JPH03117550A - 光学素子研磨方法および装置 - Google Patents

光学素子研磨方法および装置

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JPH03117550A
JPH03117550A JP1254724A JP25472489A JPH03117550A JP H03117550 A JPH03117550 A JP H03117550A JP 1254724 A JP1254724 A JP 1254724A JP 25472489 A JP25472489 A JP 25472489A JP H03117550 A JPH03117550 A JP H03117550A
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lens
radius
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polishing
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一雄 牛山
Masaki Watanabe
正樹 渡辺
Mitsuaki Takahashi
光明 高橋
Naoyuki Kishida
尚之 岸田
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学素子研磨方法および装置、特にレンズ研磨
機における揺動運動の加工条件を制御するための加工条
件制御方法および装置に関するものである。
（従来の技術） この種光学素子研磨装置、特にレンズ研磨機の従来例の
構成の概略を第１０図に示す。図において、１はレンズ
２の研磨加工を行う研磨治具を示し、モータ等により定
位置で回転し得るようにする。
３はカンザクで、その先端はレンズ２を保持する治具４
にピボット係合して、レンズ２を研磨治具１に向けて押
圧するように構成し、他端は、連結軸５の一端に移動可
能にネジ６等で取付けられたアーム７の先端に配置され
ているノ）ウジング７′に上下動可能に保持する。連結
棒５はその中央部分を揺動運動支持軸８に摺動可能に保
持し、その他端には、偏心板９に設けられた偏心ビン９
゛を回転可能に係合し、モータｌＯにより偏心板９を回
転させることにより、連結棒５を揺動させながら左右に
動き得るように構成する。
このような構成のレンズ研磨機において、レンズを加工
する場合には、まず、取付は治具４で保持したレンズ２
を研磨治具１上に載置し、カンザク３により取付は治具
４を支持する。この状態で、研磨治具１の軸および偏心
板駆動用モータ１０を回転させると、連結棒５は揺動し
ながら左右に動きその先端は単円運動を行う。これによ
り、回転する研磨治具１上栃、レンズ２は揺動運動を行
いながら摺動し、研磨加工を行う。
（発明が解決しようとする課題） このようにして、順次多数のレンズを加工する場合、個
々の加工済みのレンズの曲率半径を作業者が測定し、曲
率半径の変化を見ながら、カンザク３を支持しているア
ーム７の連結軸５に対する取付位置を変化させて、アー
ム実行長ｌの長さを変化させることによっ七所望の曲率
半径のレンズが得られるように加工している。
しかし、この作業は熟練を要し、従来は熟練者の勘に頼
って作業が行われており、従って非能率的であった。
本発明は、従来のレンズ研磨機におけるかかる問題点を
解決すべくなされたもので、熟練を必要とせず、簡単な
操作により、正確な曲率半径を有するレンズを安定して
加工しうるように、レンズ研磨機における加工条件を制
御する光学素子研磨方法および装置を提供することを目
的とするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明光学素子研磨方法は回転を行う研磨治具又は被加
工レンズ面に対して、被加工レンズ又は研磨治具を押圧
保持部材により押圧するとともに揺動させながら摺動さ
せてレンズを研磨加工するに当たり、加工終了したレン
ズの曲率半径を測定し、該曲率半径測定値と前回の加工
レンズの曲率半径の測定値とを対比して曲率変化値を求
め、該曲率変化値と予め設定された曲率許容値とを対比
して曲率補正値を決定し、該決定曲率補正値に基づき前
期揺動運動の加工条件の補正値を決定し、該加工条件補
正値に応じて加工条件を調整する工程を備えることを特
徴とする。
