WO2007072857A1

WO2007072857A1 - 眼鏡レンズのレンズ面切削加工装置、レンズ面切削加工方法および眼鏡レンズ

Info

Publication number: WO2007072857A1
Application number: PCT/JP2006/325375
Authority: WO
Inventors: Hideo Toriumi; Shigeru Takizawa
Original assignee: Hoya Corporation
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2007-06-28
Also published as: KR20080056752A; EP1964630A1; JPWO2007072857A1; US7861626B2; US20090047874A1; JP5026987B2; KR100974988B1; CN101300097B; CN101300097A

Abstract

　眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法は、被加工レンズ面（５）の平均曲率を算出する工程と、この平均曲率に対応した螺旋状加工軌跡（４）を算出する工程と、切削手段によって被加工レンズ面（５）を切削加工する工程とを備えている。螺旋状加工軌跡算出工程によって算出された螺旋状加工軌跡（４）は、被加工レンズ面（５）上での螺旋間隔Ｐ（＝Ｐ1，Ｐ2・・・Ｐn ）が等間隔で、ＸＹ投影面１００上での螺旋間隔ｄ（＝ｄ1，ｄ2・・・ｄn ）がレンズ外周縁から中心に向かうにしたがって連続的に増加する軌跡である。切削手段は、被加工レンズ面（５）を外周縁から中心に向かって螺旋状加工軌跡（４）に沿って切削加工する。このため、表面精度が全面にわたって略均一なレンズ面を有する眼鏡レンズが得られる。

Description

明細書

眼鏡レンズのレンズ面切削加工装置、レンズ面切削加工方法および眼鏡レンズ

技術分野

[0001] 本発明は、眼鏡レンズのレンズ面切削加工装置、レンズ面切削加工方法および眼鏡レンズに関するものである。

背景技術

[0002] 眼鏡レンズの製造に際しては、注型成形したブランクス（中間品の眼鏡レンズ)の被加工レンズ面を切削加工および研磨加工することで所望の曲面力もなる光学面を形成している。眼鏡レンズの一般的な形状は、メニスカス形状であり、その光学面は凸曲面と凹曲面である。

[0003] 眼鏡レンズの光学面形状としては、球面以外に眼球の様々な屈折異常を矯正するために非球面、累進面、累進要素を有する非球面等がある。眼鏡レンズの被加エレンズ面は、例えば欧州特許出願 EP0849038A2号公報に開示されているように、通常旋盤またはフライス盤によって切削加工される。

[0004] 切削加工の加工軌跡は、通常螺旋形状であり、切削工具の螺旋と直交する水平方向の送りピッチを一定にして切削していた。このため、螺旋状加工軌跡の螺旋間隔は、例えば特表 2003— 525760号公報に開示されているように、 XY投影面上では等間隔となり、レンズ表面上では一定にならずレンズの外周縁から中心に向力にしたがって徐々に狭くなる。これは XY平面上に加工軸があるため、水平方向の送りピッチを一定間隔にすると制御が容易になるからである。また、レンズの種類が多いため個別のレンズ形状に対応して螺旋状の加工軌跡を算出し、制御することが面倒であるためである。なお、本発明において、 XY投影面とは、例えばメニスカス形状の眼鏡レンズにおいて、レンズの光軸に垂直な面である。

[0005] また、従来技術として、例えば特公平 7— 67659号公報には、自由曲面上の複数のパッチ（幾何モデル曲面を構成する面素）に基づいて切削工具の切削抵抗を最小限にする加工データ作成方法が提案されてヽる。発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 図 13に示すように、眼鏡レンズ 100の被カ卩ェレンズ面 115は、一般的に幾何学中心 120が XY投影面 101に対して水平であり、幾何学中心 120から離れるにしたがつて XY投影面 101との勾配が大きくなる曲面である。そして、バイトまたはフライスからなる切削工具 (切削手段）による被カ卩ェレンズ面 115の加工軌跡 114は、上述した通り幾何学中心 120から周回しながら外周縁に向けて伸びる螺旋状の加工軌跡である。このため、その XY投影面 101上での螺旋間隔 Mは正射影で等間隔であった。

[0007] 上記したように螺旋状カ卩ェ軌跡 114の XY投影面 101上での螺旋間隔 Mが等間隔になるように被カ卩ェレンズ面 115を螺旋状に切削加工すると、実際にカ卩ェされたレンズ面 112上での螺旋間隔 Sは等間隔にならず、勾配の大き、周縁部ではレンズ面 1 12上の単位面積当たりの加工軌跡 114が少くなるために螺旋間隔 Mが大きくなる。他方、レンズ面 112の中心部では単位面積当たりの加工軌跡 114が多くなるために螺旋間隔 Mが小さくなる。したがって、レンズ表面 112の表面祖度は、螺旋状加工軌跡 114の密度の差のために周辺部では大きぐ中心部では小さくなる。

[0008] 従来の加工方法により螺旋状カ卩ェ軌跡 114に沿って切削加工されたレンズ面 112 は、図 14に示すように表面粗度およびバラツキが大きぐまた一部に極端な粗さ（最大表面粗度 Rmax =0. 30 m)が発生している。なお、このレンズ面 112の測定範囲は、幾何学中心 120より半径方向に 25mm〜30mm離れた範囲である。レンズの外径は 75mmである。

[0009] また、切削加工されたレンズ面 112は、後工程で研磨カ卩ェされることにより所望の曲面力もなる光学面に仕上げられる力レンズ面 112の表面粗度が大きいと、鏡面を得るために研磨除去量が多くなる。したがって、従来の切削加工方法による螺旋状加工軌跡 114では、切削加工されたレンズ面 112を研磨装置、特に切頭形ガウス分布 (頂部が切りとられたような形状のガウス分布)を示す研磨除去量特性 (図 11の曲線 51参照）を有する研磨装置を用いて研磨加工した場合、レンズ中心部はかなり早 Vヽ時期に鏡面になるが、周縁部を鏡面にするためにはさらに継続して研磨加ェを行う必要があるため、研磨に要する時間が長くなるという問題があった。 [0010] さらに、研磨時間が長いと研磨によるレンズ中心部の研磨除去量と周縁部の研磨除去量との差が大きくなるため、切削加工で得た表面形状と研磨による表面形状との誤差が大きくなり、所望の表面形状とは異なった光学面になるという問題もあった。

