JP2016118492A - レンズの厚さ測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】脆性材料からなる被研磨物であるレンズの球面中心を迅速に位置決めして高精度に厚さ測定を行うレンズの厚さ測定装置を提供する。【解決手段】レンズの厚さ測定装置1はワークの厚さを測定するダイヤルゲージ10、ダイヤルゲージ保持部材9を備えた支柱3、ワーク支持基台14の中心でかつダイヤルゲージ10の測定子10−1と対向する位置に配置され、ワークの中心位置を支持するためのワーク中心位置支持棒15、ワーク支持基台14の中心と同心円の円周に等間隔で3点に配設されたワーク周辺位置支持棒16、ワーク中心位置支持棒15とワーク周辺位置支持棒16とに支持されるワークの円周側面に当接してワークの中心を測定子10−1の直下に位置決めするV型部材11とを有して構成される。【選択図】図1

Description

本発明は、レンズの厚さ測定装置に係わり、より詳しくは脆性材料からなる被研磨物であるレンズの球面中心を迅速に位置決めして高精度に厚さ測定を行うレンズの厚さ測定装置に関する。
従来、レンズ、特にカメラ用のレンズは、高精度の球面が要求される。このレンズの球面研磨では、レンズの被研磨面となる球面をオス型、この球面に対応する研粒面を有する研磨部材をメス型として、レンズの球面を研磨する。
レンズの設計上の球面が決まれば、この球面に対応するメス型も決まるから、研磨によってレンズが設計通りの球面に仕上がったかどうかを知るには、球面の中心の厚さを測定して、中心の厚さが設計通りかを見ることによって知ることができる。
例えば、研磨用加工液の温度を制御して一定に保つことにより、レンズ球面の基準位置である球心位置を安定させ、これにより研磨の形状転写性が向上し、面精度が向上するという球面倣い研削研磨方法及び球面倣い研削研磨装置が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)
しかしながら、特許文献1の装置は、研磨しながらレンズ球面の中心位置を安定させる、つまり一定の位置にあるように制御するというもので、装置が大掛かりであり、制御にも高度な技術を要求されるの、中小企業では使用に不向きであるという問題がある。
一般に、中小企業におけるレンズの研磨は、熟練工がメス型を手に持って、台上に固定されたレンズの被研磨球面を研磨する。そして、研磨の途中の適宜のところで、研磨中のレンズの中心厚さを測定する。
この測定には、汎用シックネスゲージを用いて手合わせで行つていた。汎用シックネスゲージは、種々あるが、望遠カメラの大口径レンズの厚さ測定には、0.01mm単位で測定可能な手持ちタイプの例えばミツトヨ製の測定器が用いられる。(例えば、非特許文献1参照。)
特開2002−355744号公報
Mitutoyo Catalog No.13、F−75頁、製品コードNo.7321
ところで、カメラのレンズには高精度の球面が要求され、通常4工程の研磨工程を通して球面を仕上げるが、工程ごとに又は各工程の途中においても、レンズの中心厚さを測定して球面の仕上がり状態を監視していく必要がある。
この場合、前述したように、手持ちタイプの汎用シックネスゲージを一方の手に持ち、他方の手にレンズを以って、レンズの中心を探していく。レンズの中心は、凸レンズであれば最も厚い位置であり、凹レンズであれば最も薄い位置である。
この中心位置を探し当てたところで、汎用シックネスゲージの指針が示す厚さを読み取って、要求されている球面の中心厚さとの差を調べながら研磨工程を進めていく。差がプラスであれが研磨を進め、差がマイナスであれば、そのレンズを廃棄する。
被研磨物であるレンズは脆性材料からなるので、その取扱いには慎重な注意を必要とする。それに加えて、望遠カメラ用の大口径レンズになると、測定に用いる汎用シックネスゲージも重いが、レンズも重い。
