(57)【要約】【課題】成形品の光学特性を正確に算出し、高精度の成形品を製造することができるようにする方法を提供する。また、成形品の光学特性をわかりやすく表示する方法を提供する。【解決手段】成形品の形状を微小要素に分割し、計算モデルを作成する計算モデル作成手段と、成形シミュレーションにより各微小要素の応力を算出する解析実行手段と、応力から各微小要素の複屈折を算出し、算出された各微小要素の複屈折を所望の方向に積分して表示する解析結果出力手段とを有する成形品の設計支援装置。【選択図】図１
2004106530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品の形状を微小要素に分割し、計算モデルを作成する計算モデル作成手段と、成形シミュレーションにより各微小要素の応力を算出する解析実行手段と、応力から各微小要素の複屈折を算出し、算出された各微小要素の複屈折を所望の方向または経路に積分して表示する解析結果出力手段とを有する成形品の設計支援装置。
【請求項２】
解析結果出力手段が、算出された微小要素ごとの複屈折を所望の方向に積分し、積分した数値を色塗り、陰影付け、面塗り、等高線、等値線、ベクトル図、グラフおよび鳥瞰図から選ばれた１つ以上の手段で表示する機能を有する請求項１に記載の成形品の設計支援装置。
【請求項３】
解析結果出力手段が、所望の偏光板の消光位のシミュレーションされた像を表示する機能を有する請求項１または２に記載の成形品の設計支援装置。
【請求項４】
解析結果出力手段が、偏光板を透過した光を表示する機能を有する請求項１〜３のいずれかに記載の成形品の設計支援装置。
【請求項５】
解析結果出力手段が、ユーザーの操作により所望の方向を入力する、ユーザー指定方向入力手段を有する請求項１〜４のいずれかに記載の成形品の設計支援装置。
【請求項６】
解析結果出力手段が、結果を表示するに際して、積分された複屈折の値を、前記計算モデルの表面要素にマッピングする請求項１〜５のいずれかに記載の成形品の設計支援装置。
【請求項７】
成形品強度を算出する物性解析手段をさらに有する請求項１〜６のいずれかに記載の成形品の設計支援装置。
【請求項８】
成形品の成形後の変形を解析する変形解析手段をさらに有する請求項１〜７のいずれかに記載の成形品の設計支援装置。
【請求項９】
前記成形シミュレーションが、射出成形、射出圧縮成形、射出プレス成形または保圧圧縮成形のシミュレーションである請求項１〜８のいずれかに記載の成形品の設計支援装置。
【請求項１０】
成形品が、光学物品である請求項１〜９のいずれかに記載の成形品の設計支援装置。
【請求項１１】
光線追跡ソフトウェアにて成形品の成形後の収差を評価する成形品評価手段をさらに有する請求項１０に記載の成形品の設計支援装置。
【請求項１２】
成形条件を入力するステップと、成形品の形状を微小要素に分割し計算モデルを作成するステップと、成形シミュレーションにより各微小要素の複屈折を算出するステップと、算出された各微小要素の複屈折を所望の方向または経路に積分して表示するステップとを有する成形品の設計支援方法。
【請求項１３】
各微小要素の複屈折を所望の方向または経路に積分して表示するステップにおいて、積分した数値を色塗り、陰影付け、面塗り、等高線、等値線、ベクトル図、グラフおよび鳥瞰図から選ばれた１つ以上の手段で表示する請求項１２に記載の成形品の設計支援方法。
【請求項１４】
各微小要素の複屈折を所望の方向または経路に積分して表示するステップにおいて、所望の偏光板の消光位のシミュレーションされた像を表示する請求項１２または１３に記載の成形品の設計支援方法。
【請求項１５】
各微小要素の複屈折を所望の方向に積分して表示するステップにおいて、偏光板を透過した光を表示する機能を有する請求１２〜１４のいずれかに記載の成形品の設計支援方法。
【請求項１６】
成形品強度を算出するステップをさらに有する請求項１２〜１５のいずれかに記載の成形品の設計支援方法。
【請求項１７】
成形品の成形後の変形形状を算出するステップをさらに有する請求項１２〜１６のいずれかに記載の成形品の設計支援方法。
【請求項１８】
