JPH0349857A - レンズ加工装置 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、例えば超音波顕微鏡などに用いられるシリン
ドリカルレンズを加工する加工装置に関する。

Ｂ、従来の技術 上記超音波顕微鏡は試料の物性等を知るための装置であ
り１例えば第２図に示すようなシリンドリカルレンズＬ
を備えている。このシリンドリカルレンズＬは１石英あ
るいはサファイア等から成り、下端に円筒状の凹面６１
が形成されている。

レンズＬ上部の圧電素子６２を振動させるとレンズＬ内
に超音波が発生し、この超音波がレンズ１゜内を伝播し
て四面６１に達し、ここから超音波ビームとして試料Ｔ
Ｐに放出される。このとき放出される超音波ビームは、
図示の如く直線状に焦点を結ぶ、この超音波ビームの焦
点を試料ＴＰの表面上に合わせてからレンズエ、を徐々
に下降させると、焦点が試料ＴＰの内部に徐々に移動し
、このとき試料ＴＰからの反射波によりＶ　（ｚ）曲線
と呼ばれる曲線が得られる。このＶ（７，）曲線により
試料ＴＰ裏表面任意の方向に伝播する表面波の音速情報
が得られ、この情報から試料ＴＰの物性が評価できる。

このような物性評価を正確に行なうには、シリンドリカ
ルレンズＬから放出される超音波ビームが確実に直線状
に焦点を結ぶことが必要であり、そのためには円筒状凹
面６１を精度よく加工する必要がある。

第３図は上述したシリンドリカルレンズＩ６の加工装置
の一従来例を示す。第３図において、本体７１には移動
台７２が図示左右方向に移動可能に設けられ、この移動
台７２に枠体７３が上下動可能に保持される。枠体７３
には回転部材７４が回転可能に支持され、回転部材７４
の下端に工具７５が取付けられる。この工具７５の先端
は球面とされている。レンズホルダ７６に被加工面Ｐが
上方を向くようにレンズＬを保持させ、工具回転用モー
タ７７により回転体７４と一体に工具７５を回転させる
。この状態でノズル７９からレンズＬの被加工面Ｐに砥
粒（研磨剤）９０を供給し、昇降用モータ７８により枠
体７３を下降させると、工具７５先端の球面がレンズ■
、の被加工面Ｐに抑圧され、砥粒９０を介して被加工面
Ｐが削られる。

この状態で不図示のモータにより移動台７２を図示左右
方向に移動させると、被加工面Ｐに円筒状四面６１　（
第２図）が形成される。

また第４図は他の従来例を示し、工具８１の側面により
レンズＬの被加工面Ｐに円筒状凹面６］を形成するもの
である。水平方向に延在する工具８１は、モータ８２に
より回転可能な回転体８３に一端が固着されるとともに
、他端が回転体８４に支持されている。レンズホルダ８
５に被加工面Ｐが上方を向くようにレンズＬを保持させ
、モータ８２により回転体８３を介して工具８１を回転
させる。その後、砥粒９ｏを供給しつつ空圧シリンダ８
６に空圧源８７から圧縮空気を導いてレンズＬを上昇さ
せると、レンズＬの被加工面Ｐが工具８１の周面に押圧
され、これにより円筒上凹面６１が形成される。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 しかしながら前者の方式では、加工中に工具７５の移動
に伴って工具先端が移動方向あるいは上下方向に芯ぶれ
を起こし、このため円筒状四面６１の加工精度が悪くな
る。また後者の方式では、レンズ■、の押圧力により工
具８１が上方に撓むため、上述と同様に四面６１の加工
精度が悪くなる。

本発明の技術的課題は、円筒状凹面の加工精度を向上さ
せることにある。

０９課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図により説明すると、本発明は１円
形断面を有する棒状の工具６と、この工具６を回転させ
る回転手段５とを備え、砥粒９０を供給しつつレンズＬ
ｌ、Ｌ２の被加工面Ｐ１゜Ｐ２を工具６に押圧してこの
被加工面ＰＬ、Ｐ２に円筒状四面６１　（第２図）を形
成するレンズ加工装置に適用される。そして、それぞれ
の被加工面ＰＬ、Ｐ２が工具の周面と対向するように一
対のレンズＬｌ、Ｌ２を工具の軸と直交する線上で保持
する保持部材１４．１５と、一対のレンズＬｌ、Ｌ２の
被加工面ＰＬ、Ｐ２をそれぞれ相対する方向から工具６
に押圧すべく保持部材１４゜１５を駆動する駆動手段１
１．１２とを具備し、これにより上記技術的課題を解決
する。

また特に請求項２の発明に係るレンズ加工装置は、工具
６の芯ずれに相関する物理量を検出する検出手段４０と
、工具６の芯ずれを除去するために検出手段４０の検出
結果に基づいて駆動手段１１．１２を制御する制御手段
２３とを更に備えたものである。

さらに請求項３の発明に係るレンズ加工装置は、請求項
１または２の発明において、工具６をその軸方向に超音
波振動せしめる超音波振動発生手段４．３１を更に備え
たものである。