又、本発明光学素子研磨装置は回転運動する研磨治具又
は被加工レンズ面に対して、被加工レンズ又は研磨治具
を押圧保持部材により押圧保持し揺動運動をさせながら
摺動させて、研磨加工を行うようにしたレンズ研磨機に
おいて、加工終了したレンズの曲率半径を測定する曲率
測定手段と、該曲率測定手段による測定値と前回の加工
レンズの曲率半径の測定値とを対比して曲率変化値を求
める曲率変化算出手段と、該曲率変化値と予め設定され
た曲率許容値とを対比して曲率補正値を定める曲率補正
値決定手段と、該曲率補正値に基づき前記揺動運動の加
工条件の補正値を定める補正加工条件決定手段と、該加
工条件補正値に応じて加工条件を調整する加工条件調整
手段とを備えることを特徴とする。
第２図はレンズ研磨加工の基本的な原理を示す。
図示のごと（、を軸を中心に回転する工具１の球面１ａ
上を、レンズ２が揺動運動を行いながら摺動し、研磨加
工が行われる。この揺動運動は、レンズ２の中心線がｔ
軸より角度ｒだけ傾いたｔ軸を中心にして、角度±θ／
２の範囲を、円運動、早口運動、往復運動などによって
移動するもので、角度ｒを相対角、θを揺動角と称して
いる。なおレンズ２の曲率半径が太き（平面に近いもの
およびレンズ面が平面形状の場合には、角度でなく寸法
で表現した方が適切な場合もあり、従って以下相対角を
相対位置、揺動角を揺動幅と称する。
本発明は、加工の終了したレンズの曲率半径を測定して
、その測定値と前回加工済みのレンズの曲率測定値とを
対比してその変化値を求め、この曲率変化値に応じて前
記相対位置等の加工条件を自動的に調整し、正確な曲率
半径のレンズを安定して加工できるようにするものであ
る。
第３図は本発明に係るレンズ研磨機の相対位置制御装置
の構成をブロック図で示す。１１は研磨機本体で、１２
は該研磨機本体１１で加工されたレンズの曲率半径を測
定する曲率測定手段である。１３は曲率変化算出手段で
、前記曲率測定手段１２によ測定値と、前回加工したレ
ンズの曲率半径の測定値とを対比することにより、曲率
変化値を求める手段である。１４は曲率変化算出手段１
３からの曲率変化値と、予め設定されている曲率半径の
許容値とを対比して、今後の加工の曲率半径補正値を定
める手段である。１５は前記手段により定まる曲率補正
値に対応する補正相対位置を定める手段で、１６は該補
正相対位置に応じて研磨機本体の相対位置調整機構を駆
動する手段である。これらを図示のように配列して相対
位置の制御を行う。
第４図は、第３図のブロック図で示したレンズ研磨機の
相対位置制御装置の各構成手段によって奏する機能の手
順をフローチャートによって示す。
まず、相対位置制御装置をスタートさせ、レンズ研磨機
１１で加工終了したレンズの曲率半径を曲率測定手段１
２で測定し、その測定値を曲率変化算出手段１３に入力
して前回測定した測定値と比較し、曲率半径の変化を求
める。前回の測定値は、多数個連続して同一曲率半径で
加工している場合における、１個前に加工終了したレン
ズの測定値、あるいは１０個前に加工終了したレンズの
測定値とか、任意の時点におけるレンズの測定値を、対
比値として設定することができる。
次に、曲率補正値決定手段１４において、前記曲率変化
値を、予め設定されている曲率半径の許容値と比較し、
今後加工すべきレンズに対する新たな補正曲率半径が決
定される。まお、曲率変化値がＯの場合は、相対角はそ
のままにして新たなレンズ加工が続行するようにされる
。次いで、曲率補正値の決定をうけて、補正相対位置決
定手段１５では、相対位置の補正値を決定する。相対位
置の補正値は、レンズの大きさ等によって適宜設定する
ことができる。相対位置の補正量が定まると研磨機の機
構、大きさ等を考慮して、相対位置調整機構駆動手段１
６を作動させ、前記相対位置補正量をその制御モータの
制御量に変換して出力する。
以上のようにして、これらの手段の動作により所定の相
対位置が設定され、正確な曲率半径のレンズが得られる
ように研磨加工が行われる。
（実施例） 第１図は本発明光学素子の研磨方法を実施する装置の第
１実施例の概略構成を示す。第１図において第１０図に
示したものと同一構成部材には同一符号を付して示す。
この第１実施例においては、連結棒５の一端には長手方
向の嵌合孔５′を設け、この嵌合孔５′には、カンデラ
３をハウジング２１ヲ介して支持するアーム７を、矢印
方向に摺動自在に嵌入支持し得るようにする。また、連