[0011] 前記特公平 7— 67659号公報に記載されている発明は、加工データを表面形状から算出する方法を示すものである力球面形状以外の累進屈折力レンズやトーリックレンズのような複雑な形状では X軸上を切削工具が往復運動するため、バックラッシュが発生し所望の表面形状を創成することができな、と、う問題があった。

[0012] 本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、表面粗度が全面にわたって略均一になるように被カ卩ェレンズ面を切削加工することができる眼鏡レンズのレンズ面切削加工装置およびレンズ面切削加工方法を提供するところにある。

[0013] また、本発明は、前記レンズ面切削加工方法によって製作された眼鏡レンズを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0014] 上記目的を達成するために本発明に係る眼鏡レンズのレンズ面切削加工装置は、眼鏡レンズの被加工レンズ面の平均曲率を算出する平均曲率算出手段と、前記平均曲率に対応し、螺旋間隔が XY投影面上でレンズ外周縁から中心に向カゝうにしたがって連続的に増加する螺旋状加工軌跡を算出する螺旋状加工軌跡算出手段と、前記被加工レンズ面を螺旋状に切削加工する切削手段と、前記切削手段が前記被加工レンズ面を前記螺旋状加工軌跡に沿って切削するように前記切削手段を制御する制御手段とを備えたものである。

[0015] また、本発明に係る眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法は、螺旋間隔が XY投影面上でレンズ外周縁から中心に向力うにしたがって連続的に増加する螺旋状力卩ェ軌跡を算出する工程と、眼鏡レンズの被加工レンズ面を切削手段によって螺旋状に切削加工する工程とを備えたものである。

[0016] また、本発明に係る眼鏡レンズは、上述の発明による眼鏡レンズのレンズ面切削加ェ方法によってレンズ面が形成されているものである。

発明の効果 [0017] 本発明において、螺旋状加工軌跡算出手段によって算出される螺旋状加工軌跡は、螺旋間隔が XY投影面上でレンズ外周縁から中心に向カゝうにしたがって連続的に増加する螺旋となる。このため、螺旋状加工軌跡に沿って被加工レンズ面を切削加工すると、表面粗度が全面にわたって略均一なレンズ面を得ることができる。これにより、レンズ中心部と外周縁部の研磨除去量が等しくなり、研磨加工時間を短縮することができる。また、全面にわたって研磨除去量が等しくなれば、切削加工で得られた表面形状と研磨後の表面形状との誤差が小さい光学面を得ることができる。

また、本発明においては、切削加工で得られた表面形状と研磨後の表面形状との誤差が小さい光学面を有する眼鏡レンズが得られる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]図 1は、累進屈折力レンズの S度数 (平均屈折力)分布図である。

[図 2]図 2は、累進屈折力レンズの C度数 (非点収差)分布図である。

[図 3A]図 3Aは、図 2の S度数分布に対応する鳥瞰図である。

[図 3B]図 3Bは、図 3Bのレンズ度数を示す図である。

[図 4A]図 4Aは、図 3Aの C度数分布に対応する鳥瞰図である。

[図 4B]図 4Bは、図 4Aのレンズ度数を示す図である。

[図 5]図 5は、本発明に係るレンズ面切削加工装置による加工軌跡を XY投影面上に投射した投射図である。

[図 6]図 6は、切削加工後の眼鏡レンズの断面図である。

[図 7]図 7は、本発明の眼鏡レンズの製造システムを示すブロック図である。

[図 8]図 8は、 NC制御のカーブジェネレータを示す概略構成図である。

[図 9]図 9は、本発明に係る眼鏡レンズの受注力も納品までの流れを示すフローチヤートである。

[図 10]図 10は、本発明に係るレンズ切削加工装置によって切削した螺旋状力卩ェ軌跡による切削加工面の測定値である。

[図 11]図 11は、研磨除去量特性を示す図である。

[図 12]図 12は、研磨除去量特性に対応した螺旋状加工軌跡による加工レンズ面を示す図である。 [図 13]図 13は、従来の螺旋状加工軌跡を XY投影面上に投射した投射図である。

[図 14]図 14は、従来の螺旋状カ卩ェ軌跡による切削加工面の測定値である。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明が対象とする眼鏡レンズについて説明する。

本発明が対象とする眼鏡レンズは、老視用累進屈折力レンズとして用いられるレンズである。累進屈折力レンズは、老視用眼鏡レンズでありながら外見上は容易に老眼鏡と察知されない利点や、遠距離から近距離まで切れ目なく連続的に明視し得る利点などの理由から、一般に広く利用されている。

[0020] また、本発明で加工する累進屈折力レンズは、例えば第 1には物体側表面である第 1の屈折表面と眼球側表面である第 2の屈折表面のいずれかに累進面を有する片面累進屈折力レンズである。また、第 2には第 1の屈折表面と第 2の屈折表面とに分割配分されている累進屈折力作用を備え、前記第 1の表面と第 2の表面とを合わせて処方値に基づ、た遠用度数と加入度数を与える構成となって、る両面非球面型累進屈折力レンズである。

