JPH07299709A

JPH07299709A - レンズ研磨方法及び装置

Info

Publication number: JPH07299709A
Application number: JP11425694A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Takahashi; 光明高橋
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-04-29
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【目的】加工するレンズ形状に合わせた工具を不要と
し、研磨液に与える超音波振動によりレンズを研磨加工
する。【構成】研磨槽２内に研磨液３を収納する。研磨槽２
の下面には、研磨槽２内の研磨液３に超音波振動を与
え、超音波振動波５を生じさせる超音波振動子４を設け
る。レンズ１は、その外周を保持具で保持し、超音波振
動波５が生じている研磨液３中に浸す。研磨加工中は、
レンズ１を移動し、レンズ１の被加工面に超音波振動波
５の腹が当たる機会を多くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学素子であるレンズ
の両面を同時に研磨加工することができるレンズ研磨方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レンズの両面を同時に研磨加工す
る方法及び装置としては、特開平５−５７５９１号公報
に記載されたものが知られている。その研磨方法及び装
置の構成と作用を図６に基づいて以下に説明する。

【０００３】図６は、上側工具４３ａと下側工具４３ｂ
の一部を切欠いて示す上記従来の研磨装置の概略図であ
る。上記研磨装置の上側工具４３ａ及び下側工具４３ｂ
は、内部が空洞に構成されレンズ中心軸Ｌに対して円周
方向に上記空洞部から研磨液４４が噴出する複数の貫通
孔４２ａ，４２ｂを形成した研磨液噴出面４５ａ，４５
ｂが設けられている。この上側工具４３ａと下側工具４
３ｂは研磨液噴出面４５ａ，４５ｂを対向して配置さ
れ、研磨液噴出面４５ａ，４５ｂの表面形状は、その間
に配置したレンズ４１の対向する上下各面の曲率にそれ
ぞれ近似した形状に形成されている。一方、研磨液噴出
面４５ａ，４５ｂの反対側部には、空洞部に通ずる流通
孔４６ａ，４６ｂが形成され、管４７ａ，４７ｂを介し
て研磨液４４の供給装置４８が接続されている。また、
上記流通孔４６ａ，４６ｂには噴出孔４２ａ，４２ｂか
らレンズ４１に供給される研磨液４４に超音波振動を与
える超音波振動子４９ａ，４９ｂが設けられている。

【０００４】上記研磨装置によりレンズ４１を加工する
際には、上下側両工具４３ａ，４３ｂの研磨液噴出面４
５ａ，４５ｂの間にレンズ４１を配置し、供給装置４８
から研磨液４４を供給し、貫通孔４２ａ，４２ｂからレ
ンズ４１の上下面（被加工面）に噴出させる。この時、
レンズ４１が、研磨液噴出面４５ａ，４５ｂと非接触の
状態で研磨液４４により上下側両工具４３ａ，４３ｂの
間で保持されるように、レンズ４１に噴出供給する研磨
液４４の圧力を調節する。同時に、超音波振動子４９
ａ，４９ｂにより研磨液４４に超音波振動を与えながら
研磨を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−５７５９１号公報の「研磨方法および装置」に
は、以下に示す欠点があった。第１に、複数の貫通孔４
２ａ，４２ｂを設けかつ加工するレンズ４１の形状に合
わせた面形状に形成した研磨液噴出面４５ａ，４５ｂを
設けるとともに、内部に空洞を設ける等の複雑な形状を
した上下側両工具４３ａ，４３ｂが必要であり、また、
レンズ４１を上下側両工具４３ａ，４３ｂの研磨液噴出
面４５ａ，４５ｂの間に非接触で保持すべく、貫通孔４
２ａ，４２ｂから供給する研磨液４４の圧力を調節する
手段が必要となり、装置が高価になる。

【０００６】第２に、研磨液噴出面４５ａ，４５ｂの面
形状に対応したレンズ４１しか研磨加工できないので、
多種類のレンズ４１の加工を行う際にはその都度上下側
両工具４３ａ，４３ｂの交換が必要になる等、効率良く
行うことができない。

