成形模的設計方法、成形模和成形品的製作方法

2023-04-26 00:10:16 1

專利名稱：成形模的設計方法、成形模和成形品的製作方法
技術領域：
本發明涉及校正在從成形模成形成形品(例如光學透鏡)時該成形品的形狀變化而設計能成形所希望形狀的成形品的成形模的成形模設計方法、由該成形模設計方法設計的成形模和通過該成形模所成形的成形品。
背景技術：
在成形光學透鏡時，若把光學透鏡的設計值原封不動地在成形模中使用來設計成形模並製造，則有時由該成形模製造的光學透鏡不能製造成與其設計值相同的形狀。其原因是由於依賴於材料的成形收縮或光學透鏡形狀所引起的應力等，而成形模的成形面不能高精度地複製成透鏡面的緣故。
例如，應該成形球面透鏡，而使用具有球面成形面的成形模進行成形時，有時被成形的光學透鏡是包含非球面形狀的球面以外的面形狀。因此，在設計成形模時就需要考慮這些諸因素而對成形模加以合適的形狀校正。
這些成形模成形面的校正量隨每個光學透鏡的折射能力、透鏡材料、設計曲面形狀的不同而不同，通過它們的組合則具有複雜的傾向。為了決定合適的校正量則需要對各成形模進行實驗驗證實際的變形。
校正量的預測或定量化是困難的，合適的校正量的決定需要的是熟練。
具體的作業是(a)把所有種類的光學透鏡通過該成形模進行測試成形，(b)測定相對於光學透鏡設計值的誤差。然後(c)在測定的誤差上乘上各種係數來算出假定的校正量(經驗值)並重新做成形模。(d)使用重新做的成形模再次把光學透鏡進行測試成形，(e)測定光學透鏡的形狀誤差。反覆上述(c)～(e)來進行校正的最優化就是一般的手法。
但為了進行這種成形模形狀校正的最優化作業就需要進行大量的成形測試。特別是例如是眼鏡鏡片的情況下就需要多種的成形模。即眼鏡鏡片必須準備與各個眼鏡戴用者的處方相對應的透鏡。例如在與處方對應的眼鏡鏡片度數範圍內把球面度數的頂點折射能力範圍設定為-8.00屈光度(D)～+6.00屈光度(D)，而把折射能力的分割單位設定為0.25D間距的情況下，則球面度數的種類有56種。
把與散光處方對應的散光折射能力設定為0.25屈光度(D)～2.00屈光度(D)範圍時，把折射能力的分割單位設定為0.25D間距時，則散光的種類需要有8種。因此若把球面處方與散光處方組合，則對於一個製品就需要對應448種的透鏡度數，且由於成形模是由上下兩個模構成，所以全部就變成了896種。
因此，在成形模的製作中，需要伴隨所述那樣對每個模的形狀校正作業而需要多的製作周期。
另一方面，關於加在成形模成形面上的校正方法知道的有為了使成形的光學透鏡與該光學透鏡設計值的誤差變成最小而使用最小二乘法來求具有單一曲率的球面形狀，並把該球面形狀的曲率作為平均曲率使用來校正成形模的方法(第一現有技術)。
作為第二現有技術也有在簡單形狀的情況下，能預測考慮了收縮的變形，並把該預測值作為校正量來適用的方法(專利文獻1)。
且作為第三現有技術也有通過非球面測定機來測定立體形狀並求出與設計值的形狀誤差，並根據消除了對測定器的設定誤差的形狀誤差測定值來進行校正的方法(專利文獻2)。
專利文獻1特開平2003-117925號公報專利文獻2特開平8-216272號公報但第一現有技術中對平均曲率的誤差評價不能對球面形狀以外的形狀誤差進行評價，因此不能校正該球面形狀以外的形狀誤差。
在使用第二現有技術設計光學透鏡成形模時，例如在是眼鏡鏡片的情況下則具有由凸面和凹面構成的彎月形狀，由於其形狀複雜，所以預測考慮了收縮的變形量來設計成形模是困難的。
第三現有技術儘管消除了測定誤差，但形狀誤差測定值還包含有透鏡表面粗糙度和附著在透鏡表面上的異物等的影響的幹擾。因此，形狀誤差以外的幹擾就被反映在校正量中，校正精度低下，有從成形模不能高精度成形出光學透鏡的擔心。

發明內容
本發明是考慮了上述情況而開發的，目的在於提供一種成形模和其成形模的設計方法，該成形模其校正從成形模成形成形品時的該成形品的形狀變形而能有效設計成形曲面是非球面所希望形狀成形品。
本發明的其他目的在於提供使用了所述成形模的成形品。
本發明的第一方面的成形模設計方法是，準備形成在成形品的球面形狀設計曲面上的成形模，測定由該成形模成形的成形品的曲面形狀，把被測定的所述成形品的曲面與所述成形品的所述設計曲面進行比較來求出兩曲面的誤差，特定與該誤差對應的信息而作為用於把曲面是球面形狀的成形品進行成形的校正信息，使用適合具有該非球面形狀曲面的成形品的所述校正信息校正曲面是非球面形狀的成形品進行成形的成形模成形面的設計值並設計成形面。
本發明的第二方面的成形模設計方法是在本發明的第一方面記載的發明中，適合於具有非球面形狀曲面的成形品的所述校正信息是下面的校正信息，即，要成形的曲面與非球面形狀成形品是相同的透鏡材料，且具有與所述成形品非球面形狀設計曲面的頂點曲率半徑或是該成形品非球面形狀設計曲面整個面的平均曲率半徑一致曲率半徑的球面形狀成形品設計曲面的校正信息。
本發明的第三方面的成形模設計方法是，準備形成在成形品球面形狀設計曲面上的成形模，測定由該成形模成形的成形品的曲面形狀，使該測定值近似於非球面式並把所述成形品的曲面作為非球面進行特定，並把由非球面式特定的所述成形品的曲面與所述成形品的所述設計曲面進行比較來求出兩曲面的誤差，把與該誤差對應的信息作為用於把曲面是球面形狀的成形品進行成形的校正信息，並把每個該成形品的特性資料庫化，使用該被資料庫化了校正信息來校正成形曲面是非球面形狀最終成形品的成形模成形面的設計值而設計成形面。
本發明的第四方面的成形模設計方法是在本發明的第三方面記載的發明中，所述非球面式包含成形品曲面的球面形狀成分和成形品曲面的球面形狀以外成分的多項式。
本發明的第五方面的成形模設計方法是在本發明的第三或第四方面記載的發明中，所述非球面式把成形品曲面的球面形狀成分和成形品曲面的球面形狀以外成分相加。
本發明的第六方面的成形模設計方法是在本發明的第三到第五方面任一項記載的發明中，所述非球面式在把Z設定為從成形品的頂點沿該成形品的軸向測量的距離、把X、Y設定為從所述頂點沿與所述軸垂直方向測量的距離時，把ρ設定為ρ2＝X2+Y2、把R設定為頂點曲率半徑時，把頂點曲率C設定為C＝1/R、把K設定為圓錐常數、把A2i設定為非球面係數(i是整數)時，是下面的式(1)。
Z=C21+1-(1+K)C22+i=2nA2i2i---(1)]]>本發明的第七方面的成形模設計方法是在本發明的第六方面記載的發明中，為了與成形的成形品曲面球面形狀成分的誤差對應，而通過所述式(1)的第一項(K＝0)即基準球面成分來求出把在成形品球面形狀設計曲面上形成的成形模的成形面整體形狀進行校正的整體形狀校正信息，且為了與成形的成形品曲面球面形狀以外成分的誤差對應，而通過所述式(1)的第二項即多項式成分來求出把在成形品球面形狀設計曲面上形成的所述成形模的所述成形面局部形狀進行校正的局部形狀校正信息，並把這些各校正信息的各個進行分離獨立，按設計曲面具有球面形狀的所述成形品的每個特性進行資料庫化。
本發明的第八方面的成形模設計方法是在本發明的第七方面記載的發明中，所述整體形狀校正信息是根據式(1)的第一項(K＝0)即基準球面成分所表示的基準球面的曲率半徑與成形品球面形狀設計曲面的曲率半徑的差來決定的。
