专利名称：非球面玻璃模制透镜的成形难易度预测方法
技术领域：
本发明涉及一种预测模制成形非球面玻璃透镜(glass lens)时的成形难易度的方法以及包括非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法。
背景技术：
以往，玻璃模制透镜(以下称为MO透镜)的成形性是根据玻璃材料、中心厚度、透镜直径、有无台肩(land)、是否是弯月形等经验性的方法来进行判断的。例如，若是玻璃材料相同且中心厚度相同的正弯月形透镜，则透镜直径越小越能够获得良好的表面形状。
现有技术文献
专利文献I :日本专利特公昭61-32263号公报发明内容
本发明要解决的课题
但是，实际情况是在冲压(press)成形现�。崞捣狈⑸缓虾蹙楣嬖�、成品率极差的非球面MO透镜。非球面MO透镜的制造工序为如下所述的关系订货者(例如照相机(透镜)制造商)向接受订货者(如模具制造商)提交根据透镜设计确定了形状的非球面透镜的形状规格(η(玻璃材料)、r(曲率半径)、d(厚度)以及包含有旋转对称非球面形状的数据、n-r-d-非球面数据)，接受订货者则成形忠实于该形状规格的形状的非球面 MO透镜。接受订货者是照相机制造商的一个部门时也是同样如此。在这种关系中，即使接受订货的非球面MO透镜的成形性差且成品率差，使用各种冲压设备来成形模制透镜的接受订货者侧也完全(或者几乎)无法应对。也就是说，实际情况是即使是成形困难(成品率差)的形状，接受订货者也无法向订货者提出改变非球面形状的要求、也不存在该改变要求的依据。而且，包含有成形困难的非球面MO透镜的透镜系统，其结果是很难获得稳定的高光学性能。本发明的发明人们认为最大的问题点在于以往完全没有线索得知非球面 MO透镜成形性的好坏是由什么导致的，只有根据经验性的方法进行判断。
本发明的目的在于获得一种成形难易度的预测方法，用于预测以往没有线索的非球面MO透镜的成形难易度，并且成为要求改变非球面MO透镜的设计形状本身的线索。进而，本发明的目的在于获得一种设计方法(程序)，基于该设计方法，在包含有非球面透镜的透镜系统的设计中，可以在成为包含有成形困难的非球面MO透镜的设计结果时，警告成形的困难性，促使设计本身的改变。
解决课题的手段
本发明的发明人们在以下假设的基础上，基于旋转对称非球面形状的指标、SP非球面公式来尝试进行面形状的成形难易度预测，从而完成了本发明，该假设为成形时施加在玻璃上的变形应力受到面形状的影响、该变形应力可分为集中和分散、若变形应力为集中则成形容易，与此相对，若变形应力为分散则成形困难，因此如果可以预测变形应力的集中/分散，则可以预测非球面形状成形的难易度。4
本发明提供一种非球面玻璃模制透镜的成形难易度预测方法，用于预测将Rl面和R2面中至少一方作为由下述非球面公式(I)所表现的旋转对称非球面的非球面玻璃模制透镜的成形难易度，所述非球面玻璃模制透镜的成形难易度预测方法包括输入包括Rl 面和R2面的上述旋转对称非球面数据的透镜数据的步骤；对Rl面和R2面的非球面公式(I)进行一阶求微，从而分别计算出Rl面和R2面的斜率的步骤；以及用所述Rl面的斜率和R2面的斜率中的任意一方除以另一方，从而得到作为成形难易度指标的斜率比公式的步骤。
x =-r (P沢)Y—r—::=-+ ay* + by6 + cy& + dy10 +..·(I)l + ,ji-(k + [)(y:Rr
基于本发明的非球面玻璃模制透镜成形难易度的预测方法，可以对所述Rl面和 R2面的斜率比公式进一步进行一阶以上微分，将其微分公式作为成形难易度的指标。
更具体地，将Rl面和R2面的斜率比、或对该斜率比的公式进一步进行一阶以上微分的公式中是否包含有拐点作为成形难易度的指标，可以在有拐点的情况下，预测为成形困难，在没有拐点的情况下，预测为成形容易。
本发明还提供一种包含有非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法，该非球面玻璃模制透镜将Rl面和R2面中至少一方作为由下述非球面公式(I)所表现的旋转对称非球面，所述包含有非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法包括在设计过程中，输入包含有Rl面和R2面的所述旋转对称非球面数据的透镜数据的步骤；对Rl面和R2面的非球面公式(I)进行一阶求微，从而分别计算出Rl面和R2面的斜率的步骤；用所述Rl面的斜率和R2面的斜率中的任意一方除以另一方，从而得到其斜率比的公式的步骤；以及将所述斜率比的公式作为所述非球面玻璃模制透镜的成形难易度指标的步骤。
x =——I l/R y.......^==+ ay4 + by +Cy8 + dy10 +·..(I)I + ψ-ik + \)(y:Ry
