JP2010076018A - レンズ搬送加工用のレンズホルダーおよびレンズ搬送加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ自動研磨装置において、中肉の薄いレンズを加工する時、加工中のレンズ変形を抑えつつ、安定した吸着搬送を可能にするレンズホルダーを提案すること。
【解決手段】真空吸着によって加工対象のレンズ２を保持するレンズホルダー６を備えたレンズ自動研磨装置１において、レンズホルダー６のレンズ受け面５に対してレンズ２の保持側レンズ面２ｂが弱いなか当り状態となるように、レンズ受け面５の曲面形状を規定して、加工時のレンズ２の変形を防止して精度良く研磨加工を行う。真空吸着による搬送時における弱いなか当り状態による真空吸着不足を補うために、レンズ２の保持側レンズ面２ｂに接するようにＶリング３９をレンズホルダー６に取り付けておき、レンズ２を確実に真空吸着できるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズの研磨・研削加工に用いるレンズホルダーに関し、特に、外周部分に比べて中心部分が薄いレンズを変形を伴うことなく精度良く加工できると共に当該レンズを真空吸着によって確実に保持して搬送できるようにしたレンズホルダーに関する。

レンズの研磨・研削を行う装置としては、レンズをレンズホルダーによって真空吸着して、レンズ研磨用のレンズ加工皿に押し付けた加工位置まで搬送し、吸着を解除した状態でレンズ加工皿を回転および揺動させて、レンズの被加工レンズ面に研削・研磨加工を施し、加工後にレンズを再び真空吸着して、所定の場所に搬送するものが知られている。特許文献１にはこの形式のレンズ自動研磨装置が開示されている。

ここで、外周部分に比べて中央部分が薄い断面形状のレンズ（中肉の薄いレンズ）を加工する場合には、レンズをレンズホルダーによってレンズ加工皿に押圧した状態において、レンズに変形が生じ、これが原因となってレンズ面の加工精度が低下するおそれがある。

図５（「光学素子加工技術」より転記）を参照して説明すると、レンズ加工皿１００とレンズホルダー１０１のレンズ受け面１０２との間に保持される加工対象のレンズ１０３は、当該レンズ１０３における保持側レンズ面１０４とレンズ受け面１０２との間の形状差によって、中肉の薄いレンズ１０３には、その中心部分に変形が生ずる。図５（Ａ）に示すように、レンズホルダー１０１のレンズ受け面１０２とレンズ１０３の保持側レンズ面１０４の間において、それらの中心部分に隙間Δｈが形成され、外周部分が相互に接する場合（ふち取り状態、外当り状態）には、レンズ１０３の中央部分が保持側レンズ面１０４の側に変形した「なかだか面」の状態になる。これに対して、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、レンズホルダー１０１のレンズ受け面１０２とレンズ１０３の保持側レンズ面１０４の間において、それらの中心部分が接した状態において外周縁部分に隙間Δｈが形成される場合（なか当り）には、レンズ１０３の中央部分がレンズ加工皿１００の研磨面１０６の側に変形した「なかおち面」の状態になる。良好なレンズ加工を行うためには、図５（Ｂ）に示すように、「弱いなか当り状態」を形成することが望ましい。
特開２００６−１８１６５９号公報

ここで、手動操作式のレンズ加工装置の場合には、レンズホルダーに対して人の手によりレンズの交換作業が行われるので、操作上さして問題は無い。しかしながら、吸着機構を用いる自動搬送式のレンズ加工装置の場合には、レンズホルダーのレンズ受け面にレンズを確実に吸着保持できず、レンズの自動搬送が困難になる。

すなわち、レンズホルダーのレンズ受け面とレンズの保持側レンズ面の間には外周縁側に向かって開く隙間が形成されているので、レンズ受け面に形成した吸着穴から真空吸引によってレンズを吸着する場合に、レンズ受け面と保持側レンズ面の間を通ってエアーがリークしてしまい、レンズ吸着力が著しく低下し、レンズを真空吸着によって自動搬送することが困難である。

なお、真空吸着による自動搬送を考慮すると、最適なレンズホルダーのレンズ受け面は、「弱いなか当り」よりも、「弱い外当り」となる形状にして、吸着力を増すことが望ましい。しかし、上記のように、中肉の薄いレンズなどにおいては、「外当り」にするとレンズ加工面の変形が大きくなり、要求加工精度に応えられなくなってしまう。

