JP2008068619A - 成形レンズの偏心測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型成形されるレンズの光学面の偏心を前後それぞれに測定し、それに基づいて成形金型の補正を行う。
【解決手段】成形レンズ１の前後光学レンズ面１０、１１外周の光学面に影響しない前後二つの平面部１２、１３において、レンズ軸と同心の一つまたは複数の筋目１４、１５をそれぞれ加工形成しておき、工具顕微鏡２により拡大投影されたこれらの筋目の回転像からレンズ前後面の偏心度をそれぞれ測定し、成形金型を補正する。
【選択図】図3

Description

本発明は、成形レンズの偏心測定方法に関し、特に光学面と同心の一つまたは複数の筋目を入れ、工具顕微鏡によりその筋目を観察してレンズ光学面の偏心を測定し、成形金型を修正する根拠にする成形レンズの偏心測定方法に関する。

図１は、従来の成形レンズを示す断面図である。図１に示すように、成形レンズＡ１の一般的な製造工程は、以下の工程からなる。まず、成形レンズの前後それぞれ二つの光学面A２を、一方の面が凹状で、他方の面が凸状の非球面に設計する。次に、超精密機械加工工程により成形金型を製作する。例えば、超精密機械加工により、デジタル数値制御プログラム（ＮＣ）でｓａｇ値（切削深度）といわれるカッタの通り道を設定し、自動的に金型の超精密機械加工を行なう。曲面レンズについては、Ｚ軸を設定してこのレンズの光軸（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｘｉｓ）とし、また曲面中心を零点（Ｘ‐Ｙ平面の原点）とする。レンズの曲面上の異なる位置において、Ｚ軸方向に平行であって、Ｘ‐Ｙ平面との高度差がｓａｇ値である。また、このｓａｇ値は、Ａｎａｍｏｒｐｈｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ、Ｆｉｒｓｔ Ｔｙｐｅ Ｔｏｒｉｃ ｓｕｒｆａｃｅまたはＳｅｃｏｎｄ Ｔｏｒｉｃ ｓｕｒｆａｃｅなどの光学方程式を利用し、三数を組み合わせて計算することにより算出することができる。

成形金型を用いて射出成形工程（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）または加圧鋳込成形工程を行なって成形レンズを大量生産する。成形金型の完成後、サンプルを試作するのが普通であるが、レンズに偏心がないかどうかを測定して金型の補正根拠とする。生産されたレンズは、すべて測定プログラムを経てはじめて使用可能な良品と判断される。

図２は、従来の成形レンズの偏心測定方法を示す図である。成形レンズＡ１の光学面Ａ２の偏心測定において、従来技術は、図２に示すように、透過型顕微鏡Ａ３が用いられ、回転するホルダＡ４が組み合わされる。底部の光源の平行光線Ａ５が直接成形レンズＡ１の光学面Ａ２を透過し画面Ａ６上に投影されて測定に供される。ここで問題なのは、透過型顕微鏡Ａ３は、高価であるため、生産コストが割高になってしまうことである。

成形レンズＡ１を固定させるホルダＡ４は、成形レンズＡ１を回転させて、焦点Ａ７が画面Ａ６（モニタ）上で回転して描く円の直径から偏心の大きさを判断する。そのため、ホルダＡ４自体の偏心に対する要求も高く、偏心値は少なくとも２μ以下でなければならず、ホルダＡ４のコストも相対的に割高になってしまう。また、固定操作の誤差により、測定結果に影響を与えやすいため、成形レンズＡ１の測定及び品質管理は困難であった。

従来の測定技術において、画面Ａ６上では成形レンズＡ１の偏心の大きさしか判断できず、成形レンズＡ１の前後二つの光学面A２の偏心の大きさをそれぞれ測定することができなかった。そのため、画面Ａ６上において、成形レンズＡ１の偏心の大きさを測定しても、金型を修正する直接の根拠とすることが難しかった。要するに、成形レンズＡ１の偏心は、前後二つの異なる光学面A２のどちらの誤差によるものなのか判断するのが難しく、誤差がある光学面を有する金型の成形面を正確に、且つ効果的に修正することが不可能であり、金型の修正には困難が伴った。
特開２０００−２３５１０２号公報

