JP3630958B2 - レンズ保持装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ等の光学素子を研削あるいは研磨加工する装置に使用されるレンズ保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレンズ研削装置あるいは研磨装置においては、レンズ保持機構部のシャフトを固定させ、その先端部を常に球心方向に加圧しながら、研磨皿を回転および揺動させてレンズの加工を行なう型式が知られており、これらの研削装置あるいは研磨装置では、レンズ保持機構をコイルばね等にて加圧しているのが一般的である。
【０００３】
この種のレンズ研磨装置におけるレンズ保持機構の一例としては、例えば、特公平６−６５４６０号公報に開示された装置等が知られており、これを図６に図示する。
【０００４】
図６に図示するレンズ研磨装置は、研磨皿１０４を研磨皿軸１０５を介して回転かつ揺動させ、被研磨レンズＬを保持する研磨ホルダー１０２を研磨皿１０４の球心方向に対して垂直に加圧して被研磨レンズＬを研磨する型式であり、被研レンズＬを保持する研磨ホルダー１０２は、２個に分割され、下面を内側へこみ形状にして周縁面にＯリング状の弾材１０３ａを装着し、上面をホルダースピンドル１０１を介してホルダーシャフト１０６に取り付けた上段ホルダー１０２ａと、上面をなめらかな断面山形状とし、内側へこみ形状にした下面の内周面に弾材１０３ｂを装着した下段ホルダー１０２ｂとから構成されている。
【０００５】
この構成によって、ホルダーシャフト１０６により押圧された圧力が、上段ホルダー１０２ａの弾材１０３ａを介して下段ホルダー１０２ｂ全体を均一に押圧し、さらに下段ホルダー１０２ｂの弾材１０３ｂを介して被研磨レンズＬを弾性的に押圧することにより、レンズの横転や脱落といったトラブルが生じることがなく、良好な加工面が得られるとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例では、上段ホルダーの下面をテーパ状の内側へこみ形状にしただけで、研磨加工中に加工されるレンズと研磨皿が接触する加工面上で摩擦力により生じる回転モーメントの中心（以下、加工支点という。）が一点に集中していないために、回転モーメントのかかる方向が一定でない。したがって、研磨皿の加工面にならう方向以外にレンズを動かす力が生じ、加工面上を滑らかに動くことができない。この現象が、レンズの形状精度や粗さが悪化する原因となっており、最悪の場合にはレンズが横転したり、脱落したりする可能性もある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、レンズの研削や研磨加工装置において、レンズを横転や脱落させるような無理な力を生じさせることなく、レンズを加工工具の加工面にならって滑らかに回転させて、加工精度を向上させ、品質の良いレンズを作製することができるレンズ保持装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のレンズ保持装置は、被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と垂直方向に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーとを有し、前記押えホルダーに設けられた凹球面と前記受けホルダーに設けられた凸球面が対向され、前記押えホルダーの凹球面に互いに摩擦係数と剛性の異なる２種類の弾性層からなる２層構造の弾性体を装着して、前記受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧し、かつ、前記押えホルダーの球面部の曲率半径を、前記受けホルダーの球面部の曲率半径と前記弾性体の厚さとの和に等しくして、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のレンズ保持装置は、被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と垂直方向に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーとを有し、前記押えホルダーに設けられた凹球面と前記受けホルダーに設けられた凸球面が対向され、前記押えホルダーの凹球面に互いに摩擦係数と剛性の異なる２種類の弾性層からなる２層構造の弾性体を装着して、前記受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧し、かつ、前記押えホルダーの凹球面の曲率中心と前記受けホルダーの凸球面の曲率中心を、前記加工面の中心点とそれぞれ接近あるいは一致させて、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明のレンズ保持装置においては、押えホルダーの凹球面に装着された弾性体において、押えホルダーの凹球面に装着された弾性層を受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧する弾性層より摩擦係数が大きくかつ剛性が小さくすることが好ましい。
【００１１】
また、本発明のレンズ保持装置においては、押えホルダーと受けホルダー間の空間部において、押えホルダーの中央部に調整可能なばね部材を取り付け、前記受けホルダーの中央部の上部平坦部を押圧するように構成することができる。
【００１２】
【作用】
本発明のレンズ保持装置によれば、下面が凹球面形状の押えホルダーに互いに摩擦係数と剛性の異なる２種類の弾性層からなる２層構造の弾性体を装着し、上面を凸球面形状とした受けホルダーを押圧することにより、加工支点を一点に集中させることができ、加工面で生じた摩擦力による回転モーメントが加工面にならう一定方向にのみかかるので、レンズを互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じさせず、レンズは滑らかに回転でき加工結果を安定させることができる。
【００１３】
さらに、押えホルダーの凹球面と受けホルダーの凸球面の曲率中心を工具皿の加工面上の中心点とそれぞれ接近あるいは一致させることにより、ホルダーに保持されたレンズがどのように傾斜していても、レンズと工具皿の相対運動で生じる摩擦力のうち、加工面上の中心点で生じる力の作用点は、常に加工面上の中心点に位置するため、加工時にホルダーに保持されたレンズを回転させようとするモーメントは発生せず、また、加工面上の中心点以外の点では、形状の対称性により摩擦力が打ち消し合う方向に生じるため、モーメントは働かず、レンズは工具のさまざまな形状に十分追従することができ、そして、レンズを回転させようとするモーメントを生じさせないことにより、加工面の圧力分布は均一に保たれ、加工面をアス、クセ等の形状むらのない状態で加工することができる。
【００１４】
また、レンズを保持する受けホルダーの球面部分が、押えホルダーの球面部分に取り付けられた弾性体において摩擦係数の低い弾性層を介して接触し摺動させるようにすることにより、レンズを自在に傾斜可能として加工面にならって滑らかに回転させることができる。さらに、前記弾性体を２層化して、押えホルダーに取り付けられる弾性層を低剛性かつ摩擦係数の高い弾性体で、受けホルダーに接触している弾性層を高剛性かつ摩擦係数の低い弾性体で構成して、加圧時に必要な弾性作用とレンズ回転時の潤滑作用を個々にもたせることにより、受けホルダーの球面部の接触部分は、まんべんなく弾性的に押圧されながら滑りが良いため、外部からの振動を軽減しつつ、加工面の摩擦力で生じるモーメントを受け、レンズをスムーズに回転させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の参考例のレンズ保持装置を示す拡大断面図である。
【００１７】