本発明の課題は、この点に鑑みて、レンズ受け面が「弱いなか当り」が得られる形状となるように形成されているレンズの搬送加工用のレンズホルダーにおいて、真空吸着によるレンズの自動搬送を確実に行なうことができるようにすることにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、
加工対象のレンズを真空吸着して搬送すると共に、レンズの加工時に当該レンズの被加工レンズ面を加工皿に押圧した状態に保持するために用いるレンズ搬送加工用のレンズホルダーにおいて、
加工対象のレンズを保持するためのレンズ受け面と、
このレンズ受け面に開口している真空吸着穴と、
レンズ受け面を取り囲む状態に配置した可撓性素材からなるリング状部材とを有し、
レンズ受け面は、このレンズ受け面に保持されるレンズの保持側レンズ面に対して、その中心部分が接した状態においてその外周側の部分に隙間が形成される曲面形状をしており、
リング状部材の開口端は、レンズ受け面に前記レンズの保持側レンズ面の中心部分が接した状態において、当該保持側レンズ面の外周側の部分に接触可能な位置まで突出していることを特徴としている。

ここで、レンズの保持側レンズ面が凸球面の場合には、レンズ受け面を、凸球面よりも曲率半径が数パーセント大きな凹球面にすることによって、「弱いなか当り」状態を形成できる。この場合には、リング状部材の開口端が、レンズ受け面の中心に凸球面を内接させた状態において、当該凸球面上に位置するようにすればよい。

また、レンズの保持側レンズ面が凹球面の場合には、レンズ受け面を、凹球面よりも曲率半径が数パーセント小さな凸球面にすることによって、「弱いなか当り」状態を形成できる。この場合には、リング状部材の開口端が、レンズ受け面の中心に凹球面を外接させた状態において、当該凹球面上に位置するようにすればよい。

次に、本発明のレンズ搬送加工装置は、上記構成のレンズホルダーを有していることを特徴としている。

本発明のレンズホルダーにおいては、レンズ受け面に開口している吸着穴を取り囲む状態に可撓性素材からなるリング状部材が配置され、このリング状部材の開口端が、レンズ受け面に保持されたレンズの保持側レンズ面に丁度接するようになっている。したがって、レンズ受け面に加工対象のレンズを保持した状態では、レンズ受け面と、レンズ側の保持側レンズ面との間に、リング状部材によって密閉空間が形成される。したがって、密閉空間の内部に位置する吸着穴から真空吸引することによって、十分な吸着力でレンズをレンズホルダーに吸着保持できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したレンズ自動研磨装置の実施の形態を説明する。

図１は本実施の形態に係るレンズ自動研磨装置の全体構成図である。レンズ自動研磨装置１は、中肉の薄いレンズ２、例えば凹メニスカスレンズの研磨加工用のものであり、上向きで垂直に配置された研磨用の加工皿３と、上側から加工皿３の凸球面状の研磨面４に対峙しているレンズ受け面５を備えたレンズホルダー６とを有している。加工皿３はその中心軸線回りに回転駆動機構７によって回転駆動される。レンズホルダー６は、ホルダー支持機構８の下端部に支持されている。ホルダー支持機構８は、アーム９、ボールネジ・ナット機構１０、アームモーター１１を備えた昇降機構１２によって支持されており、昇降機構１２によってレンズホルダー６は加工皿３に対して昇降可能である。ホルダー支持機構８の中心には、真空ポンプ１３に連通した真空吸引管１４が配置されている。この真空吸引管１４はレンズホルダー６のレンズ受け面５に開口しており、レンズ受け面５にレンズ２を真空吸着により保持できるようになっている。

図２はレンズ自動研磨装置１の主要部分を示す概略部分断面図である。図３（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、レンズホルダー６を示す部分断面図、および、弱いなか当り状態を示す説明図である。

ホルダー支持機構８は、アーム９に垂直に固定されている円筒状の支持シャフト２１（図１参照）を備えており、この支持シャフト２１には円筒状のホルダーシャフト２２が同軸状に貫通した状態で固定されている。ホルダーシャフト２２の下端部の内部には、複数組のベアリング２３によって回転自在の状態で、中空のホルダースピンドル２４が同軸状態に取り付けられている。ホルダースピンドル２４の下端部はホルダーシャフト２２から下方に所定長さだけ突出しており、その下端には球状の先端部を備えたピボット軸部２５が形成されている。レンズホルダー６はピボット軸部２５を中心として首振り可能な状態で当該ピボット軸部２５の先端部に連結されている。レンズホルダー６とピボット軸部２５の連結状態は、下向きのカップ状の首振りホルダー受け２６によって保持されている。

