(57)【要約】【課題】  シミュレーションによって光学素子の形状予測・評価・修正、その金型の形状補正が行えるようにする。【解決手段】  座標変換部１４は、加工シミュレーション実行部１３の処理結果である成形光学面座標データＦと、「各光学面設計式と面間位置設計値」１２を入力する。これら入力データにおいては、成形光学面、設計光学面の両方とも、各光学面毎に例えば１つの特定点が決められており、座標変換部１４は、各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ各成形光学面の各特定点に対応する設計光学面上の各特定点との差の総和が最小になるようにする座標変換値を求め、この座標変換値を用いて成形光学面座標データＦ全体を座標変換する。これによって、成形光学面を評価できる位置に移動させたので、評価部１５によって成形光学面を評価することができる。よって、成形光学面形状が適切なものとなるように修正することができる。この修正方法の１つである金型形状の補正は、金型の光学面形成面形状補正部１６が上記評価結果を用いて自動的に行う。【選択図】      図１
2005193412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３面以上の光学面を有する光学素子の設計データであって各光学面毎に少なくとも１つの特定点が決められている設計光学面データを格納する設計光学面データ格納手段と、
前記光学素子を作製する為の金型設計データを用いて加工シミュレーションを行い、前記光学素子の各成形光学面の座標データを算出すると共に各成形光学面毎に少なくとも１つの特定点を決める加工シミュレーション手段と、
前記各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ該各成形光学面の各特定点に対応する設計光学面上の各特定点との距離の総和が最小になるようにする座標変換値を求め、該座標変換値を用いて前記成形光学面座標データ全体を座標変換する座標変換手段と、
各光学面毎に、前記座標変換手段により座標変換した成形光学面座標データを前記設計光学面データと比較して、形状差を算出する評価手段と、
を有することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
前記評価手段により算出した形状差を用いて金型の光学面形成面座標データを補正する金型の光学面形成面補正手段を更に有することを特徴とする請求項１記載のシミュレーション装置。
【請求項３】
前記評価手段は、前記形状差を、前記設計光学面データと前記成形光学面座標データとの面同士の位置関係差と、該位置関係差を補正した成形光学面座標点データの各節点毎の前記設計光学面との差とに分けて求めることを特徴とする請求項１記載のシミュレーション装置。
【請求項４】
２面の光学面を有する光学素子の設計データであって各光学面毎に少なくとも１つの特定点が決められている設計光学面データを格納する設計光学面データ格納手段と、
前記光学素子を作製する為の金型設計データを用いて加工シミュレーションを行い、前記光学素子の各成形光学面の座標データを算出すると共に各成形光学面毎に１つの特定点を決める加工シミュレーション手段と、
前記各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ前記成形光学面の一方の特定点と前記設計光学面の対応する特定点が一致し且つ前記成形光学面の他方の特定点と前記設計光学面の対応する特定点との距離が最小になるようにする座標変換値を求め、該座標変換値を用いて前記成形光学面座標データ全体を座標変換する座標変換手段と、
各光学面毎に、前記座標変換手段により座標変換した成形光学面座標データを前記設計光学面データと比較して、形状差を算出する評価手段と、
を有することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項５】
３面以上の光学面を有する光学素子の設計データであって各光学面毎に少なくとも１つの特定点が決められている設計光学面データと、前記光学素子を作製する為の金型設計データとが作成され格納されており、
前記金型設計データを用いて加工シミュレーションを行い、前記光学素子の各成形光学面の座標データを算出すると共に各成形光学面毎に少なくとも１つの特定点を決める第１ステップと、
前記各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ該各成形光学面の各特定点に対応する設計光学面上の各特定点との距離の総和が最小になるようにする座標変換値を求め、該座標変換値を用いて前記成形光学面座標データ全体を座標変換する第２ステップと、
各光学面ごとに前記第２ステップで座標変換した成形光学面座標データを光学面基準座標になるように更に座標変換し、該光学面基準座標への座標変換後の成形光学面座標データと前記設計光学面との形状差を算出する第３ステップと、
を有することを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項６】
光軸と光学面の交点を前記特定点とすることを特徴とする請求項５記載のシミュレーション方法。
【請求項７】
前記第１ステップは更に金型の光学面形成面座標データを出力するものであり、
前記金型設計データの光学面形成面基準に配置した前記光学面形成面座標データを前記第３ステップで算出した形状差を用いて補正し、補正後光学面形成面を算出する第４ステップを有することを特徴とする請求項５記載のシミュレーション方法。
【請求項８】
前記金型設計データに含まれる光学面形成面座標データは、前記設計光学面を面転写して作成することを特徴とする請求項５記載のシミュレーション方法。
【請求項９】
前記第３ステップは、前記形状差を、前記設計光学面と前記成形光学面との面同士の位置関係差と、該位置関係差を補正した成形光学面座標点データの各節点毎の前記設計光学面との差とに分けて求めることを特徴とする請求項５記載のシミュレーション方法。
【請求項１０】
前記第４ステップにおいて、前記面同士の位置関係差と前記各節点毎の差とをそれぞれ所定の寸法公差と比較して、寸法公差に入ってないものだけを用いて光学面形成面座標データを補正することを特徴とする請求項９記載のシミュレーション方法。
【請求項１１】
前記第４ステップによる前記補正後光学面形成面の算出において、補正した光学面形成面座標データを光学面設計式でフィッティングを行い、光学面形成面設計式を算出することを特徴とする請求項７記載のシミュレーション方法。
【請求項１２】
２面の光学面を有する光学素子の設計データであって各光学面毎に少なくとも１つの特定点が決められている設計光学面データと、前記光学素子を作製する為の金型設計データとが作成され格納されており、
前記光学素子を作製する為の金型設計データを用いて加工シミュレーションを行い、前記光学素子の各成形光学面の座標データを算出すると共に各成形光学面毎に１つの特定点を決める第１ステップと、
前記各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ前記成形光学面の一方の特定点と前記設計光学面の対応する特定点が一致し且つ前記成形光学面の他方の特定点と前記設計光学面の対応する特定点との距離が最小になるようにする座標変換値を求め、該座標変換値を用いて前記成形光学面座標データ全体を座標変換する第２ステップと、
各光学面ごとに前記第２ステップで座標変換した成形光学面座標データを光学面基準座標になるように更に座標変換し、該光学面基準座標への座標変換後の成形光学面座標データと前記設計光学面との形状差を算出する第３ステップと、
を有することを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項１３】
コンピュータに、
３面以上の光学面を有する光学素子の設計データであって各光学面毎に少なくとも１つの特定点が決められている設計光学面データを格納する機能と、
前記光学素子を作製する為の金型設計データを用いて加工シミュレーションを行い、前記光学素子の各成形光学面の座標データを算出すると共に各成形光学面毎に少なくとも１つの特定点を決める機能と、
前記各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ該各成形光学面の各特定点に対応する設計光学面上の各特定点との距離の総和が最小になるようにする座標変換値を求め、該座標変換値を用いて前記成形光学面座標データ全体を座標変換する機能と、
各光学面毎に、前記座標変換した成形光学面座標データを前記設計光学面データと比較して、形状差を算出する機能と、
を実現させる為のプログラム。
【請求項１４】
前記算出した形状差を用いて金型の光学面形成面座標データを補正する機能を更に有することを特徴とする請求項１３記載のプログラム。
【請求項１５】
前記形状差は、前記設計光学面データと前記成形光学面座標データとの面同士の位置関係差と、該位置関係差を補正した成形光学面座標点データの各節点毎の前記設計光学面との差とに分けて求めることを特徴とする請求項１３記載のプログラム。
【請求項１６】
コンピュータに、
２面の光学面を有する光学素子の設計データであって各光学面毎に少なくとも１つの特定点が決められている設計光学面データを格納する機能と、
前記光学素子を作製する為の金型設計データを用いて加工シミュレーションを行い、前記光学素子の各成形光学面の座標データを算出すると共に各成形光学面毎に１つの特定点を決める機能と、
前記各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ前記成形光学面の一方の特定点と前記設計光学面の対応する特定点が一致し且つ前記成形光学面の他方の特定点と前記設計光学面の対応する特定点との距離が最小になるようにする座標変換値を求め、該座標変換値を用いて前記成形光学面座標データ全体を座標変換する機能と、
各光学面毎に、前記座標変換した成形光学面座標データを前記設計光学面データと比較して、形状差を算出する機能と、
を実現させる為のプログラム。
【請求項１７】
コンピュータに、
３面以上の光学面を有する光学素子の設計データであって各光学面毎に少なくとも１つの特定点が決められている設計光学面データを格納する機能と、