1個のレンズを仕上げるのに、4工程の研磨工程があるのに、各工程の途中でも球面の中心厚さの測定を行わねばならないから、手が疲れれて作業が遅くなり、研磨工程全体の能率が低下するという課題がある。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、脆性材料からなる被研磨物であるレンズの球面中心を迅速に位置決めして高精度に厚さ測定を行うレンズの厚さ測定装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のレンズの厚さ測定装置は、ワークの厚さを測定するダイヤルゲージと、該ダイヤルゲージを保持するダイヤルゲージ保持部材を備えた支柱と、上記ダイヤルゲージの測定子と対向する位置に配置され、上記ワークの中心位置を支持するためのワーク中心位置支持棒と、該ワーク中心位置支持棒を上下に伸縮可能に保持するワーク支持基台と、該ワーク支持基台において、上記ワーク中心位置支持棒を中心とする複数の同心円の円周に形成された複数の棒保持穴と、該棒保持穴に保持され、上記ワークの周辺部分を支持するワーク周辺位置支持棒と、上記ダイヤルゲージ保持部材の下方において上記支柱に保持され、上記ワーク中心位置支持棒と上記ワーク周辺位置支持棒とにより支持される上記ワークの円周側面に当接し、上記ワークの中心を上記測定子の直下に位置決めするV型部材と、を有するように構成される。
本発明は、脆性材料からなる被研磨物であるレンズの球面中心を迅速に位置決めして高精度に厚さ測定を行うレンズの厚さ測定装置を提供することができる。
本発明の実施例1に係るレンズの厚さ測定装置の外観構成斜視図である。 (a)は実施例1に係るレンズの厚さ測定装置の正面図、(b)はその側面図、(c)は(b)の上面図、(d)は(b)のA−A´矢視断面図である。 (a)は実施例1に係るレンズの厚さ測定装置のワーク中心位置支持棒の拡大詳細側断面図、(b)は同じくワーク周辺位置支持棒の拡大詳細側断面図である。 実施例1に係るレンズの厚さ測定装置における測定準備手順を示すフローチャートである。 実施例1に係る測定準備手順の完了したレンズの厚さ測定装置における厚さ測定手順を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[実施例1]
図1は、本発明の実施例1に係るレンズの厚さ測定装置の外観構成を示す斜視図である。図1に示すように、レンズの厚さ測定装置(以下、本体装置ともいう)1は、本体装置基台2の後端部(図1の斜め左上方向端部)上面に支柱3を備えている。
更に、支柱3の横に、後述するV型部材の高さを調節する長い棒状のV型部材高さ調節ネジ4を備えている。支柱3の最上部には、支柱3とV型部材高さ調節ネジ4の上部とを連結する連結板部材5が設けられている。
連結板部材5のV型部材高さ調節ネジ4の上部に対応する上面には、回転円板6と、この回転円板6の円周近傍に配置された取っ手7とを有するV型部材高さ調節ネジ用ハンドル8が配置されている。
V型部材高さ調節ネジ用ハンドル8の回転円板6の下面中央には、図では陰になって見えないが、V型部材高さ調節ネジ4の上部が固定されている。取っ手7を回転円板6の円周に沿って順逆いずれかの方向に回すことにより、V型部材高さ調節ネジ4を順逆いずれかの方向に回すことができる。
連結板部材5よりも下方の位置となる支柱3の上方には、ダイヤルゲージ保持部材9が係合している。ダイヤルゲージ保持部材9の前方部(図の斜め右下方向の部分)には保持部9−1が細長く突き出るように形成されており、この保持部9−1に測定用ダイヤルゲージ10が保持されている。
支柱3のダイヤルゲージ保持部材9より下方には、ワーク位置決め用のV型部材11がV型の後方部で支柱3を挟み込む形状で配置されている。V型部材11は、V型部材支持台12に支持されている。
V型部材支持台12の端部上面には、V型部材11の側面に沿う形状で支持台高さ調節ナット13がV型部材支持台12に固定されている。支持台高さ調節ナット13はナットメネジがV型部材高さ調節ネジ4に螺合しており、V型部材支持台12にはV型部材高さ調節ネジ4に対応する位置に遊び孔が形成されている。
