JPS6190864A - 円環レンズ形成の方法と装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は円環面を形成する方法と装置に関し、特に円環
面を有する眼鏡用レンズの研削の方法並びに′！Ａ置に
関する。

本発明はカップ型カッタ輪を使用する円環レンズ切削機
械の制御に関する。カッタ輪はレンズ軸線に直角の軸線
を中心として回動即ちスイープする６スイープ軸線に直
角の面内で形成される曲線即ちベース曲線、及びレンズ
凹面か凸面かはレンズに対するスイープ軸線の位置によ
って定まり、凹面レンズではレンズの前方、凸面レンズ
ではレンズの後方である。真の円環面のために希望され
るベース曲線は円の弧であって曲率はスイープ軸線とレ
ンズ面の中心との距ｍによって定まる。ベース曲線に直
角の方向の曲線即ちスイープ軸線に平行の方向の曲線は
クロス曲線と称する。カッタ輪の傾き角度はクロス曲線
の度を定める。このクロス曲線は研削装置の構造に附随
した理由によって、楕円誤差と称する誤差を伴って生成
される。

切削されるクロス曲線は理想的に希望される円の孤から
外れる。クロス曲線は形状が円の孤より楕円の孤に近い
が実際の形状は楕円の孤より複雑である。

本明細書で使用するベース曲線、クロス曲線なる語は眼
鏡工業では通常小半径、大半径と称する。

この語は本発明によって切削するマイナス面の場合には
適用できる。

従来の技術 カップ型カッタ輪を使用する円環レンズ研削装置は従来
から使用されている。この種の装置及びその作動は米国
特許２５４８４１１１１号、２．６３３６７５号、２７
２４２１８号、　２８０６３２７号、３２８９３５５号
、３４９２７６４号、３６２４９６９号、３７９０８７
５号、に記載される。この装置のディジタル制御は米国
特許３７９０８７５号に記載される。

この特許には修正系数を使用する楕円誤差調整技術法を
記し、修正をカッタ輪の角度調整によってクロス曲線レ
ンズの度Ｄ（をクロス曲線とベース曲線の度の差の関数
ｆ　（ＤＢ　−Ｄｃ）、ｆは正の数、として定める。ｆ
の値の選択は試行錯誤によって定め、製造する光学者の
経験によって定める。特にＤＣとｏＢとの間に大きな差
のある時は楕円誤差は著しく大きく、後の修正段階でレ
ンズの破損を生ずることがある。時には、カッタ輸ユニ
ットの数回のスイープを使用し、レンズは順次光軸に沿
ってカッタに向けて動き、各切削に際して過大材料を削
らないようにする。米国特許３６８５２１０号ではテー
ルストックとレンズとを２回のスイープの第１回ではカ
ッタから引込め、レンズ破損の危険を少なくする。しか
し、最終切削のみが生成する曲線の形状に影響し、この
形状は楕円誤差を含み、上述の修正系数は部分的補正の
みを行なう。

円環レンズの生成での楕円誤差の問題は上述の米国特許
２６３３．６７５号にも記載される。この装置は、レン
ズをカッタに対して振動させ、切削されるレンズ面の中
心を垂直面内で所要クロス曲線半径を有する円弧上を前
後に動かし、この間カップ状カッタ輪はレンズを横方向
にスイープする。楕円誤差を除くための他の試みは米国
特許３４（３２７６４号、３６２４９６’９号に記載さ
れ、レンズをカップ状カッタ軸に対して旋転させ、同時
にレンズをベース曲線上をスイープさせる。これらの装
置は共に複雑高価な機械となる。第３の提案は米国特許
３１１７３９６号に記載さ熟、上述の問題解決のために
通常のカップ型切削面でない多数のカッタ輪を使用し、
夫々のカッタ輪は正確な円弧のクロス曲線を楕円誤差な
く切削し、ベース曲線に悪影γＰを生じないようにする
。しかし、多数のカッタ輪を柴結する必要があり、楕円
誤差をなくする目的を達するためには屡々研ぎ直しをす
る必要がある。

真の円環面を生成する提案として、２種の異なる型式の
切削工具を使用する。米国特許４２６４２４９号で使用
する切削工具は１個の切削点が所要クロス曲線半径に等
しい半径の円周に沿って急速に回転し、レンズはカッタ
に対してベース曲線に沿ってスイープする。米国特許４
２７１６３６号では円板状カッタ軸に狭い即ち鋭い切刃
を有する。カッタ輪の切削点はレンズに対して真の円環
面上のみを動き、この点を前後トこレンズ面を多数回ス
イープすれば正確な円環面が生成される。しかし、レン
ズに接触する切削工具の形状は所要円環曲線の形状から
遠い近似であり、通常は曲率が所要クロス曲線の曲率よ
り著しく大きいため、工具の切削点附近の小部分のみが
通常の切削を行ない、レンズの最初の研削を完成するま
でには著しく多数回のスイープを必要とする。これらの
提案の大きな欠点はレンズ研削のために長時間を必要と
する点にある。

発明の解決しようとする問題点 本発明によって円環面、特に円環レンズを生成する新し
い方法と装置とを提供し、現在使用される装置と弊箒竜
切削工具とを使用して安価に製造可能とする。

本発明は円環レンズ及び円環面を生成する方法と装置と
を提供し、クロス゛曲線の楕円誤差を最小にし、形成さ
れる面上を生成工具が小数回のスイープを行なうだけで
円環面を急速に生成する。

本発明は円環面及び円環レンズ生成方法と装置とを提供
し、計算機制御の下で、作業者の最小の注意で、比較的
熟練度の低い作業者で、作動可能とする。

間ＭＱを解　するための手 簡単に説明すれば１本発明によって円環面、特に異なる
半径のベース曲率とクロス曲線と２有する円環面≧有す
るレンズを生成する。カッタ輪を有するカノタニニッ：
〜はレンズの軸線に直角の軸＃Ｉ’ｒＬ中心としＣ回動
し、カップ状カッタ輪を使用できる。この回動をスイー
プと称する。複数のスイープを使用して複数の切削を行
なう。カッタ輪のレンズに対する位置及びカッタ輪の傾
きを複数の切削の夫々の切削の前に変え、クロス曲線の
異なる部分の楕円誤差を減少させる。これによって楕円
誤差を最小とした円環面を小数回の切削によって生成し
、レンズの断定円環面に切込んで誤作となることはない
。

