JPH0835909A - Evaluation simulation method for aspheric lens - Google Patents

Evaluation simulation method for aspheric lens

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JPH0835909A
JPH0835909A JP18996294A JP18996294A JPH0835909A JP H0835909 A JPH0835909 A JP H0835909A JP 18996294 A JP18996294 A JP 18996294A JP 18996294 A JP18996294 A JP 18996294A JP H0835909 A JPH0835909 A JP H0835909A
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JP
Japan
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simulation
solid
lens
data
curved
Prior art date
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Pending
Application number
JP18996294A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichiro Obayashi
陽一郎 大林
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
株式会社リコー
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30Computing systems specially adapted for manufacturing

Abstract

PURPOSE:To provide an evaluation simulation method, of an aspheric lens, in which data on an arbitrary shape can be obtained by an operation to one model and in which a computation amount can be reduced remarkably. CONSTITUTION:In a simulation which evaluates the deviation amount of an aspheric lens, the lens is modeled by a solid model, a coordinate transformation which is required for the simulation is performed by the solid model, and coordinates of a point on a face are acquired. Alternatively, in a simulation which evaluates the deviation amount of an aspheric lens, the lens is modeled by a solid model, only information which is required for the simulation is owned jointly by a negative function, a parameter function or the like, a face-coating coordinate transformation or the like on a display is performed by the solid model, a change point in the solid model is updated to face information when the face information is acquired, and information which is required for the simulation is acquired. In addition, in a simulation which evaluates the curved surface of an aspheric lens, information on the cross section of the lens is acquired by the solid model.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は非球面レンズを評価する
シミュレーションに関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to simulations for evaluating aspherical lenses.
【0002】[0002]
【従来の技術】光学レンズを作成した際には、レンズ形
状の僅かなズレによって、光軸がずれる等の問題が発生
し、所望の機能を得ることが困難となるため、レンズの
実物形状が設計値通りに構成されているか否かを計測す
る必要がある。例えば、図6に示す如き、光軸回転対象
体のレンズにおいては、光軸を含む平面での断面を評価
すればよいが、図7に示す如く、レンズ測定器とレンズ
との間でのセッティング誤差が生じ、このセッティング
誤差を除去することは実質的に困難である。したがっ
て、セッティングの誤差及び測定結果との関係を解析す
るため、即ち、非球面レンズを評価する方法として、従
来より非球面レンズの各データをコンピュータ等に入力
し、非球面式(陰関数)等からシミュレーションに必要
な情報を取得していた。
2. Description of the Related Art When an optical lens is manufactured, a slight deviation of the lens shape causes a problem such as a shift of an optical axis, which makes it difficult to obtain a desired function. It is necessary to measure whether the configuration is as designed. For example, as shown in FIG. 6, in the lens of the optical axis rotating object, the cross section in the plane including the optical axis may be evaluated, but as shown in FIG. 7, the setting between the lens measuring device and the lens is performed. An error occurs and it is practically difficult to remove this setting error. Therefore, in order to analyze the relationship between the setting error and the measurement result, that is, as a method for evaluating an aspherical lens, each data of the aspherical lens is conventionally input to a computer or the like, and an aspherical expression (implicit function), etc. The information required for the simulation was obtained from.
【0003】しかしながら、従来用いられていたシミュ
レーションでは必要な面のみの情報しか与えず、レンズ
の傾き具合等の3次元的な表示を行ったり、或いは3次
元的な確認を行う場合には別にモデルが必要であった。
したがって、表示、座標変換、偏差シミュレーション等
に用いられるデータが複数のモデルに対する操作を必要
とし、計算量が多くなると云う問題点があった。
However, in the conventionally used simulation, only the information on the necessary surface is given, and when the three-dimensional display such as the inclination of the lens is performed or the three-dimensional confirmation is performed, another model is used. Was needed.
Therefore, there is a problem that the data used for display, coordinate conversion, deviation simulation, and the like requires operations on a plurality of models, and the amount of calculation increases.
【0004】[0004]
【発明の目的】本発明はこのような従来の問題点を除去
するためになされたものであって、1つのモデルに対す
る操作により任意の形状のデータを得、且つ計算量を著
しく低減することができる非球面レンズの評価シミュレ
ーション方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to eliminate such conventional problems, and it is possible to obtain data of an arbitrary shape by an operation on one model and to significantly reduce the amount of calculation. It is an object of the present invention to provide an evaluation simulation method for an aspherical lens that can be used.