【０００７】第３に、加工中、レンズ４１の被加工面と
研磨液４４を介しての超音波振動子４９ａ，４９ｂとの
位置関係は、ほとんど変わらないため、レンズ４１の被
加工面では与えられた超音波振動が振動波の節となる。
よって、超音波振動の振幅が小さく、加工効率が悪い。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、加工するレンズ形状に合わせた工具を
不要にし、超音波振動による加工効率の良いレンズ研磨
方法と安価なレンズ研磨装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のレンズ研磨方法は、液体中に研磨材を分散
させた研磨液に超音波振動を与え、前記研磨液中に精研
削加工が終了したレンズを浸し、研磨液中において前記
レンズの位置を変えながらレンズの両面を同時に研磨加
工する構成とした。

【００１０】また、前記研磨材は、酸化セリウム、ダイ
ヤモンド、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、炭化
ケイ素を用いた。

【００１１】さらに、前記液体は水あるいは粘度５〜１
５ｃＳｔの液体を用い、前記超音波振動の出力は１００
〜２００Ｗとした。

【００１２】本発明のレンズ研磨装置は、レンズを研磨
する研磨液と、研磨液を収納する研磨槽と、研磨槽に設
けられ、研磨槽内の研磨液に超音波振動をあたえる超音
波振動子と、レンズを保持してレンズを研磨液に対して
出入し、かつ研磨液中で移動させるアームとを備えて構
成した。

【００１３】また、前記超音波振動子の駆動及び上記ア
ームの移動を制御する制御部を設け、さらに、前記研磨
槽に、収納した研磨液の攪拌手段を設けて構成した。

【００１４】図１は、本発明のレンズ研磨方法及び装置
を説明する概念図で、研磨槽２内には研磨液３が収納さ
れている。研磨槽２には収納した研磨液３に超音波振動
を与え、超音波振動波５を発生させる超音波振動子４が
設けられている。１は被加工物であるレンズで、研磨加
工中は矢印Ａ，Ｂ方向に移動される。

【００１５】

【作用】上記構成によれば、研磨槽２内の研磨液３に超
音波振動子４により超音波振動を与えつつ、レンズ１を
研磨液３の中に浸し、レンズ１を矢印Ａ，Ｂで示すよう
に上下左右の任意方向に移動させると、レンズ１の加工
面は超音波振動波５の腹の部分に当たる機会が増大す
る。すなわち、レンズ１の加工面は研磨液３中での動き
が活発な研磨材に当たる機会が増大するので、加工効率
が良くなる。また、レンズ１の形状に対応した工具や、
研磨液の供給圧力を調節する手段が不要であり、研磨装
置の構成を簡略化し、安価にすることができる。そし
て、レンズ１を表裏反転しつつ、あるいはレンズの加工
面に対向して上下に超音波振動子を設けると、レンズの
両面が同時に加工できる。

【００１６】研磨材に酸化セリウム，ダイヤモンド，酸
化ジルコウニム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素を用い
ると、レンズの加工効率向上する。さらに、研磨材を分
散する液体に水あるいは粘度５〜１５ｃＳｔの液体を用
いると、研磨材が超音波振動波に倣って移動する。粘度
５ｃＳｔ未満であると液体と研磨材とがすべりを生じて
研磨材が移動しずらくなり加工効率が悪くなる。また、
粘度が１５ｃＳｔを越えると液体中で研磨材が移動しず
らくなり、加工により磨減あるいは消滅した研磨材に替
わって他の部分から研磨材が充当されにくくなって加工
効率が悪くなる。さらに、超音波振動の出力が１００Ｗ
未満であるとレンズの加工面に当たる研磨材の力、スピ
ードが遅くなり加工効率が悪くなり、２００Ｗを越える
とレンズの加工面に与える影響が大きくなり過ぎ、研磨
加工面に不具合が生ずる。また、研磨加工中に研磨液を
攪拌すると、研磨材が均一に分散され、レンズの加工精
度が良くなる。

【００１７】

【実施例１】図２及び図３は本発明に係るレンズ研磨装
置の実施例１を概略的に示すもので、図２は縦断面図、
図３はレンズ保持部の平面図である。なお、以下の説明
において、図１と同様な部分は同一番号を用いて説明す
る。

