JP5868693B2 - 光学素子製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ等の光学素子製造装置及び製造方法に関する。

複数の光学素子を同時に研磨可能な研磨装置として、特許文献１には、上下軸周りに回転すると共に上下方向にスライド移動自在な研磨皿と、該研磨皿の下方に研磨皿の上下軸を囲むように位置し、上面に光学素子が載置されてそれぞれ上下軸まわりに回転する複数の回転台とを備える研磨装置が開示されている。この研磨装置において、上記研磨皿の下部には軟質部材及び研磨布が設けられており、研磨皿を下方にスライド移動させて研磨布を光学素子に押し当てると、軟質部材が光学素子を包み込むように変形する。それにより、光学素子が研磨布に覆われてその表面が研磨される。

特開２０００−２２５５６２号公報

しかしながら、弾性変形する軟質部材によって支持された研磨布を光学素子の被加工面に押し当てる場合、光学素子に当接する研磨布の押圧力が光学素子の部分によって均一でなくなるという問題が生じる。例えば、曲率半径が小さく、且つ外径が小さい光学素子を研磨する場合、光学素子の被加工面の外周部付近において、光学素子に対する研磨布の押圧力が大きくなる。この場合、光学素子の外周部付近の摩擦力が大きくなり、この領域における面精度が低下するおそれがある。反対に、曲率半径が小さく、外径が大きい光学素子を研磨する場合、光学素子の被加工面の中心部近傍に対する研磨布の押圧力が大きくなる。この場合、当該中心部近傍の摩擦力が大きくなり、この領域における面精度が低下するおそれがある。

また、軟質部材によって加工部材を支持する場合、光学素子の被加工面に対する加工部材の相対位置が安定しないため、被加工面を研削して球面形状等の曲面を形成する曲面創成（カーブジェネレーション）や、被加工面をユーザ所望の曲率に成形する精研削加工を行うことは困難である。このため、特許文献１に開示されたような研磨装置を用いる場合、曲面創成加工や精研削加工を行うための装置を別途用意しなければならない。この場合、光学素子に対する一連の加工設備が大掛かりになると共に、加工工程に応じて加工対象の光学素子を装置間で移し替えなければならず、加工工程が煩雑になってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、曲面創成や研磨を含む一連の加工工程を複数の光学素子に対して高精度に且つ簡単に行うことができる光学素子製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学素子製造装置は、複数の光学素子に研削又は研磨加工を施す光学素子製造装置において、外歯が設けられた中心歯車と、前記中心歯車の外周側に前記中心歯車の軸と同軸に配置され、内歯が設けられた内歯車と、前記中心歯車と前記内歯車との内の一方を前記軸周りに自転させる駆動装置と、前記中心歯車と前記内歯車との内の他方を固定して保持する保持具と、前記複数の光学素子をそれぞれ保持する複数の遊星歯車であって、各々が、前記中心歯車及び前記内歯車と歯合し、前記中心歯車と前記内歯車との内の一方の回転に従動して前記軸と直交する面内で前記軸周りを公転すると共に、該面内で自転する複数の遊星歯車と、前記光学素子を各遊星歯車に取り付けた状態で該光学素子の被加工面に当接可能な加工面を有し、前記光学素子に対する相対運動により前記被加工面を研削又は研磨する加工工具とを備えることを特徴とする。

上記光学素子製造装置において、前記加工工具は、前記軸を中心とし、前記遊星歯車の公転軌道に対応する円環形状をなし、且つ、前記光学素子の加工目標とする縦断面形状をなす溝部が形成され、前記加工面は、前記溝部の内壁であることを特徴とする。

上記光学素子製造装置において、前記溝部の縦断面形状は、軸対称の凹形状をなすことを特徴とする。
上記光学素子製造装置において、前記溝部の縦断面形状は、円弧形状又は変曲点を有しない曲線形状をなすことを特徴とする。

上記光学素子製造装置において、前記複数の遊星歯車の各々は、前記光学素子を挟持可能な光学素子ホルダを有することを特徴とする。

上記光学素子製造装置において、前記複数の遊星歯車は、少なくとも自重により、前記被加工面を前記加工面に向けて押圧することを特徴とする。
上記光学素子製造装置は、前記複数の遊星歯車にそれぞれ設けられた複数の重りをさらに備えることを特徴とする。

上記光学素子製造装置は、前記中心歯車と、前記内歯車と、前記複数の遊星歯車とを含む遊星機構を前記軸に沿って移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする。

上記光学素子製造装置は、前記被加工面が前記加工面に当接するように、前記被加工面に対する加工の進度に応じて前記移動機構を制御する制御部をさらに備える。

上記光学素子製造装置は、前記中心歯車及び前記内歯車の下端に設けられ、前記複数の遊星歯車の落下を防止するキャリアをさらに備えることを特徴とする。

上記光学素子製造装置は、前記中心歯車及び前記内歯車の下端に設けられ、前記複数の遊星歯車の落下を防止するキャリアをさらに備え、前記制御部は、前記キャリアの上端と前記複数の遊星歯車の下端との間隔が所定の間隔となるように前記移動機構を制御することを特徴とする。

