JPH05177526A - レンズの心取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズの心取り作業を短時間で高精度に行う
とともに、種々の形状にレンズを心取りする。 【構成】 超音波加工ユニット１の先端にはレンズ３と
接する工具１１が設けられている。レンズ３は心出しユ
ニット４によりレンズ３の軸心と工具１１の軸心とが位
置出しされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズの心取りを行う
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学的面精度が出たレンズは、一
般に若干の偏心が残っており、光軸を心出ししてレンズ
周縁を所望の外径に削ることにより、偏心の無いレンズ
とするための心取り作業を行う。図１３は、従来の光学
的に心出しして心取りする方法である。レンズ９１をホ
ルダ９２に松ヤニ等の接着剤９３で仮接着する。次に、
ホルダ９２を回転させてオートコリメータ９４により反
射像を目視で測定し、反射像のフレのない位置にレンズ
９１を移動して接着剤９３で固定する。その後、ダイヤ
モンド等の砥石９５で削ることによりレンズ９１を所望
の外径に偏心なく仕上げるものである。図１４は機械的
に心出しして心取りする方法である。同軸上で対向する
ベルホルダ９６の間にレンズ９１をクランプすると、レ
ンズ９１の光軸がベル効果により、ベルホルダ９６間の
軸上と一致するまで滑るその後、ダイヤモンド等の砥石
９５で削ることによりレンズ９１を所望の外径に偏心な
く仕上げるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の各心取り装置では砥石でレンズ周縁を削るために、
外径が３０mm程度のレンズで心取りの削り作業に約６０
秒という長い時間を要する。そして、外径が大きくなる
程、加工時間が長くなるという欠点があった。また、レ
ンズの円周周縁に沿って削るために、円形状にのみ心取
りをすることが可能であり、任意形状にレンズを心取り
することは、不可能であった。

【０００４】因って、本発明は前記各従来技術における
欠点に鑑みて開発されたもので、短時間で高精度かつ任
意形状にレンズの心取りをすることができるレンズの心
取り装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、偏
心の有るレンズをその光軸に対して心出しをし、外径を
削ることにより偏心の無いレンズに形成するレンズの心
取り装置において、超音波加工ユニットと、該超音波加
工ユニットに設けられた工具の軸とレンズの光軸とを一
致させる心出しユニットと、前記工具の加工部位に遊離
砥粒を供給する手段とを具備したものである。また、前
記心出しユニットは、レンズ移動機構と、近軸偏心測定
部と、該近軸偏心測定部からの信号を処理して前記レン
ズ移動機構の動きを制御する制御部とから構成したもの
である。さらに、前記レンズ移動機構は、送りネジとピ
ンとから構成したものである。また、前記レンズ移動機
構は、ＸＹステージで構成したものである。

【０００６】図１は本発明に係るレンズの心取り装置の
概念図である。１は超音波加工ユニットでレンズ３の外
径を落とすものである。超音波加工ユニット１の先端に
は、被加工材であるレンズ３と接する部分へ所望の心取
り形状に形成された工具１１が設けられている。心取り
装置に供給されたレンズ３は、心出しユニット４により
超音波加工ユニット１の工具１１に対して両者の軸が一
致する様に位置出しされる。その後、超音波加工ユニッ
ト１は加工圧力をもって下降し、レンズ３は工具１１の
先端形状の大きさで外周が落とされ心取りされる。

【０００７】

【実施例１】図２は本実施例を示す一部を断面した正面
図である。１は超音波加工ユニットで、この超音波加工
ユニット１は、発振器１２により供給される電気エネル
ギが磁歪型の振動子１３で機械的な縦振動（超音波振
動）に変換される。コーン１４は、この振動の振幅を拡
大伝達し、さらにコーン１４の先端についたホーン１５
で振幅を共振させてさらに拡大整合する。コーン１４の
先端には、一体的に結合した工具１１が設けられてい
る。

