WO2005118246A1 - 成形型の設計方法、成形型及び成形品 - Google Patents

成形型の設計方法、成形型及び成形品 Download PDF

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WO2005118246A1
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shape
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design
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Yasunori Ueno
Yoshiyuki Sato
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Hoya Corporation
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    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present invention relates to a molding die design method for designing a molding die for molding a molded product having a desired shape by correcting a shape change of the molded product when molding the molded product (for example, an optical lens) from the molding die.
  • the present invention also relates to a molding die designed by the method for designing a molding die, and a molded product molded by the molding die.
  • the design value of the optical lens is used as it is for the mold, and then the mold is designed and manufactured.
  • the optical lens is manufactured using the mold, the optical lens is manufactured in the same shape as the design value. May not be. The reason for this is that the molding surface of the mold is not accurately transferred to the lens surface due to molding shrinkage depending on the material and stress due to the shape of the optical lens.
  • the molded optical lens when the optical lens is molded using a molding die having a spherical molding surface that forms a spherical lens, the molded optical lens may have a surface shape other than a spherical surface including an aspherical shape. Therefore, when designing a mold, it is necessary to take into account these various factors and add appropriate shape correction to the mold.
  • the correction amount of the molding surface of these molds differs depending on the refractive power of the optical lens, the lens material, and the shape of the designed curved surface, and the combination tends to be complicated. To determine the appropriate amount of correction, it is necessary to experimentally verify the actual deformation in each mold.
  • Specific operations include (a) test molding all types of optical lenses using a corresponding mold, and (b) measuring errors with respect to design values of the optical lenses. Then, (c) multiply the measured error by various coefficients to calculate a temporary correction amount (empirical value) and recreate the mold. (D) Test-mold the optical lens again with the reshaped mold, and (e) measure the shape error of the optical lens. It is a general method to optimize the correction by repeating the above (c) to (e).
  • the astigmatic refractive power corresponding to the astigmatism prescription is in the range of 0.25 diopter (D) to 2.00 diopter one (D), and the unit of the refractive power is 0.25D pitch, the type of astigmatism is 8 Kind is required. Therefore, when the spherical and astigmatic prescriptions are combined, it is necessary to support 448 types of lens powers in one product, and since the mold is composed of the upper and lower molds, the total is 896 types .
  • the correction method applied to the molding surface of the molding die involves a single curvature using the least squares method so that the error between the molded optical lens and the design value of the optical lens is minimized.
  • a method is known in which a spherical shape having the following is obtained, and the curvature of the spherical shape is used as an average curvature to correct a molding die (first conventional technique).
  • Patent Document 1 As a second conventional technique, in the case of a simple shape, a deformation in consideration of shrinkage can be predicted, and there is a method of applying the predicted value as a correction amount (Patent Document 1). .
  • a three-dimensional shape is measured by an aspherical measuring device, a shape error from a design value is obtained, and correction is performed based on the shape error measurement value excluding a setting error for the measuring device.
  • Patent Document 2 There is also a method (Patent Document 2).
  • Patent Document 1 JP-A-2003-117925
  • Patent Document 2 JP-A-8-216272
  • an ophthalmic lens has a meniscus shape having convex and concave forces, and the shape is complicated. It is difficult to design a mold by predicting the amount of deformation in consideration of shrinkage.
  • the shape error measurement value includes noise such as the roughness of the lens surface and the influence of foreign matter or the like attached to the lens surface. . For this reason, noise other than the shape error is reflected in the correction amount, and the accuracy of the correction is reduced, and the molding force may not be able to mold the optical lens with high accuracy.
  • An object of the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and corrects a shape deformation of a molded product when the molded product is molded from a molding die, thereby obtaining a desired shape having a curved surface of an aspherical surface. It is an object of the present invention to provide a molding die capable of efficiently designing a molding die for molding a molded product, and a method of designing the molding die.
  • Another object of the present invention is to provide a molded product using the above mold. Means for solving the problem
  • the method of designing a molding die according to claim 1 provides a molding die whose molding surface is formed into a spherically designed curved surface of a molded product, and uses the curved surface shape of the molded product molded from this molding die.
  • the measured curved surface of the molded product is compared with the designed curved surface of the molded product to determine an error between the two curved surfaces, and information corresponding to the error is used to form a molded product having a curved spherical surface.
  • the design value of the molding surface of the molding die that molds the molded product with the aspherical curved surface is corrected using the above correction information that is suitable for the molded product with the aspherical curved surface. It is characterized by designing.
  • a method of designing a molding die according to claim 2 is the method according to claim 1, wherein the correction information suitable for a molded article having an aspherical curved surface is a curved surface to be molded.
  • the correction information suitable for a molded article having an aspherical curved surface is a curved surface to be molded.
  • the method for designing a molding die according to claim 3 provides a molding die whose molding surface is formed into a spherically designed curved surface of a molded product and prepares a curved surface shape of the molded product molded from this molding die. Measure and approximate the measured value to the aspheric surface equation to identify the curved surface of the molded product as an aspheric surface.
  • the expression of the non-spherical surface includes a spherical component on the curved surface of the molded product and a spherical component on the curved surface of the molded product. It is a polynomial including components other than.
  • a method for designing a molding die according to claim 5 is the invention according to claim 3 or 4, wherein the expression of the aspheric surface is a spherical component on the curved surface of the molded product and a spherical component on the curved surface of the molded product. It is characterized by adding components other than the shape.
  • the method for designing a molding die according to claim 6 is the invention according to any one of claims 3 to 5, wherein the expression of the aspheric surface is such that: Z is the axis of the molding from the vertex of the molding.
  • K is conic constant
  • the overall shape correction information for correcting the overall shape of the molding surface of the molding die formed on the spherical design curved surface of the molded product is obtained.
  • the polynomial component, which is the second term in (1), is used to calculate the shape of the molded product from the spherical surface to the curved surface.
  • local shape correction information for correcting the local shape of the molding surface of the molding die formed on the design curved surface of the spherical shape of the molded product is obtained. It is characterized in that a database is created for each of the characteristics of the molded product having a spherical design curved surface separately and independently.
  • the characteristic is determined based on the difference between the radius of curvature of the reference spherical surface represented by the spherical component and the radius of curvature of the spherical design surface of the molded product.
  • a method of designing a molding die according to claim 9 is the invention according to claim 7 or 8, wherein the local shape correction information is obtained by converting the polynomial component, which is the second term of equation (1), into The shape change calculated using the height ( ⁇ value) of the component other than the spherical shape on the curved surface of the molded product and the height ( ⁇ value) of the designed curved surface of the spherical shape of the molded product It is characterized in that it is determined on the basis of the rate, and the above-mentioned shape change rate is stored in a database.
  • a method of designing a molding die according to claim 10 is the invention according to any one of claims 3 to 9, wherein the characteristic of the molded product is a lens material of an optical lens which is the molded product and a spherical shape. Of the design curved surface.
  • a method for designing a molding die according to claim 11 is the method according to any one of claims 3 to 10, wherein the molding surface of the molding die for molding a final molded product having an aspherical curved surface.
  • the design is performed by adding the entire shape correction information and the local shape correction information in a database that are compatible with the molded product having the aspherical surface to the aspherical design surface of the molded product. It is a feature.
  • the method of designing a molding die according to claim 12 is the invention according to claim 11, wherein the entire shape correction information in a database adapted to a final molded product having an aspherical curved surface.
  • the local shape correction information, the curvature radius to be molded is the same lens material as that of the aspherical molded product, and the radius of curvature that matches the average radius of curvature of the aspherical design curved surface of the molded product is It is characterized in that it is the entire shape correction information and the local shape correction information that are databased for the design curved surface of the spherical molded product.
  • a molding die according to claim 13 is characterized by being formed by performing the method of designing a molding die according to any one of claims 1 to 12.
  • a molded article according to claim 14 is characterized by being molded using the mold according to claim 13.
  • the molded article according to claim 15 is characterized in that the molded article according to claim 14 is a meniscus-shaped spectacle lens.
  • information corresponding to an error between the measured curved surface of the molded product and the design curved surface of the spherical shape of the molded product is obtained by molding the molded product having the spherical curved surface.
  • the design value of the molding surface of a molding die that molds a molded product with an aspherical curved surface is specified using the above-mentioned correction information that is suitable for the molded product with the aspherical curved surface. Correct and design.
  • correction information suitable for a molded product having an aspherical curved surface correction information for correcting the design value of a molding surface of a molding die for molding a molded product having an aspherical curved surface can be obtained in a short time. Can be determined. As a result, it is possible to efficiently design a molding surface of a mold for molding a molded product having a desired shape having a curved aspheric surface.
  • a molded product is molded from a molding die whose molding surface is formed into a spherically designed curved surface of the molded product. Is measured, the measured value is approximated to an aspherical surface equation, and the curved surface of the molded article is specified as an aspherical surface. From this, it is possible to quantify and specify not only the spherical surface component but also the component other than the spherical surface in the curved surface shape of the molded article by approximating the aspherical expression.
  • the error between the curved surface of the molded product specified as an aspheric surface and the designed curved surface of the spherical shape of the molded product is obtained by accurately incorporating the spherical shape component and the component other than the spherical shape. Is also accurate.
  • the measured value of the curved surface shape of the molded article is approximated to an aspherical expression, and the curved surface shape of the molded product is determined as an aspheric surface by quantitative determination. It is possible to extract only the surface shape of the curved surface of the molded article by eliminating noise such as difference and surface roughness of the curved surface of the molded article. Further, information corresponding to an error between the curved surface of the molded product specified by the aspherical formula and the design curved surface of the spherical shape of the molded product is used as correction information for molding a molded product having a spherical curved surface. A database is created for each characteristic of the molded article.
  • the correction information for correcting the design value of the molding surface of a molding die for molding a molded product having an aspherical surface shape is obtained by extracting correction information suitable for a molded product having an aspherical curved surface into a database. It can be fixed in time.
  • overall shape correction information for correcting the overall shape of the molding surface of the molding die formed on the spherical design curved surface of the molded product is obtained.
  • the polynomial component which is the second term of the above equation (1), is formed on the spherically designed surface of the molded article.
  • Local shape correction information for correcting a local shape of the molding surface of the molding die is obtained.
  • the molding surface of the molding die can be designed by performing appropriate correction by reflecting the information.
  • FIG. 1 is a side sectional view showing a mold having an upper mold and a lower mold manufactured by carrying out the first embodiment of the method of designing a mold according to the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing a molding curved surface, a design curved surface, and the like of an optical lens which is a molded product subjected to a test molding force test molding in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing calculation of overall shape correction information and local shape correction information in the design procedure of the upper mold and the lower mold of FIG.
  • a molding die 10 shown in FIG. 1 is for molding a plastic spherical lens by a production method called a casting method, and includes an upper mold 11, a lower mold 12, and a gasket 13.
  • the upper mold 11 and the lower mold 12 are collectively referred to as a lens matrix.
  • the gasket 13 is formed in a cylindrical shape with an elastic resin, and keeps the upper mold 11 and the lower mold 12 apart from each other by a predetermined distance on the inner peripheral surface to maintain liquid tightness.
  • a cavity 14 is constituted by the upper mold 11, the lower mold 12 and the gasket 13.
  • the gasket 13 is provided with an injection part 15 for injecting a monomer, which is a raw material of an optical lens, into the cavity 14. Further, the height of the gasket 13 is set to a dimension that can secure the thickness of the peripheral portion of the optical lens which is a molded product.
  • the upper mold 11 and the lower mold 12 are made of glass or the like.
  • the upper mold 11 is formed in a concave shape so as to form a curved surface (convex surface) of the optical lens.
  • the lower mold 12 is formed in a convex shape so as to form a curved surface (concave surface) of the optical lens.
  • the surface forming the lens curved surface of the optical lens is called a used surface 16, and the surface not forming the lens curved surface is used. Not used surface 17
  • a monomer that is a raw material of an optical lens is prepared (Sl).
  • This monomer is a thermosetting resin, which is prepared by adding a catalyst and an ultraviolet absorber to the resin, and filtered with a filter (S2).
  • the upper mold 11 and the lower mold 12 are assembled to the gasket 13 to complete the mold 10 (S3).
  • the monomer prepared as described above is injected into the cavity 14 of the molding die 10, and is heated and polymerized in an electric furnace to be cured (S4).
  • S5 the polymerization of the monomer
  • the optical lens is classified into a finished product and a semi-finished product (semi-finished product), and the second surface is polished for the semi-finished product according to the prescription.
  • a dyeing process to obtain a color product
  • a strengthening coating process to strengthen against scratches
  • an anti-reflection coating process for anti-reflection (S7) to anti-reflection
  • S8 final inspection
  • the finished product becomes a product after this final inspection (S9).
  • the upper mold 11 and the lower mold 12 can be obtained by pressing both sides of the pressed thickness! And glass blanks.
  • these glass blanks are prepared (S11).
  • the surface defect layer on the pressed surface of the glass blunter is removed, and the used surface 16 and the non-used surface 17 are set to a predetermined radius of curvature.
  • Use surface 16 and non-use surface 17 are obtained.
  • the above calorie of the glass blantus is performed by grinding and polishing.
  • a diamond wheel is used for a free-form surface grinder that performs NC control, and both surfaces (used surface 16 and non-used surface 17) of the glass blantus are provided with a predetermined radius of curvature. (S12).
  • the upper mold 11 and the lower mold 12 are formed from the glass blantus.
  • the polishing step was performed by using a polishing dish in which polyurethane or felt was adhered to a rubber hollow dish and using fine particles such as cerium oxide and zirconium oxide as an abrasive, and formed by grinding. Both surfaces of the upper mold 11 and the lower mold 12 are polished (S13). This grinder According to the process, the surface irregularities on the used surface 16 and the non-used surface 17 of the upper mold 11 and the lower mold 12 generated in the grinding process are removed to make the surface transparent (graining). Further, the used surface 16 and the non-used surface 17 are effectively finished to a sufficient surface accuracy.
  • the upper mold 11 and the lower mold 12 are inspected (S14), and a hidden mark serving as a reference position of the layout pattern is marked on the use surface 16 (S15).
  • the layout pattern indicates the optical layout of the optical lens, and is used when a circular optical lens is framed in an eyeglass frame. This layout pattern is erasably marked on the surface of the optical lens.
  • a molding die 10 for test molding an optical lens as a molded product is prepared.
  • the optical lens to be molded is a spherical lens having a spherical curved surface. Therefore, the use surface 16 as the molding surface in the upper mold 11 and the lower mold 12 of the molding die 10 is also formed in a spherical shape.
  • the radius of curvature of the use surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 is a set value of the curved surface of the optical lens (for example, a design vertex radius of curvature R which is a radius of curvature of the vertex power of the lens).
  • the curved surface of the optical lens having 0 is referred to as a design curved surface 20 (FIG. 5).