前記光学素子を作製する為の金型設計データを用いて加工シミュレーションを行い、前記光学素子の各成形光学面の座標データを算出すると共に各成形光学面毎に少なくとも１つの特定点を決める機能と、
前記各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ該各成形光学面の各特定点に対応する設計光学面上の各特定点との距離の総和が最小になるようにする座標変換値を求め、該座標変換値を用いて前記成形光学面座標データ全体を座標変換する機能と、
各光学面毎に、前記座標変換した成形光学面座標データを前記設計光学面データと比較して、形状差を算出する機能と、
を実行させるためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーションによって光学素子の形状予測・評価・修正、その金型の形状補正が行えるようにする装置、方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子においては光学面形状、光学面間位置は光学性能に大きく影響を与えるため、非常に重要な項目である。そのため、特許文献１、特許文献２に記載のような方法で光学素子の光学面形状、面間位置の評価を行うことは品質の評価として非常に重要である。ここで、光学素子の生産を行うにあたり、光学素子を作製する金型の光学面形成面は、成形による収縮を見込んで作製しなければならい。しかしながら、この収縮の見込みは事前にある程度は予測できるが、結局は実物を作成してみなければ分からない為、最低一度は、金型を作製して、この金型を用いて光学素子の成形を行い、成形した光学素子（成形品）の光学面形状（成形光学面の形状）、面間位置の測定を行って、この測定結果を用いて形状を評価する等して、この評価に基づいて金型を修正するといった作業を行う。
【０００３】
これに関して、例えば、特許文献３に記載の形状評価方法が知られている。この方法は、作製した成形品等を実測して、この測定で求めた座標データによって、光学素子の設計面形状やその金型の光学面形成面の形状からの形状差を求めている。
特許文献３に記載の発明等のように測定を行う場合には、測定基準を測定冶具に有しており、その測定基準からの位置で成形光学面を測定し、測定基準と光学素子基準との差分だけ、成形光学面の座標データを移動して、光学面形状や光学面間の位置関係を評価できる位置に持ってきている。このとき、セッティングや成形品の形状による微少な誤差は、次の工程でフィッティングを行って補正している。
【０００４】
上記金型修正作業は、一度では終了せず、何度も実施して所要の寸法に仕上げていくものである。よって、上記のように逐一金型、成形品を作製して実測する方法では、生産化までに非常に手間・時間が掛かってしまう。
これに対して、従来より、金型、成形品を実際に作成することなく、射出成形シミュレーションにより、成形品の形状を予測することも行われている。
【０００５】
この射出成形シミュレーションでは、有限要素法などの計算手法を用いて行うが、このシミュレーション結果である光学素子成形品の成形光学面形状のデータは座標データであり、これを光学素子の金型の光学面形成面の補正に利用できるようにする為には、座標変換等のデータ処理を行う必要がある。すなわち、射出成形シミュレーションでは、成形光学面座標データは、通常、金型基準座標を基準として出力している。しかしながら、１回の成形工程で複数個作製する多数個取りの金型では、この金型にて作製される光学素子１つ１つに光学素子の基準座標があるため、金型基準座標と光学素子基準座標は異なってしまう。そのため、射出成形シミュレーションによって得られる成形光学面座標データも、各光学素子の基準への座標変換を行う必要がある。
【０００６】
図１９に金型の一例を示す。図１９には、１回の成形工程で成形品を２個作製する２個取りの金型の例を示す。金型は、固定型金型２０１と可動型金型２０２より成る。図では固定型金型２０１と可動型金型２０２とを合わせた状態を示し、この状態で高温の液体状の樹脂を樹脂注入点Ａから注入すると、この樹脂は樹脂流路を通過し（すなわち、スプルー２０３を通過し、各ランナ２０４、２０５を通過し、更に各ゲート２０６、２０７を通過し）、成形品を形成する各キャビティ２０８、２０９内に注入される。仮に成形品が３角柱プリズム等である場合には、各キャビティ２０８、２０９には、図示しないが、３つの光学面形成面がそれぞれ設けられている。但し、ここでは、特に成形品の形状は示さずに、図示の通り長方形状で示すものとする。
【０００７】
また、図２０（ａ）には、上記図１９における各樹脂流路と各キャビティの部分だけ抜き出して示してある。
ここで、図１９、図２０（ａ）に示すように、金型基準座標の原点Ｂは、スプルー２０３とランナ２０４，２０５の分岐点にある。また、上記の通り、作製される光学素子１つ１つに光学素子の基準座標があり、図１９において各光学素子の基準座標の原点Ｃ，Ｄを示す。この様に、金型基準座標と光学素子基準座標は異なってしまうが、予め相互の位置関係は分かっているので、これを座標変換すること自体は容易である。すなわち、図１９に示す例では、金型基準座標で考えた場合、その原点Ｂの座標は当然（０，０）となり、光学素子基準座標の原点Ｃ，Ｄの座標が仮に（１０，０）、（−１０，０）であったとすると、それぞれＸ軸方向に−１０、＋１０ずらすように座標変換すればよい。
【０００８】
尚、１個取りの場合でも、金型基準面を金型の固定型と可動型の合わさる面（ＰＬ面と呼ばれている）とし、この基準面の中で金型の中心を原点として、金型基準座標を構成する場合が多い。
【特許文献１】特開２０００−９７６８４号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６０１９号公報
【特許文献３】特開２００２−３９９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、実際にシミュレーション結果として得られる成形品は、例えば図２０（ｂ）のようになる為、以下に説明する問題が生じる。
図２０（ｂ）は、上記図１９に示す金型を用いて作製される成形品の例を示す図である。
【００１０】
射出成形の場合、注入される樹脂は、キャビティ内だけでなく、各樹脂流路にも満たされる。よって、例えば現実に金型の実物を作成する場合であって、上記樹脂注入後に可動型金型２０２を外して得られる成形品は、図２０（ｂ）に示すように、成形品スプルー２１１、成形品ランナ２１２，２１３、成形品ゲート２１４，２１５、及び光学素子成形品２１６、２１７より成る。そして、実際に、図示の通り、成形品スプルー２１１、成形品ランナ２１２，２１３、成形品ゲート２１４，２１５は、樹脂の収縮等の影響で大きく変形する。これは、射出成形シミュレーションにおいても略同様となる。この為、この変形の影響を受けて、光学素子成形品２１６、２１７の位置が図２０（ｂ）に示す通り大きく移動しているため、光学素子基準も大きく移動し、金型基準座標との関係は変化してしまっている。
【００１１】
上記測定による手法と同様の方法で面形状や面間位置を評価できる位置に持ってくる場合には、金型設計データの光学素子基準座標と金型基準座標の差の分だけ射出成形シミュレーションで算出した成形光学面座標データを移動させれば良いことになるが（上記例のように単純に、Ｘ軸方向に−１０、＋１０ずらすように座標変換すればよい）、実際には図２０（ｂ）に示すように光学素子成形品だけでなく各樹脂流路の成形品も樹脂の収縮等の影響で金型形状通りにはならず、変形やソリが生じているために、成形した光学素子の成形光学面と金型の光学面形成面とは大きくずれた位置にある。また、ずれが大きいだけでなく、原因がランナ等の変形やソリである為、何処にどの様にずれるのか予測不能である。この為、座標変換を行うことは困難である。上記フィッティングも、ずれが大きい場合には行うことができない。シミュレーションの場合には、現状では、シミュレーション上で上記成形品スプルー２１１、成形品ランナ２１２，２１３、成形品ゲート２１４，２１５を切り離して各キャビティ（成形品）のみを得て評価することは、出来ないか又は非常に困難である。
【００１２】
当然のことながら、実際に成形品を作成する場合には、上記成形品スプルー２１１、成形品ランナ２１２，２１３、成形品ゲート２１４，２１５は切り離し、光学素子成形品２１６、２１７のみを得ることができるので、特許文献３等のように実物の成形品を実測する場合には、光学素子成形品２１６、２１７のみを実測するので、この様な問題はそもそも対象外である。
【００１３】
しかしながら、実際に成形品を作成・実測する手法では上記の通り非常に手間が掛かるので、シミュレーションによって成形品形状を予測して評価し（設計との形状差を求め）、これにより金型を補正することで、実際に成形品を作成する前に適切な金型形状を決定できるようになることが望ましいが、上述した問題により、これが実現できなかった。
【００１４】
以上説明したように、従来でも射出成形シミュレーションによって、樹脂等の収縮を反映させた成形品シミュレーション結果を得ることまでは出来たが、上記ランナ等の変形やソリが原因で位置が大きくずれる為、成形品シミュレーション結果を設計値と比較・評価して形状差を求めることはできず、従って成形品シミュレーション結果を金型に反映させて金型を補正することもできなかった（成形品シミュレーション結果を参照して人間が判断して金型を修正するしかなかった）。
【００１５】
また、特許文献３記載の発明の方法では、特許文献３の「００６５」段落等に記載のように、平面３面の３角柱プリズムのような１つの軸に対して平行な平面を持つ光学素子の場合には、この軸方向に対する位置が定まらず、光学面形状を予測することはできない。また、特許文献３記載の発明の方法では、曲率半径が大きい球面、非球面で且つ大きく変形している場合などの時には、光学素子の成形面の位置が定まらなかったり、設計面に対して全く違う箇所で成形面の位置が固定されてしまう。
【００１６】
さらに、特許文献３記載の手法では、金型の光学面形状を算出する場合、収縮率を各方向が一定であると見なしているが（収縮率ｍ一定）、実際の収縮率は樹脂の温度分布、圧力分布などで方向や、場所によって異なってくる。さらに、原点を中心として計算しているが、この原点は設計光学面と成形光学面のフィッティング（通常は最小二乗法を用いる公知の手法）により求めており、光学面形状を変えることにより原点が本来の位置からずれてしまう。成形光学面からの原点の位置が変われば、同じ成形光学面形状でも金型の光学面形成面形状は変化してしまう。これらのことにより、修正回数は多くなってしまう。
