專(zhuān)利名稱(chēng)：非球面玻璃模制透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)測(cè)模制成形非球面玻璃透鏡(glass lens)時(shí)的成形難易度的方法以及包括非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
以往，玻璃模制透鏡(以下稱(chēng)為MO透鏡)的成形性是根據(jù)玻璃材料、中心厚度、透鏡直徑、有無(wú)臺(tái)肩(land)、是否是彎月形等經(jīng)驗(yàn)性的方法來(lái)進(jìn)行判斷的。例如，若是玻璃材料相同且中心厚度相同的正彎月形透鏡，則透鏡直徑越小越能夠獲得良好的表面形狀。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本專(zhuān)利特公昭61-32263號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題
但是，實(shí)際情況是在沖壓(press)成形現(xiàn)場(chǎng)，會(huì)頻繁發(fā)生不合乎經(jīng)驗(yàn)規(guī)則、成品率極差的非球面MO透鏡。非球面MO透鏡的制造工序?yàn)槿缦滤龅年P(guān)系訂貨者(例如照相機(jī)(透鏡)制造商)向接受訂貨者(如模具制造商)提交根據(jù)透鏡設(shè)計(jì)確定了形狀的非球面透鏡的形狀規(guī)格(η(玻璃材料)、r(曲率半徑)、d(厚度)以及包含有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面形狀的數(shù)據(jù)、n-r-d-非球面數(shù)據(jù))，接受訂貨者則成形忠實(shí)于該形狀規(guī)格的形狀的非球面 MO透鏡。接受訂貨者是照相機(jī)制造商的一個(gè)部門(mén)時(shí)也是同樣如此。在這種關(guān)系中，即使接受訂貨的非球面MO透鏡的成形性差且成品率差，使用各種沖壓設(shè)備來(lái)成形模制透鏡的接受訂貨者側(cè)也完全(或者幾乎)無(wú)法應(yīng)對(duì)。也就是說(shuō)，實(shí)際情況是即使是成形困難(成品率差)的形狀，接受訂貨者也無(wú)法向訂貨者提出改變非球面形狀的要求、也不存在該改變要求的依據(jù)。而且，包含有成形困難的非球面MO透鏡的透鏡系統(tǒng)，其結(jié)果是很難獲得穩(wěn)定的高光學(xué)性能。本發(fā)明的發(fā)明人們認(rèn)為最大的問(wèn)題點(diǎn)在于以往完全沒(méi)有線索得知非球面 MO透鏡成形性的好壞是由什么導(dǎo)致的，只有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)性的方法進(jìn)行判斷。
本發(fā)明的目的在于獲得一種成形難易度的預(yù)測(cè)方法，用于預(yù)測(cè)以往沒(méi)有線索的非球面MO透鏡的成形難易度，并且成為要求改變非球面MO透鏡的設(shè)計(jì)形狀本身的線索。進(jìn)而，本發(fā)明的目的在于獲得一種設(shè)計(jì)方法(程序)，基于該設(shè)計(jì)方法，在包含有非球面透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，可以在成為包含有成形困難的非球面MO透鏡的設(shè)計(jì)結(jié)果時(shí)，警告成形的困難性，促使設(shè)計(jì)本身的改變。
解決課題的手段
本發(fā)明的發(fā)明人們?cè)谝韵录僭O(shè)的基礎(chǔ)上，基于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面形狀的指標(biāo)、SP非球面公式來(lái)嘗試進(jìn)行面形狀的成形難易度預(yù)測(cè)，從而完成了本發(fā)明，該假設(shè)為成形時(shí)施加在玻璃上的變形應(yīng)力受到面形狀的影響、該變形應(yīng)力可分為集中和分散、若變形應(yīng)力為集中則成形容易，與此相對(duì)，若變形應(yīng)力為分散則成形困難，因此如果可以預(yù)測(cè)變形應(yīng)力的集中/分散，則可以預(yù)測(cè)非球面形狀成形的難易度。4
本發(fā)明提供一種非球面玻璃模制透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法，用于預(yù)測(cè)將Rl面和R2面中至少一方作為由下述非球面公式(I)所表現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面的非球面玻璃模制透鏡的成形難易度，所述非球面玻璃模制透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法包括輸入包括Rl 面和R2面的上述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面數(shù)據(jù)的透鏡數(shù)據(jù)的步驟；對(duì)Rl面和R2面的非球面公式(I)進(jìn)行一階求微，從而分別計(jì)算出Rl面和R2面的斜率的步驟；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，從而得到作為成形難易度指標(biāo)的斜率比公式的步驟。
x =-r (P沢)Y—r—::=-+ ay* + by6 + cy& + dy10 +..·(I)l + ,ji-(k + [)(y:Rr
基于本發(fā)明的非球面玻璃模制透鏡成形難易度的預(yù)測(cè)方法，可以對(duì)所述Rl面和 R2面的斜率比公式進(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分，將其微分公式作為成形難易度的指標(biāo)。
