JP2021053778A - 非球面凸レンズの加工方法及び加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズの研削精度を高めることにより、非球面レンズ（非球面凸レンズ）に対する、小型化を含む高精度化及び高品質化の要求に十分に応える。【解決手段】 レンズ用ワークＷに対して回転する砥石２…を圧接することにより当該レンズ用ワークＷにおける非球面を含むレンズ面Ｗｆの研削加工（研磨加工を含む）を行うに際し、レンズ用ワークＷの被研削部Ｐｓに、当該被研削部Ｐｓの法線Ｌｎに垂直な直線Ｌｓを含む研削面２ｓ…を有する砥石２…を圧接し、レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における選定した支点位置Ｐｃを中心に、当該レンズ用ワークＷに対して、研削面２ｓ…の面方向Ｆｆへ相対的に旋回変位させる旋回角度制御処理を行うとともに、同時に、砥石２…に対して、回転軸方向Ｆｒにおける位置制御処理を行うことにより、レンズ用ワークＷのレンズ面Ｗｆに対する研削加工を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ用ワークに対して回転する砥石を圧接することにより非球面を含むレンズ面の研削加工を行う非球面凸レンズの加工方法及び加工システムに関する。

従来、光学レンズを製造（加工）するに際しては、レンズ用ワークに対して、回転する砥石等の研削具（研磨具を含む）を圧接することによりレンズ面の研削加工（研磨加工を含む）を行う研削装置（研磨装置を含む）を用いており、この種の研削装置としては、例えば、特許文献１に開示される研磨装置が知られている。

同文献１に開示される研磨装置は、多様な外形形状の光学素子を単一の研磨装置で高精度に研磨することが可能な研磨技術の提供を目的としたものであり、具体的には、研磨皿を支持して揺動可能に設けられた下軸ユニットと、この下軸ユニットに対向し、レンズホルダーを介して被加工レンズを支持して揺動可能に設けられた上軸ユニットと、上軸ユニットに対して揺動変位および揺動平面に直交する方向の直線変位を与える直進軸を備え、被加工レンズの形状仕様に応じて、研磨皿と被加工レンズを摺動させる下軸ユニットおよび上軸ユニットの揺動角度および揺動面に直交する方向の直線変位を組合わせることで、１台の研磨装置で多様に形状仕様の被加工レンズの研磨加工が可能になるように構成したものである。

特開２００９−１１３１６２号公報

しかし、上述した従来におけるレンズの加工システムに使用する研削装置は、次のような問題点があった。

即ち、この種の研削装置は、研削手段として、回転する砥石等の研削具が用いられるが、研削具の研削面（研磨面を含む）は使用とともに減耗するため、研削面に変形を生じる問題がある。このような減耗による変形は、研削能力自体を直ちに低下させるものではないが、レンズの加工システムに使用する観点からは、レンズの研削精度（加工精度）を直ちに低下させてしまう問題を生じる。

特に、カメラ等の光学機器に使用する非球面レンズは、時代の進歩とともに、小型化を含む高精度化及び高品質化が要求されるため、砥石等における研削面の減耗問題は、高性能及び高精密レンズを得る観点からは無視できない重要な解決課題となるが、従来においては、砥石等における研削面の減耗対策を図ることにより、非球面レンズの加工時における十分な高精度化及び高品質化を実現するための研削装置（加工システム）は何ら提供されていないのが実情である。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した非球面凸レンズの加工方法及び加工システムの提供を目的とするものである。

本発明に係る非球面凸レンズの加工方法は、上述した課題を解決するため、レンズ用ワークＷに対して回転する砥石２…を圧接することにより当該レンズ用ワークＷにおける非球面を含むレンズ面Ｗｆの研削加工（研磨加工を含む）を行うに際し、レンズ用ワークＷの被研削部Ｐｓに、当該被研削部Ｐｓの法線Ｌｎに垂直な直線Ｌｓを含む研削面２ｓ…を有する砥石２…を圧接し、レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における選定した支点位置Ｐｃを中心に、当該レンズ用ワークＷに対して、研削面２ｓ…の面方向Ｆｆへ相対的に旋回変位させる旋回角度制御処理を行うとともに、同時に、砥石２…に対して、回転軸方向Ｆｒにおける位置制御処理を行うことにより、レンズ用ワークＷのレンズ面Ｗｆに対する研削加工を行うことを特徴とする。

