JP4418860B2 - レンズ用金型、その切削加工方法およびそれを使用したレンズの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ用金型、レンズ用金型の切削加工方法およびレンズ用金型を使用したレンズの製造方法に関する。

特に、レンズの両面を形成する１組のレンズ用金型、１組のレンズ用金型の切削加工方法および１組のレンズ用金型を使用したレンズの製造方法に関する。

光学レンズ用金型を切削加工する場合に、光学レンズ用金型を、光軸を中心に回転駆動させた状態で、該光軸と直交する方向に切削刃を一定の送りピッチで移動させることにより、切削加工を行う。この場合に、切削刃の光軸方向の位置を、光軸からの距離の関数として変化させることにより、光学レンズの面に相当する金型の部分を形成する。

レンズの両面を形成する１組のレンズ用金型によってレンズを製造する従来の方法を、図６の流れ図に基づいて説明する。

図６のステップＳ６０１０において、レンズの一方の面用の金型を製造する。

ステップＳ６０２０において、レンズの他方の面用の金型を製造する。

ステップＳ６０３０において、両方の金型の、光軸に相当する中心軸が一致するように位置合せし、固定する。

ステップＳ６０４０において、両方の金型を使用して、たとえば射出成形によりレンズを製造する。

ステップＳ６０５０において、製造したレンズの形状が満足できるものであるかどうか判断する。具体的には、透過あるいは反射偏芯測定器（顕微鏡）を用いて光学的に測定する。偏芯測定器は原則的にレンズ外形を基準とするため、樹脂成形品のように寸法が完全に固定できず、成形条件，環境条件によって変化するものに対し、完全に適合した測定用治具（ホルダー）を製作することは困難である。したがって、測定は、治具とレンズの勘合誤差や基準平面とレンズの傾きなど複数の誤差を含んでしまう。レンズの形状が満足できるものであれば、終了する。レンズの形状が満足できるものでなければ、ステップＳ６０３０に戻る。

このように、上記のステップＳ６０５０において、製造したレンズの形状が満足できるものであるかどうか判断するには、手間がかかる。

他方、位置合せのために特定の形状を形成したレンズとして、レンズをレンズホルダーに装着する場合に高精度の位置決めを実現し、レンズ自体の測定精度の向上を図るように形状を形成したレンズが、たとえば特許文献１に記載されている。

特開平１０−２７４７０５号公報（段落１３および図１他）

したがって、製造したレンズの形状が満足できるものであるかどうか簡単に判断することのできる、レンズの両面を形成する１組のレンズ用金型、そのような、１組のレンズ用金型の切削加工方法およびそのような、１組のレンズ用金型を使用したレンズの製造方法に対するニーズがある。

本発明によるレンズの両面を成形するための１組の金型は、それぞれの金型の、レンズの周縁部に対応する部分において、レンズの光軸に対応する金型の中心部から所定の距離に突起部を設け、両方の金型において、所定の距離が識別できる程度異なり、突起部分がレンズ面形状と同時に加工されるように構成されている。

当該１組の金型によって製造されるレンズにおいて、金型の突起部分に対応する、レンズの溝部分が、レンズの両面に光軸から所定の距離の位置に形成され、所定の距離が識別できる程度に異なる。したがって、製造したレンズの溝部分を観察することにより、１組の金型の中心軸の位置ズレを容易に検出することができる。

本発明の１実施形態によるレンズの両面を成形するための１組の金型において、両方の金型の所定の距離の差が０．１ミリメートル以上である。

したがって、製造したレンズによって、１組の金型の中心軸の位置ズレを検出するのに都合がよい。

本発明の１実施形態によるレンズの両面を成形するための１組の金型において、突起部分の、金型の中心軸を含む断面形状が、所定の曲率半径によって決定される。

したがって、金型の突起部分を、レンズの面と対応する金型の部分と同時に切削加工するのが容易である。

本発明による、レンズの両面を成形するための１組の金型の切削加工方法は、一方の金型のレンズ面に対応する面を切削加工すると同時に、レンズの周縁部に対応する部分において、レンズの光軸に対応する金型の中心部から所定の距離に突起部を切削加工するステップと、他方の金型のレンズ面に対応する面を切削加工すると同時に、レンズの周縁部に対応する部分において、レンズの光軸に対応する金型の中心部から、前記所定の距離とは識別できる程度異なる所定の距離に突起部を切削加工するステップと、を含む。

当該１組の金型の切削加工方法によって切削加工した１組の金型によって製造されるレンズにおいて、金型の突起部分に対応する、レンズの溝部分が、レンズの両面に光軸から所定の距離の位置に形成され、所定の距離が識別できる程度に異なる。したがって、製造したレンズの溝部分を観察することにより、１組の金型の中心軸の位置ズレを容易に検出することができる。