【0005】[0005]
【発明の構成】このような目的を達成するために、本発
明の第一の特徴は非球面レンズの偏差量を評価するシミ
ュレーションにおいて、レンズをソリッドモデルでモデ
リングし、ソリッドモデルでシミュレーションに必要な
座標変換等を行い、面上の点の座標を取得することを特
徴とする。本発明の第二の特徴は非球面レンズの偏差量
を評価するシミュレーションにおいて、レンズをソリッ
ドモデルでモデリングし、シミュレーションに必要な情
報のみ陰関数・パラメータ関数等で併せもち、表示での
面塗座標変換等はソリッドモデルで行い、面情報を取得
するときはソリッドモデルでの変更点を面情報に更新
し、シミュレーションに必要な情報を取得することを特
徴とする。本発明の第三の特徴は非球面レンズの曲面を
評価するシミュレーションにおいて、ソリッドモデルよ
りレンズ断面の情報を取得したことを特徴とするもので
ある。
In order to achieve such an object, the first feature of the present invention is that a lens is modeled by a solid model in a simulation for evaluating the deviation amount of an aspherical lens, and the solid model is required for the simulation. It is characterized in that the coordinates of points on the surface are acquired by performing coordinate conversion and the like. The second feature of the present invention is that in a simulation for evaluating the deviation amount of an aspherical lens, the lens is modeled by a solid model, and only the information necessary for the simulation is combined with an implicit function, a parameter function, etc. The conversion is performed by a solid model, and when the surface information is acquired, the changes in the solid model are updated to the surface information, and the information required for the simulation is acquired. The third feature of the present invention is that in the simulation for evaluating the curved surface of the aspherical lens, the information on the lens cross section is acquired from the solid model.
【0006】上述した第一の特徴によれば、ソリッドモ
デルから偏差シミュレーションに必要なデータを得るこ
とができ、且つレンズデータが完全な固体モデルである
ため、一つのデータベースから任意の形状のデータを得
ることができる。また第二の特徴によれば、ソリッドモ
デル及び曲面関数両方をデータベースにもたせることに
より、ソリッドモデルによりシミュレーションに必要な
操作が簡単に行うことができ、また簡単に結果を得るこ
とができるため、対象曲面からのデータを得る計算量を
減少することができる。本発明の第三の特徴によれば、
ソリッドモデルから曲面評価に必要なデータを得ること
ができるので、データが完全な固体モデルであり、ソリ
ッドモデルの一般的な操作により曲面評価に必要な断面
位置を容易に設定、計算、表示することが可能となる。
According to the first feature described above, the data required for the deviation simulation can be obtained from the solid model, and since the lens data is a complete solid model, the data of any shape can be obtained from one database. Obtainable. According to the second feature, by including both the solid model and the curved surface function in the database, the operation required for the simulation can be easily performed by the solid model and the result can be easily obtained. The amount of calculation for obtaining the data from the curved surface can be reduced. According to a third aspect of the invention,
Since the data required for curved surface evaluation can be obtained from the solid model, the data is a complete solid model, and the cross-sectional position required for curved surface evaluation can be easily set, calculated, and displayed by general operation of the solid model. Is possible.
【0007】[0007]
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて、本発
明に係る非球面レンズ評価シミュレーション方法を詳細
に説明する。図1(a)、(b)、(c)は本発明に係
る偏差シミュレーションのプロセスを示した図であっ
て、先ず、被検査物である非球面レンズのソリッドモデ
ルを作成し、続いて、(b)に示すように座標変換を行
い、ある座標系でのモデルの位置を移動する。このよう
に、3次元形状のソリッドモデルを作成し、該ソリッド
モデルの位置を座標変換する理由は、直感的にレンズの
空間位置を把握するためであり、このように空間位置を
把握することにより、測定器のレンズ取り付け部上に載
置されたレンズの姿勢を容易に想定することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The aspherical lens evaluation simulation method according to the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. FIGS. 1A, 1B, and 1C are diagrams showing a deviation simulation process according to the present invention. First, a solid model of an aspherical lens, which is an object to be inspected, is created, and then, Coordinate conversion is performed as shown in (b), and the position of the model in a certain coordinate system is moved. The reason why the solid model having a three-dimensional shape is created and the position of the solid model is subjected to coordinate conversion is to intuitively grasp the spatial position of the lens. By grasping the spatial position in this way, The posture of the lens placed on the lens mounting portion of the measuring instrument can be easily assumed.