作−」１ 本発明による方法と装置とは円環レンズをカップ型カッ
タ翰付きの研削装置で高速安価に製造できる。レンズの
切削加工で大部分の楕円誤差は除去されるため、後の仕
上及び磨き加工の時間と装置は少なく、円環レンズの製
造費は安価になる。

本発明は眼鏡レンズ研削用として好適であるが、他の円
環面を必要とする場合に適用できる。

本発明を例示とした実施例並びに図面について説明する
。

夫度涯 第１２図に示すカップ型カッタ軸２０はノーズ１０を有
する。カッタ輪はスピンドル１２に取付け、スピンドル
はモータ２４によって第１２図の軸線Ｘを中心として回
転する。カッタ１ｌＱ２０、スピンドル２２、モータ２
４はカッタユニット即ちカッタ組立体を形成する。この
ユニットは前述の特許に詳述した通り、ヘッドスライド
２７に取付け、スライドはヘッドストック２６に沿って
滑動可能であり、ノーズの中心Ｆはヘッドストック中心
線’　１（ＣＬ上にある。

ヘッドストックは機械のベース２Ｂ上に回動可能に取付
け、垂直軸線ＰＰ’を中ツム・として回動可能とする。

軸６　ｐｐ’はテールストック３０の中心線上にあり、
レンズブランク３２として示した切削すべきレンズはテ
ールストック３０に取付ける。テールストックの中心線
Ｘ′はレンズの光軸Ｘ′とする。テールストック３０は
テールストックスライド３４に取付ける２図示の装置は
平面図であり、各中心線は回転軸線即ちスイープ軸線Ｐ
Ｐ’に直角の平面内にあり、レンズ３２の子午線を通る
。

テールストック３０は静止とし、切削ユニットは軸線Ｐ
Ｐ′を中心として回動可能として示したがユニットを静
止としレンズが軸ｆｉ　ＰＰ’を中心として回動させる
こともできる。しかし１回転工具が通常であり、好適で
ある。円環体レンズ研削機械の設計、切削ユニット、ヘ
ッドストック、テールストック、及び調整装置回転装置
に関しては前述の米国特許３７９０８７５号に記載され
ている。スイープ軸線ＰＰ’及び切削ユニットは図示の
例では凸面即ちプラスのレンズの切削用とする。凹面即
ちマイナスのレンズの切削用のユニット及び軸線の位置
は上述の米国特許に記載がある。

モータ４０．４２．４４．４６を使用して切削機械の各
部を作動させる。モータは通常はステップモータとする
。モータ４４は回・１云駆動装置１例えば歯車装置を介
してヘッドストック２６をスイープ軸線ＰＰ′を中心と
して回転させる。モータ４０の出力は直線駆動装置例え
ば親ねじを介してカッタユニットをヘッドストック中心
線１（ＣＬに沿って直線運動させる。モータ４２の出力
は回転駆動装置例えば歯車装置はカッタユニット軸線Ｘ
をヘッドストック中心線に対して傾ける。この中心線は
スイープ軸線ＰＰ’及びノーズ１０の中心Ｆを通る。ノ
ーズは断面半円形であり、主半径ＯＦとした半円環であ
る。Ｏはノーズ１０の中心Ｆを通るベース線２１とカッ
タ＠２０の回転軸線Ｘとの交点である。テールストック
３０は親ねじ等の直線駆動装置を介してステップモータ
４６によって駆動される。

ディジタル対ステップ変換器（ＤＳＣ）４ｇ、　５０．
５２゜５４は制御信号をディジタル回路から供給され、
傾き角θを設定し、テールストック３０を動かして。

レンズを次々のスイープの前にΔだけ動かす６ヘツドス
トツク２６の回動即ちヘッドストックの軸線ＰＰ′を中
心とするスイープから得られた出力はスイープカウンタ
５６に供給される。入力装置５８例えばキーボードはベ
ース曲線の度ｏＢ、クロス曲線の度ＤＣ、レンズの屈折
率ｎ、レンズの正負、摩耗率ｕｐを指令記憶”Ａ置に供
給する。しかし、記憶装置６０に記憶させる前にＤＬ　
ＤＣの入力値を屈折率（１′５正論理回路７０によって
調１；イシて基ｊ（（屈ｖ１率ＩＩ。

例えば１．５２３に相当させる。これによって装置は各
種の屈折率の材料のレンズを加工できる。主記憶装置は
各指令に対するディジタル信号の記憶装置があり、信号
によってメモリー６４をアドレスする。メモリー６４は
各傾き角θ及び変位Δに相当するディジタル信号をある
範囲のベース曲線度Ｄ［ｌ。

クロス曲線度ＤＣの値に対して記憶する。更にメモリー
６４は第５Ａ図について後述するノーズ摩耗関数に対応
する調整値δを記憶する。例えばベース曲線度が１１個
、横曲線度が１１個で１〜１１とし、Ｑ（。

ｏＢの各組合せに対してθとΔが各３個の値として定め
れば１円環体レンズ面を生成する各；３回のスイープ間
の切削工具の位置を設定し、楕円誤差を最小にする。使
用するθとΔの値を選択し、スイープカウンタ５６によ
って３個のスイープの何れを実施するかに応じて設定す
る。メモリー６４に記憶されるθ、Δの値の示す度の中
間の異なる度に対しては指令記憶装置６０から補間論理
回路６８を使用する。

補間論理回路は３Ｊｆｉ常の二直線内挿を行なってθと
Δの値を求め、メモリー６４に記憶されたθ、Δの値に
最も近い点ＤＣｓ　ＤＢから選択された中間値のＤＣ＋
　ＤＢに近接することに応じた重みとする。