【００１８】図２において、１０は底面１０ａを大きく
した３段からなるフレームである。フレーム１０の底面
１０ａ上には超音波振動子４を介して研磨槽２が固定さ
れており、研磨槽２内に収納した研磨液３に超音波振動
波５を上方に向かって発生し得るようになっている。研
磨槽２の上面には、回転軸１１ａの先端にスクリュー１
２を固着したモータ１１が固定されており、フレーム１
０の中段１０ｂ上に設置した制御部１３によりモータ１
１の回転を制御して、スクリュー１２により研磨液３を
攪拌できるようになっている。研磨液３は液体に研磨材
を分散させて作られており、本実施例では液体に水を用
い、研磨材に酸化セリウムを用いた。なお、研磨液３の
液体としては、水に限られず、粘度５〜１５ｃＳｔ（セ
ンチストークス）の液体を使用してもよい。また、研磨
材としては、酸化セリウムの代わりにダイヤモンド、酸
化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素を使用
してもよい。

【００１９】上記フレーム１０の底面１０ａ上には、被
加工物であるレンズ１を外周面で挟持するエアチャック
１４の動きを制御する空圧ユニット１５が設置されてい
る。空圧ユニット１５には、曲げ伸ばし自在なビニル製
のエアパイプ１６，１７，１８が接続されている。エア
パイプ１６の先端は、フレーム１０の上段１０ｃに固定
した進退用エアシリンダ１９に接続されており、制御部
１３による空圧ユニット１５の制御で進退用エアシリン
ダ１９の進退軸１９ａが横方向に進退可能となってい
る。進退軸１９ａの先端には、駆動軸（上下軸）２０ａ
を上下方向に配置した上下用エアシリンダ２０が固定具
２１を介して固定されている。

【００２０】上下用エアシリンダ２０には、空圧ユニッ
ト１５に接続した上記エアパイプ１７の先端が接続さ
れ、制御部１３による空圧ユニット１５の制御で上下軸
２０ａが上下駆動されるようになっている。上下軸２０
ａの先端にはアーム２２の上端が固定されており、アー
ム２２の下端には回転デバイス２３が固定されている。
回転デバイス２３の回転軸２３ａは横方向に配置され、
上記制御部１３により回動駆動制御されるようになって
いる。回転軸２３ａの先端には、レンズ１の外周を挟持
する上記エアチャック１４が固定されている。エアチャ
ック１４には、空圧ユニット１５に接続した上記エアパ
イプ１８の先端が接続され、制御部１３による空圧ユニ
ット１５の制御でエアチャック１４のツメ１４ａが開閉
されるようになっている。

【００２１】次に、上記構成からなるレンズ研磨装置に
よるレンズ研磨方法を加工手順に従って説明する。ま
ず、制御部１３により空圧ユニット１５を制御し、エア
パイプ１８を介してエアチャック１４を作動してツメ１
４ａにより被研磨物であるレンズ１の外周を研磨液３の
外で挟持する。次に、制御部１３によりモータ１１及び
超音波振動子４を駆動制御し、スクリュー１２の回転に
より研磨液３を攪拌すると同時に、研磨液３に１００〜
２００Ｗの出力の超音波動を与えて研磨液３中に超音波
振動波５を発生させる。しかる後、制御部１３により空
圧ユニット１５を制御し、エアパイプ１７を介して上下
用エアシリンダ２０を駆動して上下軸２０ａを下降さ
せ、エアチャック１４に挟持したレンズ１を研磨液３中
に浸す。次に、制御部１３により空圧ユニット１５を制
御し、エアパイプ１６を介して進退用エアシリンダ１９
を駆動して進退軸１９ａを前進後退させ、エアチャック
１４で挟持したレンズ１を左右方向に移動する。この
時、上下用エアシリンダ２０の上下軸２０ａを上下動さ
せ、エアチャック１４で挟持したレンズ１を研磨液３中
で上下方向に移動させても良い。そして、レンズ１の移
動と同時に、制御部１３により回転デバイス２３を制御
して回転軸２３ａを回動し、エアチャック１４に挟持さ
れたレンズ１の表裏反転を繰り返しながら、レンズ１の
研磨を行う。