【0008】次に、(c)に示すように、面上の任意の
点の座標(x、y、z)を得、幾何データの取得が行わ
れる。尚、ここで得られる幾何データは評価シミュレー
ションの用途により異なるが、例えば、断面の曲線式、
面積法線方向のデータ等をもソリッドモデルから得るこ
とができる。即ち、取得したい座標の点数が増加する
と、ソリッドモデルによる計算量はほぼリニアに増加す
るが、点の計算を曲面関数式から計算すれば、処理時間
を著しく短縮することも可能である。このようにソリッ
ドモデリングから得た幾何データを実際の測定結果とみ
なし、形状評価を行う、即ち、測定値と比較して誤差範
囲を予測することによりレンズの実物形状が設計値通り
に作成されているか否かの判断を行うことができる。
Next, as shown in (c), the coordinates (x, y, z) of an arbitrary point on the surface are obtained, and the geometric data is obtained. The geometrical data obtained here differs depending on the use of the evaluation simulation, but for example,
Data in the area normal direction can also be obtained from the solid model. That is, when the number of points of the coordinates to be acquired increases, the amount of calculation by the solid model increases almost linearly, but if the calculation of the points is calculated from the curved surface function formula, the processing time can be significantly shortened. In this way, the geometric data obtained from the solid modeling is regarded as the actual measurement result, and the shape is evaluated, that is, the actual shape of the lens is created as designed by predicting the error range by comparing with the measured value. It is possible to judge whether or not there is.
【0009】図2は本発明に係る偏差シミュレーション
の手順を示す図であって、10はソリッドモデリングス
テップ、20は座標変換ステップ、30は幾何データ取
得ステップ、40は偏差量解析ステップである。ソリッ
ドモデリングステップ10では非球面レンズをモデリン
グし、該モデリング情報を次段の座標変換ステップ20
に供給し、座標変換ステップ20ではレンズを平行及び
回転移動させる条件をソリッドモデルに対して座標変換
により得る。この段階でデータがソリッドモデルである
ため、3次元的な表示が容易に可能であり、条件が決定
した後、幾何データ取得ステップ30にてレンズの幾何
データを計算し、取得する。
FIG. 2 is a diagram showing the procedure of the deviation simulation according to the present invention, in which 10 is a solid modeling step, 20 is a coordinate conversion step, 30 is a geometric data acquisition step, and 40 is a deviation amount analysis step. In the solid modeling step 10, the aspherical lens is modeled, and the modeling information is converted to the coordinate conversion step 20 in the next stage.
In the coordinate conversion step 20, the conditions for parallel and rotational movement of the lens are obtained by coordinate conversion with respect to the solid model. Since the data is a solid model at this stage, three-dimensional display can be easily performed, and after the conditions are determined, the geometric data of the lens is calculated and acquired in the geometric data acquisition step 30.
【0010】ここでレンズの幾何データは、例えば面上
の点、レンズ内部の点を任意に得ることができ、幾何デ
ータの計算方法としては、例えば集合演算により所望の
点位置に頂点を生成させても良い。このようにして算出
したデータを偏差量解析ステップ40に供給し、偏差量
解析に必要な処理を行う。即ち、ソリッドモデルから偏
差シミュレーションに必要なデータを得る方法によれ
ば、レンズデータが完全な個体モデルであるため、一つ
のデータベースから任意の形状データを得ることが可能
となる。
Here, as the geometric data of the lens, for example, a point on the surface or a point inside the lens can be arbitrarily obtained. As a method of calculating the geometric data, for example, a vertex is generated at a desired point position by a set operation. May be. The data calculated in this way is supplied to the deviation amount analysis step 40, and the processing required for the deviation amount analysis is performed. That is, according to the method of obtaining the data necessary for the deviation simulation from the solid model, since the lens data is a complete solid model, it is possible to obtain any shape data from one database.