  • a molding test is performed using the mold 10 having the above-described upper mold 11 and lower mold 12, a monomer is injected into the mold 10, and heat polymerization is performed to obtain a test molded article. Mold the optical lens.
  • the curved shape of the test-molded optical lens is not formed into a spherical shape due to thermal shrinkage of the monomer.
  • the present inventor has found that the main component of the amount of error due to a shape change after molding is approximated by an aspherical surface expression expressed by the following expression (1). I found what I could do. That is, the curved surface shape of the test-formed optical lens is formed into a shape other than a spherical surface including an aspherical shape.
  • the curved shape of the surface of the formed optical lens is measured using a shape measuring device with reference to a transfer marking 32 (FIG. 9) described later (S21 in FIG. 7). Then, the measured value is approximated to an aspherical surface equation using the least squares method, and the curved surface of the test-formed optical lens is quantitatively determined and specified as an aspherical surface.
  • Equation (1) is also referred to as Spencer's equation.
  • equation (2) which is a modification of equation (1), is used to facilitate the calculation, and the measured values are approximated to equation (2) using the least squares method and quantified.
  • equation (2) the coefficient including the vertex curvature C and the aspherical coefficient A of the equation (1).
  • i of the coefficient B is an integer.
  • Equation (1) Equation (2)
  • the curved surface shape of the test-molded optical lens specified by the equation (1) is shown as a formed curved surface 21 in FIG.
  • the formed curved surface 21 has an aspherical shape.
  • ZN in FIG. 5 represents a component other than the spherical shape of the molding curved surface 21 of the optical lens quantified and specified by the equation (1), and is the second term of the equation (1). Shows polynomial components.
  • the polynomial component indicated by ZN is an error component with respect to the reference spherical component of the first term of equation (1), as shown by reference numeral 23 in FIG. / Puru.
  • the data of the optical lens specified by test molding and quantitatively determined by the equation (1) is analyzed (S22 in FIG. 7).
  • the vertex curvature C vertex curvature radius R
  • the aspherical coefficients A, A, A, and A of Expression (1) are used.
  • the vertex radius of curvature of the molding curved surface 21 of the optical lens which is formed from the molding die 10 having the upper mold 11 and the lower mold 12 formed on the surface 20 and determined by the formula (1) and specified.
  • the reference spherical component which is the first term of equation (1), which is determined by quantitatively determining the test-formed optical lens
  • the polynomial component which is the second term of equation (1)
  • FIG. 12B shows correction values of the spherical component of the shape error on the concave side.
  • FIG. 12 (b) shows that even when the surface shape of the lens changes, the spherical component correction value on the concave side is constant except for a part of the shape.
  • FIG. 12A shows correction values of the shape error on the convex side of the spherical component.
  • the correction value shown in FIG. 12A shows that the convex shape is constant when the refractive power is 4D or more. That is, the overall shape correction value indicates that the correction value of the shape error is constant on both the concave and convex surfaces when the refractive power is 4D or more.
  • the aspherical component of the shape error shows different values for all refractive powers, and there is no tendency for the shape error and the correction value and the shape of the molded product.
  • the spherical component and the aspherical component of the shape error are integrally corrected. Therefore, the correction value is changed for all the shapes.
  • the correction of the shape error spherical component of the lens shape having a refractive power of 4D or more, which does not need to be changed, is also changed, so that the correction value determination is further complicated. As a result, trial production is sufficiently repeated for all molds, and an appropriate correction value is determined.
  • This embodiment is By separately obtaining the correction information by separating the spherical component and the aspherical component of the shape error, it is possible to perform appropriate correction and easily design a molding die.
  • the difference ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ in the ⁇ direction between the radius of curvature R and the design vertex radius of curvature R on the design surface 20 of the optical lens is defined as
  • This overall shape correction information is correction information necessary for the molded optical lens to obtain a desired refractive power.
  • the design vertex radius of curvature R on the design surface 20 of the optical lens may not coincide with the contraction rate of the material.
  • the shrinkage ratio differs for each material.
  • the molded product can be obtained by using the overall shape correction information and the local shape correction information described later. ) Can be formed into a desired shape.
  • the spherical shape of the shaped curved surface 21 (FIG. 5) of the optical lens represented by the polynomial component, which is the second term of Equation (1), which is obtained by quantifying the shaped optical lens, is shown.
  • the shape change rate is calculated using the height (Z value) ZN of the component other than the above and the height (Z value) ZM of the designed curved surface 20 of the optical lens.
  • the local shape correction information is determined by calculating, at each position from the vertex of the optical lens, a value obtained by multiplying the shape change rate at the position by the height ZM of the design curved surface 20 of the optical lens at the position.
  • the design value of each position from the lens apex on the use surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 formed on the design curved surface 20 of the optical lens corresponds to the position.
  • the whole shape correction information (difference H) is added in the Z direction to the design value of the entire use surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 to which the local shape correction information has been added.
  • the error of the spherical component on the curved surface 21 of the optical lens to be molded is eliminated.
  • the design values of the use surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 are corrected, and the use surface 16 is designed.
  • the addition of the overall shape correction information may be performed only on the design value of the working surface 16 of the lower mold 12.
  • the reason is that the lower mold 12 is common to various optical lenses, and the number of surfaces 16 to be corrected is smaller than that of the upper mold 11! /.
  • the reason is that the optical lens formed by the use surface 16 of the lower mold 12 This is because, by changing the radius of curvature of the curved surface (concave surface), the influence on the curved surface (convex surface) of the optical lens is considered to be uniform.
  • the design value of the curved surface of the optical lens is expanded and the design value of the use surface 16 is increased. It is calculated (S31). Based on the calculated design values, the upper mold 11 and the lower mold 11 are adjusted so that the surface 16 to be used is equal to the design curved surface (design vertex radius of curvature R) of the optical lens.
  • the mold 12 is manufactured, and the mold 10 is assembled (S32).
  • the optical lens is test-molded by injecting the monomer into the assembled mold 10, and the curved shape of the optical lens as the molded product is shaped based on the transfer marking 32 (FIG. 9) described later. It measures using a measuring device (S33).
  • a measuring device for example, a force non-contact type three-dimensional measuring device (for example, UA3P manufactured by Matsushita Electric Co., Ltd.) or the like mainly using Taylor Surf manufactured by Taylor Hobson can be used in this embodiment. Yes, and there is no particular limitation on the measuring device.
  • a ruby or diamond is placed at the tip of the probe, the tip moves while contacting the surface of the lens, and scans the lens surface to measure the surface shape. It is only.
  • the three-dimensional measuring device scans the surface by floating a minute amount from the measurement surface by the intermolecular force.
  • the data of the optical lens quantified by the equation (1) is analyzed (S34).
  • local shape correction information is calculated from (step S36).
  • the calculated local shape correction information and overall shape correction information are applied to the upper mold 11 and the lower mold 12 formed on the design curved surface (design vertex radius of curvature R) of the optical lens.
  • the design value is added to the design value of each use surface 16 to correct the use surface 16 (S37).
  • the design of the non-use surface 17 of the upper mold 11 and the lower mold 12 is executed (S38). Then, data for the processing machine is created from the design values of the used surface 16 and the non-used surface 17 in the upper mold 11 and the lower mold 12 (S39). Thereafter, the glass blanks are selected, and the upper mold 11 and the lower mold 12 of the molding die 10 are manufactured by a grinding machine and a polishing machine (S40).
  • the optical lens formed by the mold 10 having the upper mold 11 and the lower mold 12 manufactured as described above has a desired spherical surface.
  • FIG. 10A shows a shape error measurement result when the curved surface of the molded article according to the present embodiment is measured in different diameter directions (two orthogonal directions in the figure).
  • FIG. 10 (B) shows a shape error measurement result when the curved surface of the molded product according to the first conventional technique is measured in different diameter directions (two orthogonal directions in the figure).
  • 10 (A) and 10 (B) show the measurement results of a molded product obtained by molding an optical lens having a surface refractive power of 5. OOD (diopter) with the molding die 10.
  • OOD diopter
  • the horizontal axis indicates the distance (mm) from the lens center (apex), and 0 at the center of the graph indicates the center of the optical lens.
  • the vertical axis indicates the refractive power error amount, and OOD indicates no error.
  • the shape error amount of the molded article formed by the present embodiment and the first conventional technique will be described in detail.
  • the lens center will be described.
  • the central part of the lens is frequently used and is particularly important as the optical center.
  • the error amount at the center of the optical lens is clearly different, and the error amount is 0.06D in the present embodiment (FIG. 10 (A)), whereas the error amount is 0.06D in the first prior art (FIG. 10 (B)). This is the error amount of 0.18D. Therefore, it is understood that the accuracy of the present embodiment is three times higher than that of the above-described conventional technology.
  • peripheral portions other than the lens center portion will be described.
  • the shape error with respect to the design curved surface of the optical lens is smaller in the molded product according to the present embodiment at any position of each part of the lens. Comparing the shape error around the outer diameter of 50 mm of the spectacle lens used in the general spectacle frame, the error amount is about 0.02D in the present embodiment, but is 0.04D in the first prior art. . Therefore, it is clear that the accuracy of the present embodiment is about twice as high as that of the conventional technology.
  • the amount of error in the present embodiment is smaller and more gradual from the center to the peripheral portion of the lens than in the first related art. Therefore, even if the gaze position moves from the central part to the peripheral part due to the rotation of the eyeball, there is also an effect that there is little discomfort.
  • the optical lens molded by the molding die 10 according to the design method of the present embodiment has a shape substantially equal to the designed curved surface.
  • the optical lens formed by the mold according to the first conventional technique has a shape far from the designed curved surface.
  • the vertical axis in FIGS. 10A and 10B indicates a refractive power error (unit: D (diopter)).
  • This refractive power error is obtained by calculating the error of the radius of curvature r (unit: m) indicating the curved surface shape of the optical lens by the following equation (3) using the surface refractive power P (unit: D (diop ))).
  • n is the refractive index of the optical lens.
  • the sum of the respective surface refractive powers of the convex surface and the concave surface represents the refractive power of the optical lens.
  • the transfer mark 32 (FIG. 9A) used as a reference when measuring the curved surface shape of the optical lens formed by the test will be described.
  • the transfer mark 32 is formed by transferring the mark (not shown) formed on the use surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 of the mold 1S to the curved surface 31 of the optical lens 30 formed by the test molding. It is.
  • the transfer mark 32 is formed by a vertex transfer mark portion 33 formed at the vertex O on the curved surface 31 of the optical lens 30 and the curved surface 31 perimeter And a pair of peripheral transfer mark portions 34A and 34B formed at a point symmetrical position with respect to the vertex O. Further, the vertex transfer mark portion 33 radiates at a predetermined distance from the main vertex transfer mark portion 35 formed at the vertex O of the curved surface 31 and is formed orthogonal to each other. And a sub vertex transfer mark portion 36.
  • the main vertex transfer mark portion 35 is a circular convex portion having a diameter of about 0.5 mm.
  • the peripheral transfer mark portions 34A and 34B are circular convex portions having a diameter of about 1 mm.
  • the length S of the sub vertex transfer mark portions 36 is about 2 mm, the distance T between the sub vertex transfer mark portions 36 in the same straight line is about lmm, and the width dimension of these sub vertex transfer mark portions 36 is It is a rectangular projection of several tens of meters.
  • the surface 16 to be used of the upper mold 11 and the lower mold 12 corresponds to the positions corresponding to the main vertex transfer mark portion 35, the sub vertex transfer mark portion 36, and the peripheral portion transfer mark portions 34A and 34B.
  • a recess-shaped marking (not shown) having the following dimensions is formed.
  • the vertex transfer marks 33 (the main vertex transfer mark portions 35 and the sub vertex transfer mark portions 36) and the peripheral portion transfer mark portions 34A and 34B are formed by being transferred onto the curved surface 31 of the optical lens 30.
  • the markings for transferring the peripheral transfer mark portions 34A and 34B have a diameter of about lmm and are cut to a depth of several zm.
  • the marking for transferring the main vertex transfer mark portion 35 has a diameter of about 0.5 mm and is cut to a depth of about 0.5 m or less. Further, the marking for transferring the sub vertex transfer mark portion 36 has a width of several tens of meters and is formed by marking to a depth of several tens of meters or less.
  • the vertex transfer mark portion 33 (particularly the main vertex transfer mark portion 35) and the peripheral portion transfer mark portions 34A and 34B formed by being transferred to the curved surface 31 of the optical lens 30 pass through the vertex O of the curved surface 31. They are on the same straight line L1.
  • the shape measuring instrument for measuring the shape of the curved surface 31 of the optical lens 30 passes through the peripheral transfer mark portion 34A, the vertex transfer mark portion 33, and the peripheral transfer mark portion 34B along the straight line L1 in order, and the curved surface 31 is used. By measuring the shape of the curved surface 31, the shape of the curved surface 31 can be accurately measured. Therefore, the vertex transfer mark portion 33 (particularly, the main vertex transfer mark portion 35) and the peripheral portion transfer mark portions 34A and 34B are located at positions where the curved surface 31 of the optical lens 30 is to be measured.
  • the shape measuring instrument moves along the straight line L1 along the peripheral edge transfer mark portion 34A, the vertex transfer mark portion 33, and the like.
  • the curved surface 31 of the optical lens 30 is measured by sequentially passing through the peripheral transfer mark portion 34B and the peripheral transfer mark portion 34B, since the vertex transfer mark portion 33 and the peripheral portion transfer mark portions 34A and 34B have extreme shape changes, Measured as loud noise. Therefore, when the noise of the vertex transfer mark portion 33 and the peripheral portion transfer mark portions 34A and 34B is not measured, the shape measurement on the curved surface 31 of the optical lens 30 by the shape measuring device must be accurately performed. Be clear. In this case, the setting of the optical lens 30 with respect to the shape measuring device is adjusted, and the shape measuring device sequentially passes through the peripheral portion transfer mark portion 34A, the vertex transfer mark portion 33, and the peripheral portion transfer mark portion 34B for measurement. To deal with.
  • the measured value is approximated to the aspherical expression (1) or (2) using the least squares method as described above, so that there is no influence of noise on the measured value.
  • the measurement error of the vertex transfer mark portion 33 and the peripheral portion transfer mark portions 34A and 34B is due to the fact that the peripheral portion transfer mark portions 34A and 34B are circular with a diameter of about lmm, And 34B are within about 0.5 mm.
  • the main vertex transfer mark portion 35 of the vertex transfer mark portion 33 has a circular shape with a diameter of about 0.5 mm, the main vertex transfer mark portion 35 is within about 0.25 mm.
  • the pair of the peripheral edge transfer mark portions 34A and 34B is not limited to being provided symmetrically with respect to the vertex O on the curved surface 31 of the optical lens 30, but may be provided in plural pairs.