本發明的第九方面的成形模設計方法是在本發明的第七或第八方面記載的發明中，所述局部形狀校正信息是根據使用式(1)的第二項即多項式成分所表示的成形的成形品曲面球面形狀以外成分的高度(Z值)和所述成形品球面形狀設計曲面的高度(Z值)而算出的形狀變化率來決定的，並把所述形狀變化率資料庫化。
本發明的第十方面的成形模設計方法是在本發明的第三到第九方面任一項記載的發明中，所述成形品的特性是該成形品即光學透鏡的透鏡材料和球面形狀設計曲面的形狀。
本發明的第十一方面的成形模設計方法是在本發明的第三到第十方面任一項記載的發明中，把曲面是非球面形狀的最終成形品進行成形的所述成形模成形面的設計，是在成形品非球面形狀的設計曲面上加上與具有非球面形狀曲面的成形品相適合的被資料庫化了的整體形狀校正信息和局部形狀校正信息，這樣來實施。
本發明的第十二方面的成形模設計方法是在本發明的第十一方面記載的發明中，與具有非球面形狀曲面的最終成形品相適合的被資料庫化了的所述整體形狀校正信息和所述局部形狀校正信息，是關於要成形的曲面與非球面形狀成形品是相同的透鏡材料，且對於具有與所述成形品非球面形狀設計曲面的平均曲率半徑一致曲率半徑的球面形狀成形品設計曲面，是被資料庫化了的整體形狀校正信息和局部形狀校正信息。
本發明的第十三方面的成形模是由實施本發明的第一到第十二方面任一項記載的成形模設計方法而形成的。
本發明的第十四方面的成形品是使用本發明的第十三方面記載的成形模而被成形。
本發明的第十五方面的成形品是本發明的第十四方面中記載的成形品是彎月形狀的眼鏡鏡片。
本發明的第一或第二方面記載的發明，特定與測定的成形品曲面與該成形品球面形狀的設計曲面的誤差對應的信息而把曲面作為球面形狀成形品用於進行成形的校正信息，把曲面是非球面形狀的成形品進行成形的成形模成形面的設計值，使用適合具有該非球面形狀曲面的成形品的所述校正信息來進行校正並設計。因此，通過使用適合於具有非球面形狀曲面的成形品的校正信息，就能在短時間內確定校正把曲面是非球面形狀的成形品進行成形的成形模成形面設計值的校正信息。其結果是能高效率設計把曲面是非球面希望形狀的成形品進行成形的成形模的成形面。
根據本發明的第三到第六方面、第十到第十二方面任一項記載的發明，從成形面是形成在成形品球面形狀設計曲面上的成形模來成形成形品，並測定該成形品的曲面形狀，使該測定值近似於非球面式，並把該被成形的成形品的曲面作為非球面進行特定。這樣就能在被成形的成形品的曲面形狀中不僅把球面成分，而且把球面以外的成分也近似於非球面式並進行定量化特定。因此，被成非球面特定的所述成形品曲面與該成形品球面形狀設計曲面的誤差就把球面形狀成分和球面形狀以外的成分正確地取入，與該誤差對應的校正信息也正確。
且由於使被成形的成形品曲面形狀的測定值近似於非球面式，並把該成形品的曲面形狀作為非球面進行定量化特定，所以能把包含在測定值中的測定誤差或成形品曲面的表面粗糙度等幹擾排除，而僅取出被成形的成形品曲面的表面形狀。
且把與由非球面式特定的所述成形品的曲面與該成形品的球面形狀設計曲面的誤差對應的信息作為用於把曲面是球面形狀的成形品進行成形的校正信息，並按每個該成形品的特性進行資料庫化。使用該被資料庫化了校正信息來校正並設計把曲面是非球面形狀的成形品進行成形的成形模成形面的設計值。因此，通過把適合於具有非球面形狀曲面的成形品的校正信息從資料庫中取出來就能在短時間內確定校正把曲面是非球面形狀的成形品進行成形的成形模成形面設計值的校正信息。
這些結果是能高效率設計把曲面是非球面希望形狀的成形品進行成形的成形模的成形面。
根據本發明的第七到第九方面任一項記載的發明，為了與成形的成形品曲面球面形狀成分的誤差(平均表面折射能力的誤差)對應，而通過式(1)的第一項(K＝0)即基準球面成分來求出把在成形品球面形狀設計曲面上形成的成形模的成形面整體形狀進行校正的整體形狀校正信息。為了與成形的成形品曲面球面形狀以外成分的誤差對應，而通過所述式(1)的第二項即多項式成分來求出把在成形品球面形狀設計曲面上形成的所述成形模的所述成形面局部形狀進行校正的局部形狀校正信息。這樣通過把整體形狀校正信息和局部形狀校正信息分離獨立地求出，就能把被成形的成形品的誤差(球面形狀成分的誤差和球面形狀以外成分的誤差)高精度地反映校正信息而實施恰當的校正來設計成形品的成形面。
根據本發明的第十三到第十五方面記載的發明，在從成形模把曲面是非球面形狀的成形品進行成形時即使該成形品變形的情況下，通過從資料庫中取出合適的校正信息，也能高效率地設計把曲面是非球面希望形狀的成形品進行成形的成形模。因此，通過該成形模能把曲面是非球面希望形狀的成形品高效率地進行成形。


圖1表示實施本發明成形模設計方法中的第一實施例而製作的具有上型模具和下型模具的成形模的側剖面圖；圖2是表示下型模具的側剖面圖；圖3是表示使用了圖1成形模的光學透鏡(塑料透鏡)製造順序的流程圖；圖4是表示上型模具和下型模具製造順序的流程圖；圖5是表示由圖1成形模而被測試成形的成形品即光學透鏡的成形曲面21和設計曲面20等的曲線；圖6是把測試成形並通過式(1)特定的光學透鏡成形曲面21中的多項式成分相對於圖5的基準球面成分(曲面形狀22)偏離的偏差量在該光學透鏡的各位置進行表示的曲線；圖7是表示在上型模具和下型模具的設計順序中算出整體形狀校正信息和局部形狀校正信息的概略圖；圖8是具體表示圖1的上型模具和下型模具設計順序的流程圖；圖9(A)是表示通過圖1的成形模複製而在光學透鏡曲面上形成的複製標誌的正面圖，圖9(B)是表示圖9(A)的頂點複製標誌的局部放大圖，圖9(C)是表示圖9(A)的周邊部複製標誌的局部放大圖。
圖10是把成形品光學透鏡的成形曲面對於設計曲面所具有的形狀誤差以在該光學透鏡上的各位置來進行表示，圖10(A)是使用通過第一實施例成形模的設計方法所設計的成形模進行成形的光學透鏡情況的曲線，圖10(B)是通過使用第一現有技術的平均曲率進行校正而設計的成形模進行成形的光學透鏡情況的曲線；圖11是表示在本發明成形模設計方法中的第二實施例中所使用的被資料庫化了的局部形狀校正信息的一部分即形狀變化率的曲線；圖12是表示在本發明成形模設計方法中的第二實施例中所使用的被資料庫化了的整體形狀校正信息的曲線。
符號說明10 成形模 11 上型模具12 下型模具16 使用面(成形面) 20 設計曲面21 成形曲面22、23 曲面形狀30 光學透鏡31 曲面32 複製標誌33 頂點複製標誌34A、34B 周邊部複製標誌
A2i非球面係數 B2i係數C 頂點曲率Ro 設計頂點曲率半徑 R 頂點曲率半徑 O 頂點P 光軸具體實施方式
以下根據

本發明的實施例。
第一實施例(圖1～圖10)圖1表示實施本發明成形模設計方法中的第一實施例而製作的具有上型模具和下型模具的成形模的側剖面圖。圖5是表示由圖1成形模而被測試成形的成形品即光學透鏡的成形曲面和設計曲面等的曲線。圖7是表示圖1的在上型模具和下型模具的設計順序中算出整體形狀校正信息和局部形狀校正信息的概略圖。
(透鏡製造用成形鑄型結構的說明)圖1所示的成形模10把塑料制球面透鏡通過被叫做鑄造法的製法來進行成形，而具有上型模具11、下型模具12和密封件13的結構。所述上型模具11和下型模具12總稱為透鏡母模。
