JP5008625B2 - Evaluation method of mold press lens and evaluation method of lens mold - Google Patents
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Description
本発明は、モールドプレスレンズ成形用のレンズ成形型を加工する段階で、当該レンズ成形型によって成形されたモールドプレスレンズのレンズ面形状誤差を評価するモールドプレスレンズの評価方法に関する。また、本発明は、かかるモールドプレスレンズの評価方法を利用してレンズ成形型の評価を行なうレンズ成形型の評価方法に関する。 The present invention relates to a mold press lens evaluation method for evaluating a lens surface shape error of a mold press lens molded by the lens mold at the stage of processing a lens mold for molding a mold press lens. The present invention also relates to a lens mold evaluation method for evaluating a lens mold using such a mold press lens evaluation method.
デジタルカメラなどの撮像光学系に用いられる撮像レンズ系は高画素化と共に小型・コンパクト化の要望が高く、このような要望を満たすために近年においては撮像レンズ系に非球面レンズが多用されている。非球面レンズとしてはガラス素材からなるモールドプレスレンズが知られている。非球面レンズの非球面の形状誤差が大きいと撮像レンズ系全体として所望の光学特性を得ることができない。したがって、製造後の非球面レンズの非球面形状の測定を精度良く行ない、形状誤差が大きいものを取り除く必要がある。 Image pickup lens systems used in image pickup optical systems such as digital cameras are highly demanded for downsizing and compactness as well as higher pixels. In recent years, aspherical lenses are frequently used in image pickup lens systems in order to satisfy such demands. . A mold press lens made of a glass material is known as an aspheric lens. If the shape error of the aspherical surface of the aspherical lens is large, desired optical characteristics cannot be obtained as the entire imaging lens system. Therefore, it is necessary to accurately measure the aspherical shape of the aspherical lens after manufacture, and to remove the one having a large shape error.
従来においては、非球面レンズの非球面形状の測定には、非球面レンズに接触子を接触させて非球面の形状を測定する接触式の測定装置(例えば、テーラーホブソン社製のフォーム・タリサーフや松下電器産業株式会社製のUA3P)が用いられている。このような表面形状測定装置を用いた形状測定は非球面の全体についての形状測定に時間を要するという問題点がある。そこで、球面レンズの形状測定に多用されているフィゾー干渉計などの干渉計を用いて非球面の形状測定を行なうことが考えられる。 Conventionally, for measuring the aspherical shape of an aspherical lens, a contact-type measuring device that measures the shape of the aspherical surface by bringing a contactor into contact with the aspherical lens (for example, a form-talissurf manufactured by Taylor Hobson, Inc. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. UA3P) is used. The shape measurement using such a surface shape measuring apparatus has a problem that it takes time to measure the shape of the entire aspheric surface. Therefore, it is conceivable to measure the shape of the aspherical surface using an interferometer such as a Fizeau interferometer that is frequently used for measuring the shape of the spherical lens.
干渉計としてはレンズ透過波面の測定を行なう透過波面干渉計が知られている。透過波面測定方法は、特許文献1、2に開示されている。これらの特許文献に記載されているように、透過波面測定方法では、ヌルレンズと干渉計を用いて干渉縞または波面収差を測定している。 As an interferometer, a transmitted wavefront interferometer that measures a lens transmitted wavefront is known. The transmitted wavefront measuring method is disclosed in Patent Documents 1 and 2. As described in these patent documents, in the transmitted wavefront measurement method, interference fringes or wavefront aberrations are measured using a null lens and an interferometer.
ここで、モールドプレスレンズにおいては、そのレンズ成形型を精度良く製造することができないと、成形されたモールドプレスレンズの歩留まりが悪い。したがって、モールドプレスレンズ自体の形状誤差を評価すると共に、レンズ成形型の形状誤差を評価して、規格に合ったレンズ成形型を用いることが必要である。特許文献3には、仮金型により成形される光学素子の波面収差量を相殺する補正波面収差量を算出し、補正波面収差量を発生する形状を有する光学素子の光学設計を再度行い、これに基づき正規金型の設計を行なう光学素子成形型設計方法が開示されている。この方法では、干渉計を用いて光学素子の波面収差を測定している。
デジタルカメラなどに用いられる撮像系のレンズは一般に組レンズとして使用されるので、レンズ単品での透過波面には大きな収差が存在する。そこで、収差をヌル化できるヌルレンズを挿入すると、透過波面を無収差にすることができる。このようなヌルレンズ系を構成できれば、検査対象のレンズに形状誤差がある場合には、その誤差成分が波面収差として現れるので、波面収差値を測定することでレンズの性能を評価できる。また、実際にヌルレンズを製作しなくとも、光学設計ソフトと検査対象のレンズの形状誤差データがあれば、波面収差値をシミュレーションで計算することができる。但し、実際の組レンズの光学特性に近くなるようなヌルレンズ設計が理想であり、また、波面収差値に基づく合否判定では、実装解像評価結果とシミュレーション波面収差計算値の相関関係を確認してから、合否判定用の基準値(波面収差値)を決定する必要がある。 Since an imaging lens used for a digital camera or the like is generally used as a combined lens, a large aberration exists in the transmitted wavefront of a single lens. Therefore, when a null lens capable of nullifying aberration is inserted, the transmitted wavefront can be made non-aberrated. If such a null lens system can be configured, if there is a shape error in the lens to be inspected, the error component appears as a wavefront aberration. Therefore, the lens performance can be evaluated by measuring the wavefront aberration value. Even if the null lens is not actually manufactured, if there is optical design software and shape error data of the lens to be inspected, the wavefront aberration value can be calculated by simulation. However, a null lens design that is close to the optical characteristics of the actual assembled lens is ideal, and in pass / fail judgment based on the wavefront aberration value, check the correlation between the mounting resolution evaluation result and the simulation wavefront aberration calculation value. Therefore, it is necessary to determine a reference value (wavefront aberration value) for pass / fail judgment.