一方、本発明に係る非球面凸レンズの加工システム１は、レンズ用ワークＷに対して回転する砥石２…を圧接することにより当該レンズ用ワークＷにおける非球面を含むレンズ面Ｗｆの研削加工（研磨加工を含む）を行うシステムを構成するに際して、レンズ用ワークＷの被研削部Ｐｓに対して、当該被研削部Ｐｓの法線Ｌｎに垂直な直線Ｌｓを含む研削面２ｓ…を有する砥石２…を圧接してレンズ用ワークＷのレンズ面Ｗｆに対する研削加工を行う研削機構部Ｍｓと、レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における選定した所定の支点位置Ｐｃを中心に、当該レンズ用ワークＷを研削面２ｓ…の面方向Ｆｆへ相対的に旋回変位させるワーク旋回機構部Ｍｐと、砥石２…を、この砥石２…の回転軸方向Ｆｒに移動させる砥石移動機構部Ｍｍと、ワーク旋回機構部Ｍｐに対する旋回角度制御処理を行うとともに、砥石移動機構部Ｍｍに対する位置制御処理を行うシステムコントローラＭｃとを備えてなることを特徴とする。

また、本発明は、発明の好適な態様により、レンズ用ワークＷは、中心線Ｌｂを中心に
回転させる回転制御を行うことができる。さらに、旋回角度制御処理により旋回変位する面方向Ｆｆは、回転する研削面２ｓ…の径方向Ｆｄ又はこの径方向Ｆｄの直角方向に対して所定の距離Ｌｏｆだけオフセットした径方向Ｆｄに対する平行方向Ｆｄｐに設定することができる。なお、砥石２…は、平面Ａｆに形成した研削面２ｓ…を有する砥石を用いてもよいし、或いは、円柱周面Ａｐ，テーパ面Ａｃ，リング端面Ａｒのいずれかに形成した研削面２ｓ…を有する砥石を用いてもよい。他方、レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における所定の支点位置Ｐｃは変更可能に構成することが望ましい。

このような本発明に係る非球面凸レンズの加工方法及び加工システム１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） レンズ用ワークＷの被研削部Ｐｓに、当該被研削部Ｐｓの法線Ｌｎに垂直な直線Ｌｓを含む研削面２ｓ…を有する砥石２…を圧接し、レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における選定した所定の支点位置Ｐｃを中心に、当該レンズ用ワークＷに対して、研削面２ｓ…の面方向Ｆｆへ相対的に旋回変位させる旋回角度制御処理を行うとともに、同時に、砥石２…に対して、回転軸方向Ｆｒにおける位置制御処理を行うことにより、レンズ用ワークＷのレンズ面Ｗｆに対する研削加工を行うようにしたため、砥石２…の使用により生じる研削面２ｓ…の減耗を大幅に低減できる。これにより、当該研削面２ｓ…の変形による加工精度への悪影響も大きく低減し、レンズに対する研削精度を飛躍的に高めることができる。特に、時代の進歩とともに要求されるカメラ等の光学機器に使用する非球面レンズ（非球面凸レンズ）に対する小型化を含む高精度化及び高品質化の要求にも十分に応えることができる。

（２） 好適な態様により、レンズ用ワークＷに対して、中心線Ｌｂを中心に回転させる回転制御を行えば、レンズ用ワークＷにおける被研削部Ｐｓを、旋回変位と同時に周方向へ変位させることができるため、レンズ用ワークＷの研削加工に係わる更なる均質化及び効率化に寄与できる。

（３） 好適な態様により、旋回角度制御処理により旋回変位する面方向Ｆｆを、回転する研削面２ｓの径方向Ｆｄ，又はこの径方向Ｆｄの直角方向に対して所定の距離Ｌｏｆだけオフセットした径方向Ｆｄに対する平行方向Ｆｄｐに設定すれば、面方向Ｆｆを、径方向Ｆｄのみならず、オフセットした平行方向Ｆｄｐにも旋回変位可能になるため、減耗態様をよりランダム化及び分散化することができる。これにより、レンズ用ワークＷの研削処理に係わる更なる高精度化及び均質化に寄与できるとともに、他方、幅の狭いリング端面Ａｒによる研削面２ｓも利用可能にすることができる。

（４） 好適な態様により、砥石２…に、平面Ａｆに形成した研削面２ｓ…を有する砥石を用いれば、シンプル形状の砥石を利用できるため、部品面及び制御面の観点から、コストパフォーマンスの高い加工システム１を容易に構築することができる。