カッタ＠２０のノーズ１０の摩耗を修正するために、異
なる傾き角θと変位Δが必要である。このｇ、ｐはス１
へア−６４からの出力をノーズ摩耗修正論理回路７２に
供給する。論理回路７２の出力は論理回路６８゜７０と
同様に、修正の必要のない時は修正又は補間を行なわず
にＤＢｙ　ｏ（曲線度に相当するディジタル信号を発生
する。ＤＢ曲線度は後述する式（４）で定まるベース半
径を代表する信号によって定め、Ｄ（曲線の度は角度Ｏ
を代表する信号によって定める。

ＲＢとΔの信号はＸ軸に沿うカッタ工具の位置と、回動
軸線ＰＰ’に対するテールストック３０の位置とをＤＳ
Ｃ４８，５４に対して所要のディジタル信号を供給して
調整する。各スイープｉ、ｉ＝１・・・Ｎに対するθ、
Δに対応する変位はＤＳＣ５０，５４に順次供給して、
傾き角θとＸ′軸に沿うレンズ３２の位置を設定する。

指令記憶装置６０はＤＳＣ５２、段歩モータ４４゜モー
タの回転駆動装置を介してヘッドス１−ツク２６のスイ
ープを開始させる。次々のスイープに際して、異なる値
がＤＳＣ５０，５４に入力され、角度Ｏと　　　　゛レ
ンズの位置をカッタユニットに対して調整する。

それ故、僅かな数のスイープによって、レンズ３２は楕
円誤差最小で切ｉＩｉ！ｌさ九る。

上述の装置は、　ｘｙ子テーブル上取付けてテーブル上
で角度φだけ垂直軸線を中心として回動可能としたカッ
タユニットにも使用できる。ｘ、ｙ、φ各段歩モータへ
の信号の組合せを使用してカッタユニットは軸線ＰＰ′
を中心とするスイープ即ち回動を行ない、幾何学的に上
述の回動と等価とする。

傾きθはφ段歩モータによって各スイープ前に設定し、
変位ΔはＸｓ　Ｙ段歩モータによって各スイープ前に設
定され、テールストックの運動は使用しない。直線移動
論理回路を各ｘ、ｙ段歩モータに対して必要となり、テ
ーブルを駆動する。この種論理回路はＸ＋　Ｙテーブル
に通常、例えばプロッター、計算機作動工作機械等に使
用される。φ段歩モータに対して同様な論理回路を使用
する。

第１２図に示すディジタル部品は例えばディジタル計算
機の計算機プロクラム内に組込んで上述の機能を行なわ
せる。この計算機を第１３図に示し、メモリー８０内に
プラスレンズのｉＱ合のｏ（＜　ＤＢ、マイナスレンズ
の場合のＤＢ＜ＤＣの種々の組合せにおける順次のスイ
ープに対するパラメータＯ９Δを記１意する。ベース曲
線と横曲線とは互に９０’であるため、上述の２種のみ
が必要であり、レンズを単に９０’回転させればＤＢ、
　ＤＣは兵役関係となる。

メモリー内のテーブル値は計算機８２によって生し、計
算機８２は好適な例でオフ゛ラインとし、順次のカッタ
傾き０において、及び１１個のＤＣ値と１１個のｏＢ値
の夫々において正確な円環面を形成するための順次のθ
、Δ設定出力においてレンズ面曲線群を５−１募する。

テーブル形成方法は第１〜１１図について後述する。

第１３図に示すカンタユニット８４はヘッドストック２
６．ヘットスライド２７．カッタ軸、ｉ駆動装置、段歩
モータを代表する。レンズユニット８６はテールストッ
ク３０、駆動装置、段歩モータを代表する５計０機制御
装；ａ８８は入力装置♂パヱ９０の定める値をメモリー
から取出し、補間、屈折率修正、カッタ摩耗修正の各ル
ーチンを所要に応じて行なう。泪算践はＯ２Δ、ＲＢ制
御仁号を出力し、スイープ制御信号を出力してスイープ
を指令する。

実際のクロス曲線切削をカソプエ共の１回のスイープに
よって切削するのを計算し、所要の一連のスイープを定
めるパラメータを形成するために、第１〜１１図を参ｐ
ｊ（シて説明する。第１にプラス曲線の計算について詳
述する。マイナス曲線は同様に計算できる。

第１図はカップ型工具の斜視図と座標系０．　ｘ。

Ｖ＋　Ｚを示す。図は寸法を示すものではない。Ｏｘは
カッタ軸回転軸線で水平面内にある。ｏｙは垂直弓伯線
で点Ｇを通る。ＯＺは水平面内点Ｆを通る。点Ｆ。

Ｇは半径ｒｗ即ちカッタ軸半径の田土にあり、中心Ｏで
ある。カッタ面上の任意の点りは座標（ＶＤｒｙｏ、　
ｚｏ）として座標系Ｏｘ　ｙ　ｚに対して示される。

ＶＤｒ　２Ｄが与えられればＸ（ｌは計算できる。

第２図は而ｘ＝Ｏにおけるカッタ輪の断面を示Ｊ　、　
点１．＞　ｌ；ｌ：　点ＩＪ　（１）　Ｘｉ　：、’Ｓ
　＆　ｘ　＝　ＯＵ）　ｃｌｕ　ニノ４４　Ｌ／、）Ｌ
ｉ（＋：’；’（０＋　ｙｎ、　ＺＤ）を有する。距１
ｉｉｆｔ１０＝ｏＥはピタゴラスの定」甲によって、 １０”　＝　ｙｏ２＋　ＺＤ７−　（１）第３図は水平
軸ＯｘとＥを通る単径線０「を含む面の断面図である。

点ト■は上述の半径ｒνの点Ｆ。

Ｇを通る円」二にある。ノーズ１０の断面は半径ｒ　１
．１の円と仮定する。三角形ＨＤＥにピタゴラスの定理
を適用すれば、ＨＤ＝ｒＮ、　ｌｌＥ＝ｒＤ−ｒｗ、　
ＤＥ＝　−ＸＤであり１ ８．−−５７丁（八Ｙｔ）’　　　　・・・（２）ｒＮ
＋ｒＷは既知であり１式（１）、（２）がらＶＤｒ　Ｚ
Ｄが既知の時にＸＤを定め得る。