  • the other transfer marks 34A and 34B on the straight line L2 are rotated by a predetermined angle (for example, 90 degrees) with respect to the straight line L1 including the transfer marks 34A and 34B.
  • a pair may be formed by transfer together with the transfer mark portions 34A and 34B.
  • the shape measuring instrument measures the curved surface 31 of the optical lens 30 in different diameter directions along the straight lines L1 and L2, thereby accurately measuring the curved surface 31 of the optical lens 30 such as a toric lens in both orthogonal axial directions. It becomes possible to measure.
  • the transfer mark 32 may be provided on the curved surface 31 of the optical lens 30 in an arbitrary direction, and the curved shape of the curved surface 31 may be measured by a shape measuring instrument in this direction.
  • the curved surface of the lens is specified as an aspheric surface. Therefore, of the curved surface shape of the molded optical lens, not only the spherical component but also the non-spherical component can be quantified and specified by approximating the aspherical expression (1). Therefore, the error between the curved surface of the optical lens specified as an aspheric surface and the designed curved surface of the optical lens accurately captures the spherical shape component and the component other than the spherical shape. As a result, the correction information corresponding to the above error is also accurate, and the use surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 in the molding die 10 is accurately corrected, and the upper mold 11 and the lower mold 11 are corrected.
  • the mold 12 can be designed.
  • the measured value of the curved surface shape of the molded optical lens is approximated to the aspherical expression (1), and the curved surface shape of the optical lens is quantified and specified as an aspherical surface. Therefore, noises such as measurement errors and surface roughness of the curved surface of the optical lens included in the measured values can be eliminated, and only the measured values of the curved surface of the optical lens can be extracted. For this reason, the upper mold 11 and the lower mold 12 can be designed by accurately correcting the use surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 in the molding die 10.
  • the overall shape correction information for correcting the overall shape of the used surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 in the molding die 10 is obtained.
  • the upper mold 11 and the lower mold 12 are used. Find local shape correction information for correcting the local shape of the surface 16 to be used.
  • the overall shape correction information and the local shape correction information are obtained separately and independently, so that the error of the optical lens (the error of the spherical shape component and the error of the component other than the spherical shape) can be accurately corrected.
  • the upper mold 11 and the lower mold 12 can be designed by reflecting and making appropriate corrections.
  • the correction information corresponding to (difference) can be easily calculated, and the upper mold 11 and the lower mold 12 of the molding die 10 for molding the optical lens having the desired shape can be easily designed.
  • a mark (not shown) provided on the use surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 of the molding die 10 is transferred to the curved surface 31 of the optical lens 30 shown in FIG.
  • Transfer marks 32 (vertex transfer mark portions 33, peripheral transfer mark portions 34A and 34B) are formed.
  • the transfer mark 32 is located at a position to be measured on the curved surface 31 of the optical lens 30.
  • the shape of the curved surface 31 of the optical lens 30 is measured with reference to the transfer marking 32 located at the position to be measured. Thereby, the measurement of the curved surface shape of the optical lens 30 can be accurately performed.
  • the measured value is approximated to equation (1) or equation (2) for the aspherical surface
  • the curved surface of the optical lens is specified as an aspherical surface
  • correction information is calculated
  • the upper mold model in the mold 10 is calculated.
  • the use surface 16 of the mold 11 and the lower mold 12 can be accurately designed.
  • FIG. 11 is a graph showing a shape change rate curve which is a part of the local shape correction information in a database used in the second embodiment of the molding die designing method according to the present invention.
  • FIG. 12 is a graph showing database-based overall shape correction information used in the second embodiment of the molding die design method according to the present invention.
  • the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and names, and description thereof is omitted.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in the following points.
  • steps S31 to S40 are performed in advance for all types of molds. At this time, each correction information is stored in a database. After creating the database, steps S35 to S40 are performed without performing steps S31 to S34.
  • the first embodiment relates to a lens material and a design curved surface shape of an optical lens.
  • the correction information is used to directly design the upper mold 11 and the lower mold 12 of the molding die 10.
  • the correction information obtained at that time is compiled into a database for each characteristic of the optical lens. After the database is created, it is not necessary to perform test molding again, or only by simple test molding, using the correction information stored in the database, the upper mold 10 for mass-producing each optical lens. It is designed by correcting the design values of the working surface 16 of the lower mold 12 and the lower mold 12.
  • an upper mold of a large number of molding dies 10 for molding each of a plurality of types of optical lenses having different design curved surfaces The surface 16 to be used in the mold 11 and the lower mold 12 is designed.
  • An optical lens is test-molded by using a number of the designed molds 10, and a curved surface shape is measured for each of the molded optical lenses. Then, similarly to the above embodiment, the measured value is approximated to the equation (2) to quantify the curved surface shape of each optical lens.
  • the vertex curvature C and the aspherical coefficient A the aspherical coefficient A
  • Fig. 11 when a plurality of optical lenses having different design curved surfaces are molded, the shape change rate curves of the molded optical lenses are shown at each position of the lens apex force of the optical lens. .
  • the lens material of the optical lens has a refractive index of 1.699.
  • the horizontal axis indicates the distance (mm) from the lens center, and 0 at the center of the graph indicates the optical lens center.
  • the vertical axis in FIG. 11 indicates the shape change rate, and 0% indicates no shape change. Indicates that no correction is required.
  • the shape change rate curve of the molded optical lens is calculated for each lens material having a different refractive index and for each shape of the designed curved surface of the optical lens, and is converted into a database.
  • Symbols a, b, c, d, and e in FIG. 11 indicate that the shape (curvature radius) of the design surface of the optical lens is + 2.00D equivalent shape, 0.000D equivalent shape, -2.00D equivalent shape, -6, respectively.
  • a shape change rate curve in the case of a .00D-equivalent shape and a 10.00D-equivalent shape is shown.
  • Fig. 12 shows the surface refractive power (D) in which the horizontal axis represents the lens shape.
  • Numerical value 1 on the horizontal axis shows a lens shape with a large radius of curvature and a small curve value
  • numerical value 6 on the horizontal axis shows It shows a lens shape with a small radius of curvature and a large force value.
  • the vertical axis is the overall shape correction value
  • OD indicates that correction that does not change the shape is not required.
  • Fig. 12 shows the relationship between the overall shape correction information of the formed optical lens and the shape of the designed curved surface of the optical lens when a plurality of optical lenses with different designed curved surface shapes are formed. ⁇ and the concave side are indicated by a curve j8.
  • the optical lens is a meniscus eyeglass lens having a refractive index of 1.699 and a convex surface and a concave surface.
  • the overall shape correction information of the molded optical lens is calculated for each lens material having a different refractive index and for each shape of the designed curved surface of the optical lens, and is stored in a database.
  • Figs. 11 and 12 the shape (curvature radius) of the designed curved surface of the optical lens is expressed by converting the surface refractive power (unit: D (diopter)) using the above-mentioned equation (3). Being done.
  • the shape change curve d in FIG. 11 is selected. Then, by multiplying the corresponding lens design surface height by (Z value), the local correction information is Confirm at all positions of the lens. Similarly, if the curved surface shape is equivalent to 10.00D, the shape change rate curve e in FIG. 11 is selected.
  • FIG. 11 shows that the shape change rate curve dynamically changes when the curved surface shape changes even with the same lens material. Furthermore, the surface shape value is 1.
  • the OOD curve c in FIG. 11
  • the OOD curve d in FIG. 11
  • OOD curve d in FIG. 11
  • the curved surface shape value 10.OOD curve e in FIG. 11
  • OOD curve c in FIG. 11
  • the whole lens material having the same lens material (having the same refractive index) and the same design curved shape as the optical lens to be mass-produced extract the shape correction information.
  • FIG. 12 shows that, even if the lens material is the same, if the curved surface shape changes, the overall shape correction value also changes irregularly.
  • the overall shape correction value is proportional to the surface power from 0 to 3D.
  • the surface refractive power is larger than 4D, the overall shape correction value becomes constant at -0.05D.
  • the whole shape correction value is constant except for a part of the surface refractive power. Therefore, it can be understood that shape change of a complicated shape such as a lens cannot be predicted at present, and it is difficult to perform appropriate correction with the conventional technology.
  • the use surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 of the molding die 10 is designed to have a design curved surface of an optical lens to be mass-produced.
  • the design values of the working surface 16 described above are added to the local shape correction information calculated based on the shape change rate curve extracted from the database as described above, and the overall shape extracted from the database.
  • the correction information and the correction information are added in the Z direction.
  • the design values of the working surface 16 of the upper mold 11 and the lower mold 12 for molding the optical lens to be mass-produced are corrected and calculated, and the upper mold of the molding die 10 is calculated.
  • the second embodiment has the same effects as the effects (1) to (5) of the first embodiment, and also has the following effect (6). ).
  • correction information for forming a molded product (optical lens) having a spherical curved surface, which is made into a database in the second embodiment, is used. Designing the surface to be used as the molding surface in the upper mold and the lower mold of the mold that molds a molded product (optical lens) with a curved aspheric surface using the shape change rate (part of the It is designed to correct the value.
  • the whole shape correction information for molding an optical lens having a spherical curved surface and the shape change rate as a part of the local shape correction information are stored in a database for each characteristic of the optical lens having a spherical design curved surface.
  • the method for implementing the method is the same as in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the characteristics of the optical lens are a lens material of the optical lens having a spherical curved surface and a design curved surface having a spherical shape.
  • the design of the surface to be used in the upper mold and the lower mold of a molding die for molding an optical lens having an aspherical curved surface is based on a database based on an optical lens having an aspherical shape.
  • the overall shape correction information and the shape change that is a part of the local shape correction information Start by taking the conversion rate.
  • the curved surface to be molded is the same lens material as the aspherical optical lens, and the apex radius of curvature or the radius of curvature coincides with the average radius of curvature of the aspherical design curved surface of the optical lens.
  • the apex radius of curvature is, for example, the radius of curvature at the apex of the aspherical design surface of the optical lens to be molded.
  • the above-mentioned average radius of curvature refers to the average radius of curvature of the entire aspherical design surface of the optical lens to be molded.
  • the radius of curvature at the top of the design curved surface of an optical lens whose aspheric surface is to be molded is +2. OOD (diopter).
  • the corresponding database is referred to. For example, from the whole shape correction information shown in FIG. 12, on the convex side as the whole shape correction information, the corresponding whole shape correction value 0 on the curve ⁇ in the 2D of “refracting power representing the convex side lens shape” on the horizontal axis. Remove 100D.
  • the value at an arbitrary position from the lens vertex in the extracted shape change rate is multiplied by the height (Z value) of the design curved surface of the aspherical shape of the optical lens at the corresponding position.
  • the local shape correction information at the position is calculated.
  • the local shape correction information is calculated at all positions of the optical lens whose curved surface is aspheric.
  • Database force Adds the local shape correction information calculated based on the extracted shape change rate and the entire shape correction information from which the database force is also extracted in the z direction.
  • the local shape correction information calculated at each position of the optical lens having the aspherical curved surface is converted into the upper mold and the lower mold designed on the aspherical design curved surface. Add in the Z direction to the design value of each position on the mold use surface.
  • the whole shape correction information the whole shape correction information from which the database force is also taken out is used, for example, for the top of the upper mold and the lower mold used on the design surface of the aspherical shape. Add to the design value in the Z direction.
  • the upper mold of the mold for molding an optical lens having an aspherical curved surface and the design value of the used surface in the lower mold are corrected and calculated, and the upper mold of the mold is calculated. Design the mold and lower mold.
  • the third embodiment also has the following effect (7) in addition to the effects (1) to (5) of the first embodiment.
  • an optical lens is manufactured by molding using a casting method.
  • the present invention can be applied to a case where an optical lens is manufactured by a manufacturing method other than the casting method.
  • it is applied to correction of cutting surface shape data in grinding, correction of shape of polishing tool (polishing plate) in polishing and correction of refractive power. it can.
  • the present invention is applicable to correction of a thermo-soft mold.
  • the molding die is glass
  • the present invention can be applied to the case of molding with another molding die having a high heat shrinkage, for example, a mold.
  • a force toric surface, an atomic surface, or the like described in the case of a rotationally symmetric optical lens having a spherical surface or an optical lens having an aspheric surface as a final molded product can be used as a final molded product.
  • the main meridian has two main meridians perpendicular to the toric surface, and each main meridian has a spherical shape.
  • An atomic surface is one whose main meridian is formed in an aspherical shape.
  • the curved surface shape of the optical lens as a molded product is measured on one meridian (that is, diameter) passing through the center of the optical lens, and data analysis is performed.
  • the data may be measured on multiple meridians (that is, diameters) passing through the center of the optical lens, the data may be interpreted, and an average value of these may be calculated.
  • FIG. 1 is a side sectional view showing a mold having an upper mold and a lower mold manufactured by carrying out a first embodiment of a method of designing a mold according to the present invention.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing the lower mold of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for manufacturing an optical lens (plastic lens) using the mold of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a manufacturing procedure of an upper mold and a lower mold of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a graph showing a molding curved surface 21 and a design curved surface 20 of an optical lens which is a molded product subjected to test molding in FIG.
  • FIG. 6 The deviation of the deviation of the polynomial component of the molded surface 21 of the optical lens specified by the equation (1) from the reference spherical surface component (curved surface shape 22) in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing each position of the lens with a dash.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing calculation of overall shape correction information and local shape correction information in the design procedure of the upper mold and the lower mold of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a flowchart specifically showing a design procedure of an upper mold and a lower mold of FIG. 1.
  • FIG. 9 (A) is a front view showing the transfer marking formed on the curved surface of the optical lens by being transferred by the mold of FIG. 1, and (B) is a vertex transfer marking of FIG. 9 (A).
  • 9 (C) is a partially enlarged view showing the peripheral edge transfer marking of FIG. 9 (A).
  • FIG. 10 shows, at each position of the optical lens, a shape error that a molding curved surface of an optical lens as a molded product has with respect to a design curved surface, and (A) is designed by the molding die design method in the first embodiment.
  • FIG. 8B is a graph of an optical lens molded using a molding die, wherein (B) shows an optical lens molded by a molding die designed by correcting using the average curvature in the first conventional technique. It is a graph in case of a lens.
  • FIG. 11 is a graph showing a shape change rate which is a part of local shape correction information stored in a database used in a second embodiment of the molding die designing method according to the present invention.
  • FIG. 12 is a graph showing database-based overall shape correction information used in a second embodiment of the molding die designing method according to the present invention.