[0021] 累進屈折力レンズ 1は、例えば図 1〜図 4Bに示す屈折力分布を有している。以下、このようなレンズを眼鏡レンズと称する。

[0022] 眼鏡レンズのレンズ基材としては、プラスチックレンズ基材であることが好ましぐ眼鏡用プラスチックレンズ基材であるとさらに好ましい。例えば、メチルメタタリレートと 1 種以上の他のモノマーとの共重合体、ジエチレングリコールビスァリルカーボネートと 1種以上の他のモノマーとの共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリチォウレタン、ェンーチオール反応を利用したスフィルド榭脂、硫黄を含むビニル重合体等が挙げられる力これらに限定されるものではない。

[0023] 図 5および図 6において、円形の半仕上げレンズからなる眼鏡レンズ 1は、切削加工された後の凹面状のレンズ面 2と、切削加工される前の凸面状のレンズ面（被加エレンズ面） 3とを有している。レンズ面 2は、切削加工によって形成された螺旋状加工軌跡 4を有している。なお、符号 5は切削加工される前の凹面状のレンズ面 (被カ卩エレンズ面）である。 [0024] 最初に眼鏡レンズ 1の 3次元での座標軸を次のように定義する。図 5は眼鏡レンズ 1 を凹面状のレンズ面 2から見た投影図である。この図 5は、眼鏡レンズ 1の子午線方向（垂直方向）を Y軸、水平方向を X軸とし、その交点（以下、幾何学中心という） 10を座標系の原点としている。そして、図 5において、幾何学中心 10を通り、眼鏡レンズ 1 の凹面状のレンズ面 2から凸面状のレンズ面 3へ向かい X軸および Y軸と直交する方向を Z軸方向とする。

[0025] 第 1の実施例においては、眼鏡レンズ 1の被カ卩ェレンズ面 3, 5を切削加工するレンズ面切削加工装置として、後述する従来から公知の NC制御のカーブジェネレータ 2 7を用いている。このカーブジェネレータ 27は、切削工具 (切削手段）が回転せず、眼鏡レンズ 1をその幾何学中心 10で回転させて被加工レンズ面 3, 5を順次切削加ェする。また、このカーブジェネレータ 27は、被加工レンズ面 3, 5の切削加工に際しては 3軸制御によって切削工具の刃先が図 5に示すように螺旋状カ卩ェ軌跡 4に沿つて被加工レンズ面 3, 5の形状をトレースするように加工する。なお、図 6においては、被カ卩ェレンズ面 5にのみ螺旋状カ卩ェ軌跡 4を表示し、被カ卩ェレンズ面 3については螺旋状加工軌跡の表示を省略してヽる。

[0026] 螺旋状加工軌跡 4は、眼鏡レンズ 1の幾何学中心 10を中心として周回しながら外周縁に向力う螺旋であって、被加工レンズ面 5の表面形状の平均曲率 Cに基づいて算出されることにより、被加工レンズ面 5上での隣り合う螺旋の間隔（以下、螺旋間隔ともいう） P ( = P , P · ' ·Ρ )は全て一定である。これに対して、 ΧΥ投影面 100に投

1 2 η

影した隣り合う螺旋間隔 d( = d , d · · ·(! )は一定ではなぐ勾配が大きい周縁部で

1 2 n

は小さぐ勾配が小さい中心部では大きくなるように連続的に変化している。

[0027] さらに、レンズ表面が複雑な形状の累進屈折力レンズは、レンズ表面の勾配がダイナミックに変化しレンズ外周から中心に至るまでの勾配の増減が一定ではない。このため、螺旋状カ卩ェ軌跡 4の XY投影面 100上での螺旋間隔 dをレンズ表面形状の勾配に厳密に一致させると螺旋状加工軌跡 4自体が略円形から変形してしまう。すると切削工具の移動が XY方向で往復運動することになる。したがって X, Y軸上にてバックラッシュが発生し所望の形状に加工することが困難になる。

[0028] そこで、本発明では螺旋状加工軌跡 4を算出するためのレンズの表面形状データを球面形状で近似し、レンズ表面の平均曲率 Cに基づき螺旋状加工軌跡 4を算出するようにしている。したがって、螺旋状加工軌跡 4はレンズ形状に対応した略円形の螺旋形状であり、切削工具の移動方向はレンズ周縁部から中心部に至る常に一方向の経路である。

[0029] 具体的には被カ卩ェレンズ面 5の表面形状の平均曲率 C、螺旋状加工軌跡 4上の連続する加工点 K Kの間隔を dr、隣接する螺旋間隔 d ( = d , d · · · (! )の平均間隔

1 2 n

を dc、 nを整数とすると、 XY投影面 100上での加工軌跡の座標値 X, Yは、次式（1) 、 (2)によって与えられる。

[0030] [数 1]

(1)

[0031] [数 2]

2 n C l-n-dc-dr

Y= •sin] ~： arccos (2)

dr 2 _π Ο

[0032] また、螺旋状加工軌跡 4の隣接する螺旋の間隔 d ( = d , d · · · (! )は、次式（3)に

1 2 n

よって算出される。ただし、 cos Θ =dzZdxdy、 sは平均曲率半径 R( = 1ZC)にて表される仮想レンズ表面の長さ、 Aはレンズ外径、螺旋の本数等によって決まる係数である。なお、 XY投影面 100上での螺旋間隔 d ( = d , d · · · (! )の平均値 dcは、 1

1 2 n

. Omm程度である。

[0033] [数 3] c o s Θ (3)

2 A

[0034] 式（1)および式（2)より螺旋状カ卩ェ軌跡 4は、図 5に示すように螺旋間隔 dがレンズ中心部では広ぐ外周縁部に向力つて連続的に減少する軌跡となる。なお、図 5は理解し易くするために、実際の加工軌跡とは異なり螺旋の本数を少なくして平易に描いてある。

[0035] 螺旋状加工軌跡 4は、 XY座標値のみであるが、螺旋状加工軌跡 4の XY座標に対応する眼鏡レンズ 1の Z座標をレンズ表面形状により算出してレンズ表面上での 3次元座標を特定して加工点とする。