（５） 好適な態様により、砥石２…に、円柱周面Ａｐ，テーパ面Ａｃ，リング端面Ａｒのいずれかに形成した研削面２ｓ…を有する砥石を用いれば、レンズの大きさや形状、更にはシステム全体の大きさや構成等の制約に対して、臨機応変に対応可能になるため、加工システム１に係わる設計自由度を高めることができる。

（６） 好適な態様により、レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における所定の支点位置Ｐｃを変更可能に構成すれば、レンズ用ワークＷ（又は砥石２）を相対的に旋回変位させる旋回角度範囲及び砥石２（又はレンズ用ワークＷ）の回転軸方向Ｆｒにおける位置の変位範囲を臨機応変に設定可能になるため、加工対象となるレンズの大きさや形状等にマッチングする最適な加工システム１を構築することができる。

本発明の好適実施形態に係る非球面凸レンズの加工方法の原理説明図、 同非球面凸レンズの加工方法を実施する際のレンズ用ワークの中心線上の支点位置をパラメータとしたときのレンズ用ワークの旋回角度に対する被研削部位置の特性図、 同非球面凸レンズの加工方法を実施する際のレンズ用ワークの中心線上の支点位置をパラメータとしたときのレンズ用ワークの旋回角度に対する砥石の回転軸方向位置の特性図、 同非球面凸レンズの加工方法を実施する際の旋回角度制御処理により旋回変位する面方向の説明図、 同非球面凸レンズの加工方法を実施できる加工システムの全体構成図、 同非球面凸レンズの加工方法を説明するためのフローチャート、 同非球面凸レンズの加工方法の変更例及び砥石の形状に係わる変更例を示す説明図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る非球面凸レンズの加工システム１のシステム構成について、図１（ａ）及び図５を参照して説明する。

例示する加工システム１は、図５に示すように、大別して、機械系ユニット部２０と電気系ユニット部５０からなる基本的な構成を備える。

機械系ユニット部２０において、２１は固定されたベースフレームであり、起立したベースフレーム２１の前面部２１ｆに、各機構部、即ち、研削機構部Ｍｓ，ワーク旋回機構部Ｍｐ，及び砥石移動機構部Ｍｍをそれぞれ配設する。

研削機構部Ｍｓは、電動モータ等を用いた回転駆動部２４を備え、この回転駆動部２４は、ベースフレーム２１とは別体のサブフレーム２５により支持される。回転駆動部２４からは下方へ回転出力軸２４ｓが突出し、この回転出力軸２４ｓの下端に、砥石ホルダ２６の上面中心部を固定する。そして、この砥石ホルダ２６の下面に、偏平円柱状に形成した砥石２の上端面を取付ける。例示の場合、砥石ホルダ２６の中心位置に設けたボルト・ナット部２６ｃにより、砥石２の中心に有する取付孔２ｈを固定している。なお、砥石２は、研削機能及び研磨機能の双方の機能を備える概念であり、研削機能のみに限定されるものではない。

これにより、図１（ａ）に示すように、砥石２の下端面は、水平方向に平面Ａｆとなる円形（リング形）の研削面２ｓとして機能するため、回転駆動部２４の作動により、当該研削面２ｓは、中心線Ｌａを中心にして概ね１０００ｒｐｍ前後の回転速度になるように回転制御される。このように、砥石２…として、平面Ａｆに形成した研削面２ｓ…を有する砥石を用いれば、シンプル形状の砥石を利用できるため、部品面及び制御面の観点から、コストパフォーマンスの高い加工システム１を容易に構築することができる。したがって、この研削機構部Ｍｓは、図１（ａ）に示すレンズ用ワークＷの被研削部Ｐｓに対して、当該被研削部Ｐｓの法線Ｌｎに垂直な直線Ｌｓを含む研削面２ｓを有する砥石２を備えるため、この砥石２の研削面２ｓを、レンズ用ワークＷに圧接してレンズ面Ｗｆに対する研削加工を行うことができる。

砥石移動機構部Ｍｍは、例示の場合、ボールねじ機構２７と、ベースフレーム２１の前面部２１ｆに固定した電動モータ等を用いた回転駆動部２８を備えて構成する。ボールねじ機構２７は、鉛直方向の軸心を有するスクリュ部２９ｓに螺合したボールナット部２９ｎを備え、このボールナット部２９ｎを、回転駆動部２８により回転駆動可能にするとともに、スクリュ部２９ｓの下端に、前述したサブフレーム２５の上端に固定する。また、スクリュ部２９ｓの左右両サイドには、リニアガイド３０，３１を配設する。各リニアガイド３０，３１は、スクリュ部２９ｓに対して平行に配した左右一対のガイドシャフト３０ｇ，３１ｇと、各ガイドシャフト３０ｇ，３１ｇにスライド自在に配したスライダ３０ｓ，３１ｓを備え、各スライダ３０ｓ，３１ｓは、それぞれサブフレーム２５の左右部位に固定する。