結棒５の一端にはボールネジ２２を備えた制御モータ２
３を設置し、ボールネジ２２にはカンデラ３を保持する
ハウジング２１を螺合する。２４は加工が終了したレン
ズ２゛の曲率半径を測定する測定器で、その測定値は、
曲率変化算出手段、曲率補正値決定手段、補正相対位置
決定手段からなる制御ユニット２５に供給し、該制御ユ
ニット２５からの出力によって前記制御モータ２３を制
御駆動し得るように構成する。
このように構成された相対位置制御装置を用いてレンズ
研磨加工を行う場合には、まず、測定器２４によって、
その時点で加工終了したレンズ２゛の曲率半径を測定す
る。この測定値を制御ユニット２５に供給し、制御ユニ
ット２５においてこの測定値と前回の測定値とを対比し
て変化値を算出し、その変化値と予め設定されている許
容値とを対比して曲率補正値を決定し、次いで、この曲
率補正値に対応した相対位置補正量を決定し、その相対
位置補正量に基づく制御モータ駆動制御信号を送出する
。この駆動制御信号によって制御モータ２３を作動し、
カンザシ３をハウジング２１を介して相対位置補正量に
応じた量だけ矢印方向に移動させる。
しかるのち、被加工レンズ２を載置した研磨治具１及び
偏心板９を回転させると、レンズ２は研磨治具１上を、
制御設定された所定の相対位置を保つて、揺動しながら
摺動し研磨加工を行う。加工終了後は順次同様の操作を
行って次のレンズの加工を続行し得るようにする。
第５図は、本発明光学素子研磨方法を実施する装置の第
２の実施例の概略構成を示す。第５図において、第・１
０図または第１図に示したものと同一部材には同一符号
を付して示す。２６は、揺動運動支持軸８および偏心板
回転駆動用モータ１０を設置している移動支持台を示し
、２７はこの移動支持台２６を矢印方向に移動自在に支
持するベツドを備えた支持台を示す。また、２８はこの
支持台２７に設置された制御モータを示し、制御ユニッ
ト２５によって制御駆動し得るようにする。２９は制御
モータ２８に連結されたボールネジを示し、前記移動支
持台２６に設けられているハウジング（図示せず）と螺
合し得るようにする。
このように構成された相対位置制御装置においては、制
御ユニット２５からの制御信号により制御モータ２８を
駆動し、これによりボールネジ２９を介して移動支持台
２６を矢印方向に移動し、その結果、カンザシ位置も研
磨治具１に対して移動し、従って補正量に応じた分だけ
相対位置を補正して加工を行うようにする。
第６図は本発明光学素子研磨方法を実施する装置の第３
の実施例の概略構成を示し、第６図においても第１０図
又は第１図に示すものと同一部材には同一符号を付して
示す。第６図において、３０は研磨治具１を固定した軸
を示し、これを、０点を中心に回転可能な軸支持台３１
に回転自在に支持する。なお、０点は研磨治具１の曲率
中心とするのが好適である。３２は軸支持台３１に取付
けられたモータ、３３は該モータ３２に連結されたプー
リ、３４は治具軸３０に固定したブー９．３５はプーリ
３３および３４に張架されたベルトを夫々示す。３６は
研磨機本体に設置された相対位置制御モータで、制御ユ
ニット２５からの制御信号により作動し得るようにする
。
制御モータ３６にはユニバーサルジヨイント３７を介し
て送りネジ３８を連結し、この送りネジ３８には軸支持
台３１の一端に回転可能に取付けられているハウジング
３９を螺合する。
このように構成された相対位置制御装置において、制御
ユニット２５からの制御信号により相対位置制御モータ
３６を駆動し、このモータ３６の作動によりユニバーサ
ルジヨイント３７、送りネジ３８およびハウジング３９
を介して、軸支持台３１を０点を中心として回動し得る
ようにする。この支持台回動によって軸３０を介して研
磨治具１をも回転し、これによって研磨治具１に対する
レンズ２の相対位置を変化させ、相対角ｒを制御ユニバ
ーサルジヨイント２５からの補正制御量に応じて調整し
得るようにする。
上記各実施例では、研磨治具を所定位置で回転し、被加
工レンズは、これを揺動運動しながら研磨治具を摺動し
て加工を行う場合を示したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、レンズと研磨治具の配置関係が逆の場
合、すなわち、被加工レンズを回転駆動し、研磨治具を
揺動運動させるように構成することもでき、又、カンザ
シの代わりに他の押圧保持部材を用いても、本発明を同