密封件13是由具有彈性的樹脂形成的圓筒形狀，把上型模具11和下型模具12離開規定距離且是液密地保持在內周面上。被這些上型模具11、下型模具12和密封件13所包圍而構成型腔14。在密封件13上一體設置有用於把光學透鏡的原料的單體向該型腔14內注入的注入部15。密封件13的高度被設定為能確保成形品即光學透鏡周邊部厚度的尺寸。
上型模具11和下型模具12由玻璃等構成。上型模具11被形成為為了形成光學透鏡曲面(凸面)的凹面模。下型模具12被形成為為了形成光學透鏡曲面(凹面)的凸面模。也如圖2所示，把這些上型模具11和下型模具12中，形成光學透鏡的透鏡曲面的面叫做使用面16，把不形成所述透鏡曲面的面叫做非使用面17。
(光學透鏡製造方法的說明)參照圖3說明使用上述成形模10的光學透鏡的製造順序。
首先，準備光學透鏡的原料即單體(S1)。該單體是熱固化樹脂，在該樹脂中加入催化劑和紫外線吸收劑等進行調和並使用過濾器過濾(S2)。
然後把上型模具11和下型模具12組裝在密封件13中而完成成形模10(S3)。把如上述那樣調和的單體注入到該成形模10的型腔14中，並在電爐內加熱重合進行固化(S4)。通過在成形模10內單體的聚合完成而成形塑料制的光學透鏡，並把光學透鏡從成形模10中進行分型(S5)。
在光學透鏡分型後為了消除由聚合而產生的透鏡內部的變形，實施被叫做退火的加熱處理(S6)。然後作為中間檢查而對光學透鏡實施外觀檢查和投影檢查。
光學透鏡在該階段被區分為完成品和半成品(半制品)，對於半成品來說，要根據處方研磨第二面。對於完成品來說，在之後要實施為了得到彩色製品的染色工序、防止劃傷的強化塗鍍工序、防止反射用的防止反射塗鍍工序(S7)並實施最終檢查(S8)。完成品在該最終檢查後就成為製品(S9)。
下面參照圖4敘述在上述光學透鏡製造工序中所使用的成形模10的上型模具11和下型模具12的製造順序。
上型模具11和下型模具12是通過把衝壓加工好的厚玻璃毛坯的兩面進行加工而得到的，所以首先要準備該玻璃毛坯(S11)。通過加工該玻璃毛坯而把玻璃毛坯的衝壓面的表面缺陷層消除，在把使用面16和非使用面17製成規定精度的曲率半徑的同時，就得到微細均勻粗糙度的高精度使用面16和非使用面17。玻璃毛坯的上述加工是通過磨削和研磨來實施的。
磨削工序具體說就是在進行NC控制的自由曲面磨削機中使用金剛石砂輪，把玻璃毛坯的兩面(使用面16和非使用面17)磨削成規定的曲率半徑(S12)。通過該磨削而從玻璃毛坯形成上型模具11和下型模具12。
研磨工序是使用在橡膠製的中空盤上粘貼了氨基甲酸乙酯或毛氈的研磨盤，並把氧化鈰、氧化鋯等微細粒子作為研磨劑，對通過磨削而形成的上型模具11和下型模具12的兩面進行研磨(S13)。通過該研磨工序把在磨削工序中產生的上型模具11和下型模具12各自使用面16和非使用面17表面上的凹凸消除而變成透明(去掉砂眼)。然後進一步把該使用面16和非使用面17有效地精加工成足夠的表面精度。
該研磨工序後檢查上型模具11和下型模具12(S14)，在使用面16上標記成為布局圖形基準位置的隱形標誌(S15)。布局圖形表示光學透鏡的光學布局，在把圓形的光學透鏡鑲入到眼鏡鏡框中時使用。該布局圖形標記在光學透鏡的表面上並能被削去。
在標記隱形標誌後，對於上型模具11和下型模具12實施科學的玻璃強化處理(S16)而完成上型模具11和下型模具12(S17)。由於該上型模具11和下型模具12是根據光學透鏡處方的折射能力而製作的，所以需要於密封件13一起而有多種。
(模具設計方法的說明)下面參照圖5和圖7敘述如上述那樣製造的成形模10的上型模具11和下型模具12的設計順序。
首先準備把成形品，即光學透鏡進行測試成形的成形模10。要成形的所述光學透鏡是曲面為球面形狀的球面透鏡。因此，在成形模10的上型模具11和下型模具12中作為成形面的使用面16也被形成為球面形狀。這時上型模具11和下型模具12的使用面16的曲率半徑被形成得與光學透鏡曲面的設定值(例如透鏡的頂點折射能力的曲率半徑即設計頂點曲率半徑Ro)相等。且把具有設計頂點曲率半徑Ro的光學透鏡的曲面叫做設計曲面20(圖5)。
然後使用具備上述上型模具11和下型模具12的成形模10來實施成形測試，向成形模10中注入單體並加熱聚合來成形作為測試成形品的光學透鏡。該被測試成形的光學透鏡的曲面形狀由單體的熱收縮等原因而不能形成球面形狀。本發明者銳意討論的結果是看到成形後由形狀變化而引起的誤差量的主要成分能由下面式(1)表示的非球面式來近似表示。即，測試成形的光學透鏡的曲面形狀被成形為包含非球面形狀的球面以外的形狀。於是，把該成形的光學透鏡的表面曲面形狀使用形狀測定器以後述的複製標誌32(圖9)作為基準進行測定(圖7的S21)。使用最小二乘法而使該測定值近似於非球面式，把測試成形的光學透鏡的曲面作為非球面來進行定量化特定。
所述非球面式在把Z設定為從頂點O沿光軸P方向測量的距離、把X、Y設定為從所述頂點O沿與所述光軸P垂直方向測量的距離時，把ρ設定為ρ2＝X2+Y2、把R設定為頂點曲率半徑時，把頂點曲率C設定為C＝1/R、把K設定為圓錐常數、把A2i設定為非球面係數(i是整數)時，是表示旋轉對稱的非球面形狀的下面的式(1)。該式(1)也被叫做斯賓塞(スペンサ一)式。

Z=C21+1-(1+K)C22+i=2nA2i2i---(1)]]>但實際上為了容易實施計算是使用把上述式(1)變形了下面式(2)，使用最小二乘法使上述測定值近似於式(2)來進行定量化特定，算出該式(2)的係數B2i(包含式(1)的頂點曲率C和非球面係數A2i的係數)。在此，B2i的i是整數。
Z=i=1nB2i2i---(2)]]>從該式(1)向式(2)的變形是如下進行的。即作為Q＝1+K(K是常數)而把式(1)的第一項有理化時，則[式4] 把平方根的部分進行級數展開，則[式5]1-QC22=1-QC222-Q2C448-Q3C6616-5Q4C88128-7Q5C1010256-]]>把它代入到式(a)中，則[式6] =C22+QC348+Q2C5616+5Q3C78128+7Q4C910256+]]>把它代入到式(1)中並作為ρ的多項式歸納，則上述式(1)就能用下面的式(2)來表示。
Z=(C2)2+(QC38+A4)4+(Q2C516+A6)6+(5Q3C7128+A8)8+=i=1nB2i2i]]>
且[式8]B2=(C2),B4=(QC38+A4),B6=(Q2C516+A6),]]>B8=(5Q3C7128+A8)---(b)]]>如上所述，根據使測試成形的光學透鏡曲面形狀的測定值近似於式(2)而算出的係數B2i，並使用上述式(b)就能計算式(1)的頂點曲率C和非球面係數A2i。這樣，把測試成形的光學透鏡的曲面形狀通過式(1)來進行定量化特定。但也可以使測試成形的光學透鏡曲面形狀的測定值直接近似於式(1)來進行定量化特定，並求出該式(1)的頂點曲率C和非球面係數A2i。任何情況下，在進行式(1)的定量化時也是把圓錐常數K設定為K＝0(即Q＝0)，把式(1)的第一項作為表示球面的式來算出頂點曲率C，設定i＝2、3、4、5來算出非球面係數A4、A6、A8、A10。