【０００８】工具１１は、先端加工部分が円筒状に形成
されており、その内側は心取り作業後の所望のレンズ３
外径と一致している。なお、工具１１，コーン１４，ホ
ーン１５はベル上軸４１の軸４１ａを貫通させるために
中空になっている。さらに、工具１１の先端の加工部位
に向けて、図面に示さない砥粒供給装置に接続された供
給パイプ１８から水とシリコンカーバイト（ＳｉＣ）を
砥粒とした懸濁液１９が供給されるように構成されてい
る。コーン１４のフランジ１４ａで固定された振動子ケ
ース１６内には、振動子冷却用水が収容され、振動子冷
却用水は循環される様に構成されている。振動子ケース
１６側面に示す１７は注排水管である。

【０００９】４１はベル上軸でその先端部は工具１１と
軸心を一致した状態で工具１１の内部に納まる様に形成
されている。また、軸４１ａはコーン１４，ホーン１５
を貫通しており、超音波加工ユニット１と同時もしくは
別個に、図示しない機構で上下動できるとともに、回動
自在に構成されている。４２はベル下軸で、ベル上軸４
１とレンズ３を挟んだ状態でベル効果が出る様に、軸心
が一致する状態でベース４３上に回動自在に固定されて
いる。

【００１０】モータ４４はベルト４５を介してベル下軸
４２を回転させる。ベース４３上にはベル下軸４２の他
に水槽４６が載置されている。また、ベース４３は移動
自在な移動台４７上に載置されており、シリンダ４８に
よってベル下軸４２と水槽４６とを超音波加工ユニット
１の直下へ切換えられる様に構成されている。水槽４６
内には水４９が蓄えられている。

【００１１】以上の構成から成る装置は、まず、被加工
体であるレンズ３をベル下軸４２に載せる。次に、ベル
上軸４１が下降し、レンズ３をベル上軸４１とベル下軸
４２との間に挟みベル効果によりレンズ３を心出しす
る。次に、超音波加工ユニット１を下降させてレンズ３
と工具１１とを当接させるとともに、振動子ケース１６
の上方に載せた図示しないおもりによって両者間に加工
圧を与える。

【００１２】次に、発振器１２を作動して１０ＫＨｚの
高周波エネルギを振動子１３に供給し、振動子１３はこ
のエネルギを同じ周波数の機械的な振動に変換する。こ
の変換によって３０μｍ程度の機械的振動の振幅が得ら
れ、コーン１４およびホーン１５を介して振幅を拡大す
るとともに、振動姿勢を整合して工具１１に振動を与え
る。同時に、供給パイプ１８から懸濁液１９を供給しな
がら、超音波加工ユニット１を下降させ、適当な加工圧
を維持しながらベル上軸４１とベル下軸４２との間に挟
まれたレンズ３を心取り（抜き加工）する。

【００１３】この加工時、ベル下軸４２はモータ４４に
よりベルト４５を介して回転することにより、レンズ３
も工具１１に対して相対的に回転するので工具１１に偏
摩耗があっても真円に心取りが行なわれる。この超音波
加工ユニット１の下降による切断速度は約１ｍｍ／１０
秒であり、厚さ３ｍｍのレンズでも約３０秒で切断が終
了する。加工終了後、超音波加工ユニット１を上昇させ
てレンズ３から工具１１を離し、発振を停止する。

【００１４】この際に、心取りされたレンズ３が工具１
１に嵌合したままはずれない事がある。そこで、シリン
ダ４８で移動台４７上のベース４３を動かし、超音波加
工ユニット１の下に水４９の入った水槽４６がくるよう
にする。その後、レンズ３を内部に嵌合した工具１１が
水４９に入るように超音波加工ユニット１を下降させ
る。次に、前述と同様に超音波を発振させると、レンズ
３と工具１１との間に挟まれた砥粒が落ちて嵌合がゆる
み、レンズ３は水槽４６内に落とされ、心取り作業は終
了する。なお、上記実施例においては発振器に１０ＫＨ
ｚの高周波振動エネルギを供給したが、１０〜３０ＫＨ
ｚ程度の範囲で供給しても良く、周波数が高いときに
は、加工物の外形の仕上げ程度を良好にすることができ
る。