これにより、回転駆動部２８の作動により、スクリュ部２９ｓはガイドシャフト３０ｇ，３１ｇに沿って昇降するとともに、スクリュ部２９ｓに固定したサブフレーム２５により砥石２も昇降移動する。即ち、砥石２に対して、図１（ａ）に示す回転軸方向Ｆｒの移動（昇降）制御及び位置制御を行うことができる。

ワーク旋回機構部Ｍｐは、電動モータ及び減速機等により構成した旋回駆動部３５を備える。この旋回駆動部３５の旋回出力軸３５ｓは水平方向となる。また、この旋回出力軸３５ｓには、回転駆動部３６の下端部を固定する。この回転駆動部３６の回転出力軸３６ｓは、旋回出力軸３５ｓに対して直角方向に突出し、この回転出力軸３６ｓの先端にはワークセット部３７を固定する。このワークセット部３７の上面には、被加工対象となるレンズ用ワークＷを位置決めして固定することができる。本実施形態におけるレンズ用ワークＷは、最終製品となる非球面凸レンズＧの加工用であり、ワーク素材は、ガラス素材であってもよいし、プラスチック素材であってもよく、その素材の種類は問わない。

これにより、回転駆動部３６の作動により、レンズ用ワークＷは、中心線Ｌｂを中心にして概ね５０−１００ｒｐｍ程度の回転速度になるように回転制御される。このように、レンズ用ワークＷに対して、中心線Ｌｂを中心に回転させる回転制御を行えば、レンズ用ワークＷにおける被研削部Ｐｓを、旋回変位と同時に周方向へ変位させることができるため、レンズ用ワークＷの研削加工に係わる更なる均質化及び効率化に寄与できる。

また、回転出力軸３６ｓが鉛直方向上方に起立した角度では、ワークセット部３７のセット面は水平に位置する。したがって、この位置においては、図１（ａ）及び図５に示すように、砥石２を下降させた際には、研削面２ｓがワークセット部３７のセット面にセットしたレンズ用ワークＷの上面に当接（圧接）する。この場合、レンズ用ワークＷの中心位置（被研削部Ｐｓ）は、円形（リング形）となる研削面２ｓの中心寄りに当接する。そして、この位置から、旋回駆動部３５を作動させれば、レンズ用ワークＷは、当該レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における所定の位置に設定した支点位置Ｐｃ（図１（ａ）参照）を中心に、当該レンズ用ワークＷを研削面２ｓの面方向Ｆｆへ相対的に旋回変位（旋回制御）することができる。例示の場合、支点位置Ｐｃは、旋回出力軸３５ｓ上に位置し、この旋回方向は、砥石２の研削面２ｓにおける径方向Ｆｄとなる（図４（ａ）参照）。なお、図５中、仮想線で示すレンズ用ワークＷは、水平位置から所定角度だけ旋回した状態を示している。

一方、電気系ユニット部５０は、図５に示すシステムコントローラＭｃを備え、このシステムコントローラＭｃは、コントローラユニット５１とこのコントローラユニット５１の出力部に接続した駆動ドライバ５２を備える。このシステムコントローラＭｃは、コンピュータ処理機能を有するＣＰＵ等のハードウェアにより構成するシステムコントローラ本体５５を備えるとともに、このシステムコントローラ本体５５に付属するメモリ５６を備える。メモリ５６は、シーケンス制御処理を含む各種制御処理を実行する制御プログラム（ソフトウェア）を格納するプログラムエリア５６ｐを有するとともに、データベースを含む各種データ類を書込み可能なデータエリア５６ｄを有する。

したがって、プログラムエリア５６ｐには、本実施形態に係る加工システム１を機能させるための制御プログラム（シーケンス制御プログラム）、即ち、レンズ用ワークＷの被研削部Ｐｓに、当該被研削部Ｐｓの法線Ｌｎに垂直な直線Ｌｓを含む研削面２ｓ…を有する砥石２…を圧接し、レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における選定した支点位置Ｐｃを中心に、当該レンズ用ワークＷに対して、研削面２ｓ…の面方向Ｆｆへ相対的に旋回変位させる旋回角度制御処理を行うとともに、同時に、砥石２…に対して、回転軸方向Ｆｒにおける位置制御処理を行うことにより、レンズ用ワークＷのレンズ面Ｗｆに対する研削加工を行う一連の制御処理を実行することができる。