在包含有本发明的非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法中，可以对Rl面和R2面的斜率比公式进一步进行一阶以上微分，将其微分公式作为成形难易度的指标。
在判断成形难易度的步骤中，将Rl面和R2面的斜率比、或对该斜率比的公式进一步进行一阶以上微分的公式中是否包含有拐点作为成形难易度的指标，可以在有拐点的情况下，预测为成形困难，在没有拐点的情况下，预测为成形容易。
在判断成形难易度的步骤中，还可以包括如果判断为成形困难则发出警告的步骤。
根据本发明的包含有非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法，在判断成形难易度的步骤中，在Rl面和R2面的斜率比、或对该斜率比的公式进一步进行一阶以上微分的公式中包含有拐点时，进行非球面数据的重新设计，只要存在重新设计的解就继续设计，直到Rl面和R2面的斜率比、或对该斜率比的公式进一步进行一阶以上微分的公式中没有拐
而且，在即使进行了非球面数据的重新设计，也没有重新设计的解时，则决定采用制造零透镜、采用多层压机、对冲压模具适用侧面抵接套筒、校正研磨成形透镜中的任意一个或多个方法。
发明的效果
根据本发明，可以基于包含有旋转对称非球面公式的透镜数据来预测非球面MO 透镜的成形难易度。因此，通过将该成形困难性的预测反馈到透镜设计部门从而促使非球面形状的改变，可以更换为成形容易的非球面MO透镜。此外，在透镜设计的步骤中，警告非球面MO透镜的成形困难性，或者只要非球面公式中存在重新设计的解就继续重新设计，则无需等待来自成形现场的反�。涂梢越�(包括)成形容易的非球面MO透镜的透镜系统的设计，其结果是可以以低价获得具有稳定的高光学性能的透镜系统。
图I是使用上下的成形模具按压玻璃球体而成形为带边缘(flange、^ )双凸透镜时的设想(image)截面图。
图2(A) (B)是示出透镜形状的设计状态和按压状态的坐标系的曲线图。
图3是示出透镜的入射面(Rl面)与反射面(R2)的倾斜度分布的示例的曲线图。
图4是示出将透镜的Rl面与R2面的倾斜度比dR1/2的分布形状和成形性进行了分类的示意图。
图5㈧⑶是示出样品透镜I和样品透镜2的透镜形状示例的截面图。
图6是示出该样品透镜I和样品透镜2的倾斜度比dR1/2的分布形状、成形性预测、 以及Rl面的实际成形结果的比较图。
图7是示出该样品透镜I和样品透镜3的倾斜度比dR1/2的分布形状、成形性预测、 以及Rl面的实际成形结果的比较图。
图8是示出进一步微分了倾斜度比dR1/2公式的d’ R172的形状示例的曲线图。
图9是示出其他d’ R172的形状示例的曲线图。
图10是示出d’R1/2的分布形状、成形性预测、以及Rl面的实际成形结果的比较图， 该d’R1/2微分了该样品透镜4、样品透镜5和样品透镜6的Rl面和R2面的倾斜度比dR1/2。
图11是示出双面非球面的双凸MO透镜的相关具体实施例的比较图。
图12是示出双面非球面的双凹MO透镜的相关具体实施例的比较图。
图13是示出双面非球面的凸弯月形MO透镜的相关具体实施例的比较图。
图14是示出双面非球面的凹弯月形MO透镜的相关具体实施例的比较图。
图15是示出单面非球面的双凸MO透镜的相关具体实施例的比较图。
图16是示出单面非球面的双凹MO透镜的相关具体实施例的比较图。
图17是示出单面非球面的凸弯月形MO透镜的相关具体实施例的比较图。
图18是示出单面非球面的凹弯月形MO透镜的相关具体实施例的比较图。
图19是示出基于本发明的透镜系统的设计方法的一实施方式的流程图。
具体实施方式
图I示出使用上下的成形模具Ml、M2按压玻璃球体G而成形为带边缘的双凸透镜时的设想图。如果使用成形模具Ml、M2对玻璃球体G施加变形应力，则玻璃在横向(径向)上移动。此时，如果成形模具Ml、M2之间的空间(圆筒状、角筒状)侧部开放，则因为应力分散从而不会成形为带边缘双凸透镜(图I右上)。相反，如果在成形模具Ml、M2之间的空间侧部具有圆筒状的躯干模具W，则因为玻璃上所产生的变形应力被封闭在躯干模型W和成形模具Ml、M2之间的空间内，从而成形为带边缘双凸透镜(图I右下)。本实施方式针对如图I右下所示那样变形应力被封闭的非球面MO透镜的旋转对称非球面形状的指标提出了方案。
基于本实施方式的非球面MO透镜的成形难易度预测方法的前提是在作为对象的MO透镜正反的至少一面(Rl面和R2面中的至少一方)上具有由下述公式(I)所表示的旋转对称非球面。
权利要求
1.一种非球面玻璃模制透镜的成形难易度预测方法，用于预测将Rl面和R2面中至少一方作为由下述非球面公式(I)所表示的旋转对称非球面的非球面玻璃模制透镜的成形难易度，所述非球面玻璃模制透镜的成形难易度预测方法其特征在于，包括 输入包括Rl面和R2面的所述旋转对称非球面数据的透镜数据的步骤； 对Rl面和R2面的非球面公式(I)进行一阶求微，从而分别计算出Rl面和R2面的斜率的步骤；以及 用所述Rl面的斜率和R2面的斜率中的任意一方除以另一方，从而得到作为成形难易度指标的斜率比公式的步骤，
