易になり、回転時の起動トルクが小さくレンズ１を保持具Ｈ１０に対して滑らせる（空転させる）ことなく保持することができる。

次に、本実施の形態の第２態様について説明する。
この第２態様では、レンズを傾動自在に支持しながらレンズ保持具を押圧するカンザシ構造の代わりに、弾性材の変形に依存してレンズ保持具を傾動自在に押圧する保持手段を利用する構造を開示する。

すなわち、光学素子を回転自在に保持し、その回転軸が工具皿の球心を概略通るように配置するとともに、回転軸と同軸方向に加圧しながら前記工具皿を回転かつ揺動させることで光学素子を研削または研磨する光学素子加工装置の保持具において、光学素子を研磨する被研磨面と反対側にある裏面と接し光学素子を保持するシート材と、シート材を固着しシート材を介して光学素子を支える受け材と、受け材に固着され光学素子の外径部を支える外径環と、外径環のさらにその外周部を覆いかぶさるように外径環を支える外筒と、前記外筒と受け材の間に介在し両者を互いに回転可能に継承する滑り部材と、外筒を弾性的に押圧する弾性材と、研磨機に取り付けられ弾性材を押圧する押圧部材を具備する保持具を開示する。

第２態様の構成および作用につき、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。
図２Ａは、本発明の実施の形態の第２態様である保持具の構成例を示す分解断面図であり、図２Ｂは、その動作状態を示す断面図である。

図２Ａおよび図２Ｂを用いて作用を説明するが、上述の図１Ａおよび図１Ｂと同じ部材は同じ符号を付して説明を省略する。
この第２態様の保持具Ｈ２０では、研磨機がレンズ保持具を押圧保持する際に、上述の第１態様では回転傾斜自在に球体を介して契合するカンザシ９により押圧したのに対し、保持具Ｈ２０の自在な傾斜を弾性材１０の変形により得る押圧方式を採用している点が異なっている。

具体的にはレンズ１を支えるシート材３、受け材４および外径環５は上述の第１態様の保持具Ｈ１０と同様であるが、外径環５を支えるために、外径環５に覆いかぶさるように配置される外筒１６が、弾性材１０を介して押圧する機構である点が第１態様と異なる。

シート材３、受け材４、外径環５、外筒１６、滑り部材７に関しては、上述の図１Ａおよび図１Ｂと同様に、外筒１６の収納凹部１６ａに設けられた滑り部材７で外筒１６と受け材４（レンズ１）を互いに滑って回転させるための構造となっている。

ここで、保持具Ｈ２０の外筒１６は、背面１６ｂに配置された弾性材１０を介して図示省略した研磨機に回転自在に取り付けられたスピンドル１１により押圧され、レンズ１と研磨皿８とを摺動させて研磨加工を行う。

レンズ１の被加工面２ｂは研磨皿８の研磨作用面８ａに押圧され、回転および揺動運動によって研削または研磨加工が行われるが、このときレンズ１を押圧するスピンドル１１は弾性材１０を介して押圧することで、研削研磨加工中のレンズ１を傾斜自在に押圧して加工を行うことができる。

このため、レンズ１とシート材３および外径環５の間で、互いに相対運動を生じさせることなくレンズ１を押圧しながら研削または研磨を行うことができる。これにより、保持具Ｈ２０では、コバ部１ａの薄いレンズ１でも外径環５から脱落することなく安定に保持できると共に、シート材３や外径環５の摩滅やレンズ１の保持面２ａ（光学機能面）へのキズの発生を防止することができる。

外筒１６と受け材４の間に配置された滑り部材７は、レンズ１を保持するシート材３および受け材４と外径環５を研磨による回転運動に対して滑らせることを目的としているため、外筒１６と受け材４の界面を平面形状として平坦な形状の滑り部材７を配置することで、多様なレンズ１の形状に対しても、滑り部材７は、同じ簡便な平面形状で対応することができ、汎用性が高いものとなる。レンズ１の形状に関係なく平面で配置することができ、保持具Ｈ２０の外筒１６や受け材４等の部材の製作や滑り部材７の設置など容易に行なうことができる。

一方、本実施の形態の第３態様では上述の第２態様における保持具Ｈ２０において、レンズを傾斜自在に押圧する弾性材が、レンズを工具に押さえつけるような傾斜を生じるための球面形状を介して押圧する構造を開示する。