ここで、モールドプレスレンズにおいては、そのレンズ成形型による転写特性が把握できており、一つのレンズ成形型によるレンズ形状のバラツキが十分に小さい場合には、レンズ成形型のレンズ面成形面の形状誤差に基づき、当該レンズ成形型を用いて成形されたモールドプレスレンズの形状誤差を精度良く予測できる。したがって、レンズ成形型を加工する段階において、モールドプレスレンズを実際に成形することなく、その波面収差を評価することが可能である。 Here, in the case of a mold press lens, the transfer characteristics of the lens mold can be grasped, and if the variation in the lens shape of one lens mold is sufficiently small, the shape of the lens surface molding surface of the lens mold Based on the error, the shape error of the mold press lens molded using the lens mold can be accurately predicted. Therefore, it is possible to evaluate the wavefront aberration without actually molding the mold press lens at the stage of processing the lens mold.
本発明の課題は、かかる知見に基づき、モールドプレスレンズ成形用のレンズ成形型を加工する段階で、当該レンズ成形型によって成形されたモールドプレスレンズのレンズ面形状誤差を評価可能なモールドプレスレンズの評価方法を提案することにある。 An object of the present invention is to provide a mold press lens capable of evaluating a lens surface shape error of a mold press lens molded by the lens molding die at a stage of processing a lens molding die for molding a mold press lens based on such knowledge. To propose an evaluation method.
また、本発明の課題は、かかるモールドプレスレンズの評価方法を利用してレンズ成形型の評価を行なうレンズ成形型の評価方法を提案することにある。 Another object of the present invention is to propose a lens mold evaluation method for evaluating a lens mold using such a mold press lens evaluation method.
上記の課題を解決するために、本発明のモールドプレスレンズの評価方法は、
モールドプレスレンズを成形するためのレンズ成形型を製作し、
製作された前記レンズ成形型における前記モールドプレスレンズの第1および第2レンズ面を成形するための第1レンズ面成形面および第2レンズ面成形面の形状誤差を測定し、
前記第1および第2レンズ面成形面の測定形状誤差に基づき、前記成形型を用いて成形される前記モールドプレスレンズの前記第1および第2レンズ面の予想形状誤差を算出し、
形状誤差の無い前記第1および第2レンズ面を備えた前記モールドプレスレンズを透過した後の光の透過波面に現れる波面収差をヌル化するためのヌルレンズを設計し、
前記予想形状誤差を含む前記第1および第2レンズ面を備えた前記モールドプレスレンズおよび前記ヌルレンズを透過した後の光の透過波面に現れる予想波面収差を算出し、
算出した前記予想波面収差に基づき、前記レンズ成形型を用いて成形される前記モールドプレスレンズの合否を評価することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the evaluation method of the mold press lens of the present invention is:
Produce a lens mold for molding mold press lenses,
Measuring a shape error of the first lens surface molding surface and the second lens surface molding surface for molding the first and second lens surfaces of the mold press lens in the manufactured lens molding die;
Based on the measured shape error of the first and second lens surface molding surfaces, calculate the expected shape error of the first and second lens surfaces of the mold press lens molded using the mold,
Designing a null lens for nulling wavefront aberration appearing in a transmitted wavefront of light after passing through the mold press lens having the first and second lens surfaces without a shape error,
Calculating an expected wavefront aberration appearing in a transmitted wavefront of light after passing through the mold press lens and the null lens having the first and second lens surfaces including the expected shape error;
The pass / fail of the mold press lens molded using the lens mold is evaluated based on the calculated expected wavefront aberration.
ここで、光学設計用プログラムおよび波面収差計算用プログラムがインストールされたコンピュータを備えた光学設計装置を用いて、前記ヌルレンズの設計および前記予想波面収差の算出を行うことが可能である。 Here, it is possible to perform the design of the null lens and the calculation of the predicted wavefront aberration by using an optical design apparatus including a computer in which an optical design program and a wavefront aberration calculation program are installed.