Ｅ９作用 砥粒９０を供給しつつ駆動手段１１．１２により保持部
材１４．１５を駆動して一対のレンズＬｂ、、Ｌ２の被
加工面ＰＬ、Ｐ２をそれぞれ相対する方向から工具６に
押圧すると、被加工面ＰＬ、Ｐ２に円筒状四面６１が同
時に形成される。

このとき工具６は、相対する方向からレンズＬＬ。

Ｌ２によって押圧されているので撓むことはない。

したがって円筒状四面６１が精度よく形成できる。

また請求項２の発明では、検出手段４０によって検出さ
れた工具６の芯ずれに相関する物理量に基づいて駆動手
段１１．１２が制御され、これにより工具６の芯ずれが
除去される。したがって円筒状四面６１を形成する際の
精度がさらに向上する。

さらに請求項３の発明では、超音波振動発生手段４，３
１により工具６がその軸方向に超音波振動するので、円
筒状凹面６１を形成する際の効率向上が図れる。

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いたが
、これにより本発明が実施例に限定されるものではない
。

Ｆ、実施例 第１図により本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明に係るレンズ加工装置の正面断面図であ
る０本体１の上部に固着された固定台２には枠体３が取
付けられ、この枠体３の内部に振動子４が回転可能に支
持されている。この振動子４は、枠体３の上部に載置さ
れたモータ５の出力軸に連結部材７を介して連結され、
このモータ５の回転により振動子４が回転する。振動子
４の下部は本体１の内部に挿入され、その下端に円形断
面を有する棒状工具６が取付けられている。また振動子
４には、電気振動を発生する発振器３１が一対のブラシ
３２．３３を介して接続され、振動子４は、この電気振
動を機械的な超音波振動に変換し、これにより工具６が
その軸方向に超音波振動する。

本体１の内部には一対の圧電素子１１．１２が設けられ
、圧電素子１１は本体】の一方の側壁に固着され、圧電
素子１２は本体１の他方の側壁に荷重検出器１３を介し
て固着されている０両圧電素子１１．１２の先端には、
レンズホルダ１４゜１５がそれぞれ取付けられ、このレ
ンズホルダ１４．１５に被加工面ＰＬ、Ｐ２を有するレ
ンズＬｌ、Ｌ２がそれぞれ保持される。すなわちレンズ
Ｌｌ、Ｌ２は、各被加工面ＰＬ、Ｐ２が工具６の周面と
それぞれ対向するように工具６の軸と直交する線上で保
持される。

一対の圧電素子１１．１２は、電源２１．２２からの印
加電圧に応じて各レンズＩ、１．Ｉ、２を上記工具６に
対して離接する。この電源２１．２２は制御回路２３に
接続され、制御回路２３からの指令に応じて上記圧電素
子１１．．１２に電圧を印加する。制御回路２３にはま
た、上述の荷重検出器１３が荷重変換器（ロードアンプ
）２４を介して接続されるとともに、芯ずれ検出器４０
も接続されている。

芯ずれ検出器４０は、光学式または磁気式の一対の非接
触型変位センサ４１，４２から成り、各センサ４１．４
２は、それぞれ工具６までの距離（工具６の芯ずれに相
関する物理量）を検出して制御回路２３に入力する。制
御回路２３は、両センサ４１．，４２の検出結果が異な
る場合に芯ずれが発生していると判断する。ここで、５
１は、加工用の砥粒９０を供給するためのノズルである
。

次に、実施例の動作を説明する。

加工作業を行なうに当り、一対のレンズＬｌ。

Ｌ２を被加工面ＰＬ、Ｐ２が対向するようにレンズホル
ダ１４．１５にそれぞれ保持させる。この状態でモータ
５を駆動して振動子４を回転させるとともに、発振器３
１を作動させる０発振器３１からの電気的振動は振動子
４により機械的な超音波振動に変換されて工具６に伝達
される。これにより工具６は、振動子４と一体に回転す
るとともに、軸方向に超音波振動する。

この状態で制御回路２３を作動せしめて以下のような制
御を行なう。

すなわち制御回路２３ば、まず電源２１．２２により一
対の圧電素子１１．１２に所定の電圧を印加せしめる。

これにより圧電素子１１．１２はレンズホルダ１４．１
５を駆動し、レンズＬｌ。

Ｌ２の被加工面ＰＩ、Ｐ２をそれぞれ相対する方向から
回転中の工具６に押圧せしめる。このとき。

被加工面ＰＩ、Ｐ２にノズル５１から砥粒９０が供給さ
れるから被加工面ＰＬ、Ｐ２が研磨されて円筒状凹面６
１（第２図）が形成されてゆく。

被加工面ＰＩ、Ｐ２の工具６への押圧力は、荷重検出器
１３により検出され、荷重変換器２４により電圧信号に
変換され制御回路２３に入力される。制御回路２３は、
入力された荷重に基づき、被加工面ＰＬ、Ｐ２を工具６
に押圧する際の抑圧力が予め決められたパターンで変化
するように電源２１．２２を介して圧電素子１．１．．
１２を制御する。