すなわち、第２態様請に開示された保持具において、外径環の外周部を覆いかぶさるように外径環を支える外筒が凸球面部を有し、前記凸球面部の球心が光学素子の外周端を通り被研磨面に接する接線と、光学素子の回転軸との交点に構成してなる構成を開示する。
（作用）
この第３態様では上述の第２態様における保持具において、レンズを傾斜自在に押圧する弾性材が、レンズを工具に押さえつけるような傾斜を生じるための球面形状を介して押圧する構造となる。

具体的には、レンズおよびレンズを支える受け材や外径環を、滑り部材を介して覆い押圧する外筒において、外筒を押圧する弾性材が接する部分が凸球面形状を呈している。このとき外筒を押圧する弾性材は、研削や研磨加工のときにレンズが加工力により傾斜するときの位置変化を吸収するために介在している。

弾性材が位置変化を吸収する際に、弾性材の変形で任意の位置変化を発生させるだけではなく、外筒に球面形状を形成することで、位置変化を外筒の球面に沿って発生させることを意図している。このとき球面は凸球面で形成され、その球心は光学素子の外周端を通り被研磨面に接する接線と、光学素子の回転軸との交点になるように構成する。

すなわちレンズの被加工面より工具側に位置するようになり、弾性材での傾斜による位置変化は、外筒の背面の凸球面の該球心を中心に発生することになる。
ここで、外筒の背面の凸球面の球心を前記した位置に配置する理由は、レンズ研磨の経験から見出した位置であるとともに、研磨で発生する加工力をもっとも有効に支えることができるためである。

例えば、被研磨面が平面形状であると仮定すると、平面形状を研磨加工する際に、研磨力に対抗して被研磨物を有効に支えるには、被研磨面と一致する平面上で支えることが好ましい。これは被加工面で発生する力により被加工物を回転させようとするモーメントを発生させず、良好な平面形状を得るためには重要な位置となる。

これと同様に、球面形状においても、その球面全体で発生する加工力に抗して支える有効な位置が存在するが、これが経験的に前述した球心の位置が最適となる。特に大きな力が発生するレンズの外周端において、その外周端を通る接線の延長線上とレンズの回転軸の交点に前記球心を配置することがもっとも有効であり、経験的にも該位置に前記凸球面の球心を配置することが好ましい。

本実施の形態の第４態様では、上述の第１態様〜第３態様で示す滑り部材を形成する形状が、平面形状である構造を開示する。
（作用）
上述の図１Ａ、図１Ｂおよび図２Ａ、図２Ｂでも示すように、滑り部材７はレンズ１を支えるシート材３，受け材４，外径環５と、外筒６（外筒１６）との界面に介在する。滑り部材７の役割は前述したように、研磨皿８とレンズ１の相対運動による研磨加工において、滑り部材７で滑らせることで、レンズ１の保持面２ａとシート材３が滑ることを防止している。このため滑り部材７の摩擦係数は、シート材３より小さなもので構成される。

ここで滑り部材７は、他の部分よりも滑りやすい構成および構造であることが重要であるため、複雑な形状により互いの接触面積や接触状態が変化するような構造では問題となる。そのためには受け材４と外筒６の互いの形状を近似させて容易に構成しやすい平面形状がもっとも好ましくなる。平面形状であれば、両部材の形状を用意に創成することができるとともに、互いのすり合わせ（接触状態）を安定して得ることができるため、滑り部材７を介在させて構成することが容易となる。

もちろん平面形状以外の形状であっても、受け材４と外筒６が滑り部材７を介して、安定した接触状態を得られればこの限りではないが、平面形状がもっとも適しているといえる。特に互いの形状に誤差があったとしても、受け材４も外筒６も平面形状であれば、両者をすり合わせて形状を整えることも容易であり、平面形状が安定した接触状態を確保する上でもっとも適しているといえる。

接触状態が変化することは、外筒６と受け材４との圧力分布の変化が生じることになり、圧力分布の変化は互いの摩擦力の変化となるため、容易に形状をすり合わせて構成することができる平面形状が最適である。