更具體地，將Rl面和R2面的斜率比、或?qū)υ撔甭时鹊墓竭M(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分的公式中是否包含有拐點(diǎn)作為成形難易度的指標(biāo)，可以在有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形困難，在沒(méi)有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形容易。
本發(fā)明還提供一種包含有非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，該非球面玻璃模制透鏡將Rl面和R2面中至少一方作為由下述非球面公式(I)所表現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面，所述包含有非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法包括在設(shè)計(jì)過(guò)程中，輸入包含有Rl面和R2面的所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面數(shù)據(jù)的透鏡數(shù)據(jù)的步驟；對(duì)Rl面和R2面的非球面公式(I)進(jìn)行一階求微，從而分別計(jì)算出Rl面和R2面的斜率的步驟；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，從而得到其斜率比的公式的步驟；以及將所述斜率比的公式作為所述非球面玻璃模制透鏡的成形難易度指標(biāo)的步驟。
x =——I l/R y.......^==+ ay4 + by +Cy8 + dy10 +·..(I)I + ψ-ik + \)(y:Ry
在包含有本發(fā)明的非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，可以對(duì)Rl面和R2面的斜率比公式進(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分，將其微分公式作為成形難易度的指標(biāo)。
在判斷成形難易度的步驟中，將Rl面和R2面的斜率比、或?qū)υ撔甭时鹊墓竭M(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分的公式中是否包含有拐點(diǎn)作為成形難易度的指標(biāo)，可以在有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形困難，在沒(méi)有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形容易。
在判斷成形難易度的步驟中，還可以包括如果判斷為成形困難則發(fā)出警告的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的包含有非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，在判斷成形難易度的步驟中，在Rl面和R2面的斜率比、或?qū)υ撔甭时鹊墓竭M(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分的公式中包含有拐點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行非球面數(shù)據(jù)的重新設(shè)計(jì)，只要存在重新設(shè)計(jì)的解就繼續(xù)設(shè)計(jì)，直到Rl面和R2面的斜率比、或?qū)υ撔甭时鹊墓竭M(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分的公式中沒(méi)有拐
而且，在即使進(jìn)行了非球面數(shù)據(jù)的重新設(shè)計(jì)，也沒(méi)有重新設(shè)計(jì)的解時(shí)，則決定采用制造零透鏡、采用多層壓機(jī)、對(duì)沖壓模具適用側(cè)面抵接套筒、校正研磨成形透鏡中的任意一個(gè)或多個(gè)方法。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，可以基于包含有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面公式的透鏡數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)非球面MO 透鏡的成形難易度。因此，通過(guò)將該成形困難性的預(yù)測(cè)反饋到透鏡設(shè)計(jì)部門(mén)從而促使非球面形狀的改變，可以更換為成形容易的非球面MO透鏡。此外，在透鏡設(shè)計(jì)的步驟中，警告非球面MO透鏡的成形困難性，或者只要非球面公式中存在重新設(shè)計(jì)的解就繼續(xù)重新設(shè)計(jì)，則無(wú)需等待來(lái)自成形現(xiàn)場(chǎng)的反饋，就可以進(jìn)行(包括)成形容易的非球面MO透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其結(jié)果是可以以低價(jià)獲得具有穩(wěn)定的高光學(xué)性能的透鏡系統(tǒng)。


圖I是使用上下的成形模具按壓玻璃球體而成形為帶邊緣(flange、^ )雙凸透鏡時(shí)的設(shè)想(image)截面圖。
圖2(A) (B)是示出透鏡形狀的設(shè)計(jì)狀態(tài)和按壓狀態(tài)的坐標(biāo)系的曲線圖。
圖3是示出透鏡的入射面(Rl面)與反射面(R2)的傾斜度分布的示例的曲線圖。
圖4是示出將透鏡的Rl面與R2面的傾斜度比dR1/2的分布形狀和成形性進(jìn)行了分類(lèi)的示意圖。
圖5㈧⑶是示出樣品透鏡I和樣品透鏡2的透鏡形狀示例的截面圖。
圖6是示出該樣品透鏡I和樣品透鏡2的傾斜度比dR1/2的分布形狀、成形性預(yù)測(cè)、 以及Rl面的實(shí)際成形結(jié)果的比較圖。