成形シミュレーションが、射出成形、射出圧縮成形、射出プレス成形または保圧圧縮成形のシミュレーションである請求項１２〜１７のいずれかに記載の成形品の設計支援方法。
【請求項１９】
成形品が、光学物品である請求項１２〜１８のいずれかに記載の成形品の設計支援方法。
【請求項２０】
光線追跡ソフトウェアにて成形品の成形後の収差を評価するステップをさらに有する請求項１９に記載の成形品の設計支援方法。
【請求項２１】
光学物品の所望の方向から見た複屈折データを色塗り、陰影付け、面塗り、等高線、等値線、ベクトル図、グラフおよび鳥瞰図から選ばれた１つ以上の手段で表示するとともに、所望の偏光板のシミュレーションされた像を表示する光学物品の表示方法。
【請求項２２】
請求項１〜１１のいずれかに記載された成形品の設計支援装置を用いて決定した成形条件に基づいて成形品を成形する成形品の製造方法。
【請求項２３】
請求項１２〜２０のいずれかに記載された成形品の設計支援方法の各ステップをコンピュータに実行させるソフトウェア。
【請求項２４】
請求項２３に記載されたソフトウェアを記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、成形品の設計支援装置、成形品の設計支援装置、成形品の製造方法、コンピュータ・ソフトウェア、記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
　成形品の成形工程では応力・ひずみが発生する。例えば射出成形工程では、溶融樹脂の金型内への充填に伴うせん断応力や冷却の不均一によって、いわゆる残留応力が発生する。残留応力は、遅延破損の原因となり、また成形品が機械的・熱的な衝撃に弱くなる原因となる。また、レンズや光ディスク基板等に代表される光学部品では、複屈折を生じ、光学的特性を損なわせる。例えば光ディスク基板の複屈折は、半導体レーザーの戻り光量を左右し、レーザーノイズとなって再生信号に影響を与えてしまう。レンズにおいては、複屈折が原因で結像点がずれ、結像性能が低下するため、鮮明な像が得られなくなる。
【０００３】
　複屈折には、材料固有の複屈折と、成形時の分子配向が原因によるもの、冷却の不均一に伴う残留応力が原因で発生する複屈折がある。材料固有の複屈折に関しては、低固有複屈折の材料の開発が必要だが、成形時に発生する複屈折の改善には、成形条件の見直しが必要になる。光学部品の成形工程における複屈折の発生をコンピュータ・シミュレーションにより計算し、表示する技術としては、特許文献１で提案されている方法がある。この方法は、成形時に加わるせん断応力の累積によって複屈折を算出するものである。しかし、複屈折は分布を持っており、光の透過する方向によって値が異なるため、単純に要素におけるせん断応力を累積しても正確な複屈折は予測できない。
【特許文献１】特開２００１−２７７３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　本発明の目的は、このような従来の問題点を鑑みてなされたものであって、成形品の光学特性を正確に算出し、高精度の成形品を製造することができるようにする方法を提供することにある。
【０００５】
　また、本発明の別の目的は、成形品の光学特性をわかりやすく表示する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　本発明の目的は、成形品の形状を微小要素に分割し、計算モデルを作成する計算モデル作成手段と、成形シミュレーションにより各微小要素の応力を算出する解析実行手段と、応力から各微小要素の複屈折を算出し、算出された各微小要素の複屈折を所望の方向または経路に積分して表示する解析結果出力手段とを有する成形品の設計支援装置によって達成される。
【０００７】
　また、上記において、解析結果出力手段が、算出された微小要素ごとの複屈折を所望の方向に積分し、積分した数値を色塗り、陰影付け、面塗り、等高線、等値線、ベクトル図、グラフおよび鳥瞰図から選ばれた１つ以上の手段で表示する機能を有する成形品の設計支援装置が好ましい。
【０００８】