本発明の目的は、成形レンズの偏心測定方法において、光軸の前後のレンズ光学面の偏心を工具顕微鏡によりそれぞれ観察、測定可能として、それぞれの偏心度に応じた金型の補正を可能として、測定設備コストを低下させ、測定工程を簡素化し、成形レンズの品質管理効果を向上させる成形レンズの偏心測定方法を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、成形レンズの光学面の偏心が測定されると同時に、偏心方向も測定され、成形金型を修正する根拠にすることができ、成形金型修正作業の効率を向上させる成形レンズの偏心測定方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の成形レンズの偏心測定方法は、レンズ金型製作段階において、レンズ光学面に影響を与えないレンズ平面部の前後面に、光学面と同心の一つまたは複数の筋目を入れた成形金型を作成する工程と、
この金型を用いて成形レンズの前後二つの平面部において、光学面と同心の一つまたは複数の筋目がそれぞれ形成されたレンズを作成する工程と、
工具顕微鏡により筋目とレンズ周縁の拡大画像を投影する工程と、
筋目とレンズ周縁の拡大画像によりレンズ光学面の偏心を測定する工程とからなる。
成形金型を作成する工程において、成形金型の光学面及び筋目は同一の切削工程中に加工完成され、光学面と筋目とが同心状態を形成するようにする。工具顕微鏡は、撮影機、モニタ、Ｘ‐Ｙブラケット、及びＸ‐Ｙブラケットの下方に配置されるバックライト光源を備える。成形レンズの光学面の偏心が測定されると同時に、偏心方向も測定され、成形金型を修正する根拠にする。

成形レンズの前後二つの平面部において、光学面と同心の一つまたは複数の筋目をそれぞれ入れ、工具顕微鏡によりその筋目が拡大され、成形レンズの光学面の偏心が測定されると同時に、偏心方向も測定され、成形金型を修正する根拠にすることができる。この測定方法によると、測定設備コストを低下させ、測定工程を簡素化し、成形金型修正作業の効率を向上させ、成形レンズの品質管理効果を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図３は、本発明の実施形態による成形レンズを示す断面図である。図３に示すように、本発明の成形レンズ１の基本構造は、図１に示す従来の成形レンズＡ１と同様であって、前後の異なる二つの光学面（一方の面が凹状で、他方の面が凸状の非球面）１０、１１及び前後二つの平面部１２、１３を備える。その特徴は、成形レンズ１の前後二つの平面部１２、１３において、光学面１０、１１に影響を与えない範囲内で、光学面１０、１１と同心の一つまたは複数の筋目１４、１５をそれぞれ有する。図６は、本発明の実施形態による成形レンズの偏心測定方法を示す図である。図７は、本発明の工具顕微鏡の拡大により観察される同心筋目を示す図である。図６及び図７に示すように、筋目１４、１５は、工具顕微鏡２により撮影機２０のモニタ２１に拡大されて映し出される。Ｘ‐Ｙブラケット２２が組み合わされて、成形レンズ１が偏心測定される時には、工具顕微鏡２内の偏心測定機能が用いられ、成形レンズ１の偏心値だけでなく、偏心方向も測定できるため、成形金型の修正根拠とすることができる。

図８は、本発明の実施形態による成形レンズの成形金型を示す断面図である。図８に示すように、成形レンズ１の成形金型３を作成する際、成形金型３上に光学面１０、１１に対応する光学面３０、３１、及び筋目１４、１５に対応する筋目３２、３３が形成される。これらは、超精密加工機械の切削カッタにより同一の切削工程中に加工され、成形レンズ１の筋目１４、１５と光学面１０、１１とが同心関係を維持して加工される。

図６及び図７に示すように、工具顕微鏡２を用いて成形レンズ１の偏心を測定する際には、成形レンズ１がＸ‐Ｙブラケット２２上に配置され、成形レンズ１の下方にバックライト光源２３が配置される。撮影機２０のモニタ２１に、筋目１４、１５及びレンズ周縁１６の拡大画像が映し出される。工具顕微鏡２内の偏心測定機能により、成形レンズ１の偏心値が測定できる。工具顕微鏡２が物体を拡大する時、図７に示すように、成形レンズ１の光学面１０、１１の座標、真円度などの情報をそれぞれ得ることができる。座標は、偏心量及び偏心方向（位置）を計算するのに用いられる。 真円度は、人的操作における誤差を判断するのに用いられる。真円度が大きいと、配置位置が正しくなかったり、物体が水平に配置されていなかったり、物体の収縮が大きかったりすることを意味する。座標及び真円度は、それぞれ偏心方向が測定でき、成形金型３を修正する根拠にすることができる。

図４は、図３における前平面部の同心筋目を示す拡大図である。図５は、図３における後平面部の同心筋目を示す拡大図である。図４及び図５に示すように、筋目１４、１５は、それぞれ尖角１４１、１５１を有した方が好ましく、バックライト光源２３の作用のもと、モニタ２１に正確ではっきりとした筋目１４、１５の拡大映像が映し出される。これにより、偏心量の測定精度を向上させることができる。