把通過該式(1)特定的測試成形的光學透鏡的曲面形狀作為圖5的成形曲面21來表示。該成形曲面21是非球面形狀。該圖5中的符號22表示被式(1)定量化特定的光學透鏡的成形曲面21中式(1)的第一項(K＝0)的，即，基準球面成分的曲面形狀。該曲面形狀22表示把式(1)頂點曲率C的倒數，即，頂點曲率半徑(R＝1/C)作為曲率半徑球面(基準球面)。
且圖5中的ZN表示被式(1)定量化特定的光學透鏡的成形曲面21中球面形狀以外的成分，表示的是式(1)的第二項即多項式成分。該ZN表示的所述多項式成分如圖6的符號23所示的那樣成為對於式(1)第一項基準球面成分的誤差成分。
然後把測試成形並被式(1)定量化特定的光學透鏡的數據進行解析(圖7的S22)。在該數據解析中使用式(1)的頂點曲率C(頂點曲率半徑R)和非球面係數A4、A6、A8、A10。例如把光學透鏡設計曲面20的設計頂點曲率半徑Ro設定為Ro＝532.680mm時，由具有把使用面16形成在所述設計曲面20上的上型模具11和下型模具12的成形模10進行成形，被式(1)定量化特定的光學透鏡的成形曲面21的頂點曲率半徑R(＝1/C)是R＝489.001mm，且把非球面係數A4、A6、A8、A10如表1所示那樣進行設定。這些頂點曲率半徑R和非球面係數A4、A6、A8、A10在數據解析中使用。


(模具設計方法誤差球面和非球面成分的分離)在該數據解析中，把測試成形的光學透鏡進行定量化特定的式(1)的第一項基準球面成分與式(1)的第二項多項式成分進行分離獨立地處置。
而現有技術是把形狀誤差的球面成分和非球面成分作為一體來進行校正。因此，形狀誤差的校正係數也是對球面形狀和非球面形狀適用同一個係數。但後述每個各透鏡形狀的校正數值對於形狀誤差的球面形狀和非球面形狀來說每個形狀是完全不同的。例如圖12(b)是形狀誤差球面形狀的凹面側的校正數值。該圖12(b)表示的結果是即使透鏡的表面形狀變化，除了一部分形狀之外而凹面側球面成分的校正量表示出是一定的。圖12(a)是形狀誤差球面形狀的凸面側的校正數值。該圖12(a)所示的校正數值表示凸面側形狀在折射能力4D以上時是一定的。即，整體形狀校正值在折射能力4D以上時表示出在凹凸兩面形狀誤差的校正數值是一定的這樣的情況。另一方面形狀誤差的非球面成分表示出所有的折射能力是不同的值，形狀誤差和校正值以及成形品的形狀沒有傾向。
但現有技術是把形狀誤差的球面成分和非球面成分一體地進行校正。因此成為所有的形狀都變更校正值。但對於本來也可以不變更的折射能力4D以上透鏡形狀的形狀誤差球面成分來說由於也進行變更校正，所以校正值的確定更加複雜化。結果是成為要把全部的每個成形模充分反覆試製來確定合適的校正值的情況。本實施例是把形狀誤差的球面成分和非球面成分分離，通過獨立求出校正信息來實施恰當的校正，能容易設計成形模。
即，在測試成形並被式(1)定量化特定的光學透鏡成形曲面21(圖5)與該光學透鏡設計曲面20的誤差中，把與球面形狀成分的誤差對應的信息使用式(1)第一項(K＝0)即基準球面成分(圖5的曲面形狀22所表示的形狀)來算出。並把該信息作為整體形狀校正信息(圖7的S23)。該整體形狀校正信息校正成形模10的上型模具11、下型模具12中使用面16的整體形狀，消除所述球面形狀成分的誤差。
具體說就是，把成形的光學透鏡進行定量化特定的式(1)第一項(K＝0)即，基準球面成分所表示的曲面形狀22(基準球面)的頂點曲率半徑R與光學透鏡設計曲面20的設計頂點曲率半徑Ro在Z方向上的差H，作為成形的光學透鏡成形曲面21的球面形狀成分的誤差來算出。把該差H作為整體形狀校正信息來決定。該整體形狀校正信息是成形的光學透鏡為了得到希望的折射能力所必須的校正信息。
而成形的光學透鏡進行定量化特定的式(1)第一項(K＝0)，即基準球面成分所表示的曲面形狀22(基準球面)的頂點曲率半徑R與光學透鏡設計曲面20的設計頂點曲率半徑Ro有由材料的收縮率不同而不一致的情況。且該收縮率對於每個材料是不同的。這些頂點曲率半徑R與設計頂點曲率半徑Ro的差如果通過後述式(3)的面折射能力換算是在2D以下，最好是在1D以下，則通過使用所述整體形狀校正信息和後述的局部形狀校正信息就能把成形品(光學透鏡)的成形曲面製成希望的形狀。
在測試成形並被式(1)定量化特定的光學透鏡的成形曲面21與該光學透鏡設計曲面20的誤差中，把與球面形狀以外成分的誤差對應的信息使用式(1)第二項即多項式成分(由圖5的ZN表示)來算出。並把該信息作為局部形狀校正信息(圖7的S24)。該局部形狀校正信息校正成形模10的上型模具11、下型模具12中使用面16的局部形狀，消除所述球面形狀以外成分的誤差。
具體說就是，使用把成形的光學透鏡進行定量化特定的式(1)第二項即多項式成分所表示的該光學透鏡成形曲面21(圖5)球面形狀以外成分的高度(Z值)ZN和光學透鏡設計曲面20的高度(Z值)ZM來算出形狀變化率。該形狀變化率是作為形狀變化率＝ZN/ZM被算出，是在距離測試成形的光學透鏡頂點的各位置處被算出。局部形狀校正信息是作為在距離光學透鏡頂點的各位置處在該位置的形狀變化率上乘上該位置的光學透鏡設計曲面20的高度ZM的值而被算出決定的。
在此，所述高度ZN是在式(1)第一項(K＝0)基準球面成分所表示的曲面形狀22(基準球面)和成形並被式(1)特定的光學透鏡成形曲面21中，以距離光學透鏡頂點的同一位置各自高度(Z值)的差來表示的。
最後，使用如上述那樣算出的局部形狀校正信息和整體形狀校正信息來校正並設計成形模10的上型模具11、下型模具12的使用面16。
即首先在由光學透鏡設計曲面20所形成的上型模具11、下型模具12的使用面16中距離透鏡頂點的各位置設計值上在Z方向上加上與該各位置對應局部形狀校正信息。這樣來消除成形的光學透鏡成形曲面21中球面形狀以外成分的誤差。然後在被加了局部形狀校正信息的上型模具11、下型模具12的使用面16的整個面設計值上在Z方向上加上整體形狀校正信息(差H)。這樣來消除成形的光學透鏡成形曲面21中球面形狀成分的誤差。這樣來校正上型模具11、下型模具12的使用面16的設計值並設計該使用面16。
上述的加上整體形狀校正信息也可以僅對於下型模具12的使用面16的設計值實施。其理由是下型模具12在各種光學透鏡中是共通的，應該校正的使用面16的數量比上型模具11少的緣故。其理由還有考慮通過改變由下型模具12的使用面16成形的光學透鏡曲面(凹面)的曲率半徑使對該光學透鏡曲面(凸面)的影響均勻作用的緣故。
參照圖8進一步說明如上述那樣校正並設計上型模具11、下型模具12的使用面16的設計順序。
由於上型模具11、下型模具12的使用面16必須比成形的光學透鏡的尺寸大，所以是擴張光學透鏡的曲面設計值來算出使用面16的設計值(S31)。根據該算出的設計值使使用面16與光學透鏡的設計曲面(設計頂點曲率半徑Ro)相等地來製作上型模具11和下型模具12，並組裝成形模10(S32)。
然後在組裝的成形模10內注入單體來測試成形光學透鏡，以後述的複製標誌32(圖9)為基準使用形狀測定器來測定作為成形品的光學透鏡的曲面形狀(S33)。該形狀測定器在本實施例中例如主要是使用泰拉霍部松(テ一テ一ホブソン)社制的形狀粗糙度檢查儀，但也可以使用非接觸式三維測定器(例如松下電氣社制的UA3P)等，對於測定裝置沒有特別的限定。形狀粗糙度檢查儀是把紅寶石或金剛石配置在測定子的前端，使測定子前端一邊接觸在透鏡表面上一邊移動，掃描透鏡表面來測定表面形狀，其測定軌跡通常僅是直線。另一方面三坐標測定器是通過分子間力從測定面浮起一定微小的量來掃描表面的方式。