　また、上記において、解析結果出力手段が、所望の偏光板のシミュレーションされた影を表示する機能を有する成形品の設計支援装置が好ましい。
【０００９】
　また、上記において、解析結果出力手段が、偏光板を透過した光を表示する機能を有する成形品の設計支援装置。
【００１０】
　また、上記において、解析結果出力手段が、ユーザーの操作により所望の方向を入力する、ユーザー指定方向入力手段を有する成形品の設計支援装置が好ましい。
【００１１】
　また、上記において、解析結果出力手段が、結果を表示するに際して、積分された複屈折の値を、前記計算モデルの表面要素にマッピングする成形品の設計支援装置が好ましい。
【００１２】
　また、上記において、成形品強度を算出する物性解析手段をさらに有する成形品の設計支援装置が好ましい。
【００１３】
　また、上記において、成形品の成形後の変形を解析する変形解析手段をさらに有する成形品の設計支援装置が好ましい。
【００１４】
　また、上記において、前記成形シミュレーションが、射出成形、射出圧縮成形、射出プレス成形または保圧圧縮成形のシミュレーションである成形品の設計支援装置が好ましい。
【００１５】
　また、上記において、成形品が、光学物品である成形品の設計支援装置が好ましい。
【００１６】
　また、上記において、光線追跡ソフトウェアにて成形品の成形後の収差を評価する成形品評価手段をさらに有する成形品の設計支援装置が好ましい。
【００１７】
　また、本発明の目的は、成形条件を入力するステップと、成形品の形状を微小要素に分割し計算モデルを作成するステップと、成形シミュレーションにより各微小要素の複屈折を算出するステップと、算出された各微小要素の複屈折を所望の方向または経路に積分して表示するステップとを有する成形品の設計支援方法によって達成される。
【００１８】
　また、上記において、各微小要素の複屈折を所望の方向または経路に積分して表示するステップにおいて、積分した数値を色塗り、陰影付け、面塗り、等高線、等値線、ベクトル図、グラフおよび鳥瞰図から選ばれた１つ以上の手段で表示する成形品の設計支援方法が好ましい。
【００１９】
　また、上記において、各微小要素の複屈折を所望の方向または経路に積分して表示するステップにおいて、所望の偏光板のシミュレーションされた影を表示する成形品の設計支援方法が好ましい。
【００２０】
　また、上記において、各微小要素の複屈折を所望の方向に積分して表示するステップにおいて、偏光板を透過した光を表示する機能を有する成形品の設計支援方法が好ましい。
【００２１】
　また、上記において、成形品強度を算出するステップをさらに有する成形品の設計支援方法が好ましい。
【００２２】
　また、上記において、成形品の成形後の変形形状を算出するステップをさらに有する成形品の設計支援方法が好ましい。
【００２３】
　また、上記において、成形シミュレーションが、射出成形、射出圧縮成形、射出プレス成形または保圧圧縮成形のシミュレーションである成形品の設計支援方法が好ましい。
【００２４】
　また、上記において、成形品が、光学物品である成形品の設計支援方法が好ましい。
【００２５】
　また、上記において、光線追跡ソフトウェアにて成形品の成形後の収差を評価するステップをさらに有する成形品の設計支援方法が好ましい。
【００２６】
　また、本発明の目的は、光学物品の所望の方向から見た複屈折データを色塗り、陰影付け、面塗り、等高線、等値線、ベクトル図、グラフおよび鳥瞰図から選ばれた１つ以上の手段で表示するとともに、所望の偏光板のシミュレーションされた像を表示する光学物品の表示方法によって達成される。
【００２７】
　また、上記の設計支援装置を用いて決定した成形条件に基づいて成形品を成形する成形品の製造方法も本発明に含まれる。
【００２８】
　また、上記の成形品の設計支援方法の各ステップをコンピュータに実行させるソフトウェアも本発明に含まれる。
【００２９】
　また、上記のソフトウェアを記憶した記憶媒体も本発明に含まれる。
【００３０】
　ここで、成形品とはプラスチック、ガラス等の非鉄金属や金属で、初期の形状から何らかの工程を経て、所望の形状を得たものを指し、例えばプラスチックであれば、射出成形、射出圧縮、射出プレス成形、保圧圧縮等の成形方法により成形されたものである。ガラスでは、例えばレンズ成形品がある。また、光学物品とは、レンズや光ディスク基板等である。