レンズホルダー６は、全体として、下向きの浅い円形の皿形状をしており、円盤状の端壁部分３１と、この端壁部分３１の外周縁に形成されている外側円筒壁部分３２とを備えている。円盤状の端壁部分３１の中心部分には、下方に円形に突出している内側円筒壁部分３３と、この下端を封鎖している底壁部分３４とによって、円形凹部３５が形成されている。円形凹部３５の底面中心部には、ピボット軸部２５の先端部が首振り可能な状態で嵌り込んでいる半球状の軸受け部３６が形成されている。この軸受け部３６を中心として、その回りを取り囲む状態に、複数本の吸着穴３７が底壁部分３４に形成されている。吸着穴３７は円形凹部３５から下側のレンズ受け面５まで貫通している。

円形凹部３５は、カップ状の首振りホルダー受け２６および、その上側に取り付けた円盤状パッキン３８によって気密状態に封鎖されている。また、ホルダースピンドル２４の中心を貫通して延びている中空部２４ａは、その下端に形成したピボット軸部２５の上側の部位において放射状に分岐して、円形凹部３５に連通している。ホルダースピンドル２４の上端部には、不図示のロータリージョイントを介して、真空吸引管１４（図１参照）が接続されている。

ここで、レンズホルダー６における内側円筒壁部分３３の外周面には、可撓性素材、例えば、弾性特性を備えたゴム素材からなるＶリング３９が同軸状態に固定されている。Ｖリング３９の下半部分は下方に向けて外側に広がった円錐状のリップ４０となっており、このリップ４０の開口端４１は、レンズ受け面５に保持されたレンズ２に丁度接する位置まで突出している。なお、本例のレンズ受け面５は、底壁部分３４の下面３４ａに積層されたゴム製などの一定厚さの薄い保護膜３４ｂの表面によって規定されている。

レンズ２は凹メニスカスレンズであり、その下向きの被加工レンズ面２ａは凹面であり、その上向きの保持側レンズ面２ｂは凹球面であり、外周縁部分に比べて中心部分が薄いレンズ（中肉の薄いレンズ）である。図３（Ｂ）には分かり易くするために隙間を誇張して示してあるが、レンズホルダー６のレンズ受け面５は、保持側レンズ面２ｂの凹球面よりも曲率半径が数パーセント小さな凸球面とされ、「弱いなか当り」状態を形成できるようになっている。また、Ｖリング３９のリップ４０の開口端４１は、レンズ受け面５にレンズ２の保持側レンズ面２ｂ（凹球面）を同軸状態に外接させた状態において、その凹球面上に位置するようになっている。

この構成のレンズホルダー６を備えたレンズ自動研磨装置１において、レンズホルダー６のレンズ受け面５に対して加工対象のレンズ２の保持側レンズ面２ｂを芯合わせ状態で重ねると、保持側レンズ面２ｂにＶリング３９のリップ４０の開口端４１が丁度接した状態になり、レンズホルダー６のレンズ受け面５とレンズ２の保持側レンズ面２ｂの間が密閉される。この状態で真空ポンプ１３を駆動して真空引きすると、レンズ２がレンズホルダー６に対して確実に真空吸着された保持状態が形成される。よって、レンズ２の搬送を確実に行なうことができる。

また、加工時には、真空吸着状態を解除し、加工皿３の研磨面４に対してレンズを押圧した状態を形成し、この状態で加工皿３を回転させてレンズ２のレンズ面２ａの研磨加工を行う。Ｖリング３９のリップ４０の開口端４１は保持側レンズ面２ｂに接しているが、当該リップ４０によるレンズ２に対する加圧力は非常に小さいので、被加工レンズ面２ａへの影響は無視できる。したがって、「弱いなか当り状態」でレンズ２の変形を防ぎながら研磨加工を行うことができる。

（その他の実施の形態）
上記の例は、凹メニスカスレンズを加工する場合のものであるが、これ以外の形状のレンズを搬送および加工する場合にも、本発明のレンズホルダーを用いることができる。