上述の方法はノーズ断面が円の場合に限定されす、ＶＤ
ｒ　ＺＤからｘＯを他の場合も同様に定められる。

例えばノーズの形状が第４図の点線で示す１１１目ｊ）
１２の場合、例えば摩耗ノーズ面の場合は点りは切削面
上で点０１になる。距ＫｊＧ　Ｘ　Ｄは（−ｏｌＥ）と
なる。

曲線１２を測定し、ディジタル化し、計算機メモリー内
にルックアンプテーブルとして記；、伍させれば距：’
＋ｆ　Ｉ）□には半径ｒｌ）の関数となる。同様に、あ
・５ｊ°；合には曲線は楕円等の解析関数として近似さ
せることもできる。

レンズ面の生成は、切削工具を垂直軸線を中心として回
動させて行ない、水平面との交点は第１２図に示すレン
ズ３２の子午線ｙ＝Ｑを通り、第５図に点Ｐを示す。第
５図は工具の水平面の断面を示し、垂直軸線の位置はプ
ラス面を形成するための工具に対する位置とする。第５
図において、Ｐの位置はベース半径とクロス半径ＲＢ＋
　ＲＣの夫々の口ｉを形成する基ｉ（Ｑ位置とする。腺
円・はカッタ’ｌ’ｌｌｉ　＆′Ａ　ＯＸに対しである
角度０に設定し、 Ｓｉｎ　Ｏ＝　ｒ　ｗ　／　（Ｒ（＋　ｒｙｌ）　　　
　　　−（３）Ｐはカッタの最も近い点から距甜ＲＢと
する。カッタが垂直軸線Ｐを中心として回動する時に真
の円１４が半径ＲＩ＝ＲＢとして生成される。

中心Ｆの円形ノーズ断面に対して、点Ｉ・”、　Ｉ、　
Ｐは一直線上にあり、Ｐは基７（チ点Ｆから距ｒ？ｆｔ
（ＲＢ＋ｒＮ）にある。非円形ノーズ断面の場合、即ち
第５Ａ図に示す点線１７の場合は線１７上の最も近い点
は■１である。点Ｐがノーズが摩耗しない場合に設定し
、ＰＩ＝ＲＢとした時にノーズが曲線１５から曲線■７
に摩耗した時は、曲線１６の半径Ｒｎ′が実際に切削さ
れ。

ＰＩよ−ＰＩだけ過大となる。、摩耗曲線１７の形状が
既知であれば、Ｐの所要の調整、即ち近似値として線Ｐ
Ｆに沿う変位δ＝ＰＰ工＝　Ｐｌｌ−ＰＩを行なわせる
ことができる。

垂直面内でのクロス曲線の形状は角度Ｏに応じて定まる
。カッタの垂直ＩＩＩＩＩＩ線Ｐ１即ち第１２図のイ・
１＆線ＰＰ’を中心とする一連のスーｒ−プを種々の適
切に選択した０の値について選択使用することによって
、半径ＲＣの円とした真のクロス曲線に極めて近似した
曲線が生成される。一連のスイープを使用する利点を得
るために、プラスレンズは第５図に示すＲｃ　＞　ＲＢ
で切削し、マイナスレンズは第１１図に示すＲＢ＞　Ｒ
ｃで切削する。

式（３）で定める角度Ｏにカッタを設定する時に、生成
されるクロス曲線は真のクロス曲線即ち半径Ｒ（の円に
レンズ中心附近即ちｙ＝Ｑ附近では際めで近似するがｙ
の大きな値即ちレンズの頂部底部附近では大きな差異と
なる。この誤差を１４円誤差と称し、上述の特許に記載
がある。クロス曲線の度をジオブトルで示せば下式とな
る。

Ｄ（＝　１０００（ｎ　−１）／Ｒｃ　　　　　　　　
−（４）こ＼にｎは屈折率、Ｒｃはｍで示す値であり、
式（３）、（４）はＤＣとθとの間の１対１の関係を示
す。かくして、あるジオブトル値にクロス曲線を設定し
た時は式（３）（４）によってこのジオブトル値に相当
する角度Ｏに機械を設定する。

慣習上角度θを変えて調整したクロス曲線ジオブトル値
Ｄ（’に相当する角度θ′に設定し、通常ＤＣとＤＢの
間で、ｏＢよりｔ）Ｃに近い点にある。これは米国特許
３７９０８７５号に示し、上述の修正係数ｆを使用する
。この調整の一般的効果はレンズの縁部附近で誤差を減
少し、レンズの中央附近で誤差を増加する。ＤＣ’の最
適値を得るための承認された規定はない。所定のレンズ
面に対してＤ（’の１回の選択では＋４円誤差の十分な
修正を行なうことはできない。本発明によって、異なる
クロス曲線ジオプトル値Ｄｃｉ　（ｉ＝　１・・Ｎ）に
おいて一連のＮスイープを使用する。式（：３）　（４
）によって、このジオプトル値を対応する角度値Ｏ１又
は対応半径Ｒｃｉの項で示し得る。ｆ７ｉの値を定める
方法を示すために、第１に第５図に示す角度θに設定さ
れた切削工具によってクロス曲線を計算する方法を使用
してθｉの値を定める方法を示す。