次に、上述の各態様を踏まえて、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図３は、本発明の一実施の形態である保持具の構成および作用の一例を示す断面図である。この実施の形態１に開示される保持具Ｈ１１は、上述の図１Ａおよび図１Ｂに例示された保持具Ｈ１０をより具現化したものであり、共通の要素は同一符号を付して重複した説明は割愛する。

この図３は、既存の研磨機で利用されるカンザシ９を介して、本実施の形態の保持具Ｈ１１を利用して凸メニスカスレンズ等のレンズ１の研磨加工を実施している様子を示す。
（構成）
レンズ１の保持面２ａに接するように、摩擦係数が大きな超弾性材であるポリウレタンからなるシート材３が、受け材４に固着されている。受け材４はレンズ１の保持面２ａを支えるために、保持面２ａは凹凸が反転した形状を有しており、この受け材４の形状は、レンズ１の保持面２ａの曲率半径にシート材３の厚さの分だけ加減した曲率半径を有している。

例えば図３では、レンズ１の保持面２ａが凹球面であるため、受け材４は反転した凸球面で、かつその球面の曲率半径はシート材３の厚さを保持面２ａの曲率半径から減じた寸法となる。受け材４が有する球面と反対面は平面形状に形成され、該平面にアセタール樹脂であるポリアセタールや、フッ素樹脂であり特にテフロン（デュポン社の登録商標）など摩擦係数の小さな滑り部材７が取り付けられている。

また受け材４の外周部には、レンズ１の外径部分であるコバ部を挿入し支える円環状の外径環５が取り付けられている。
さらに滑り部材７を介して外径環５、受け材４に収納凹部６ａが覆いかぶさるように、外径環５の外径を支える外筒６が配置される。外筒６の背面の中心には、図示省略した研磨装置に設けられるカンザシ９の自在継手部９ａと契合するための凹球面であるカンザシ穴６ｂを有する。

なお、この保持具Ｈ１１では、図３に例示されるように、外筒６の背面には、カンザシ穴６ｂと同心円状に凹形段差部６ｃが設けられ、凹形段差部６ｃの中心部は、カンザシ穴６ｂの配置部分が突出している。

この外筒６の形状に対応して、受け材４の背面側には、外筒６の凹形段差部６ｃに対応した深さの凹形段差部４ａと、カンザシ穴６ｂの部分の突出高さに対応した深さのカンザシ部逃穴４ｂが同心円状に設けられている。

そして、受け材４の凹形段差部４ａの平坦な底面と、外筒６の凹形段差部６ｃの平坦な底面との間に、平坦な滑り部材７が配置されている。
これにより、凸メニスカスレンズの凹面側（この場合、レンズ１の保持面２ａ）と、カンザシ９の自在継手部９ａによる保持具Ｈ１１の支持点が近くなるようにして、凸メニスカスレンズであるレンズ１が保持具Ｈ１１に安定に保持されるようになっている。
（作用）
研削や研磨加工を行うレンズ１を、レンズ１の径で嵌合して径方向で支える外径環５に挿入する。このときレンズ１は加工される球面（被加工面２ｂ）と反対側の保持面２ａがシート材３と接し、シート材３を固着する受け材４を介してレンズ１の厚さ方向に支える。外径環５は受け材４に固着されており、互いに固着されたシート材３、受け材４、外径環５とこれに挿入されたレンズ１の４つの部材が一体となる。ただしレンズ１は挿入されたのみで固着はされておらず、あくまで外径環５への嵌合と受け材４との摩擦力による接触によりその内部に装着されている。

次に前述のようにシート材３、受け材４、外径環５と一体化したレンズ１を、外径環５の外径より大きな内径を有する外筒６の収納凹部６ａに挿入し、図示省略した既存の研削機や研磨機に装着されたカンザシ９の自在継手部９ａをカンザシ穴６ｂに嵌合させることにより外筒６を介して押圧し加工を実施する。

このとき外筒６と当該外筒６に装着した受け材４は、互いに相対的な回転運動を行ないやすいように摩擦係数の小さなテフロン（デュポン社の登録商標）やポリアセタール樹脂からなる滑り部材７を介して接触し係合されている。

レンズ１の保持面２ａと接し、レンズ１を支える受け材４との間に介在するシート材３は、レンズ１を研磨加工する際にレンズ１と相対的な滑りを生じないように保持する必要があるため、ポリウレタン樹脂など摩擦係数が大きな素材となっている。