上記のダイヤルゲージ保持部材9の保持部9−1に保持されている測定用ダイヤルゲージ10の下部からは、保持部9−1の図では陰になって見えない孔を貫通して測定子10−1が下方に垂直に突出している。
この測定子10−1の下方には、本体装置基台2の上面を大きく占めて短い円柱形のワーク支持基台14が固定されている。ワーク支持基台14の上面中央にはワーク中心位置支持棒15が配設され、上面周囲には等間隔で3箇所にワーク周辺位置支持棒16(16a、16b、16c)が配設されている。
図2(a)は、上記本体装置1の正面図であり、図2(b)はその側面図、図2(c)は図2(b)の上面図、図2(d)は図2(b)のA−A´矢視断面図である。なお、図2(a)〜(d)には、図1の構成と同一の構成部分には図1と同一の番号を付与して示している。
図3(a)は、上記本体装置1のワーク中心位置支持棒15の詳細を示す拡大側断面図であり、図3(b)は、同じくワーク周辺位置支持棒16の詳細を示す拡大側断面図である。なお、図3(a),(b)には、図1及び図2(a)〜(d)に示した構成と同一の構成部分には、図1及び図2(a)〜(d)と同一の番号を付与して示している。
上記図2(a)〜(d)及び図3(a),(b)を用いて、図1では説明しなかった部分について以下に説明する。先ず、図2(a),(b),(d)には、厚さ測定ワークとしてのレンズ17を二点鎖線の仮想線で示している。
図2(a),(b),(d)に示すように、レンズ17は、その中心をワーク中心位置支持棒15の先端に支持され、その周辺部をワーク周辺位置支持棒16(16a、16b、16c)により等間隔の3点支持で支持されている。
レンズ17の形状や大きさに応じて、適正な測定位置にレンズを配置できるように、ワーク中心位置支持棒15は、上下に移動可能に構成され、図2(a),(b),(d)及び図3(a)に示すように、フランジ15−1、レンズ支持棒15−2、固定リング15−3、固定ネジ15−4を備えている。レンズ支持棒15−2はベ一クライトで形成されている。
フランジ15−1は、ワーク支持基台14の上面中央に固定されて、中心孔にレンズ支持棒15−2を挿通されている。レンズ支持棒15−2には固定リング15−3が嵌合している。固定リング15−3の側面には、ネジ孔が形成されて、そのネジ孔に固定ネジ15−4が取り付けられている。
ワーク中心位置支持棒15は、適切な上下位置に位置決めされ、固定ネジ15−4により締め付けられて固定リング15−3に固定され、固定リング15−3及びフランジ15−1を介してワーク支持基台14の上面中央で上下位置を位置き決めされる。
下面中央近傍をワーク中心位置支持棒15に支持された状態で、レンズ17の後方側面を、横断面がV字形状となっているV型部材11のV字形内面に当接させると、レンズ17の前後と左右が同時に位置決めされ、ワーク中心位置支持棒15に支持されるレンズ中心位置が確定する。
なお、V型部材11の上下位置は、前述したV型部材高さ調節ネジ用ハンドル8を順逆いずれかに回転操作することにより、支持台高さ調節ナット13及びV型部材支持台12を介して所望の位置に調節することができる。
レンズ中心位置が確定したことに続いて、レンズ17の周辺形状に合わせて3本のワーク周辺位置支持棒16が、周辺位置と上下位置とに位置決めされる。周辺位置は、レンズ17の大きさに応じて、図2(c)に示す棒保持穴18(18−1、18−2、18−3)によって位置決めされる。
棒保持穴18は、最外側穴18−1(18−1a、18−1b、18−1c)、中間部穴18−2(18−2a、18−2b、18−2c)、最内側穴18−3(18−3a、18−3b、18−3c)で構成されている。
最外側穴18−1は、大きなレンズ17に対応する棒保持穴18であり、図1及び図2(a),(b),(d)に示すワーク周辺位置支持棒16(16a、16b、16c)は最外側穴18−1に保持されている場合を示している。