【００１７】
本発明の課題は、シミュレーションに係わり、ランナ等変形やソリの為にシミュレーション結果としての光学素子の成形面形状の予測結果の位置が大きくずれても、光学素子の成形面形状を評価できるように座標変換でき、これによって実物を作成しなくても光学素子の成形面形状が適切なものとなるように評価・修正できるようにする（例えば金型の光学面形成面の形状を補正できる）シミュレーション装置、方法、プログラム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のシミュレーション装置は、３面以上の光学面を有する光学素子の設計データであって各光学面毎に少なくとも１つの特定点が決められている設計光学面データを格納する設計光学面データ格納手段と、前記光学素子を作製する為の金型設計データを用いて加工シミュレーションを行い、前記光学素子の各成形光学面の座標データを算出すると共に各成形光学面毎に少なくとも１つの特定点を決める加工シミュレーション手段と、前記各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ該各成形光学面の各特定点に対応する設計光学面上の各特定点との距離の総和が最小になるようにする座標変換値を求め、該座標変換値を用いて前記成形光学面座標データ全体を座標変換する座標変換手段と、各光学面毎に、前記座標変換手段により座標変換した成形光学面座標データを前記設計光学面データと比較して、形状差を算出する評価手段とを有するように構成する。
【００１９】
上記シミュレーション装置では、設計光学面、成形光学面それぞれで各面毎に少なくとも１つの特定点が決められるようにしており、座標変換手段では、この特定点を用いることで、面同士ではなく点同士で、相互の位置関係差を示す座標変換値を求めるようにする。また、その際、前記各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ、すなわち仮に光学面が３面であり各成形光学面毎に１つの特定点を決めるようにした場合にはこの３つの特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ、座標変換値を求める。
【００２０】
また、解析対象が２面の光学面を有する光学素子である場合、本発明のシミュレーション装置は、２面の光学面を有する光学素子の設計データであって各光学面毎に少なくとも１つの特定点が決められている設計光学面データを格納する設計光学面データ格納手段と、前記光学素子を作製する為の金型設計データを用いて加工シミュレーションを行い、前記光学素子の各成形光学面の座標データを算出すると共に各成形光学面毎に１つの特定点を決める加工シミュレーション手段と、前記成形光学面の一方の特定点と前記設計光学面の対応する特定点が一致し且つ前記成形光学面の他方の特定点と前記設計光学面の対応する特定点との距離が最小になるようにする座標変換値を求め、該座標変換値を用いて前記成形光学面座標データ全体を座標変換する座標変換手段と、各光学面毎に、前記座標変換手段により座標変換した成形光学面座標データを前記設計光学面データと比較して、形状差を算出する評価手段とを有するように構成する。
【００２１】
光学面が２面の場合にも、各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ座標変換を行う。そして、この場合、まず、成形光学面の一方の面の特定点が設計光学面の対応する特定点と一致するようにし、この状態で更に成形光学面の他方の面の特定点と設計光学面の対応する特定点との差が最小になるようにして座標変換値を求める。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のシミュレーション装置、方法、プログラム等によれば、シミュレーションに係わり、ランナ等変形やソリの為にシミュレーション結果としての光学素子の成形面形状の予測結果の位置が大きくずれても、光学素子の成形面形状を評価できるように座標変換でき、これによって実物を作成しなくても光学素子の成形面形状が適切なものとなるように評価・修正できるようになる。また、上記座標変換は、３面以上の各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ行うので、軸方向に対する位置も定まるようになる。尚、本発明は、光学素子が３面以上の面を有するものに限らず、２面のものであっても適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本例のシミュレーション装置１０の基本構成ブロック図である。
図示のシミュレーション装置１０は、加工シミュレーション実行部１３、座標変換部１４、評価部１５、及び金型の光学面形成面形状補正部１６を有する。また、金型設計データ１１と「各光学面設計式と面間位置設計値」１２とが予め作成されてデータベース等に格納されているものとする。尚、金型設計データ１１は、金型の設計データだけでなく、成形条件等のデータも含むものである。また、尚、各光学面設計式によって表される各光学面の面形状を、以下、設計光学面と呼ぶものとする。
【００２４】
また、シミュレーション装置１０は、実際には例えばパーソナルコンピュータ、ワークステーション等のコンピュータによって実現される。すなわち、コンピュータは、所定のアプリケーションプログラムを実行することにより、上記加工シミュレーション実行部１３〜金型の光学面形成面形状補正部１６の各種機能を実現させる。
【００２５】
図示のシミュレーション装置１０において、まず、加工シミュレーション実行部１３は、基本的には既存の成形加工シミュレーションソフトによって実現される機能部であり、金型設計データ１１を入力して、通常の成形加工シミュレーションを実行する。なお、この成形加工シミュレーションは有限要素法あるいは有限差分法、有限体積法を用いている。この実行結果として、（金型の）各光学面形成面毎の光学面形成面上節点座標データＥと、（光学素子の）各成形光学面毎の成形光学面上節点座標データＦとを出力する。但し、その際、特定点を示すデータも出力する。特定点については、上記各面毎の節点座標データＥ，Ｆ、すなわち各面毎にその面の形状を表す多数の節点群の中で、各面毎に例えば１つの節点を特定点とする。特に従来よりシミュレーションでは各面毎にまず原点を決定して面を作成するので、この原点を特定点とすることが望ましい。尚、成形光学面上節点座標データＦは、金型の基準（金型基準座標）で出力される。
【００２６】
尚、以下の説明では、各面毎に１つの節点を特定点とする場合を例にして説明するが、この例に限らず、各面毎に複数の特定点を設けるようにしてもよい。また、以下、光学面形成面上節点座標データＥ、成形光学面上節点座標データＦを、それぞれ簡略化して、光学面形成面座標データＥ、成形光学面座標データＦと記すものとする。
【００２７】
座標変換部１４は、上記成形光学面座標データＦと、「各光学面設計式と面間位置設計値」１２を入力する。そして、座標変換部１４は、光学素子の全成形光学面の各特定点の中で、少なくとも１点以上の特定点と設計光学面上の対応する特定点との差が最小になるように、成形光学面座標データＦ全てを座標変換する。このように特定点同士の距離が最小になるように座標変換すること、つまり上記フィッティングは“面”と“面”との処理であるのに対して“点”と“点”の処理とすることで、計算処理負荷が大幅に減少し、これによって直ぐに収束するようになり、短時間で処理結果が得られるようになる。特に原点を特定点とした場合、原点同士をフィッティングさせるような形になるので、当然、上記原点ずれの問題は生じなくなる。尚、予め作成される各光学面設計式においても各設計光学面毎の特定点が決められている。
【００２８】
上記座標変換によって、上述した問題、すなわちランナー等の変形やソリ等の為に、成形光学面の位置が大きく移動していても、成形光学面を評価できる位置にすることが出来る。このように、成形光学面座標データを、設計光学面と比較・評価できる位置へと座標変換できるので、従来のように金型／光学素子の実物を作製／実測する必要なく、手間・時間が掛からずに成形光学面形状の評価（設計との形状差の算出）を行うことができ、更に例えば後述するように金型の補正を行うことができ、成形光学面形状を適切なものへと修正できるようになる。
【００２９】
更に詳しくは、上記座標変換部１４は、特に解析対象の光学素子が３角プリズム等のように３面以上の面を有するものである場合には、当該３面以上の各面による３点以上の特定点を用いて、この３点以上の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ各成形光学面上の各特定点と設計光学面上の各特定点との距離が最小になるように上記座標変換を行う。このようにすることで、成形光学面形状を評価できる位置へとほぼ正確に移動させることができ、また、特許文献３の発明では軸方向に対する位置が定まらず光学面形状を予測することはできなかったのに対して、軸方向に対する位置が定まるようになる。
【００３０】
あるいは、上記座標変換部１４は、解析対象の光学素子がレンズ等のように２面の面を有するものである場合には、各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ、成形光学面上の一方の特定点と設計光学面上の対応する特定点が一致し且つ成形光学面上の他方の特定点と設計光学面上の対応する特定点との距離が最小になるように成形光学面座標データを座標変換する。このように、解析対象の光学素子がレンズ等である場合でも、本手法は適用可能である。
【００３１】
尚、成形光学面上の各特定点が、設計光学面上のどの特定点と対応するのかについては、各面毎に特定点を１つとする場合には、面同士の対応関係は分かっているので（例えば後述する第１光学面２に関しては、第１設計光学面５と第１成形光学面節点座標データ２２とが対応することは当然分かっているので）、特定点同士の対応関係は判断できる。また、各面毎に特定点が複数ある場合には、対応関係を示すデータが予め作成されるようにしておけばよい。また、特定点を、後述するような面と光軸との交点、面の座標系の原点等とする場合には、光軸や面の座標系のデータを持つことで座標変換部１４において特定点を判断・決定することもできる。