すなわち研磨加工時にレンズ１とシート材３は相対運動を発生せず、受け材４の背面に設けられた滑り部材７と外筒６との間で相対的な滑りが生じるようにするため、滑り部材７は受け材４に固着されたシート材３よりも摩擦係数が小さな素材で構成される。

滑り部材７の摩擦係数がシート材３の摩擦係数より小さいことで、受け材４と外筒６が滑りやすく、レンズ１とシート材３は滑ることなく保持することができる。もちろんシート材３はポリウレタン以外の素材でも構わず、シート材３よりも滑りやすい摩擦係数の小さな滑り部材７を選定すれば問題ない。しかし実際には研磨加工中に研磨液に伴う水が界面に介在するため、滑り部材７に関しては摩擦係数が小さいほど好ましいため、フッ素系樹脂、特にテフロン（デュポン社の登録商標）がもっとも有効である。

これによりレンズ１とシート材３での相対運動が生じず、レンズ１がシート材３と擦れないことから、シート材３の摩滅やレンズ１の保持面２ａへのキズ発生を防止することができる。

また、本実施の形態の場合には、レンズ１を支えるシート材３を固着する受け材４には、レンズ１の外径を支える外径環５が固定されており、この外径環５は受け材４と共に滑り部材７を介して回転することになる。

すなわちレンズ１と相対的な回転運動を行なわない受け材４に固着された外径環５もレンズ１との相対運動を行なうことがないため、レンズ１の回転による擦れで摩滅することがない。

従って、従来技術のようにレンズ１の研磨に伴う外径環５の摩滅が生じることがないため、外径環５の磨滅の都度、外径環５の交換を行なう煩雑な作業を省くこともできる。
外径環５とレンズ１の相対運動がないことから、両者の擦れに伴う摩滅に加え、レンズ１のコバ部１ａの破損などを防止することもできるとともに、外径環５とレンズ１が契合した状態が維持されることにより、レンズ１は保持具Ｈ１１に安定に保持されるため、コバ部１ａの薄いレンズ１であっても回転運動に伴い外径環５からレンズ１が脱落することを防止することができる。

また、滑り部材７と受け材４の間で積極的にすべる構造を採用することで、例えば、研磨皿８からの回転力が伝わりにくい小径のレンズ１であっても、レンズ１の保持面２ａのキズを防止しながら容易にレンズ１を回転させることが可能となる。

保持具Ｈ１１の回転に関しても、レンズ１に対しては、シート材３の摩擦係数に依存した面接触でのすべり摩擦であるため、玉軸受け（ベアリング）のような点接触に伴う転がり摩擦と異なり、研磨加工での圧力や加工力による力の変動に対しても高い剛性を発揮することができる。このため回転運動に伴う保持具Ｈ１１の振動も抑えられ、保持具Ｈ１１に保持されたレンズ１の被加工面２ｂに、より高い研磨精度を得ることができる。

また、図３では滑り部材７を外筒６に固着させ、滑り部材７と受け材４が接触して滑る構造を示しているが、逆に滑り部材７を受け材４に固着し、滑り部材７と外筒６が互いに滑って相対運動を行う構成としても同じ効果が得られる。

さらに滑り部材７を、受け材４および外筒６のいずれの部材にも固着させず、外筒６と受け材４の間にシート状に介在させ挟んだだけでも、滑り部材７と受け材４、もしくは滑り部材７と外筒６のいずれか、あるいは両者の間で滑ることになるため、滑り部材７を固着させずに利用しても構わない。

またレンズ１と一体化して回転すべき部材はシート材３、受け材４、外径環５のみとなるため、すべてを軽量で構成することが容易になり、回転時の起動トルクが小さくレンズ１を保持具Ｈ１１に対して滑らせることなく保持することができる。
（実施の形態１の効果）
本実施の形態によれば、コバ部１ａの薄いレンズ１であっても、既存のカンザシ９を利用しながら、保持具Ｈ１１からレンズ１が脱落したり保持具Ｈ１１を破損したりすることなく安定したレンズ１の研削および研磨加工を行うことができるとともに、小径のレンズ１であっても安定した回転運動を確保しながら研削および研磨加工を行うことができる。