様に適用することができる。
また、相対位置の調整機構も、他の機構を用いることが
でき、例えば、第２図において、相対角ｒに揺動運動θ
の半分θ／２を加えた角度αｍａｘを固定しておいて、
揺動角θを変えて、結果的に相対角ｒを変えるような構
成をとっても、同様の作用効果を得ることができる。
（第４実施例） 第７図により本発明光学素子研磨方法を実施する装置の
第４実施例を説明する。
第７図において、横軸Ｘは相対位置、縦軸Ｙは曲率変化
率を示す。この曲率変化率は、加工終了したレンズの曲
率半径を測定し、その値を前回測定した測定値と比較し
、その間の蓄積加工時間で除算することによって得るも
のである。
ある時点ｉの相対位置Ｘ１、曲率半径ｙ１、これまでの
測定回数を自とすると、次式が成立する。
総和　Ｔ、＝ΣＸ１・・・（１）、　Ｔ、＝Σｙ１・・
・（２）平方和ＴｆＫ”Σｘ２．−・（３）、　Ｔ、、
＝Σｙ２．　＋＋　（４）Ｔ８．＝ΣＸ　＋　ｙ＋　　
・・・　（５）平均　Ｍ、＝Ｔ、／ｎ　−＝　（６）、
　Ｍ、＝Ｔ、／ｎ−（７）Ｓｘｘ”Ｔｘｘ−ｎ　Ｍ２ｘ
　　　　　”・（８）Ｓｙｙ＝Ｔｙｙ−ｎ　Ｍ２ｙ　　
　　　・・・（９）Ｓ、、＝Ｔ、ｙ−ｎＭ、Ｍｙ　　　
　”’　　（１０）より 相関係数　Ｒ＝Ｓ、、／（Ｓ、、−８，、−（１１）傾
き　　　ａ　＝Ｓ、　ｆｆ／８１　ｇ　　　　　　・・
・（ｔ２）接片　　　ｂ＝Ｍ、−ａ−Ｍ、　　　　　−
（１３）が導き出される。統計学的には 相関式　　Ｙ＝ａＸ＋ｂ　・・・（１４）として表され
相関係数Ｒの絶対値側ＩＲＩが１に近いほどその相関度
合は高い。この相関係数の絶対値があらかじめ設定した
値より大きい場合、今回の測定曲率半径と、次回期待す
る曲率半径と、次回までの加工時間より予定曲率変化率
ｙ、＋１を求め、これから次式で表わされる相対位置を
決めるようにする。
Ｘ　＋＋＋＝（）’　ｙｅｔ　　ｂ　）／　ａ　　　−
（１５）このようにして式（１）〜（５）および測定回
数ｎを順次更新して記憶し、式（６）〜（１３）の統計
処理を行うことにより式（１５）から相対位置を決める
ことができる。従って、測定回数が増大するほど：Ｒが
高くなり曲率半径補正の精度が良好となる。
（第５実施例） 第２図および第８図により本発明光学素子研磨方法を実
施する装置の第５実施例を説明する。
第１実施例〜第４実施例においては、加工条件として相
対位置を変化させたが、本実施例においては揺動角６間
（αｍｉｎ〜αｍａｘ）での押圧力を変化させるように
する。
第８図において横軸はレンズ軸と砥石軸の角度を時間的
経過で表し、縦軸はこの角度に対応した押圧力を表す。
実線ａは揺動１サイクル内で押圧力を変化させない場合
を示し、−点鎖線すはαｍｉｎで最大押圧力、αｍａｘ
で最小押圧力となるように変化させる場合を示し、鎖線
Ｃは逆にαｗｉｎで最大押圧力、αｍａｘで最小押圧力
となるように変化させる場合を示す。実線ａのパターン
で曲率半径が安定して加工されている場合、−点鎖線す
のようなパターンの揺動中、押圧力変化をさせると研磨
工具の中心付近の負荷が大きくなりその摩耗は外周部に
比べて太き（なり凹形状であれば曲率半径が小さくなり
凸形状であれば曲率半径は大きくなる方向に変化する。
また、鎖線Ｃはその逆の作用がある。
このような揺動間での押圧力を変化するパターンを適宜
変えることによって曲率を変化させる手段によっても曲
率半径を補正することができる。
なお、押圧力の変化は第８図に示す直線的な変化だけで
なく、第９図に示すような曲線的な変化をさせても良い
。
また、本実施例では押圧力を変化させているが、揺動中
における滞留時間を変化（揺動スピードを変化させても
同じことである）させても同様の補正を行うことができ
る。上述したように相対角、揺動量押圧力変化、揺動量
滞留時間変化等の加工条件を適宜変化させることにより
、工具の各位置での摩耗量を調整することができ、従っ
て曲率半径の調整および補正を行うことができる。
（発明の効果） 以上実施例に基づき詳細に説明したように、本発明によ
れば、曲率測定手段により加工終了したレンズの曲率半
径を測定し、その測定値と前回加工済みのレンズの測定
値とを対比して曲率変化値を求め、この変化値と予め設
定された曲率半径許容値とに基づいて、加工条件を自動
的に調整し得るようにしたため、熟練を要せず、簡単な
操作で正確な曲率半径を有する球面レンズを安定して加