【００３２】
上記特定点を、例えば面と光軸との交点（成形光学面と光軸の交点、設計光学面と光軸の交点等）とした場合、座標変換部１４は、この交点間の距離が最小となるように座標変換することになる。このように光軸を通る成形光学面上の点を特定点として、この特定点を用いて最適な位置を決定しているため、光軸が光学素子の収縮によってずれることなく評価できるため、光軸中心で表現される光学面形状の評価においては非常に正確に評価が可能である。
【００３３】
上記評価は、評価部１５により行う。
評価部１５は、各光学面毎に、上記座標変換部１４によって座標変換された成形光学面座標データを、各面毎に、各面毎の設計光学面基準に座標変換し、この座標変換した成形光学面座標データの形状と、設計光学面の形状とを比較して、各面毎に両者の形状差Ｇを算出する。つまり、光学素子の成形品の形状（正確には加工シミュレーションによる成形品形状予測結果であるが、簡単の為、ここでは成形品と呼ぶものとする）が、設計とどのくらい違っているのかを算出する。
【００３４】
また、この形状差Ｇの算出は、成形光学面位置関係差と、成形光学面位置関係差を補正した成形光学面座標データと設計光学面との形状差とに分けて表現するようにしてもよい。これによって、成形光学面の評価を成形光学面形状誤差と成形光学面位置関係誤差とに分けて評価を行うことが出来る。
【００３５】
そして、金型の光学面形成面形状補正部１６は、上記光学面形成面座標データＥと、評価部１５の処理結果である上記各光学面毎の形状差Ｇを入力する。
金型の光学面形成面形状補正部１６は、この光学素子の各面毎の成形光学面と設計光学面との形状差Ｇを用いて、光学面形成面座標データＥの各節点を移動させる。つまり、金型の各光学面形成面形状を補正する。このことにより、光学素子作製用の金型の光学面形成面を決定（修正）できる。尚、この処理は、各面毎の光学面形成面座標データＥを、それぞれ、金型の各光学面形成面毎の個別の座標系へと座標変換してから行う。
【００３６】
また、ここで、上記補正は、形状差をそのまま加減算することで補正しても良いし、補正量を収縮率分だけ大きくして加減算しても良い。つまり、仮に収縮率が一定であるとしても、体積が大きいほど、収縮量は大きくなる。よって、例えば金型を大きくするように補正した場合、成形品（収縮前）の体積は大きくなるので、上記形状差よりも収縮量が大きくなる。よって、収縮率を用いて上記形状差を補正するようにしてもよい。
【００３７】
また、例えば、金型設計データ１１は、上述したように金型の形状データだけでなく、成形条件等の他のデータもあるが、金型の形状データについては、光学素子の設計光学面データで流用すること（面転写すること）によって作成してもよい。これによって、金型の形状データを作成する作業負担が非常に軽減される。
【００３８】
以下、上記シミュレーション装置１０に関して、第１の実施例〜第３の実施例について説明する。第１の実施例、第２の実施例は、光学素子が例えば三角プリズム等のような３面以上の面を有するものであることを前提とする。第３の実施例は、レンズのように２面からなる光学素子である場合に対応する実施例である。
【００３９】
まず、第１の実施例について説明する。
図２に、第１の実施例によるシミュレーション装置１０の処理フローチャート図を示す。
図２において、まず上記加工シミュレーション実行部１３が、金型設計データ１１を入力して、通常の成形加工シミュレーションを実行する（ステップＳ１１）。そして、実行結果として、（金型の）光学面形成面節点座標データＥと（光学素子の）成形光学面座標データＦとを出力する（但し、これら多数の節点の中でどの節点が特定点であるかを分かるようにしている。また、各光学面設計式においても各設計光学面毎の特定点が決められている）。
【００４０】
次に、上記座標変換部１４は、成形光学面座標データＦと「各光学面設計式と面間位置設計値」１２とを入力し、各成形光学面の特定点と設計光学面の対応する特定点との距離の総和が最小になるように、成形光学面座標データＦ全体を座標変換する（ステップＳ１２）。続いて、上記評価部１５が、各光学面毎に、成形光学面と設計光学面との形状差Ｇを算出する（ステップＳ１３）。最後に、上記金型の光学面形成面形状補正部１６が、上記（金型の）光学面形成面座標データＥと、ステップＳ１３の処理により算出された形状差Ｇとに基づいて、金型の各光学面形成面を補正する（ステップＳ１４）。
【００４１】
以下、上記図２の処理について、具体例を用いて詳細に説明する。
ここでは、解析対象の光学素子として、図３に示すプリズム１を例にする。このプリズム１は、第１光学面２、第２光学面３、第３光学面４の３つの光学面を有する三角プリズムである。第１光学面２と第２光学面３は、回転軸を有さない回転非対称面であり、第３光学面４は非球面になっている。
【００４２】
このようなプリズム１の設計データは、図１の「各光学面設計式と面間位置設計値１２」の形で作成される。図４（ａ）〜（ｃ）に各光学面設計式の例、図５に面間位置設計値の例を示す。
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、３つの光学面はそれぞれ個別の基準座標に基づいて設計される。
【００４３】
図４（ａ）には、第１光学面２の光学面設計式基準（第１設計光学面基準と呼ぶ）で表現した第１設計光学面５を示してある。ｘ1、ｙ1、ｚ1は、この第１設計光学面基準座標軸を表す。そして、ｐ1は第１設計光学面５の特定点である。特定点は、上記の通り、例えば面と光軸との交点を特定点とするものであり、この場合、ｐ1は、光軸と第１設計光学面５の交点ということになる。
【００４４】
同様に、図４（ｂ）には、第２光学面３の光学面設計式基準座標（第２設計光学面基準と呼ぶ）で表現した第２設計光学面６を示す。図示のｘ2、ｙ2、ｚ2は、第２設計光学面基準座標軸をあらわし、ｐ2は第２設計光学面６の特定点であり、例えば光軸と第２設計光学面６の交点である。図４（ｃ）には、第３光学面４の光学面設計式基準（第３設計光学面基準と呼ぶ）で表現した第３設計光学面７を示す。図示のｘ3、ｙ3、ｚ3は、第３設計光学面基準座標軸をあらわし、ｐ3は第３設計光学面７の特定点であり、例えば光軸と第３設計光学面７の交点である。尚、各光学面とも、各光学面設計式基準は、ｚ1、ｚ2、ｚ3のマイナス方向がプリズムの内側になるように配置されている。
【００４５】
このように各面それぞれ個別に設計しているので、プリズム１を表現するには３つの面同士の位置関係を示す面間位置設計値が必要であり、図５にその一例を示す。
図５は、各光学面間の位置関係を示す設計値（面間位置設計値）を、視覚的に分かり易い形で表した概略図である。図５の例では、第３設計光学面７の光学面設計式基準座標を、プリズム１の光学素子基準座標（以下、絶対座標系とも呼ぶ）とし、そのｚ3ｘ3平面でプリズム１を切断した形で示している。
【００４６】
この場合、第１設計光学面５の光学面設計基準座標は、この光学素子基準座標からｘ方向にａ1、ｚ方向にｂ1、ｙ軸廻りにθ1移動したところにあり、第２設計光学面６の光学面設計基準座標はｘ方向にａ2、ｚ方向にｂ2、ｙ軸廻りにθ2移動したところにあるという面間位置関係が規定できる。尚、これは各面のｚ軸のみをみれば、ｚ3とｚ1のなす角がθ1、ｚ3とｚ2のなす角がθ2であるとも言える。
【００４７】
尚、プリズム１は射出成形にて作製しており、材質は例えばプラスチックである。また、金型設計データ１１は、上記プリズム１の設計寸法に基づいて、通常用いられている収縮率分だけプリズム１の設計寸法より大きくなるように作成されている。尚、各光学面形成面は、各光学面設計基準と同じ座標軸の向きで加工を行う。
【００４８】
以上の図４、図５に示した具体例を用いて、以下、図２のフローチャートの処理について詳細に説明する。
まず、上記ステップＳ１１の加工シミュレーション実行について説明する。
加工シミュレーション実行部１３は、まず、金型設計データ１１を用いて金型の３次元モデルを作成する。この金型は、上記プリズム１を作成する為の金型であるので、当該金型の３次元モデルは、プリズム１の３つの面を作成する為の３つの光学面形成面を有している。そして、このモデルを有限要素法を用いて解析するため、メッシュ分割を行う。この金型の３次元モデルを作成の際には、必ず、各光学面形成面を表す多数の節点群の中から上記特定点ｐa1、ｐa2、ｐa3を決めるようにして作成する。そして、作成した金型モデルデータと成形条件など必要な項目を入力して、射出成形シミュレーションを実施する。そして、シミュレーション結果として上記光学面形成面座標データＥと成形光学面座標データＦを出力する。このとき、光学面形成面座標データＥの個々の節点が、それぞれ、成形光学面座標データＦのどの節点に対応しているか分かるように出力を行う（例えば後述する表１参照）。また、このとき、各成形光学面毎に、各々その成形光学面座標データＦの多数の節点の中から上記特定点を決める。すなわち、成形品の各成形光学面毎の特定点ｐb1、ｐb2、ｐb3を決める。決め方は、例えば上記の通り、面と光軸の交点等とする。
【００４９】
ステップＳ１２以降は、各キャビティごとに実施していく処理である。
まず、ステップＳ１２について説明する。ステップＳ１２の処理は、上記の通り、各成形光学面の特定点と設計光学面の対応する特定点との距離の総和が最小になるように、成形光学面座標データＦ全体を座標変換する処理である。この処理を上記具体例を用いて説明する。
【００５０】
まず、図６に、光学素子基準座標（上記絶対座標系）に配置した場合の設計光学面、光学面形成面、成形光学面のｚ3ｘ3平面上の位置関係を示す。また、各々の面の特定点、すなわち各設計光学面の特定点ｐ1、ｐ2、ｐ3、各光学面形成面の特定点ｐa1、ｐa2、ｐa3、各成形光学面の特定点ｐb1、ｐb2、ｐb3を示す。尚、図示の第１成形光学面節点座標データ２２、第２成形光学面節点座標データ２３、第３成形光学面節点座標データ２４が、上記各面毎の成形光学面座標データＦに相当する。尚、設計光学面の基準座標は、金型基準座標と同じ座標である。なお、実際にはｙ3方向にも移動しているが、図６においては、分かりやすいように移動してないものとして示している。また、図６と後述する図７では、プリズムを特定点の位置でその軸と垂直方向に切断した場合の断面を示してある。
【００５１】