[0036] 上記した通り、螺旋状加工軌跡 4の螺旋間隔 dは、 XY投影面 100上ではレンズ表面の勾配に比例している力レンズ表面上での螺旋間隔 Pは等間隔になっている。したがって、切削加工後のレンズ面 2の表面粗度は、全面にわたって略均一になる。このため、切削加工後に行う研磨工程においてレンズ面 2の研磨を容易に行うことができる。なお、この螺旋状カ卩ェ軌跡 4はレンズの表面形状によって異なるため、前述の式（1)および式（2)において平均曲率 Cの値を加工対象となるレンズ面の平均曲率の値に変更することにより、各レンズの表面形状に合った軌跡に補正される。

[0037] 被加工レンズ面 5を切削加工する場合は、切削工具が螺旋状加工軌跡 4上の加工点 K (図 5)を順次通過して加工を行う。加工点 Kは螺旋状加工軌跡 4上に等間隔 (例えば、間隔 dr=0. 2mm)に配置される。

[0038] 被カ卩ェレンズ面 5の切削加工は、切削工具をレンズ外周縁から図 5に示す螺旋状加工軌跡 4に沿って移動させ、レンズ中心部で終了する一方向の加工である。加工に際しては、 XY投影面 100上の螺旋間隔 dが眼鏡レンズ 1の外周縁から中心に向かうにしたがって連続的に増加するように切削工具の螺旋と直交する水平方向の送りピツチを制御してカ卩ェする。

[0039] このように XY投影面 100上での螺旋間隔 dを被カ卩ェレンズ面 5の表面形状の平均曲率 Cに基づ、てレンズ外周縁から中心に向かうにしたがって連続的に増加させると、被カ卩ェレンズ面 5上での螺旋状カ卩ェ軌跡 4の螺旋間隔 Ρ ( = Ρ , P · ' ·Ρ )は全て

1 2 η 等間隔となり、この点で本発明は図 13に示した従来の加工方法と異なるものである。

[0040] 図 7において、眼鏡レンズ製造システムは、発注端末 21と、メインフレーム（眼鏡レンズ設計装置） 22とを備え、これらを公衆通信回線 23を介して接続している。発注端末 21は、発注元としての眼鏡店 20に配置されている。メインフレーム 22は、眠鏡の製造メーカ側としての工場 24に配置されている。そして、この工場 24側において、メインフレーム 22と工場サーバー 26が LAN25を介して接続され、またこの工場サーバー 26とレンズ面切削加工装置としてのカーブジェネレータ 27の計算機端末 28と力LAN29によって接続されて!、る。

[0041] 眼鏡店 20の発注端末 21は、眼鏡レンズを発注する際に必要となる各種のデータの入力を支援し表示する。この発注端末 21の入力部は、少なくとも被検眼の処方値データ等を入力可能とする。発注端末 21に入力された処方値データ等は、通信回線 23を介して工場 24のメインフレーム 22に送信される。メインフレーム 22は、処方値データ等を受信すると受注データとして保存する。

[0042] (加工データ演算）

また、メインフレーム 22は、眼鏡レンズ設計プログラムやカ卩ェデータ生成プログラム等を格納しており、発注端末 21から処方値データ等を受信すると、当該処方値に適合するようにプログラムにしたがって眼鏡レンズの設計を行う。

[0043] 設計プログラムは、取得した処方値データに基づいて各眼鏡レンズの設計データを作成する機能を有している。加工データ生成プログラムは、設計プログラムによつて作成された設計データに基づいて、カーブジェネレータ 27が実際のレンズ加工を行う際に必要となる加ェデータを生成する機能を有して、る。この加ェデータには、眼鏡レンズの表面設計データ、処方値データおよび加エブランクスの種類等が含まれている。

[0044] メインフレーム 22は、眼鏡レンズ設計プログラムおよびカ卩ェデータ生成プログラムを実行することにより、カーブジェネレータ 27の制御情報としての加工データを生成するとともに、生成した加工データを工場サーバー 26に送信する。工場サーバー 26は、受注データの受注番号とともにカ卩ェデータを保存する。保存される各加工データは、識別のため受注データ毎に製造工場内でのみ使用される製造番号が与えられ、各加工データとの関連づけを行う。

[0045] カーブジェネレーター 27は、 LAN29を介して工場サーバー 26から加工データを取得すると、この加工データに基づいて眼鏡レンズ 1の被加工レンズ面 3, 5の切削加工を順次行う。被加工レンズ面 3, 5の加工順次は、どちらが先であってもよい。

[0046] 第 1の実施例では、計算機端末 28が実行する工場サーバー 26への製造工程における情報のリクエストは、すべて製造番号情報を介して行われる。カーブジェネレータ 27の計算機端末 28は、未加工レンズに付されている製造指図書の製造番号情報、または製造番号情報を含むバーコードがスキャナ等の入力装置によって読み取られて入力されると、製造番号情報に対応する切削関連情報を作成するための加工データを工場サーバー 26に要求する。要求にしたがって工場サーバー 26は、加工データを計算機端末 28の通信制御部 30に LAN29を介して送信する。送信される加ェデータには、例えば眼鏡レンズの表面設計データ、処方値データ、眼鏡レンズの種類等が含まれる。また、この加工データは、 3次元の座標値 (x、 y、 z)が組み合わされた関数または数値の集合である。

[0047] 計算機端末 28は、通信制御部 30と、演算処理部 31と、切削工具を制御する制御部（制御手段） 32とを有している。また、演算処理部 31は、眼鏡レンズ 1の各被加工レンズ面 3, 5の平均曲率 C (C , C )をそれぞれ算出する平均曲率算出部 (手段) 3