上記光学素子製造装置において、前記加工工具は回転可能に保持されていることを特徴とする。

上記光学素子製造装置は、前記加工工具を前記軸周りに回転させる第２の駆動装置と、前記加工工具が前記遊星歯車の公転とは非同期で回転するように前記駆動装置及び前記第２の駆動装置の動作を制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする。

上記光学素子製造装置は、前記加工工具を前記軸周りに回転させる第２の駆動装置をさらに備え、前記制御部は、前記加工工具が前記遊星歯車の公転とは非同期で回転するように前記駆動装置及び前記第２の駆動装置の動作を制御することを特徴とする。

上記光学素子製造装置において、前記複数の遊星歯車は、前記公転軌道上に均等に配置されていることを特徴とする。

本発明に係る光学素子製造方法は、複数の光学素子を研削又は研磨加工する光学素子製造方法において、外歯が設けられた中心歯車と、前記中心歯車の外周側に前記中心歯車の軸と同軸に配置され、内歯が設けられた内歯車と、各々が、前記中心歯車及び前記内歯車と歯合し、前記中心歯車と前記内歯車との内の一方の回転に従動して前記軸と直交する面内で前記軸周りを公転すると共に、該面内で自転する複数の遊星歯車と、を備える遊星歯車機構の各遊星歯車に光学素子を保持させる光学素子保持工程と、前記光学素子の被加工面に加工工具の加工面を当接させ、前記各遊星歯車を公転及び自転させることにより前記光学素子と前記加工工具とを相対運動させて前記被加工面を研削又は研磨する加工工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、複数の遊星歯車に複数の光学素子をそれぞれ保持させ、遊星歯車に公転及び自転運動をさせて、光学素子の被加工面を研削又は研磨する加工工具を光学素子に対して相対運動させるので、曲面創成や研磨を含む一連の加工工程を複数の光学素子に対して高精度に且つ簡素な設備で行うことが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る光学素子製造装置の構成を示す部分断面正面図である。 図２は、図１に示す光学素子回転部のＡ−Ａ断面図である。 図３は、図１に示す光学素子回転部を図の下側から見た図である。 図４は、図１に示す遊星歯車の構造を示す縦断面図である。 図５は、図１に示す遊星歯車に光学素子を取り付けた状態を示す縦断面図である。 図６は、図１に示すレンズホルダ及びその周囲の構造を示す斜視図である。 図７は、図１に示す重り及びその周囲の構造を示す斜視図である。 図８は、図１に示す研削研磨工具を示す上面図である。 図９は、図８に示す研削研磨工具を示す部分断面正面図である。 図１０は、本発明の実施の形態に係る光学素子製造方法を示すフローチャートである。 図１１は、図１に示す光学素子製造装置において支持テーブルを上方に移動させた状態を示す部分断面正面図である。 図１２は、変形例５に係る光学素子製造装置の構成を示す部分断面正面図である。 図１３は、変形例６に係る光学素子製造装置の構成を示す部分断面正面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、これら実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。図面は模式的なものであり、各部の寸法の関係や比率は、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る光学素子製造装置の構成を示す部分断面正面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る光学素子製造装置１０は、光学素子に研削及び／又は研磨加工を施す装置であり、略鉛直方向に設置されるスライドレール１２と、スライドレール１２にそって上下方向に移動可能な第１支持テーブル１１と、該第１支持テーブル１１に設けられた光学素子回転部２０と、スライドレール１２に固定された第２支持テーブル１４と、該第２支持テーブル１４に設けられた研削研磨部３０及び研削研磨液供給部４０と、これらの各部の動作を制御する制御部５０とを備える。

第１支持テーブル１１には、制御部５０の制御の下で動作し、第１支持テーブル１１をスライドレール１２に沿ってスライドさせる上下移動用モータ１３が設けられている。この上下移動用モータ１３の動作により、光学素子回転部２０が上下方向に移動する。即ち、第１支持テーブル１１及び上下移動用モータ１３は、中心歯車２３、遊星歯車２４、及び内歯車２５を含む遊星歯車機構を移動させる移動機構である。

光学素子回転部２０は、加工対象である光学素子Ｍを保持して回転運動させる機構であり、第１支持テーブル１１に設けられた上軸モータ２１及び上軸ホルダ２２と、上軸モータ２１に取り付けられた中心歯車２３と、各々が光学素子Ｍを保持する複数の遊星歯車２４と、上軸ホルダ２２に保持された内歯車２５とを有する。上軸モータ２１は、制御部５０の制御の下で動作し、スライドレール１２と平行な軸Ｒ１周りの回転動力を発生する。

中心歯車２３、遊星歯車２４、及び内歯車２５は、所謂遊星歯車機構を構成する。
図２は、図１に示す光学素子回転部２０のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、図１に示す光学素子回転部２０を図の下側から見た部分断面図である。

中心歯車２３は、軸Ｒ１と平行な歯筋が外周に設けられた外歯車であり、軸Ｒ１周りに回転可能に配置されている。中心歯車２３は、上軸モータ２１に取り付けられ、上軸モータ２１が発生する回転動力により軸Ｒ１周りを自転する。また、中心歯車２３の下端面には、遊星歯車２４の下方向への移動を規制して落下を防止するキャリア２９ａが設けられている。