第６図は高さｙ＝ｙＤの水平面の断面を示す。垂直回動
軸線（第１２図のｐｐ’　）は第６図では点Ｐ′とし、
座標（ｘｐ’＋　ｙＩ”＋　ｚｐ’）を有する。第５図
から、ｘｐ　＝　−（ＲＢ　＋　ｒＮ）Ｃｏｓθ　　　
　　　−（５）ｚｐ　：　（ＲＣ＋　Ｉ’ｔＢ）Ｓｉｎ
θ　　　　　　　・（６）この面で生成する曲線２０は
半径Ｐ’Ｄ’の円であり、Ｄ′は曲線１８上のＰ′に最
も近い点である。この距歴を見出すために、曲線１８上
のＭ、、Ｎ間の点例えばＤを走査する。距離ＫＮ、　３
Ｍ間にある一連の値ＺＤを走査するのが便利である。未
知の座標ＸＤは式（１）　（２）から、又は式（１）と
ディジタルノーズ断面から計算できる。距ＲＰ’Ｄはピ
タゴラスの定理から、（Ｐ’Ｄ）２＝（ｘｐ−ｘｏ）２
＋（ｚｐ−ｚｏ）２−（７）十分な値Ｚ［）を走査すれ
ば距′：４Ｐ′Ｄ′は所要の精度で定め得る。

カッタ輪の回動軸線ＰＰ′及びレンズ面Ｒの中心を含む
垂直面内に生成したクロス曲線の形を第７図に示す。第
６図の距離Ｐ’Ｄ’は第７図では距、雅Ｒｙである。曲
！ｆ５Ａ（ａ）は所要の半径ＲＣの円である。垂直及び
水平軸線はこの面ではＲｙＺ　Ｒｘ’として示す。

「′」を附した座標系Ｒｘ′ｙ′Ｚ′はレンズ内にあり
。

「′」のない座標系Ｏｘ　ｙ’　ｚはカッタユニット内
にあり、切削スイープの間スペース内を回動する（第１
２図参照）。’Ｊｖ　Ｙ’は水平面ｙ＝ｙ’＝Ｑからの
高さを示す。曲１ａ　（ａ　）上の高さｙＤでの点Ｓは
次式で示す。

ＶＳ＝ＲＣ−Ｊ　ＲＣ２−ｙｏ２．　　　　　−＝　（
８）ピタゴラスの定理を三角形ＵｖＳに適用して。

ＵＷ２＝ＲＣ２−ｙＤ”　　　　　　　　　　−（９）
曲線（ａ）よりも左側のガラスをできるだけ削り、曲線
（ａ）の右側のガラスは削らないことが望ましい。曲線
（ｂ）上の点Ｔ即ち工具の切削する点Ｔは第５図に示す
角度θに設定した場合であり、Ｖ丁＝ＲＢ−Ｒｙ、　Ｒ
ｙ＝Ｐ’Ｄ’即ち第６図に示す円２０の半径として示さ
れる。曲、Ｗ（ｂ）は点Ｒをｙ′二〇の時に通るが、ｙ
′の他の値に対しては曲線（ｂ）は曲線（ａ）の左にあ
る。曲線（ａ）　（ｂ）間のガラスを除去する必要かあ
る。

式（３）の与える角度θに対して生じたクロス曲線は計
算可能であることは述べた。同じ手順を使用して、Ｏの
他の値において生成されるクロス曲線を計算可能である
。Ｄ（とｏＢとの間にあるクロス曲線ジオプ１−ル１直
ＤＣ’　に対応する角度を有する曲線示特に適切である
。この修正角度θ′、即ちこのＪ′？１合のプラスレン
ズでは０より大きな値、にお　−いて生成した曲線は第
８図に曲線（Ｃ）として示す。

点ｙ２より下方のｙ′の値について曲線（ｃ）は曲線（
ａ）の右方にあり、高さｙ工で誤差寸法Ｗ′Ｗは最大と
なる。υυ′はΔに等しい。この寸法Δは高さｙ′の十
分に大きな数について誤差を計算し、Δを最大にするこ
とによって所要程度の粘度で計算可能である。切削曲線
（ｃ）はレンズ面即ち曲線（ａ）の右方に切込む望まし
くない効果を生し、最大誤差深さΔとなり、レンズの製
造において後の研削によって修正する必要が生ずる。レ
ンズと切削ユニットとの間の相対変位が角度θ′でのス
イープの前に生ずれば、即ち、レンズをテールストプラ
スライトに沿ってΔだけ引込めれば、有効切削曲線は曲
線（ｃ）を寸法Δだけ左に動かして得た曲線（Ｃ′）と
なり第８図に示す。曲線（Ｃ′）は高さｙユで正確な曲
線（ａ）に接触し、ｙｌの附近では正しい曲＆’＆（ａ
）に極めて近似する。

第８図に示す通り、曲線を角度θ′の設定で計算した時
は、対応する変位Δも計算し、これによって、計算した
曲線はすべて少なくとも一点で真の曲線に接触し、真の
曲線を超えてガラスを削ることはない。（Ｊｉ（ｉ＝１
・・・Ｎ）によって定まる各ス゛イープに対して対応す
る変位Δｉが計算できる。

一連のスイープを選択する方法を第９図に示す。

第９図はクロス曲線誤差を量的に示し、レンズの中心か
らの高さｙ′の関数とし、Ｄｃｚ８、ＤＣ＝４とし、曲
線１〜３とした３種のスイープを使用した。

屈折率ｎ＝１．５２３、カッタ輪半径ｒｗ＝４３ｎｎ、
ノーズ半径ｒＮ＝３ｍｍとして計算した。第９図では各
曲線は誤差即ち真のクロス曲線からの変位を示し、後に
切削すべきガラスの厚さに等しい値をレンズ中心からの
距雛ｙ　’の関数として示す。何れの曲線もグラフの水
平軸線即ち誤差零より上方とし、上述の変位Δ上を適用
した後である。曲線１は第７図の曲線（ｂ）に相当し、
第１のスイープによって生成し、式（３）の与えたθに
よって定めた。曲線１は０ｃｔ＝４．ｏである。曲線３
はｏＣ’の値をｏＣとＤ３との間とした修正角度θ′に
よって多数の曲線を計算し、この中からレンズの１１１
３５　ｍｍの点で極めて小さな誤差となる曲線とした。