また、本発明は、球面レンズなどに比べて製作が困難な非球面モールドプレスレンズの評価に用いるのに適している。 Further, the present invention is suitable for use in the evaluation of an aspheric mold press lens that is difficult to manufacture compared to a spherical lens or the like.
さらに、ヌルレンズの設計を容易に行なうためには、複数枚の球面レンズを用いてヌルレンズ系を設計するよりも、ヌルレンズを、一方のレンズ面が凸あるいは凹の非球面で、他方のレンズ面が平面である単レンズとして設計することが望ましい。 Furthermore, in order to easily design a null lens, rather than designing a null lens system using a plurality of spherical lenses, the null lens is designed so that one lens surface is a convex or concave aspheric surface and the other lens surface is It is desirable to design as a single lens that is flat.
次に、本発明は、上記のモールドプレスレンズの評価方法を用いたレンズ成形型の評価方法であって、
前記モールドプレスレンズの前記第1レンズ面を成形するための前記第1レンズ面成形面を備えた複数台の第1レンズ成形型と、前記モールドプレスレンズの前記第2レンズ面を成形するための前記第2レンズ面成形面を備えた複数台の第2レンズ成形型とを製作し、
前記第1レンズ成形型の一つと前記第2レンズ成形型の一つとの組み合わせからなる前記レンズ成形型のそれぞれについて、前記モールドプレスレンズの評価方法による評価を行ない、
評価結果が合格となった前記第1レンズ成形型および前記第2レンズ成形型の組み合わせを、前記レンズ成形型として合格品であると評価することを特徴としている。
Next, the present invention is a lens mold evaluation method using the above-described mold press lens evaluation method,
A plurality of first lens molding dies having the first lens surface molding surface for molding the first lens surface of the mold press lens, and a second lens surface of the mold press lens for molding the second lens surface. Producing a plurality of second lens molding dies having the second lens surface molding surface;
For each of the lens molds composed of a combination of one of the first lens molds and one of the second lens molds, an evaluation is performed by the evaluation method of the mold press lens.
The combination of the first lens mold and the second lens mold that have passed the evaluation result is evaluated as an acceptable product as the lens mold.
本発明のモールドプレスレンズの評価方法においては、レンズ成形型の成形面の形状誤差を実際に測定し、この測定形状誤差に基づき、当該レンズ成形型を用いて成形されるモールドプレスレンズの両レンズ面の予測形状誤差を計算によって求めるようにしている。したがって、実際にモールドプレスレンズを成形する前の段階、すなわち、レンズ成形型を加工する段階において、成形によって得られるモールドプレスレンズの形状誤差を評価できる。よって、不良レンズの発生を未然に防止できるなどの利点がある。 In the mold press lens evaluation method of the present invention, the shape error of the molding surface of the lens mold is actually measured, and both lenses of the mold press lens molded using the lens mold based on the measurement shape error. The predicted shape error of the surface is obtained by calculation. Therefore, it is possible to evaluate the shape error of the mold press lens obtained by molding before actually molding the mold press lens, that is, at the stage of processing the lens mold. Therefore, there is an advantage that generation of a defective lens can be prevented in advance.
また、本発明のレンズ成形型の評価方法においては、例えば上下一対の第1、第2レンズ成形型からなるレンズ成形型について、第1レンズ成形型および第2レンズ成形型を個別に評価するのではなく、それらの組み合わせについて評価することができる。レンズ成形型単品ではその成形面の形状誤差が許容範囲内にあったとしても、組み合わせて、モールドプレスレンズを成形した場合には双方の成形面の形状誤差が重畳して、許容範囲を逸脱するような大きな形状誤差のあるモールドプレスレンズが成形される可能性がある。本発明の方法によれば、組み合わせた状態でのレンズ成形型を評価することができるという効果が得られる。例えば、下型を一定の間隔で循環経路に沿って循環させ、加熱したガラス素材を下型の成形面に供給し、しかる後に、ガラス素材を挟み上型を下型に対してセットしてプレス成形を行なうようなモールドプレス成形装置において、本発明の方法によって、不良成形型の組み合わせを事前に排除でき、不良レンズの成形を未然に防止できる。 In the lens mold evaluation method of the present invention, the first lens mold and the second lens mold are individually evaluated for a lens mold composed of a pair of upper and lower first and second lens molds, for example. Rather, they can be evaluated for their combination. Even if the shape error of the molding surface is within the allowable range for a single lens mold, if the mold press lens is molded in combination, the shape error of both molding surfaces will overlap and deviate from the allowable range. There is a possibility that a mold press lens having such a large shape error may be molded. According to the method of the present invention, the effect that the lens mold in the combined state can be evaluated is obtained. For example, the lower mold is circulated at regular intervals along the circulation path, the heated glass material is supplied to the molding surface of the lower mold, and then the upper mold is set against the lower mold with the glass material sandwiched and pressed. In a mold press molding apparatus that performs molding, the method of the present invention can eliminate combinations of defective molds in advance and prevent defective lenses from being formed in advance.