内歯車２５は、軸Ｒ１と平行な歯筋が内周に設けられた歯車であり、上軸ホルダ２２によって中心歯車２３の外周側に、軸Ｒ１を中心として固定して保持されている。また、内歯車２５の下端面には、遊星歯車２４の下方向への移動を規制して落下を防止するキャリア２９ｂが設けられている。

これらのキャリア２９ａ及びキャリア２９ｂは、各々の上面が軸Ｒ１と直交する互いに同一の面（水平面）となるように配置されている。それにより、遊星歯車２４の下端面がキャリア２９ａ及びキャリア２９ｂの上面に接した際に、遊星歯車２４の下端面が水平状態となる。

各遊星歯車２４は、軸Ｒ１と平行な歯筋が外周に設けられた外歯車であり、中心歯車２３及び内歯車２５との間に、両者と歯合して配置されている。遊星歯車２４は、中心歯車２３の回転に従動して、軸Ｒ１と直交する面内で軸Ｒ１周りの軌道（公転軌道）Ｃ１を公転すると共に、該面内で各自の軸Ｒ２周りを自転する。
これらの中心歯車２３、遊星歯車２４、及び内歯車２５は、例えば、鉄やＳＵＳ等の金属又は合金、その他ベーク材、プラスティック等の樹脂材料によって形成されている。

図４は、遊星歯車２４を示す縦断面図である。また、図５は、光学素子Ｍを保持した状態の遊星歯車２４を示す縦断面図である。
図４に示すように、遊星歯車２４には、貫通孔２４ａが設けられている。この貫通孔２４ａの内壁面の内、上端面近傍には、ネジ部２４ｂが設けられ、ネジ部２４ｂを除く領域には、テーパ２４ｃが設けられている。

図５に示すように、遊星歯車２４の貫通孔２４ａには、被加工面ｍ１を図の下側（研削研磨部３０側）に向けた状態で光学素子Ｍを保持したレンズホルダ２６が挿入される。また、遊星歯車２４の上面には重り２７が固定される。遊星歯車２４は、自重及び重り２７によって、光学素子Ｍを後述する研削研磨工具３１に対して押圧しつつ、公転及び自転運動を行う。

図６は、レンズホルダ２６及びその周囲の構造を示す斜視図である。図６に示すように、レンズホルダ２６は、円盤形状の基台２６ａと、基台２６ａに基端部が固定された複数の爪部２６ｂからなるチャック部とを有する。基台２６ａの外周側面には、ネジ部２６ｃが設けられている。また、基台２６ａの中心部には、内壁面にネジ部２６ｅが形成された開口２６ｄが設けられている。

各爪部２６ｂは、外周面が円錐の側面の一部の形状をなし、内周面が円柱の側面の一部の形状をなし、側面が基台２６ａ側から先端側に向かって細くなるテーパ形状となす部材である。好ましくは、爪部２６ｂの側面に、外周側から内周側に向かって狭くなるテーパをさらに設けても良い（図３参照）。このような爪部２６ｂは、基台２６ａの中心軸を中心点とする円周上に、間隔をあけて複数個（本実施の形態においては４つ）配置される。

爪部２６ｂの材料は特に限定されないが、レンズホルダ２６に対する光学素子Ｍの挿抜を可能とするため、ある程度の弾性を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、ベーク材、デルリン（登録商標）等の樹脂材料を用いると良い。また、基台２６ａの材料も特に限定されず、真ちゅう等の金属又は合金で基台２６ａを形成しても良いし、硬質プラスティック等の樹脂材料によって基台２６ａを形成しても良い。後者の場合、基台２６ａと爪部２６ｂとを、一般的な接着剤を用いて容易に接合できるので、より好ましい。また、基台２６ａと爪部２６ｂとが同一材料で一体成形されているものでも構わない。

レンズホルダ２６は、複数の爪部２６ｂで光学素子Ｍを挟んで保持する。この状態でレンズホルダ２６を遊星歯車２４の貫通孔２４ａに挿入し、ネジ部２６ｃを貫通孔２４ａのネジ部２４ｂに螺合させ、ネジ締めを行う。それにより、レンズホルダ２６が遊星歯車２４に固定されると共に、貫通孔２４ａに設けられたテーパ２４ｃにより爪部２６ｂが内周側に押圧される。その結果、光学素子Ｍが、光軸を軸Ｒ２と一致させた状態で遊星歯車２４に保持される。

なお、各爪部２６ｂに、外周側から内周側に向かって狭くなるテーパを設けた場合には、爪部２６ｂに対する押圧力が、爪部２６ｂと光学素子Ｍとの接触部分に集中するので、より強固に光学素子Ｍを保持することが可能となる。

図７は、重り２７及びその周囲の構造を示す斜視図である。
重り２７は円盤形状をなす部材であり、その中心には貫通孔２７ａが形成されている。また、貫通孔２７ａ内には、ボルト（例えば、六角ボルト）２８を収納するための切り欠き２７ｂが設けられている（図５参照）。このような重り２７は、例えば、真ちゅう等の金属又は合金によって形成されている。