また、最内側穴18−3は、小さなレンズ17に対応する棒保持穴18であり、中間部穴18−2は中間の大きさのレンズ17に対応する棒保持穴18である。このように、レンズ17を3点にて支持するワーク周辺位置支持棒16は、レンズ17の口径に応じてその位置を3段階に変更できるようになっている。
これら3段階の棒保持穴18の位置は、ワーク支持基台14の上面において、ワーク中心位置支持棒15を中心とする3個の同心円の円周に、それぞれ等間隔に設定される3点に形成されている。同心円の数を増やすと、レンズ17の口径に応じて、4段階又は5段階と、棒保持穴18の位置を、より細かく区分けすることができる。
また、ワーク周辺位置支持棒16の上下位置の位置決めは、図3(b)に示す構成によって達成される。図3(b)に示すように、ワーク周辺位置支持棒16は、固定リング16−1、スリーブ16−2、シヤフト16−3、レンズ支持部16−4、スプリング16−5、ナット16−6、スリーブ固定ネジ16−7を備えている。
シヤフト16−3は大径上部16−3−1と小径下部16−3−2からなる。レンズ支持部16−4はベ一クライト製でシヤフト16−3の大径上部16−3−1の上端に連結されている。大径上部16−3−1の下方は、スリーブ16−2の上開口部に嵌入している。
大径上部16−3−1の下面に段差を持って連続する小径下部16−3−2は、ほとんどの部分がスリーブ16−2の内部にあり、下端がスリーブ16−2の下面から外部に突出してナット16−6によりワッシャを取り付けられている。
小径下部16−3−2の外周面とスリーブ16−2の内周面との間には押し付勢力を有するスプリング16−5が介装されている。スリーブ16−2は、下方がワーク支持基台14の棒保持穴18に嵌入している。
スリーブ16−2の上方は、固定リング16−1に摺動可能に保持され、ワーク支持基台14の面に対し上下に移動可能であり、適正とされる位置でスリーブ固定ネジ16−7により固定リング16−1に固定される。これにより、レンズ支持部16−4の高さが位置決めされる。
高さを位置決めされたレンズ支持部16−4、換言すればシヤフト16−3は、上方位置をナット16−6とワッシャにより位置決めされているが、下方にはスプリング16−5の付勢力に抗し、適宜の弾力を持って揺動可能である。
上記のように構成されたワーク中心位置支持棒15とワーク周辺位置支持棒16とにより下方から支持され、V型部材11により中心位置を位置決めされたレンズ17の中心上面に対し、図2(a),(b)に示すように、測定用ダイヤルゲージ10の測定子10−1の先端が当接するように上下位置が調節される。
この上下位置の調節は、ダイヤルゲージ保持部材9の高さ調節ナット9−2を操作して測定用ダイヤルゲージ10の測定子10−1を上下いずれかへ微動させ、適正な当接位置で、固定用ボルト9−3を締めてダイヤルゲージ保持部材9、すなわち測定用ダイヤルゲージ10を位置固定する。
上記のような構成と各部材の機能と作用を用いて、レンズ17の厚さを迅速に測定する方法を、操作手順のフローチャートを用いて以下に説明する。
図4は、上記構成の本体装置1における測定準備手順(段取り)を示すフローチャートである。図4において、先ず、ワークの寸法を確認し、マスターゲージ(基準レンズ)を用意する(ステップS1)
ワークの寸法とは、レンズ17の設計上の寸法、すなわちレンズ17の研磨仕上がり寸法のことである。基準レンズは、レンズの寸法ごとに用意されている。ここでは、これから研磨すべきレンズの設計上の寸法に応じた基準レンズが用意される。
次に、基準レンズの形状に合わせてワーク中心位置支持棒15の高さを調節し、固定ネジ15−4により固定する(ステップS2)。なお、以下の説明では、基準レンズをレンズ17であるものとして説明する。すなわち、ステップS2の手順は、図2(a),(b)及び図3(a)で説明した通りである。