然後使用最小二乘法使測試成形的光學透鏡的所述測定值近似於式(2)，把成形的光學透鏡曲面形狀進行定量化特定並算出係數B2i。進一步使用式(b)根據該係數B2i來算出式(1)(K＝0)的頂點曲率C和非球面係數A4、A6、A8、A10，把成形的光學透鏡曲面形狀通過式(1)(K＝0)進行定量化特定。
然後使用所述頂點曲率C和非球面係數A4、A6、A8、A10，來解析成形並被式(1)定量化了的光學透鏡的數據(S34)。這時把式(1)的第一項(K＝0)與第二項分離獨立地處理，從第一項(K＝0)算出整體形狀校正信息(S35)，從第二項算出局部形狀校正信息(S36)。
然後把算出的局部形狀校正信息和整體形狀校正信息加在由光學透鏡設計曲面(設計頂點曲率半徑Ro)所形成的上型模具11、下型模具12的各自使用面16的設計值上，校正並設計該使用面16(S37)。
然後實行上型模具11和下型模具12的非使用面17的設計(S38)。根據上型模具11和下型模具12中使用面16和非使用面17的設計值來作成加工機用的數據(S39)。然後選擇玻璃毛坯並通過磨削加工機和研磨加工機來製作成形模10的上型模具11和下型模具12。
(本實施例與現有技術的成形品精度比較)說明本實施例的成形品形狀精度。
被具有如上述那樣製作的上型模具11和下型模具12的成形模10所成形的光學透鏡，曲面是希望的球面形狀。例如圖10(A)是把本實施例成形品的曲面以不同的直徑方向(圖中正交的兩個方向)測定時的形狀誤差測定結果。圖10(B)是把上述第一現有技術成形品的曲面以不同的直徑方向(圖中正交的兩個方向)測定時的形狀誤差測定結果。圖10(A)和圖10(B)都是把折射能力5.00D(屈光度)的光學透鏡通過成形模10進行成形的成形品的測定結果。圖10中橫軸表示距離透鏡中心(頂點)的距離(mm)，曲線中央部的0表示光學透鏡中心。且縱軸表示折射能力誤差量，0.00D表示沒有誤差。根據圖10來詳細說明通過本實施例和第一現有技術成形的成形品的形狀誤差量。
首先說明透鏡中央部。透鏡中央部作為光學中心而使用頻度高，特別重要。光學透鏡中心部的誤差量明顯地不同，相對於本實施例(圖10(A))中誤差量是0.06D，而第一現有技術(圖10(B))的誤差量是0.18D。因此了解到本實施例與所述現有技術相比，精度提高了3倍。
說明透鏡中央部以外的周圍部。在該周圍部把成形的光學透鏡曲面以不同的直徑方向(圖中是正交的兩個方向)測定時對於光學透鏡設計曲面的形狀誤差，本實施例的成形品在透鏡各部的任何位置處都小。若比較一般眼鏡鏡框所使用的眼鏡鏡片在外徑50mm附近的形狀誤差，則本實施例的誤差量是0.02D左右，但第一現有技術是0.04D。因此了解到本實施例與所述現有技術相比，精度提高了2倍左右。
且本實施例的誤差量與第一現有技術相比是從透鏡中心部到周圍部誤差的變化量小且平緩。因此，還有通過眼球旋轉而視線位置從中心部向周圍部即使移動也有不舒服的感覺少的效果。
從這些結果了解到由本實施例設計方法製成的成形模10所成形的光學透鏡是與設計曲面大致相等的形狀。且了解到由第一現有技術的成形模所成形的光學透鏡是從設計曲面偏離的形狀。
在此，圖10(A)和圖10(B)中的縱軸表示折射能力誤差(單位D(屈光度))。該折射能力誤差是把表示光學透鏡曲面形狀的曲率半徑r(單位m)誤差通過下式(3)換算成該光學透鏡的上述曲面的面折射能力P(單位D(屈光度))誤差。
P＝(n-1)/r(3)該式(3)中，n是光學透鏡的折射率。且在具有凸面和凹面的彎月形狀光學透鏡中，凸面和凹面各自面折射能力的和表示該光學透鏡的折射能力。
(表面形狀測定的說明)下面說明在圖7的步驟21和圖8的步驟33中測定被測試成形的光學透鏡曲面形狀時作為基準的複製標誌32(圖9(A))。該複製標誌32是在成形模的上型模具11和下型模具12中的使用面16上所形成的標誌(未圖示)是複製形成在被測試成形的光學透鏡30的曲面31上的標誌。
如從圖9(B)、圖9(C)了解的那樣，該複製標誌32包括頂點複製標誌部33，其形成在光學透鏡30的曲面31頂點O部分；周邊部複製標誌部34A和34B，其是一對地形成在所述曲面31的周邊部相對於所述頂點O形成在點對稱的位置上。且所述頂點複製標誌部33包括主頂點複製標誌部35，其形成在曲面31的頂點O處；副頂點複製標誌部36，其從該主頂點複製標誌部35隔開規定距離而進行放射並且相互正交而形成。
例如主頂點複製標誌部35是直徑約0.5mm的圓形凸部。周邊部複製標誌部34A和34B是直徑約1mm的圓形凸部。副頂點複製標誌部36長度S約2mm、為同一直線狀的副頂點複製標誌部36之間的間隔距離T約1mm、這些副頂點複製標誌部36的寬度尺寸是數10μm的長方形凸部。
在上型模具11和下型模具12的使用面16上與所述主頂點複製標誌部35、副頂點複製標誌部36和周邊部複製標誌部34A和34B對應的位置處形成有對應尺寸的凹部形狀標記(未圖示)。這樣，所述頂點複製標誌部33(主頂點複製標誌部35、副頂點複製標誌部36)和周邊部複製標誌部34A和34B就複製形成在光學透鏡30的曲面31上。複製周邊部複製標誌部34A和34B的標記是被切削加工成直徑約1mm的數μm的深度。複製主頂點複製標誌部35的標記是被切削加工成直徑約0.5mm的約0.5μm以下的深度。複製副頂點複製標誌部36的標記是被劃線加工形成寬度數10μm的數μm以下的深度。
複製形成在光學透鏡30的曲面31上的頂點複製標誌部33(特別是主頂點複製標誌部35)和周邊部複製標誌部34A和34B，位於通過曲面31頂點O的同一直線L1上。測定光學透鏡30的曲面31形狀的形狀測定器沿所述直線L1順次通過周邊部複製標誌部34A、頂點複製標誌部33和周邊部複製標誌部34B來測定所述曲面31的形狀，這樣能正確測定該曲面31的形狀。因此頂點複製標誌部33(特別是主頂點複製標誌部35)和周邊部複製標誌部34A和34B是位於為了測定光學透鏡30的曲面31的部位處。
形狀測定器沿直線L1順次通過周邊部複製標誌部34A、頂點複製標誌部33和周邊部複製標誌部34B來測定光學透鏡30的曲面31時，由於頂點複製標誌部33、周邊部複製標誌部34A和34B有極端的形狀變化，所以是作為大的幹擾被測定。因此，在沒測定到這些頂點複製標誌部33、周邊部複製標誌部34A和34B的幹擾的情況下就明確知道形狀測定器對光學透鏡30的曲面31進行的形狀測定沒被正確實施。這時調整光學透鏡30對於形狀測定器的調節，使形狀測定器順次通過周邊部複製標誌部34A、頂點複製標誌部33和周邊部複製標誌部34B來進行測定，這樣來應對。
由頂點複製標誌部33、周邊部複製標誌部34A和34B引起的所述測定值大的幹擾，能容易地不對近旁測定值以影響地被排除。然後如前所述使用最小二乘法使所述測定值近似於非球面式(1)或式(2)，所以測定值幹擾的影響完全沒有了。頂點複製標誌部33、周邊部複製標誌部34A和34B的測定誤差，由於周邊部複製標誌部34A和34B是直徑約1mm的圓形，所以對於該周邊部複製標誌部34A和34B來說是約0.5mm以內。由於頂點複製標誌部33的主頂點複製標誌部35是直徑約0.5mm的圓形，所以對於該主頂點複製標誌部35來說是約0.25mm以內。