【0011】次に、曲面評価シミュレーションについて
図3を用いて説明する。同図において、10はソリッド
モデリングステップ、50は断面位置指定ステップ、6
0は断面データ取得ステップ、70は曲面評価解析ステ
ップである。先ず、図1のソリッドモデリングステップ
と同様にソリッドモデリングを行った後、断面位置指定
ステップ50において、曲面評価断面の位置を指定す
る。ここで断面データの取得にあたって集合演算を用い
る場合には、断面位置の指定としては差をとる立体の位
置を指定するだけでよい。次に断面位置が決定した後、
断面データ取得ステップにおいて、例えば集合演算で断
面を生成し、取得する断面データは後段の曲面評価解析
ステップ70における処理に応じて点列でもよく、或い
は曲線式でも良い。曲面評価解析ステップ70では、取
得された断面データを受け取り、曲面評価の解析を行
う。尚、曲面評価に用いる断面位置とは、例えば図4に
示した如くレンズのある面に対する面であり、これはレ
ンズに対して様々な角度で指定することができる。
Next, the curved surface evaluation simulation will be described with reference to FIG. In the figure, 10 is a solid modeling step, 50 is a cross-section position designation step, 6
0 is a cross-section data acquisition step, and 70 is a curved surface evaluation analysis step. First, after performing solid modeling in the same manner as the solid modeling step of FIG. 1, in the cross-section position designation step 50, the position of the curved surface evaluation cross section is designated. Here, when the set operation is used to acquire the cross-section data, the cross-section position only needs to be specified by the position of the solid to be subtracted. Next, after the cross-section position is determined,
In the cross-section data acquisition step, a cross-section is generated by, for example, a set operation, and the cross-section data to be acquired may be a sequence of points or a curve expression depending on the processing in the curved surface evaluation analysis step 70 in the subsequent stage. In the curved surface evaluation analysis step 70, the acquired cross-section data is received and the curved surface evaluation is analyzed. The cross-sectional position used for curved surface evaluation is, for example, the surface with respect to the surface on which the lens is present as shown in FIG. 4, and this can be specified at various angles with respect to the lens.
【0012】続いて、ソリッドモデルと曲面データとを
併せもつシミュレーションの構成について図5を用いて
説明する。尚、前記図1及び図2と同一部分には同一符
号を付し、その説明を省略する。同図において、80は
曲面の関数・制約条件であり、90は幾何データ取得ス
テップである。先ず、図1及び図2に示したものと同様
に、ソリッドモデルステップ10において、ソリッドモ
デラーでレンズをモデリングすると共に、対象曲面につ
いての情報を曲面の関数・制約条件80に持たせる。
Next, the configuration of the simulation having both the solid model and the curved surface data will be described with reference to FIG. The same parts as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the figure, 80 is a curved surface function / constraint condition, and 90 is a geometric data acquisition step. First, in the same manner as that shown in FIGS. 1 and 2, in the solid model step 10, the lens is modeled by the solid modeler, and information about the target curved surface is given to the curved surface function / constraint 80.
【0013】シミュレーションのための座標変換等は座
標変換ステップ20において行い、幾何データ取得ステ
ップにおいて幾何データを算出するが、この際、幾何デ
ータを得る曲面が前記曲面の関数・制約条件に該当する
曲面である場合、ソリッドモデルから得たデータを用い
ず、曲面の式から幾何データを計算する。ここで曲面の
関数から幾何データを得る一例としては、陰関数を収束
手法で解く等が考えられる。このようにして得た幾何デ
ータを偏差量解析部40に適した形式にフォーマット化
して出力し、非球面レンズの偏差量の解析を行う。即
ち、予め与えられた曲面関数を用いることにより、ソリ
ッドモデルのデータを用いることなく幾何データを取得
するので、対象曲面のデータを得る計算量を著しく減ら
すことができる。
Coordinate conversion for simulation is performed in the coordinate conversion step 20, and geometric data is calculated in the geometric data acquisition step. At this time, the curved surface from which the geometric data is obtained corresponds to the function / constraint condition of the curved surface. If, then the geometric data is calculated from the equation of the curved surface without using the data obtained from the solid model. Here, as an example of obtaining geometric data from a function of a curved surface, it is conceivable to solve an implicit function by a convergence method. The geometric data thus obtained is formatted and output in a format suitable for the deviation amount analysis unit 40, and the deviation amount of the aspherical lens is analyzed. That is, by using the surface function given in advance, the geometric data is acquired without using the data of the solid model, so that the amount of calculation for obtaining the data of the target surface can be significantly reduced.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、ソリッドモデルか
ら偏差シミュレーションに必要なデータを得る手法を用
いると、レンズデータが完全な個体モデルであるため。
一つのデータベースから任意の形状データを得ることが
できる。また、ソリッドモデル及び曲面関数の両方を持
つデータベースから偏差シミュレーションに必要なデー
タを得る方法では、ソリッドモデルによりシミュレーシ
ョンに必要な操作とその結果が簡単に行うことができ、
曲面関数により対象曲面からのデータを得る計算量を低
減することができる。更に、ソリッドモデルから曲面評
価に必要なデータを得る手法によれば、データが完全な
個体モデルであり、ソリッドモデルの一般的な操作によ
り曲面評価に必要な断面位置を容易に設定、計算、表示
することができる。
As described above, the lens data is a complete individual model when the method for obtaining the data necessary for the deviation simulation from the solid model is used.