図１において、１は鋳鉄等で球面状に作製された台皿に弾力性のある研磨シートを貼り付けた凹球面を加工面とする工具皿であり、凸球面を研磨加工されるレンズ２は、その凸球面と工具皿１の凹球面が接触し、工具皿１に対し相対的に回転かつ揺動運動することにより、加工される。また、工具皿１の加工面は、研磨シートを貼り付けた後にその曲率半径の精度が悪ければ、追加工される場合もある。なお、本発明の実施例の説明においては、レンズの研磨加工を例にとって説明し、また、工具皿の形状を凹球面とし、加工されるレンズの形状が凸球面の場合について説明する。
【００１８】
３はレンズ２の位置を拘束するための受けホルダーであり、その上面は凸球面に形成され、下面のレンズ２を受ける面にはレンズ保持用の弾性体４が取り付けられている。受けホルダー３に取り付けられた弾性体４は、レンズ２を弾性的に押圧し、レンズ２の受け面が受けホルダー３と直接接触して傷つくことを防ぎ、さらに加工中に工具皿１側から発生する振動を軽減することにより、加工面のひび、欠けや表面粗さの悪化を防ぐものためのである。
【００１９】
５は受けホルダー３の動きを規制する凹球面を備えた押えホルダーで、その下面は凹球面に形成され、この凹球面部には弾性体６が取り付けられて、受けホルダー３の凸球面部を弾性的に押圧する。押えホルダー５の上面にはホルダースピンドル７が取り付けられて、このホルダースピンドル７は図示しない軸受によってそのラジアル方向およびスラスト方向を保持されている。
【００２０】
そして、以上のように構成されたレンズ保持装置（以下、単にホルダーともいう。）により、レンズ２を工具皿１へ押圧し加圧するときに、押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 が、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 と弾性体６の厚さｔの和に等しくなるように、弾性体の厚さｔは調整されている。なお、図１において、Ｒ1 は工具皿１の加工面の曲率半径であり、Ｏ1 は加工面の曲率半径Ｒ1 の曲率中心とし、Ｏ2 は受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 および押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 のそれぞれの曲率中心とする。
【００２１】
また、レンズ２、受けホルダー３、押さえホルダー５および弾性体６等の部材は、ホルダースピンドル７の中心軸上にほぼ対称的に保持されている。
【００２２】
このように構成されたレンズ保持装置を研磨装置に取り付けてレンズの研磨加工を行なう。本参考例のレンズ保持装置を取り付けうる研磨装置の代表的な一例として、下軸球心揺動型式の研磨装置を図２に図示する。
【００２３】
図２において、本参考例のレンズ保持装置はホルダー５４に相当し、ホルダースピンドル７に相当するワーク軸シャフト５５は、ワーク軸スリーブ５６に対してラジアル方向を軸受で支持されており、自由に回転摺動できる。このワーク軸スリーブ５６はワーク軸ハウジング５７に対して上下方向に摺動可能に装着されており、上端にはストッパ５６ａが抜け防止のために取り付けられている。
【００２４】
ワーク軸ハウジング５７はワーク軸アーム５８を介してワーク軸スライド６２と一体化されており、このワーク軸スライド６２が、ワーク軸コラム６４に設けられたガイド６３に対して上下方向にエアシリンダ６５を用いて駆動される。
【００２５】
また、ワーク軸スリーブ５６の上端とワーク軸ハウジング５７の上端の間に取り付けられた加圧スプリング５９が自然長より伸びることにより、ホルダー５４を介してレンズ材料５２を工具皿１に相当する総型工具５１に対して下向きに押圧する荷重を与えることができる。このとき、与え得る荷重値は、与圧調整プレート６０上の加圧スプリング５９の下端を止めるネジ６１の位置により調整される。
【００２６】
一方、総型工具５１を取り付けた工具軸７１は、ベルト７３を介して連結されたモータ７５の駆動により回転する。また、偏心したリンク７７を取り付けられた揺動回転軸７６は図示しないモータにより回転させられ、架台８０に枢支された揺動プレート７０を揺動駆動する。
【００２７】
以上のように構成された研磨装置による一般的な研磨加工について説明すると、与圧調整プレート６０のネジ６１の位置により荷重値を調整した後に、ワーク軸スライド６２を降下させることにより、ホルダー５４がレンズ材料５２を総型工具５１に対して押圧する。その後、工具軸７１および揺動回転軸７６を回転させることにより、総型工具５１が回転および揺動運動し、一定時間研磨加工を行なう。このとき、レンズ材料５２はホルダー５４の下側へこみ部分に保持材５３を介して保持されるようになっており、また、ホルダー５４と一体化したワーク軸シャフト５５は加工面から受ける摩擦力により回転する。
【００２８】
次に、このような研磨加工において、図１に図示する本参考例のレンズ保持装置の作用を説明する。加圧時において、押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 が、受けホルダー３の凸面部の曲率半径Ｒ2 と弾性体６の厚さｔの和に等しくなるように構成されているので、加圧時に受けホルダー３の凸球面部の球心（曲率中心）が押えホルダー５の凹球面部の球心に一致するため、加工支点を一点に集中させることができる。したがって、加工面で生じた摩擦力による回転モーメントも、加工面にならう一定方向にのみかかるので、レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、受けホルダー２に保持されたレンズ２は滑らかに回転し、加工結果も安定する。
【００２９】
一方、図６に図示する従来例のように、上段ホルダー２ａの下面をテーパ状の内側へこみ形状にしただけで、上段ホルダー２ａと下段ホルダー２ｂの球心が一致する構造になっていないために、研磨加工中の加工支点が一点に集中していないため、回転モーメントのかかる方向が一定でなく、研磨皿の加工面にならう方向以外にレンズ２を動かす力が生じ、加工面上を滑らかに動くことができない。この現象が、レンズの形状精度や粗さが悪化する原因となっており、最悪の場合、レンズが横転したり、脱落したりする可能性がある。
【００３０】
これに対し、本参考例では、加圧時に受けホルダー３の凸球面部の球心が、押えホルダー５の凹球面部の球心に一致するため、加工支点は一点に集中しており、加工面で生じた摩擦力による回転モーメントが加工面にならう一定方向にのみかかるので、レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じない構成である。そのため、加工面にならう方向にレンズが滑らかに回転するので、レンズの形状精度や粗さは悪くならず、レンズの横転あるいは脱落という現象も起こりにくい。
【００３１】
さらに、従来例において弾性体として使用するＯリングは部分的に摩耗していたが、本実施例においては、上記の作用により摩擦力の方向が一定でかつ均一に加わるため、全体が均等に摩耗するようになり、弾性体の寿命も伸びる。
【００３２】
同様に研磨皿に対しても、レンズが横転あるいは脱落したりせず、加工面にならうように安定して動くため、損傷や摩耗が少なく、工具寿命を長くすることができる。
【００３３】
次に、本発明の第２の参考例について説明する。
【００３４】
本参考例においては、第１の参考例におけるレンズ保持装置において、押えホルダー側に取り付けた弾性体として、均一な剛性を有するとともに受けホルダーに接する表面層に塩素化処理を施してその摩擦係数を低くした弾性体を用いるものであり、その他の部材や構成は、前記の第１の参考例と同じであり、以下、図１を参照しながら同一符号を用いて説明する。
【００３５】
押えホルダー５の凹球面部に取り付けられて、受けホルダー３の凸球面部を弾性的に押圧する弾性体６において、受けホルダー３に当接する表面層に塩素化処理を施してその摩擦係数を低くしてある。このように表面層の摩擦係数を低くした弾性体を用いることによって、研磨皿１と押えホルダー５との間にあるレンズ２を保持する受けホルダー３は、径方向の動きが滑らかになり、研磨抵抗によるレンズ２の軸心からのずれが追従性よく補正され、また、被研磨レンズ２の傾きや機械精度に係る加工中の回転および揺動に伴なう微小振動変化も追従性よく吸収されるため、被研磨レンズ２は、常に球心方向への加圧がかかり、工具皿の曲率形状を精度良く転写することが可能となる。