【発明の効果】
【００３１】
　本発明によれば、成形品の任意の方向から見た複屈折を表示可能となり、高精度の成形品を製造することができるようになる。
【００３２】
　また、偏光板シミュレーション手段を用いた場合は、偏光板を利用した光学測定器による結果と比較が容易になる。
【００３３】
　また、物性解析手段により成形品強度を算出するようにすると、光学特性だけでなく、成形品強度も考慮して成形条件を求めることができる。
【００３４】
　また、変形解析手段により成形品の成形後の変形を解析するようにすると、実際の成形品における評価により近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
　以下に、本発明による成形品の設計支援装置および設計支援方法の一例について、射出成形品の光学特性の表示装置の好ましい態様の例を図面を参照しながら詳細に説明する。また、射出成形品の製造方法の好ましい態様の例を合わせて説明する。
【００３６】
　図１に本発明の成形品の設計支援装置を示した構成図を示す。大きく分けて４つのモジュールに分けられる。計算モデル作成手段１は、プリ・プロセッサー部であり、解析対象物をＣＡＤデータから、３次元の微小要素に分割し、計算モデルを作成する。この際、金型冷却解析の実行により、金型内の温度分布も計算する際には、金型モデル部も作成しておく。条件設定手段２は、計算モデル作成手段１で作成した計算モデルに対して、想定成形条件、樹脂データ、成形機データ、解析パラメータを設定する。
【００３７】
　解析実行手段３は、ソルバー部である。ソルバー部は次のようなモジュール群から構成されている。金型冷却解析手段１０、充填工程解析手段１１、保圧・冷却解析手段１２、繊維配向解析手段１３、物性解析手段１４、変形解析手段１５等である。
【００３８】
　金型冷却解析手段１０は、金型内の冷却のばらつきにより発生する金型表面温度を算出する。ここで求められた金型表面温度は以降の解析手段の金型境界温度として使われる。充填工程解析手段１１は、金型内に樹脂が射出され、計算モデルが樹脂によって１００％充填されるまでの充填工程を解析する。保圧・冷却解析手段１２は、保圧工程解析手段と冷却工程解析手段とからなる。保圧工程解析手段は、充填工程終了後、２次圧を加え、収縮分を補填する工程を解析する。この際、樹脂のＰＶＴ特性を用いることによって、樹脂の圧縮性を考慮し、収縮ひずみのばらつきを算出する。冷却工程解析手段は、保圧工程が終わり、金型内で冷却される間の温度・圧力変化を計算する。繊維配向解析手段１３は、強化繊維が含有されている場合に限り実行され、充填解析手段から算出される流速分布等の結果により、配向テンソルを算出する。物性解析手段１４は、成形品の物性値を計算するものであり、強化繊維が含有されている場合には、前記繊維配向解析結果から、異方性を考慮した物性値（ヤング率、ポアソン比、線膨張係数）を算出する。変形解析手段１５は、成形後、金型から離型された後の成形品の形状の変形を算出する手段であり、保圧工程から算出された収縮ひずみ分布を初期ひずみ分布として、物性解析手段１４から算出された物性値で、熱応力解析を実行し、節点の移動量を求める。本発明においては、解析実行手段３は、計算モデルの各微小要素における応力を算出する機能を有する。解析実行手段３に含まれる全てのモジュールにおいて応力を算出する機能を有する必要はなく、少なくとも一つのモジュールがその機能を有していればよい。具体的には、充填工程解析手段１１、保圧・冷却解析手段１２および変形解析手段１５は、その機能を有していることが、好ましい。
【００３９】
　このような解析を実行する成形シミュレーション・ソフトウェアの例として、東レ株式会社製３次元樹脂流動解析ソフトウェア「３Ｄ　ＴＩＭＯＮ（登録商標）」がある（以下では、３Ｄ　ＴＩＭＯＮと呼ぶ）。
【００４０】