周邊部複製標誌部34A和34B並不限定於是對於光學透鏡30的曲面31頂點O點對稱地設置一對，也可以是設置多對。例如也可以在對於包含周邊部複製標誌部34A和34B的直線L1而旋轉了規定角度(例如90度)的直線L2上，把其他的周邊部複製標誌部34A和34B與直線L1上的周邊部複製標誌部34A和34B一起來複製形成一對。形狀測定器通過沿所述直線L1和L2在不同的直徑方向上測定光學透鏡30的曲面31，就能把例如託力克(ト一リツク)鏡片等光學透鏡30的曲面31在正交的兩軸方向上正確進行測定。
也可以把複製標誌32設置在光學透鏡30的曲面31中的任意方向上，並通過形狀測定器在該方向上測定曲面31的曲面形狀。
(第一實施例的效果)通過以上結構並根據所述實施例則有下面的效果(1)～(5)。
(1)、測定由具備上型模具11和下型模具12的成形模10所成形的光學透鏡的曲面形狀，使該測定值近似於非球面式的式(1)並把光學透鏡的曲面作為非球面而特定。因此在被成形的光學透鏡曲面形狀中不僅能使球面成分，而且能使球面以外的成分近似於非球面的式(1)而進行定量化特定。因此，被特定成非球面的光學透鏡曲面與該光學透鏡設計曲面的誤差能把球面形狀成分和球面形狀以外成分正確地取入。其結果是與所述誤差對應的校正信息也成為正確的，能高精度校正成形模10中上型模具11和下型模具12的使用面16來設計上型模具11和下型模具12。
(2)、使成形的光學透鏡曲面形狀的測定值近似於非球面式的式(1)並把所述光學透鏡的曲面形狀作為非球面而進行定量化特定。因此，能把包含在測定值中的測定誤差和光學透鏡曲面的表面粗糙度等幹擾排除，能僅選出光學透鏡曲面的測定值。因此，能高精度實施成形模10中上型模具11和下型模具12的使用面16的校正而來設計上型模具11和下型模具12。
(3)、由於通過式(1)第一項(K＝0)即基準球面成分來與成形的光學透鏡曲面中球面形狀成分的誤差(平均表面折射能力誤差)對應，所以能求出校正成形模10中上型模具11和下型模具12的使用面16整體形狀的整體形狀校正信息。且由於通過所述式(1)第二項即多項式成分來與成形的光學透鏡曲面中球面形狀以外成分的誤差對應，所以能求出校正所述上型模具11和下型模具12的使用面16局部形狀的局部形狀校正信息。通過這樣把整體形狀校正信息和局部形狀校正信息分離獨立地求出而能把光學透鏡的誤差(球面形狀成分的誤差和球面形狀以外成分的誤差)高精度地反映在校正信息中，而實施恰當的校正來設計上型模具11和下型模具12。
(4)、使測定成形的光學透鏡曲面形狀的測定值近似於非球面式的式(2)來特定所述光學透鏡的曲面。因此與計算機難於處置的使用式(1)來特定光學透鏡曲面的情況相比，其特定能容易計算實施，能迅速算出式(2)的係數B2i。因此，能容易算出與光學透鏡變形(誤差)對應的校正信息，能容易設計成形希望形狀光學透鏡的成形模10的上型模具11和下型模具12。
(5)、在圖9所示的光學透鏡30的曲面31上複製設置在成形模10的上型模具11和下型模具12中使用面16上的標誌(未圖示)，並形成複製標誌32(頂點複製標誌部33、周邊部複製標誌部34A和34B)。該複製標誌32位於光學透鏡30的曲面31上應測定的部位處。在測定從成形模10成形的光學透鏡曲面形狀時，把位於應測定部位處的所述複製標誌32作為基準來測定所述光學透鏡30的曲面31的形狀。這樣，能正確實施光學透鏡30曲面形狀的測定。其結果是能使測定值近似於非球面的式(1)或式(2)而把光學透鏡的曲面作為非球面來特定，能算出校正信息而高精度地設計成形模10中上型模具11和下型模具12的使用面16。
第二實施例(圖11、圖12)(校正信息資料庫化的說明)圖11是表示在本發明成形模設計方法中的第二實施例中所使用的被資料庫化了的局部形狀校正信息的一部分即，形狀變化率曲線的曲線。圖12是表示在本發明成形模設計方法中的第二實施例中所使用的被資料庫化了的整體形狀校正信息的曲線。該第二實施例中，與所述第一實施例相同的部分則使用相同的符號和名稱而省略說明。
該第二實施例對於所述第一實施例來說在下面的點上不同。圖8中是對於所有種類的成形模預先實施步驟S31～S40。這時各校正信息被製成資料庫。在作成資料庫後不進行步驟S31～S34而進行步驟S35～S40。
即第一實施例是關於光學透鏡的透鏡材料和設計曲面形狀是把一種光學透鏡進行測試成形來求出校正信息(整體形狀校正信息、局部形狀校正信息)。直接使用該校正信息來校正並設計成形模10的上型模具11和下型模具12。
與此相對，第二實施例是把作為光學透鏡特性的光學透鏡透鏡材料和設計曲面形狀不同的多種光學透鏡分別進行預測試成形，把這時得到的校正信息按每個光學透鏡特性進行資料庫化。在作成資料庫後不進行再次測試成形，或是僅通過簡單的測試成形就使用該被資料庫化了的校正信息來校正並設計用於大量生產各個光學透鏡的成形模10的上型模具11和下型模具12中使用面16的設計值。
即，在該第二實施例中對於折射率不同的多個各個透鏡材料，設計把設計曲面形狀不同的多種各個光學透鏡進行成形的多個成形模10中上型模具11和下型模具12的使用面16。使用該設計的多個成形模10來測試成形光學透鏡，並對於各個被成形的光學透鏡測定曲面形狀。與上述實施例同樣地使所述測定值近似於式(2)而把各光學透鏡的曲面形狀定量化。這時根據算出的係數B2i來求出頂點曲率C和非球面係數A2i(非球面係數A4、A6、A8、A10)，把成形的光學透鏡各個曲面形狀定量化特定成式(1)。
且與上述實施例同樣地對被成形並通過式(1)特定的光學透鏡各個曲面形狀進行數據解析。從式(1)的第一項(K＝0)求出各自的整體形狀校正信息，從各自的式(1)的第二項求出局部形狀校正信息的一部分，即，形狀變化率曲線。
圖11是在成形設計曲面形狀不同的多個光學透鏡時，把該被成形的各光學透鏡的形狀變化率曲線表示在從光學透鏡的透鏡頂點開始的各位置處。這時光學透鏡的透鏡材料的折射率是1.699。圖11中橫軸表示距離透鏡中心的距離(mm)，曲線中央部的0表示光學透鏡中心。圖11的縱軸表示形狀變化率，0％表示形狀無變化而不需要校正。
如圖11作為一例所示那樣，被成形的光學透鏡的形狀變化率曲線是按折射率不同的每個透鏡材料和按光學透鏡設計曲面的每個形狀而算出並被資料庫化的。圖11的符號a、b、c、d、e表示的是光學透鏡設計曲面的形狀(曲率半徑)分別是相當於+2.00D的形狀、相當於0.00D的形狀、相當於-2.00D的形狀、相當於-6.00D的形狀、相當於-10.00D的形狀時的形狀變化率曲線。
圖12中橫軸是表示透鏡形狀的面折射能力(D)，橫軸上的數值1表示曲率半徑大而彎曲值小的形狀，橫軸上的數值6表示曲率半徑小而彎曲值大的形狀。縱軸是整體形狀校正值，0D表示形狀無變化而不需要校正。