【００３６】
なお、摩擦係数を低減する塩素化処理の例として、ＮＢＲゴム等の弾性材にアフトリート（ゼオン化成株式会社製、商品名）液を浸漬またはスプレー等することにより、分子構造中の二重結合に反応し表面物性が塩素化できる。アフトリート液による塩素化処理は、簡単かつ短時間に処理することが可能なうえ化学反応を利用しているため、均一な表面処理ができるという製造上の利点がある。このように塩素化処理された弾性体の表面の摩擦係数は、処理前の弾性体に比較して１０％以下とすることができる。
【００３７】
次に、本発明の第１の実施例のレンズ保持装置について、図３を参照して、説明する。
【００３８】
本実施例は、押えホルダー５側に取り付けた弾性体６を２層化構造とした点で、第１の参考例におけるレンズ保持装置と相違している。図３において、第１の参考例と同一部材には同じ符号を付し、同等の構成や作用をする部分についての説明は省略する。
【００３９】
図３において、６は押えホルダー５の凹球面部に取り付けられて、受けホルダー３の凸球面部を弾性的に押圧する弾性体であり、２層で構成されている。押えホルダー５に取り付けられた弾性層６−１は低剛性かつ摩擦係数の高い弾性体で、受けホルダー３に接触する弾性層６−２は高剛性かつ摩擦係数の低い弾性体で構成する。ここで、弾性層６−１は、その弾性が大きいため、レンズの加圧時にまんべんなく受けホルダー３を押圧するように作用し、一方の弾性層６−２は、その潤滑性が高いため、受けホルダー３に保持されたレンズ２が加工面に沿って滑らかに回転できるように作用する。
【００４０】
また、これらの弾性層６−１と６−２からなる弾性体６の厚さｔは、第１の参考例と同等の構成となるように、加圧時に押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 が、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 と弾性体６の厚さｔの和に等しくなるように、弾性体６全体の厚さｔが調整されている。
【００４１】
以上のような構成のレンズ保持装置を図２に図示する研磨装置に取り付けてレンズの研磨加工を行なうことができる。なお、その構成と作用についても第１の参考例と同等である部分の説明は省略する。
【００４２】
本実施例では、第１の参考例で挙げた作用効果に加えて、弾性体６を２層化して加圧時に必要な弾性作用とレンズ回転時の潤滑作用を個々にもたせることにより、受けホルダー３の球面部の接触部分は、まんべんなく弾性的に押圧されながら滑りが良いため、外部からの振動を軽減しつつ、加工面の摩擦力で生じるモーメントを受け、レンズがスムーズに回転することができるという効果を奏する。
【００４３】
次に、本発明の第３の参考例のレンズ保持装置について図４に基づいて説明する。
【００４４】
本参考例においては、レンズ２を工具皿１へ押圧し加圧するときに、押えホルダー５ａの凹球面部の曲率半径Ｒ3 が、受けホルダー３ａの凸球面部の曲率半径Ｒ2 と弾性体６の厚さｔの和に等しくなるように、弾性体６の厚さｔが調整されているとともに、曲率半径Ｒ2 およびＲ3 の曲率中心Ｏ2 が加工面上の中心点Ｃと一致するように、受けホルダー３ａの凸球面部の曲率半径Ｒ2 および押えホルダー５ａの凹球面部の曲率半径Ｒ3 が設定されている点で、第１の参考例と相違し、その他の構成や部材は第１の参考例のものと同じであり、同一部材には同じ符号を付し、それらの構成や作用についての説明は省略する。
【００４５】
そこで、本参考例におけるレンズ保持装置の加工中の作用と効果について、図４の（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。
【００４６】
押えホルダー５に加えられる加圧力Ｐと揺動運動時の力Ｎの合力Ｆは、押えホルダー５の凹球面部から弾性体６を介して受けホルダー３の凸球面部に伝わり、受けホルダー３に保持されたレンズ２の加工面に作用する。
【００４７】
受けホルダー３の凸球面の曲率中心と押えホルダー５の凹球面の曲率中心は加工面の中心点Ｃとそれぞれ一致しているので、受けホルダー３に保持されたレンズ２がどのように傾斜していても、レンズ２と工具皿１との相対運動で生じる摩擦力のうち、加工面上の中心点Ｃの力Ｆの作用点は、常に加工面上の中心点Ｃに位置するため、受けホルダー３に保持されたレンズ２を回転させようとするモーメント力は発生しない。
【００４８】
また、加工面上の中心点Ｃ以外の点では、形状の対称性により摩擦力が打ち消し合う方向に生じるため、モーメントは働かない。その結果、加工面の圧力分布は均一に保たれるため加工面をアス、クセ等の形状むらのない状態で加工することができる。
【００４９】
図６に図示する従来例のように、上段ホルダー２ａの下面をテーパ状の内側へこみ形状にしただけで、上段ホルダー２ａと下段ホルダー２ｂの球心が一致する構造になっていないために、研磨加工中の加工支点が一点に集中しておらず、当然加工面上の中心点とも一致していない。よって、加工面上の摩擦力によりモーメントを生じ、加工面の圧力分布が不均一で偏ったものになってしまい、この現象が、レンズの形状精度や粗さが悪化する原因となっている。
【００５０】
これに対し、本参考例では、加圧時に受けホルダー３の凸球面部の球心と押えホルダー５の凹球面部の球心を一点に集中させ、かつ加工面上の中心点Ｃと一致させたことにより、加工面上の圧力分布は一定に保たれるため、安定した加工結果を得ることができる。
【００５１】
また、本参考例においては、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 および押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 の曲率中心Ｏ2 が加工面上の中心Ｃと一致する例で説明したけれども、中心点Ｃと曲率中心Ｏ2 が一致していなくてもそれらの距離がおよそ０．５ｍｍ以内であれば、ほぼ同等の作用効果が得られる。
【００５２】
さらに、本発明の第２の実施例のレンズ保持装置について図５に基づいて説明する。
【００５３】
本実施例は、押えホルダー５側に取り付けた弾性体６を２層化構造とした点で第３の参考例におけるレンズ保持装置と相違している。図５において、第１および第３の参考例と同一部材には同じ符号を付し、同等の構成や作用をする部分についての説明は省略する。
【００５４】
図５において、６は押えホルダー５の凹球面部に取り付けられて、受けホルダー３の凸球面部を弾性的に押圧する弾性体であり、２層で構成されている。押えホルダー５に取り付けられた弾性層６−１は低剛性かつ摩擦係数の高い弾性体で、受けホルダー３ａに接触している弾性層６−２は高剛性かつ摩擦係数の低い弾性体で構成する。ここで、弾性層６−１は、その弾性が大きいため、レンズの加圧時にまんべんなく受けホルダー３を押圧するように作用し、一方の弾性層６−２は、その潤滑性が高いため、受けホルダー３に保持されたレンズ２が加工面に沿って滑らかに回転できるように作用する。
【００５５】
また、これらの弾性層６−１と６−２からなる弾性体６の厚さｔは、第１および第３の参考例と同等の構成となるように、加圧時に押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 が、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 と弾性体６の厚さｔの和に等しくなるように、弾性体６の厚さｔは調整されており、さらに、曲率半径Ｒ2 およびＲ3 の曲率中心Ｏ2 が加工面上の中心Ｃと一致するように、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 および押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 が設定されている。
【００５６】
以上のような構成のレンズ保持装置を図２に図示する研磨装置に取り付けてレンズの研磨加工を行なうことができる。なお、その構成と作用についても第１の参考例と同等である部分の説明は省略する。
【００５７】