上述したランナー等の変形やソリ等の為に、図６に示すように、成形光学面座標データＦの位置が大きくずれている。よって、従来技術で説明したような単純な座標変換、すなわち設計光学面と光学面形成面との差の分だけ成形光学面座標データＦを移動させたとしても、依然として大きくずれており、成形光学面を評価できる場所には移動しない。また、本手法のように特定点を決めておかずに、多数の節点群を用いて成形光学面を評価できる位置に移動させることは、極めて困難かあるいはほぼ不可能である。尚、本手法では、特定点ｐ1、ｐ2、ｐ3と特定点ｐa1、ｐa2、ｐa3とを用いることで、設計光学面と光学面形成面との差を求めることができる。
【００５２】
本手法では、上記特定点を用いることで、成形光学面の特定点ｐb1、ｐb2、ｐb3と設計光学面の特定点ｐ1、ｐ2、ｐ3との距離が最小になるように、最小二乗法を用いて座標変換値を求める。つまり、上記特定点ｐ1と特定点ｐb1との距離、特定点ｐ2と特定点ｐb2との距離、特定点ｐ3と特定点ｐb3との距離の総和が最小になるようにする座標変換値を求める。そして、この座標変換値を用いて、第１成形光学面節点座標データ２２、第２成形光学面節点座標データ２３、第３成形光学面節点座標データ２４の座標変換を行う。
【００５３】
このように、特定点のみを用いることで、大幅に位置がずれていても処理時間が掛からずに（必ず収束するように）座標変換を行うことができる。またｐb1、ｐb2、ｐb3の３点の相対的な位置関係を保つようにして座標変換を行うことで、特許文献３の発明では軸方向に対する位置が定まらず光学面形状を予測することはできなかったのに対して、軸方向に対する位置が定まるようになる。
【００５４】
図７に、上記座標変換後、すなわち光学素子基準座標配置後の各成形光学面座標データである光学素子基準座標配置後第１成形光学面節点座標データ２５（以下、簡略化して、変換後第１成形光学面座標データ２５と記す。第２、第３も同様）、光学素子基準座標配置後第２成形光学面節点座標データ２６、光学素子基準座標配置後第３成形光学面節点座標データ２７と、同じく光学素子基準座標に配置した第１設計光学面５、第２設計光学面６、第２設計光学面７とのｚ3ｘ3平面上の概略関係図を示す。図示の通り、成形光学面と設計光学面とを比較できる位置（成形光学面を評価できる場所）に、成形光学面座標データＦを移動させることができた。
【００５５】
次のステップＳ１３の工程からは各光学面毎に同様の処理を実施していく。よって、ここでは第１光学面２を例にして説明するが、他の光学面も同様の処理を行う。
ステップＳ１３は、上記の通り、各光学面毎に成形光学面と設計光学面との差を算出する処理である。まず、変換後第１成形光学面座標データ２５を、上記第１設計光学面基準に座標変換する。図８に、この座標変換後の変換後第１成形光学面座標データ２５である設計式基準第１成形光学面節点座標データ２８と、第１設計光学面５との関係を、ｚ1ｘ1平面上の概略関係図として示す。次に、第１設計光学面５と設計式基準第１成形光学面節点座標データ２８とのｚ1方向の形状差ｄｚ1k（ｋ＝１、２、…、ｎ；各節点毎に割り当てられる）を各節点毎に算出する。この形状差ｄｚ1kが第１設計光学面と第１成形光学面との形状差を表わしている。
【００５６】
最後にステップＳ１４の処理を行う。ステップＳ１４の処理は、上記の通り、ステップＳ１３で求めた形状差ｄｚ1k等を用いて、金型データを補正する処理である。
図９（ａ）は、金型の第１光学面形成面基準で表した第１光学面形成面節点座標データ２９をｚm1ｘm1断面で見た概略図である。すなわち、金型においても、上記金型全体の基準（金型基準座標）以外に、金型の各面（光学面形成面）毎の個別の座標系を有しており、特に図示していないが金型の第１光学面形成面（特定点ｐa1を含む面）について、（ｘm1，ｙm1，ｚm1）の座標系を有する第１光学面形成面基準が存在している。
【００５７】
また、分かりやすくするために第１光学面形成面節点座標データ２９にて表現される第１光学面形成設計面３０も図示しておく。これは、図１２（ｂ）において補正前の形状（設計面３０）を示すことで、補正後の形状との違いを分かり易くする為である。
なお、ｚm1軸のマイナス方向に第１光学面形成設計面３０を形成する第１光学面形成面金型（図示せず）が存在している。
【００５８】
そして、図９（ｂ）に示すように、ステップＳ１３で算出した形状差ｄｚ1kを用いて、対応する第１光学面形成面節点座標データ２９の各点毎にｚm1軸方向に上記形状差ｚm1k（ｋ＝１、２、…、ｎ）を加減算し、補正後第１光学面形成面節点座標データ３１を求める。尚、後述する表１のように、節点番号によって金型及び成形品の座標値が対応付けられているので、どの節点にどの形状差ｚm1kを加減算すべきかが分かる。従来技術のように実物を実測する場合にはこの対応関係が分からないが、本手法では分かるので、より精度が高い金型補正を行えるようになる。また、各節点毎にそれぞれの形状差ｚm1kで補正を行うので、従来のように均一の収縮率を見込む手法に比べて、より正確な光学面形成面の作製が可能となる。
【００５９】
この補正後第１光学面形成面節点座標データ３１は、補正後の金型の第１光学面形成面の形状を意味する。尚、この通りに金型を加工しても良いが、補正後第１光学面形成面節点座標データ３１を、光学面設計式でフィッティングを行い、光学面設計式の係数を求めても良い。つまり、点列データで加工を行う場合には、元の設計光学面が非球面形状だったとしても、非球面式で表される光学面上に完全には一致しない。この為、非球面を加工する機械では加工できない為、自由曲面（回転非対称面）の加工機を使用することになってしまう。しかしながら、点列データを非球面式でフィッティングした場合には、非球面形状で点列データを表現できるので、非球面加工機で加工を行うことが可能となる。また、点列データの場合には点の部分しか情報がないが、上記のようにすることで面としての情報が得られるので、点のない部分もどの様に加工すれば良いかを示すことができる。
【００６０】
上記各光学面毎に節点を補正した光学面形成面座標データのままでは、回転非対称面で加工することが前提で且つ点列座標データでの情報しかない状態だが、上記の様に光学面設計式でフィッティングを行い光学面形成面設計式を算出することで、光学面形成面を加工の時に使用できる数式にでき、非球面、球面などの各設計光学面と一致した加工になり、非軸回転対称面で加工するよりも、費用も時間も掛けずに金型の光学面形成面形状を加工できる。尚、フィッティングに関しては、第３光学面４のような非球面の場合は、非球面式を用いて行うが、第１光学面、第２光学面のような回転非対称面で用いた光学面設計式を用いても良い。
【００６１】
この場合、点の部分しか情報がない点列データとは異なり、面としての情報が得られるので、点の無い部分もどの様に加工すれば良いかを示すことができる。
また、上記の例ではステップＳ１３で求めた形状差ｄｚ1kを、ステップＳ１４でそのまま用いて加減算しているが、上記の通り、各形状差ｄｚ1k毎にそれぞれ収縮率分だけ大きくする補正（ｄｚ1kを収縮率で除算する）を行ってから加減算しても良いが、この方法は、ｄｚ1kが非常に大きい値（例えば寸法公差に対して二桁程度大きい場合等）である場合にのみ行うようにすることが望ましい。
【００６２】
ここで、本例の第１の実施例〜第３の実施例における各種座標変換は全て基本的には以下の（１）式〜（４）式の座標変換行列式を用いている（コンピュータ処理に用いる）。
【００６３】
【数１】
2005193412.tif 000003
【００６４】
【数２】
2005193412.tif 000004
【００６５】
【数３】
2005193412.tif 000005
【００６６】
【数４】
2005193412.tif 000006
【００６７】
尚、上記（１）式〜（４）式において、ｘ，ｙ，ｚは座標変換前の座標値、ｘ’，ｙ’，ｚ’は座標変換後の座標値、αはｚ軸回りの回転角度、βはｘ軸回りの回転角度、γはｙ軸回りの回転角度、ｘ１，ｙ１，ｚ１は各座標の平行移動量を表す。
これより、上記ステップＳ１２の処理の実際のコンピュータ処理は、例えば以下の様になる。
【００６８】
まず、上記特定点ｐ1、ｐ2、ｐ3、ｐb1、ｂp2、ｐb3の座標値は以下の通りとする。
ｐ1＝（ｘp1，ｙp1，ｚp1）
ｐ2＝（ｘp2，ｙp2，ｚp2）
ｐ3＝（０，０，０）
ｐb1＝（ｘpb1，ｙpb1，ｚpb1）
ｂp2＝（ｘpb2，ｙpb2，ｚpb2）
ｐb3＝（ｘpb3，ｙpb3，ｚpb3）
そして、上記ステップＳ１２の処理によってｐb1、ｂp2、ｐb3の３点を、これらの相対的な位置関係を保ちつつ図７に示す位置へと座標変換した後のこれら３点の座標値を以下の通りとする（尚、回転の中心はｐb3とする）。
【００６９】
ｐb1’＝（ｘpb1’，ｙpb1’，ｚpb1’）
ｂp2’＝（ｘpb2’，ｙpb2’，ｚpb2’）
ｐb3’＝（ｘpb3’，ｙpb3’，ｚpb3’）
そうすると、ｐb1、ｂp2、ｐb3からｐb1’、ｂp2’、ｐb3’への座標変換行列式は、例えばｐb1の場合は以下の（５）式となる。
【００７０】
【数５】
2005193412.tif 000007
【００７１】
他の２つの点の座標変換行列式も（５）式と略同様である。
尚、上記（５）式は、簡単に以下の（６）式のように表現できるものとする。
【００７２】
【数６】
2005193412.tif 000008
【００７３】
また、上記（５）式に限らず、３点の中の他の点を用いて座標変換行列式を表現することもできる。ここでは、ｐb1’への変換をｐb3を用いて行う場合を例にすると、以下の（７）式となる。
【００７４】
【数７】
2005193412.tif 000009
【００７５】
以上示した座標変換行列式をまとめると、座標変換後の各点ｐb1’、ｂp2’、ｐb3’の座標値は、以下の様に表現できる。すなわち、ｐb1’は、
ｘpb1’＝ｆxpb1（ａb，ｂb，ｃb，αb，βb，γb）
ｙpb1’＝ｆypb1（ａb，ｂb，ｃb，αb，βb，γb）
ｘpb1’＝ｆzpb1（ａb，ｂb，ｃb，αb，βb，γb）
同様にｂp2’は、
ｘpb2’＝ｆxpb2（ａb，ｂb，ｃb，αb，βb，γb）
ｙpb2’＝ｆxpb2（ａb，ｂb，ｃb，αb，βb，γb）
ｚpb2’＝ｆxpb2（ａb，ｂb，ｃb，αb，βb，γb）
同様にｐb3’は、
ｘpb3’＝ｆxpb3（ａb，ｂb，ｃb，αb，βb，γb）