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る非球面モールドプレスレンズの評価方法およびレンズ成形型の評価方法を説明する。 Hereinafter, an evaluation method for an aspheric mold press lens and an evaluation method for a lens mold according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(非球面モールドプレスレンズの評価方法)
図1は本実施の形態に係る非球面モールドプレスレンズの評価方法を示す概略工程図であり、図2〜図4は各工程を説明するための説明図である。
(Evaluation method of aspheric mold press lens)
FIG. 1 is a schematic process diagram showing a method for evaluating an aspheric mold press lens according to the present embodiment, and FIGS. 2 to 4 are explanatory diagrams for explaining each process.
まず、図1の工程ST1において、モールドプレスレンズを成形するためのレンズ成形型を製作する。ここで、マスターとなるレンズ成形型のレンズ面成形面の設計は、モールドプレスレンズの光学パラメータに基づき一般的に行なわれている設計方法により行なわれる。 First, in step ST1 of FIG. 1, a lens mold for molding a mold press lens is manufactured. Here, the design of the lens surface molding surface of the master lens mold is performed by a design method generally performed based on the optical parameters of the mold press lens.
すなわち、モールドプレスレンズのモールドプレス成形においては、成形後の冷却期間における熱収縮などのために、レンズ成形型のレンズ面成形面形状と、モールドプレスレンズのレンズ面形状とは一致しない。また、成形時の成形用ガラス素材の内部温度の不均一分布、成形されるモールドプレスレンズの各部の厚さの相違などに起因して、モールドプレスレンズの各部分の熱収縮量に差が生ずるので、レンズ成形型の面形状とモールドプレスレンズのレンズ面形状は相似形にならないことが多い。 That is, in the mold press molding of the mold press lens, the lens surface molding surface shape of the lens mold does not match the lens surface shape of the mold press lens due to heat shrinkage during the cooling period after molding. In addition, due to non-uniform distribution of the internal temperature of the molding glass material at the time of molding and differences in the thickness of each part of the molded mold press lens, there is a difference in the amount of thermal shrinkage of each part of the mold press lens. Therefore, the surface shape of the lens mold and the lens surface shape of the mold press lens are often not similar.
そこで、マスターとなるレンズ成形型の製作においては、成形により得られたモールドプレスレンズのレンズ面形状を測定し、測定値に基づいて成形時の形状の変化を予測し、成形型の成形面の補正を行ないながらその成形面形状を最適化していく設計手法が採用されている。 Therefore, in the production of the master lens mold, the lens surface shape of the mold press lens obtained by molding is measured, the shape change during molding is predicted based on the measured value, and the molding surface of the mold is estimated. A design method is adopted in which the shape of the molding surface is optimized while correcting.
このようにして決定された成形面形状となるように各レンズ成形型が製作される。したがって、レンズ成形型のレンズ面成形面形状と、当該レンズ成形型を用いて成形されるモールドプレスレンズのレンズ面形状との間の関係は既知である。 Each lens mold is manufactured to have the molding surface shape determined in this way. Therefore, the relationship between the lens surface molding surface shape of the lens mold and the lens surface shape of the mold press lens molded using the lens molding die is known.
モールドプレスレンズとしては、例えば、図2(a)に示す両面が非球面である両凸レンズ1、図2(b)に示す両面が非球面である凹メニスカスレンズ2などがある。モールドプレスレンズ1、2は、例えば、デジタルカメラなどの撮像光学系として用いられる組レンズの構成レンズとして用いられるものである。 Examples of the mold press lens include a biconvex lens 1 having both aspheric surfaces shown in FIG. 2A and a concave meniscus lens 2 having both aspheric surfaces shown in FIG. 2B. The mold press lenses 1 and 2 are used as constituent lenses of a combined lens used as an imaging optical system such as a digital camera.
また、図3に示すように、例えば凹メニスカスレンズ2をモールドプレス成形するためのレンズ成形型3は、上成形型4および下成形型5と、円筒状の胴型6とを備えた構成とされる。上成形型4の下端面には凹メニスカスレンズ2の第1レンズ面2aを成形するための第1レンズ面成形面4aが形成されており、下成形型5の上端面には凹メニスカスレンズ2の第2レンズ面2bを成形するための第2レンズ面成形面5aが形成されている。 Further, as shown in FIG. 3, for example, a lens mold 3 for mold press molding the concave meniscus lens 2 includes an upper mold 4 and a lower mold 5 and a cylindrical body 6. Is done. A first lens surface molding surface 4 a for molding the first lens surface 2 a of the concave meniscus lens 2 is formed on the lower end surface of the upper mold 4, and the concave meniscus lens 2 is formed on the upper end surface of the lower mold 5. A second lens surface molding surface 5a for molding the second lens surface 2b is formed.