弾性層６−１と６−２からなる弾性体６の厚さｔは、第３の参考例と同等の構成となるよう調整されているために、第３の参考例で説明したような作用効果が得られ、さらに、弾性体を２層化して用いることにより、次のような効果を得ることができる。
【００５８】
弾性層６−２は、その潤滑性が高いため、レンズが加工面に沿って滑らかに回転できるように作用するので、押えホルダー５の凹球面部と受けホルダー３の凸球面部が直接接触して摩耗することを防ぎ、弾性層６−１は、その弾性が大きいため、レンズの加圧時にまんべんなく受けホルダー３を押圧するように作用し、また、押えホルダー５の凹球面部の曲率半径が高精度に製作されていなくても、弾性体６がたわむことにより、凹球面部の球面精度を補正して、押えホルダー５が受けホルダー３を押圧することが可能となる。このとき、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 は加工面上の中心Ｃと一致している。
【００５９】
このように、弾性体６を２層化して用いることにより、凸球面部の摩耗を少なくし、レンズホルダーの寿命を長くできる。また、凹球面部の曲率半径が高精度に製作されていなくとも、レンズ保持装置の球面部分の曲率を１つに集中させかつ加工面上の中心点Ｃと一致あるいは接近させたことにより、加工面上の圧力分布を一定に保たれるため、安定した加工結果を得ることができる。
【００６０】
また、本発明のレンズ保持装置においては、押えホルダーと受けホルダーとの間で弾性体が介在していない空間部分において、スプリングプランジャ（株式会社ミスミ製、商品名）等の適宜調整可能なばね部材を押えホルダーの径中心部にねじ込みにより取り付け、下方の受けホルダーの上部平坦部を一定の力で押圧するように構成することもできる。
【００６１】
従来、レンズの研磨加工に際して受けホルダーが研磨加工圧により弾性材に密着し、研磨加工終了によるレンズホルダーの上昇中、あるいは上昇後に押えホルダーに吸着されている受けホルダーが押えホルダーから落下して、レンズや工具皿の欠け等の損傷を与えることがあったけれども、上記のように構成することにより、レンズホルダーを研磨加工終了時に上昇させる際にスプリングプランジャー等のばね部材が受けホルダーの中心部の上部平坦部を押圧することにより、受けホルダーを研磨皿に確実に残ることとなり、受けホルダーの落下によるレンズや工具皿の欠け等の損傷をなくすことができる。
【００６２】
なお、以上の説明においては、工具皿の形状が凹球面であり、加工されるレンズの形状が凸球面の場合について説明したけれども、本発明のレンズ保持装置は、工具形状が凸球面で、加工されるレンズの形状が凹球面の場合にも同様に適用できることはいうまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレンズ保持装置によれば、押えホルダーに設けられた凹球面がその凹球面に装着された弾性体を介して受けホルダー凸球面を弾性的に押圧し、この受けホルダーの下面にてレンズを保持しかつ押圧するようになし、さらに、押えホルダーの凹球面部の曲率半径が受けホルダーの凸球面部の曲率半径と弾性体の厚さの和に等しくしてあることにより、加工支点を一点に集中させることができ、加工面で生じた摩擦力による回転モーメントが加工面にならう一定方向にのみかかるので、レンズを互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、レンズは滑らかに回転でき加工結果も安定する。
【００６４】
さらに、押えホルダーに設けられた凹球面がその凹球面に装着された弾性体を介して受けホルダー凸球面を弾性的に押圧し、この受けホルダーの下面にてレンズを保持しかつ押圧するようになし、さらに、押えホルダーの凹球面部の曲率半径が受けホルダーの凸球面部の曲率半径と弾性体の厚さの和に等しくするとともに、両球面の曲率中心が加工面上の中心点とそれぞれ接近あるいは一致するようにしてあることにより、ホルダーに保持されたレンズがどのように傾斜していても、レンズと工具皿の相対運動で生じる摩擦力のうち、加工面上の中心点で生じる力の作用点は、常に加工面上の中心点に位置するため、加工時にホルダーに保持されたレンズを回転させようとするモーメントは発生せず、また、加工面上の中心点以外の点では、形状の対称性により摩擦力が打ち消し合う方向に生じるため、モーメントは働かない。したがって、レンズは工具のさまざまな形状に十分追従することができ、そして、レンズを回転させようとするモーメントを生じさせないことにより、加工面の圧力分布は均一に保たれ、加工面をアス、クセ等の形状むらのない状態で加工することができる。
【００６５】
また、レンズを保持する受けホルダーの球面部分が、押えホルダーの球面部分に取り付けられた弾性体において摩擦係数の低い弾性層を介して接触し摺動させるようにすることにより、レンズは自在に傾斜できて、加工面にならって滑らかに回転できる。さらに、弾性体を２層化して、押えホルダーに取り付けられる弾性層を低剛性かつ摩擦係数の高い弾性体で、受けホルダーに接触している弾性層を高剛性かつ摩擦係数の低い弾性体で構成して、加圧時に必要な弾性作用とレンズ回転時の潤滑作用を個々にもたせることにより、受けホルダーの球面部の接触部分は、まんべんなく弾性的に押圧されながら滑りが良いため、外部からの振動を軽減しつつ、加工面の摩擦力で生じるモーメントを受け、レンズがスムーズに回転することができる。
【００６６】
以上のように本発明のレンズ保持装置においては、レンズの研削、研磨加工装置において、レンズを横転や脱落させるような無理な力を生じさせることなく、加工面にならってレンズが滑らかに回転できるので、高精度の研磨ができかつ品質の良いレンズを得ることができ、さらに、弾性体においては摩擦力が一定で均一に加わるため全体が均等に磨耗するようになり、弾性体の寿命が延び、また、工具皿においても、レンズが横転や脱落したりせず加工面にならって安定して回転するため損傷や摩耗が少なく、工具寿命も長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例のレンズ保持装置を示す拡大断面図である。
【図２】本発明のレンズ保持装置を適用することができる公知の研磨装置を図示する概略図である。
【図３】本発明の第１の実施例のレンズ保持装置を示す拡大断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第３の参考例のレンズ保持装置を示す拡大断面図であり、（ｂ）はレンズに作用する力を説明する概念図である。
【図５】本発明の第２の実施例のレンズ保持装置を示す拡大断面図である。
【図６】従来のレンズ研磨装置におけるレンズ保持機構を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 工具皿
２ レンズ
３ 受けホルダー
４ （レンズ保持用）弾性体
５ 押えホルダー
６ 弾性体
６−１ 弾性層
６−２ 弾性層
７ ホルダースピンドル
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ等の光学素子を研削あるいは研磨加工する装置に使用されるレンズ保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレンズ研削装置あるいは研磨装置においては、レンズ保持機構部のシャフトを固定させ、その先端部を常に球心方向に加圧しながら、研磨皿を回転および揺動させてレンズの加工を行なう型式が知られており、これらの研削装置あるいは研磨装置では、レンズ保持機構をコイルばね等にて加圧しているのが一般的である。
【０００３】
この種のレンズ研磨装置におけるレンズ保持機構の一例としては、例えば、特公平６−６５４６０号公報に開示された装置等が知られており、これを図６に図示する。
【０００４】
図６に図示するレンズ研磨装置は、研磨皿１０４を研磨皿軸１０５を介して回転かつ揺動させ、被研磨レンズＬを保持する研磨ホルダー１０２を研磨皿１０４の球心方向に対して垂直に加圧して被研磨レンズＬを研磨する型式であり、被研レンズＬを保持する研磨ホルダー１０２は、２個に分割され、下面を内側へこみ形状にして周縁面にＯリング状の弾材１０３ａを装着し、上面をホルダースピンドル１０１を介してホルダーシャフト１０６に取り付けた上段ホルダー１０２ａと、上面をなめらかな断面山形状とし、内側へこみ形状にした下面の内周面に弾材１０３ｂを装着した下段ホルダー１０２ｂとから構成されている。