重り２７は、レンズホルダ２６が取り付けられた遊星歯車２４の上面に載置され、ボルト（例えば六角ボルト）２８によりレンズホルダ２６と締結される。なお、重り２７の取り付け方法については、重り２７を遊星歯車２４に対して固定することができれば、どのような形態を採用しても良い。例えば、貫通孔２７ａにもネジ部を設け、ボルト２８を貫通孔２７ａのネジ部及びレンズホルダ２６のネジ部２６ｅの両方と螺合させても良い。また、貫通孔２７ａ内に切り欠き２７ｂを設けずに、ボルト２８の頭を重り２７の上面に載置しても良い。

このようにレンズホルダ２６や重り２７が設けられた遊星歯車２４は、光学素子製造装置１０に対して複数配置される。遊星歯車２４の数は、２つ以上であれば特に限定されず、公転軌道Ｃ１の径や、光学素子Ｍの径や、上軸モータ２１の動力等に応じて決定すれば良い。また、公転軌道Ｃ１における複数の遊星歯車２４の配置も特に限定されない。好ましくは、公転軌道Ｃ１上に遊星歯車２４を均等に配置すると良い。本実施の形態においては、４つの遊星歯車２４を公転軌道Ｃ１上に約９０度の間隔で配置している。

次に、研削研磨部３０について説明する。
図１に示すように、研削研磨部３０は、光学素子Ｍに対して研削加工又は研磨加工が施される領域であり、第２支持テーブル１４に固定された支持部材３３と、該支持部材３３の先端に設けられた研削工具又は研磨工具（以下、これらをまとめて研削研磨工具という）３１を有する。研削研磨工具３１は、軸Ｒ１を自身の中心軸として配置されている。

図８は、研削研磨工具３１を示す上面図である。また、図９は、研削研磨工具３１を示す部分断面正面図である。
研削研磨工具３１は、全体として円盤形状をなす部材であり、主面が軸Ｒ１と直交するように配置されている。研削研磨工具３１の一方の主面には、軸Ｒ１を中心とし、遊星歯車２４の公転軌道Ｃ１に対応する円環形状の溝部３２が形成されている。この溝部３２の内壁が、遊星歯車２４に保持された状態の光学素子Ｍの被加工面ｍ１と当接する加工面である。また、図９に示すように、溝部３２の縦断面形状は、軸対称の凹形状をなしている。溝部３２の具体的な縦断面形状及び幅は、光学素子Ｍの加工目標である形状に応じて決定される。
このような研削研磨工具３１は、光学素子製造装置１０に対して交換可能であり、研削又は研磨の各工程に応じて適宜選択して用いられる。

次に、研削研磨液供給部４０について説明する。研削研磨液供給部４０は、研削液又は研磨液（以下、これらをまとめて研削研磨液という）４１を研削研磨部３０に供給する機構である。

図１に示すように、研削研磨液供給部４０は、研削研磨液４１を収納する収納タンク４２と、収納タンク４２から研削研磨液４１を汲み出す供給ポンプ４３と、供給ポンプ４３によって汲み出された研削研磨液４１を研削研磨工具３１に供給する供給ノズル４４とを有する。供給ノズル４４は、その先端である研削研磨液４１の噴出口４４ａが、研削研磨工具３１の上面を向くように配置される。
収納タンク４２は、研削研磨液４１の種類ごとに用意されており、研削又は研磨の各工程に応じて適宜選択して用いられる。

制御部５０は、例えばパーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータによって実現され、所定の制御プログラムをＣＰＵ等のハードウェアに読み込むことにより、光学素子製造装置１０の各部に対する制御を行う。より詳細には、制御部５０は、上下移動用モータ１３及び上軸モータ２１の動作を制御する。具体的には、制御部５０は、被加工面ｍ１に対する加工の進度に応じて、光学素子回転部２０が軸Ｒ１に沿って下方に移動するよう、上下移動用モータ１３の動作を制御する。また、制御部５０は、研削研磨工具３１に対して遊星歯車２４が所定の相対速度で公転及び自転するように、上軸モータ２１の動作を制御する。さらに、制御部５０は、所定のペースで研削研磨液４１が供給されるように、供給ポンプ４３の動作制御を併せて行っても良い。

また、制御部５０は、研削研磨工具の種類や光学素子Ｍの回転速度に応じた単位時間当たりの加工量（研削量又は研磨量）といった種々のデータを、内臓する記憶部に予め記憶しており、これらのデータに基づいて被加工面ｍ１に対する加工の進度等を判断する。

次に、本実施の形態に係る光学素子製造方法を説明する。図１０は、本実施の形態に係る光学素子製造方法を示すフローチャートである。
まず、工程Ｓ１において、ユーザは、レンズホルダ２６を用いて光学素子Ｍを各遊星歯車２４に保持させる（図６参照）。続く工程Ｓ２において、ユーザは、各遊星歯車２４の上面に重り２７を締結する（図７参照）。