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Description

明 細 書
成形型の設計方法、成形型及び成形品
技術分野
[0001] 本発明は、成形型から成形品（例えば光学レンズ)を成形する際の当該成形品の 形状変化を補正して所望形状の成形品を成形する成形型を設計する成形型の設計 方法、この成形型の設計方法にて設計された成形型、及びその成形型により成形さ れた成形品に関する。
背景技術
[0002] 光学レンズを成形する場合、光学レンズの設計値をそのまま成形型に用いて成形 型を設計し、製造すると、その成形型で製造した光学レンズは、その設計値と同一の 形状で製造されない場合がある。その原因は、素材に依存する成形収縮や光学レン ズの形状に起因する応力などのためで、成形型の成形面がレンズ面に精度よく転写 されないためである。
例えば、球面レンズを成形すベぐ球面の成形面を有する成形型を用いて成形す ると、成形された光学レンズは、非球面形状を含む球面以外の面形状となってしまう ことがある。従って、成形型を設計する場合、これらの諸要因を考慮して、成形型に 適切な形状補正を加える必要がある。
[0003] これらの成形型の成形面の補正量は、光学レンズの屈折力、レンズ素材、設計曲 面の形状毎に異なり、これらの組み合わせにより複雑な傾向を有する。適切な補正 量を決定するためには、各成形型において実際の変形を実験的に検証する必要が ある。
[0004] また、補正量の予測や定量化は困難であり、適切な補正量の決定は熟練が必要と されていた。
[0005] 具体的な作業は (a)全種類の光学レンズを、該当する成形型によりテスト成形し、 ( b)光学レンズの設計値に対する誤差を測定する。そして (c)測定された誤差に様々 な係数を乗じて仮の補正量 (経験値)を算出して成型型を作り直す。（d)作り直された 成形型により光学レンズを再度テスト成形し、（e)光学レンズの形状誤差を測定する。 上記 (c)〜(e)を繰り返して補正の最適化を行うのが一般的手法である。
[0006] ところが、このような成形型の形状補正の最適化作業を行うためには数多くの成形 テストを必要とする。特に、例えば眼鏡レンズの場合、多種の成形型を必要とする。 即ち、眼鏡レンズは、個々の眼鏡装用者の処方に対応するレンズを用意しなくては ならない。例えば、処方に対応する眼鏡レンズの度数範囲について、球面度数の頂 点屈折力の範囲を— 8. 00ジォプター（D)〜 + 6. 00ジォプター（D)、屈折力の分 割単位を 0. 25Dピッチとした場合、球面度数の種類は 56種類となる。
さらに、乱視処方に対応する乱視屈折力を 0. 25ジォプター（D)〜2. 00ジォプタ 一 (D)の範囲とした場合、屈折力の分割単位を 0. 25Dピッチとすると乱視の種類で 8種類必要である。従って、球面処方および乱視処方を組み合わせると、一つ製品 において、 448種のレンズ度数に対応する必要があり、さらに成形型は上下の 2つの 成形型で構成されるので、全部で 896種となる。
このため成形型の作成にぉ ヽては、前述のような型毎の形状補正の作業を伴うた め、多くの製作期間を必要としていた。
[0007] 一方、成形型の成形面に加える補正方法については、成形された光学レンズと、こ の光学レンズの設計値との誤差が最小となるように最小二乗法を用いて単一の曲率 を有する球面形状を求め、この球面形状の曲率を平均曲率として用いて成形型を補 正する方法が知られている (第 1の従来の技術)。
[0008] また、第 2の従来の技術として、単純な形状の場合には、収縮を考慮した変形が予 測可能であり、この予測値を補正量として適用する方法もある (特許文献 1)。
[0009] 更に、第 3の従来の技術として、立体形状を非球面測定機によって測定し、設計値 との形状誤差を求め、さらに測定器に対するセッティング誤差を除いた形状誤差測 定値に基づき補正する方法もある (特許文献 2)。
特許文献 1：特開平 2003 - 117925号公報
特許文献 2：特開平 8— 216272号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] し力しながら、第 1の従来の技術における平均曲率による誤差の評価では、球面形 状以外の形状誤差を評価することができず、従って、この球面形状以外の形状誤差 を補正することができない。
[0011] また、第 2の従来の技術を用いて光学レンズの成形型を設計する場合、例えば眼 鏡レンズの場合には凸面及び凹面力 なるメニスカス形状を有し、その形状が複雑 であるため、収縮を考慮した変形量を予測して成形型を設計することは困難である。
[0012] 更に、第 3の従来の技術では測定誤差を除去しているものの、形状誤差測定値は、 レンズ表面の粗さ、及びレンズ表面に付着した異物等の影響をノイズとして含んで ヽ る。このため、形状誤差以外のノイズが補正量に反映されてしまい、補正の精度が低 下して、成形型力も光学レンズを高精度に成形できな 、恐れがある。
[0013] 本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、成形型から成形品を 成形する際の当該成形品の形状変形を補正して、曲面が非球面の所望形状の成形 品を成形する成形型を効率的に設計できる成形型およびその成形型の設計方法を 提供することにある。
本発明の他の目的は、前記成形型を用いた成形品を提供することにある。 課題を解決するための手段
[0014] 請求項 1に係る成形型の設計方法は、成形面が、成形品の球面形状の設計曲面 に形成された成形型を用意し、この成形型から成形された成形品の曲面形状を測定 し、測定した上記成形品の曲面と上記成形品の上記設計曲面とを比較して両曲面の 誤差を求め、この誤差に対応する情報を、曲面が球面形状の成形品を成形するため の補正情報として特定し、曲面が非球面形状の成形品を成形する成形型の成形面 の設計値を、当該非球面形状の曲面を有する成形品に適合した上記補正情報を用 V、て補正して設計することを特徴とするものである。
[0015] 請求項 2に係る成形型の設計方法は、請求項 1に記載の発明にお 、て、非球面形 状の曲面を有する成形品に適合した上記補正情報は、成形しょうとする曲面が非球 面形状の成形品と同一のレンズ素材であって、上記成形品の非球面形状の設計曲 面における頂点曲率半径、または当該成形品の非球面形状の設計曲面における全 面での平均曲率半径と一致する曲率半径を有する球面形状の成形品の設計曲面の 補正情報であることを特徴とするものである。 [0016] 請求項 3に係る成形型の設計方法は、成形面が、成形品の球面形状の設計曲面 に形成された成形型を用意し、この成形型から成形された成形品の曲面形状を測定 し、この測定値を非球面の式に近似させて上記成形品の曲面を非球面として特定し
、非球面の式にて特定された上記成形品の曲面と、上記成形品の上記設計曲面とを 比較して両曲面の誤差を求め、この誤差に対応する情報を、曲面が球面形状の成形 品を成形するための補正情報として、当該成形品の特性毎にデータベース化し、こ のデータベース化された補正情報を用いて、曲面が非球面形状の最終成形品を成 形する成形型の成形面の設計値を補正して設計することを特徴とするものである。
[0017] 請求項 4に係る成形型の設計方法は、請求項 3に記載の発明において、上記非球 面の式は、成形品の曲面における球面形状成分と、成形品の曲面における球面形 状以外の成分とを含む多項式であることを特徴とするものである。
[0018] 請求項 5に係る成形型の設計方法は、請求項 3または 4に記載の発明において、上 記非球面の式は、成形品の曲面における球面形状成分と、成形品の曲面における 球面形状以外の成分とを加算すること特徴とするものである。
[0019] 請求項 6に係る成形型の設計方法は、請求項 3乃至 5のいずれかに記載の発明に おいて、上記非球面の式は、 Zを成形品の頂点から当該成形品の軸方向に測った距 離、 X、 Yを上記頂点から上記軸と垂直な方向に測った距離としたときに pを p 2=X2 +Y2、 Rを頂点曲率半径としたときに頂点曲率 Cを C= 1ZR、 Kを円錐定数、 A
2iを 非球面係数 (iが整数）としたとき、次の式（1)であることを特徴とするものである。
[数 1]
Figure imgf000006_0001
[0020] 請求項 7に係る成形型の設計方法は、請求項 6に記載の発明において、上記式（1 )の第 1項 (K=0)である基準球面成分により、成形された成形品の曲面における球 面形状成分の誤差に対応するために、成形品の球面形状の設計曲面に形成された 成形型の成形面の全体形状を補正する全体形状補正情報を求め、また、上記式（1 )の第 2項である多項式成分により、成形された成形品の曲面における球面形状以 外の成分の誤差に対応するために、成形品の球面形状の設計曲面に形成された上 記成形型の上記成形面の局所形状を補正する局所形状補正情報を求め、これらの 各補正情報のそれぞれを分離独立して、設計曲面が球面形状を有する上記成形品 の特性毎にデータベース化することを特徴とするものである。
[0021] 請求項 8に係る成形型の設計方法は、請求項 7に記載の発明にお 、て、上記全体 形状補正情報は、式（1)の第 1項 (K=0)である基準球面成分が表す基準球面の曲 率半径と、成形品の球面形状の設計曲面における曲率半径との差に基づいて決定 することを特徴とするものである。
[0022] 請求項 9に係る成形型の設計方法は、請求項 7または 8に記載の発明にお 、て、上 記局所形状補正情報は、式（1)の第 2項である多項式成分が表す、成形された成形 品の曲面における球面形状以外の成分の高さ (Ζ値)と、上記成形品の球面形状の設 計曲面の高さ (Ζ値)とを用いて算出される形状変化率に基づいて決定し、上記形状 変化率をデータベース化することを特徴とするものである。
[0023] 請求項 10に係る成形型の設計方法は、請求項 3乃至 9のいずれかに記載の発明 において、上記成形品の特性は、当該成形品である光学レンズのレンズ素材及び、 球面形状の設計曲面の形状であることを特徴とするものである。
[0024] 請求項 11に係る成形型の設計方法は、請求項 3乃至 10のいずれかに記載の発明 にお 、て、曲面が非球面形状の最終成形品を成形する上記成形型の成形面の設計 は、成形品の非球面形状の設計曲面に、非球面形状の曲面を有する成形品に適合 した、データベース化された全体形状補正情報と局所形状補正情報を加算すること により実施することを特徴とするものである。
[0025] 請求項 12に係る成形型の設計方法は、請求項 11に記載の発明にお 、て、非球面 形状の曲面を有する最終成形品に適合した、データベース化された上記全体形状 補正情報と上記局所形状補正情報は、成形しょうとする曲面が非球面形状の成形品 と同一のレンズ素材であって、上記成形品の非球面形状の設計曲面の平均曲率半 径と一致する曲率半径を有する球面形状の成形品の設計曲面についてデータべ一 ス化された全体形状補正情報と局所形状補正情報であることを特徴とするものである [0026] 請求項 13に係る成形型は、請求項 1乃至 12のいずれかに記載の成形型の設計方 法を実施して成形されたことを特徴とするものである。
[0027] 請求項 14に係る成形品は、請求項 13に記載の成形型を用いて成形されたことを 特徴とするものである。
[0028] 請求項 15に係る成形品は、請求項 14に記載の成形品がメニスカス形状の眼鏡レ ンズであることを特徴とするものである。
発明の効果
[0029] 請求項 1または 2に記載の発明によれば、測定した成形品の曲面と当該成形品の 球面形状の設計曲面との誤差に対応する情報を、曲面が球面形状の成形品を成形 するための補正情報として特定し、曲面が非球面形状の成形品を成形する成形型の 成形面の設計値を、当該非球面形状の曲面を有する成形品に適合した上記補正情 報を用いて補正して設計する。このため、非球面形状の曲面を有する成形品に適合 した補正情報を用いることによって、曲面が非球面形状の成形品を成形する成形型 の成形面の設計値を補正する補正情報を短時間に確定できる。この結果、曲面が非 球面の所望形状の成形品を成形する成形型の成形面を効率的に設計することがで きる。
[0030] 請求項 3乃至 6、 10乃至 12のいずれかに記載の発明によれば、成形面が成形品 の球面形状の設計曲面に形成された成形型から成形品を成形し、この成形品の曲 面形状を測定し、この測定値を非球面の式に近似させて、当該成形された成形品の 曲面を非球面として特定する。このことから、成形された成形品の曲面形状のうち、球 面成分のみならず、球面以外の成分をも非球面の式に近似させて定量化し特定でき る。このため、非球面に特定された上記成形品の曲面と当該成形品の球面形状の設 計曲面との誤差が、球面形状成分と球面形状以外の成分とを正確に取り込んだもの となり、この誤差に対応する補正情報も正確となる。
また、成形された成形品の曲面形状の測定値を非球面の式に近似させて、この成 形品の曲面形状を非球面として定量ィ匕して特定したので、測定値に含まれる測定誤 差や成形品の曲面の表面粗さ等のノイズを排除して、成形された成形品の曲面の表 面形状のみを抽出できる。 更に、非球面の式にて特定された上記成形品の曲面と当該成形品の球面形状の 設計曲面との誤差に対応する情報を、曲面が球面形状の成形品を成形するための 補正情報として、当該成形品の特性毎にデータベース化する。そして、このデータべ ース化された補正情報を用いて、曲面が非球面形状の成形品を成形する成形型の 成形面の設計値を補正して設計する。このため、非球面形状の曲面を有する成形品 に適合した補正情報をデータベース力 取り出すことによって、曲面が非球面形状の 成形品を成形する成形型の成形面の設計値を補正する補正情報を短時間に確定で きる。
これらの結果、曲面が非球面の所望形状の成形品を成形する成形型の成形面を 効率的に設計することができる。
[0031] 請求項 7乃至 9のいずれかに記載の発明によれば、式（1)の第 1項 (K=0)である基 準球面成分により、成形された成形品の曲面における球面形状成分の誤差 (平均表 面屈折力の誤差)に対応するために、成形品の球面形状の設計曲面に形成された成 形型の成形面の全体形状を補正する全体形状補正情報を求める。また、上記式（1) の第 2項である多項式成分により、成形された成形品の曲面における球面形状以外 の成分の誤差に対応するために、成形品の球面形状の設計曲面に形成された上記 成形型の上記成形面の局所形状を補正する局所形状補正情報を求める。このように 、全体形状補正情報と局所形状補正情報とを分離独立して求めることで、成形され た成形品の誤差 (球面形状成分の誤差と球面形状以外の成分の誤差)を精度よく補 正情報に反映して適切な補正を実施して成形型の成形面を設計できる。
[0032] 請求項 13乃至 15に記載の発明によれば、成形型から曲面が非球面形状の成形 品を成形する際に当該成形品が変形してしまう場合であっても、データベース力 適 合した補正情報を取り出すことによって、曲面が非球面の所望形状の成形品を成形 する成形型を効率的に設計できる。このため、この成形型によって、曲面が非球面の 所望形状の成形品を効率的に成形して得ることができる。