圖7是示出該樣品透鏡I和樣品透鏡3的傾斜度比dR1/2的分布形狀、成形性預(yù)測(cè)、 以及Rl面的實(shí)際成形結(jié)果的比較圖。
圖8是示出進(jìn)一步微分了傾斜度比dR1/2公式的d’ R172的形狀示例的曲線圖。
圖9是示出其他d’ R172的形狀示例的曲線圖。
圖10是示出d’R1/2的分布形狀、成形性預(yù)測(cè)、以及Rl面的實(shí)際成形結(jié)果的比較圖， 該d’R1/2微分了該樣品透鏡4、樣品透鏡5和樣品透鏡6的Rl面和R2面的傾斜度比dR1/2。
圖11是示出雙面非球面的雙凸MO透鏡的相關(guān)具體實(shí)施例的比較圖。
圖12是示出雙面非球面的雙凹MO透鏡的相關(guān)具體實(shí)施例的比較圖。
圖13是示出雙面非球面的凸彎月形MO透鏡的相關(guān)具體實(shí)施例的比較圖。
圖14是示出雙面非球面的凹彎月形MO透鏡的相關(guān)具體實(shí)施例的比較圖。
圖15是示出單面非球面的雙凸MO透鏡的相關(guān)具體實(shí)施例的比較圖。
圖16是示出單面非球面的雙凹MO透鏡的相關(guān)具體實(shí)施例的比較圖。
圖17是示出單面非球面的凸彎月形MO透鏡的相關(guān)具體實(shí)施例的比較圖。
圖18是示出單面非球面的凹彎月形MO透鏡的相關(guān)具體實(shí)施例的比較圖。
圖19是示出基于本發(fā)明的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的一實(shí)施方式的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖I示出使用上下的成形模具M(jìn)l、M2按壓玻璃球體G而成形為帶邊緣的雙凸透鏡時(shí)的設(shè)想圖。如果使用成形模具M(jìn)l、M2對(duì)玻璃球體G施加變形應(yīng)力，則玻璃在橫向(徑向)上移動(dòng)。此時(shí)，如果成形模具M(jìn)l、M2之間的空間(圓筒狀、角筒狀)側(cè)部開(kāi)放，則因?yàn)閼?yīng)力分散從而不會(huì)成形為帶邊緣雙凸透鏡(圖I右上)。相反，如果在成形模具M(jìn)l、M2之間的空間側(cè)部具有圓筒狀的軀干模具W，則因?yàn)椴Ａ纤a(chǎn)生的變形應(yīng)力被封閉在軀干模型W和成形模具M(jìn)l、M2之間的空間內(nèi)，從而成形為帶邊緣雙凸透鏡(圖I右下)。本實(shí)施方式針對(duì)如圖I右下所示那樣變形應(yīng)力被封閉的非球面MO透鏡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面形狀的指標(biāo)提出了方案。
基于本實(shí)施方式的非球面MO透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法的前提是在作為對(duì)象的MO透鏡正反的至少一面(Rl面和R2面中的至少一方)上具有由下述公式(I)所表示的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面。
權(quán)利要求
1.一種非球面玻璃模制透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法，用于預(yù)測(cè)將Rl面和R2面中至少一方作為由下述非球面公式(I)所表示的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面的非球面玻璃模制透鏡的成形難易度，所述非球面玻璃模制透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法其特征在于，包括 輸入包括Rl面和R2面的所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面數(shù)據(jù)的透鏡數(shù)據(jù)的步驟； 對(duì)Rl面和R2面的非球面公式(I)進(jìn)行一階求微，從而分別計(jì)算出Rl面和R2面的斜率的步驟；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，從而得到作為成形難易度指標(biāo)的斜率比公式的步驟，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非球面玻璃模制透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法，其中， 將所述Rl面和R2面的斜率比公式中是否包含有拐點(diǎn)作為成形難易度的指標(biāo)，在有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形困難，在沒(méi)有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形容易。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非球面玻璃模制透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法，其中， 對(duì)所述Rl面和R2面的斜率比公式進(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分，將其微分公式作為成形難易度的指標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非球面玻璃模制透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法，其中， 將對(duì)所述Rl面和R2面的斜率比公式進(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分的公式中是否包含有拐點(diǎn)作為成形難易度的指標(biāo)，在有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形困難，在沒(méi)有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形容易。