圖12是成形光學透鏡設計曲面形狀不同的多個光學透鏡時把該被成形的光學透鏡整體形狀校正信息與光學透鏡設計曲面形狀的關係，在凸面側利用曲線α、在凹面利用曲線β分別進行的表示。這時光學透鏡的透鏡材料折射率是1.699，具有凸面和凹面的彎月形狀眼鏡用透鏡。如圖12作為一例所示那樣，被成形的光學透鏡的整體形狀校正信息是按折射率不同的每個透鏡材料和按光學透鏡設計曲面的每個形狀而算出並被資料庫化的。
圖11和圖12中，光學透鏡設計曲面的形狀(曲率半徑)是使用所述式(3)而換算成面折射能力(單位D(屈光度))來表示的。
說明大量生產透鏡材料和設計曲面形狀不同的光學透鏡的情況。首先從如上所述被資料庫化的光學透鏡形狀變化率曲線中取出與要大量生產的光學透鏡相同的透鏡材料(折射率相同)和相同的設計曲面形狀的有關光學透鏡的形狀變化率曲線。然後在該形狀變化率曲線的從透鏡頂點開始的任意位置的值上乘上該位置處的光學透鏡設計曲面的高度(Z值)，來算出該位置處的局部形狀校正信息。對於光學透鏡的所有位置算出該局部形狀校正信息。具體說就是在折射率是1.699、曲面形狀相當於-6.00D的情況下選擇圖11的形狀變化曲線d。然後把對應的透鏡設計面高度與(Z值)相乘而把局部校正信息確定在光學透鏡的所有位置上。同樣地，若曲面形狀相當於-10.00D，則選擇圖11的形狀變化率曲線e。
但圖11中若即使透鏡材料相同而曲面形狀變化，則表示形狀變化率曲線是動態變化的。且曲面形狀值-2.00D(圖11的曲線c)比曲面形狀值-6.00D(圖11的曲線d)的形狀變化率小，形狀變化率與曲率形狀的彎曲值成比例。但曲面形狀值-10.00D(圖11的曲線e)比曲面形狀值-2.00D(圖11的曲線c)的形狀變化率小而成反比例。因此，透鏡的這種複雜形狀的形狀變化表示出複雜的形態，理解在現有技術中進行恰當的校正是困難的。
然後從被資料庫化的光學透鏡整體形狀校正信息中取出與要大量生產的光學透鏡相同的透鏡材料(折射率相同)和相同的設計曲面形狀的有關光學透鏡的整體形狀校正信息。
但圖12中若即使透鏡材料相同而曲面形狀變化，則整體形狀校正值也表示出不規則的變化。例如在凸面，面折射能力從0到3D是整體形狀校正值與面折射能力成比例。另一方面若面折射能力大於4D則整體形狀校正值在-0.05D成為一定。且在凹面側除了一部分的面折射能力之外，整體形狀校正值是一定的。因此，透鏡這種複雜形狀的形狀變化在現狀下不可能進行預測，理解在現有技術中進行恰當的校正是困難的。
成形模10的上型模具11和下型模具12的使用面16是設計在想大量生產的光學透鏡的設計曲面上。在大量生產的光學透鏡時，在所述使用面16的設計值上在各自的Z方向上加上如上述那樣根據從資料庫取出的形狀變化率曲線算出的局部形狀校正信息和從資料庫取出的整體形狀校正信息。這樣來校正並算出用於把該想大量生產的光學透鏡進行成形的成形模10的上型模具11和下型模具12的使用面16的設計值，設計該成形模10的上型模具11和下型模具12。
(第二實施例的效果)根據上述結構，所述第二實施例除了有與所述第一實施例效果(1)～(5)同樣的效果外，還有下面的效果(6)。
(6)、把整體形狀校正信息和局部形狀校正信息的一部分即形狀變化率曲線分離獨立，按每個光學透鏡的透鏡材料和設計曲面的形狀資料庫化，並使用該被資料庫化的各校正信息等來校正並設計成形的成形模10中上型模具11和下型模具12的使用面16的設計值，這樣，通過從資料庫中取出適合於光學透鏡的透鏡材料和設計曲面形狀的整體形狀校正信息和局部形狀校正信息(正確說是局部形狀校正信息的一部分即形狀變化率曲線)，就能不實施測試成形而在短時間內確定成形模10中上型模具11和下型模具12的使用面16的設計值校正信息。其結果是能高效率設計成形模10中上型模具11和下型模具12的使用面16。
第三實施例
(球面校正值的非球面形狀校正方法的說明)該第三實施例是利用所述第二實施例中被資料庫化了的用於把曲面是球面形狀的成形品(光學透鏡)進行成形的校正信息(整體形狀校正信息、局部形狀校正信息的一部分即形狀變化率)，來校正並設計把曲面是非球面形狀的成形品(光學透鏡)進行成形的成形模的上型模具和下型模具的成形面即使用面的設計值。
關於把用於把曲面是球面形狀的光學透鏡進行成形的整體形狀校正信息和局部形狀校正信息的一部分即形狀變化率，按設計曲面具有球面形狀的每個光學透鏡的特性進行資料庫化的方法，與所述第二實施例相同，省略說明。在此，所述光學透鏡的特性是指曲面是球面形狀的該光學透鏡的透鏡材料和具有球面形狀的設計曲面形狀。
把曲面是非球面形狀的光學透鏡進行成形的成形模的上型模具和下型模具的使用面的設計，首先是從把適合於具有非球面形狀光學透鏡的並被資料庫化了的整體形狀校正信息和局部形狀校正信息的一部分即形狀變化率取出來開始。
即，把關於與要成形的曲面是非球面形狀的光學透鏡相同透鏡材料，且具備與該光學透鏡非球面形狀設計曲面的頂點曲率半徑或平均曲率半徑具有一致曲率半徑的球面形狀設計曲面的光學透鏡的被資料庫化的整體形狀校正信息和局部形狀校正信息的一部分即形狀變化率從該資料庫中取出來。在此，所述頂點曲率半徑例如是要成形的光學透鏡非球面形狀設計曲面上頂點處的曲率半徑。所述平均曲率半徑是指要成形的光學透鏡非球面形狀設計曲面上透鏡整個面的平均曲率半徑。
(球面校正值的非球面形狀校正方法從資料庫算出校正值)例如考慮要成形的曲面是非球面形狀的光學透鏡設計曲面上頂點處的曲率半徑是+2.00D(屈光度)的情況。首先是與要成形的光學透鏡是相同透鏡材料，且關於具備與所述頂點曲率半徑具有一致曲率半徑的球面形狀設計曲面的光學透鏡來參照該資料庫。例如從圖12所示的整體形狀校正信息中，作為整體形狀校正信息而在凸面側的橫軸「表示凸面側透鏡形狀折射能力」的2D中取出α曲線上的該整體形狀校正值即-0.100D。另一方面，在凹面側的橫軸「表示凹面側透鏡形狀折射能力」的2D中取出β曲線上的該整體形狀校正值即-0.125D。同樣地從被資料庫化了的例如圖11所示的局部形狀校正信息的一部分即形狀變化率中作為形狀變化率取出曲線a。
然後在取出的形狀變化率的從透鏡頂點開始的任意位置的值上乘上該位置的光學透鏡非球面形狀設計曲面的高度(Z值)，來算出該位置處的局部形狀校正信息。並對於曲面是非球面形狀的光學透鏡所有位置算出該局部形狀校正信息。
(球面校正值的非球面形狀校正方法校正值的相加方法)然後在設計於要成形的光學透鏡非球面形狀設計曲面上的成形模的上型模具和下型模具中使用面設計值上，在Z方向上加上如上述那樣根據從資料庫取出的形狀變化率算出的局部形狀校正信息和從資料庫取出的整體形狀校正信息。
例如關於局部形狀校正信息，在曲面是非球面形狀的光學透鏡中在各位置中，把算出的局部形狀校正信息在Z方向上加在設計於非球面形狀設計曲面上的所述上型模具和下型模具的使用面各位置的設計值上。關於整體形狀校正信息，是把從資料庫取出的整體形狀校正信息，在Z方向上加在被非球面形狀設計值所設計的所述上型模具和下型模具使用面的例如頂點的設計值上。
如上所述，校正計算把曲面為非球面形狀的光學透鏡進行成形的成形模的上型模具和下型模具中的使用面的設計值，並設計該成形模的上型模具和下型模具。
(第三實施例的效果)根據以上結構，所述第三實施例除了有所述第一實施例的效果(1)～(5)外，還有下面的效果(7)。