本発明の１実施形態による、レンズの両面を成形するための１組の金型の切削加工方法において、両方の金型の所定の距離の差が０．１ミリメートル以上である。

したがって、製造したレンズによって、１組の金型の中心軸の位置ズレを検出するのに都合がよい。

本発明の１実施形態による、レンズの両面を成形するための１組の金型の切削加工方法において、突起部分の、金型の中心軸を含む断面形状が、所定の曲率半径によって決定される。

したがって、金型の突起部分を、レンズの面と対応する金型の部分と同時に切削加工するのが容易である。

本発明によるレンズの製造方法は、レンズの両面を成形するための１組の金型であって、それぞれの金型の、レンズの周縁部に対応する部分において、レンズの光軸に対応する金型の中心部から所定の距離に突起部を設け、両方の金型において、所定の距離が識別できる程度異なり、突起部分がレンズ面形状と同時に加工された１組の金型を使用する。本発明によるレンズの製造方法は、１組の金型の、レンズの光軸に対応する中心軸の位置合せを実施するステップと、位置合せされた１組の金型を使用してレンズを成形するステップと、成形されたレンズの両面の、金型の突起部に対応する、溝部の位置を調べることによって、１組の金型の中心軸の位置ズレを検出するステップと、位置ズレが検出された場合に、当該位置ズレの量に基づいて、中心軸の位置合せを実施し直すステップと、を含む。

当該製造方法により製造したレンズにおいて、金型の突起部分に対応する、レンズの溝部分が、レンズの両面に光軸から所定の距離の位置に形成され、所定の距離が識別できる程度に異なる。したがって、製造したレンズの溝部分を観察することにより、１組の金型の中心軸の位置ズレを容易に検出することができる。

本発明の１実施形態によるレンズの製造方法において、両方の金型の所定の距離の差が０．１ミリメートル以上である。

したがって、製造したレンズによって、１組の金型の中心軸の位置ズレを検出するのに都合がよい。

本発明の１実施形態によるレンズの製造方法において、突起部分の、金型の中心軸を含む断面形状が、所定の曲率半径によって決定される。

したがって、金型の突起部分を、レンズの面と対応する金型の部分と同時に切削加工するのが容易である。

本発明の１実施形態によるレンズの製造方法において、位置ズレを検出するステップを画像処理によって行う。

したがって、人手をかけずに高精度で行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態による、光学レンズの一方の面（ここでは、仮にＢ面とする。）に対応する、金型の、中心軸を含む断面形状を示す。レンズの光軸に対応する金型の中心軸から１．７ミリメートルの、レンズの周縁部に対応する位置に突起部分が備わる。突起部分の断面形状は、０．２ミリメートルの曲率半径によって決定される。

ここで、留意すべき点は、突起部分がレンズの周縁部に設けられているので、レンズの光学特性には影響を与えない点である。

つぎに、図２の流れ図に基づいて、レンズの両面を成形するための１組の金型の切削加工方法を説明する。

図２のステップＳ２０１０において、一方の金型の、レンズ面（Ｂ面）に対応する面を切削加工すると同時に、レンズの周縁部に対応する部分において、レンズの光軸に対応する金型の中心部から所定の距離（１．７ミリメートル）に突起部を切削加工する。ここで、「同時に」とは、切削刃の交換を伴わないことを意味する。切削刃の交換を伴わないので、「レンズの光軸に対応する金型の中心部から所定の距離」を高精度に保持して突起部を切削加工することができる。

図２のステップＳ２０２０において、他方の金型の、レンズ面（Ａ面）に対応する面を切削加工すると同時に、レンズの周縁部に対応する部分において、レンズの光軸に対応する金型の中心部から、前記所定の距離（１．７ミリメートル）とは識別できる程度異なる所定の距離（１．５ミリメートル）に突起部を切削加工する。ここで、「同時に」とは、切削刃の交換を伴わないことを意味する。切削刃の交換を伴わないので、「レンズの光軸に対応する金型の中心部から、前記所定の距離とは識別できる程度異なる所定の距離」を高精度に保持して突起部を切削加工することができる。

つぎに、図３の流れ図に基づいて、レンズの両面を成形するための１組の金型であって、それぞれの金型の、レンズの周縁部に対応する部分において、レンズの光軸に対応する金型の中心部から所定の距離に突起部を設け、両方の金型において、所定の距離が識別できる程度異なり、突起部分がレンズ面形状と同時に加工された１組の金型を使用したレンズの製造方法を説明する。

図３のステップＳ３０１０において、１組の金型の、レンズの光軸に対応する中心軸の位置合せを実施する。

ステップＳ３０２０において、位置合せされた１組の金型を使用してレンズを成形する。たとえば、ＰＭＭＡ、ポリオレフィン系透明樹脂などのプラスチック材料またはガラス材料により、射出成形によりレンズを成形するようにしてもよい。