1 2

4と、各被加工レンズ面 3, 5の平均曲率 Cに対応した螺旋状加工軌跡 4をそれぞれ算出する螺旋状加工軌跡算出部 (手段) 35とを備え、通信制御部 30、演算処理部 3 1および制御部 32を LAN36によって接続している。そして、演算処理部 31は、受信したカ卩ェデータからカ卩ェのためのデータの詳細を演算する。演算結果の内容は、眼鏡レンズの各被加工レンズ面 3, 5の平均曲率 C、各被加工レンズ面 3, 5の X, Y投影面 100上の螺旋状加工軌跡 4、螺旋間隔 p, d、およびこの螺旋状加工軌跡 4 (X. Y)に対応する 3次元のレンズ表面形状データ (X、 Y、 Ζ)である。

[0048] 図 8に示すカーブジェネレータ 27は、 NC制御によって 3軸制御するもので下軸 Εと上軸 Dとを備えている。

[0049] 下軸 Εは、眼鏡レンズ 1が取付けられ、移動せずに軸回転する。一方、上軸 Dは荒切削用の第 1のバイト Fが取付けられた第 1の上軸部 Gと、仕上げ切削用の第 2のバイト Ηが取付けられた第 2の上軸部 Iとの 2軸とを備え、固定された下軸 Εに対して上軸 Dが X方向にスライドして第 1と第 2の上軸部 G, Iを切り替える構造となっている。第 1、第 2のバイト F, Ηの切削刃 Βの材質としては、例えば焼結したダイヤモンドや単結晶ダイヤモンドが用いられる。

[0050] 眼鏡レンズ 1の凹面力なる被カ卩ェレンズ面 5を切削刃 Βによって切削加工する場合は、計算機端末 28がマトリックスで表された凹面の設計形状高さデータを計算機端末 28の制御部 32 (図 7)に転送する。さらに計算機端末 28が凹面形状に対応する螺旋状加工軌跡 4を前記した式（1)および式（2)から算出して制御部 32に転送する。これにより、制御部 32が上軸 D、第 1、第 2の上軸部 G, Iを制御し、バイト F, Hの切削刃 Bが螺旋状カ卩ェ軌跡 4上の加工点 Kに沿って移動することにより被カ卩ェレンズ面 5を切削加工する。このようなカーブジェネレータ 27の加工精度は 3 m以内（レンズ径 50mm)、最大表面粗さ Rmaxは 0. 3〜0. 5 μ m程度である。

[0051] この後、切削加工されたレンズ面 2を研磨装置によって研磨し、所定の曲面からなる光学面に仕上げる。研磨装置としては、従来公知の装置、例えば特開 2003— 26 6287号公報の図 1に開示されて、る研磨装置や、一般に市販されて!、る LOH社製の汎用の研磨装置 (TOROシリーズ）が用いられる。

[0052] 凹面力なるレンズ面 2の研磨加工が終了すると、引き続き凸面力なる被加エレンズ面 3を同様にカーブジェネレータ 27によって切削加工し、さらに研磨装置によつて研磨して所定の光学面に仕上げる。

[0053] 次に、眼鏡レンズの受注力納品までの流れを図 7および図 9を参照して説明する

[0054] ステップ S1 :発注

まず、工場 24のメインフレーム 22は、眼鏡店 20からの眼鏡レンズの製作依頼を受ける（受注)。眼鏡店 20は、眼鏡レンズの発注に先立って顧客の被検眼の処理データ、レンズ種別、その他のレンズの設計に必要な眼鏡レンズの仕様情報を発注端末 2 1に入力する。

[0055] ここで、仕様情報には眼鏡レンズの種類と特定情報が含まれる。また、処方データには、顧客の左右両眼の球面屈折力、円柱屈折力、乱視軸、加入度、瞳孔間距離、裸眼視力等が含まれる。そして、発注端末 21は、入力された眼鏡レンズ情報、処方値を通信回線 23を介してメインフレーム 22にオンラインで送信し、眼鏡レンズの製作を依頼する。

[0056] ステップ S2 :レンズ凸面の表面形状データ算出

メインフレーム 22は、眼鏡店 20からの眼鏡レンズの製作依頼を受注すると、受信したデータよりカーブジェネレータ 27で使用する加工データを演算し、工場サーバー 2 6で保管、または LAN29を通してカーブジェネレータ 27に転送する。加工データは各加工装置、検査装置で使用する形式で出力され、少なくとも眼鏡レンズの凹、凸面形状データを含む。 [0057] ステップ S3 :レンズ凸面の平均曲率算出

次に、計算機端末 28は、眼鏡レンズの凸面形状データの平均曲率半径 R(R )を

T

求める。平均曲率半径 R は、眼鏡レンズの表面形状全体を球面形状で近似した場

T

合、最も差異が小さくなる曲率半径である。実際には計算機などでレンズ形状値と近似球面との差異を最小 2乗法にて算出し、差異が最も小さくなる曲率半径を平均曲率半径 R とする。そして、求めた平均曲率半径 R から平均曲率 C を求める。平均

T T T

曲率 C

Tは、平均曲率半径 R

Tの逆数（ = 1ZR T )である。

[0058] ステップ S4：レンズ凸面の螺旋形状加工軌跡算出 (XY投影面上）

次に、計算機端末 28は、予め設定された隣接する螺旋の平均間隔 dc (dc )、連

T

続する螺旋状加工軌跡 4上の加工点間隔 dr (dr )および算出した平均曲率 C を式

T T

(1)および式（2)に代入する。式（1)は X方向の加工点位置、式（2)は Y方向の加工点位置である。ここで、予め設定された平均間隔 dc および加工点距離 dr は、素材

T T

や形状によって異なるため実験的に求めて決定する。

[0059] ステップ S5 :凸面加工軌跡算出（3次元）

眼鏡レンズの表面形状データは、 3次元データ (X, Υ, Z)の関数で表示されている。この 3次元データ (X, Υ, Z)からなる表面形状データに螺旋状加工軌跡の 2次元データ (X, Y)値を代入すると、対応するレンズ表面上の加工点 Kが特定され、その各 3次元加工点位置座標値 (X, Υ, Z)が確定する。そして、この各 3次元加工点位置座標値 (X, Υ, Z)は、カーブジェネレータ 27に送られる。