【００２２】レンズ１の研磨加工が終了した後、制御部
１３により回転デバイス２３の動きを停止するととも
に、空圧ユニット１５を制御して進退用エアシリンダ１
９（上下用エアシリンダ２０の駆動が付加されていると
きには上下用エアシリンダ２０と進退用エアシリンダ１
９）の動きを止める。同時に上下用エアシリンダ２０の
上下軸２０ａを上昇し、エアチャック１４で挟持したレ
ンズ１を研磨液３から引き上げる。その後、制御部１３
により空圧ユニット１５を制御し、研磨加工が終了した
レンズ１をエアチャック１４から外し、次に研磨するレ
ンズをエアチャック１４に挟持する。以下、上記手順を
繰り返して研磨加工を連続的に行うことができる。

【００２３】本実施例によれば、レンズ１を研磨加工中
に進退用エアシリンダ１９により横方向に、上下用エア
シリンダ２０により上下方向に移動するので、レンズ１
の加工面全面に超音波振動波５における腹の位置が当た
り、研磨液３中で動きが活発な研磨材（腹の部分は振幅
が大きいので、この部分の研磨材の動きは活発になる）
によりレンズ１は加工される。さらに、レンズ１を左右
上下に移動することにより、新たな研磨材により研磨さ
れることになる。これにより、レンズ１を効率良く研磨
することができる。また、研磨液３をスクリュー１２で
攪拌するので、研磨液３中における研磨材の分布が均一
になり、研磨作用により研磨材が消滅しても、その部分
の研磨材が希薄になることがない。そのため、レンズ１
を精度良く研磨することができる。さらに、レンズ１を
回転デバイス２３により表裏反転させて、レンズ１の両
加工面を超音波振動子４の方に向けるようにしたので、
レンズ１をエアチャック１４で持ち替えることなく、同
時にレンズ１の両加工面が研磨され、効率の良い研磨加
工を実施することができる。

【００２４】

【実施例２】図４及び図５は本発明に係るレンズ研磨装
置の実施例２を概略的に示すもので、図４は縦断面図、
図５はレンズ保持部の平面図である。

【００２５】本実施例のレンズ研磨装置は、実施例１に
おける研磨槽２の上面に超音波振動子４ａを付加した点
と、エアチャック１４で挟持したレンズ１を表裏反転す
る回転デバイスを取り除いた点に特徴を有し、その他の
構成は実施例１のレンズ研磨装置と同様であるので、同
一構成部分には同一番号を付してその説明は省略する。

【００２６】モータ１１を固定した研磨槽２の上面２ａ
は、研磨槽２上部の中程まで延在され、この上面２ａの
部分に、研磨槽２の下に設けた超音波振動子４と対向す
るように超音波振動子４ａを固定し、研磨液３に超音波
振動波５を下方に向かって発生し得るようになってい
る。

【００２７】上下用シリンダ２０の上下軸２０ａ先端に
は、固定具３１を介してアーム３２が固定されている。
アーム３２は、全長にわたって中空孔３２ａが形成され
ており、アーム３２の上端には、空圧ユニット１５に接
続されたエアパイプ１８の先端が上記中空孔３２ａと連
通するように取り付けられている。また、アーム３２の
下部はＬ字状に折曲形成され、その先端にレンズ１を挟
持するツメ１４ａを設けたエアチャック１４が取り付け
られており、エアパイプ１８及びアーム３２を介してツ
メ１４ａの開閉が行えるようになっている。

【００２８】上記構成からなるレンズ研磨装置によるレ
ンズ研磨方法は、レンズ１を表裏反転することなく、上
下に設けた超音波振動子４ａ，４で発生させた超音波振
動波５を、エアチャック１４で保持したレンズ１の上下
両加工面に同時に当てて研磨加工するもので、その他の
方法は実施例１の方法と同じであるのでその説明は省略
する。