発明を実施するための最良の形態
[0033] 以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
〔Α〕第 1の実施の形態（図 1〜図 10) 図 1は、本発明に係る成形型の設計方法における第 1の実施の形態が実施されて 製作された上型モールド及び下型モールドを有する成形型を示す側断面図である。 図 5は、図 1の成形型力 テスト成形された成形品である光学レンズの成形曲面およ び設計曲面などを示すグラフである。図 7は、図 1の上型モールド及び下型モールド の設計手順において、全体形状補正情報及び局所形状補正情報の算出などを示 す概略図である。
[0034] (レンズ製造用成形铸型の構成の説明）
図 1に示す成形型 10は、プラスチック製の球面レンズをキャスト法と呼ばれる製法 によって成形するものであり、上型モールド 11、下型モールド 12及びガスケット 13を 有して構成される。上記上型モールド 11及び下型モールド 12はレンズ母型と総称さ れる。
[0035] ガスケット 13は、弾性を有する榭脂にて円筒形状に形成され、内周面に上型モー ルド 11と下型モールド 12を所定距離離間して液密に保持する。これらの上型モール ド 11、下型モールド 12及びガスケット 13に囲まれてキヤビティ 14が構成される。ガス ケット 13には、このキヤビティ 14内へ、光学レンズの原料であるモノマーを注入する ための注入部 15がー体に設けられている。また、ガスケット 13の高さは、成形品であ る光学レンズの周縁部の厚みを確保できる寸法に設定される。
[0036] 上型モールド 11及び下型モールド 12はガラスなどで構成される。上型モールド 11 は、光学レンズの曲面（凸面）を形成すべく凹面型に形成される。また、下型モールド 12は、光学レンズの曲面（凹面）を形成すべく凸面型に形成される。これらの上型モ 一ルド 11及び下型モールド 12においては、図 2にも示すように、光学レンズのレンズ 曲面を形成する面を使用面 16と称し、上記レンズ曲面を形成しな ヽ面を非使用面 1 7と称する。
[0037] (光学レンズの製造方法の説明）
上述の成形型 10を用いた光学レンズの製造手順を、図 3を参照して説明する。 まず、光学レンズの原料であるモノマーを用意する（Sl)。このモノマーは熱硬化榭 脂であり、この樹脂に触媒と紫外線吸収剤などを加えて調合し、フィルタで濾過する（ S2)。 [0038] 次に、ガスケット 13に上型モールド 11及び下型モールド 12を組み付けて成形型 1 0を完成する（S3)。そして、この成形型 10のキヤビティ 14内に、上述の如く調合され たモノマーを注入し、電気炉内で加熱重合させて硬化させる（S4)。成形型 10内で モノマーの重合が完了することでプラスチック製光学レンズが成形され、この光学レ ンズを成形型 10から離型する（S5)。
[0039] 光学レンズの離型後に、重合より生じたレンズ内部の歪みを除去すベぐァニール と呼ばれる加熱処理を実施する（S6)。その後、中間検査として外観検査及び投影 検査を光学レンズに対し実施する。
[0040] 光学レンズは、この段階で完成品と半製品 (セミ品）に区分けされ、半製品に対して は処方に応じて第 2面を研磨する。完成品に対しては、その後、カラー製品を得るた めの染色工程、傷に対し強化する強化コート工程、反射防止用の反射防止コートェ 程を実施し (S7)、最終検査を実施する（S8)。完成品は、この最終検査後に製品と なる（S9)。
[0041] 上述の光学レンズの製造工程において使用される成形型 10の上型モールド 11及 び下型モールド 12の製造手順を、図 4を参照して次に述べる。
上型モールド 11及び下型モールド 12は、プレス加工した厚!、ガラスブランクスの両 面をカ卩ェすることで得られるため、まず、このガラスブランクスを用意する（Sl l)。 このガラスブランクスをカ卩ェすることで、ガラスブランタスのプレス面の表面欠陥層を 除去し、使用面 16及び非使用面 17を所定精度の曲率半径にすると同時に、微細で 均一粗さの高精度な使用面 16及び非使用面 17を得る。ガラスブランタスの上記カロ ェは、研削及び研磨によって実施される。
[0042] 研削工程は、具体的には、 NC制御を行う自由曲面研削機にぉ 、てダイヤモンドホ ィールを使用し、ガラスブランタスの両面 (使用面 16及び非使用面 17)を所定の曲率 半径に研削する（S12)。この研削により、ガラスブランタスから上型モールド 11及び 下型モールド 12が形成される。
[0043] 研磨工程は、ゴム製の中空皿にポリウレタンまたはフェルトを貼着した研磨皿を使 用し、酸ィ匕セリウム'酸ィ匕ジルコニウム等の微細粒子を研磨剤として、研削により形成 された上型モールド 11及び下型モールド 12の両面を研磨する（S13)。この研磨ェ 程によって、研削工程において生じた上型モールド 11及び下型モールド 12のそれ ぞれの使用面 16及び非使用面 17における表面の凹凸を除去して透明とする (砂目 抜き)。そして、更に、この使用面 16及び非使用面 17を効果的に十分な表面精度に 仕上げる。
[0044] この研磨工程後に上型モールド 11及び下型モールド 12を検査し（S14)、使用面 1 6にレイアウトパターンの基準位置となる隠しマークをマーキングする（S15)。レイァ ゥトパターンは、光学レンズの光学的レイアウトを示すものであり、円形状の光学レン ズを眼鏡フレームに枠入れする際に使用するものである。このレイアウトパターンは、 光学レンズの表面に消去可能にマーキングされる。
[0045] 隠しマークのマーキング後に、上型モールド 11及び下型モールド 12に対し科学的 なガラス強化処理を実施して（S 16)、上型モールド 11及び下型モールド 12を完成 する（S17)。この上型モールド 11及び下型モールド 12は、光学レンズの処方の屈折 力に応じて製作されるため、ガスケット 13と共に多くの種類が必要となる。
[0046] (モールド設計方法の説明）
上述のようにして製造される成形型 10における上型モールド 11及び下型モールド 12の設計手順を、図 5及び図 7を参照して次に述べる。
まず、成形品である光学レンズをテスト成形する成形型 10を用意する。成形される べき上記光学レンズは、曲面が球面形状の球面レンズである。従って、成形型 10の 上型モールド 11及び下型モールド 12における成形面たる使用面 16も球面形状に 形成される。この場合、上型モールド 11及び下型モールド 12の使用面 16の曲率半 径は、光学レンズの曲面の設定値 (例えばレンズの頂点屈折力における曲率半径で ある設計頂点曲率半径 R )
0 と等しく形成される。尚、設計頂点曲率半径 R
0を有する 光学レンズの曲面を、設計曲面 20 (図 5)と称する。
[0047] 次に、上述の上型モールド 11及び下型モールド 12を備えた成形型 10を用いて成 形テストを実施し、成形型 10にモノマーを注入して加熱重合し、テスト成形品たる光 学レンズを成形する。このテスト成形された光学レンズの曲面形状は、モノマーの熱 収縮などが原因となって球面形状に形成されない。本発明者は鋭意検討の結果、成 形後の形状変化による誤差量の主成分が下記式（1)で表される非球面の式で近似 する事ができることを見いだした。すなわちテスト成形された光学レンズの曲面形状 は、非球面形状を含む球面以外の形状に成形されてしまう。そこで、この成形された 光学レンズの表面の曲面形状を、後述の転写マーキング 32(図 9)を基準として形状 測定器を用いて測定する（図 7の S21)。そして、この測定値を最小二乗法を用いて 非球面の式に近似させて、テスト成形された光学レンズの曲面を非球面として定量ィ匕 し特定する。
[0048] 上記非球面の式は、 Zを頂点 Oから光軸 P方向に測った距離、 X、 Yを上記頂点 O 力 上記光軸 Pと垂直な方向に測った距離としたときに pを p
Figure imgf000013_0001
Rを頂点 曲率半径としたときに頂点曲率 Cを C= 1ZR、 Kを円錐定数、 A
2iを非球面係数 が 整数)としたとき、回転対称な非球面形状を表す次式（1)である。この式（1)はスペン サ一の式とも称される。
Figure imgf000013_0002
但し実際には、計算を容易に実施するために、上記式（1)を変形した次式 (2)を用 い、上記測定値を最小二乗法を用いて式（2)に近似させて定量ィ匕して特定し、当該 式 (2)の係数 B (式（1)の頂点曲率 C及び非球面係数 Aを含む係数)を算出する。
2i 2i
ここで、係数 B の iは整数である。
Figure imgf000013_0003
[0050] この式（1)から式（2)への変形は、次のようにしてなされる。つまり、 Q = 1 +K (Kは 定数)として式（1)の第 1項を有理化すると、
[数 4] 式 （1 ) の第 1項- P
(a)
QC 平方根の部分を級数展開すると
[数 5]
QC2p Q2C'p*
1 - QC2p2 - 1 - C?3CV 504CV 7j35C1(V
2 8 16 128 256
これを式 (a)に代入すると、
[数 6] 式 （1 ) の第 1項 =^1+^ ^ + £1+^ ^ 7Q4c9 P 10
2 8 16 128 + 256 これを式（1)に代入して ρの多項式としてまとめると、上記式（1)は以下の式（2)で表 すことができる。
[数 7]
Figure imgf000014_0001
ただし、
[数 8]
Figure imgf000014_0002
上述のように、テスト成形された光学レンズの曲面形状の測定値を式（2)に近似さ せることで算出された係数 Bから、上記式 (b)を用いて、式（1)の頂点曲率 C及び非
2i
球面係数 Aを計算する。これにより、テスト成形された光学レンズの曲面形状を式（1
2i )により定量化して特定する。しかし、テスト成形された光学レンズの曲面形状の測定 値を式（1)に直接近似させて定量ィヒして特定し、この式（1)の頂点曲率 C及び非球 面係数 Aを求めてもよい。いずれの場合も、式（1)による定量ィ匕に際しては、円錐定
2i
数 Kを Κ=0 (すなわち Q= 1)とし、式（1)の第 1項を球面を表す式として頂点曲率 C を算出し、 i= 2、 3、 4、 5として非球面係数 A、 A、 A、 A を算出する。
4 6 8 10
[0052] この式（1)により特定された、テスト成形された光学レンズの曲面形状を、図 5に成 形曲面 21として示す。この成形曲面 21は非球面形状である。また、この図 5におい て符号 22は、式（1)にて定量ィ匕されて特定された光学レンズの成形曲面 21のうち、 式（1)の第 1項 (K=0)である基準球面成分の曲面形状を表す。この曲面形状 22は 、式（ 1)の頂点曲率 Cの逆数である頂点曲率半径 R (R= 1ZC)を曲率半径とする球 面 (基準球面)を示す。
[0053] 更に、図 5における ZNは、式（1)により定量化されて特定された光学レンズの成形 曲面 21のうちの球面形状以外の成分を表し、式（1)の第 2項である多項式成分を示 す。この ZNが示す上記多項式成分は、図 6の符号 23に示すように、式（1)第 1項の 基準球面成分に対し誤差成分となって！/ヽる。
[0054] 次に、テスト成形されて式（1)にて定量ィ匕されて特定された光学レンズのデータを 解析する（図 7の S22)。このデータ解析では、式（1)の頂点曲率 C (頂点曲率半径 R )及び非球面係数 A、 A、 A、 A が使用される。例えば、光学レンズの設計曲面 2
4 6 8 10
0の設計頂点曲率半径 Rを R = 532. 680mmとしたとき、使用面 16が上記設計曲
0 0
面 20に形成された上型モールド 11及び下型モールド 12を有する成形型 10から成 形されて、式（1)により定量ィ匕されて特定された光学レンズの成形曲面 21の頂点曲 率半径 R ( = lZC)は R=489. OOlmm,また、非球面係数 A、 A、 A、 A は表 1
4 6 8 10 に示すように設定される。これらの頂点曲率半径 R及び非球面係数 A、 A、 A、 A
4 6 8 10 力 データ解析において使用される。
[表 1] •
1 非球面係数 非球面係数値
2 A4 1. 35749160310267 X 10— 7
3 A6 -5. 09568302053733 X 10— 11
4 A8 -3. 82812002603438 X 10-15
5 Αιη 3. 9996422621367 X 10-18 (モールド設計方法:誤差の球面、及び非球面成分の分離）
このデータ解析では、テスト成形された光学レンズを定量ィ匕して特定した式（1)の 第 1項である基準球面成分と、式（1)の第 2項である多項式成分とを分離独立して取 り扱う。
ところで、従来技術は形状誤差の球面成分及び非球面成分を一体として補正を行 う。従って、形状誤差の補正係数も球面成分と非球面成分とで同一の係数が適用さ れる。ところが、後述する各レンズ形状毎の補正数値は、形状誤差の球面成分と非 球面成分とで形状毎に全く異なる。例えば、図 12 (b)は、形状誤差の球面成分の凹 面側における補正数値である。この図 12 (b)の示すところは、レンズの表面形状が変 化しても、一部の形状を除き、凹面側の球面成分補正値が一定であることを示す。さ らに図 12 (a)は、形状誤差の球面成分凸面側における補正数値である。この図 12 ( a)が示す補正数値は、凸面側形状が屈折力 4D以上では一定となることを示す。す なわち、全体形状補正値は、屈折力 4D以上では凹凸両面で形状誤差の補正数値 が一定である事を示す。一方、形状誤差の非球面成分は全ての屈折力で異なる値 を示し、形状誤差及び補正値、ならびに成型品の形状には傾向がない。
しかし、従来技術では、形状誤差の球面成分と非球面成分を一体に補正する。し たがって、すべての形状において補正値を変更することとなる。しかしながら、本来変 更しなくてもよい屈折力 4D以上のレンズ形状の形状誤差球面成分についても、変更 して補正を行うことになるため、補正値確定は更に複雑ィ匕する。結果として、全ての 成形型毎に試作を十分繰り返し、適切な補正値を確定する事になる。本実施形態は 、形状誤差の球面成分と非球面成分を分離させて、補正情報を独立して求めること で、適切な補正を実施して容易に成形型を設計することができる。
[0056] つまり、テスト成形されて式（1)により定量ィ匕されて特定された光学レンズの成形曲 面 21 (図 5)と当該光学レンズの設計曲面 20との誤差のうち、球面形状成分の誤差 に対応する情報を、式（1)第 1項 (K=0)である基準球面成分（図 5の曲面形状 22が 表す形状)を用いて算出する。この情報を全体形状補正情報とする（図 7の S23)。こ の全体形状補正情報は、成形型 10の上型モールド 11、下型モールド 12における使 用面 16の全面形状を補正して、上記球面形状成分の誤差を解消するものである。