すなわち、研磨や研削等の加工で、加工対象のレンズ等の光学素子との間に流体が介在することで摩擦による保持力が小さくなるような状態でも、光学素子と一体化して容易に回転させ、コバ部分が薄いレンズや小径レンズ等の光学素子においても安定した研磨や研削加工を行うことが可能な保持具Ｈ１１を提供することができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の他の実施の形態である保持具の構成および作用の一例を示す断面図である。

この図４に例示される保持具Ｈ２１の構成は、上述の図２Ａおよび図２Ｂに例示された保持具Ｈ２０の構成を、例えば、凸メニスカスレンズであるレンズ１に対応してより具現化したものである。

すなわち、図４には、レンズ１を傾動自在に支持しながらレンズ保持具を押圧するカンザシ構造ではなく、弾性材の変形に依存してレンズ保持具を傾動自在に押圧する保持手段に、本実施の形態の保持具Ｈ２１を装着し、凸メニスカスレンズの研削あるいは研磨加工を実施している様子を示す。

上述の図２Ａおよび図２Ｂに例示された保持具Ｈ２０と同じ機構や機能を有する部材に関しては、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施の形態の保持具Ｈ２１では、シート材３を介して受け材４および受け材４に装着された外径環５の内部に挿入したレンズ１を、収納凹部１６ａの内部に収容し、外径環５の外周部から覆いかぶさるように外径環５を支える外筒１６に関して、収納凹部１６ａの背面１６ｂに球状受け面１３が設けられている。

外筒１６が有する球状受け面１３には、カップ上に形成された押圧材１２に装着された、例えばＯリング状の弾性材１０が接している。弾性材１０を装着した押圧材１２はネジ１４を介して、図示省略した研磨装置の回転軸であるスピンドル１１に回転自在に取り付けられている。

また、外筒１６の収納凹部１６ａの周辺部には、外径環５に対応した口径のリング状凹溝１６ｃが外筒１６と同心円状に形成されており、受け材４に装着された外径環５の背面側が嵌合される構造となっている。

これにより、例えば、受け材４、外径環５、外筒１６の剛性を確保しつつ、保持具Ｈ２１の厚さ方向の寸法や重量を削減して、小型軽量化を実現できる。
（作用）
以下、図４を参照して保持具Ｈ２１の作用を説明するが、上述の図２Ａおよび図２Ｂと同じ機構および機能を有する部材に関しては、同じ番号を付して説明を省略する。

本実施の形態の保持具Ｈ２１でも、レンズ１と、このレンズ１を支えるシート材３、受け材４、外径環５があたかも１つのレンズであるかのように一体化し、外筒１６に対して滑り部材７を介して回転自在に構成されている。

研削もしくは研磨加工を行うレンズ１を外径環５に挿入し、該状態で図示省略した研磨機のスピンドル１１からの荷重によりレンズ１は研磨皿８に押圧され、研磨皿８の回転および揺動運動によってレンズ１を研削もしくは研磨加工を行う。

このときレンズ１は、外径環５に挿入することで径方向となるコバ部１ａが支えられ、スピンドル１１からの荷重に対しては保持面２ａで接するシート材３を介し受け材４で支えられる。

さらに受け材４は、レンズ１を受ける面と反対側（収納凹部１６ａの平坦な底面）で滑り部材７を介して外筒１６で押圧される。
外筒１６はＯリングなどの弾性材１０を介して、スピンドル１１に螺着された押圧材１２により加工荷重が負荷される。

ここで、本実施の形態の保持具Ｈ２１の場合、レンズ１およびレンズ１と一体化して回転するシート材３、受け材４、外径環５を押圧する外筒１６の収納凹部１６ａは、弾性材１０で押圧される部分が欠球状の球状受け面１３を呈している。

特に図４で示す凸メニスカスレンズの凸球面（レンズ１の被加工面２ｂ）を加工する際には、押圧される球状受け面１３は凸球面となる。球状受け面１３の凸面はその球の中心となる球心Ｏ１３が、レンズ１の被加工面２ｂより図４で下側、つまり研磨皿８の側になる。