　解析結果出力手段４は、ポストプロセッサー部であり、各解析手段の解析結果は、解析結果出力手段４により画面等に表示される。その結果を確認し、成形条件や成形品形状を修正して、再計算を実行する場合もある。解析結果出力手段４は、少なくとも次のような手段を含む。複屈折算出手段１６、積分方向設定手段１７、リタデーション算出手段１８、偏光板透過光算出手段１９、複屈折表示手段２０等である。
【００４１】
　複屈折算出手段１６は、上記の解析実行手段３により算出された各微小要素ごとの応力から、各微小要素ごとの複屈折を算出する手段である。上記の解析実行手段３により、各微小要素ごとの応力が算出される。その応力から、３次元モデルでは３つの主応力（σ1、σ2、σ3）が求められ、複屈折は、主応力差と光弾性係数との積から算出される。
【００４２】
　　　　　　　　　Δｎ12＝Ｃ×（σ1−σ2）
　　　　　　　　　Δｎ23＝Ｃ×（σ2−σ3）
　　　　　　　　　Δｎ13＝Ｃ×（σ1−σ3）
　　　　Δｎij：複屈折、Ｃ：光弾性係数、σi−σj：主応力差
　３つの主応力のうちどれを計算に用いるかは、後述の複屈折の積分方向や経路によって決定する。
【００４３】
　積分方向設定手段１７は、シミュレーションの結果を表示する視点方向を設定する手段である。これにより、設定された視点方向に従って、後述のリタデーション算出手段により、リタデーションを算出し、複屈折表示手段によりシミュレーションの結果を表示する。解析対象がレンズのようなものであれば、一般的にはレンズ肉厚方向を視点方向に設定すればよい。しかし、視点の方向を変えることができた方が便利なので、ユーザーの指定により所望の視点方向を設定する機能を有する、ユーザー指定方向入力手段を備えることが好ましい。また、解析対象がプリズムのようなものであれば、途中で光の進行方向が変化するので、その場合は経路を設定する必要がある。このように、視点の方向や経路を変えることによって、いろいろな方向からシミュレーションの結果を確認することができる。
【００４４】
　リタデーション算出手段１８は、積分方向設定手段１７によって設定された視点の方向または経路にそって、各微小要素ごとの複屈折を積分する手段である。すなわち、後述の複屈折表示手段２０により表示される成形品の表面の各微小要素のそれぞれを始点として、設定された視点の方向に沿って成形品の表面から裏側に至るまでの各微小要素の複屈折の値を全て積分して、その視点から見た場合の成形品の各点における複屈折の値として算出する。これは、光学測定器でいうリタデーション（位相差・光路差）に相当する。積分値を算出するにあたって、高速で計算を行うためには、始点とした成形品表面の微小要素から設定された視点の方向に沿った直線上の経路にある微小要素の複屈折の値を積分すればよい。一方、より正確に計算を行いたい場合は、始点とした成形品表面の微小要素の位置と設定された視点の方向を初期条件として、後述の光線追跡によって始点に入射した光線が実際に通る成形品内の経路をシミュレーションし、該経路上の微小要素の複屈折の値を積分することが好ましい。
【００４５】
　ここで、微小要素の複屈折値に関して詳しく説明する。
【００４６】
　成形品に複屈折が起こると、光学的な異方性が発生する。それは、方向によって屈折率が異なっているためであり、一般的には、図２のように屈折率楕円体で表される。屈折率楕円体とは、それぞれの屈折率がｘ、ｙ、ｚ軸の切片となるように決めた仮想の楕円体である。図２において、成形品中を光線が進むとき、光の波面がｘ、ｙ、ｚ軸に平行な場合における屈折率を、それぞれｎx、ｎy、ｎzとする。図２の場合、ｚ軸の屈折率はｘ、ｙ軸方向よりも大きいのでnz＞nx=nyとなる。図３のように種々の方向から入射された場合の複屈折は、光線の進行方向に対して垂直に切った原点を含む屈折率楕円体の断面を構成する楕円面の長軸と短軸の差で表される（Δｎ＝ｎe−ｎ0）。すなわち、複屈折の値は、視点方向によって変化する。
【００４７】
　各微小要素ごとに前記のようにして算出された複屈折値Δｎ12、Δｎ13、Δｎ23を、視点方向における屈折率に変換する場合には、例えば各微小要素における各主応力の比率とＸ、Ｙ、Ｚ軸との角度から換算して求めれば良い。一方、より簡易な方法としては、視点方向にかかわらず、Δｎ12、Δｎ13、Δｎ23のいずれかの値を、そのまま用いて以後の計算を行う方法もある。この方法では、計算精度がやや落ちるが、計算が簡単になって高速化されるというメリットがある。