図６及び図７に示すように、筋目１４、１５は、成形レンズ１の前後の平面部１２、１３上の異なる位置に直径が設けられるが、筋目１４は比較的光学面１０寄りで、筋目１５は比較的に光学面１１から離れる。筋目１４、１５は、工具顕微鏡２及び撮影機２０によりモニタ２１にそれぞれ拡大されて映し出される。モニタ２１上の筋目１４、１５は、成形レンズ１のレンズ周縁１６とそれぞれ比較対照された上で、成形レンズ１の前後異なる二つの光学面１０、１１の偏心の大きさをそれぞれ判断する。これにより、光学面１０、１１の成形金型３の光学面３０、３１を、正確、かつ効果的に修正することが可能になり、成形金型３の修正作業が簡素化された。

本発明の測定方法は以下の工程を含む。
成形金型３を作成する。 成形金型３の前後の平面部において、光学面に影響を与えない範囲内で、光学面３０、３１と同心の一つまたは複数の筋目３２、３３を設ける。これにより、成形レンズ１の前後二つの平面部１２、１３において、光学面１０、１１と同心の一つまたは複数の筋目１４、１５が形成される。

成形金型３を用いて成形レンズ１を製作する。成形レンズ１の前後二つの平面部１２、１３において、光学面１０、１１に影響を与えない範囲内で、光学面１０、１１と同心の一つまたは複数の筋目１４、１５がそれぞれ形成される。筋目１４、１５は、一般の工具顕微鏡２を用いた拡大投影像により観察される。工具顕微鏡２は、撮影機２０、モニタ２１、Ｘ‐Ｙブラケット２２、及びＸ‐Ｙブラケット２２の下方に配置されるバックライト光源２３を有する。

成形レンズ１がＸ‐Ｙブラケット２２上に配置され、Ｘ‐Ｙブラケット２２の下方に配置されたバックライト光源２３により、撮影機２０のモニタ２１に、成形レンズ１の筋目１４、１５及びレンズ周縁１６の回転拡大画像が映し出される。工具顕微鏡２内の偏心測定機能及び光学面１０、１１の筋目１４、１５の投影像により、成形レンズ１の光学面１０、１１の偏心が測定される。成形レンズ１の光学面１０、１１の偏心が測定されると同時に、偏心方向も測定され、成形金型３を修正する根拠にする。

本発明では好適な実施形態を前述の通りに開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知する者は誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

本発明の実施形態によるを示す立体斜視図である。 本発明の実施形態によるを示す断面図である。 本発明の実施形態による成形レンズを示す断面図である。 図３における前平面部の同心筋目を示す拡大図である。 図３における後平面部の同心筋目を示す拡大図である。 本発明の実施形態による成形レンズの偏心測定方法を示す図である。 本発明の工具顕微鏡の拡大により観察される同心筋目を示す図である。 本発明の実施形態による成形レンズの成形金型を示す断面図である。

符号の説明

１ 成形レンズ
２ 工具顕微鏡
３ 成形金型
１０、１１ 光学面
１２、１３ 平面部
１４、１５ 筋目
１６ レンズ周縁
２０ 撮影機
２１ モニタ
２２ Ｘ‐Ｙブラケット
２３ バックライト光源
３０、３１ 光学面
３２、３３ 筋目
１４１、１５１ 尖角

Claims (4)

1. 金型成形によるレンズの偏心測定方法であって、
   成形金型におけるレンズ光学面外周の平面部の前後面において、光学面に影響を与えない範囲内で、前記光学面と同心の一つまたは複数の筋目を入れた前記成形金型を作成する工程と、
   前記成形金型により、成形レンズの前後二つの前記平面部において前記光学面と同心の一つまたは複数の前記筋目がそれぞれ形成されたレンズを製作する工程と、
   工具顕微鏡により前記筋目とレンズ周縁の拡大画像を拡大投影する工程と、
   前記筋目と前記レンズ周縁の拡大画像によりレンズの前後の光学面の偏心をそれぞれ測定する工程と
   からなることを特徴とする成形レンズの偏心測定方法。
2. 前記成形金型を作成する工程において、前記成形金型の前記光学面及び前記筋目は同一の切削工程中に加工形成され、前記光学面と前記筋目とが同心関係を維持して形成されることを特徴とする請求項１に記載の成形レンズの偏心測定方法。
3. 前記工具顕微鏡は、撮影機、モニタ、Ｘ‐Ｙブラケット、及び前記Ｘ‐Ｙブラケットの下方に配置されるバックライト光源を備えることを特徴とする請求項１に記載の成形レンズの偏心測定方法。
4. 前記成形レンズの前記光学面の偏心が測定されると同時に、偏心方向も測定され、前記成形金型を修正する根拠にすることを特徴とする請求項１に記載の成形レンズの偏心測定方法。

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