ｙpb3’＝ｆxpb3（ａb，ｂb，ｃb，αb，βb，γb）
ｚpb3’＝ｆxpb3（ａb，ｂb，ｃb，αb，βb，γb）
そして、上記の式を利用して、ｐb1とｐ1の差、ｂp2とｐ2の差、ｐb3とｐ3の差を全て足し合わせた値（総和）が最小となるａb，ｂb，ｃb，αb，βb，γbの値を求めればよい。そして、求めた値を用いて、成形光学面の全ての点ｐb1、ｂp2、ｐb3を座標変換する。
【００７６】
また、上記ステップＳ１３の処理では、ステップＳ１２の処理により求めた各成形光学面の座標変換後の点ｐb1’、ｂp2’、ｐb3’を、設計光学面の位置関係の値（上記面間位置設計値）を利用して座標変換する。そして、このときの各点のｚの値と、各点のｘとｙの値を光学設計式に代入して得られる値との差を算出する。
【００７７】
以上説明したように、第１の実施例によれば、３面以上の光学面を有する光学素子に関して、ランナー等の変形やソリ等の為に、成形光学面が金型設計データの光学面形成面から大きく移動していても、ほぼ確実に成形光学面を評価できる位置にすることが出来るので、光学素子の成形光学面形状が設計形状とどの程度違っているのかを評価でき、これに基づいて成形光学面形状が適切なものになるように修正できる。また、特許文献３の発明では軸方向に対する位置が定まらず光学面形状を予測することはできなかったのに対して、軸方向に対する位置が定まるようになる。
【００７８】
修正は、成形条件の修正による方法と、ゲート、ランナー、光学面形成面等の金型の修正による方法があり、これらによって成形光学面形状を修正でき、最適な成形光学面形状が得られるような加工条件を求めることが可能となる。
また、均一に収縮率を見込むよりも正確な光学面形成面を作製可能となる。
【００７９】
また、金型データを光学素子の設計／成形データを用いて解析／補正しているので、これまでに成形した経験がない樹脂を用いる場合等のように金型設計が難しいときに特に有効となる。
また、光学面形成面のフィッティングでは、補正後光学面形成面節点座標データは点列データのため、点の部分しか情報がないが、数式化することにより、節点がない場所でも、形状を特定することが可能となる。尚、この数式化は、点群の情報から面の情報を得る為の公知の数式を用いるものであり、例えば非球面式、ＸＹ多項式（自由曲面式）等の一般的な式を用いる。
【００８０】
次に、以下、第２の実施例について説明する。
第２の実施例においても、光学素子の形状、ランナ、ゲートなどの構成は、第１の実施例と同様のため、ここでの説明は省略する。
図１０に、第２の実施例によるシミュレーション装置１０の処理フローチャート図を示す。尚、図１０において、ステップＳ２１、Ｓ２２の処理は、図２のステップＳ１１、Ｓ１２の処理と同様であるので、説明を省略する。
【００８１】
第２の実施例では、図２のステップＳ１３の処理に代えて、ステップＳ２３、Ｓ２４の処理を行うことで、上記形状差を求める。
まず、ステップＳ２３の処理は、各光学面毎に設計光学面と設計式基準成形光学面節点座標データとの差が最小になるようにする座標変換値を算出する処理である。
【００８２】
この処理において、最初、設計式基準第１成形光学面節点座標データ２８を求めることまでは、ステップＳ１３の処理と同様であるので、説明は省略する。また、ここでも第１光学面を例にする。この処理後、第１設計光学面５と設計式基準第１成形光学面節点座標データ２８の差が最小になるようにする座標変換値（以下、第１光学面設計式基準最適配置座標変換値と呼ぶ）を算出する。
【００８３】
上記第１光学面設計式基準最適配置座標変換値の算出方法について、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す具体例を参照して説明する。尚、図１１（ａ）〜（ｃ）にはｚ1ｘ1断面図を示してある。
上記第１光学面設計式基準最適配置座標変換値は、例えば図１１（ａ）に示すように、設計式基準第１成形光学面節点座標データ２８のうち、その特定点ｐb1のｘ1方向、ｙ1方向の値を固定して求める。まず、設計式基準第１成形光学面節点座標データ２８をその特定点ｐb1を中心として各軸方向に回転（図１１（ｂ）参照）させて、その後に、ｚ1方向を調整（図１１（ｃ）参照）して、第１設計光学面５とのｚ1方向の差が最小になる値（図１１（ｃ）に示すｄｚ2kの総和が最小となるようにする座標変換角度とｚ1方向の座標移動量）を求める。なお、算出には最小二乗法を用いている。
【００８４】
このことにより、第１光学面設計式基準最適配置座標変換値として、ｘ1、ｙ1、ｚ1軸廻りの座標変換角度αa1（図示せず）、βa1、γa1（図示せず）とｚ1方向の座標移動量ｄｚa1が算出できる。なお、第３光学面４のような非球面の場合の固定条件は、第３成形光学面基準節点ｐa3のｘ3方向、ｙ3方向の値とｚ3軸廻りの回転の固定でよい。
【００８５】
続いて、ステップＳ２４において、各光学面毎に、光学面設計面と設計式基準最適配置成形光学面座標データとの差を算出する。
つまり、ステップＳ２３で求めた第１光学面設計式基準最適配置座標変換値を用いて設計式基準第１成形光学面節点座標データ２８を座標変換した結果である設計式基準最適配置第１成形光学面座標データ３４の各点と、第１設計光学面５との差を、ｚ1方向について算出する（つまり、図１１（ｃ）に示す第１成形光学面設計値差データｄｚ2k（ｋ＝１、２、…、ｎ）を算出する）。
【００８６】
以上で光学素子の成形品と設計との形状差を算出したら、次に図２のステップＳ１４の処理に代えて、ステップＳ２５，Ｓ２６の処理を行う。以下に説明するように、ステップＳ２５で第１補正、ステップＳ２６で第２補正という２段階の補正を行う。
まず、ステップＳ２５の処理は、各光学面毎に、光学面形成面上節点座標データを、ステップＳ２４で算出した光学面設計値差データを用いて補正する処理である。この処理を、図１２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。尚、図１２（ａ），（ｂ）は、ｚm1ｘm1断面で見た概略図である。ステップＳ２５では、まず、上記ステップＳ２４の処理結果と、光学面形成面節点座標データＥを入力する。ここでも、上記例と同様、第１光学面を例にして説明する。よって、図１２（ａ）には、第１光学面形成面節点座標データ２９を示してある。また、図９の場合と同様、分かりやすくするために第１光学面形成面節点座標データ２９にて表現される第１光学面形成設計面３０も図示しておく。なお、ｚm1軸のマイナス方向に第１光学面形成設計面３０を形成する第１光学面形成面金型（図示せず）が存在している。
【００８７】
そして、ステップＳ２４で算出した第１成形光学面設計値差データｄｚ2kを用いて、対応する第１光学面形成面節点座標データ２９の各節点毎にｚm1軸方向データを加減算する第１の補正を行うことで、第１補正後第１光学面形成面節点座標データ３２を求める（図１２（ｂ）参照）。
【００８８】
続いて、ステップＳ２６で、各光学面毎に、ステップＳ２５で得た第１補正後光学面形成面節点座標データ３２に対して、ステップＳ２３で求めた座標変換値（αa1、βa1、γa1、ｄｚa1）を用いて補正を行う。
ステップＳ２６の処理について図１３（ａ），（ｂ）を参照して説明する。なお、図１３（ａ），（ｂ）はｚm1ｘm1断面で見た概略図である。
【００８９】
図示の通り、第１補正後第１光学面形成面節点座標データ３２の各節点のｚm1軸方向データを、ステップＳ２３で求めたｄｚa1を用いて加減算することで補正途中データ３５を求め（図１３（ａ）参照）、この補正途中データ３５に対して、さらに第１光学面形成面基準節点ｐa1を中心に、ステップＳ２３で算出したαa1、βa1、γa1分だけ各軸方向に回転させる（図２４（ｂ）参照）ことで第２の補正が行われる。これにより、図示の第２補正後第１光学面形成面節点座標データ３３、すなわち補正を行った光学面形成面形状が得られる。
【００９０】
尚、第２の実施例においても、第１の実施例と同様に、この補正を行った光学面形成面形状通りに金型を加工しても良いが、更にフィッテングを行って数式にしても良い。
尚、更に、光学面設計式基準最適配置座標変換値が面間位置設計値の公差内に入っている場合はステップＳ２６の処理を省略してもよく、また成形光学面設計値差データが公差内に入っている場合はステップＳ２５の処理を省略しても良い。また、第１の実施例と同様、金型データに使用した収縮率分だけ大きくする補正を行っても良い。
【００９１】
以上説明したように、第２の実施例においても第１の実施例と同様の効果が得られるが、更に、第２の実施例では、ステップＳ２３で光学素子の光学面間位置の誤差、ステップＳ２４で光学素子の光学面の形状誤差というように分けてあらわすことができ、光学素子の設計図との比較が可能となる。また、光学面間位置関係を補正するか、あるいは光学面形状を補正するかを明確にすることができ、それに応じていずれかのみを補正することも可能である。また、上記のように、成形光学面座標データを、成形光学面形状誤差と成形光学面位置関係誤差とに分けて評価することにより、通常の光学素子の図面で表現している誤差と同じ評価になり、図面との比較がしやすくなる。
【００９２】
尚、上記ステップＳ２３の処理をコンピュータで実行させる場合に用いる座標変換式は、以下の（８）式のようになり、この座標変換式（８）を用いて座標変換値を算出することになる。尚、この算出は、例えば特開２００２−１１６０１９号公報等に記載の公知のニュートン法による修正量算出式により行う。
【００９３】
【数８】
2005193412.tif 000010
【００９４】
以下、第３の実施例について説明する。
上述した第１、第２の実施例では、３角プリズム等の３面以上の面を持つ光学素子を対象としており、レンズ等の２面より成る光学素子に対しては当該第３の実施例を適用する。
【００９５】
図１４（ａ）に、レンズの一例を示す。
図１４（ａ）に示すレンズ５１は、非球面形状の第１非球面５２と第２非球面５３を有している。
レンズ５１の設計の場合も、上記プリズム１の設計と同様、各光学面設計式と面間位置設計値１２の形で作成する。図１４（ｂ）、（ｃ）に各光学面設計式、図１４（ｄ）に面間位置設計値の例を示す。上記プリズム１の設計と同様、図１４（ｂ）、（ｃ）に示すように、各光学面はそれぞれ個別の設計式基準座標を用いて作成される。すなわち、図１４（ｂ）には第１非球面５２の光学面設計式基準座標（第１非球面設計式基準座標と呼ぶ）で表現した第１非球面設計面５４を示す。図示のｘ21、ｙ21、ｚ21は第１非球面設計面基準座標軸、ｐ21は第１非球面設計面５４上の特定点を表す。この特定点ｐ21は、例えば第１非球面設計面５４の面頂に位置する点である。