ステップＳ３０３０において、成形されたレンズの両面の、金型の突起部に対応する、溝部の位置を調べることによって、１組の金型の中心軸の位置ズレを検出する。図４に示すように、溝部は、レンズの周縁部において、環状に形成される。したがって、レンズの一方の面から、環状の溝部の位置を容易に観察することができる。さらに、レンズが透明材料でできている場合には、レンズの一方の面（図４ではＢ面）から、上面（Ｂ面）側と下面（Ａ面）側のそれぞれのレンズ面の周縁部における溝部の位置を観察することができる。ここで、留意すべき点は、金型の中心部から突起部までの距離、すなわち、レンズの光軸からレンズの溝部までの距離（１．７ミリメートルと１．５ミリメートル）は、レンズの両面で、識別できる程度異なる点である。したがって、レンズの一方の面から、同心円状の溝部を観察することができる。仮に金型の中心部の位置ズレが存在すれば、２個の同心円に偏りが生じるので容易に検出することができる。

なお、位置ズレの検出は、目視で行ってもよい。または、画像処理により自動的に行ってもよい。画像処理による位置ズレ検出方法は、後で説明する。

位置ズレが検出されなければ終了する。位置ズレが検出された場合に、ステップＳ３０１０に戻り、当該位置ズレの量に基づいて、中心軸の位置合せを実施し直す。

つぎに、図５の流れ図に基づいて、画像処理による位置ズレ検出方法を説明する。

図５のステップＳ５０１０において、レンズの一方の側から、レンズの光軸に垂直な面の画像を採取する。

ステップＳ５０２０において、採取した画像のエッジ抽出処理により、溝部の２個の同心円を求める。

ステップＳ５０３０において、それぞれの同心円の中心座標を求める。

ステップＳ５０４０において、中心座標の差から位置ズレ量を求める。

本発明の一実施形態による、光学レンズの一方の面に対応する、金型の、中心軸を含む断面形状を示す。 本発明の一実施形態による、レンズの両面を成形するための１組の金型の切削加工方法を示す流れ図である。 本発明の一実施形態による、１組の金型を使用したレンズの製造方法を説明する流れ図である。 本発明の一実施形態による、１組の金型を使用したレンズの製造方法によって製造されたレンズを示す。 画像処理による位置ズレ検出方法を説明する流れ図である。 レンズの両面を形成する１組のレンズ用金型によってレンズを製造する従来の方法を示す流れ図である。

Claims (7)

1. レンズの両面を成形するための１組の金型であって、該レンズの両面の周縁部において、光軸を中心とする円周上に溝部が形成されるように、それぞれの金型の、該レンズの対応する面の周縁部に対応する部分において、該レンズの光軸に対応するそれぞれの金型の中心軸を中心とする円周上に突起部を設け、両方の金型に設けられた突起部の円周の半径が識別できる程度異なる、１組の金型。
2. それぞれの金型の該突起部の、それぞれの金型の中心軸を含む断面形状が、所定の曲率半径によって決定される請求項１に記載の１組の金型。
3. レンズの両面を成形するための１組の金型の切削加工方法であって、
   一方の金型のレンズ面に対応する面を切削加工すると同時に、該レンズの一方の面の周縁部において、光軸を中心とする円周上に溝部が形成されるように、該一方の金型の、該レンズの該一方の面の周縁部に対応する部分において、該レンズの光軸に対応する該一方の金型の中心軸を中心とする円周上に突起部を切削加工するステップと、
   他方の金型のレンズ面に対応する面を切削加工すると同時に、該レンズの他方の面の周縁部において、光軸を中心とする円周上に溝部が形成されるように、該他方の金型の、該レンズの該他方の面の周縁部に対応する部分において、該レンズの光軸に対応する該他方の金型の中心軸を中心とする円周上に突起部を切削加工するステップと、を含み、両方の金型に設けられた突起部の円周の半径が識別できる程度異なる方法。
4. それぞれの金型の該突起部の、それぞれの金型の中心軸を含む断面形状が、所定の曲率半径によって決定される請求項３に記載の方法。
5. レンズの両面を成形するための１組の金型であって、該レンズの両面の周縁部において、光軸を中心とする円周上に溝部が形成されるように、それぞれの金型の、該レンズの対応する面の周縁部に対応する部分において、該レンズの光軸に対応するそれぞれの金型の中心軸を中心とする円周上に突起部を設け、両方の金型に設けられた突起部の円周の半径が識別できる程度異なる、１組の金型を使用したレンズの製造方法であって、
   １組の金型の、レンズの光軸に対応する中心軸の位置合せを実施するステップと、
   位置合せされた１組の金型を使用してレンズを成形するステップと、
   成形されたレンズの両面の、円周状の溝部の中心位置を調べることによって、該１組の金型の中心軸の位置ズレを検出するステップと、
   位置ズレが検出された場合に、当該位置ズレの量に基づいて、中心軸の位置合せを実施し直すステップと、を含む方法。
6. それぞれの金型の該突起部の、それぞれの金型の中心軸を含む断面形状が、所定の曲率半径によって決定される請求項５に記載の方法。
7. 位置ズレを検出するステップを画像処理によって行う請求項５に記載の方法。

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