【０００５】
この構成によって、ホルダーシャフト１０６により押圧された圧力が、上段ホルダー１０２ａの弾材１０３ａを介して下段ホルダー１０２ｂ全体を均一に押圧し、さらに下段ホルダー１０２ｂの弾材１０３ｂを介して被研磨レンズＬを弾性的に押圧することにより、レンズの横転や脱落といったトラブルが生じることがなく、良好な加工面が得られるとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例では、上段ホルダーの下面をテーパ状の内側へこみ形状にしただけで、研磨加工中に加工されるレンズと研磨皿が接触する加工面上で摩擦力により生じる回転モーメントの中心（以下、加工支点という。）が一点に集中していないために、回転モーメントのかかる方向が一定でない。したがって、研磨皿の加工面にならう方向以外にレンズを動かす力が生じ、加工面上を滑らかに動くことができない。この現象が、レンズの形状精度や粗さが悪化する原因となっており、最悪の場合にはレンズが横転したり、脱落したりする可能性もある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、レンズの研削や研磨加工装置において、レンズを横転や脱落させるような無理な力を生じさせることなく、レンズを加工工具の加工面にならって滑らかに回転させて、加工精度を向上させ、品質の良いレンズを作製することができるレンズ保持装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のレンズ保持装置は、被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と垂直方向に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーとを有し、前記押えホルダーに設けられた凹球面と前記受けホルダーに設けられた凸球面が対向され、前記押えホルダーの凹球面に互いに摩擦係数と剛性の異なる２種類の弾性層からなる２層構造の弾性体を装着して、前記受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧し、かつ、前記押えホルダーの球面部の曲率半径を、前記受けホルダーの球面部の曲率半径と前記弾性体の厚さとの和に等しくして、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のレンズ保持装置は、被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と垂直方向に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーとを有し、前記押えホルダーに設けられた凹球面と前記受けホルダーに設けられた凸球面が対向され、前記押えホルダーの凹球面に互いに摩擦係数と剛性の異なる２種類の弾性層からなる２層構造の弾性体を装着して、前記受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧し、かつ、前記押えホルダーの凹球面の曲率中心と前記受けホルダーの凸球面の曲率中心を、前記加工面の中心点とそれぞれ接近あるいは一致させて、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明のレンズ保持装置においては、押えホルダーの凹球面に装着された弾性体において、押えホルダーの凹球面に装着された弾性層を受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧する弾性層より摩擦係数が大きくかつ剛性が小さくすることが好ましい。
【００１１】
また、本発明のレンズ保持装置においては、押えホルダーと受けホルダー間の空間部において、押えホルダーの中央部に調整可能なばね部材を取り付け、前記受けホルダーの中央部の上部平坦部を押圧するように構成することができる。
【００１２】
【作用】
本発明のレンズ保持装置によれば、下面が凹球面形状の押えホルダーに互いに摩擦係数と剛性の異なる２種類の弾性層からなる２層構造の弾性体を装着し、上面を凸球面形状とした受けホルダーを押圧することにより、加工支点を一点に集中させることができ、加工面で生じた摩擦力による回転モーメントが加工面にならう一定方向にのみかかるので、レンズを互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じさせず、レンズは滑らかに回転でき加工結果を安定させることができる。
【００１３】
さらに、押えホルダーの凹球面と受けホルダーの凸球面の曲率中心を工具皿の加工面上の中心点とそれぞれ接近あるいは一致させることにより、ホルダーに保持されたレンズがどのように傾斜していても、レンズと工具皿の相対運動で生じる摩擦力のうち、加工面上の中心点で生じる力の作用点は、常に加工面上の中心点に位置するため、加工時にホルダーに保持されたレンズを回転させようとするモーメントは発生せず、また、加工面上の中心点以外の点では、形状の対称性により摩擦力が打ち消し合う方向に生じるため、モーメントは働かず、レンズは工具のさまざまな形状に十分追従することができ、そして、レンズを回転させようとするモーメントを生じさせないことにより、加工面の圧力分布は均一に保たれ、加工面をアス、クセ等の形状むらのない状態で加工することができる。
【００１４】
また、レンズを保持する受けホルダーの球面部分が、押えホルダーの球面部分に取り付けられた弾性体において摩擦係数の低い弾性層を介して接触し摺動させるようにすることにより、レンズを自在に傾斜可能として加工面にならって滑らかに回転させることができる。さらに、前記弾性体を２層化して、押えホルダーに取り付けられる弾性層を低剛性かつ摩擦係数の高い弾性体で、受けホルダーに接触している弾性層を高剛性かつ摩擦係数の低い弾性体で構成して、加圧時に必要な弾性作用とレンズ回転時の潤滑作用を個々にもたせることにより、受けホルダーの球面部の接触部分は、まんべんなく弾性的に押圧されながら滑りが良いため、外部からの振動を軽減しつつ、加工面の摩擦力で生じるモーメントを受け、レンズをスムーズに回転させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１の参考例のレンズ保持装置を示す拡大断面図である。
【００１７】
図１において、１は鋳鉄等で球面状に作製された台皿に弾力性のある研磨シートを貼り付けた凹球面を加工面とする工具皿であり、凸球面を研磨加工されるレンズ２は、その凸球面と工具皿１の凹球面が接触し、工具皿１に対し相対的に回転かつ揺動運動することにより、加工される。また、工具皿１の加工面は、研磨シートを貼り付けた後にその曲率半径の精度が悪ければ、追加工される場合もある。なお、本発明の実施例の説明においては、レンズの研磨加工を例にとって説明し、また、工具皿の形状を凹球面とし、加工されるレンズの形状が凸球面の場合について説明する。
【００１８】
３はレンズ２の位置を拘束するための受けホルダーであり、その上面は凸球面に形成され、下面のレンズ２を受ける面にはレンズ保持用の弾性体４が取り付けられている。受けホルダー３に取り付けられた弾性体４は、レンズ２を弾性的に押圧し、レンズ２の受け面が受けホルダー３と直接接触して傷つくことを防ぎ、さらに加工中に工具皿１側から発生する振動を軽減することにより、加工面のひび、欠けや表面粗さの悪化を防ぐものためのである。
【００１９】
５は受けホルダー３の動きを規制する凹球面を備えた押えホルダーで、その下面は凹球面に形成され、この凹球面部には弾性体６が取り付けられて、受けホルダー３の凸球面部を弾性的に押圧する。押えホルダー５の上面にはホルダースピンドル７が取り付けられて、このホルダースピンドル７は図示しない軸受によってそのラジアル方向およびスラスト方向を保持されている。
【００２０】