[0057] 具体的には、成形された光学レンズを定量ィ匕して特定した式（1)の第 1項 (K=0) である基準球面成分が表す曲面形状 22 (基準球面)の頂点曲率半径 Rと、光学レン ズの設計曲面 20における設計頂点曲率半径 Rとの、 Ζ方向における差 Ηを、成形さ
0
れた光学レンズの成形曲面 21における球面形状成分の誤差として算出する。この差 Ηを全体形状補正情報として決定する。この全体形状補正情報は、成形される光学 レンズが所望の屈折力を得るために必要な補正情報である。
[0058] 成形された光学レンズを定量ィ匕して特定した式（1)の第 1項 (Κ=0)である基準球 面成分が表す曲面形状 22 (基準球面)の頂点曲率半径 Rと、光学レンズの設計曲面 20における設計頂点曲率半径 Rは素材の収縮率により一致しない場合がある。また
0
、その収縮率は素材毎に異なる。これらの頂点曲率半径 Rと設計頂点曲率半径 Rの
0 差力 後述の式 (3)の面屈折力換算で 2D以下、好ましくは 1D以下であれば、上記全 体形状補正情報と後述の局所形状補正情報を用いることによって、成形品 (光学レン ズ)の成形曲面を所望の形状とすることが可能となる。
[0059] また、テスト成形されて式（1)により定量ィ匕されて特定された光学レンズの成形曲面 21と当該光学レンズの設計曲面 20との誤差のうち、球面形状以外の成分の誤差に 対応する情報を、式（1)第 2項である多項式成分 (図 5の ΖΝが表す)を用いて算出す る。この情報を局所形状補正情報とする。（図 7の S24)。この局所形状補正情報は、 成形型 10の上型モールド 11、下型モールド 12における使用面 16の局所形状を補 正して、つまり使用面 16を部分的に補正して上記球面形状以外の成分の誤差を解 消するものである。 [0060] 具体的には、成形された光学レンズを定量化して特定した式（1)の第 2項である多 項式成分が表す、当該光学レンズの成形曲面 21 (図 5)における球面形状以外の成 分の高さ（Z値) ZNと、光学レンズの設計曲面 20における高さ（Z値) ZMとを用いて 形状変化率を算出する。この形状変化率は、形状変化率 = ZNZZMとして算出され 、テスト成形された光学レンズの頂点力ゝらの各位置において算出される。局所形状補 正情報は、光学レンズの頂点からの各位置において、当該位置における形状変化率 に、当該位置における光学レンズの設計曲面 20の高さ ZMを乗じた値として算出し て決定される。
[0061] ここで、上記高さ ZNは、式（1)第 1項 (K=0)の基準球面成分が表す曲面形状 22 ( 基準球面）と、成形されて式（1)により特定された光学レンズの成形曲面 21とにおい て、光学レンズの頂点からの同一位置におけるそれぞれの高さ（Ζ値）の差で表され る。
[0062] 最後に、上述のようにして算出した局所形状補正情報と全体形状補正情報とを用 い、成形型 10における上型モールド 11、下型モールド 12の使用面 16を補正して設 計する（図 7の S25)。
[0063] つまり、まず、光学レンズの設計曲面 20に形成された上型モールド 11、下型モー ルド 12の使用面 16におけるレンズ頂点からの各位置の設計値に、当該各位置に対 応した局所形状補正情報を Z方向に加算する。これにより、成形される光学レンズの 成形曲面 21における球面形状以外の成分の誤差を解消する。次に、局所形状補正 情報が加算された上型モールド 11、下型モールド 12の使用面 16における全面の設 計値に、全体形状補正情報 (差 H)を Z方向に加算する。これにより、成形される光学 レンズの成形曲面 21における球面形状成分の誤差を解消する。このようにして、上 型モールド 11、下型モールド 12の使用面 16の設計値を補正して、当該使用面 16を 設計する。
[0064] 尚、上記全体形状補正情報の加算は、下型モールド 12の使用面 16の設計値に対 してのみ実施されてもよい。その理由は、下型モールド 12が各種の光学レンズにお V、て共通であり、補正すべき使用面 16の数が上型モールド 11に比べて少な!/、から である。また、その理由は、下型モールド 12の使用面 16により成形される光学レンズ の曲面（凹面）の曲率半径を変えることで、当該光学レンズの曲面（凸面)への影響が 均一に作用すると考えられるためでもある。
[0065] 上述のように上型モールド 11、下型モールド 12の使用面 16を補正して設計する設 計手順を、図 8を参照して更に説明する。
上型モールド 11、下型モールド 12の使用面 16は、成形される光学レンズの寸法よ りも大きくならなければならないため、光学レンズの曲面の設計値を拡張して使用面 16の設計値を算出する (S31)。この算出された設計値に基づき、使用面 16が光学 レンズの設計曲面 (設計頂点曲率半径 R )と等しくなるように上型モールド 11及び下
0
型モールド 12を製作し、成形型 10を組み立てる（S32)。
[0066] 次に、組み立てられた成形型 10内にモノマーを注入して光学レンズをテスト成形し 、成形品たる光学レンズの曲面形状を、後述の転写マーキング 32 (図 9)を基準とし て形状測定器を用いて測定する（S33)。この形状測定器は、本実施の形態では、例 えばテーラーホブソン社製のフォームタリサーフを主として用いている力 非接触式 3 次元測定器 (例えば松下電器社製の UA3P等)等を用いることもでき、とくに測定装 置について限定されるものではない。フォームタリサーフはルビーもしくはダイヤモン ドが測定子の先端に配置され、測定子先端がレンズの表面上を接触しながら移動し 、レンズ表面を走査して表面形状を測定し、その測定軌跡は通常直線のみとなつて いる。一方、 3次元測定器は、分子間力により測定面から一定なる微小量浮上して表 面を走査する方式のものである。
[0067] 次に、テスト成形された光学レンズの上記測定値を式（2)に最小二乗法を用いて近 似し、成形された光学レンズの曲面形状を定量ィ匕して特定し、係数 B
2iを算出する。 更に、この係数 B から式 (b)を用いて、式（1) (K=0)の頂点曲率 C及び非球面係
2i
数 A、 A、 A、 A を算出し、成形された光学レンズの曲面形状を式（1) (K=0)に
4 6 8 10
より定量ィ匕して特定する。
その後、上記頂点曲率 C及び非球面係数 A、 A、 A、 A を用いて、成形されて
4 6 8 10
式（1)に定量化された光学レンズのデータを解析する（S34)。この際、式（1)の第 1 項 (K=0)と第 2項を分離独立して取り扱い、第 1項 (K=0)力も全体形状補正情報 を算出し (S35)、第 2項から局所形状補正情報を算出する (S36)。 [0068] 次に、算出された局所形状補正情報及び全体形状補正情報を、光学レンズの設 計曲面 (設計頂点曲率半径 R )に形成された上型モールド 11、下型モールド 12のそ
0
れぞれの使用面 16の設計値に加算し、当該使用面 16を補正して設計する（S37)。
[0069] 次に、上型モールド 11及び下型モールド 12の非使用面 17の設計を実行する（S3 8)。そして、上型モールド 11及び下型モールド 12における使用面 16と非使用面 17 の設計値から加工機用のデータを作成する（S39)。その後、ガラスブランクスを選択 し、研削加工機及び研磨カ卩工機により成形型 10の上型モールド 11及び下型モール ド 12を製作する（S40)。
[0070] (本実施形態と従来技術との成型品精度の比較）
本実施形態による成形品の形状精度について説明する。
上述のようにして製作された上型モールド 11及び下型モールド 12を有する成形型 10により成形された光学レンズは、曲面が所望の球面
形状となっている。例えば、図 10 (A)は、本実施形態による成型品の曲面を、異なる 直径方向 (図では直交する 2方向)で測定したときの形状誤差測定結果である。また 図 10 (B)は、上記第 1の従来技術による成型品の曲面を、異なる直径方向 (図では 直交する 2方向)で測定したときの形状誤差測定結果である。図 10 (A)及び図 10 (B )は共に面屈折力が 5. OOD (ジォプター）の光学レンズを成形型 10により成形した 成型品の測定結果である。図 10は、横軸がレンズ中心 (頂点）からの距離 (mm)であ り、グラフ中央部の 0が光学レンズ中心を示す。また縦軸が屈折力誤差量を示してお り、 0. OODは誤差がないことを示す。図 10に基づき本実施形態と第 1の従来技術に よって成形された成型品の形状誤差量について詳細に説明する。
[0071] 最初にレンズ中央部について説明する。レンズ中央部は使用頻度が高く光学中心 として特に重要である。光学レンズ中心部の誤差量は明らかに異なり、本実施形態（ 図 10 (A) )では誤差量が 0. 06Dであるのに対して、第 1の従来技術（図 10 (B) )で は 0. 18Dの誤差量である。従って、本実施形態は上記従来技術に比べ精度が 3倍 向上している事が解る。
更に、レンズ中央部以外の周辺部について説明する。この周辺部では、成形され た光学レンズの曲面を異なる直径方向（図では直交する 2方向）で測定したときの光 学レンズの設計曲面に対する形状誤差は、レンズ各部のいずれの位置においても本 実施形態による成型品が小さくなつている。一般的な眼鏡フレームで使用される眼鏡 レンズの外径 50mm付近での形状誤差を比較すると、本実施形態では誤差量が 0. 02D程度であるが、第 1の従来技術では 0. 04Dである。従って、本実施形態は上記 従来技術に比べ精度が 2倍程度向上している事がわ力る。
更に、本実施形態の誤差量は、第 1の従来技術に比べてレンズ中心部から周辺部 にかけて誤差の変化量が小さく緩やかである。従って、視線位置が眼球回旋により 中心部から周辺部に移動しても違和感が少ない効果もある。
これらの結果から、本実施形態の設計方法による成形型 10にて成形された光学レ ンズは、設計曲面と略等しい形状となっていることがわかる。また、第 1の従来技術に おける成形型により成形された光学レンズは、設計曲面からかけ離れた形状となって いることがわ力る。
[0072] ここで、図 10 (A)及び (B)における縦軸は、屈折力誤差 (単位: D (ジォプター））を 示す。この屈折力誤差は、光学レンズの曲面形状を示す曲率半径 r (単位: m)の誤 差を、次式（3)によって、当該光学レンズの上記曲面の面屈折力 P (単位: D (ジォプ ター) )の誤差に換算したものである。
P= (n- l) /r - (3)
この式（3)において、 nは光学レンズの屈折率である。尚、凸面と凹面を有するメニス カス形状の光学レンズでは、凸面と凹面のそれぞれの面屈折力の和が、当該光学レ ンズの屈折力を表す。
[0073] (表面形状測定の説明）
次に、図 7のステップ 21及び図 8のステップ 33において、テスト成形された光学レン ズの曲面形状を測定する際に基準とする転写マーク 32 (図 9 (A) )について述べる。 この転写マーク 32は、成形型の上型モールド 11及び下型モールド 12における使用 面 16に形成されたマーク（不図示） 1S テスト成形された光学レンズ 30の曲面 31に 転写して形成されたものである。
[0074] さらに図 9 (B)、図 9 (C)から分るようにこの転写マーク 32は、光学レンズ 30の曲面 31における頂点 Oの部分に形成される頂点転写マーク部 33と、上記曲面 31の周縁 部で上記頂点 Oに対し点対称な位置に一対形成される周縁部転写マーク部 34A及 び 34Bとを有する。更に、上記頂点転写マーク部 33は、曲面 31の頂点 Oに形成され るメイン頂点転写マーク部 35と、このメイン頂点転写マーク部 35から所定距離を隔て て放射し、互いに直交して形成されるサブ頂点転写マーク部 36とを有する。
[0075] 例えば、メイン頂点転写マーク部 35は、直径約 0. 5mmの円形凸部である。また、 周縁部転写マーク部 34A及び 34Bは、直径約 lmmの円形状の凸部である。また、 サブ頂点転写マーク部 36は、長さ Sが約 2mm、同一直線状にあるサブ頂点転写マ ーク部 36同士の離間距離 Tが約 lmm、これらサブ頂点転写マーク部 36の幅寸法が 数 10 mの長方形の凸部である。
[0076] 上型モールド 11及び下型モールド 12の使用面 16には、上記メイン頂点転写マー ク部 35、サブ頂点転写マーク部 36、周縁部転写マーク部 34A及び 34Bに対応する 位置に、対応する寸法の凹部形状のマーキング (不図示）が形成されている。これに より、上記頂点転写マーク 33 (メイン頂点転写マーク部 35、サブ頂点転写マーク部 3 6)、周縁部転写マーク部 34A及び 34Bが光学レンズ 30の曲面 31に転写して形成さ れる。周縁部転写マーク部 34A及び 34Bを転写するマーキングは、直径約 lmmで、 数/ z mの深さに切削加工される。また、メイン頂点転写マーク部 35を転写するマーキ ングは、直径約 0. 5mmで、約 0. 5 m以下の深さに切削加工される。また、サブ頂 点転写マーク部 36を転写するマーキングは、幅が数 10 mで、数/ z m以下の深さに ケガキ加工されて形成される。
[0077] 光学レンズ 30の曲面 31に転写して形成される頂点転写マーク部 33 (特にメイン頂 点転写マーク部 35)、周縁部転写マーク部 34A及び 34Bは、曲面 31の頂点 Oを通 る同一の直線 L1上にある。光学レンズ 30の曲面 31の形状を測定する形状測定器は 、上記直線 L1に沿い、周縁部転写マーク部 34A、頂点転写マーク部 33、周縁部転 写マーク部 34Bを順次通過して上記曲面 31の形状を測定することで、この曲面 31の 形状を正確に測定することが可能となる。従って、頂点転写マーク部 33 (特にメイン 頂点転写マーク部 35)、周縁部転写マーク部 34A及び 34Bは、光学レンズ 30の曲 面 31を測定すべき箇所に位置することになる。
[0078] 形状測定器が直線 L1に沿 ヽ周縁部転写マーク部 34A、頂点転写マーク部 33及 び周辺部転写マーク部 34Bを順次通過して、光学レンズ 30の曲面 31を測定すると きには、頂点転写マーク部 33、周縁部転写マーク部 34A及び 34Bは極端な形状変 化を有するので、大きなノイズとして測定される。従って、これら頂点転写マーク部 33 、周縁部転写マーク部 34A及び 34Bのノイズが測定されない場合には、形状測定器 による光学レンズ 30の曲面 31における形状測定が正確に実施されて ヽな 、ことが 明確となる。この場合には、形状測定器に対する光学レンズ 30のセッティングを調整 して、形状測定器が周縁部転写マーク部 34A、頂点転写マーク部 33及び周縁部転 写マーク部 34Bを順次通過して測定するように対処する。