工程Ｓ３において、ユーザは、図１１に示すように、上下移動用モータ１３により第１支持テーブル１１を上方に移動させ、光学素子Ｍ、レンズホルダ２６、及び重り２７と一体化された複数の遊星歯車２４を、光学素子Ｍの被加工面ｍ１を下方に向けて、中心歯車２３と内歯車２５との間の公転軌道Ｃ１上に配置する。この際の第１支持テーブル１１の移動量は、光学素子Ｍが研削研磨工具３１に接触しない程度で良い。それにより、遊星歯車２４が下端まで下がってキャリア２９ａ及び２９ｂに当接し、水平状態となる。また、この際、複数の遊星歯車２４を公転軌道Ｃ１内にできるだけ均等に配置すると良い。それにより、光学素子Ｍと研削研磨工具３１との接触状態が良好になり、光学素子Ｍを偏りなく加工することができる。

工程Ｓ４において、ユーザは、光学素子Ｍの製造工程に応じた研削研磨部材に、所望の縦断面形状の溝部３２が形成された研削研磨工具３１と、研削研磨工具３１に適合した研削研磨液４１が収納された収納タンク４２とを光学素子製造装置１０にセットする。具体的には、光学素子Ｍを研削する場合には、例えばダイヤモンド等の砥粒を基材の表面に電着した研削工具や、同様の砥粒をレジン系又はメタル系の結合剤に混合して成形した研削工具を、研削研磨工具３１として支持部材３３に取り付ける。このとき、例えば水溶性の切削油を配合した研削液が収納された収納タンク４２に供給ポンプ４３を取り付ける。また、光学素子Ｍを研磨する場合には、例えば酸化セリウム等の砥粒と結合剤とからなる研磨砥石を成形した研磨工具や、研磨布が貼付された研磨工具や、ピッチが施された研磨工具等を、研削研磨工具３１として支持部材３３に取り付ける。このとき、例えばアルミナ粉末、酸化セリウム、シリカ等の遊離砥粒を液状化した研磨液を収納した収納タンク４２に供給ポンプ４３を取り付ける。

溝部３２の形状としては、例えば、光学素子Ｍを凸の球面形状に成形する場合は、断面が球面レンズの曲率に応じた円弧形状（Ｒ形状）をなす溝部３２が設けられた研削研磨工具３１が選択される。また、光学素子Ｍを凸の非球面形状に成形する場合は、断面が変曲点を有しない曲線形状をなす溝部３２が設けられた研削研磨工具３１が選択される。

この後、ユーザは、光学素子製造装置１０の動作をスタートさせる。
それに応じて、工程Ｓ５において、制御部５０は、上下移動用モータ１３を駆動して第１支持テーブル１１を下降させ、光学素子Ｍの被加工面ｍ１を研削研磨工具３１の溝部３２に接触させる。この際、制御部は、遊星歯車２４の下面とキャリア２９ａ及び２９ｂの上面との間が間隔ｄだけ離れるよう（図１参照）、第１支持テーブル１１の上下位置を調節する。なお、間隔ｄの大きさは、遊星歯車２４とキャリア２９ａ及び２９ｂとが接触しない程度であれば良い。なお、工程Ｓ５の動作は、ユーザが手動で行っても良い。

工程Ｓ６において、制御部５０は、供給ポンプ４３の動作を開始させ、供給ノズル４４から溝部３２に向けて研削研磨液４１を噴射させつつ、上軸モータ２１を駆動させ、中心歯車２３の回転を開始させる。それにより、各遊星歯車２４が公転運動及び自転運動を開始し、各遊星歯車２４に保持された光学素子Ｍが溝部３２に対して相対運動を行う。この際、光学素子Ｍは遊星歯車２４及び重り２７によって下方向に押圧されているため、光学素子Ｍの溝部３２に対する相対運動と押圧力とにより、溝部３２の形状に応じた研削又は研磨加工が被加工面ｍ１に施される（工程Ｓ７）。

工程Ｓ７の間、遊星歯車２４は、自重及び重り２７によって下方向の力を受けている。このため、研削又は研磨加工が進み、光学素子Ｍの軸方向の長さが短くなると、光学素子Ｍの長さに応じて遊星歯車２４が下方に移動する。これにより、被加工面ｍ１が溝部３２に接触している状態が維持される。

また、工程Ｓ７の間、制御部５０は、上下移動用モータ１３を制御し、遊星歯車２４とキャリア２９ａ及び２９ｂとの間隔ｄが所定値を下回ることがないように、遊星歯車２４の下方への移動に追従して第１支持テーブル１１を下方に移動させる。これは、遊星歯車２４がキャリア２９ａ及び２９ｂと接触すると、摩擦により遊星歯車２４の回転運動が妨げられるので、それを防ぐためである。なお、制御部５０は、間隔ｄの大きさを、光学素子Ｍの回転速度と加工時間とから算出される加工量に基づいて推定しても良いし、別途センサを設けて間隔ｄを測定するようにしても良い。或いは、制御部５０は、単に加工時間に応じて上下移動用モータ１３の動作を制御しても良い。

工程Ｓ８において、光学素子Ｍに対して所望の加工量だけ加工がなされると、制御部５０は、上軸モータ２１の駆動を停止させ、中心歯車２３の回転を停止させる。これにより、光学素子Ｍへの加工動作が終了する。