そして、以上のように構成されたレンズ保持装置（以下、単にホルダーともいう。）により、レンズ２を工具皿１へ押圧し加圧するときに、押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 が、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 と弾性体６の厚さｔの和に等しくなるように、弾性体の厚さｔは調整されている。なお、図１において、Ｒ1 は工具皿１の加工面の曲率半径であり、Ｏ1 は加工面の曲率半径Ｒ1 の曲率中心とし、Ｏ2 は受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 および押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 のそれぞれの曲率中心とする。
【００２１】
また、レンズ２、受けホルダー３、押さえホルダー５および弾性体６等の部材は、ホルダースピンドル７の中心軸上にほぼ対称的に保持されている。
【００２２】
このように構成されたレンズ保持装置を研磨装置に取り付けてレンズの研磨加工を行なう。本参考例のレンズ保持装置を取り付けうる研磨装置の代表的な一例として、下軸球心揺動型式の研磨装置を図２に図示する。
【００２３】
図２において、本参考例のレンズ保持装置はホルダー５４に相当し、ホルダースピンドル７に相当するワーク軸シャフト５５は、ワーク軸スリーブ５６に対してラジアル方向を軸受で支持されており、自由に回転摺動できる。このワーク軸スリーブ５６はワーク軸ハウジング５７に対して上下方向に摺動可能に装着されており、上端にはストッパ５６ａが抜け防止のために取り付けられている。
【００２４】
ワーク軸ハウジング５７はワーク軸アーム５８を介してワーク軸スライド６２と一体化されており、このワーク軸スライド６２が、ワーク軸コラム６４に設けられたガイド６３に対して上下方向にエアシリンダ６５を用いて駆動される。
【００２５】
また、ワーク軸スリーブ５６の上端とワーク軸ハウジング５７の上端の間に取り付けられた加圧スプリング５９が自然長より伸びることにより、ホルダー５４を介してレンズ材料５２を工具皿１に相当する総型工具５１に対して下向きに押圧する荷重を与えることができる。このとき、与え得る荷重値は、与圧調整プレート６０上の加圧スプリング５９の下端を止めるネジ６１の位置により調整される。
【００２６】
一方、総型工具５１を取り付けた工具軸７１は、ベルト７３を介して連結されたモータ７５の駆動により回転する。また、偏心したリンク７７を取り付けられた揺動回転軸７６は図示しないモータにより回転させられ、架台８０に枢支された揺動プレート７０を揺動駆動する。
【００２７】
以上のように構成された研磨装置による一般的な研磨加工について説明すると、与圧調整プレート６０のネジ６１の位置により荷重値を調整した後に、ワーク軸スライド６２を降下させることにより、ホルダー５４がレンズ材料５２を総型工具５１に対して押圧する。その後、工具軸７１および揺動回転軸７６を回転させることにより、総型工具５１が回転および揺動運動し、一定時間研磨加工を行なう。このとき、レンズ材料５２はホルダー５４の下側へこみ部分に保持材５３を介して保持されるようになっており、また、ホルダー５４と一体化したワーク軸シャフト５５は加工面から受ける摩擦力により回転する。
【００２８】
次に、このような研磨加工において、図１に図示する本参考例のレンズ保持装置の作用を説明する。加圧時において、押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 が、受けホルダー３の凸面部の曲率半径Ｒ2 と弾性体６の厚さｔの和に等しくなるように構成されているので、加圧時に受けホルダー３の凸球面部の球心（曲率中心）が押えホルダー５の凹球面部の球心に一致するため、加工支点を一点に集中させることができる。したがって、加工面で生じた摩擦力による回転モーメントも、加工面にならう一定方向にのみかかるので、レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、受けホルダー２に保持されたレンズ２は滑らかに回転し、加工結果も安定する。
【００２９】
一方、図６に図示する従来例のように、上段ホルダー２ａの下面をテーパ状の内側へこみ形状にしただけで、上段ホルダー２ａと下段ホルダー２ｂの球心が一致する構造になっていないために、研磨加工中の加工支点が一点に集中していないため、回転モーメントのかかる方向が一定でなく、研磨皿の加工面にならう方向以外にレンズ２を動かす力が生じ、加工面上を滑らかに動くことができない。この現象が、レンズの形状精度や粗さが悪化する原因となっており、最悪の場合、レンズが横転したり、脱落したりする可能性がある。
【００３０】
これに対し、本参考例では、加圧時に受けホルダー３の凸球面部の球心が、押えホルダー５の凹球面部の球心に一致するため、加工支点は一点に集中しており、加工面で生じた摩擦力による回転モーメントが加工面にならう一定方向にのみかかるので、レンズ２を互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じない構成である。そのため、加工面にならう方向にレンズが滑らかに回転するので、レンズの形状精度や粗さは悪くならず、レンズの横転あるいは脱落という現象も起こりにくい。
【００３１】
さらに、従来例において弾性体として使用するＯリングは部分的に摩耗していたが、本実施例においては、上記の作用により摩擦力の方向が一定でかつ均一に加わるため、全体が均等に摩耗するようになり、弾性体の寿命も伸びる。
【００３２】
同様に研磨皿に対しても、レンズが横転あるいは脱落したりせず、加工面にならうように安定して動くため、損傷や摩耗が少なく、工具寿命を長くすることができる。
【００３３】
次に、本発明の第２の参考例について説明する。
【００３４】
本参考例においては、第１の参考例におけるレンズ保持装置において、押えホルダー側に取り付けた弾性体として、均一な剛性を有するとともに受けホルダーに接する表面層に塩素化処理を施してその摩擦係数を低くした弾性体を用いるものであり、その他の部材や構成は、前記の第１の参考例と同じであり、以下、図１を参照しながら同一符号を用いて説明する。
【００３５】
押えホルダー５の凹球面部に取り付けられて、受けホルダー３の凸球面部を弾性的に押圧する弾性体６において、受けホルダー３に当接する表面層に塩素化処理を施してその摩擦係数を低くしてある。このように表面層の摩擦係数を低くした弾性体を用いることによって、研磨皿１と押えホルダー５との間にあるレンズ２を保持する受けホルダー３は、径方向の動きが滑らかになり、研磨抵抗によるレンズ２の軸心からのずれが追従性よく補正され、また、被研磨レンズ２の傾きや機械精度に係る加工中の回転および揺動に伴なう微小振動変化も追従性よく吸収されるため、被研磨レンズ２は、常に球心方向への加圧がかかり、工具皿の曲率形状を精度良く転写することが可能となる。
【００３６】
なお、摩擦係数を低減する塩素化処理の例として、ＮＢＲゴム等の弾性材にアフトリート（ゼオン化成株式会社製、商品名）液を浸漬またはスプレー等することにより、分子構造中の二重結合に反応し表面物性が塩素化できる。アフトリート液による塩素化処理は、簡単かつ短時間に処理することが可能なうえ化学反応を利用しているため、均一な表面処理ができるという製造上の利点がある。このように塩素化処理された弾性体の表面の摩擦係数は、処理前の弾性体に比較して１０％以下とすることができる。
【００３７】
次に、本発明の第１の実施例のレンズ保持装置について、図３を参照して、説明する。
【００３８】
本実施例は、押えホルダー５側に取り付けた弾性体６を２層化構造とした点で、第１の参考例におけるレンズ保持装置と相違している。図３において、第１の参考例と同一部材には同じ符号を付し、同等の構成や作用をする部分についての説明は省略する。
【００３９】