[0079] 尚、頂点転写マーク部 33、周縁部転写マーク部 34A及び 34Bに起因する上記測 定値における大きなノイズは、近傍の測定値に影響を与えることなく除外することが 容易にできる。その後、上記測定値を前述のように最小二乗法を用いて非球面の式 (1)または式（2)に近似させるため、測定値のノイズの影響は皆無である。また、頂点 転写マーク部 33、周縁部転写マーク部 34A及び 34Bの測定誤差は、周縁部転写マ ーク部 34A及び 34Bが直径約 lmmの円形状であることから、この周縁部転写マーク 部 34A及び 34Bに対しては約 0. 5mm以内である。また、頂点転写マーク部 33のメ イン頂点転写マーク部 35が直径約 0. 5mmの円形状であることから、このメイン頂点 転写マーク部 35に対しては約 0. 25mm以内である。
[0080] また、周縁部転写マーク部 34A及び 34Bは、光学レンズ 30の曲面 31における頂 点 Oに対し点対称に一対設けられる場合に限らず、複数対設けてもよい。例えば、周 縁部転写マーク部 34A及び 34Bを含む直線 L1に対し、所定角度 (例えば 90度）回 転した直線 L2上に他の周縁部転写マーク部 34A及び 34Bを、直線 L1上の周縁部 転写マーク部 34A及び 34Bと共に、一対転写して形成してもよい。形状測定器が、 上記直線 L1及び L2に沿って光学レンズ 30の曲面 31を異なる直径方向に測定する ことで、例えばトーリックレンズなどの光学レンズ 30の曲面 31を、直交する両軸方向 に正確に測定することが可能となる。
[0081] 更に、転写マーク 32を、光学レンズ 30の曲面 31において、任意の方向に設け、こ の方向において、曲面 31の曲面形状を形状測定器により測定してもよい。
[0082] (第 1の実施の態様の効果） 以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果（1)〜（5)を 奏する。
(1)上型モールド 11及び下型モールド 12を備えた成形型 10から成形された光学 レンズの曲面形状を測定し、この測定値を非球面の式である式 (1)に近似させて光学 レンズの曲面を非球面として特定する。このため、成形された光学レンズの曲面形状 のうち、球面成分のみならず、球面以外の成分をも非球面の式（1)に近似させて定 量化し特定できる。従って、非球面に特定された光学レンズの曲面と当該光学レンズ の設計曲面との誤差が、球面形状成分と球面形状以外の成分とを正確に取り込んだ ものとなる。この結果、上記誤差に対応する補正情報も正確となって、成形型 10にお ける上型モールド 11及び下型モールド 12の使用面 16を精度よく補正して、上型モ 一ルド 11及び下型モールド 12を設計できる。
[0083] (2)成形された光学レンズの曲面形状の測定値を非球面の式である式 (1)に近似さ せて、上記光学レンズの曲面形状を非球面として定量化して特定する。従って、測定 値に含まれる測定誤差や光学レンズの曲面の表面粗さ等のノイズを排除でき、光学 レンズの曲面の測定値のみを抽出できる。このため、成形型 10における上型モール ド 11及び下型モールド 12の使用面 16の補正を精度よく実施して、上型モールド 11 及び下型モールド 12を設計できる。
[0084] (3)式（1)の第 1項 (K=0)である基準球面成分により、成形された光学レンズの曲 面における球面形状成分の誤差 (平均表面屈折力の誤差)に対応するために、成形 型 10における上型モールド 11及び下型モールド 12の使用面 16の全体形状を補正 する全体形状補正情報を求める。また、上記式（1)の第 2項である多項式成分により 、成形された光学レンズの曲面における球面形状以外の成分の誤差に対応するた めに、上記上型モールド 11及び下型モールド 12の使用面 16の局所形状を補正す る局所形状補正情報を求める。このようにして全体形状補正情報と局所形状補正情 報とを分離独立して求めることで、光学レンズの誤差 (球面形状成分の誤差と球面形 状以外の成分の誤差)を精度よく補正情報に反映し適切な補正を実施して、上型モ 一ルド 11及び下型モールド 12を設計できる。
[0085] (4)非球面の式である式（2)に、成形された光学レンズの曲面形状を測定した測定 値を近似させて上記光学レンズの曲面を特定する。従って、計算機で取り扱いにくい 式（1)を用いて光学レンズの曲面を特定する場合に比べ、その特定を容易に計算し て実施でき、式（2)の係数 B を迅速に算出できる。このため、光学レンズの変形 (誤
2i
差)に対応する補正情報を容易に算出して、所望形状の光学レンズを成形する成形 型 10の上型モールド 11及び下型モールド 12を容易に設計できる。
[0086] (5)図 9に示す光学レンズ 30の曲面 31には、成形型 10の上型モールド 11及び下 型モールド 12における使用面 16に設けられたマーク（不図示）が転写されて、転写 マーク 32 (頂点転写マーク部 33、周辺部転写マーク部 34A及び 34B)が形成される 。この転写マーク 32は、光学レンズ 30の曲面 31において測定すべき箇所に位置す る。成形型 10から成形された光学レンズの曲面形状を測定する際には、測定すべき 箇所に位置する上記転写マーキング 32を基準として、上記光学レンズ 30の曲面 31 の形状を測定する。これにより、光学レンズ 30の曲面形状の測定を正確に実施する ことができる。この結果、測定値を非球面の式（1)または式（2)に近似させて、光学レ ンズの曲面を非球面として特定し、補正情報を算出して、成形型 10における上型モ 一ルド 11及び下型モールド 12の使用面 16を精度よく設計できる。
[0087] [B]第 2の実施の形態（図 11、図 12)
(補正情報のデータベース化の説明）
図 11は、本発明に係る成形型の設計方法における第 2の実施の形態にぉ 、て用 いられるデータベース化された局所形状補正情報の一部である形状変化率曲線を 示すグラフである。図 12は、本発明に係る成形型の設計方法における第 2の実施の 形態にお 、て用いられるデータベース化された全体形状補正情報を示すグラフであ る。この第 2の実施の形態において、前記第 1の実施の形態と同様な部分は、同一の 符号及び名称を用いることによって説明を省略する。
[0088] この第 2の実施の形態は、前記第 1の実施の形態に対し次の点で異なる。図 8にお いて、ステップ S31〜S40を全種類の成形型に対して予め実施する。その際、各補 正情報はデータベースにする。データベース作成後はステップ S 31〜S 34を行わず 、ステップ S35〜S40を行う。
即ち、第 1の実施の形態は、光学レンズのレンズ素材及び設計曲面形状に関し一 種類の光学レンズをテスト成形し、補正情報 (全体形状補正情報、局所形状補正情 報）を求める。この補正情報を直接用いて、成形型 10の上型モールド 11及び下型モ 一ルド 12を補正して設計するものである。
これに対し、第 2の実施の形態は、光学レンズの特性としての光学レンズのレンズ 素材及び設計曲面形状が異なる多種類の光学レンズを、それぞれ予めテスト成形し
、そのとき得られた補正情報を光学レンズの特性毎にデータベース化する。データべ ース作成後は再度テスト成形することなぐまたは簡易的なテスト成形のみにより、こ のデータベース化された補正情報を用いて、それぞれの光学レンズを量産するため の成形型 10の上型モールド 11及び下型モールド 12の使用面 16の設計値を補正し て設計するものである。
[0089] つまり、この第 2の実施の形態では、屈折率が異なる多数のレンズ素材のそれぞれ について、設計曲面の形状が異なる複数種類の光学レンズの各々を成形する多数 の成形型 10の上型モールド 11及び下型モールド 12における使用面 16を設計する 。この設計された多数の成形型 10を用いて光学レンズをテスト成形し、成形された光 学レンズの各々について曲面形状を測定する。そして、前記実施の形態と同様にし て、上記測定値を式（2)に近似して各光学レンズの曲面形状を定量化する。このとき 、算出した係数 Bから頂点曲率 C及び非球面係数 A (非球面係数 A
2i 2i 4、 A
6、 A
8、 A 10
)を求めて、成形された光学レンズのそれぞれの曲面形状を式（1)に定量化して特 定する。
[0090] そして、前記実施の形態と同様にして、成形されて式（1)により特定された光学レン ズの各々の曲面形状についてデータ解析する。そして、それぞれの式（1)の第 1項（ K=0)力も全体形状補正情報を求め、それぞれの式（1)の第 2項力も局所形状補正 情報の一部である形状変化率曲線を求める。
[0091] 図 11では、設計曲面の形状が異なる複数の光学レンズを成形したとき、この成形さ れた各光学レンズの形状変化率曲線を、光学レンズにおけるレンズ頂点力 の各位 置において示している。この場合、光学レンズのレンズ素材は屈折率が 1. 699であ る。図 11は、横軸がレンズ中心からの距離 (mm)を示し、グラフ中央部の 0が光学レン ズ中心を示す。また、図 11の縦軸が形状変化率を示しており、 0%は形状変化がなく 補正が必要ないことを示す。
この図 11に一例として示すように、成形された光学レンズの形状変化率曲線は、屈 折率の異なるレンズ素材毎、及び光学レンズの設計曲面の形状毎に算出されて、デ ータベース化される。図 11の符号 a、 b、 c、 d、 eは、光学レンズの設計曲面の形状（ 曲率半径）がそれぞれ + 2. 00D相当形状、 0. 00D相当形状、—2. 00D相当形状 、 -6. 00D相当形状、 10. 00D相当形状の場合の形状変化率曲線を示す。
[0092] 図 12は横軸がレンズ形状を表す面屈折力（D)で、横軸上の数値 1は、曲率半径が 大きくカーブ値の小さいレンズ形状を示し、横軸上の数値 6は、曲率半径が小さく力 ーブ値が大きいレンズ形状を示す。また、縦軸は全体形状補正値で、 ODは形状変 化がなぐ補正が必要ないことを示す。
図 12は、光学レンズの設計曲面の形状が異なる複数の光学レンズを成形したとき、 この成形された光学レンズの全体形状補正情報と光学レンズの設計曲面の形状との 関係を、凸面側では曲線 α、凹面側では曲線 j8によりそれぞれ示している。この場 合、光学レンズは、レンズ素材が屈折率 1. 699であり、凸面及び凹面を有するメニス カス形状の眼鏡用レンズである。この図 12に一例として示すように、成形された光学 レンズの全体形状補正情報は、屈折率の異なるレンズ素材毎、及び光学レンズの設 計曲面の形状毎に算出されて、データベース化される。
[0093] 尚、図 11及び図 12において、光学レンズの設計曲面の形状 (曲率半径)は、前述 の式 (3)を用いて面屈折力（単位： D (ジォプター)）に換算して表示されて 、る。
[0094] レンズ素材及び設計曲面の形状が異なる光学レンズを量産する場合を述べる。ま ず、上述の如くデータベース化された光学レンズの形状変化率曲線のうちから、量産 しょうとする光学レンズと同一のレンズ素材 (屈折率が同一)及び同一の設計曲面形 状の光学レンズに関する形状変化率曲線を取り出す。そして、この形状変化率曲線 のレンズ頂点力 の任意の位置の値に、該当する位置における光学レンズの設計曲 面の高さ (Z値)を乗じて、当該位置における局所形状補正情報を算出する。この局 所形状補正情報を光学レンズの全ての位置において算出する。具体的には、屈折 率が 1. 699、曲面形状が—6. OOD相当である場合に図 11の形状変化曲線 dを選 択する。そして、対応するレンズ設計面高さと (Z値)を乗じて局所補正情報を、光学 レンズのすべての位置において確定する。同様に、曲面形状が 10. 00D相当で あれば図 11の形状変化率曲線 eを選択する。
ところで、図 11は、レンズ素材が同じでも曲面形状が変化すると、形状変化率曲線 がダイナミックに変化することを示している。更に、曲面形状値一 2. OOD (図 11の曲 線 c)は、曲面形状値— 6. OOD (図 11の曲線 d)よりも形状変化率が小さくなつており 、形状変化率と曲率形状のカーブ値は比例している。しかしながら、曲面形状値 1 0. OOD (図 11の曲線 e)は、曲面形状値 2. OOD (図 11の曲線 c)よりも形状変化率 力 、さくなり反比例している。従って、レンズのような複雑な形状の形状変化は複雑 な様態を示し、従来技術では適切な補正を行うことが困難であることが解る。
[0095] 次に、データベース化された光学レンズの全体形状補正情報のうちから、量産しよ うとする光学レンズと同一のレンズ素材 (屈折率が同一）及び同一の設計曲面形状の 光学レンズに関する全体形状補正情報を取り出す。
ところで、図 12は、レンズ素材が同じでも曲面形状が変化すると全体形状補正値も 変則的に変化することを示している。例えば、凸面では、面屈折力 0から 3Dまでは全 体形状補正値は面屈折力に比例する。一方、面屈折力が 4Dよりも大きくなると、全 体形状補正値は— 0. 05Dで一定となる。さらに、凹面側では、一部の面屈折力を除 き全体形状補正値は一定である。従って、レンズのような複雑な形状の形状変化は 現状で予測不可能であり、従来技術では適切な補正を行うことが困難であることが解 る。
[0096] 成形型 10の上型モールド 11及び下型モールド 12における使用面 16は、量産しよ うとする光学レンズの設計曲面に設計される。光学レンズを量産する場合には、上記 使用面 16の設計値に、上述のようにしてデータベースから取り出された形状変化率 曲線に基づき算出した局所形状補正情報と、データベースから取り出された全体形 状補正情報とを、それぞれ Z方向において加算する。これにより、この量産化しようと する光学レンズを成形するための成形型 10の上型モールド 11及び下型モールド 12 における使用面 16の設計値を補正して算出し、当該成形型 10の上型モールド 11及 び下型モールド 12を設計する。
[0097] (第 2の実施の態様の効果） 上述のようにして構成されたことから、上記第 2を実施の形態においても、前記第 1 の実施の形態における効果 (1)〜(5)と同様な効果を奏する他、次の効果 (6)を奏す る。
(6)全体形状補正情報と、局所形状補正情報の一部である形状変化率曲線とを分 離独立して、光学レンズのレンズ素材及び設計曲面の形状毎にデータベース化し、 このデータベース化された各補正情報等を用いて、成形型 10の上型モールド 11及 び下型モールド 12における使用面 16の設計値を補正して設計する。このことから、 光学レンズのレンズ素材及び設計曲面の形状に適合した全体形状補正情報及び局 所形状補正情報 (正確には、局所形状補正情報の一部である形状変化率曲線)を データベースカゝら取り出すことによって、テスト成形を実施することなぐ成形型 10の 上型モールド 11及び下型モールド 12における使用面 16の設計値の補正情報等を 短時間に確定できる。この結果、成形型 10の上型モールド 11及び下型モールド 12 における使用面 16を効率的に設計することができる。
[0098] [C]第 3の実施の形態
(球面補正値による非球面形状補正方法の説明）
この第 3の実施の形態は、前記第 2の実施の形態においてデータベース化された、 曲面が球面形状の成形品 (光学レンズ)を成形するための補正情報 (全体形状補正 情報、局所形状補正情報の一部である形状変化率)を利用して、曲面が非球面形状 の成形品（光学レンズ)を成形する成形型の上型モールド及び下型モールドにおけ る成形面である使用面の設計値を補正して設計するものである。