[0060] ステップ S6 :切削加工

次に、凸面を切削加工する。

カーブジェネレータ 27は、切削工具が特定した 3次元の加工点位置座標値 (X, Y , Z)にしたがって上記ステップ S4で算出した螺旋状カ卩ェ軌跡 4上を移動するように制御することで凸面 3を切削加工し、所望の表面形状を創成する。

[0061] ステップ S7：凸面研磨加工

次に、切削された凸面 3の研磨加工を実施する。研磨加工する際には、カーブジエネレータ 27によって眼鏡レンズの凸面 3を所定の形状に切削加工した後、眼鏡レンズをカーブジェネレータ 27から取り外して研磨装置に取付け、切削されたレンズ面を研磨する。

[0062] ステップ S8：レンズ凹面の表面形状データ算出

凸面 3の研磨が終了すると、眼鏡レンズを研磨装置から取り外し、再びカーブジエネレータ 27の下軸 E上に凹面 2を上にして装着する。そして、メインフレーム 22は受信したデータよりカーブジェネレータ 27で使用する加工データを演算し、工場サーバ一 26で保管、または LAN29を通じてカーブジェネレータ 27に転送する。加工データは各加工装置、検査装置で使用する形式で出力され、少なくとも眼鏡レンズの凹面形状データを含む。

[0063] ステップ S9 :レンズ凹面の平均曲率算出

次に、計算機端末 28は、眼鏡レンズの凹面形状データの平均曲率半径 R(R )を

o 求める。凹面 2の平均曲率半径 R は、眼鏡レンズ 1の表面形状全体を球面形状で

o

近似した場合、最も差異が小さくなる曲率半径である。実際にはコンピュータなどでレンズ形状値と近似球面との差異を最小 2乗法にて算出し、差異が最も小さくなる曲率半径を平均曲率半径 R

oとする。そして、求めた平均曲率半径 R

oから平均曲率 C (

o

= 1/R )

o を求める。

[0064] ステップ S 10：レンズ凹面の螺旋形状加工軌跡算出 (XY投影面上）

次に、計算機端末 28は、予め設定された隣接する螺旋の平均間隔 dc (dc )、およ

o び連続する螺旋状加工軌跡 4上の加工点間隔 dr (dr )と算出した平均曲率 C を式

o o

(1)および式（2)に代入する。式（1)は X方向の加工点位置を示す式、式（2)は Y方向の加工点位置を示す式である。ここで、予め設定された平均間隔 dc および加工

o

点距離 dr は、素材や形状によって異なるため実験的に求めて決定する。

o

[0065] ステップ S11 :凹面加工軌跡算出（3次元）

次に、眼鏡レンズ 1の凹面形状データは、 3次元データ (X, Υ, Z)の関数で表示されており、螺旋状加工軌跡 4の 2次元データ (X, Y)値を代入すれば対応する凹面 2 上の各力卩ェ点 Kが特定され、その各 3次元位置座標値 (X, Υ, Z)がカーブジエネレータ 27に送られる。

[0066] ステップ S12 :切削加工

次に、眼鏡レンズ 1の凹面 2をカーブジェネレータ 27によって切削加工する。 [0067] ステップ S13：凹面研磨加工

凹面 2の切削加工が終わると、次に切削された凹面 2の研磨加工を実施する。凹面 2の研磨加工には、凸面研磨に用いた研磨装置が用いられる。

ステップ S 14 :次工程

研磨終了後は凸面 3と凹面 2の染色、表面処理、検査などを行い、検査に合格した眼鏡レンズ 1が製品として依頼先の眼鏡店に出荷される。

[0068] 上述したように本発明に係るレンズ面切削加工装置は、平均曲率算出部 34によつて被カ卩ェレンズ面 5の平均曲率 C (C , C )を算出し、この平均曲率 Cに対応した螺

T o

旋状加工軌跡 4を螺旋状加工軌跡算出部 35によって算出するようにしている。このため、螺旋状加工軌跡 4は、被加工レンズ面 5上での隣り合う螺旋間隔 Pが等間隔となり、 XY投影面 100上での隣り合う螺旋間隔 dがレンズ外周縁からレンズ中心に向力うにしたがって連続的に増加する加工軌跡となる。その結果、眼鏡レンズ 1の中心部と周縁部の表面粗度が是正されてレンズ面全体を均一な表面粗度とすることができる。したがって、研磨時の中心部と外周縁部の研磨量が等しくなり、研磨時間を短縮することができる。また、研磨量が全面にわたって均一になれば、切削加工で得た表面形状と研磨後の表面形状との誤差が小さぐ所望の表面形状に近い光学面を得ることができる。

[0069] 従来技術 (等間隔螺旋状加工軌跡)との比較

本実施例による加工方法によって切削加工されたレンズ面の表面粗度、バラツキおよび最大表面粗度 (Rmax =0. 13 /z m)は、図 10に示される。この図からなり明らかなように、本実施例による加工方法によれば、レンズ面の表面粗度、ノツキおよび最大表面粗度 (Rmax =0. 13 m)を図 14に示した従来の加工方法に比べて十分に小さくすることができることが判明した。なお、図 10および図 14の測定は螺旋状加工軌跡が異なる点を除いて、サンプルレンズの材料、外径、表面形状、切削加工装置、切削量、切削刃、研磨時間、研磨方法、研磨剤、研磨パッド、研磨ツール、研磨装置、研磨温度、研磨圧力、レンズ面の測定範囲は全て同一である。