次に、図1の工程ST2において、製作されたレンズ成形型、例えば、図3に示す上成形型4および下成形型5について、それらの第1レンズ面成形面4aおよび第2レンズ面成形面5aの形状誤差を実際に測定する。形状誤差の測定には、非球面レンズに接触子を接触させて非球面の形状を測定する接触式の測定装置(例えば、テーラーホブソン社製のフォーム・タリサーフや松下電器産業株式会社製のUA3P)を用いることができる。 Next, in step ST2 of FIG. 1, the first lens surface molding surface 4a and the second lens surface molding surface of the manufactured lens molding die, for example, the upper molding die 4 and the lower molding die 5 shown in FIG. The shape error of 5a is actually measured. For measuring the shape error, a contact-type measuring device that measures the shape of the aspheric surface by bringing a contact member into contact with the aspheric lens (for example, Foam Talisurf manufactured by Taylor Hobson or UA3P manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.) Can be used.
次に、図1の工程ST3において、第1および第2レンズ面成形面4a、5aの形状誤差測定値に基づき、レンズ成形型3を用いて成形されるモールドプレスレンズ、例えば凹メニスカスレンズ2の第1および第2レンズ面2a、2bの予想形状誤差を計算によって算出する。先に説明したように、形状誤差の無い第1、第2レンズ面形成面4a、5aの形状と、形状誤差の無い凹メニスカスレンズ2の第1、第2レンズ面2a、2bの形状との間の関係は既知である。したがって、これらの既知に関係に基づき、凹メニスカスレンズの第1、第2レンズ面2a、2bに生ずるであろう形状誤差(予想形状誤差)を計算によって算出することができる。 Next, in step ST3 of FIG. 1, based on the shape error measurement values of the first and second lens surface molding surfaces 4a and 5a, a mold press lens, for example, a concave meniscus lens 2 molded using the lens molding die 3 is used. The expected shape errors of the first and second lens surfaces 2a and 2b are calculated. As described above, the shape of the first and second lens surface forming surfaces 4a and 5a having no shape error and the shape of the first and second lens surfaces 2a and 2b of the concave meniscus lens 2 having no shape error. The relationship between is known. Therefore, based on these known relationships, the shape error (predicted shape error) that will occur on the first and second lens surfaces 2a and 2b of the concave meniscus lens can be calculated.
次に、図1の工程ST4においては、形状誤差の無い第1および第2レンズ面2a、2bを備えた凹メニスカスレンズ(モールドプレスレンズ)を透過した後の光の透過波面に現れる波面収差をヌル化するためのヌルレンズを設計する。 Next, in step ST4 of FIG. 1, wavefront aberrations appearing on the transmitted wavefront of light after passing through the concave meniscus lens (mold press lens) having the first and second lens surfaces 2a and 2b having no shape error are calculated. Design a null lens to nullify.
本例の凹メニスカスレンズ2(モールドプレスレンズ)は、撮像系光学系の組レンズとして使うために、レンズ単体では収差を持っている。そのため、ヌルレンズを使って収差を取り除いた後の透過波面を測定し、そこに含まれる波面収差に基づき形状誤差を算出する。本例で使用する透過型のヌルレンズ系は、被検レンズに入射した平行光がヌルレンズを通って1点に集まるように設計する。透過型のヌルレンズでは、被検レンズである凹メニスカスレンズ2(モールドプレスレンズ)の第1、第2レンズ面2a、2bの両面を透過した波面を測定することになるので、測定可能項目は「第1、第2レンズ面の合成形状誤差」、また、「面間偏芯」となる。 Since the concave meniscus lens 2 (mold press lens) of this example is used as a combined lens of an imaging system optical system, the lens alone has aberration. Therefore, the transmitted wavefront after removing the aberration using a null lens is measured, and the shape error is calculated based on the wavefront aberration included therein. The transmissive null lens system used in this example is designed so that the parallel light incident on the lens to be examined gathers at one point through the null lens. In the transmission type null lens, the wavefront transmitted through both the first and second lens surfaces 2a and 2b of the concave meniscus lens 2 (mold press lens) which is a test lens is measured. This is “the combined shape error of the first and second lens surfaces” and “inter-surface eccentricity”.