また、システムコントローラ本体５５には、各種表示を行うディスプレイ５７を接続するとともに、このディスプレイ５７には各種設定及び／又は入力等を行うことができるタッチパネル５７ｐが付属する。さらに、システムコントローラ本体５５には駆動ドライバ５２を接続するとともに、この駆動ドライバ５２には、前述した、回転駆動部２４，回転駆動部２８，旋回駆動部３５，及び回転駆動部３６をそれぞれ接続する。これにより、システムコントローラ本体５５から、駆動ドライバ５２に対して、各種設定に基づく制御指令信号Ｄｃを付与するとともに、駆動ドライバ５２は、制御指令信号Ｄｃに基づいて、回転駆動部２４，回転駆動部２８，旋回駆動部３５，及び回転駆動部３６をそれぞれ駆動制御することができる。

次に、このように構成する加工システム１を用いた非球面凸レンズＧの加工方法について、図１−図５を参照して説明する。

最初に、同加工方法の原理について、図１（ａ）を参照して説明する。なお、図１（ａ）は、図５に示した加工システム１に対応する原理を示したものである。この場合、レンズ用ワークＷが旋回する中心となる所定の支点位置Ｐｃは選定可能であるため、砥石２の回転軸方向Ｆｒにおける研削面２ｓの位置を「０」とした場合、図１（ａ）における支点位置Ｐｃは、「正」側に位置するものとする。

本実施形態に係る加工方法は、第一の制御処理として、レンズ用ワークＷの被研削部Ｐｓに、当該被研削部Ｐｓの法線Ｌｎに垂直な直線Ｌｓを含む研削面２ｓ…を有する砥石２…を圧接し、レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における選定した支点位置Ｐｃを中心に、当該レンズ用ワークＷに対して、研削面２ｓ…の面方向Ｆｆへ相対的に旋回変位させる旋回角度制御処理を行うとともに、第二の制御処理として、旋回角度制御処理と同時に、砥石２…に対して、回転軸方向Ｆｒにおける位置制御処理を行う。

したがって、今、被研削部Ｐｓの座標、即ち、加工座標を（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）とし、この位置から、支点位置Ｐｃを中心にα〔ｄｅｇ〕だけ旋回することにより、（ｘｐ′，ｙｐ，ｚｐ′）の加工座標の被研削部Ｐｓ′に変位した場合、ｙｐは変動しないため、次の関係式［数１］が成立する。この場合、砥石２のＺ軸方向の移動量はｚｐ′−Ｚｃ＝ｄとなる。

また、非球面を求める式は、次の［数２］で表される。［数２］において、Ｃｏ＝１／Ｒｏ（Ｒｏは頂点Ｐｐの曲率半径），Ｋはコーニック係数，ＡはＮ次（４次，６次…）の非球面係数を示す。

法線Ｌｎの角度α〔ｄｅｇ〕は、ｔａｎα＝ｄｚ／ｄｘとなるため、加工システム１には、所望のピッチｐ１，ｐ２…を設定し、（ｘ１，ｚ１，α１），（ｘ２，ｚ２，α２）…を算出するとともに、［数１］に基づいて、ｄを算出し、（αＫ，ｄＫ）のペアデータを設定すれば、加工システム１による目的の非球面凸レンズＧを得るためのレンズ加工を行うことができる。

一方、図１（ａ）は、砥石２の回転軸方向Ｆｒにおける研削面２ｓの位置を「０」として、レンズ用ワークＷの旋回する支点位置Ｐｃを、「正」側に設定した場合を示したが、図１（ｂ）は、「負」側に設定した場合、また、図１（ｃ）は「０」に設定した場合をそれぞれ示している。さらに、図２は、レンズ用ワークＷの支点位置Ｐｃ（Ｚｃ）を複数の異なるパラメータとした場合、即ち、Ｚｃを、「−１０．０ｍｍ」，「０．０ｍｍ」，「１２．０ｍｍ」，「２２．０ｍｍ」，「６０．０ｍｍ」に設定したときのレンズ用ワークＷの旋回角度α〔ｄｅｇ〕に対する被研削部の位置Ｘｐ〔ｍｍ〕の特性図を示すとともに、図３は、レンズ用ワークＷの支点位置Ｐｃ（Ｚｃ）を複数の異なるパラメータとした場合、即ち、Ｚｃを、「−１０．０ｍｍ」，「０．０ｍｍ」，「１２．０ｍｍ」，「２２．０ｍｍ」，「６０．０ｍｍ」に設定したときの旋回角度〔ｄｅｇ〕に対する砥石２の回転軸方向における研削面２ｓの位置（移動量）ｄ〔ｍｍ〕の特性図を示す。