図３において、６は押えホルダー５の凹球面部に取り付けられて、受けホルダー３の凸球面部を弾性的に押圧する弾性体であり、２層で構成されている。押えホルダー５に取り付けられた弾性層６−１は低剛性かつ摩擦係数の高い弾性体で、受けホルダー３に接触する弾性層６−２は高剛性かつ摩擦係数の低い弾性体で構成する。ここで、弾性層６−１は、その弾性が大きいため、レンズの加圧時にまんべんなく受けホルダー３を押圧するように作用し、一方の弾性層６−２は、その潤滑性が高いため、受けホルダー３に保持されたレンズ２が加工面に沿って滑らかに回転できるように作用する。
【００４０】
また、これらの弾性層６−１と６−２からなる弾性体６の厚さｔは、第１の参考例と同等の構成となるように、加圧時に押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 が、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 と弾性体６の厚さｔの和に等しくなるように、弾性体６全体の厚さｔが調整されている。
【００４１】
以上のような構成のレンズ保持装置を図２に図示する研磨装置に取り付けてレンズの研磨加工を行なうことができる。なお、その構成と作用についても第１の参考例と同等である部分の説明は省略する。
【００４２】
本実施例では、第１の参考例で挙げた作用効果に加えて、弾性体６を２層化して加圧時に必要な弾性作用とレンズ回転時の潤滑作用を個々にもたせることにより、受けホルダー３の球面部の接触部分は、まんべんなく弾性的に押圧されながら滑りが良いため、外部からの振動を軽減しつつ、加工面の摩擦力で生じるモーメントを受け、レンズがスムーズに回転することができるという効果を奏する。
【００４３】
次に、本発明の第３の参考例のレンズ保持装置について図４に基づいて説明する。
【００４４】
本参考例においては、レンズ２を工具皿１へ押圧し加圧するときに、押えホルダー５ａの凹球面部の曲率半径Ｒ3 が、受けホルダー３ａの凸球面部の曲率半径Ｒ2 と弾性体６の厚さｔの和に等しくなるように、弾性体６の厚さｔが調整されているとともに、曲率半径Ｒ2 およびＲ3 の曲率中心Ｏ2 が加工面上の中心点Ｃと一致するように、受けホルダー３ａの凸球面部の曲率半径Ｒ2 および押えホルダー５ａの凹球面部の曲率半径Ｒ3 が設定されている点で、第１の参考例と相違し、その他の構成や部材は第１の参考例のものと同じであり、同一部材には同じ符号を付し、それらの構成や作用についての説明は省略する。
【００４５】
そこで、本参考例におけるレンズ保持装置の加工中の作用と効果について、図４の（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。
【００４６】
押えホルダー５に加えられる加圧力Ｐと揺動運動時の力Ｎの合力Ｆは、押えホルダー５の凹球面部から弾性体６を介して受けホルダー３の凸球面部に伝わり、受けホルダー３に保持されたレンズ２の加工面に作用する。
【００４７】
受けホルダー３の凸球面の曲率中心と押えホルダー５の凹球面の曲率中心は加工面の中心点Ｃとそれぞれ一致しているので、受けホルダー３に保持されたレンズ２がどのように傾斜していても、レンズ２と工具皿１との相対運動で生じる摩擦力のうち、加工面上の中心点Ｃの力Ｆの作用点は、常に加工面上の中心点Ｃに位置するため、受けホルダー３に保持されたレンズ２を回転させようとするモーメント力は発生しない。
【００４８】
また、加工面上の中心点Ｃ以外の点では、形状の対称性により摩擦力が打ち消し合う方向に生じるため、モーメントは働かない。その結果、加工面の圧力分布は均一に保たれるため加工面をアス、クセ等の形状むらのない状態で加工することができる。
【００４９】
図６に図示する従来例のように、上段ホルダー２ａの下面をテーパ状の内側へこみ形状にしただけで、上段ホルダー２ａと下段ホルダー２ｂの球心が一致する構造になっていないために、研磨加工中の加工支点が一点に集中しておらず、当然加工面上の中心点とも一致していない。よって、加工面上の摩擦力によりモーメントを生じ、加工面の圧力分布が不均一で偏ったものになってしまい、この現象が、レンズの形状精度や粗さが悪化する原因となっている。
【００５０】
これに対し、本参考例では、加圧時に受けホルダー３の凸球面部の球心と押えホルダー５の凹球面部の球心を一点に集中させ、かつ加工面上の中心点Ｃと一致させたことにより、加工面上の圧力分布は一定に保たれるため、安定した加工結果を得ることができる。
【００５１】
また、本参考例においては、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 および押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 の曲率中心Ｏ2 が加工面上の中心Ｃと一致する例で説明したけれども、中心点Ｃと曲率中心Ｏ2 が一致していなくてもそれらの距離がおよそ０．５ｍｍ以内であれば、ほぼ同等の作用効果が得られる。
【００５２】
さらに、本発明の第２の実施例のレンズ保持装置について図５に基づいて説明する。
【００５３】
本実施例は、押えホルダー５側に取り付けた弾性体６を２層化構造とした点で第３の参考例におけるレンズ保持装置と相違している。図５において、第１および第３の参考例と同一部材には同じ符号を付し、同等の構成や作用をする部分についての説明は省略する。
【００５４】
図５において、６は押えホルダー５の凹球面部に取り付けられて、受けホルダー３の凸球面部を弾性的に押圧する弾性体であり、２層で構成されている。押えホルダー５に取り付けられた弾性層６−１は低剛性かつ摩擦係数の高い弾性体で、受けホルダー３ａに接触している弾性層６−２は高剛性かつ摩擦係数の低い弾性体で構成する。ここで、弾性層６−１は、その弾性が大きいため、レンズの加圧時にまんべんなく受けホルダー３を押圧するように作用し、一方の弾性層６−２は、その潤滑性が高いため、受けホルダー３に保持されたレンズ２が加工面に沿って滑らかに回転できるように作用する。
【００５５】
また、これらの弾性層６−１と６−２からなる弾性体６の厚さｔは、第１および第３の参考例と同等の構成となるように、加圧時に押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 が、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 と弾性体６の厚さｔの和に等しくなるように、弾性体６の厚さｔは調整されており、さらに、曲率半径Ｒ2 およびＲ3 の曲率中心Ｏ2 が加工面上の中心Ｃと一致するように、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 および押えホルダー５の凹球面部の曲率半径Ｒ3 が設定されている。
【００５６】
以上のような構成のレンズ保持装置を図２に図示する研磨装置に取り付けてレンズの研磨加工を行なうことができる。なお、その構成と作用についても第１の参考例と同等である部分の説明は省略する。
【００５７】
弾性層６−１と６−２からなる弾性体６の厚さｔは、第３の参考例と同等の構成となるよう調整されているために、第３の参考例で説明したような作用効果が得られ、さらに、弾性体を２層化して用いることにより、次のような効果を得ることができる。
【００５８】
弾性層６−２は、その潤滑性が高いため、レンズが加工面に沿って滑らかに回転できるように作用するので、押えホルダー５の凹球面部と受けホルダー３の凸球面部が直接接触して摩耗することを防ぎ、弾性層６−１は、その弾性が大きいため、レンズの加圧時にまんべんなく受けホルダー３を押圧するように作用し、また、押えホルダー５の凹球面部の曲率半径が高精度に製作されていなくても、弾性体６がたわむことにより、凹球面部の球面精度を補正して、押えホルダー５が受けホルダー３を押圧することが可能となる。このとき、受けホルダー３の凸球面部の曲率半径Ｒ2 は加工面上の中心Ｃと一致している。
【００５９】
このように、弾性体６を２層化して用いることにより、凸球面部の摩耗を少なくし、レンズホルダーの寿命を長くできる。また、凹球面部の曲率半径が高精度に製作されていなくとも、レンズ保持装置の球面部分の曲率を１つに集中させかつ加工面上の中心点Ｃと一致あるいは接近させたことにより、加工面上の圧力分布を一定に保たれるため、安定した加工結果を得ることができる。