【００１５】本実施例によれば、レンズ３を工具１１の
先端により振動される砥粒で工具１１の内部形状にて抜
き加工するので、円形に心取りされたレンズ３を短時間
で得ることができる。

【００１６】尚、本実施例の変形例としては、レンズ３
外周を円形だけでなく任意の形状に心取りするこどがで
きる。この場合、工具１１の先端加工部の内側形状は心
取り作業後の所望のレンズ外形形状と一致させた任意の
形状とする。本実施例と異なる点は、ベル下軸４２を回
転させずに心取りを行う。すなわち、レンズ３を工具１
１に対して相対的に回転させることなく打ち抜き加工を
行う。以上の様な構成・作用によりレンズ３を任意の外
形形状に短時間で心取りすることができる。

【００１７】

【実施例２】図３は本実施例を示す一部を断面した正面
図である。本実施例は、前記実施例１と異なる部分のみ
説明し、同一構成部分には同一番号を付してその説明を
省略する。

【００１８】ベアリング２０はコーン１４のフランジ１
４ａと振動子ケース１５との間に配置されて工具１１，
振動子３１，コーン１４およびホーン１５を回動自在に
支えている。振動子３１は圧電素子形の振動子で発振器
１２からの電気エネルギを縦振動に変換する。スリップ
リング３２は回動自在の振動子３１に発振器１２からの
電気エネルギを伝える。モータ２１はベルト２２を介し
て超音波加工ユニット１の工具１１，振動子３１，コー
ン１４およびホーン１５を回転させる。レンズ支持部材
５０は環状のレンズ受け面を有しており、ベース４３に
回動自在に取り付けられ、レンズモータ５１によりレン
ズベルト５２を介して回転する。

【００１９】近軸偏心測定部５３はその光学軸をレンズ
支持部材５０の回転軸に一致するように超音波加工ユニ
ット１の上方に配置されている。この近軸偏心測定部５
３は、レンズ３の近軸曲率中心に集光すべく光を投射
し、その反射光から偏心量を求める機能を有している。
なお、工具１１，振動子３１，コーン１４およびホーン
１５は、近軸偏心測定部５３からの光を通過させるた
め、軸の近傍は中空になっている。

【００２０】３３は吸着パッドで、配管パイプ３４を介
して真空発生装置３５につながっている。また、配管パ
イプ３４の途中には図示しないロータリジョイントが配
置されていて、吸着パッド３３はレンズ支持部材５０と
回動自在になるように配置されている。真空発生装置３
５で真空を発生すると、レンズ支持部材５０上のレンズ
３は吸着パッド３３に吸い寄せられる形でレンズ支持部
材５０上に固定される。

【００２１】演算部５４は近軸偏心測定部５３で測定し
たレンズ３の偏心量からレンズ３の光軸が超音波加工ユ
ニット１の工具１１の軸に一致するような動きの指示を
ピン駆動ユニット５５に与える。ピン駆動ユニット５５
はレンズ３の周囲に３ケ所もしくは４ケ所等分の位置に
配置され、レンズ支持部材５０上のレンズ３の姿勢を調
整する働きをする。

【００２２】図４にピン駆動ユニット５５の構成の詳細
を示す。ピン５６はステージ５７によって軸方向へ移動
可能に保持され、バネ５８によりピン５６が引込む方向
に付勢する。送りネジ５９はプーリ６０および６１とベ
ルト６２を介してピンモータ６３に結合し、ピンモータ
６３が回転することによりピン５６を前後に微動し得る
ように構成する。ステージ６４はピン微動機構全体をピ
ンの軸方向に移動可能に支持するとともに図示しないエ
アシリンダまたはモータにより移動される構造である。
ストッパ６５によってステージ６４のレンズ側の停止位
置精度を決めるとともに、この停止位置を精度よく調整
し得るように構成する。