具体的には、図４に示す線分Ａにより定まる線分Ｂと保持具Ｈ２１（レンズ１）の回転軸Ｃの交点にその球心Ｏ１３を有する配置となる。ここで線分Ａは、レンズ１の被加工面２ｂの球心Ｏ１とレンズ１の被加工面２ｂの最外周の点を結ぶ線分であり、線分Ｂは、線分Ａが通るレンズ１の最外周の点を通り、線分Ａに対する法線である。

球状受け面１３の球心Ｏ１３が、線分Ｂとレンズ１の中心軸（保持具Ｈ２１の回転軸Ｃ）との概略交点に形成されることで、研削や研磨加工の際にレンズ１に強い加工力が加わったりしても、レンズ１は、外筒１６と弾性材１０との間、つまり球状受け面１３に沿って傾斜することになる。

球状受け面１３の球心Ｏ１３を中心としてレンズ１およびシート材３、受け材４、外径環５、外筒１６が弾性材１０との間で傾斜することで、レンズ１はその外周部が研磨皿８の研磨作用面８ａに押さえつけられるような挙動となる。

これによりレンズ１のコバ部１ａが薄い場合でも、前述してきた滑り部材７による一体化した回転運動での脱落防止に加え、コバ部１ａを研磨皿８の研磨作用面８ａに押さえつけるような挙動が加わることで、さらに外径環５よりレンズ１が脱落することを防止することができる。

また、線分Ｂとレンズ１の中心軸（保持具Ｈ２１の回転軸Ｃ）との概略の交点に球状受け面１３の球心Ｏ１３を配置することは、レンズ１の被加工面２ｂで発生する加工力に対して、もっとも加工中の振動や加工力の変動を抑えられることが経験的につかめており、球状受け面１３の球心Ｏ１３を該位置に配置することが最も有効である。

また、コバ部１ａの薄いレンズ１に対しての有効性を示したが、もちろんコバ部１ａが薄くない形状のレンズ１であっても同様な効果が得られることは明らかであり、加工対象のレンズ１の形状を限定するものではない。

また、同様に、小径のレンズ１であれば、本実施の形態の滑り部材７を介した構造が、加工中のレンズ回転運動に対して有効であるが、小径に限らず大口径のレンズ１であっても同じような効果を得られることは明らかであり、利用するレンズ１のサイズを限定するものではない。

（実施の形態２の効果）
本実施の形態の保持具Ｈ２１によれば、弾性材１０によりレンズ１を押圧して保持する構成の場合でも、コバ部１ａの薄いレンズ１に対して保持具Ｈ２１から脱落したり、保持具Ｈ２１を破損したりすることなく、レンズ１の安定した研削および研磨加工を行うことができるとともに、小径のレンズ１であっても安定した回転運動を確保しながら研削および研磨加工を行うことができる。

すなわち、レンズが保持具より脱落あるいはコバ部分が破損する主な要因の１つとして、研磨加工中にレンズと保持具が一体化せずに、レンズが保持具内で滑って相対的な回転運動を生じる現象が考えられる。上述の各実施の形態ではこの相対的な回転運動を防止することで、コバの薄いレンズでも保持具により容易に研削、研磨加工が実施できるようにしている。

以上説明したように、本発明の各実施の形態によれば、コバ部１ａが薄いレンズ１や小径のレンズ１に対して、レンズ１の脱落やコバ部１ａの破損、精度低下を防止しながら、安定した回転運動により、レンズ１の被加工面２ｂにおける高い研磨精度と、レンズ１の保持面２ａにおけるキズの発生防止を実現することができる。

特に本発明の各実施の形態の保持具では厚さが薄いレンズや、外径が小さいレンズ、あるいは研磨面に高い面精度を要求するレンズに対して、研削や研磨加工中にレンズを安定して保持することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
（付記１）レンズや平面ガラスの光学素子と工具を互いに擦り合わせ、互いの回転および揺動による相対運動により光学素子を研削研磨加工する際に用いる光学素子の保持具において、光学素子が研磨される被研磨面と反対側にある裏面と接し光学素子を保持するシート材と、シート材を固着しシート材および光学素子を支える受け材と、受け材に固着され光学素子の外径部を支える外径環と、外径環のさらにその外周部を覆いかぶさるように外径環を支え、その半対側に研磨装置に設けられたカンザシと契合する凹球面部を有する外筒と、外筒と受け材の間に介在し両者を回転可能に継承する滑り部材を具備することを特徴とする光学素子の保持具。