数挿めこの種曲線が存在し、ジオプトル値がＤ（に最も
近いものを採用するのが好適である。所要変位Δ、はグ
ラフのｙ′−〇の点であり０．８ｍとなる。曲線３はジ
オプトル値ＤＣ３＝　、５．２７８である。曲線２はジ
オプトルイ直Ｄ（’をＤＣｘとＤＣ，＋の間とし、曲線
１，３との交点の誤差ｙＬ’＋ＹＲ’を等しくした中間
曲線として計算して得る。

この例では曲線２のジオブトール値はＤＣ７＝４．６］
、０であり、変位Δ２は０．１８である。これらの切削
を順序に関係なく行なった後に残る誤差は、角度設定Ｄ
ＣＩ　−ＤＣｚ　、ＤＣ３とし、変位Δ１＝ｏ、Δ２．
Δ３とした場合に第９図の下部の斜線部分と′なる。Ｉ
）（−２゜ＤＣ３の計算のために、計算する必要のある
中間曲線の数をできるだけ少なくするためには繰返し１
等分法によって反復値Ｄｃ′を選択する。第１４図はこ
の３種の切削１〜３によって生じた凸面を示し、所要の
真の曲線３９に近似し、３回の切削の後に残ったガラス
部分を斜線で示す。

本発明の方法は各種の変型が可能であり、同様な効果を
得られる。例えば曲線１はＤＣＩを僅に４．０以上とし
て選択し、僅な許容範囲内の誤差がｙ；○で生ずる。曲
線３は縁部で誤差零となるように選択することができる
。曲ル２はＤｃｚ　＝　（Ｄｃ工＋ＤＣ３）／２とする
ことができる。スイープの数を３回以外とすることもで
きる。

３回のスイープを使用して得られる精度の向上は、第９
図の斜線部分を曲線４の下の部分と比較すれば明らかで
ある。曲線４を得るには、各種角度設定の一連の曲線を
計算して中心部と縁部とが等しい誤差０．３２ｍｎとな
る曲線を選択し、１回のスイープによる加工の最良のも
のを代表する。曲線４はＤＣ’　＝４．８１０である。

本発明の３回スイープ法は最大誤差が１回のスイープで
得られる場合の最小の最大誤差の５〜６分の１であり、
更に誤差はレンズの比較的小部分に集中し、レンズ上方
に３個所、レンズ下方に３個所だけである。この部分は
レンズ面の稜として残る。更に、現在の既知の技法では
、調整クロス曲線ジオプトル値ＤＣ′は図示の曲線４よ
りも著しく悪い結果となる。

第１０図は同じレンズに５回のスイープを行なった例を
示す。曲線１はコ、（準曲線としてＤＣ□＝ｐ（＝：４
．０とする曲線５は縁部で誤差零に近い僅な公差範囲と
なるように選択しＤ（５＝　５．５６とした。中間曲線
は均等なジオプトル間隔とし、Ｄ’（、＝　４．３９、
ＤＣ３＝４．７８、Ｄｃ＋＝５；＋７とした。第１０図
は第９図に比較しで垂直方向の寸法を１０倍にして高精
度を示す。

斜線部分は集成誤差を示し、後の加工で除去すべきガラ
スである。

２個の直角方向で異なる曲率半径を有する面を必要とす
る時は２種の姿勢がある。即ちＲ（を大きな半径とする
場合とｒｔＢを大きな半径とする場合である。複数回の
スイープを行なう場合に、プラスレンズについてはＲｃ
を大きな半径とし、マイナスレンズについてはＲ８を大
きな半径とする必要がある。他の組合せに対しては１個
の最適曲線が中心及びレンズ両縁で誤差零となる。プラ
スレンズについてはＤＢ＝４、ＤＣ＝８の場合、Ｒａ＞
Ｒｃで第９図に曲線５として示す。

第９図第１Ｏ図に示す誤差曲線のマイナスレンズについ
ての計算はプラスレンズについての」二連の手順と同様
である。カッタの形状、カッタとスイープ軸線の相対位
置は第１１図に示す。角度θは、Ｓｉｎθ＝ｒｗ／（Ｒ
ｃ　　ｙＮ）　　　　　　−（１０）垂直回動軸線ＰＰ
′は点Ｐ−を通り、座標は。

ｘｐ−＝　（ＲＢ−ｒＮ）Ｇｏｓθ　　　　　　−（１
１）ｚｐ−＝−（ＲＢ−Ｒ（）Ｓｉｎ（＋　　　　　　
’＝（１２）この１Ｆｉｌｌ　１ｇとカッタ輪のノーズ
上の点とのＸＩ　ＫＭはプラスレンズと同様に計算でき
る。しかし、各高さｙＤでの切削半径はこの軸線からカ
ッタ輪の最も遠い点までとし、前述の最も近い点ではな
い。レンズとカッタユニッ１−との相対位置の調整はプ
ラス曲線と同様に行ない、レンズの所定面を超えてガラ
スを削らないように定める。何れの場合にも変位はレン
ズをカッタからなす方向に行なう。例示として、マイナ
ス面のＤＢ：４、ＤＣ＝８の場合を第９Ａ、　１５図に
示し、第９，１４図の特性に著しく対応する。

上述によって明らかにされた通り、プラスレンズ、マイ
ナスレンズ共に、ＤＢ＋　ＤＣの任意の組合せについて
、角度設定ｆ７ｊ　（ｉ＝１・・・Ｎ）、及び変位Δｉ
　（ｉ＝１・・・Ｎ）の数Ｎを計算することが可能とな
る。

好適な実施例は上述し、Ｎ＝３．０□＝０であり、プラ
スレンズについて式（３）、マイナスレンズについて式
（１０）で与えられ、Δ、＝０であり、第１の曲線はシ
フトする必要がない。他の２回のスイープは４個のパラ
メータθ２１０３７Δ２．Δ、によって定める。

このパラメータの計算は各レンズについてレンズ生成装
置附属の計算機で行なうこともできるが、小型安価な計
算機の場合は時間がが＼る。実用上はパラメータθｉ、
Δｉの予じめ計算したテーブルをジオプトル値の二次元
格子としくＤＢ、　Ｄ□所要範囲をカバーする。例えば
各ｏＢ、　ｏ（は１ジオプトル間隔に１〜１１の範囲と
する。この格子上の点に記憶されたパラメータはＤＢ：
＞Ｄ（の時プラスレンズであり、Ｄｃ＞Ｄａの時マイナ
スレンズに対応する。