【００４８】
　このようにして算出されたリタデーションを表示することにより、所望の視点から見た成形品の複屈折を正確に把握することができる。
【００４９】
　偏光板透過光算出手段１９は、光学測定の中でも簡易なことからよく用いられている偏光板を利用した時に得られる像を計算する手段である。成形品の複屈折を偏光板を利用して測定する場合は、偏光子と検光子と呼ばれる２枚の偏光板を利用する。例えば、偏光板を用いた光学測定器の例として、株式会社ルケオ製ＬＳＭ−１０１がある。この測定器は、直交ニコル法で測定されるものであるが、２つの偏光板の方向が直交しているために、そう呼ばれる。偏光板の位置が固定されているものだと、測定物の方を回転させると、光の透過量が異なるため、明るさ（ひずみ分布）が異なって見える。その際、偏光子あるいは検光子の偏波面と複屈折による光学異方性の方向が一致している場合には、観察される光の強度は０となる。このような配置を消光位と呼ばれる。
【００５０】
　そのような偏光板を用いた際の結果を算出するためには、リタデーション算出手段によって得られた値を、下記の式を用いて、偏光板を透過した光の強度に変換する。
【００５１】
　　　　Ｉ＝ｓｉｎ2２θｓｉｎ2（φ／２）
　　　　ここで、φ＝２πＲ／λ、
　I：透過光の強度、θ：入射光の偏光面と応力主軸の方向とのなす角度、φ：位相差、Ｒ：リタデーション、λ：光の波長
　また、簡易な方法として、偏光板シミュレーション手段により、消光位のシミュレーションされた像を合成して表示してもよい。これにより成形品を実際の光学測定器で測定した場合と同様の像を得ることができ、シミュレーション結果と光学測定器による測定結果の比較が容易になる。消光位のデータは、入力装置を用いて入力しても良いし、あらかじめ一般的な偏光板のデータベースを準備しておくようにしても良い。偏光板シミュレーション手段は、偏光板透過光算出手段のような計算を行わないため、計算を早くできる。
【００５２】
　複屈折表示手段２０は、各算出手段により得られた結果を表示する手段である。成形品の計算モデルの上に、算出された数値を色塗り、陰影付け、面塗り、等高線、等値線、ベクトル図、グラフおよび鳥瞰図から選ばれた１つ以上の手段で表示する。表示を行うにあたっては、上記のようにして求められた、積分された複屈折（リタデーション）を前記計算モデルの表面要素にマッピングすることも好ましい。これにより、表示を行うにあたって、３次元の各要素にデータを持たせなくても良いので、データ容量が軽量化され、表示が高速化される。
【００５３】
　以上の計算を実行するにあたって、各微小要素における数値データは、各微小要素に持たせればよい。また、要素を構成する節点にデータをふりわけることも容易なことなので、各節点にデータを持たせて上記の計算を実行しても問題はない。
【００５４】
　本発明は、光学物品の成形のシミュレーションに特に有用であるが、複屈折は残留応力を示しているので、一般の成形品において、残留応力を確認する手段としても好適に用いることができる。
【００５５】
　また、光線追跡ソフトウェア（図示せず）にて成形品の成形後の収差を評価する成形品評価手段をさらに有していてもよい。光線追跡は、レイ・トレーシングとも呼ばれ、レンズ設計では収差補正時などで用いられる。任意の位置からレンズに向かって入射した光がある一点に収束すれば、その場合は理想レンズ（無収差レンズ）と呼ばれるが、現実のレンズ設計では収差をゼロにすることは困難なので、ある程度の収差を含んでいる。できるだけその数値が小さいことが望ましく、設計時のレンズ形状や材質の物性データをもとに、光線追跡ソフトウェアによって、収差を予測している。しかし、実際に成形されたレンズは、成形工程における熱収縮や応力による変形によって、設計時のレンズ形状どおりにはならない。そのため、設計段階におけるレンズ形状で評価した収差は、成形後のレンズ形状で評価した収差と一致しない。そのため、成形シミュレーションを実施後に、成形後の形状に対して、光線追跡ソフトウェアを利用し、収差を求める。評価結果が思わしくない場合は、成形品の形状や成形条件を変更して再計算することが望ましい。