次に、ヌルレンズの必要枚数は、モールドプレスレンズのタイプと評価対象項目、また、ヌルレンズを球面にするか非球面にするかによって大まかに決まる。図4(a)の表における「ヌルレンズ必要枚数」の「非球面」の欄は、非球面のヌルレンズを平凸非球面とした場合の例である。図4(b)には、被検レンズが凹メニスカスレンズ2の場合に、一方の第1レンズ面6aが凸非球面で、他方の第2レンズ面6bが平面である平凸非球面のヌルレンズ6を用いた場合の透過波面測定用の光学系の例を示してある。 Next, the required number of null lenses is roughly determined by the type of mold press lens and the evaluation target items, and whether the null lens is spherical or aspheric. In the table of FIG. 4A, the column “Aspherical” of “Null lens required number” is an example in which the aspherical null lens is a plano-convex aspherical surface. FIG. 4B shows a plano-convex aspherical null lens in which, when the lens to be examined is a concave meniscus lens 2, one first lens surface 6a is a convex aspheric surface and the other second lens surface 6b is a flat surface. 6 shows an example of an optical system for transmitted wavefront measurement when 6 is used.
平凸非球面を採用した理由は、両非球面よりも製造しやすいためであり、これは非球面ヌルレンズの製造は、コストを考えると研削加工で製作するのが現実的であるが、その場合、片側が平面である平凸の方が加工しやすく、また両非球面だと製造誤差の影響が大きくなるためである。 The reason for adopting a plano-convex aspherical surface is that it is easier to manufacture than both aspherical surfaces. This is because it is realistic to manufacture an aspherical null lens by grinding, considering the cost. This is because a plano-convex surface having a flat surface on one side is easier to process, and if both aspheric surfaces are used, the influence of manufacturing errors increases.
図4(a)の表に示すように、被検レンズが凹メニスカスレンズ2の場合は両凸レンズ1よりも設計難易度が上がり、ヌルレンズ必要枚数も多くなる。また評価対象が「形状」の場合は「偏芯」の場合よりも枚数が多く必要になる。これは、「形状」評価の場合は有効径全域を通る光束にする必要があるが、「偏芯」評価の場合はその必要が無いからである。すなわち、光束が大きいほど補正する収差量が多くなるので、より多くヌルレンズが必要になる。 As shown in the table of FIG. 4A, when the test lens is a concave meniscus lens 2, the design difficulty is higher than that of the biconvex lens 1, and the required number of null lenses is also increased. In addition, when the evaluation target is “shape”, a larger number of sheets is required than when “eccentric”. This is because in the case of “shape” evaluation, it is necessary to make the light flux pass through the entire effective diameter, but in the case of “eccentricity” evaluation, this is not necessary. That is, as the luminous flux increases, the amount of aberration to be corrected increases, so that more null lenses are required.
なお、ヌルレンズの設計に当たって、球面系と非球面系ではどちらが良いのかは、設計の可否や誤差感度との関係があるため一概には言えない。しかしながら、設計の容易さから、まず平凸非球面で行ない、平凸非球面での設計が不可能であれば、球面組レンズを採用するという設計手順を採用することが望ましい。 In designing a null lens, it is not easy to say which is better for a spherical system or an aspheric system because of the relationship between design availability and error sensitivity. However, in terms of ease of design, it is desirable to adopt a design procedure in which a plano-convex aspheric surface is used first, and if a plano-convex aspheric surface design is impossible, a spherical group lens is employed.
ここで、ヌルレンズの設計は、ヌルレンズを実際に製作することなく、市販の光学設計ソフト上でシミュレーション評価することにより行なうことができる。すなわち、光学設計用プログラムがインストールされたコンピュータを中心に構成される光学設計装置を用いて行なうことができる。 Here, the null lens can be designed by performing a simulation evaluation on commercially available optical design software without actually manufacturing the null lens. That is, it can be performed by using an optical design apparatus mainly composed of a computer in which an optical design program is installed.
次に、図1の工程ST5において、先に算出された予想形状誤差を含む第1、第2レンズ面2a、2bを備えた凹メニスカスレンズ2(モールドプレスレンズ)および、上記のように設計したヌルレンズ6を透過した後の光の透過波面に現れる波面収差を計算により求める。この場合にも、光学設計装置にインストールされている光学設計ソフト上において、凹メニスカスレンズ2のレンズ面2a、2bの予想形状誤差データを入力し、波面収差計算用プログラムを起動して、両レンズ面の誤差成分が合成された波面収差(3次球面収差など)を計算する。すなわち、光学設計ソフト上において、図4(b)に示す凹メニスカスレンズ2およびヌルレンズ10を備えた光学系を構成し、凹メニスカスレンズ2の予想形状誤差に基づき、透過波面に現れる波面収差を算出する。 Next, in the process ST5 of FIG. 1, the concave meniscus lens 2 (mold press lens) provided with the first and second lens surfaces 2a and 2b including the predicted shape error calculated earlier, and the above-described design are performed. The wavefront aberration that appears in the transmitted wavefront of the light after passing through the null lens 6 is obtained by calculation. Also in this case, on the optical design software installed in the optical design apparatus, the expected shape error data of the lens surfaces 2a and 2b of the concave meniscus lens 2 is input, the wavefront aberration calculation program is started, and both lenses are started. A wavefront aberration (such as third-order spherical aberration) obtained by combining the error components of the surface is calculated. That is, on the optical design software, an optical system including the concave meniscus lens 2 and the null lens 10 shown in FIG. 4B is configured, and the wavefront aberration appearing in the transmitted wavefront is calculated based on the expected shape error of the concave meniscus lens 2. To do.