続いて、基準レンズの形状(屈曲)に合わせてワーク周辺位置支持棒16の高さを、スリーブ16−2により調節して、スリーブ固定ネジ16−7により上下位置を固定する(ステップS3)。ここでは、ステップS2とS3の間のフローチャートが省略されている。
すなわち、基準レンズの屈曲の形状に合わせる前に、基準レンズの大きさの形状に合わせて、棒保持穴18の最外側穴18−1、中間部穴18−2、又は最内側穴18−3のいずれかが選択され、その選択された3個の棒保持穴18にワーク周辺位置支持棒16が設定されている。
上記に続いて、V型部材高さ調節ネジ用ハンドル8を操作して、V型部材11の高さを基準レンズに合わせて調節する(ステップS4)。ここでは、図2(b),(d)に示すように基準レンズ(レンズ17)の後端部の高さに合わせてV型部材11の高さが調節される。
次に、ワーク(ここでは、基準レンズ)の中心がワーク中心位置支持棒15と同軸上になるように、V型部材11を調節して固定する(ステップS5)。図1又は図2(a)〜(d)では説明しなかったが、V型部材11は上下位置のみならず、前後方向にも移動可能かつ固定可能に構成されている。
上記に、続いて、マスターゲージ(基準レンズ)に合わせてダイヤルゲージ保持部材9の高さを調節する(ステップS6)。この高さの調節を、高さ調節ナット9−2を操作して行うことは、すでに説明した通りであり、高さが調節される位置は、測定子10−1が基準レンズの中心に接する位置である。
次に、固定用ボルト9−3を締めてダイヤルゲージ保持部材9を固定する(ステップS7)。これも、すでに説明した通りである。
最後に、測定用ダイヤルゲージ10の目盛の指針を「0」に合わせる(ステップS8)。ここで用いる測定用ダイヤルゲージ10は、汎用シックネスゲージとは異なり、測定子が固定の基準位置に接しているとき指針が常に目盛の「0」を指す構成のものではない。
したがって、基準レンズの基準位置(中心)に測定子10−1が接している状態で、目盛の指針を「0」に合わせる必要がある。これは、時計の長針の時刻合わせと同様の操作で行うことができる。以上で、測定準備手順(段取り)が完了する。
図5は、測定準備手順の完了した本体装置1における厚さ測定手順を示すフローチャートである。図5において、先ず、加工工程に入る(ステップS11)。この加工工程は研磨工程であり、熟練工による手作業で行われる。
研磨工程は、設計寸法よりやや大きめの成型品のレンズをオス型とし、例えば、第1工程では、研磨面にダイヤモンド砥粒を有するメス型で荒削りを行う。第2工程では、砥粒の粗さが100番ほどのレンズ研磨用固定砥粒ペレットのメス型を用いて荒削りを細かくする。
第3工程では、砥粒の粗さが2000番ほどの研磨用樹脂のメス型を用いて仕上げ工程に入る。第4工程では酸化セリュ−ムを有するメス型を用いて仕上げ研磨を行う。上記の第1〜第4工程は、研磨工程の1例を示すものである。
上記いずれの工程においても、作業が中断される(ステップS12)。これは、研磨の進行状態を確認するために、すなわち、レンズの中心の厚さを測定するために、レンズをレンズの厚さ測定装置1に運ぶために行われる手順である。
そして、測定ワークをV型部材に当てて測定台上に置く(ステップS13)。この手順では、測定ワークすなわち研磨を中断したレンズを、その後方側面をV型部材11に当接させながら、測定台すなわちワーク支持基台のワーク中心位置支持棒15及びワーク周辺位置支持棒16に乗せる。
続いて、ダイヤルゲージの目盛を指針により確認する(ステップS14)。この手順では、先のステップS13の手順で、測定ワークの中心が測定用ダイヤルゲージ10の測定子10−1の直下に位置決めされているので、直ちに測定ワークの中心厚さが測定されている。
したがって、ダイヤルゲージの指針がどの目盛を指しているかを直ちに確認できる。この確認手順で、確認した測定値が「0」より大なら(測定値+寸法)、ステップS11の手順に戻り、ステップS11〜S14の手順を繰り返す。