また、支点位置Ｐｃは任意に選定することができるとともに、必要に応じて、旋回出力軸３５ｓに対する直角方向位置を調整可能に構成するなどにより、支点位置Ｐｃを変更することができる。このように、レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における所定の支点位置Ｐｃを変更可能に構成すれば、レンズ用ワークＷを相対的に旋回変位させる旋回角度範囲及び砥石２の回転軸方向Ｆｒにおける位置の変位範囲を臨機応変に設定可能になるため、加工対象となるレンズの大きさや形状等にマッチングする最適な加工システム１を構築することができる。

他方、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）の場合、支点位置Ｐｃは、図５に示す旋回出力軸３５ｓ上に位置するとともに、この旋回方向は、砥石２の研削面２ｓにおける径方向Ｆｄを想定している。即ち、図４（ａ）に示す径方向Ｆｄを想定している。これに対して、径方向Ｆｄに対してオフセットした平行方向Ｆｄｐに旋回させることもできる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、旋回変位する面方向Ｆｆを、径方向Ｆｄの直角方向に対して所定の距離Ｌｏｆだけオフセットした径方向Ｆｄに対する平行方向Ｆｄｐに設定することもできる。このような平行方向Ｆｄｐに設定すれば、面方向Ｆｆを、径方向Ｆｄのみならず、オフセットした平行方向Ｆｄｐにも旋回変位可能になるため、減耗態様をよりランダム化及び分散化することができる。これにより、レンズ用ワークＷの研削処理に係わる更なる高精度化及び均質化に寄与できるとともに、他方、幅の狭いリング端面Ａｒによる研削面２ｓも利用可能にすることができる。図４（ｃ）は、このようなリング端面Ａｒに適用した場合を示している。

次に、本実施形態に係る加工システム１を用いた非球面凸レンズＧの加工方法について、各図を参照しつつ図６に示すフローチャートに従って説明する。

まず、加工システム１においては、システムコントローラＭｃを用いて、加工して得る目的の非球面凸レンズＧに係わる加工座標を設定する（ステップＴ１）。また、各加工座標における加工量を設定する（ステップＴ２）。即ち、前述した（αＫ，ｄＫ）をペアデータとして設定する。

一方、レンズ用ワークＷを用意し、ワークセット部３７にセットする（ステップＳ１）。そして、不図示のスタートキーをＯＮにする（ステップＳ２）。これにより、旋回駆動部３５に対する旋回角度制御処理により、レンズ用ワークＷは、設定された最初の加工座標に位置制御されるとともに、回転駆動部２８に対する回転軸方向Ｆｒの位置制御処理により、砥石２がホームポジションから下降する（ステップＳ３）。また、回転駆動部２４が駆動制御され、砥石２は、設定された回転速度により回転するとともに、回転駆動部３６が駆動制御され、レンズ用ワークＷは、設定された回転速度により回転する（ステップＳ４，Ｓ５）。そして、上述した回転駆動部２８に対する駆動制御、即ち、砥石２に対する回転軸方向Ｆｒの位置制御処理により、設定された加工量だけ研削処理が行われる。

この後、設定された加工量だけ研削が行われたなら、旋回駆動部３５に対する旋回角度制御処理により、次に設定された加工座標が研削されるように、レンズ用ワークＷは、次の設定された加工座標に旋回変位する（ステップＳ６）。そして、次の加工座標となる被研削部Ｐｓの研削処理が行われ、設定された加工量だけ研削が行われように、回転駆動部２８が駆動制御され、砥石２に対する回転軸方向Ｆｒの位置制御処理が行われる（ステップＳ７）。

この加工座標における設定された加工量の研削処理が行なわれたなら、旋回駆動部３５に対する旋回角度制御処理により、次に設定された加工座標が研削されるように、レンズ用ワークＷは、次の設定された加工座標に旋回変位するとともに、設定された加工量だけ研削が行われように、回転駆動部２８が駆動制御され、砥石２に対する回転軸方向Ｆｒの位置制御処理が行われる（ステップＳ８，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７）。

以上の制御処理は、シーケンス制御処理プログラムに沿って順次行われ、最終の加工座標まで研削したなら研削処理（加工処理）が終了する（ステップＳ８）。そして、加工システム１に対する停止処理を行えば、砥石２は、ホームポジションに上昇する（ステップＳ９）。この後、加工されたレンズ用ワークＷ、即ち、加工された目的の非球面凸レンズＧの取出しを行う（ステップＳ１０）。