2.根据权利要求I所述的非球面玻璃模制透镜的成形难易度预测方法，其中， 将所述Rl面和R2面的斜率比公式中是否包含有拐点作为成形难易度的指标，在有拐点的情况下，预测为成形困难，在没有拐点的情况下，预测为成形容易。
3.根据权利要求I所述的非球面玻璃模制透镜的成形难易度预测方法，其中， 对所述Rl面和R2面的斜率比公式进一步进行一阶以上微分，将其微分公式作为成形难易度的指标。
4.根据权利要求3所述的非球面玻璃模制透镜的成形难易度预测方法，其中， 将对所述Rl面和R2面的斜率比公式进一步进行一阶以上微分的公式中是否包含有拐点作为成形难易度的指标，在有拐点的情况下，预测为成形困难，在没有拐点的情况下，预测为成形容易。
5.一种包含有非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法，该非球面玻璃模制透镜将Rl面和R2面中至少一方作为由下述非球面公式(I)所表现的旋转对称非球面，所述包含有非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法其特征在于，包括 在设计过程中，输入包含有Rl面和R2面的所述旋转对称非球面数据的透镜数据的步骤； 对Rl面和R2面的非球面公式(I)进行一阶求微，从而分别计算出Rl面和R2面的斜率的步骤； 用所述Rl面的斜率和R2面的斜率中的任意一方除以另一方，从而得到其斜率比的公式的步骤；以及 将所述斜率比的公式作为所述非球面玻璃模制透镜的成形难易度指标的步骤，
6.根据权利要求5所述的包含有非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法，其中， 将所述Rl面和R2面的斜率比的公式中是否包含有拐点作为成形难易度的指标，在有拐点的情况下，预测为成形困难，在没有拐点的情况下，预测为成形容易。
7.根据权利要求5所述的包含有非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法，其中， 对所述Rl面和R2面的斜率比公式进一步进行一阶以上微分，将其微分公式作为成形难易度的指标，在有拐点的情况下，预测为成形困难，在没有拐点的情况下，预测为成形容易。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的包含有非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法，进一步包括 在判断成形难易度的步骤中判断为成形困难时，发出警告的步骤。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的包含有非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法，其中， 在判断上述成形难易度的步骤中，在Rl面和R2面的斜率比、或对该斜率比的公式进一步进行一阶以上微分的公式中包含有拐点时，进行非球面数据的重新设计，只要存在重新设计的解就继续设计，直到Rl面和R2面的斜率比、或对该斜率比的公式进一步进行一阶以上微分的公式中没有拐点。
10.根据权利要求9所述的包含有非球面玻璃模制透镜的透镜系统的设计方法，其中， 在即使进行了非球面数据的重新设计也没有重新设计的解时，则决定采用制造零透镜、采用多层压机、对冲压模具适用侧面抵接套筒、校正研磨成形透镜中的任意一个或多个方法。
全文摘要
本发明提供一种非球面玻璃模制透镜的成形难易度预测方法，其用于预测以往没有线索的非球面MO透镜的成形难易度，并且成为要求改变非球面MO透镜的设计形状本身的线索。根据本发明的用于预测将R1面和R2面的至少一方作为由下述非球面公式(1)所表现的旋转对称非球面的非球面玻璃模制透镜的成形难易度的非球面玻璃模制透镜的成形难易度预测方法中，通过对R1面和R2面的非球面公式进行一阶求微，从而分别计算出R1面和R2面的斜率，基于用上述R1面的斜率和R2面的斜率中的任意一方除以另一方，从而得到的斜率比公式，来判断成形难易度。
文档编号G01M11/08GK102928208SQ20121027979
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月7日 优先权日2011年8月8日
发明者猪狩隆, 安彦健也 申请人:Hoya株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