また、ステップS14の目盛確認手順で、確認した測定値が「0」より小なら(測定値−寸法)、設計寸法よりも薄くなっているので廃棄処分にする(ステップS16)。また、ステップS14の目盛確認手順で、確認した測定値が「0」なら、設計寸法通りであるので加工工程完了とし(ステップS15)、一連の研磨工程を終了する。
なお、各研磨工程では、およそ0.01mmごとに研磨を進めて中断し、レンズの中心厚さを測定するようにする。そして、第4工程の酸化セリュ−ムによる仕上げ研磨の工程で、確認した測定値が「0」になるようにする。
このように、本実施例によれば、レンズの下面を支持する支持棒の先端は、レンズに傷が付かないようにベ一クライト製の棒で出来ており、さらに、ワークの周辺位置を支持する支持棒では、スリーブ内にバネを内蔵して支持棒がクッション機能を有している。
このような機能・作用とV型部材の助勢により、レンズの中心を測定用ダイヤルゲージの測定子の直下に位置決めすることが容易かつ迅速にできるようになる。
これにより、従来、不安定かつ不確定な環境下で行つていた大口径のレンズの厚さの測定が、安定且つ高精度に測定が出来るようになり、手作業による測定で研磨工程の進行を阻害することが無くなり、レンズ製作の作業能率が大きく向上するようになる、という効果が得られる。
なお、上述した実施例では、実施の形態の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることが出来ることは言うまでもない。
本発明は、脆性材料からなる被研磨物であるレンズの球面中心を迅速に位置決めして高精度に厚さ測定を行うレンズの厚さ測定装置に利用することができる。
1 レンズの厚さ測定装置(本体装置)
2 本体装置基台
3 支柱
4 V型部材高さ調節ネジ
5 連結板部材
6 回転円板
7 取っ手
8 V型部材高さ調節ネジ用ハンドル
9 ダイヤルゲージ保持部材
9−1 保持部
9−2 高さ調節ナット
9−3 固定用ボルト
10 測定用ダイヤルゲージ
10−1 測定子
11 V型部材
12 V型部材支持台
13 支持台高さ調節ナット
14 ワーク支持基台
15 ワーク中心位置支持棒
15−1 フランジ
15−2 レンズ支持棒
15−3 固定リング
15−4 固定ネジ
16(16a、16b、16c) ワーク周辺位置支持棒
16−1 固定リング
16−2 スリーブ
16−3 シヤフト
16−4 レンズ支持部
16−5 スプリング
16−6 ナット
16−7 スリーブ固定ネジ
17 レンズ(ワーク)
18 棒保持穴
18−1(18−1a、18−1b、18−1c)最外側穴
18−2(18−2a、18−2b、18−2c)中間部穴
18−3(18−3a、18−3b、18−3c)最内側穴

Claims (2)

  1. ワークの厚さを測定するダイヤルゲージと、
    該ダイヤルゲージを保持するダイヤルゲージ保持部材を備えた支柱と、
    前記ダイヤルゲージの測定子と対向する位置に配置され、前記ワークの中心位置を支持するためのワーク中心位置支持棒と、
    該ワーク中心位置支持棒を上下に伸縮可能に保持するワーク支持基台と、
    該ワーク支持基台において、前記ワーク中心位置支持棒を中心とする複数の同心円の円周に形成された複数の棒保持穴と、
    該棒保持穴に保持され、前記ワークの周辺部分を支持するワーク周辺位置支持棒と、
    前記ダイヤルゲージ保持部材の下方において前記支柱に保持され、前記ワーク中心位置支持棒と前記ワーク周辺位置支持棒とにより支持される前記ワークの円周側面に当接し、前記ワークの中心を前記測定子の直下に位置決めするV型部材と、
    を有することを特徴とするレンズの厚さ測定装置。
  2. 前記ダイヤルゲージ保持部材は前記支柱に対し上下に移動可能に固定され、
    前記V型部材はV型部材支持台を介して前記支柱に対し上下に移動可能に固定される、
    ことを特徴とする請求項1記載のレンズの厚さ測定装置。
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