テーブルをプログラム可能読出しメモリー（ＰＲＯＭ）
に、レンズ生成装置を制御するマイクロプロセサに記憶
させ、標準内挿技法例えば二直線内挿法を使用して研ｌ
Ｉ’：すべきレンズ面の所要のパラメータを内挿し、第
１２．１３図について説明した。

上述の装置に対する直接の修正は摩耗した、又は非円形
ノーズ断面に対する補正である。この１８７？面が既知
であれば、例えば第４図の曲線のデジタル化によってθ
ｉ、Δ１（ｉ＝１・・・Ｎ）のテーブルを前述の方法で
計算する。良い粘度を９１するためには。

０４．Δ、及び他のＯｊ、Δｉを記憶するのが望ましい
。更に、調整値δ１＝ＰＰ工を記憶し、カッタ軸上の貼
皓点Ｆと正直軸線との間の寸法に対して記憶して、第５
Ａ図について説明したベース半径に誤差を心入するのを
防ぐ。しかし、レンズ生成装置を制御するマイクロプロ
セサをカッタ寿命の間にプログラム修正するのは非実際
的である。カッタ摩耗を補正する実際的方法はＰＲＯＭ
内に２組のテーブルを記憶させ、一方は真のノーズ断面
に対し、他方は代表的な摩耗断面に対する。マイクロプ
ロセサは各Ｘ且のテーブルからパラメータＯｊ、Δｊ、
δｌを計算し、各パラメータの重みをつけた平均を予測
摩耗程度に応した値として得る。摩耗方法は作業者が周
期的にマイクロプロセサに入れる。

最後に、ＤＢ、　ＤＣの特定値′に対して装置の設定を
計算するためには、式（４）に示す通り屈折率を知る必
要がある。各屈折率に対して１組のテーブルを記憶する
のでなく、好適な例では基準屈折率ｎ０、例えば１．５
２３、に対する１組のテーブル登記憶させる。異なる屈
折率ｏ工のレンズ材料に対して特定のジ万プトル値を必
要とする場合には、特定ジオプトル値を第１に基本で整
する。即ち、テーブルを使用する前に糸数（ｎｏｌ　）
／　（ｎ、　−１）をかける。