【００６０】
また、本発明のレンズ保持装置においては、押えホルダーと受けホルダーとの間で弾性体が介在していない空間部分において、スプリングプランジャ（株式会社ミスミ製、商品名）等の適宜調整可能なばね部材を押えホルダーの径中心部にねじ込みにより取り付け、下方の受けホルダーの上部平坦部を一定の力で押圧するように構成することもできる。
【００６１】
従来、レンズの研磨加工に際して受けホルダーが研磨加工圧により弾性材に密着し、研磨加工終了によるレンズホルダーの上昇中、あるいは上昇後に押えホルダーに吸着されている受けホルダーが押えホルダーから落下して、レンズや工具皿の欠け等の損傷を与えることがあったけれども、上記のように構成することにより、レンズホルダーを研磨加工終了時に上昇させる際にスプリングプランジャー等のばね部材が受けホルダーの中心部の上部平坦部を押圧することにより、受けホルダーを研磨皿に確実に残ることとなり、受けホルダーの落下によるレンズや工具皿の欠け等の損傷をなくすことができる。
【００６２】
なお、以上の説明においては、工具皿の形状が凹球面であり、加工されるレンズの形状が凸球面の場合について説明したけれども、本発明のレンズ保持装置は、工具形状が凸球面で、加工されるレンズの形状が凹球面の場合にも同様に適用できることはいうまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレンズ保持装置によれば、押えホルダーに設けられた凹球面がその凹球面に装着された弾性体を介して受けホルダー凸球面を弾性的に押圧し、この受けホルダーの下面にてレンズを保持しかつ押圧するようになし、さらに、押えホルダーの凹球面部の曲率半径が受けホルダーの凸球面部の曲率半径と弾性体の厚さの和に等しくしてあることにより、加工支点を一点に集中させることができ、加工面で生じた摩擦力による回転モーメントが加工面にならう一定方向にのみかかるので、レンズを互いに異なる方向へ回転させるような無理な力は生じず、レンズは滑らかに回転でき加工結果も安定する。
【００６４】
さらに、押えホルダーに設けられた凹球面がその凹球面に装着された弾性体を介して受けホルダー凸球面を弾性的に押圧し、この受けホルダーの下面にてレンズを保持しかつ押圧するようになし、さらに、押えホルダーの凹球面部の曲率半径が受けホルダーの凸球面部の曲率半径と弾性体の厚さの和に等しくするとともに、両球面の曲率中心が加工面上の中心点とそれぞれ接近あるいは一致するようにしてあることにより、ホルダーに保持されたレンズがどのように傾斜していても、レンズと工具皿の相対運動で生じる摩擦力のうち、加工面上の中心点で生じる力の作用点は、常に加工面上の中心点に位置するため、加工時にホルダーに保持されたレンズを回転させようとするモーメントは発生せず、また、加工面上の中心点以外の点では、形状の対称性により摩擦力が打ち消し合う方向に生じるため、モーメントは働かない。したがって、レンズは工具のさまざまな形状に十分追従することができ、そして、レンズを回転させようとするモーメントを生じさせないことにより、加工面の圧力分布は均一に保たれ、加工面をアス、クセ等の形状むらのない状態で加工することができる。
【００６５】
また、レンズを保持する受けホルダーの球面部分が、押えホルダーの球面部分に取り付けられた弾性体において摩擦係数の低い弾性層を介して接触し摺動させるようにすることにより、レンズは自在に傾斜できて、加工面にならって滑らかに回転できる。さらに、弾性体を２層化して、押えホルダーに取り付けられる弾性層を低剛性かつ摩擦係数の高い弾性体で、受けホルダーに接触している弾性層を高剛性かつ摩擦係数の低い弾性体で構成して、加圧時に必要な弾性作用とレンズ回転時の潤滑作用を個々にもたせることにより、受けホルダーの球面部の接触部分は、まんべんなく弾性的に押圧されながら滑りが良いため、外部からの振動を軽減しつつ、加工面の摩擦力で生じるモーメントを受け、レンズがスムーズに回転することができる。
【００６６】
以上のように本発明のレンズ保持装置においては、レンズの研削、研磨加工装置において、レンズを横転や脱落させるような無理な力を生じさせることなく、加工面にならってレンズが滑らかに回転できるので、高精度の研磨ができかつ品質の良いレンズを得ることができ、さらに、弾性体においては摩擦力が一定で均一に加わるため全体が均等に磨耗するようになり、弾性体の寿命が延び、また、工具皿においても、レンズが横転や脱落したりせず加工面にならって安定して回転するため損傷や摩耗が少なく、工具寿命も長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例のレンズ保持装置を示す拡大断面図である。
【図２】本発明のレンズ保持装置を適用することができる公知の研磨装置を図示する概略図である。
【図３】本発明の第１の実施例のレンズ保持装置を示す拡大断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第３の参考例のレンズ保持装置を示す拡大断面図であり、（ｂ）はレンズに作用する力を説明する概念図である。
【図５】本発明の第２の実施例のレンズ保持装置を示す拡大断面図である。
【図６】従来のレンズ研磨装置におけるレンズ保持機構を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 工具皿
２ レンズ
３ 受けホルダー
４ （レンズ保持用）弾性体
５ 押えホルダー
６ 弾性体
６−１ 弾性層
６−２ 弾性層
７ ホルダースピンドル
Claims (4)
- 被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と垂直方向に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、
被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーとを有し、前記押えホルダーに設けられた凹球面と前記受けホルダーに設けられた凸球面が対向され、前記押えホルダーの凹球面に互いに摩擦係数と剛性の異なる２種類の弾性層からなる２層構造の弾性体を装着して、前記受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧し、かつ、前記押えホルダーの球面部の曲率半径を、前記受けホルダーの球面部の曲率半径と前記弾性体の厚さとの和に等しくして、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とするレンズ保持装置。 - 被加工レンズを保持して工具皿の球心を通る軸と垂直方向に加圧し、前記工具皿を回転かつ揺動させることにより被加工レンズを研磨または研削するレンズ加工装置におけるレンズ保持装置において、
被加工レンズと前記工具皿とが接触する加工面に対して前記被加工レンズを押圧するための押えホルダーと被加工レンズを保持するための受けホルダーとを有し、前記押えホルダーに設けられた凹球面と前記受けホルダーに設けられた凸球面が対向され、前記押えホルダーの凹球面に互いに摩擦係数と剛性の異なる２種類の弾性層からなる２層構造の弾性体を装着して、前記受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧し、かつ、前記押えホルダーの凹球面の曲率中心と前記受けホルダーの凸球面の曲率中心を、前記加工面の中心点とそれぞれ接近あるいは一致させて、被加工レンズを前記加工面に対して押圧することを特徴とするレンズ保持装置。 - 押えホルダーの凹球面に装着された弾性体において、押えホルダーの凹球面に装着された弾性層は、受けホルダーの凸球面を弾性的に押圧する弾性層より、摩擦係数が大きくかつ剛性が小さいことを特徴とする請求項１または２記載のレンズ保持装置。
- 押えホルダーと受けホルダー間の空間部において、押えホルダーの中央部に調整可能なばね部材を取り付け、前記受けホルダーの中央部の上部平坦部を押圧するように構成したことを特徴とする請求項１または２記載のレンズ保持装置。
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