【００２３】以上の構成から成る装置は、まず被加工体
であるレンズ３をレンズ支持部材５０に載せる。次に、
レンズモータ５１がレンズベルト５２を介してレンズ支
持部材５０を１回転させる。この時、近軸偏心測定部５
３でレンズ３の超音波加工ユニット１に対する偏心量と
方向が検出される。

【００２４】検出した偏心量に対し、演算部５４は偏心
量をなくす方向にレンズ３を動かす指令をピン駆動ユニ
ット５５に与える。ピン駆動ユニット５５は指令を受
け、まずステージ６４が前進し、ピン５６がレンズに触
れる直前で停止する。次に、近軸偏心測定部５３によっ
てレンズ３の光軸位置を観察しながらピン５６を１本ず
つ微動機構により前進させ、レンズ３をレンズ支持部材
５０上を滑らせて光軸のスポット像が動くのを検出す
る。レンズ支持部材５０の軸心と超音波加工ユニット１
の工具１１の中心軸とは互いに一致するように構成して
あるので、各ピン５６を前後に微動させ、レンズ支持部
材５０上のレンズを滑らして光軸のスポット像が中心に
くるようにするだけで、工具１１に対するレンズ３の心
出しは行なわれる。

【００２５】心出しした状態で、ピン５６をその位置に
固定してレンズ３を保持するとともに、更に真空発生装
置３５を動作させ吸着パッドを介してレンズ３をレンズ
支持部材５０側に吸い寄せてレンズ３の保持を確実なも
のにする。この後、超音波加工ユニット１を下降させ、
レンズ３を抜き加工して心取りするのは、前記実施例１
と同様であるが、本実施例ではモータ２１の回転を、ベ
ルト２２を介して工具１１に伝え、加工中に工具１１を
回転させる事が異なる。また心取り作業終了後は、ステ
ージ６４を後退させる。

【００２６】本実施例によれば、測定を行いフィードバ
ックをかけながらレンズの心出しを行うのでより高精度
の心出しを行うことができる。

【００２７】尚、変形例として本実施例の場合も前記実
施例１と同様に、外周を円形だけでなく任意の形状に心
取りすることができる。この場合、工具１１の先端加工
部の内側形状は心取り作業後の所望のレンズ外形形状と
一致させた任意の形状とし、またレンズ支持部材５０の
形状は工具１１がレンズ３を打ち抜いた後にも干渉しな
い形状とする。本実施例と異なる点は、モータ２１を回
転させずに心取りを行う。すなわち、工具１１をレンズ
３に対して回転させることなく打ち抜き加工を行う。以
上の様な構成・作用でレンズを任意の外形形状に短時間
で心取りすることができる。図５〜図８はそれぞれ変形
例の底面図で、工具１１の先端形状をレンズに接触する
側からみた例である。

【００２８】

【実施例３】図９および図１０は本実施例を示し、図９
は一部を断面した正面図、図１０はレンズの側面図であ
る。本実施例は、前記各実施例と異なる部分のみ説明
し、同一構成部分には同一番号を付してその説明を省略
する。

【００２９】レンズ支持部材５０ａは、レンズ３ａの平
板部を受けることのできる様な形状とする。また、レン
ズ支持部材５０ａは、モータ６６および６７を駆動源と
するＸＹステージ６８上に固定されている。ＸＹステー
ジ６８はベース４３上に搭載されている。