(7)、把由非球面式特定的所述光學透鏡的曲面與該光學透鏡球面形狀設計曲面的誤差對應的信息作為用於把曲面是球面形狀的光學透鏡進行成形的校正信息，並按每個該光學透鏡的特性進行資料庫化。使用該被資料庫化了校正信息來校正並設計把曲面是非球面形狀的光學透鏡進行成形的成形模的上型模具和下型模具使用面的設計值。這樣，通過把適合於具有非球面形狀曲面的光學透鏡的校正信息從資料庫中取出來，就能不實施測試成形而在短時間內確定校正把曲面是非球面形狀的光學透鏡進行成形的成形模的上型模具和下型模具使用面設計值的校正信息。其結果是能高效率設計把曲面是非球面希望形狀的光學透鏡進行成形的成形模上型模具和下型模具的使用面。
以上根據所述各實施例說明了本發明，但本發明並不限定於此。
例如本實施例敘述了使用鑄造法來成形製造光學透鏡，但通過該鑄造法以外的製造方法製造光學透鏡的情況也能適用本發明。具體說就是把塑料透鏡進行直接切削加工和研磨加工的情況下，就能在磨削加工的切削麵形狀數據校正、研磨加工的研磨工具(研磨盤)形狀校正和折射能力校正中適用。且本發明能在熱軟化成形模的校正等中適用。
上述實施例敘述了成形模是玻璃的情況，但在熱收縮率高的其他成形模，例如金屬模成形的情況下也能適用本發明。
另一方面，上述實施例敘述了作為測試成形品表面是球面形狀光學透鏡的情況，但把表面是非球面形狀的光學透鏡作為測試成形品也能適用。
且上述實施例敘述了作為最終成形品表面是球面形狀旋轉對稱的光學透鏡，或表面是非球面形狀的光學透鏡的情況，但也可以把具有託力克面、亞託力克面等的光學透鏡作為最終成形品。在此，託力克面是指具有正交的兩個主經線，且各主經線是由球面形狀構成。且託力克面是指其各主經線是由非球面形狀構成。
且上述實施例敘述了把作為成形品的光學透鏡表面的曲面形狀在通過該光學透鏡中心的一根經線(即直徑)上進行計測並數據解析，但也可以在通過該光學透鏡中心的多根經線(即直徑)上進行計測並數據解析，算出它們的平均值。
權利要求
1.一種成形模的設計方法，其特徵在於，其成形面的設計包括準備形成在成形品球面形狀設計曲面上的成形模，測定由該成形模成形的成形品的曲面形狀，把被測定的所述成形品的曲面與所述成形品的所述設計曲面進行比較並求出兩曲面的誤差，把與該誤差對應的信息特定作為用於把曲面是球面形狀的成形品進行成形的校正信息，使用適合具有該非球面形狀曲面的成形品的所述校正信息校正曲面是非球面形狀的成形品進行成形的成形模成形面的設計值。
2.如權利要求1所述的成形模的設計方法，其特徵在於，適合於具有非球面形狀曲面的成形品的所述校正信息是下面的校正信息，即，要成形的曲面與非球面形狀成形品是相同的透鏡材料，且具有與所述成形品非球面形狀設計曲面的頂點曲率半徑或是該成形品非球面形狀設計曲面整個面的平均曲率半徑一致的曲率半徑的球面形狀成形品設計曲面的校正信息。
3.一種成形模的設計方法，其特徵在於，其成形面的設計包括準備成形品球面形狀設計曲面上的成形模，測定由該成形模成形的成形品的曲面形狀，使該測定值近似於非球面式並把所述成形品的曲面作為非球面進行特定，並把由非球面式特定的所述成形品的曲面與所述成形品的所述設計曲面進行比較並求出兩曲面的誤差，把與該誤差對應的信息作為用於把曲面是球面形狀的成形品進行成形的校正信息，並把每個該成形品的特性資料庫化，使用該被資料庫化了校正信息來校正成形曲面是非球面形狀最終成形品的成形模的成形面的設計值。
4.如權利要求3所述的成形模的設計方法，其特徵在於，所述非球面式是包含成形品曲面的球面形狀成分和成形品曲面的球面形狀以外成分的多項式。
5.如權利要求3或4所述的成形模的設計方法，其特徵在於，所述非球面式把成形品曲面的球面形狀成分和成形品曲面的球面形狀以外成分相加。
6.如權利要求3到5任一項所述的成形模的設計方法，其特徵在於，所述非球面式在把Z設定為從成形品的頂點沿該成形品的軸向測量的距離、把X、Y設定為從所述頂點沿與所述軸垂直方向測量的距離時，把ρ設定為ρ2＝X2+Y2、把R設定為頂點曲率半徑時，把頂點曲率C設定為C＝1/R、把K設定為圓錐常數、把A2i設定為非球面係數(i是整數)時，是下面的式(1)[式9]Z=C21+1-(1+K)C22+i=2nA2i2i---(1).]]>
7.如權利要求6所述的成形模的設計方法，其特徵在於，為了與成形的成形品曲面中的球面形狀成分的誤差對應，而通過所述式(1)的第一項(K＝0)，即基準球面成分，來求出把在成形品球面形狀設計曲面上形成的成形模的成形面整體形狀進行校正的整體形狀校正信息，且為了與成形的成形品曲面球面形狀以外成分的誤差對應，而通過所述式(1)的第二項即多項式成分，來求出把在成形品球面形狀設計曲面上形成的所述成形模的所述成形面局部形狀進行校正的局部形狀校正信息，並把這些各校正信息的各個進行分離獨立，按設計曲面具有球面形狀的所述成形品的每個特性進行資料庫化。
8.如權利要求7所述的成形模的設計方法，其特徵在於，所述整體形狀校正信息是根據式(1)的第一項(K＝0)即基準球面成分表示的基準球面的曲率半徑與成形品球面形狀設計曲面的曲率半徑的差來決定的。
9.如權利要求7或8所述的成形模的設計方法，其特徵在於，所述局部形狀校正信息是根據使用式(1)的第二項即多項式成分所表示的成形的成形品曲面的球面形狀以外成分的高度(Z值)和所述成形品球面形狀設計曲面的高度(Z值)而算出的形狀變化率來決定的，並把所述形狀變化率資料庫化。
10.如權利要求3到9任一項所述的成形模的設計方法，其特徵在於，所述成形品的特性是該成形品，即光學透鏡的透鏡材料和球面形狀設計曲面的形狀。
11.如權利要求3到10任一項所述的成形模的設計方法，其特徵在於，把曲面是非球面形狀的最終成形品進行成形的所述成形模成形面的設計，是通過在成形品非球面形狀的設計曲面上加上與具有非球面形狀曲面的成形品相適合的被資料庫化了的整體形狀校正信息和局部形狀校正信息而實施。
12.如權利要求11所述的成形模的設計方法，其特徵在於，與具有非球面形狀曲面的最終成形品相適合的被資料庫化了的所述整體形狀校正信息和所述局部形狀校正信息，是關於要成形的曲面與非球面形狀成形品是相同的透鏡材料，且具有與所述成形品非球面形狀設計曲面的平均曲率半徑一致曲率半徑的球面形狀成形品設計曲面而被資料庫化了的整體形狀校正信息和局部形狀校正信息。
13.一種成形模，其特徵在於，其是由實施權利要求1到12任一項記載的成形模設計方法而形成的。
14.一種成形品，其特徵在於，其是使用權利要求13記載的成形模而被成形。
15.一種成形品，其特徵在於，權利要求14中記載的成形品是彎月形狀的眼鏡鏡片。
全文摘要
一種成形模的設計方法，其準備上型模具、下型模具的使用面是形成在球面形狀光學透鏡設計曲面上的成形模。測定由該成形模成形的光學透鏡的曲面形狀，使該測定值近似於非球面式(1)而把被成形的光學透鏡的曲面作為非球面進行特定。把與該被特定的光學透鏡曲面與所述設計曲面的誤差對應的信息作為校正信息而按每個光學透鏡的特性進行資料庫化，使用被資料庫化了的校正信息來校正並設計把曲面是非球面形狀的光學透鏡進行成形的成形模的上型模具、下型模具中使用面的設計值。
文檔編號G02C7/02GK1925965SQ200580006330
公開日2007年3月7日 申請日期2005年5月31日 優先權日2004年6月3日
發明者上野保典, 佐藤良幸 申請人:Hoya株式會社