[0070] 次に、本発明の第 2の実施例について説明する。

上記した第 1の実施例に形態による切削加工方法では、眼鏡レンズ 1の被加工レンズ面 5 (レンズ面 3も同様)の表面形状のみによって平均曲率 Cを算出し、この平均曲率 Cに対応した螺旋状加工軌跡 4を算出することにより、被加工レンズ面 5上での螺旋間隔 Pを一定とし、 XY投影面 100上での螺旋間隔 dをレンズ外周縁から中心に向力うにしたがって連続的に増加させ、これによりレンズ表面の表面粗度が均一になるようにした例にっ、て説明した。

[0071] し力しながら、研磨装置の研磨除去量特性は、必ずしもレンズ表面の各部で一定ではなぐ通常は図 11にょうに除去量が中心部で最大で、周縁部では最小となる切頭形のガウス分布 51を呈する。このため、このような研磨除去量特性の研磨装置を用いてレンズ表面を研磨した場合、まず研磨初期段階で中心部の研磨が完了する。しかしながら、周縁部の研磨量が十分でないため継続して研磨を行うことになる。すると、この間においてもレンズ中心部はさらに研磨され続けるため中心部の研磨除去量が大きくなる。このため、周縁部が研磨されてレンズ全面の研磨が終了すると、中心部が過剰に研磨されるため、表面形状が所望の表面形状とは異なってしまう。また、中心部を必要以上に研磨するため研磨に要する時間も長くなる。それ故、切削加ェ後の研磨を考慮すると、レンズ面 2の表面粗さを全面にわたって均一にするよりも研磨除去量特性に対応した表面粗さにすることが好ましい。

[0072] そこで、第 2の実施例では、予め研磨装置の研磨除去量特性に対応した螺旋加工軌跡 53 (図 12参照）を算出して切削加工するようにしている。具体的には、後工程で用いられる研磨装置の研磨除去量特性が図 11に示す切頭形のガウス分布 51を呈する場合、被加工レンズ面の表面形状と、前記研磨除去量特性の両方に基づいて被加工レンズ面の平均曲率を算出する。そして、この平均曲率に対応した螺旋状加ェ軌跡 53を算出し、この螺旋状カ卩ェ軌跡 53に基づいて切削工具を制御し被カ卩エレンズ面を切削加工する。

[0073] この場合、前記螺旋状加工軌跡 53の被加工レンズ面上での螺旋間隔 Pは、図 12 に示すように上記した第 1の実施例による加工方法とは異なり一定ではなぐレンズ中心部において最大で、周縁部で最小となる。したがって、切削加工後の表面粗度も均一ではなぐ中心部において表面粗度が最も粗ぐ外周縁部では表面粗度が最も小さい。このため、研磨除去量は、中心部において最大となり、外周縁部では最小となる。その結果、前述した研磨除去量特性の研磨装置を用いて研磨すると、レンズ面の各部を同時に研磨し、同時に研磨完了とすることができる。

[0074] 一般に、切削加工は切削工具や加工装置などの条件が同一であれば、加工時間と表面粗度は反比例する。したがって、レンズ中心部の表面粗度を大きくすることで、切削加工に係る時間が短くなる。研磨時間は変化しないため、切削加工および研磨加工に係る総加工時間を短縮することができ、製造に係るコストを圧縮し、納期を短縮することができる。

[0075] さらに、研磨除去量特性を考慮した加工方法の概略について説明する。ただし、前記第 1の実施例と重複する部分があるため、研磨除去量特性による螺旋状加工軌跡 53の算出方法についてのみとし、重複部分は説明を省略する。

[0076] 本実施例でも前記式（1)および式（2)を用いて螺旋状加工軌跡 53を算出する。研磨除去量特性は研磨方法、研磨剤、研磨圧力、研磨パッド、レンズ素材等によって異なるため予め実験的に測定しておく。

[0077] 先ず、螺旋状加工軌跡 53の算出のため最初に研磨除去量特性の曲線の平均曲率半径 R (図 11)を算出する。図 11に示すガウス分布 51の特性の場合、例えば R

X X

= 500000mm程度となり、曲率（C，）に換算すると 0. 001192カーブ程度となる。一方、所望のレンズ表面形状の曲率 (C)は 5Dとする。ここで研磨除去量特性値の平均曲率 C' =0. 001192カーブと、所望のレンズ表面形状の曲率 C = 5Dとを力卩算して仮想曲面の曲率（C + C' )を求めると、 5. 001192Dとなる。図 12において、被カロェレンズ面 5が凹面の場合は、符号 52が緩やかな凸状の仮想曲面を示し、凸面の場合は符号 54が被加工レンズ面 3の仮想曲面を示す。このような仮想曲面 52, 54 は、実際の被カ卩ェレンズ面 5の曲率半径より大きな曲率半径となり、見かけ上レンズ厚を増大させる。このため、螺旋間隔 (d)も変化し、レンズ中心部に向力にしたがつて一層広くなる。

[0078] そして、加算して得た仮想曲面 52の曲率 C + C' (5. 001192D)を式（2)、式（3) 中の Cと置換すると、次式 (4) , (5)となり、これらの式から XY投影面 100上での螺旋状加工軌跡 53の座標値 X，， Y，を算出する。

[0079] [数 4] \-n-dC'dr 2 n C l-ri'dc-dr

X， = C-sin\ arccos ' COS\ • arccos

! 2 (C+C) 2 ( 4 ) dr 2 _K (C+CY

[0080] [数 5]

[0081] 式 (4) , (5)によって算出された螺旋形状が研磨除去量特性を考慮した螺旋状カロェ軌跡 53である。図 12から明らかなように、この螺旋状加工軌跡 53は、螺旋間隔が被カ卩ェレンズ面 54上において外周縁部では狭ぐ中心部に向力うにしたがって連続的に増加する軌跡となっている。このため、研磨除去量は、中心部において最大となり、外周縁部では最小となる。因みに、研磨除去量の最大値は、 1〜20 /ζ ηιの範囲であり、好ましくは 5〜 15 mである。なお、図 11では、研磨除去量の最大値を 4. 7 /z mとしている。