この後は、図1の工程ST6において、算出した波面収差(予想波面収差)に基づき、レンズ成形型3を用いて成形される凹メニスカスレンズ2(モールドプレスレンズ)の合否を評価する。ここで、評価基準となる波面収差値規格を、実際に凹メニスカスレンズ2を組レンズとして実装した場合の実装解像評価結果との相関関係を考慮して決めておくことが望ましい。かかる波面収差値規格を光学設計装置のメモリに記憶させておき、算出した波面収差を規格値と比較して合否の評価を行なうようにすればよい。 Thereafter, in step ST6 of FIG. 1, the pass / fail of the concave meniscus lens 2 (mold press lens) molded using the lens mold 3 is evaluated based on the calculated wavefront aberration (expected wavefront aberration). Here, it is desirable to determine the wavefront aberration value standard as an evaluation criterion in consideration of the correlation with the mounting resolution evaluation result when the concave meniscus lens 2 is actually mounted as a combined lens. Such a wavefront aberration value standard may be stored in the memory of the optical design apparatus, and the calculated wavefront aberration may be compared with the standard value to evaluate pass / fail.
(レンズ成形型の評価方法)
次に、上記の非球面モールドプレスレンズの評価方法を用いてレンズ成形型を評価する方法を説明する。
(Evaluation method of lens mold)
Next, a method for evaluating a lens mold using the above-described method for evaluating an aspheric mold press lens will be described.
例えば、図3に示す上下一対の上成形型4および下成形型5を備えたレンズ成形型3においては、一方の成形型のレンズ面成形面の形状誤差が規格誤差内であっても、双方の成形型を組み合わせて凹メニスカスレンズ2を成形した場合に、当該凹メニスカスレンズ2の波面収差が許容範囲を超えることがある。換言すると、凹メニスカスレンズ2のレンズ面2a、2bの形状誤差が許容範囲を超えることがある。したがって、このような対のレンズ成形型3の場合には、各レンズ成形型を個別に評価するのではなく、それらの組み合わせについて評価することが望ましい。 For example, in the lens mold 3 provided with the upper and lower pair of upper mold 4 and lower mold 5 shown in FIG. 3, even if the shape error of the lens surface molding surface of one mold is within the standard error, When the concave meniscus lens 2 is molded by combining these molds, the wavefront aberration of the concave meniscus lens 2 may exceed the allowable range. In other words, the shape error of the lens surfaces 2a and 2b of the concave meniscus lens 2 may exceed the allowable range. Therefore, in the case of such a pair of lens molds 3, it is desirable not to evaluate each lens mold individually but to evaluate their combination.
例えば、下成形型5を一定のピッチで循環経路に沿って循環させ、加熱したガラス素材を所定位置において各下成形型5の成形面5aに供給し、しかる後に、ガラス素材を挟み上成形型4を下成形型にセットしてプレス成形を行なうようなモールドプレス成形装置においては、多数の組みのレンズ成形型3が用いられる。 For example, the lower molding die 5 is circulated along a circulation path at a constant pitch, and the heated glass material is supplied to the molding surface 5a of each lower molding die 5 at a predetermined position. In a mold press molding apparatus in which 4 is set in a lower mold and press molding is performed, a large number of lens molds 3 are used.
このようなモールドプレス成形装置の場合には、多数の上成形型4および多数の下成形型5を製作した後に、任意の上成形型4および下成形型5の組を選択し、これらのレンズ面成形面の形状誤差をタリサーフによって測定し、図1に示す工程に従って、成形される凹メニスカスレンズ2の評価を行なうことにより、選択した上成形型4および下成形型5の組み合わせによって不良レンズが成形されるか否かを判断できる。不良レンズが成形される上成形型4および下成形型5の組み合わせを排除することにより、良品レンズを成形可能な上成形型4および下成形型5の組み合わせからなるレンズ成形型3を選別することができる。 In the case of such a mold press molding apparatus, after manufacturing a large number of upper molds 4 and a large number of lower molds 5, an arbitrary set of upper molds 4 and lower molds 5 is selected, and these lenses are selected. By measuring the shape error of the surface molding surface with Talysurf and evaluating the concave meniscus lens 2 to be molded in accordance with the process shown in FIG. 1, a defective lens is formed by the combination of the selected upper molding die 4 and lower molding die 5. It can be determined whether or not it is molded. By eliminating the combination of the upper mold 4 and the lower mold 5 in which the defective lens is molded, the lens mold 3 composed of the combination of the upper mold 4 and the lower mold 5 capable of molding a non-defective lens is selected. Can do.