工することができる等の多大な効果を得ることができる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明光学素子研磨方法を実施する装置の第１
実施例の構成を示す説明図、 第２図はレンズ研磨加工の基本的な原理を示す説明図、 第３図は本発明に係るレンズ研磨機の相対位置制御装置
を示すブロック図、 第４図はレンズ研磨機の相対位置制御装置の各構成手段
による機能の手順を手段フローチャート図、 第５図は本発明装置の第２実施例の構成を示す説明図、 第６図は本発明装置の第３実施例の構成を示す説明図、 第７図は本発明装置の第４実施例の構成を示す説明図、 第８図は本発明装置の第５実施例の構成を示す説明図、 第９図は同じくその変形例を示す説明図、第１０図は従
来の光学素子研磨装置の構成を示す説明図である。 １　・・・　研磨治具（工具） １ａ　・・・　球面 ２　・・・　レンズ ２′　・・・　レンズ ３　・・・　カンザシ ４　・・・　治具 ５　・・一連結棒（軸） ５′　・・・　嵌合孔 ６　・・・　ネジ ７　・・・　アーム ・・−揺動運動支持軸 ・・・　偏心板 ・・・　偏心ビン ・・・　偏心板回転駆動用モータ ・・・　レンズ研磨機 ・・・　曲率測定手段 ・・・　曲率変化算出手段 ・・・　曲率補正値決定手段 ・・・　補正相対位置決定手段 ・・・　相対位置調整機構駆動手段 ・・・　ハウジング ・・・　ボールネジ 制御モータ 曲率半径測定器 制御ユニット 移動支持台 支持台 制御モータ ボールネジ 研磨治具固定軸 ３１　・・・ ３２　・・・ ３３．３４ ３５　・・・ ３６　・・・ ３７　・・・ ３８　・・・ ３９　・・・ 軸支持台 モータ ・・・　プーリ ベルト 相対位置制御モータ ユニバーサルジヨイント 送りネジ ハウジング

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、回転を行う研磨治具又は被加工レンズ面に対して、
    被加工レンズ又は研磨治具を押圧保持部材により押圧す
    るとともに揺動させながら摺動させてレンズを研磨加工
    するに当たり、加工終了したレンズの曲率半径を測定し
    、該曲率半径測定値と前回の加工レンズの曲率半径の測
    定値とを対比して曲率変化値を求め、該曲率変化値と予
    め設定された曲率許容値とを対比して曲率補正値を決定
    し、該決定曲率補正値に基づき前期揺動運動の加工条件
    の補正値を決定し、該加工条件補正値に応じて加工条件
    を調整する工程を備えることを特徴とする光学素子研磨
    方法。 ２、前記補正加工条件決定工程においていままでの加工
    条件と曲率半径変化率の測定値とを統計処理して相関し
    、これにより加工条件を決定することを特徴とする請求
    項１に記載の光学素子研磨方法。 ３、前記加工条件を被加工レンズと研磨治具の相対位置
    により決定するようにしたことを特徴とする請求項１に
    記載の光学素子研磨方法。 ４、前記加工条件を揺動運動中の押圧力変化により決定
    することを特徴とする請求項１に記載の光学素子研磨方
    法。 ５、前記加工条件を揺動運動中の滞留時間変化により決
    定することを特徴とする請求項１に記載の光学素子研磨
    方法。 ６、回転運動する研磨治具又は被加工レンズ面に対して
    、被加工レンズ又は研磨治具を押圧保持部材により押圧
    保持し揺動運動をさせながら摺動させて、研磨加工を行
    うようにしたレンズ研磨機において、加工終了したレン
    ズの曲率半径を測定する曲率測定手段と、該曲率測定手
    段による測定値と前回の加工レンズの曲率半径の測定値
    とを対比して曲率変化値を求める曲率変化算出手段と、
    該曲率変化値と予め設定された曲率許容値とを対比して
    曲率補正値を定める曲率補正値決定手段と、該曲率補正
    値に基づき前記揺動運動の加工条件の補正値を定める補
    正加工条件決定手段と、該加工条件補正値に応じて加工
    条件を調整する加工条件調整手段とを備えることを特徴
    とする光学素子研磨装置。 ７、前記研磨装置に、加工条件と曲率半径変化率の測定
    値とを統計処理した統計値を順次記憶する機能を付加し
    たことを特徴とする請求項６に記載の光学素子研磨装置
    。
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