[0099] 曲面が球面形状の光学レンズを成形するための全体形状補正情報、及び局所形 状補正情報の一部である形状変化率を、設計曲面が球面形状を有する光学レンズ の特性毎にデータベース化する方法については、前記第 2の実施の形態と同様であ り説明を省略する。ここで、上記光学レンズの特性は、曲面が球面形状の当該光学 レンズのレンズ素材、及び球面形状を有する設計曲面の形状である。
[0100] 曲面が非球面形状の光学レンズを成形する成形型の上型モールド及び下型モー ルドにおける使用面の設計は、まず、非球面形状を有する光学レンズに適合した、デ ータベース化された全体形状補正情報と、局所形状補正情報の一部である形状変 化率とを取り出すことから始める。
[0101] つまり、成形しょうとする曲面が非球面形状の光学レンズと同一のレンズ素材であつ て、当該光学レンズの非球面形状の設計曲面における頂点曲率半径または平均曲 率半径と一致する曲率半径を有する球面形状の設計曲面を備えた光学レンズにつ いての、データベース化された全体形状補正情報と、局所形状補正情報の一部であ る形状変化率とを、当該データベースから取り出す。ここで、上記頂点曲率半径は、 例えば、成形しょうとする光学レンズの非球面形状の設計曲面における頂点での曲 率半径である。また、上記平均曲率半径は、成形しょうとする光学レンズの非球面形 状の設計曲面におけるレンズ全面での平均曲率半径をいう。
[0102] (球面補正値による非球面形状補正方法:データベース力 の補正値算出）
例えば、成形しょうとする曲面が非球面形状の光学レンズにおける設計曲面の頂 点での曲率半径が + 2. OOD (ジォプター）である場合について考える。まず成形しよ うとする光学レンズと同一のレンズ素材であって、上記頂点曲率半径と一致する曲率 半径を有する球面形状の設計曲面を備えた光学レンズについて、該当するデータべ ースを参照する。例えば図 12に示す全体形状補正情報から、全体形状補正情報と して凸面側では、横軸の"凸面側レンズ形状を表す屈折力"の 2Dにおいて、曲線 α 上の該当する全体形状補正値 0. 100Dを取り出す。一方、凹面側では、横軸の" 凹面側レンズ形状を表す屈折力"の 2Dにおいて、曲線 |8上の該当する全体形状補 正値— 0. 125Dを取り出す。同様にデータベース化された、例えば図 11に示す局 所形状補正情報の一部である形状変化率から、形状変化率として曲線 aを取り出す
[0103] 次に、取り出された形状変化率におけるレンズ頂点からの任意の位置の値に、該 当する位置における光学レンズの非球面形状の設計曲面の高さ（Z値)を乗じて、当 該位置における局所形状補正情報を算出する。そして、この局所形状補正情報を、 曲面が非球面形状の光学レンズの全ての位置において算出する。
[0104] (球面補正値による非球面形状補正方法：補正値の加算方法）
次に、成形しょうとする光学レンズの非球面形状の設計曲面に設計された成形型 の上型モールド及び下型モールドにおける使用面の設計値に、上述のようにしてデ ータベース力 取り出された形状変化率に基づき算出された局所形状補正情報と、 データベース力も取り出された全体形状補正情報とを、 z方向に加算する。
[0105] 例えば、局所形状補正情報については、曲面が非球面形状の光学レンズの各位 置において算出した局所形状補正情報を、非球面形状の設計曲面に設計された上 記上型モールド及び下型モールドの使用面における各位置の設計値に Z方向に加 算する。また、全体形状補正情報については、データベース力も取り出された全体形 状補正情報を、非球面形状の設計値に設計された上記上型モールドを及び下型モ 一ルドの使用面における、例えば頂点の設計値に Z方向に加算する。
[0106] 上述のようにして、曲面が非球面形状の光学レンズを成形する成形型の上型モー ルド及び下型モールドにおける使用面の設計値を補正して算出し、当該成形型の上 型モールド及び下型モールドを設計する。
[0107] (第 3の実施の態様の効果）
以上のように構成されたことから、上記第 3の実施の形態においても、前記第 1の実 施の形態の効果（ 1)〜（5)を奏する他、次の効果 (7)を奏する。
[0108] (7)非球面の式にて特定された上記光学レンズの曲面と当該光学レンズの球面形 状の設計曲面との誤差に対応する情報を、曲面が球面形状の光学レンズを成形す るための補正情報として、当該光学レンズの特性毎にデータベース化する。そして、 このデータベース化された補正情報を用いて、曲面が非球面形状の光学レンズを成 形する成形型の上型モールド及び下型モールドにおける使用面の設計値を補正し て設計する。このことから、非球面形状の曲面を有する光学レンズに適合した補正情 報をデータベースから取り出すことによって、テスト成形を実施することなぐ曲面が 非球面形状の光学レンズを成形する成形型の上型モールド及び下型モールドにお ける使用面の設計値を補正する補正情報を短時間に確定できる。この結果、曲面が 非球面の所望形状の光学レンズを成形する成形型の上型モールド及び下型モール ドにおける使用面を効率的に設計することができる。
産業上の利用可能性
[0109] 以上、本発明を上記各実施の形態に基づいて説明した力 本発明はこれに限定さ れるものではない。 例えば、本実施の形態では、キャスト法を用いて光学レンズを成形して製造するも のを述べたが、このキャスト法以外の製造方法によって光学レンズを製造する場合に も本発明を適用できる。具体的には、プラスチックレンズを直接切削加工及び研磨カロ ェする場合において、研削加工での切削面形状データ補正、研磨加工での研磨ッ ール (研磨皿)の形状補正及び屈折力補正に適用できる。更に、本発明は、熱軟ィ匕 成形型の補正等に適用可能である。
[0110] また、上記実施の形態では成形型がガラスの場合を述べたが、熱収縮率の高い他 の成形型、例えば金型による成形の場合にも、本発明を適用できる。
[0111] 一方、上記実施の形態ではテスト成形品として、表面が球面形状の光学レンズの場 合を述べたが、表面が非球面形状の光学レンズをテスト成形品として適用することも できる。
[0112] 更に、上記実施の形態では、最終成型品として表面が球面形状の回転対称な光 学レンズ、または表面が非球面形状の光学レンズの場合を述べた力 トーリック面、 アト一リック面等を有する光学レンズを最終成型品とすることもできる。ここで、トーリツ ク面とは直交する 2つの主経線を有し、各主経線は球面形状で構成されているものを いう。また、アト一リック面とはその各主経線が非球面形状で構成されているものをい
[0113] また、上記実施の形態では、成形品たる光学レンズの表面の曲面形状を当該光学 レンズの中心を通る一つの経線 (つまり直径)上で計測しデータ解析するものを述べ たが、当該光学レンズの中心を通る複数の経線 (つまり直径)上で計測してデータ解 祈し、これらの平均値を算出するものでもよい。
図面の簡単な説明
[0114] [図 1]本発明に係る成形型の設計方法における第 1の実施の形態が実施されて製作 された上型モールド及び下型モールドを有する成形型を示す側断面図である。
[図 2]図 1の下型モールドを示す側断面図である。
[図 3]図 1の成形型を用いた光学レンズ (プラスチックレンズ)の製造手順を示すフロ 一チャートである。
[図 4]図 1の上型モールド及び下型モールドの製造手順を示すフローチャートである [図 5]図 1の成形型力 テスト成形された成形品である光学レンズの成形曲面 21及び 設計曲面 20などを示すグラフである。
[図 6]テスト成形されて式（1)により特定された光学レンズの成形曲面 21のうちの多項 式成分が、図 5の基準球面成分（曲面形状 22)に対しずれる偏差量を、当該光学レ ンズの各位置にぉ 、て示したグラフである。
[図 7]図 1の上型モールド及び下型モールドの設計手順において、全体形状補正情 報及び局所形状補正情報の算出などを示す概略図である。
[図 8]図 1の上型モールド及び下型モールドの設計手順を具体的に示すフローチヤ ートである。
[図 9] (A)は、図 1の成形型により転写されて光学レンズの曲面に形成された転写マ 一キングを示す正面図であり、 (B)は図 9 (A)の頂点転写マーキングを示す部分拡 大図であり、（C)は、図 9 (A)の周縁部転写マーキングを示す部分拡大図である。
[図 10]成形品たる光学レンズの成形曲面が設計曲面に対し有する形状誤差を当該 光学レンズの各位置で示し、 (A)が第 1の実施の形態における成形型の設計方法に より設計された成形型を用いて成形された光学レンズの場合のグラフであり、 (B)が 第 1の従来の技術において平均曲率を用いて補正することで設計された成形型によ り成形された光学レンズの場合のグラフである。
[図 11]本発明に係る成形型の設計方法における第 2の実施の形態において用いら れるデータベース化された局所形状補正情報の一部である形状変化率を示すグラフ である。
[図 12]本発明に係る成形型の設計方法における第 2の実施の形態において用いら れるデータベース化された全体形状補正情報を示すグラフである。
符号の説明
10 成形型
11 上型モールド
12 下型モールド
16 使用面 (成形面） 20 設計曲面
21 成形曲面
22、 23 曲面形状 30 光学レンズ
31 曲面
32 転写マーキング 33 頂点転写マーキング 34A、34B 周縁部転写マ A 非球面係数
2i
B 係数
2i
c 頂点曲率
R 設計頂点曲率半径
0
R 頂点曲率半径
O 頂点
P 光軸

Claims

請求の範囲
[1] 成形面が、成形品の球面形状の設計曲面に形成された成形型を用意し、
この成形型から成形された成形品の曲面形状を測定し、
測定した上記成形品の曲面と上記成形品の上記設計曲面とを比較して両曲面の 誤差を求め、
この誤差に対応する情報を、曲面が球面形状の成形品を成形するための補正情 報として特定し、
曲面が非球面形状の最終成形品を成形する成形型の成形面の設計値を、当該非 球面形状の曲面を有する成形品に適合した上記補正情報を用いて補正して設計す ることを特徴とする成形型の設計方法。
[2] 非球面形状の曲面を有する成形品に適合した上記補正情報は、成形しょうとする 曲面が非球面形状の成形品と同一のレンズ素材であって、上記成形品の非球面形 状の設計曲面における頂点曲率半径、または当該成形品の非球面形状の設計曲面 における全面での平均曲率半径と一致する曲率半径を有する球面形状の成形品の 設計曲面の補正情報であることを特徴とする請求項 1に記載の成形型の設計方法。
[3] 成形面が、成形品の球面形状の設計曲面に形成された成形型を用意し、
この成形型から成形された成形品の曲面形状を測定し、この測定値を非球面の式 に近似させて上記成形品の曲面を非球面として特定し、
非球面の式にて特定された上記成形品の曲面と、上記成形品の上記設計曲面とを 比較して両曲面の誤差を求め、
この誤差に対応する情報を、曲面が球面形状の成形品を成形するための補正情 報として、当該成形品の特性毎にデータベース化し、
このデータベース化された補正情報を用いて、曲面が非球面形状の最終成形品を 成形する成形型の成形面の設計値を補正して設計することを特徴とする成形型の設 計方法。
[4] 上記非球面の式は、成形品の曲面における球面形状成分と、成形品の曲面にお ける球面形状以外の成分とを含む多項式であることを特徴とする請求項 3に記載の 成形型の設計方法。
[5] 上記非球面の式は、成形品の曲面における球面形状成分と、成形品の曲面にお ける球面形状以外の成分とを加算すること特徴とする請求項 3または 4に記載の成形 型の設計方法。
[6] 上記非球面の式は、 Zを成形品の頂点力 当該成形品の軸方向に測った距離、 X 、 Yを上記頂点から上記軸と垂直な方向に測った距離としたときに pを p 2=X2+Y2 、 Rを頂点曲率半径としたときに頂点曲率 Cを C= 1ZR、 Kを円錐定数、 A
2iを非球 面係数 (iが整数）としたとき、次の式（1)であることを特徴とする請求項 3乃至 5のいず れかに記載の成形型の設計方法。
[数 9]
Figure imgf000036_0001
[7] 上記式（1)の第 1項 (K = 0)である基準球面成分により、成形された成形品の曲面 における球面形状成分の誤差に対応するために、成形品の球面形状の設計曲面に 形成された成形型の成形面の全体形状を補正する全体形状補正情報を求め、 また、上記式（1)の第 2項である多項式成分により、成形された成形品の曲面にお ける球面形状以外の成分の誤差に対応するために、成形品の球面形状の設計曲面 に形成された上記成形型の上記成形面の局所形状を補正する局所形状補正情報 を求め、
これらの各補正情報のそれぞれを分離独立して、設計曲面が球面形状を有する上 記成形品の特性毎にデータベース化することを特徴とする請求項 6に記載の成形型 の設計方法。
[8] 上記全体形状補正情報は、式（1)の第 1項 (Κ=0)である基準球面成分が表す基 準球面の曲率半径と、成形品の球面形状の設計曲面における曲率半径との差に基 づいて決定することを特徴とする請求項 7に記載の成形型の設計方法。
[9] 上記局所形状補正情報は、式（1)の第 2項である多項式成分が表す、成形された 成形品の曲面における球面形状以外の成分の高さ (Ζ値）と、上記成形品の球面形 状の設計曲面の高さ (Ζ値)とを用いて算出される形状変化率に基づいて決定し、上 記形状変化率をデータベース化することを特徴とする請求項 7または 8に記載の成形 型の設計方法。
[10] 上記成形品の特性は、当該成形品である光学レンズのレンズ素材及び、球面形状 の設計曲面の形状であることを特徴とする請求項 3乃至 9のいずれかに記載の成形 型の設計方法。
[11] 曲面が非球面形状の最終成形品を成形する上記成形型の成形面の設計は、成形 品の非球面形状の設計曲面に、非球面形状の曲面を有する成形品に適合した、デ ータベース化された全体形状補正情報と局所形状補正情報を加算することにより実 施することを特徴とする請求項 3乃至 10のいずれかに記載の成形型の設計方法。
[12] 非球面形状の曲面を有する最終成形品に適合した、データベース化された上記全 体形状補正情報と上記局所形状補正情報は、成形しょうとする曲面が非球面形状の 成形品と同一のレンズ素材であって、上記成形品の非球面形状の設計曲面の平均 曲率半径と一致する曲率半径を有する球面形状の成形品の設計曲面についてデー タベース化された全体形状補正情報と局所形状補正情報であることを特徴とする請 求項 11に記載の成形型の設計方法。
[13] 請求項 1乃至 12のいずれかに記載の成形型の設計方法を実施して成形されたこと を特徴とする成形型。
[14] 請求項 13に記載の成形型を用いて成形されたことを特徴とする成形品。
[15] 請求項 14に記載の成形品はメニスカス形状の眼鏡レンズであることを特徴とする成 形 TOo
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