【００９６】
同様に、図１４（ｃ）には第２非球面５３の光学面設計式基準座標（第２非球面設計式基準座標と呼ぶ）で表現した第２非球面設計面５５を示す。図示のｘ22、ｙ22、ｚ22は第２非球面設計面基準座標軸、ｐ22は第２非球面設計面５５上の特定点を表す。特定点ｐ22は、例えば第２非球面設計面５５の面頂に位置する点である。尚、各光学面とも各光学面設計式基準は、ｚ21、ｚ22のマイナス方向がレンズになるように配置されている。
【００９７】
図１４（ｄ）は面間位置設計値（各光学面間位置関係設計値）を視覚的に表した図であり、ここではレンズをｚｘ平面で切断した形で示す。
図１４（ｄ）に示す例では、第１非球面設計面基準座標軸をレンズ５１の光学素子基準座標基準（絶対座標系）とする。よって、面間位置設計値としては、上記第２非球面設計式基準座標は、特定点ｐ21を中心にした第１非球面設計面基準座標からＺ方向にａ22、Ｙ軸廻りにθ22＝１８０°移動したところにある。尚、金型データは光学面設計データをそのまま使用して作成している。尚、金型の各光学面形成面は各光学面設計基準と同じ座標軸で加工を行う。また、尚、レンズ５１は射出成形にて作成されており、材質は例えばプラスチックである。また、光学素子の形状が異なるだけであり、ランナ、ゲートなどの構成は、第１の実施例と同様である。
【００９８】
図１５に、第３の実施例によるシミュレーション装置１０の処理フローチャート図を示す。
図１５に示す処理は、基本的には第２の実施例の図１０の処理と略同様であるので、ここでは異なる部分のみ説明するものとする。つまり、ステップＳ３２の処理がステップＳ２２の処理とは異なるので、以下、ステップＳ３２の処理について説明する。尚、図１５に示すように、金型設計データ１１の各種データのうち、光学面形成面の形状データについては、設計光学面を面転写することで作成の手間を軽減するようにしてもよい。これは、図２、図１４においても同様である。
【００９９】
まず、図１６（ａ）に、シミュレーション結果である成形品データと、設計データとの関係を示す。既に何度も述べたように、ランナー等の変形やソリ等の為に、成形品の位置は大きくずれている。すなわち、図１６（ａ）に示す通り、レンズ５１の成形品データである第１成形非球面節点座標データ５６及び第２成形非球面基準節点座標データ５７は、設計データである第１非球面設計面５４、第２非球面設計面５５から大きく離れており、このままでは評価できない。尚、第１の実施例等と同様、射出成形シミュレーションにおいて特定点が決められている。すなわち、図１６（ａ）に示す特定点ｐb21、ｐb22が決定されている。また、設計データにおいても各設計面５４，５５毎に特定点ｐ21、ｐ22が決められている。よって、まず最初に、図１６（ａ）に示す状態から、成形品データにおけるどちらか一方の特定点（但し、どちらか一方といっても、絶対座標系の中心となっている点が望ましい。よって、ここではｐb21）を、設計データにおける対応する特定点ｐ21と一致させるような座標変換値を求め、この座標変換値を用いて、各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ、第１成形及び第２成形非球面基準節点座標データ５７全てを移動させる。
【０１００】
これは、第１、第２の全ての節点データについて、以下の座標変換行列式（９）式を用いて座標変換を行う。
【０１０１】
【数９】
2005193412.tif 000011
【０１０２】
上記移動（座標変換）により、図１６（ｂ）に示すように、上記節点座標データ５６、５７を移動させたデータである第１成形非球面節点座標データ５８と第２成形非球面基準節点座標データ５９が得られる。
次に、上記成形品データにおける他方の特定点（ここでは特定点ｐb22）と、設計データにおける対応する特定点（ここでは特定点ｐ22）との距離が最小になるように、移動後の第１成形非球面節点座標データ５８と第２成形非球面基準節点座標データ５９を回転させることで、図１６（ｃ）に示すように回転後のデータである第１成形非球面節点座標データ６０と第２成形非球面基準節点座標データ６１が得られる。勿論、この回転も、各成形光学面の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ行う。
【０１０３】
上記回転の為の座標変換行列式は以下の（１０）式のようになる。
尚、この式（１０）に含まれる各軸回りの座標変換行列は上記（１）式〜（３）式のことである。そして、これら（１）〜（３）式に含まれるα、βを求めればよい。求め方は第１の実施例で説明した通りである。
【０１０４】
【数１０】
2005193412.tif 000012
【０１０５】
以上がステップＳ３２の処理の内容となる。
ステップＳ３３以降の処理は、光学素子が３面か２面かの違いによる処理の違いが生じるだけであり、基本的には図１０の処理と略同様であるので、ここでは説明は省略する。
また、図１５では、ステップＳ３６の処理結果である「補正を行った光学面形成面形状」を用いて再びステップＳ３１の処理を実行するようにしている。すなわち、ステップＳ３１〜Ｓ３６の処理を繰り返し実行するようにしている。これは、例えばステップＳ３３の処理で算出する座標変換角度、ｚ21、ｚ22方向のそれぞれの座標移動量、及びステップＳ３４の処理で算出する各光学面毎に、光学面設計式から設計式基準最適配置成形光学面座標データとの差が公差内に入るまで、ステップＳ３１〜Ｓ３６の処理を繰り返し実行する。
【０１０６】
これは、特に金型形状データをレンズの設計光学面を面転写して作成するようにした場合には、修正量が大きすぎて、金型の光学面形成面の補正量には収縮量を見込んでいないことによる誤差が大きすぎること、更に大きく形状が変わってしまい樹脂の収縮の状態が変わってしまうなどが原因となり、１回の処理だけでは公差内に収まらない可能性があるためである。但し、このような場合に限らず、１回の処理だけでは公差内に収まらない場合には、公差内に収まるようになるまで、何度でも処理を繰り返せばよい。従来では実物を作って評価・修正していたので、何度も繰り返すと非常に手間・時間が掛かったが、本手法のようなシミュレーションでは何度も繰り返しても、それほど手間・時間は掛からない。
【０１０７】
尚、これは図１５の処理に限らず、図２、図１０の処理においても同様であり、図２、図１０の処理も何度も繰り返し実行するようにしてもよい。
さらに、ステップＳ３４の処理で算出した座標変換角度、ｚ21、ｚ22方向のそれぞれの座標移動量で、面間位置設計値との差を評価しているが、この算出では、ｘ21、ｙ21、ｘ22、ｙ22方向は固定しているため、ｘ21、ｙ21、ｘ22、ｙ22の設計値からの差は算出できない。よって、この設計値に対する公差を算出するために、ステップＳ３４の処理の他にｘ21、ｙ21、ｘ22、ｙ22方向に関しても固定せずに座標変換角度、座標移動量さらに設計光学面と成形光学面との形状差を算出しても良い。
【０１０８】
以上述べたように、第３の実施例によれば、レンズのような２面しか光学面を有さない光学素子であっても、第１、第２の実施例と同様の効果が得られる。よって、レンズのような２面しか光学面を有さない光学素子の光学面形状予測、及び光学素子作製金型の光学面形成面形状の算出が可能となる。
【０１０９】
ここで、上記従来技術（特許文献３等）のように実物の金型／成形品を作成してこれを実測して金型補正を行う場合と、本来の手法で金型補正を行う場合とで、成形品の収縮率を反映させて金型を補正する点に関しての相違点を述べておく。
以下、従来と本手法との金型補正方法について述べるが、分かり易くする為に、座標変換等については説明は省略し、必要な部分のみ説明する。
（１）従来技術のように光学素子の光学面を測定して金型補正を行う手順。
【０１１０】
（ａ）実際に成形した光学面の測定点の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。
（ｂ）（ａ）で求めた座標値と光学面設計式から求まる設計光学面との差（ｄｚ）を求める。
（ｃ）座標値ｘ、ｙとｄｚとを用いて、金型の光学面形成面を修正する。
（２）本手法による金型補正の手順。
【０１１１】
（ｄ）シミュレーションにより成形した光学面の節点の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。
（ｅ）（ｄ）で求めた座標値と光学面設計式から求まる設計光学面との差（ｄｚ）を求める。
【０１１２】
（ｆ）（ｄ）で求めた座標値に対応する金型の光学面形成面の座標値（ｘm、ｙm、ｚm）のｚmにｄｚ分だけ補正する。
以下に、本手法による解析（シミュレーション）によって得られる実際の解析結果の一部を示す。
【０１１３】
以下の表１に、解析結果の一例を示す。
【０１１４】
【表１】
2005193412.tif 000013
【０１１５】
尚、上記表１において、節点Ｎｏ．は節点番号であり、各節点番号毎に金型及び成形品の座標値が対応付けられている。すなわち、Ｘ，Ｙ，Ｚは各節点番号の金型の座標値、Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’は、各節点番号の成形品の座標値を意味する。
この解析結果例を用いると、金型を修正する値は、金型の座標値Ｘ，Ｙ，ＺにおいてＺ’と設計光学面との差の分だけ補正すればよいことになる。
【０１１６】
しかしながら、従来技術の場合、Ｘ，Ｙ，Ｚは得られない。この為、金型の補正は、Ｘ’，Ｙ’の座標位置でＺ’と設計光学面との差の分だけ補正することになる。この為、ＸとＸ’の差、ＹとＹ’の差については、補正値に入らないことになる。よって、この分だけ補正量がずれてくるので、補正の精度が悪くなる。逆に言えば、本手法のほうが高精度の金型補正を行えるようになる。
【０１１７】
図１７は、上記シミュレーション装置１０を実現するコンピュータ１００のハードウェア構成の一例を示す図である。
図示の例のコンピュータ１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、記憶部１０４、インタフェース部１０５、操作入力部１０６、表示部１０７等を有し、これらはバス１０８を介して相互に接続されており、ＣＰＵ１０１による管理の元で相互にデータのやりとりを行うことができる。