【００２９】本実施例によれば、上記実施例１と同様の
作用，効果が得られるとともに、加えてレンズ１を表裏
反転しながら研磨する必要がなくなる。このため、レン
ズ１を反転する機構（例えば、実施例１の回転デバイス
２３）を省略できるとともに、エアチャック１４をパイ
プ状のアーム３２で直接支持して研磨装置の構成を更に
簡略化でき、かつ反転機構の制御が不要になり研磨方法
も簡略化することができる。

【００３０】なお、本発明は、加工するレンズ形状に合
わせた工具を不要にし、超音波振動子による加工効率の
良いレンズ研磨方法及び装置を提供することを目的とし
て、以下のように構成することができる。液体中に研磨
材を分散させた研磨液を研磨槽内に収納し、研磨槽の下
側から研磨液に超音波振動を与え、この研磨液中に被加
工面が前記超音波振動を受け得るように保持してレンズ
を浸し、研磨液中においてレンズを表裏反転しつつレン
ズの両面を同時に研磨加工する。前記レンズを表裏反転
は回転デバイスを用いることができる。さらに、レンズ
を反転しつつ研磨液中で左右、上下方向に移動してもよ
い。また、超音波振動を研磨槽の上下方向から研磨液に
与える構成にし、レンズを表裏反転することなくレンズ
の両面を同時に加工し、回転デバイスを不要にして研磨
方法及び装置を簡易化する。このとき、超音波振動は超
音波振動子を用いて発生させ、超音波振動子を研磨槽の
下面と上面に配置する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレンズ研
磨方法及び装置によれば、レンズを研磨液中に浸たし、
研磨液に生じさせた超音波振動によりレンズの被加工面
に研磨液中に分散させた研材を衝突させることにしたの
で、レンズ形状に合わせた工具が不要になるとともに、
それに付随する機構が不要になり、装置の簡易化と低価
格化を図ることができる。さらに、上記工具等の制御が
不要になり、レンズ研磨方法が簡易になる。また、レン
ズの研磨加工中に、レンズを研磨液中で移動することに
したので、超音波振動波の腹の部分が被加工面に当たる
機会が増大し、腹の部分における活発化された研磨材に
よる研削がなされ、レンズの研磨効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す概念図である。

【図２】本発明の実施例１のレンズ研磨装置を示す縦断
面図である。

【図３】実施例１におけるレンズ保持部を示す平面図で
ある。

【図４】本発明の実施例２のレンズ研磨装置を示す縦断
面図である。

【図５】実施例２におけるレンズ保持部を示す平面図で
ある。

【図６】従来のレンズ研磨装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１レンズ２研磨槽３研磨液４超音波振動子５超音波振動波

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体中に研磨材を分散させた研磨液に超
音波振動を与え、前記研磨液中に精研削加工が終了した
レンズを浸し、研磨液中において前記レンズの位置を変
えながらレンズの両面を同時に研磨加工することを特徴
とするレンズ研磨方法。
【請求項２】前記研磨材は、酸化セリウム、ダイヤモ
ンド、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ
素であることを特徴とする請求項１記載のレンズ研磨方
法。
【請求項３】前記液体は、水あるいは粘度５〜１５ｃ
Ｓｔの液体であることを特徴とする請求項１記載のレン
ズ研磨方法。
【請求項４】前記超音波振動の出力は、１００〜２０
０Ｗであることを特徴とする請求項１記載のレンズ研磨
方法。
【請求項５】レンズを研磨する研磨液と、研磨液を収
納する研磨槽と、研磨槽に設けられ、研磨槽内の研磨液
に超音波振動をあたえる超音波振動子と、レンズを保持
してレンズを研磨液に対して出入し、かつ研磨液中で移
動させるアームとを有することを特徴とするレンズ研磨
装置。
【請求項６】前記超音波振動子の駆動及び上記アーム
の移動を制御する制御部を設けたことを特徴とする請求
項５記載のレンズ研磨装置。
【請求項７】前記研磨槽に、収納した研磨液の攪拌手
段を設けたことを特徴とする請求項５又は請求項６記載
のレンズ研磨装置。