1 両凸レンズ(モールドプレスレンズ)
2 凹メニスカスレンズ(モールドプレスレンズ)
2a 第1レンズ面
2b 第2レンズ面
3 レンズ成形型
4 上成形型
4a 第1レンズ面成形面
5 下成形型
5a 第2レンズ面成形面
6 ヌルレンズ
6a 第1レンズ面(凸非球面)
6b 第2レンズ面(平面)
1 Biconvex lens (Mold press lens)
2 Concave meniscus lens (mold press lens)
2a First lens surface 2b Second lens surface 3 Lens molding die 4 Upper molding die 4a First lens surface molding surface 5 Lower molding die 5a Second lens surface molding surface 6 Null lens 6a First lens surface (convex aspherical surface)
6b Second lens surface (plane)
Claims (5)
製作された前記レンズ成形型における前記モールドプレスレンズの第1、第2レンズ面を成形するための第1、第2レンズ面成形面の形状誤差を測定し、
前記第1および第2レンズ面成形面の測定形状誤差に基づき、前記成形型を用いて成形される前記モールドプレスレンズの前記第1および第2レンズ面の予想形状誤差を算出し、
形状誤差の無い前記第1および第2レンズ面を備えた前記モールドプレスレンズを透過した後の光の透過波面に現れる波面収差をヌル化するためのヌルレンズを設計し、
前記予想形状誤差を含む前記第1および第2レンズ面を備えた前記モールドプレスレンズおよび前記ヌルレンズを透過した後の光の透過波面に現れる予想波面収差を算出し、
算出した前記予想波面収差に基づき、前記レンズ成形型を用いて成形される前記モールドプレスレンズの合否を評価することを特徴とするモールドプレスレンズの評価方法。 Produce a lens mold for molding mold press lenses,
Measuring the shape error of the first and second lens surface molding surfaces for molding the first and second lens surfaces of the mold press lens in the manufactured lens mold;
Based on the measured shape error of the first and second lens surface molding surfaces, calculate the expected shape error of the first and second lens surfaces of the mold press lens molded using the mold,
Designing a null lens for nulling wavefront aberration appearing in a transmitted wavefront of light after passing through the mold press lens having the first and second lens surfaces without a shape error,
Calculating an expected wavefront aberration appearing in a transmitted wavefront of light after passing through the mold press lens and the null lens having the first and second lens surfaces including the expected shape error;
A method for evaluating a mold press lens, wherein pass / fail of the mold press lens molded using the lens mold is evaluated based on the calculated expected wavefront aberration.
光学設計用プログラムおよび波面収差計算用プログラムがインストールされたコンピュータを備えた光学設計装置を用いて、前記ヌルレンズの設計および前記予想波面収差の算出を行うことを特徴とするモールドプレスレンズの評価方法。 In the evaluation method of the mold press lens according to claim 1,
An evaluation method for a mold press lens, wherein the null lens is designed and the predicted wavefront aberration is calculated using an optical design apparatus including a computer in which an optical design program and a wavefront aberration calculation program are installed.
前記モールドプレスレンズは、少なくとも一方のレンズ面が非球面であることを特徴とするモールドプレスレンズの評価方法。 In the evaluation method of the mold press lens according to claim 1 or 2,
The mold press lens is characterized in that at least one lens surface is aspherical.
前記ヌルレンズは、一方のレンズ面が凸あるいは凹の非球面であり、他方のレンズ面が平面であることを特徴とするモールドプレスレンズの評価方法。 In the evaluation method of the mold press lens according to any one of claims 1 to 3,
One of the lens surfaces of the null lens is a convex or concave aspherical surface, and the other lens surface is a flat surface.
前記モールドプレスレンズの前記第1レンズ面を成形するための前記第1レンズ面成形面を備えた複数台の第1レンズ成形型と、前記モールドプレスレンズの前記第2レンズ面を成形するための前記第2レンズ面成形面を備えた複数台の第2レンズ成形型とを製作し、
前記第1レンズ成形型の一つと前記第2レンズ成形型の一つとの組み合わせからなる前記レンズ成形型のそれぞれについて、前記モールドプレスレンズの評価方法による評価を行ない、
評価結果が合格となった前記第1レンズ成形型および前記第2レンズ成形型の組み合わせを、前記レンズ成形型として合格品であると評価することを特徴とするレンズ成形型の評価方法。 A method for evaluating a lens mold using the method for evaluating a mold press lens according to any one of claims 1 to 4,
A plurality of first lens molding dies having the first lens surface molding surface for molding the first lens surface of the mold press lens, and a second lens surface of the mold press lens for molding the second lens surface. Producing a plurality of second lens molding dies having the second lens surface molding surface;
For each of the lens molds composed of a combination of one of the first lens molds and one of the second lens molds, an evaluation is performed by the evaluation method of the mold press lens.
A method for evaluating a lens mold, comprising: evaluating a combination of the first lens mold and the second lens mold that has passed the evaluation result as an acceptable product as the lens mold.
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