また、Ｖリング３９の代わりに、異なる断面形状のリング状部材を用いることもできる。例えば、プラスチック製などの弾性特性を備えた吸着パッドを用いることができる。

さらに、図４に示すように、レンズ２Ａの保持側レンズ面２Ｂが凸球面の場合には、レンズ受け面５Ａを、凸球面よりも曲率半径が数パーセント大きな凹球面にすることによって、「弱いなか当り」状態を形成できる。この場合には、リング状部材の開口端４１Ａが、レンズ受け面の中心に凸球面を内接させた状態において、当該凸球面上に位置するようにすればよい。

本発明を適用したレンズ自動研磨装置の全体構成図である。 図１のレンズ自動研磨装置の主要部分を示す概略部分構成図である。 図１のレンズ自動研磨装置のレンズホルダーを示す部分断面図、および、レンズホルダーとレンズとの接触状態を示す説明図である。 レンズホルダーとレンズの別の例を示す説明図である。 レンズホルダーのレンズ受け面に対するレンズの当り状態を示す説明図である。

符号の説明

１ レンズ自動研磨装置
２ レンズ
２ａ 被加工レンズ面
２ｂ 保持側レンズ面
３ 加工皿
４ 研磨面
５ レンズ受け面
６ レンズホルダー
７ 回転駆動機構
８ ホルダー支持機構
９ アーム
１０ ボールネジ・ナット機構
１１ アームモーター
１２ 昇降機構
１３ 真空ポンプ
１４ 真空吸引管
２１ 支持シャフト
２２ ホルダーシャフト
２３ ベアリング
２４ ホルダースピンドル
２５ ピボット軸部
２６ 首振りホルダー受け
３１ 端壁部分
３２ 外側円筒壁部分
３３ 内側円筒壁部分
３４ 底壁部分
３４ａ 下面
３４ｂ 保護膜
３５ 円形凹部
３６ 軸受け部
３７ 吸着穴
３８ パッキン
３９ Ｖリング
４０ リップ
４１ 開口端

Claims (4)

1. 加工対象のレンズ（２、２Ａ）を真空吸着して搬送すると共に、前記レンズ（２、２Ａ）の加工時に当該レンズ（２、２Ａ）の被加工レンズ面（２ａ）を加工皿（３）に押圧した状態に保持するために用いるレンズ搬送加工用のレンズホルダー（６）において、
   加工対象のレンズ（２、２Ａ）を保持するためのレンズ受け面（５、５Ａ）と、
   このレンズ受け面（５、５Ａ）に開口している真空吸着穴（３７）と、
   前記レンズ受け面（５、５Ａ）を取り囲む状態に配置した可撓性素材からなるリング状部材（３９）とを有し、
   前記レンズ受け面（５、５Ａ）は、このレンズ受け面（５、５Ａ）に保持される前記レンズ（２、２Ａ）の保持側レンズ面（２ｂ、２Ｂ）に対して、その中心部分が接した状態においてその外周側の部分に隙間が形成される曲面形状をしており、
   前記リング状部材（３９）の開口端（４１、４１Ａ）は、前記レンズ受け面（５）に前記レンズ（２、２Ａ）の前記保持側レンズ面（２ｂ、２Ｂ）の中心部分が接した状態において、当該保持側レンズ面（２ｂ、２Ｂ）の外周側の部分に接触可能な位置まで突出していることを特徴とするレンズ搬送加工用のレンズホルダー（６）。
2. 請求項１に記載のレンズ搬送加工用のレンズホルダー（６）において、
   前記レンズ（２Ａ）の前記保持側レンズ面（２Ｂ）は凸球面であり、
   前記レンズ受け面（５Ａ）は、前記凸球面よりも曲率半径が数パーセント大きな凹球面であり、
   前記リング状部材（３９）の前記開口端（４１Ａ）は、前記レンズ受け面（５Ａ）の中心に前記凸球面を内接させた状態において、当該凸球面上に位置していることを特徴とするレンズ搬送加工用のレンズホルダー（６）。
3. 請求項１に記載のレンズ搬送加工用のレンズホルダー（６）において、
   前記レンズ（２）の前記保持側レンズ面（２ｂ）は凹球面であり、
   前記レンズ受け面（５）は、前記凹球面よりも曲率半径が数パーセント小さな凸球面であり、
   前記リング状部材（３９）の前記開口端（４１）は、前記レンズ受け面（５）の中心に前記凹球面を外接させた状態において、当該凹球面上に位置していることを特徴とするレンズ搬送加工用のレンズホルダー（６）。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載のレンズホルダー（６）を有していることを特徴とするレンズ搬送加工装置（１）。

Images