また制御回路２３には、芯ずれ検出器４０を構成する一
対の変位センサ４１，４２の出力が逐次入力され、制御
回路２３は、両センサ４１，４２の８力が異なる場合に
は工具６が芯ずれを起こしていると判断し、この芯ずれ
を除去すべく電源２１．２２を介して圧電素子１１．１
２を制御する０例えば、一方の圧電素子の印加電圧を大
きくする。

以上によれば、レンズＬｌ、Ｌ２の被加工面ＰＬ、Ｐ２
がそれぞれ相対する方向から工具６に押圧されるので、
この押圧力をある程度まで増加させても工具６の撓みが
防止され、円筒上四面６１を形成する際の加工精度が向
上する。また芯ずれ検出器４０の検出結果に基づいて工
具６の芯ずれが防止されるので、加工精度をさらに向上
させることができる。

さらに、発振器３１および振動子４により工具６に軸方
向の超音波振動が与えられるので、切削力が増加すると
ともに、工具６とレンズＬＬ。

Ｌ２の被加工面ＰＩ、Ｐ２との間の砥粒９０の供給がス
ムーズに行なわれ、以って加工効率の向上が図れる。ま
た超音波振動により工具６と被加工面ＰＩ、Ｐ２との間
の回転抵抗が低減され、工具６の摩耗が軽減され工具の
長寿命化が図れる。

さらにまた、本実施例では工具６が上下方向に延在して
いるので、工具６の自重による撓みが防止されるという
効果もある。

以上の実施例の構成において、モータ５が回転手段を、
レンズホルダ１４，１．５が保持部材を、圧電素子１１
．１２が駆動手段を、芯ずれ検出器４０が検出手段を、
発振器３１および振動子４が超音波振動発生手段をそれ
ぞれ構成する。

なお以上では工具６が縦方向に延在しているが。

例えば第４図に示すように横方行に延在させるようにし
てもよい。また荷重検出器１３を圧電素子１１側にも設
け、一対の荷重検出器１３の荷重が常に等しくなるよう
な制御を行なえば、工具６の芯ずれを除去できるので芯
ずれ検出器４０は不要となる。この場合には、一対の荷
重検出器１３が検出手段を構成することになる。さらに
、芯ずれを検出する手段、工具６を超音波振動させる手
段は本発明に必須ではない。

さらにまた、圧電素子１１．１２を用いてレンズＬｌ、
Ｌ２を駆動するようにしたが、例えばモータによって回
転されるボールネジにレンズホルダの一部を螺合させる
とともに、このレンズホルダを案内用のレール上に載置
し、ボールネジの回転によりレンズ保持部材をレールに
沿って移動させるようにしてもよい。また、油圧、水圧
あるいは空圧シリンダのロンドにレンズを保持させ、ロ
ンドの伸縮に伴ってレンズを駆動するようにしてもよい
。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、一対のレンズの被加工面をそれぞれ相
対する方向から工具の周面に押圧するようにしたので、
従来のような工具の芯ぶれおよびレンズの押圧力による
工具の撓みが防止され、凹面の加工精度が向上する。加
えて、レンズの工具への押圧力を増加させることができ
るので加工が高速化し、さらに一対のレンズを同時に加
工できるので作業の効率向上が図れる。

また特に請求項２の発明によれば、工具の芯ずれを検出
し、その検出結果に基づいてこの芯ずれを除去するよう
にしたので、加工精度がさらに向上する。

さらに請求項３の発明によれば、工具をその軸方向に超
音波振動せしめるようにしたので、凹面形成時の効率向
上および工具の長寿命化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すレンズ加工装置の正面
断面図、第２図はシリンドリカルレンズの斜視図である
。 第３図および第４図はレンズ加工装置の２従来例をそれ
ぞれ示す正面断面図である。 ４：振動子　　　　　５：モータ ６：工具　　１１，１２：圧電素子 １４．１５：レンズホルダ ２１．２２：電源　　　　　２３：制御回路３１：発振
器　　　　４０：芯ずれ検出器４１．４２：変位センサ
　　６１：円筒状凹面９０：砥粒　　Ｌｌ、Ｌ２：レン
ズ ＰＬ、Ｐ２：被加工面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）円形断面を有する棒状の工具と、この工具を回転さ
   せる回転手段とを備え、砥粒を供給しつつレンズの被加
   工面を前記工具に押圧してこの被加工面に円筒状凹面を
   形成するレンズ加工装置において、 それぞれの被加工面が前記工具の周面と対向するように
   一対のレンズを工具の軸と直交する線上で保持する保持
   部材と、 前記一対のレンズの被加工面をそれぞれ相対する方向か
   ら前記工具に押圧すべく前記保持部材を駆動する駆動手
   段とを具備することを特徴とするレンズ加工装置。 ２）前記工具の芯ずれに相関する物理量を検出する検出
   手段と、 前記工具の芯ずれを除去するために前記検出手段の検出
   結果に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを更
   に具備することを特徴とする請求項１に記載のレンズ加
   工装置。 ３）前記工具をその軸方向に超音波振動せしめる超音波
   振動発生手段を更に備えることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載のレンズ加工装置。