よって、このような本実施形態に係る非球面凸レンズＧの加工方法及び加工システム１によれば、レンズ用ワークＷの被研削部Ｐｓに、当該被研削部Ｐｓの法線Ｌｎに垂直な直線Ｌｓを含む研削面２ｓ…を有する砥石２…を圧接し、レンズ用ワークＷの中心線Ｌｂ上における選定した所定の支点位置Ｐｃを中心に、当該レンズ用ワークＷに対して、研削面２ｓ…の面方向Ｆｆへ相対的に旋回変位させる旋回角度制御処理を行うとともに、同時に、砥石２…に対して、回転軸方向Ｆｒにおける位置制御処理を行うことにより、レンズ用ワークＷのレンズ面Ｗｆに対する研削加工を行うようにしたため、砥石２…の使用により生じる研削面２ｓ…の減耗を大幅に低減できる。これにより、当該研削面２ｓ…の変形による加工精度への悪影響も大きく低減し、レンズに対する研削精度を飛躍的に高めることができる。特に、時代の進歩とともに要求されるカメラ等の光学機器に使用する非球面レンズ（非球面凸レンズ）に対する小型化を含む高精度化及び高品質化の要求にも十分に応えることができる。

次に、本実施形態に係る非球面凸レンズＧの加工方法及び加工システム１における各部の変更例について、図７（ａ）−（ｄ）を参照して説明する。

図７（ａ）は、レンズ用ワークＷと砥石２の基本動作を入れ替えた変更例を示す。即ち、レンズ用ワークＷを旋回変位させることなく、支点位置Ｐｃを中心にして、砥石２を旋回変位させる変更例を示す。この場合、レンズ用ワークＷ又は砥石２の回転軸方向における位置制御は、レンズ用ワークＷを移動させる位置制御を行ってもよいし、或いは砥石２を移動させる位置制御を行ってもよい。この変更例の場合であっても、図１に示した基本の実施形態と同様の原理により実施することができる。

一方、図７（ｂ）−（ｄ）は、いずれも砥石２の形状の変更例を示す。図７（ｂ）は、円柱形の砥石２ｂを使用し、この砥石２ｂの円柱周面Ａｐを研削面２ｓｂとして用いる変更例を示す。この場合、研削面２ｓｂは曲面となり、被研削部Ｐｓにおけるレンズ用ワークＷに対しては凸曲面が接触するため、研削効率を高めることができる。図７（ｃ）は、円錐部を有する砥石２ｃを使用し、この砥石２ｃのテーパ面Ａｃを研削面２ｓｃとして用いる変更例を示す。この場合、研削面２ｓｃは、図７（ｂ）と同様の曲面となるが、研削面２ｓｃが回転出力軸２４ｓに対して任意の角度に設定できるため、設計自由度を高めることができる。図７（ｄ）は、前述した図４（ｃ）のリング端面Ａｒを先端に有する円筒状の砥石２ｄを使用するとともに、加えて、このリング端面Ａｒをテーパ凹面による研削面２ｓｄとして形成した変更例を示す。したがって、図７（ｄ）は、いわば、図４（ｃ）のリング端面Ａｒとテーパ凹面の複合形状として形態したものである。図７（ｄ）の場合、被研削部Ｐｓにおけるレンズ用ワークＷに対しては、図７（ｃ）の場合と異なり、凹曲面が接触することになる。

これらの変更例に示すように、砥石２に、円柱周面Ａｐ，円錐面Ａｃ，リング端面Ａｒのいずれかに形成した研削面２ｓを有する砥石を用いれば、レンズの大きさや形状、更にはシステム全体の大きさや構成等の制約に対して、臨機応変に対応可能になるため、加工システム１に係わる設計自由度を高めることができる。前述した砥石２，２ａをはじめ、上述した砥石２ｂ，２ｃ，２ｄは、一例として示したものであり、砥石２…の形状には、各種形状を適用することができる。なお、図７（ａ）−（ｄ）において、図１と同一部分には、同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