工程Ｓ９において、制御部５０は、上下移動用モータ１３により第１支持テーブル１１を上昇させる。
この後、光学素子Ｍに対して別の加工を施す場合（工程Ｓ１０：Ｙｅｓ）、処理は工程Ｓ４に戻る。例えば、研削加工の終了後、引き続き研磨加工を施す場合や、粗い研磨加工の終了後、引き続き細かい研磨加工を施す場合には、処理は工程Ｓ４に移行する。

この場合、移行後の工程Ｓ４において、ユーザは、光学素子Ｍに対する次の製造工程に応じた研削研磨工具３１及び収納タンク４２を光学素子製造装置１０にセットする。例えば、研削加工後に研磨加工を実施する場合には、先に使用された研削研磨工具（研削工具）３１と同形状の溝部３２が形成された研磨工具を支持部材３３に取り付ける。また、この研磨工具に適合する研削研磨液４１を収納した収納タンク４２に供給ポンプ４３を取り付ける。その後、上述した工程Ｓ５〜Ｓ１０が繰り返される。

一方、光学素子Ｍに対して別の加工を施す必要がない場合（工程Ｓ１０：Ｎｏ）、処理は終了する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、各々が光学素子Ｍを保持した遊星歯車２４を１つの遊星歯車機構に複数配置して遊星回転（公転及び自転）させるので、高精度な研削又は研磨加工を、複数の光学素子Ｍに対して同時に施すことができる。それにより、光学素子１つあたりに要する加工時間を短縮し、研削又は研磨加工にかかるコストを抑制することが可能となる。

また、本実施の形態によれば、光学素子製造装置１０は、上軸モータ２１により１軸で光学素子Ｍを回転させる簡素な構成からなるため、一般的な研削研磨装置に比べ、装置コストを抑えることができる。

また、本実施の形態によれば、光学素子Ｍを保持した遊星歯車２４を自転させつつ公転させるので、研削研磨工具３１の加工面（溝部３２）に対して被加工面ｍ１を均等に押圧することができる。従って、被加工面ｍ１を、偏りなく高精度に研削又は研磨することが可能となる。また、それにより、加工面側も均一に磨耗するので、偏磨耗を抑制することが可能となる。さらに、光学素子Ｍを公転運動させることにより、複数の被加工面ｍ１間における仕上がりのばらつきを抑制することも可能となる。

また、本実施の形態によれば、遊星歯車２４の自重及び重り２７の重さにより光学素子Ｍを研削研磨工具３１に対して押圧するので、均一な押圧力を光学素子Ｍに印加し続けることができる。従って、光学素子Ｍに対する研削精度又は研磨精度を維持することが可能となる。

また、本実施の形態によれば、レンズホルダ２６を用いることにより、ワックス等の接着剤を使用せずに光学素子Ｍを遊星歯車２４に保持させることができる。従って、光学素子Ｍの遊星歯車２４への取り付け作業を簡単且つ短時間に行うことができる。また、研削又は研磨加工後の光学素子Ｍに対する洗浄作業を、簡素且つ短時間に済ませることが可能となる。

また、本実施の形態においては、上軸モータ２１の回転動力を、遊星歯車機構を介して光学素子Ｍに伝達する。即ち、ベルトを介してモータの駆動力を光学素子に伝達する機構のように、ベルトが滑るなどして光学素子Ｍの回転が不規則になるといった問題が生じることはない。従って、不規則な回転に起因する光学素子Ｍの面精度の悪化を防ぐことができる。

また、本実施の形態によれば、上軸モータ２１の回転動力を、遊星歯車機構を介して光学素子Ｍに伝達するので、研削又は研磨加工時に発生する加工抵抗による光学素子Ｍの回転不良の発生を抑制し、光学素子Ｍの所望の回転運動を確実に維持することができる。従って、光学素子Ｍを高精度に研削又は研磨することが可能となる。

また、本実施の形態においては、研削研磨工具３１の溝部３２を上方に向けて配置するので、光学素子Ｍの加工中、供給ノズル４４から供給される研削研磨液４１を溝部３２内の被加工面ｍ１に満遍なく行き渡らせることができる。従って、研削又は研磨効率の低下や被加工面ｍ１における傷の発生を抑制することが可能となる。

また、本実施の形態によれば、１台の光学素子製造装置１０に対して研削研磨工具３１や供給タンク４２を変更するだけで、曲面創成（ＣＧ）加工、精研削加工、及び研磨加工といった複数種類の工程を実施することができる。従って、光学素子Ｍに対する一連の製造工程のために複数の装置を用意する必要がなくなり、作業場所を省スペース化することができると共に、装置コストを大幅に削減することが可能となる。また、光学素子Ｍを工程ごとに異なる装置に付け替える必要がなくなるため、軸合わせ等の工程が不要となり、光学素子の製造工程を簡素化することができる。

（変形例１）
上記本実施の形態においては、光学素子Ｍの被加工面ｍ１を凸の曲面形状に創成又は研磨する場合を説明したが、被加工面ｍ１の加工形状はこれに限定されない。例えば、研削研磨工具３１に溝部３２を設けずに、研削研磨工具３１の主面を平面形状の加工面として使用しても良い。この場合、被加工面ｍ１を平面形状に創成又は研磨することができる。