（付記２）光学素子を回転自在に保持し、その回転軸が工具皿の球心を概略通るように配置するとともに、回転軸と同方向に加圧しながら前記工具皿を回転かつ揺動させることで光学素子を研削または研磨する光学素子加工装置の保持具において、光学素子を研磨する被研磨面と反対側にある裏面と接し光学素子を保持するシート材と、シート材を固着しシート材を介して光学素子を支える受け材と、受け材に固着され光学素子の外径部を支える外径環と、外径環のさらにその外周部を覆いかぶさるように外径環を支える外筒と、前記外筒と受け材の間に介在し両者を互いに回転可能に継承する滑り部材と、外筒を弾性的に押圧する弾性材と、研磨機に取り付けられ弾性材を押圧する押圧部材を具備することを特徴とする光学素子の保持具。

（付記３）付記２に記載する保持具において、外径環の外周部を覆いかぶさるように外径環を支える外筒が凸球面部を有し、前記凸球面部の球心が光学素子の外周端を通り被研磨面に接する接線と、光学素子の回転軸との交点に構成してなることを特徴とする付記２記載の光学素子の保持具。

（付記４）付記１、２、３記載の保持具において、滑り部材が外筒と受け材間で平面形状にて形成させることを特徴とする光学素子の保持具。

本発明の実施の形態の第１態様である保持具の構成例を示す分解断面図である。 その動作状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態の第２態様である保持具の構成例を示す分解断面図である。 その動作状態を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である保持具の構成および作用の一例を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である保持具の構成および作用の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ レンズ
１ａ コバ部
２ａ 保持面
２ｂ 被加工面
３ シート材
４ 受け材
４ａ 凹形段差部
４ｂ カンザシ部逃穴
５ 外径環
６ 外筒
６ａ 収納凹部
６ｂ カンザシ穴
６ｃ 凹形段差部
７ 滑り部材
８ 研磨皿
８ａ 研磨作用面
９ カンザシ
９ａ 自在継手部
１０ 弾性材
１１ スピンドル
１２ 押圧材
１３ 球状受け面
１４ ネジ
１６ 外筒
１６ａ 収納凹部
１６ｂ 背面
１６ｃ リング状凹溝
Ｈ１０，Ｈ１１ 保持具
Ｈ２０，Ｈ２１ 保持具
Ｃ 保持具Ｈ２１の回転軸
Ｏ１ レンズ１の球心
Ｏ１３ 外筒１６の球状受け面１３の球心

Claims (4)

1. 光学素子を保持して加工工具に擦り合わせる保持具であって、
   前記光学素子の前記加工工具に摺接する被加工面と反対側の保持面に接するシート材と、
   前記シート材を介して前記光学素子を支える受け材と、
   前記受け材に支持された前記光学素子の外縁部を支える外径環と、
   前記外径環の外周部を覆うように支持し、背面側に外部の揺動軸と契合する凹球面部を有する外筒と、
   前記外筒と前記受け材との間に介在し両者を回転可能に継承する滑り部材と、
   を含むことを特徴とする保持具。
2. 光学素子を回転自在に保持して加工工具に擦り合わせる保持具であって、
   前記光学素子の前記加工工具に摺接する被加工面と反対側の保持面に接するシート材と、
   前記シート材を介して光学素子を支える受け材と、
   前記受け材に前記シート材を介して保持された前記光学素子の外縁部を支持する外径環と、
   前記外径環の外周部を覆うように支える外筒と、
   前記外筒と前記受け材との間に介在し両者を互いに回転可能に継承する滑り部材と、
   弾性部材を介して前記外筒を弾性的に押圧する押圧部材と、
   を含むことを特徴とする保持具。
3. 請求項２に記載の保持具において、
   前記保持具の回転軸は前記加工工具の球心を概略通るように配置され、
   前記外筒は、前記弾性部材に接する凸球面部を有し、前記凸球面部の球心は前記光学素子の外周端を通り被加工面に接する接線と、前記光学素子の回転軸との交点に一致していることを特徴とする保持具。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の保持具において、
   前記滑り部材は、前記外筒と前記受け材との間の平坦な界面に介在することを特徴とする保持具。