以上、変更例を含む好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、本発明に係る加工方法は、非球面を含む凸レンズのレンズ面に対する研削加工に最適であるが、球面と非球面が混在するレンズ面及び球面のみによるレンズ面にも、もちろん利用可能である。また、本発明における「研削加工」には「研磨加工」も含む概念である。即ち、通常、砥石（研削具）は研削加工に用いられ、研磨加工には、遊離砥粒を含むスラリーを塗布したパッドが用いられるが、基本的な機能は同じになる。なお、砥石としては、ゴムボンド砥石も知られている。このゴムボンド砥石は、砥粒がボンド表面だけではなく、内部にも存在する弾性体の研削具あるが、このような研削具も本発明における砥石に含まれる概念である。さらに、砥粒をパッド表面に固定して研磨を行う方法も行われており、この方法は、遊離砥粒といえるものではなく、この弾性体パッドは、主に研磨加工を行う研磨具として用いられるが、このような研磨具も本発明における砥石に含まれる概念である。一方、加工システム１を構成する、研削機構部Ｍｓ，ワーク旋回機構部Ｍｐ，砥石移動機構部Ｍｍ及びシステムコントローラＭｃにおける細部の構成は、同一機能を発揮する各種構成により置換することができる。

本発明に係る非球面凸レンズの加工方法及び加工システムは、レンズ用ワークに対して回転する砥石を圧接することにより、非球面を含む各種レンズ面の研削加工を行う際に利用することができる。

１：加工システム，２…：砥石，２ｓ…：研削面，Ｗ：レンズ用ワーク，Ｗｆ：レンズ面，Ｐｓ：被研削部，Ｐｃ：支点位置，Ｌｎ：法線，Ｌｓ：法線に垂直な直線，Ｌｂ：レンズ用ワークの中心線，Ｌｏｆ：所定の距離，Ｆｆ：研削面の面方向，Ｆｒ：砥石の回転軸方向，Ｆｄ：研削面の径方向，Ｆｄｐ：オフセットした径方向に対する平行方向，Ｍｓ：研削機構部，Ｍｐ：ワーク旋回機構部，Ｍｍ：砥石移動機構部，Ｍｃ：システムコントローラ，Ａｆ：平面，Ａｐ：円柱周面，Ａｃ：テーパ面，Ａｒ：リング端面

Claims (7)

1. レンズ用ワークに対して回転する砥石を圧接することにより当該レンズ用ワークにおける非球面を含むレンズ面の研削加工（研磨加工を含む）を行う非球面凸レンズの加工方法において、前記レンズ用ワークの被研削部に、当該被研削部の法線に垂直な直線を含む研削面を有する砥石を圧接し、前記レンズ用ワークの中心線上における選定した支点位置を中心に、当該レンズ用ワークに対して、前記研削面の面方向へ相対的に旋回変位させる旋回角度制御処理を行うとともに、同時に、前記砥石に対して、回転軸方向における位置制御処理を行うことにより、前記レンズ用ワークのレンズ面に対する研削加工を行うことを特徴とする非球面凸レンズの加工方法。
2. 前記レンズ用ワークは、前記中心線を中心に回転させる回転制御を行うことを特徴とする請求項１記載の非球面凸レンズの加工方法。
3. 前記旋回角度制御処理により旋回変位する面方向は、回転する研削面の径方向又はこの径方向の直角方向に対して所定の距離だけオフセットした前記径方向に対する平行方向に設定することを特徴とする請求項１又は２記載の非球面凸レンズの加工方法。
4. レンズ用ワークに対して回転する砥石を圧接することにより当該レンズ用ワークにおける非球面を含むレンズ面の研削加工（研磨加工を含む）を行う非球面凸レンズの加工システムにおいて、前記レンズ用ワークの被研削部に対して、当該被研削部の法線に垂直な直線を含む研削面を有する砥石を圧接して前記レンズ用ワークのレンズ面に対する研削加工を行う研削機構部と、前記レンズ用ワークの中心線上における所定の支点位置を中心に、当該レンズ用ワークを前記研削面の面方向へ相対的に旋回変位させるワーク旋回機構部と、前記砥石を、この砥石の回転軸方向に移動させる砥石移動機構部と、前記ワーク旋回機構部に対する旋回角度制御処理を行うとともに、前記砥石移動機構部に対する位置制御処理を行うシステムコントローラとを備えてなることを特徴とする非球面凸レンズの加工システム。
5. 前記砥石は、平面に形成した前記研削面を有することを特徴とする請求項４記載の非球面凸レンズの加工システム。
6. 前記砥石は、円柱周面，テーパ面，リング端面のいずれかに形成した前記研削面を有することを特徴とする請求項４記載の非球面凸レンズの加工システム。
7. 前記レンズ用ワークの中心線上における所定の支点位置は、変更可能に構成することを特徴とする請求項４，５又は６記載の非球面凸レンズの加工システム。

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