【００３０】以上の構成から成る装置を用いて、本実施
例では平板上に光軸が平板と垂直に形成されたレンズ３
ａを心取りする。心出し作業は、まずレンズ３ａをレン
ズ支持部材５０ａの上にのせる。次に、近軸偏心測定部
５３で、レンズ３ａの超音波加工ユニット１に対する偏
心量と方向を検出する。そこで、演算部５４は、近軸偏
心測定部５３での測定値を受け、偏心量をなくす方向に
ＸＹステージ６８を動かす指令をモータ６６および６７
に与える。同様の動作を操り返してＸＹステージ６８を
動かし、レンズ３ａの光軸位置調整をして、工具１１に
対するレンズ３ａの心出しを行う。

【００３１】次に、超音波加工ユニット１を下降させて
レンズ３ａと工具１１とを接触させた後、前記各実施例
と同様に工具１１へ加圧力超音波を与え、レンズ３ａを
切断・打ち抜きして心取りを行う。なお、加工時はベル
ト２２を介してモータ２１で超音波加工ユニット１を回
転させることにより、工具１１を回転させて加工を行
う。心取りの行なわれたレンズ３ａは、前記各実施例と
同様の作用で水槽４６内に落とされ、心取り作業は終了
する。

【００３２】本実施例によれば、レンズ３ａにおけるレ
ンズ支持部材５０ａとの接触面が曲面でなく平面であっ
ても心取りすることができる。

【００３３】尚、図１１および図１２に示す様に、平板
上に光軸が平板と垂直に複数個形成されたレンズ３ｂも
本実施例の装置で心取りすることができる。この場合、
レンズホルダ５０ｂは平板全体を受けるとともにレンズ
３ｂ間にも加工時の加工圧に耐える補強のための支持部
材が入れてある。

【００３４】ＸＹステージ６８は、レンズ３ｂ個々の光
軸位置調整に用いるだけでなく、形成されたレンズ間の
移動にも用いる。すなわち、１ケのレンズの心取りが終
った後は、次の心取りするレンズが工具１１の下にくる
ようにＸＹステージ６８を用いて移動する。以上の様な
構成・作用により、平板上に多数個形成されたレンズで
も、一回の段取りを行うだけで、心取りができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係るレンズ
の心取り装置によれば、レンズの心取り作業を短時間で
高精度に行うことができ、かつ種々の形状にレンズを心
取りすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念図である。

【図２】実施例１を示す一部を断面した正面図である。

【図３】実施例２を示す一部を断面した正面図である。

【図４】実施例２を示す部分拡大正面図である。

【図５】実施例２の変形例を示す底面図である。

【図６】実施例２の変形例を示す底面図である。

【図７】実施例２の変形例を示す底面図である。

【図８】実施例２の変形例を示す底面図である。

【図９】実施例３を示す一部を断面した正面図である。

【図１０】実施例３を示す側面図である。

【図１１】実施例３の変形例を示す斜視図である。

【図１２】実施例３の変形例を示す部分正面図である。

【図１３】従来例を示す正面図である。

【図１４】従来例を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 超音波加工ユニット ３ レンズ ４ 心出しユニット １１ 工具

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏心の有るレンズをその光軸に対して心
   出しをし、外径を削ることにより偏心の無いレンズに形
   成するレンズの心取り装置において、超音波加工ユニッ
   トと、該超音波加工ユニットに設けられた工具の軸とレ
   ンズの光軸とを一致させる心出しユニットと、前記工具
   の加工部位に遊離砥粒を供給する手段とを具備したこと
   を特徴とするレンズの心取り装置。
2. 【請求項２】 前記心出しユニットは、レンズ移動機構
   と、近軸偏心測定部と、該近軸偏心測定部からの信号を
   処理して前記レンズ移動機構の動きを制御する制御部と
   から構成したことを特徴とする請求項１記載のレンズの
   心取り装置。
3. 【請求項３】 前記レンズ移動機構は、送りネジとピン
   とから構成したことを特徴とする請求項２記載のレンズ
   の心取り装置。
4. 【請求項４】 前記レンズ移動機構は、ＸＹステージで
   構成したことを特徴とする請求項２記載のレンズの心取
   り装置。