5.一種包含有非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，該非球面玻璃模制透鏡將Rl面和R2面中至少一方作為由下述非球面公式(I)所表現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面，所述包含有非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法其特征在于，包括 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，輸入包含有Rl面和R2面的所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面數(shù)據(jù)的透鏡數(shù)據(jù)的步驟； 對(duì)Rl面和R2面的非球面公式(I)進(jìn)行一階求微，從而分別計(jì)算出Rl面和R2面的斜率的步驟； 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，從而得到其斜率比的公式的步驟；以及 將所述斜率比的公式作為所述非球面玻璃模制透鏡的成形難易度指標(biāo)的步驟，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的包含有非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其中， 將所述Rl面和R2面的斜率比的公式中是否包含有拐點(diǎn)作為成形難易度的指標(biāo)，在有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形困難，在沒(méi)有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形容易。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的包含有非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其中， 對(duì)所述Rl面和R2面的斜率比公式進(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分，將其微分公式作為成形難易度的指標(biāo)，在有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形困難，在沒(méi)有拐點(diǎn)的情況下，預(yù)測(cè)為成形容易。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的包含有非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步包括 在判斷成形難易度的步驟中判斷為成形困難時(shí)，發(fā)出警告的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的包含有非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其中， 在判斷上述成形難易度的步驟中，在Rl面和R2面的斜率比、或?qū)υ撔甭时鹊墓竭M(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分的公式中包含有拐點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行非球面數(shù)據(jù)的重新設(shè)計(jì)，只要存在重新設(shè)計(jì)的解就繼續(xù)設(shè)計(jì)，直到Rl面和R2面的斜率比、或?qū)υ撔甭时鹊墓竭M(jìn)一步進(jìn)行一階以上微分的公式中沒(méi)有拐點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包含有非球面玻璃模制透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其中， 在即使進(jìn)行了非球面數(shù)據(jù)的重新設(shè)計(jì)也沒(méi)有重新設(shè)計(jì)的解時(shí)，則決定采用制造零透鏡、采用多層壓機(jī)、對(duì)沖壓模具適用側(cè)面抵接套筒、校正研磨成形透鏡中的任意一個(gè)或多個(gè)方法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非球面玻璃模制透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法，其用于預(yù)測(cè)以往沒(méi)有線索的非球面MO透鏡的成形難易度，并且成為要求改變非球面MO透鏡的設(shè)計(jì)形狀本身的線索。根據(jù)本發(fā)明的用于預(yù)測(cè)將R1面和R2面的至少一方作為由下述非球面公式(1)所表現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)非球面的非球面玻璃模制透鏡的成形難易度的非球面玻璃模制透鏡的成形難易度預(yù)測(cè)方法中，通過(guò)對(duì)R1面和R2面的非球面公式進(jìn)行一階求微，從而分別計(jì)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，從而得到的斜率比公式，來(lái)判斷成形難易度。
文檔編號(hào)G01M11/08GK102928208SQ20121027979
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者豬狩隆, 安彥健也 申請(qǐng)人:Hoya株式會(huì)社