１月の効果 上述によって明らかにされた通り、本発明は円環レンズ
生成方法並びに装置に対する著しい改良であり、円環レ
ンズと円環面とをクロス曲線で最小楕円誤差で切削即ち
生成する。本発明は当業者には各種の変型が可能である
。実施例並びに図面は例示であって発明を限定するもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図はカップ型カッタ輪の斜視図、第２図は第１図の
カッタ輪の面Ｘ＝Ｏの断面図であり、第１図の点りに対
応する投影点Ｅを示し、第３図は第１ＵｊＪのカッタ輪
の点りとＸ＠を含む断面図、第４［Δは第３図のカッタ
輪のノーズ部の摩耗を示す部分拡大図、第５図は第１図
のカッタ輪のプラスレンズ生成のためのレンズ子午線を
通る水平面の断面図、第５Ａ図は第５図のカッタ輪のＪ
ｒ耗を示す部分拡大図、第６図はプラスレンズ化）＆の
ためのカッタイ自とレンズの水平面内の断面図、第７図
はプラスレンズ生成のための所要曲線と切削クロス曲線
とによる楕円誤差を示す線図、第８図は所要クロス曲線
とカッタ角度調整によって得たクロス曲線の関係位置と
修正位置を示す線図、第９図はクロス曲、ａ誤差をレン
ズ中心からの距離の関数として各種傾き角と変位として
示す線図、第９八図はマイナスレンズについて第９図と
同様のクロス曲線誤差を示す線図、第１０図はプラスレ
ンズのクロス曲線誤差を最小とする５回の切削を縦４１
）１拡大スケールで示す線ゴ１、第１１図はカップ型カ
ッタによってマイナスレンズを生成する１′名合を示す
断面図、第１２Ａ図第１２１３図を合せてプラスレンズ
生成位ｉ１°゛デとしたレンズ研削装置と円環レンズの
楕円誤差を最小とするための制御装置とめプロッタ線図
、第１３図は本発明Ｊ１算機制御円環レンズ切削装置の
ブロック線図、第１．＝１図は第９図のスイープ１〜３
によって切削したプラス面の図、第１５図は第９Ａ図の
スイープ１〜３によって切削したマイナス面の図である
。 １０　　　ノーズ ２０　　　カッタ軸 ２２　　　スピンドル ２４　　　モータ ２６　　　ヘッドストック ２７　　　ヘッドスライド ３０　　　テールス１−ツク ３２　　　レンズに市η→ブランク ３４　　　テールストックスライド ４０．４２，４４，４６　　　モータ ４８．５０，５２．５４　　　ディジタル対段歩変換器
特許出願人　ロバート・ニス・クラクストン代　理　人
　弁理士　松　井　政　広　（］外１名）ＦＩＧ、　／ ＦＩＧ、　、７ ＦＩＧ、　４ Ｐ　：（Ｘｐ、Ｏ，Ｚｐ） ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、５Ａ ＦＩｏ、６ ＦＩＧ、　７ 艦：（Ｘｐ−１ｏ　、ｚｐ−Ｉ Ｘｐ−：　（ＲＢ−ｒＮ）ＣＯ５’Ｅ？Ｚ、−ニー（Ｒ
Ｂ−ＲｃＩＳＩＮｅ ソ゛（レンズ中心からの距離　　　　　　）　ｍｍＦ７
０．９ ＦＩＧ、　１３ ＦＩＧ、　／４ Ｈθ、１５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、異なる半径のベース曲率とクロス曲率を有する円環
   面をレンズ軸線に直角な軸線を中心として回動するカッ
   タ輪を有するカッタユニットによって生成する方法にお
   いて、 上記カッタ輪を上記直角軸線を中心として複数回回動さ
   せて複数の切削を行ない、各切削の前に生成される面に
   対するカッタ輪の位置を第１の切削の後に変えて、各次
   の切削の間にクロス曲線の異なる部分での楕円誤差を減
   少させ、これによって楕円誤差を最小とした円環面を形
   成することを特徴とする円環レンズ形成方法。 ２、前記位置変更過程はカッタ輪の傾き角度を変えて円
   環面を生成すべきレンズに異なる度のクロス曲線を形成
   することによって行ない、各次の切削に際してカッタ輪
   としてレンズとを離し複数の切削の前の切削間に切削さ
   れるいかなる部分にもクロス曲線の誤差が増加するのを
   防ぐことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ３、前記カッタ輪はカップ状として切削ノーズを有し、
   ノーズの断面の中心はベース曲線の子午線を通る面内と
   して回動の直角軸線を通る第１の線に沿って配置し、カ
   ッタ輪はカッタ軸中心を通るスピンドル軸線を中心とし
   て回転させ、前記角度は第１の線とスピンドル軸線との
   間の角度とし、前記角度変更過程は上記角度を変え、前
   記分離過程はカッタ輪とレンズとをレンズ軸線に沿って
   相対的に動かすことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の方法。 ４、前記第１の切削はカッタを傾き角θとしてレンズ軸
   線附近のレンズ面の楕円誤差最小のクロス曲線を形成さ
   せ、次の切削はカッタを上記角度θを上記変位としてレ
   ンズ中心からの次々の変位によって円環面に楕円誤差の
   ほぼ等しい複数の稜を形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の方法。 ５、前記切削の第２回は上記角度θと変位で行ないクロ
   ス曲線のレンズ縁部に近い部分の楕円誤差を減少させ、
   前記切削の第３回は上記角度θと変位で行ないクロス曲
   線の他の部分のレンズの中心と縁部との間の部分の楕円
   誤差を減少させて第２回の切削での誤差を減少させるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の方法。 ６、レンズ軸線に直角な軸線を中心として回動可能とし
   、レンズに対して回転するカッタ輪を有しレンズに円環
   面を生成かる装置において、レンズのクロス曲線の楕円
   誤差を最小にする装置にはカッタ輪を上記直角軸線を中
   心として複数回回動させてレンズに複数回の切削を行な
   う装置と、第１回の切削の後に各切削の前にレンズに対
   するカッタ輪の位置を変えて次々の切削毎にクロス曲線
   の異なる部分の楕円誤差を減少させる装置とを備え、こ
   れによって楕円誤差最小とした円環面を形成することを
   特徴とするレンズのクロス曲線の楕円誤差を最小にする
   装置。 ７、前記位置を変える装置には前記カッタ輪の傾き角θ
   を変えて異なる度のクロス曲線を形成する装置と、各次
   の切削毎にカッタ輪とレンズとを離して前記複数の切削
   の前の切削で切削されたクロス曲線の何れの部分でも誤
   差の増加を防ぐ装置とを備えることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項記載の装置。 ８、前記カッタ輪はカップ状として切削ノーズを有し、
   ノーズの断面の中心はレンズのベース曲線の子午線を通
   る面内として回動の直角軸線を通る第１の線に沿って配
   置し、前記角θは第１の線とカッタ輪軸線との間の角と
   し、前記角度を変える装置は上記角度を変える装置とし
   、前記離す装置はカッタ輪とレンズとをレンズ軸線に沿
   って相対的に動かす装置とすることを特徴とする特許請
   求の範囲第７項記載の装置。 ９、前記角度を変える装置には傾き角θを変える作動と
   する装置を含み、前記離す装置、前記変位によってレン
   ズの円環面のレンズのベース曲線の子午線附近で最小楕
   円誤差のクロス曲線を生ずる設定の作動とし、前記切削
   の次の角度θによる切削で角度θを変える作動とし、上
   記変位で前記カッタはレンズの中央子午線から次々の距
   離で円環面に稜を形成し稜の楕円誤差をほぼ等しくする
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０、前記角度を変える装置は前記角度を設定する作動
   とし、前記離す装置は前記変位がレンズ縁部附近で第２
   回の切削で楕円誤差を少なくする設定とした作動とし、
   第３回の切削ではレンズ中心と縁部附近との間の曲線の
   他の部分で楕円誤差を少なくする設定とした作動をする
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の装置。 １１、カップ型カッタ輪を有するカッタ輪ユニットと、
   ユニットをレンズ軸線に直角の軸線を中心としてスイー
   プさせてレンズのベース曲線を形成する装置と、カッタ
   輪の軸線を回動させてレンズのクロス曲線を形成する装
   置とを有する円環レンズ研削装置の制御装置において、 カッタ輪の傾き角度の値とレンズ光軸に沿ってレンズか
   らのカッタ輪の変位の値との複数の度Ｄ＿Ｃを異なる度
   Ｄ＿Ｂの各複数のベース曲線に対する複数のクロス曲線
   に対する変位の値とのテーブルを記憶するメモリー装置
   と、上記傾き装置を次々のスイープ間に異なる夫々の上
   記値に応じて制御する計算機制御装置とを備え、ベース
   及びクロス曲線をクロス曲線の最小楕円誤差で同時に研
   削することを特徴とする円環レンズ生成装置の制御装置
   。 １２、前記計算機制御装置には値の異なる組の間に内挿
   する装置を備えて傾きと変位とを導出し傾き装置を設定
   してクロス曲線の度が複数の度の中間としてクロス曲線
   を研削することを特徴とする特許請求の範囲第１１項記
   載の装置。 １３、前記計算機制御装置には異なる屈折率のレンズ材
   料に対してメモリー内に記憶して前記値を修正する装置
   を設けることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載
   の装置。 １４、前記計算機制御装置にはカップ型カッタ輪のノー
   ズの摩耗に対してメモリー内に記憶した前記値を修正す
   る装置を設けることを特徴とする特許請求の範囲第１１
   項記載の装置。