[0082] このような第 2の実施例による切削加工方法によると、研磨除去量特性が図 11に示す切頭形のガウス分布 51を呈し、研磨除去量が中心部において最大で、周縁部において最小となる研磨装置によって研磨した場合、周縁部の表面粗度が小さいために被カ卩ェレンズ面 54を容易に研磨することができる。それ故、全体の研磨量が均一で少なぐ研磨時間を短縮することができる。さらに、被加工レンズ面 54の研磨除去量を小さくすることができるため切削加工後の表面形状を維持でき、研磨による形状誤差を小さくすることができる。

[0083] 上記した第 1、第 2の実施例においては、いずれも累進多焦点レンズに適用した例を示した力本発明はこれに何ら特定されるものではなぐ一般の球面レンズからなる眼鏡レンズにも適用することが可能であることはいうまでもない。その場合は、平均曲率を曲率に置き換えればよ、。

[0084] また、上記した第 1、第 2の実施例は、いずれもレンズ外周縁から中心に向力つて螺旋状に切削加工するようにしたが、本発明はこれに限らず被光学面 2, 3の曲率半径によっては中心からレンズ外周縁に向かって螺旋状に切削加工してもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 眼鏡レンズの被加工レンズ面の平均曲率を算出する平均曲率算出手段と、

前記平均曲率に対応し、螺旋間隔が XY投影面上でレンズ外周縁から中心に向かうにしたがって連続的に増加する螺旋状加工軌跡を算出する螺旋状加工軌跡算出手段と、

前記被加工レンズ面を螺旋状に切削加工する切削手段と、

前記切削手段が前記被加工レンズ面を前記螺旋状加工軌跡に沿って切削するように前記切削手段を制御する制御手段と

を備えたことを特徴とする眼鏡レンズのレンズ面切削加工装置。

[2] 前記切削手段は、被加工レンズ面の外周縁から中心に向力つて螺旋状に切削加ェすることを特徴とする請求項 1記載の眼鏡レンズのレンズ面切削加工装置。

[3] 螺旋間隔が XY投影面上でレンズ外周縁から中心に向力にしたがって連続的に増加する螺旋状加工軌跡を算出する工程と、

眼鏡レンズの被加工レンズ面を切削手段によって螺旋状に切削加工する工程とを備えたことを特徴とする眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法。

[4] 前記被カ卩ェレンズ面を切削加工する工程は、被カ卩ェレンズ面の外周縁から中心に向かって螺旋状に切削加工する工程を備えていることを特徴とする請求項 3記載の眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法。

[5] 前記被加工レンズ面の表面形状力平均曲率を算出する工程をさらに備え、前記被加工レンズ面の表面形状から平均曲率を算出する工程は、前記平均曲率に対応して前記螺旋状加工軌跡を算出する工程を備えていることを特徴とする請求項 3記載の眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法。

[6] 前記螺旋状加工軌跡を算出する工程は、 XY投影面上での螺旋状加工軌跡の各螺旋間隔 dを次式

[数 1]

ただし、 cos Θ =dzZdxdy、 sは平均曲率半径 Rにて表される仮想レンズ表面の長さ、 Aはレンズ外径、螺旋の本数等によって決まる係数

によって算出する工程を備えていることを特徴とする請求項 5記載の眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法。

前記螺旋状加工軌跡を算出する工程は、前記被加工レンズ面の平均曲率を C、螺旋状加工軌跡上の連続する加工点間隔を dr、螺旋状加工軌跡の XY投影面上での各螺旋間隔 dの平均間隔を dc、 nを整数とすると、 XY投影面上での螺旋状加工軌跡の座標値 X、 Yは、次式

[数 2]

{ 1-n-dc-dr I 2 TU C \ i-tt'dcdr

C-w« arccos • co 1 . arccos

2 _Π 02 I dr 2 _π σ

[数 3]

1-n-dc-dr : C i-n-dcdr

Y= C-sin\ arccos •sin •arccos

2 _Π 02 dr 2 _π σ によって算出する工程を備えていることを特徴とする請求項 6記載の眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法。

[8] 眼鏡レンズの被加工レンズ面の表面形状と、研磨による除去量を示す研磨除去量特性の両方に基づいて前記被加工レンズ面の平均曲率を算出する工程をさらに備え、

前記前加工レンズ面の平均曲率を算出する工程は、前記平均曲率に対応して前記螺旋状加工軌跡を算出する工程を備えていることを特徴とする請求項 3記載の眼鏡レンズのレンズ面切削加ェ方法。

[9] 前記螺旋状加工軌跡を算出する工程は、前記螺旋状加工軌跡上の連続する加工点間隔を dr、螺旋状カ卩ェ軌跡の各螺旋間隔 dの平均間隔を dc、 nを整数とし、研磨除去特性を XY投影面上での曲率 C 'に変換し、この曲率 C 'と前記平均曲率とをカロ算した仮想曲面の曲率 (C + C ' )を求め、前記 XY投影面上での螺旋状加工軌跡座標値 X' , Y'を次式

[数 4] 1-n-dc-dr l-n-dc-dr

Χ ' C'Si arccos •cos •arccos

2 _TC (C+C) 2 dr

[数 5] l-n-dc-dr 2 n C l-n-dc-dr

Y， = C'sin arccos arccos

dr I 2 7E (C+C)² によって算出する工程を備えていることを特徴とする請求項 8記載の眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法。

[10] 請求項 3記載の眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法によってレンズ面が形成されて、ることを特徴とする眼鏡レンズ。

[11] 請求項 5記載の眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法によってレンズ面が形成されて、ることを特徴とする眼鏡レンズ。

[12] 請求項 8記載の眼鏡レンズのレンズ面切削加工方法によってレンズ面が形成されて、ることを特徴とする眼鏡レンズ。