（変形例２）
光学素子回転部２０の遊星機構は、必ずしも歯車によって構成しなくても良い。例えば、中心歯車２３、遊星歯車２４、及び内歯車２５にそれぞれ相当する円筒形状のローラー部材を設け、これらのローラー部材の側面を互いに接触させて、中心歯車２３に相当するローラー部材を自転させる。それにより、遊星歯車２４に相当するローラー部材を遊星回転させることができる。

（変形例３）
上記本実施の形態においては、内歯車２５を固定し、中心歯車２３を回転させることにより遊星歯車２４を遊星回転させた。しかしながら、中心歯車２３を支持テーブル１１に固定し、内歯車２５をモータ等によって回転させることにより、遊星歯車２４を遊星回転させても良い。

（変形例４）
上記本実施の形態においては、支持テーブル１１に設けられた光学素子回転部２０を上下方向に移動させることにより、光学素子Ｍを研削研磨工具３１に当接させ、又は光学素子Ｍを研削研磨工具３１から離した。しかしながら、光学素子回転部２０の高さを固定し、研削研磨工具３１側を移動させる移動機構を設けて、両者の相対位置を変化させても良い。

図１２は、変形例４に係る光学素子製造装置の構成を示す部分断面正面図である。図１２に示すように、変形例５に係る光学素子製造装置１０−２においては、図１に示す上下移動用モータ１３の代わりに、上下移動用モータ１５を設けている。上下移動用モータ１５は、制御部５０の制御の下で動作し、研削研磨部３０を支持する第２支持テーブル１４をスライドレール１２に沿って上下方向に移動させる。

この場合、制御部５０は、図１０の工程Ｓ５において第１支持テーブル１１を下降させる代わりに、第２支持テーブル１４を上昇させる。それにより、研削研磨工具３１が上方に移動して光学素子Ｍに当接する。また、制御部５０は、工程Ｓ７の間、被加工面ｍ１に対する加工の進度に応じて、研削研磨工具３１が軸Ｒ１に沿って上方に移動するよう、上下移動用モータ１５の動作を制御する。さらに、制御部５０は、工程Ｓ９において、第１支持テーブル１１を上昇させる代わりに、第２支持テーブル１４を下降させる。それにより、研削研磨工具３１が下降して光学素子Ｍから離れる。

（変形例５）
上記本実施の形態においては、研削研磨工具３１を固定し、光学素子Ｍ側を遊星回転させることにより両者間の相対運動を実現した。しかしながら、光学素子Ｍと研削研磨工具３１との間で相対運動をさせることができれば、研削研磨工具３１をどのように支持しても良い。例えば、研削研磨工具３１を軸Ｒ１周りに回転可能な状態で支持しても良い。

（変形例６）
或いは、研削研磨工具３１を軸Ｒ１周りで回転するように駆動しても良い。
図１３は、変形例６に係る光学素子製造装置の構成を示す部分断面正面図である。図１３に示すように、変形例６に係る光学素子製造装置１０−３は、図１に示す支持部材３３の代わりに、回転動力を発生する下軸モータ３４と、下軸モータ３４の回転動力を研削研磨工具３１に伝達して研削研磨工具３１を軸Ｒ１周りに回転させる下軸スピンドル３５とを有する。

この場合、制御部５０は、上下移動用モータ１３及び上軸モータ２１と共に、下軸モータ３４の動作も制御する。より詳細には、制御部５０は、光学素子Ｍの研削又は研磨加工中、研削研磨工具３１の回転が遊星歯車２４の公転と同期しないように、上軸モータ２１及び下軸モータ３４の動作を制御する。具体的には、制御部５０は、研削研磨工具３１の回転方向が遊星歯車２４の公転方向と反対となるように、下軸モータ３４及び上軸モータ２１の回転方向を制御する。この場合、遊星歯車２４に対する研削研磨工具３１の相対速度を速くすることができるので、研削又は研磨効率を向上させることが可能となる。或いは、制御部５０は、研削研磨工具３１の回転方向が遊星歯車２４の公転方向と同じである場合には、両者の回転速度が一致しないように、下軸モータ３４及び上軸モータ２１の回転速度（ｒｐｍ）を制御しても良い。

以上説明した実施の形態及び変形例１〜６においては、各種モータの動作を制御部５０が制御したが、これらのモータの動作をユーザが手動で制御しても良い。この場合、ユーザは、第１支持テーブル１１の位置や遊星歯車２４とキャリア２９ａ及び２９ｂとの間隔ｄ等を目視で確認しつつ制御を行うと良い。

以上説明した実施の形態は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、各実施の形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能である。