Arbitrary shape data can be obtained from one database. Moreover, in the method of obtaining the data required for the deviation simulation from the database having both the solid model and the surface function, the operation required for the simulation and the result can be easily performed by the solid model.
The amount of calculation for obtaining data from the target curved surface can be reduced by the curved surface function. Furthermore, according to the method of obtaining the data required for curved surface evaluation from the solid model, the data is a complete individual model, and the cross-sectional position required for curved surface evaluation can be easily set, calculated, and displayed by general operation of the solid model. can do.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】(a)は本発明に係る偏差シミュレーションの
プロセスを示した図、(b)は本発明に係る偏差シミュ
レーションのプロセスを示した図、(c)は本発明に係
る偏差シミュレーションのプロセスを示した図。
1A is a diagram showing a deviation simulation process according to the present invention, FIG. 1B is a diagram showing a deviation simulation process according to the present invention, and FIG. 1C is a deviation simulation process according to the present invention. The figure which showed.
【図2】本発明に係る偏差シミュレーションの構成を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a deviation simulation according to the present invention.
【図3】本発明に係る曲面評価シミュレーションを示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a curved surface evaluation simulation according to the present invention.
【図4】本発明に係る曲面評価に用いる断面位置の一例
を示した図。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross-sectional position used for curved surface evaluation according to the present invention.
【図5】本発明に係るソリッドモデルと曲面データとを
併せもつシミュレーションの構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a simulation having both a solid model and curved surface data according to the present invention.
【図6】光軸回転対象体のレンズの評価を説明するため
の図。
FIG. 6 is a diagram for explaining evaluation of a lens of an optical axis rotating object.
【図7】レンズ測定器とレンズ間のセッティング誤差を
説明するための図。
FIG. 7 is a diagram for explaining a setting error between a lens measuring device and a lens.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
10・・・ソリッドモデリングステップ、 20・・
・座標変換ステップ、30・・・幾何データ取得ステッ
プ、 40・・・偏差量解析ステップ、50・・・
断面位置指定ステップ、 60・・・断面データ取
得ステップ、70・・・曲面評価解析ステップ、
80・・・曲面の関数・制約条件 90・・・幾何データ取得ステップ
10 ... Solid modeling step, 20 ...
-Coordinate conversion step, 30 ... Geometric data acquisition step, 40 ... Deviation amount analysis step, 50 ...
Cross-section position designation step, 60 ... Cross-section data acquisition step, 70 ... Curved surface analysis step,
80: curved surface function / constraint 90: geometric data acquisition step

Claims (3)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 非球面レンズの偏差量を評価するシミュ
    レーションにおいて、レンズをソリッドモデルでモデリ
    ングし、ソリッドモデルでシミュレーションに必要な座
    標変換等を行い、面上の点の座標を取得することを特徴
    とする偏差シミュレーション方法。
    1. In a simulation for evaluating the deviation amount of an aspherical lens, the lens is modeled by a solid model, the coordinate transformation required for the simulation is performed by the solid model, and the coordinates of points on the surface are acquired. Deviation simulation method.
  2. 【請求項2】 非球面レンズの偏差量を評価するシミュ
    レーションにおいて、レンズをソリッドモデルでモデリ
    ングし、シミュレーションに必要な情報のみ陰関数・パ
    ラメータ関数等で併せもち、表示での面塗座標変換等は
    ソリッドモデルで行い、面情報を取得するときはソリッ
    ドモデルでの変更点を面情報に更新し、シミュレーショ
    ンに必要な情報を取得することを特徴とする偏差シミュ
    レーション方法。
    2. In a simulation for evaluating the deviation amount of an aspherical lens, the lens is modeled by a solid model, and only the information necessary for the simulation is combined with an implicit function, a parameter function, etc. A deviation simulation method characterized in that a solid model is used, and when the surface information is acquired, the changes in the solid model are updated to the surface information and the information necessary for the simulation is acquired.
  3. 【請求項3】 非球面レンズの曲面を評価するシミュレ
    ーションにおいて、ソリッドモデルよりレンズ断面の情
    報を取得したことを特徴とする曲面評価シミュレーショ
    ン方法。
    3. A curved surface evaluation simulation method characterized in that in a simulation for evaluating a curved surface of an aspherical lens, information on a lens cross section is acquired from a solid model.
JP18996294A 1994-07-20 1994-07-20 Evaluation simulation method for aspheric lens Pending JPH0835909A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105627947A (en) * 2015-12-23 2016-06-01 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Measurement method of rotary symmetry unknown aspherical surface error and measurement device

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