【００５６】
　図４は、本発明の射出成形品の光学特性の表示装置のハードウェア構成例を示す図である。コンピュータ１０１に入力装置１０３、表示装置１０４および補助記憶装置１０２、ＣＡＤ装置１０５、光学測定器１０６が接続されている。入力装置１０３により、例えば解析する射出成形品の射出成形条件と３次元的な形状のＣＡＤデータが受け付けられ、入力データを作成後、そのデータは補助記憶装置１０２に格納される。次に、オペレータの指示により、コンピュータ１０１がこれらのデータを内部のＲＡＭ（ランダムアクセス可能な揮発性メモリ）に読み込み、解析を行う。得られた結果は表示装置１０４により、表示される。必要に応じて、オペレータが射出成形条件を変更し再び解析を行うことができる。また、解析結果の出力は別途用意したプリンタ装置に対して行っても良く、補助記憶装置１０２に格納しても良い。
【００５７】
　ＣＡＤ装置１０５は、３次元的な形状を作成する装置であり、作成した３次元形状は、例えばＩＧＥＳデータ形式またはＳＴＬデータ形式などのデータとして出力され、補助記憶装置１０２に保存される。
【００５８】
　光学測定器１０６は、実際の成形段階で得られた成形品の複屈折分布などを測定するのに用いられる。測定によって得られた複屈折分布を補助記憶装置１０２に保存し、シミュレーションによって得られた複屈折分布と比較するのに用いることができる。
【００５９】
　図５は、本発明の射出成形シミュレーションによる光学特性の設計装置と、それに基づいて決定した射出成形条件による射出成形品の製造方法における手順の例を示したフローチャートである。
【００６０】
　射出成形過程の解析では、はじめに、ＣＡＤ装置１０５により３次元的な形状を作成し、補助記憶装置１０２に保存する。次に、入力装置１０３が補助記憶装置１０２からＣＡＤデータを読み込み、入力装置１０３がその３次元形状を微小な要素に分割し、計算モデルを作成する（ステップ１００１）。次に、入力装置１０３において、射出成形品の射出成形条件（たとえば射出成形品の形状、成形型形状、材料射出速度、材料温度、成形型温度、あるいは射出成形材料、保圧圧力、冷却時間など）を入力する（ステップ１００２）。次に、射出成形シミュレーションを行い、応力分布を算出する（ステップ１００３）。次に、応力分布から、各微小要素ごとに複屈折を算出する（ステップ１００４）。次に、ユーザーが指定した方向に複屈折を積分し、リタデーションを算出する（ステップ１００５）。その結果得られたリタデーション分布は、光学測定器によるリタデーションの測定結果予測に用いられる。次に、偏光板を利用した場合の表示結果を算出するために、偏光板の軸と応力主軸とのなす角度、光の波長等を入力して偏光板透過光の強度分布を算出する（ステップ１００６）。算出された各結果を表示装置１０４により表示させる（ステップ１００７）。
【００６１】
　表示された複屈折から、成形品の品質を予想し（ステップ１００８）、悪い場合には、射出成形条件を変更し（ステップ１００９）、再びステップ１００３に戻る。また、表示された結果に満足であれば、その射出成形条件に基づいて射出成形を行い、射出成形品を製造する（ステップ１０１０）。
【実施例】
【００６２】
　ここではレンズ形状の３次元射出成形品への実施例について示す。成形シミュレーション・ソフトウェアには、３Ｄ　ＴＩＭＯＮ（登録商標）を用いた。まず、図５のステップ１００１において、射出成形品形状をＣＡＤデータで作成し、複数の６面体微小要素に分割することによって計算モデルを構築した。
【００６３】
　次に、ステップ１００２において、射出成形条件（使用材料：ＰＣ樹脂、材料射出温度：２７０℃、成形型温度：１３０℃、材料射出時間：０．５ｓｅｃ、保圧力：５０Ｐａ、保圧時間：１０ｓｅｃ、型内冷却時間：２０ｓｅｃ、光弾性係数：７７×１０-13／Ｐａ）を入力した。
【００６４】
　次に、ステップ１００３の射出成形シミュレーションを行った。図６にシミュレーションにより得られた充填パターンを示す。射出成形シミュレーションは充填工程から離型工程までを行ったが、パーソナル・コンピュータを用いて約５分で完了した。