１０、１０−２、１０−３ 光学素子製造装置
１１ 第１支持テーブル
１２ スライドレール
１３、１５ 上下移動用モータ
１４ 第２支持テーブル
２０ 光学素子回転部
２１ 上軸モータ
２２ 上軸ホルダ
２３ 中心歯車
２４ 遊星歯車
２４ａ 貫通孔
２４ｂ ネジ部
２４ｃ テーパ
２５ 内歯車
２６ レンズホルダ
２６ａ 基台
２６ｂ 爪部
２６ｃ ネジ部
２６ｄ 開口
２６ｅ ネジ部
２７ 重り
２７ａ 貫通孔
２７ｂ 切り欠き
２８ ボルト
２９ａ、２９ｂ キャリア
３０ 研削研磨部
３１ 研削研磨工具
３２ 溝部
３３ 支持部材
３４ 下軸モータ
３５ 下軸スピンドル
４０ 研削研磨液供給部
４１ 研削研磨液
４２ 収納タンク
４３ 供給ポンプ
４４ 供給ノズル
４４ａ 噴出口
５０ 制御部

Claims (15)

1. 複数の光学素子に研削又は研磨加工を施す光学素子製造装置において、
   外歯が設けられた中心歯車と、
   前記中心歯車の外周側に前記中心歯車の軸と同軸に配置され、内歯が設けられた内歯車と、
   前記中心歯車と前記内歯車との内の一方を前記軸周りに自転させる駆動装置と、
   前記中心歯車と前記内歯車との内の他方を固定して保持する保持具と、
   前記複数の光学素子をそれぞれ保持する複数の遊星歯車であって、各々が、前記中心歯車及び前記内歯車と歯合し、前記中心歯車と前記内歯車との内の一方の回転に従動して前記軸と直交する面内で前記軸周りを公転すると共に、該面内で自転する複数の遊星歯車と、
   前記光学素子を各遊星歯車に取り付けた状態で該光学素子の被加工面に当接可能な加工面を有し、前記光学素子に対する相対運動により前記被加工面を研削又は研磨する加工工具と、
   を備え、
   前記加工工具は、前記軸を中心とし、前記遊星歯車の公転軌道に対応する円環形状をなし、且つ、前記光学素子の加工目標とする縦断面形状をなす溝部が形成され、
   前記加工面は、前記溝部の内壁である、
   ことを特徴とする光学素子製造装置。
2. 前記溝部の縦断面形状は、軸対称の凹形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の光学素子製造装置。
3. 前記溝部の縦断面形状は、円弧形状又は変曲点を有しない曲線形状をなすことを特徴とする請求項２に記載の光学素子製造装置。
4. 前記複数の遊星歯車の各々は、前記光学素子を挟持可能な光学素子ホルダを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子製造装置。
5. 前記複数の遊星歯車は、少なくとも自重により、前記被加工面を前記加工面に向けて押圧することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子製造装置。
6. 前記複数の遊星歯車にそれぞれ設けられた複数の重りをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の光学素子製造装置。
7. 前記中心歯車と、前記内歯車と、前記複数の遊星歯車とを含む遊星機構を前記軸に沿って移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学素子製造装置。
8. 前記被加工面が前記加工面に当接するように、前記被加工面に対する加工の進度に応じて前記移動機構を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の光学素子製造装置。
9. 前記中心歯車及び前記内歯車の下端に設けられ、前記複数の遊星歯車の落下を防止するキャリアをさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子製造装置。
10. 前記中心歯車及び前記内歯車の下端に設けられ、前記複数の遊星歯車の落下を防止するキャリアをさらに備え、
    前記制御部は、前記キャリアの上端と前記複数の遊星歯車の下端との間隔が所定の間隔となるように前記移動機構を制御することを特徴とする請求項８に記載の光学素子製造装置。
11. 前記加工工具は回転可能に保持されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学素子製造装置。
12. 前記加工工具を前記軸周りに回転させる第２の駆動装置と、
    前記加工工具が前記遊星歯車の公転とは非同期で回転するように前記駆動装置及び前記第２の駆動装置の動作を制御する制御部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学素子製造装置。
13. 前記加工工具を前記軸周りに回転させる第２の駆動装置をさらに備え、
    前記制御部は、前記加工工具が前記遊星歯車の公転とは非同期で回転するように前記駆動装置及び前記第２の駆動装置の動作を制御することを特徴とする請求項８又は１０に記載の光学素子製造装置。
14. 前記複数の遊星歯車は、前記公転軌道上に均等に配置されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光学素子製造装置。
15. 複数の光学素子を研削又は研磨加工する光学素子製造方法において、
    外歯が設けられた中心歯車と、前記中心歯車の外周側に前記中心歯車の軸と同軸に配置され、内歯が設けられた内歯車と、各々が、前記中心歯車及び前記内歯車と歯合し、前記中心歯車と前記内歯車との内の一方の回転に従動して前記軸と直交する面内で前記軸周りを公転すると共に、該面内で自転する複数の遊星歯車と、を備える遊星歯車機構の各遊星歯車に光学素子を保持させる光学素子保持工程と、
    前記光学素子の被加工面に加工工具の加工面を当接させ、前記各遊星歯車を公転及び自転させることにより前記光学素子と前記加工工具とを相対運動させて前記被加工面を研削又は研磨する加工工程と、
    を含み、
    前記加工工具は、前記軸を中心とし、前記遊星歯車の公転軌道に対応する円環形状をなし、且つ、前記光学素子の加工目標とする縦断面形状をなす溝部が形成され、
    前記加工面は、前記溝部の内壁である、
    ことを特徴とする光学素子製造方法。

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