【００６５】
　さらにステップ１００４〜１００６を実行して得られた複屈折をレンズの厚さ方向に積分した分布結果を図７に示す。この図は、等値線図を鳥瞰図として表示したものであり、得られた複屈折に基づいて要素ごと、あるいは節点ごとに厚さ方向に積分して表示する。図７の複屈折数値の最大値は３×ｅ-4mmであった。厚さ方向に積分した際、異なる視点を指定して、各微小要素ごとの複屈折をその方向に再度積分して表示することもできる。これにより、いろいろな視点から見た場合の複屈折を確認することができる。添付は省略するが、カラー表示のできるグラフィックス端末を利用できる場合には、等値線図や等高線図の代わりに等値面あるいは等高面につき、同一の色を用いて塗りつぶす色塗りや陰影付け、面塗りを用いてもよい。特に、レンズ特性について不良範囲については、赤などの目立つ色を用いて表示することがよい。
【００６６】
　また、図８に、ステップ１００７によって得られた偏光板を使った場合のシミュレーション結果（透過光の強度分布）を示している。この結果を算出するにあたって、偏光板の軸と応力主軸がなす角度、光の波長５００ｎｍを入力した。この結果を用いて、偏光板を使った場合の測定写真などと比較することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
　本発明によれば、成形品の任意の方向から見た複屈折を表示可能となり、高精度の成形品を製造することができるようになる。
【００６８】
　また、偏光板シミュレーション手段を用いた場合は、偏光板を利用した光学測定器による結果と比較が容易になる。
【００６９】
　また、物性解析手段により成形品強度を算出するようにすると、光学特性だけでなく、成形品強度も考慮して成形条件を求めることができる。
【００７０】
　また、変形解析手段により成形品の成形後の変形を解析するようにすると、実際の成形品における評価により近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の成形品の設計支援装置の一例を示す構成図である。
【図２】屈折率楕円体を示す図である。
【図３】複屈折の方向依存性を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態のハードウェア構成例を示す図である。
【図５】本発明に基づく射出成形品の製造方法の一例について示すフロー図である。
【図６】実施例で使用したレンズモデルの充填パターンである。
【図７】実施例で使用したレンズモデルの複屈折分布である。
【図８】実施例で使用したレンズモデルの偏光表示（透過光強度の分布）である。
【符号の説明】
【００７２】
１：計算モデル作成手段
２：条件設定手段
３：解析実行手段
４：解析結果出力手段
５：データ解析装置
６：成形条件設定手段
７：成形機データ設定手段
８：解析パラメータ設定手段
９：樹脂物性データ設定手段
１０：金型冷却解析手段
１１：充填工程解析手段
１２：保圧・冷却解析手段
１３：繊維配向解析手段
１４：物性解析手段
１５：変形解析手段
１６：複屈折算出手段
１７：積分方向設定手段
１８：リタデーション算出手段
１９：偏光板透過光算出手段
２０：複屈折表示手段
２１：ゲート位置
２２：計算モデル
２３：充填パターン
２４：複屈折分布
２５：透過光強度
２６：消光位
１０１：コンピュータ
１０２：補助記憶装置
１０３：入力装置
１０４：表示装置
１０５：ＣＡＤ装置
１０６：形状測定器
　　　　Ａ：屈折率楕円体
　　　　Ｓ：屈折率楕円体の切断面
　　　　nx：ｘ軸と平行な場合に光を受ける場合の屈折率
　　　　ny：ｙ軸と平行な場合に光を受ける場合の屈折率
　　　　nz：ｚ軸と平行な場合に光を受ける場合の屈折率
Light：入射する光
　　ne：切断面の長軸の屈折率
　　n0：切断面の短軸の屈折率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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