【０１１８】
ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１は、コンピュータ１００全体の動作制御を司る中央処理装置である。
ＲＯＭ１０２は、一応図示してあるが、無くてもよく、ここでは特に説明しない。
ＲＡＭ(Random Access Memory)１０３は、記憶部１０４に格納されている各種のアプリケーションプログラム（特に図１に示す各種機能部１３〜１６の機能、図２、図１０、図１５に示すフローチャート図の処理を実現させる為のプログラム）をＣＰＵ１０１が実行するときにワークメモリとして使用され、また各種のデータの一時的な格納領域として必要に応じて用いられるメインメモリとしても使用されるメモリである。
【０１１９】
記憶部１０４は、上記各種のアプリケーションプログラムやデータを格納する記憶装置であり、例えばハードディスク装置であり、あるいはＦＤ（フレキシブルディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の携帯可能記録媒体である。尚、ここでいう携帯可能とは、コンピュータ１００とは独立して持ち運び可能であるという意味である。
【０１２０】
インタフェース部１０５は、例えば任意のネットワークを介して外部の他の何らかの装置とデータ送受信を行う為の通信制御部である。例えばインタフェース部１０５を介して、外部の情報処理装置（サーバ等）から上記各種のアプリケーションプログラムをダウンロードするようにしてもよい。
【０１２１】
操作入力部１０６は、例えばキーボード、マウス等である。
表示部１０７は、ディスプレイである。
図１８に、上記シミュレーション装置１０の各種機能をコンピュータにより実現させる為のアプリケーションプログラムを記憶した記録媒体、記憶装置、そのダウンロードの例を示す。
【０１２２】
図１８において、上記各種のアプリケーションプログラム（特に図１に示す各種機能部１３〜１６の機能、図２、図１０、図１５に示すフローチャート図の処理を実現させる為のプログラム）は、コンピュータ１００内の記憶装置１１０（ハードディスク装置１１１、ＲＯＭ１１２等）に格納してあってもよいし、携帯可能記録媒体１２０（フレキシブルディスク１２１、ＣＤ−ＲＯＭ１２２、ＭＯ１２３、ＤＶＤ−ＲＯＭ１２４等）に記録されていてもよいし、外部の任意の情報処理装置（サーバ等）１３０内の記憶装置１３１に格納されていてもよい。そして、例えば、携帯可能記録媒体１２０をコンピュータ１００に挿入して、この携帯可能記録媒体１２０に記録されている上記プログラムを読み出す。あるいは、記憶装置１３１に格納されているプログラムを、任意のネットワーク１４０（公衆回線網、インターネット、ケーブルテレビ網、何等かの専用線等）を介してダウンロードしてもよい。
【０１２３】
以上説明した本例のシミュレーション装置１０の効果を以下にまとめて記載する。
光学素子の成形光学面形状を評価して修正することに関して、従来では実物を作成して実測するという手間が掛かる手法をとっており、一方シミュレーションの場合には成形光学面を算出することまでは行えたが、ランナ等の変形やソリが原因で成形光学面の位置が大きく変化してしまう為、シミュレーション結果である成形光学面形状を評価してこれに基づいて成形光学面形状が適切なものとなるように修正すること（例えば金型を補正すること）までは行われていなかった。
【０１２４】
これに対して、上記シミュレーション装置１０によれば、少なくとも２面以上の光学面を有する光学素子に関して、成形光学面形状を評価できる位置に移動させて評価（設計との形状差の算出）を行うことができるようになり、特許文献３の発明等のように金型／光学素子の実物を作製／実測する必要なく、手間・時間が掛からずに成形光学面形状の評価や修正を行うことができるようになる。
【０１２５】
特に成形光学面、設計光学面のそれぞれで各面毎に１つの特定点を決めるようにし（特に各面の原点を特定点とする）、この特定点同士を用いて座標変換することで、上記原点ずれの問題が生じることなく、処理時間が掛からずに成形光学面形状を評価できる位置に移動させることができ（必ず収束させることができ）、成形光学面形状差を算出することができる。
【０１２６】
上述したようにシミュレーション結果を評価し修正できるようにしたので、実物を作成する前に、光学面形成面形状の修正、ランナ、ゲート形状や成形条件の見直しが行え、これらを最適化することも可能となる。つまり、成形光学面形状差を算出すること、すなわち成形光学面形状を評価できるので、形状が悪い場合（設計値と違っている場合）には加工条件の修正を行って再度加工シミュレーションを行って再評価することを繰り返し、最終的にはほぼ最適な成形品が得られる加工条件を求めることが可能となる。この加工条件の修正は、金型の光学面形成面を補正する方法が最もダイレクトな方法であるが、他にもランナ、ゲート形状、温調穴を修正する方法、成形条件を修正する方法等がある。ランナ、ゲート形状、温調穴を修正することで、樹脂の内部の温度分布、圧力分布を変えることができ、これによって体積収縮率の分布が変わる為に、成形光学面形状が変わることになる。また、例えば樹脂温度等の成形条件を変えることで、収縮率を調整して、これによって成形光学面形状が変わることになる。
【０１２７】
また、例えば、光軸を通る成形光学面上の点を特定点とした場合、光軸が光学素子の収縮によってずれることなく評価できるため、光軸中心で表現される光学面形状の評価においては非常に正確に評価が可能である。
また、ランナ等の変形やソリが原因で成形光学面の位置が大きく変化してしまう場合でも、金型の光学面形成面形状を決定できる。
【０１２８】
また、金型設計の光学面形成面形状データがなくても、金型の光学面形成面形状を算出できるため（金型データを作成する前に金型の光学面形成面形状を算出できるため）、金型設計の時間を短縮できる。
また、これまでに成形した経験がない樹脂を用いる場合、最初にある程度収縮を見込んで金型を大きく作成しても、見込みが外れる場合が多いので、このような場合、上記のように最初は設計光学面を面転写することで金型データを作成し（収縮は見込まない）、算出した成形光学面形状差を用いて金型データを修正する方法のほうが優れている。
【０１２９】
また、補正した金型を用いて再度加工シミュレーションを行い、本例による成形光学面座標データの座標変換、評価、修正を再び行うようにし、更にこれを繰り返し行うことにより、金型の光学面形成面形状の補正時に見込めない収縮量と、光学面形成面が補正により形状変更したときに生じる収縮量の変化の補正を行うことができるため、公差内に成形光学面形状を入れるには非常に有効である。つまり、補正後の金型の光学面形成面形状を金型設計データとして使用して、金型の光学面形成面形状を再度、算出することにより、これによって生成される成形光学面形状は設計光学面形状に近づけることができる。よって、これを繰り返し行うことで、光学面形状、光学面間位置関係を寸法公差内に収めることが出来る。
【０１３０】
また、上記第１、第２の実施例の場合、成形光学面の３点以上の特定点の相対的な位置関係を保つようにしつつ各成形光学面上の各特定点と設計光学面上の各特定点との差が最小になるように上記座標変換を行うので、成形光学面形状を評価できる位置へとほぼ確実に移動させることができ、また、特許文献３の発明では軸方向に対する位置が定まらず光学面形状を予測することはできなかったのに対して、軸方向に対する位置が定まるようになる。
【０１３１】
また、第２の実施例の場合、成形光学面座標データを、成形光学面形状誤差（成形光学面位置関係差を補正した成形光学面座標データと設計光学面との差）と成形光学面位置関係誤差（成形光学面位置関係差）とに分けて評価することにより、通常の光学素子の図面で表現している誤差と同じ評価になり、図面との比較がしやすくなる。
【０１３２】
また、第２の実施例において、更に、上記「成形光学面位置関係差」と「成形光学面位置関係差を補正した成形光学面座標データと設計光学面との差」のうち、寸法公差に入ってないものだけを選択的に金型の光学面形成面基準に配置した光学面形成面座標データに加減算することにより光学素子作製金型の光学面形成面形状を算出する。これにより寸法公差に入ってないものだけ光学面形成面を修正できるため、最初の金型の光学面形成面設計に近い形状内での補正が可能で、補正項目を減らすことが可能となる。例えば、仮に、「成形光学面位置関係差を補正した成形光学面座標データと設計光学面との差」だけが寸法公差に入っていなかった場合、「成形光学面位置関係差」については修正を行わないので、その分、補正項目を減らすことができる。
【０１３３】
また、各光学面ごとに補正した金型光学面形成面座標データで加工する場合には、非軸回転対称面で加工することが前提でかつ、点列座標データでの情報しかない状態だが、光学面設計式でフィッティングを行い光学面形成面設計式を算出することで、光学面形成面を加工の時に使用できる数式にでき、非球面、球面などの各設計光学面と一致した加工になり、非軸回転対称面で加工するよりも、費用も時間も掛けずに金型の光学面形成面形状を加工できる。
【０１３４】
また、第１、第２の実施例では少なくとも３面以上の光学面を有する光学素子を前提としているが、レンズ等のような２面の光学素子であっても本発明の特定点を用いる手法は適用できる。すなわち、第３の実施例のように、成形光学面上の一方の特定点と該設計光学面上の対応する特定点が一致し且つ成形光学面上の他方の特定点と該設計光学面上の対応する特定点との差が最小になるように前記成形光学面座標データを座標変換することで、成形光学面形状を評価できる位置に移動させることができ、その評価／修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本例のシミュレーション装置の基本構成ブロック図である。
【図２】第１の実施例によるシミュレーション装置の処理フローチャート図である。
【図３】解析対象の具体例であるプリズムの一例を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図３のプリズムの各光学面設計データ例を示す図である。
【図５】図３のプリズムの面間位置設計値の例を示す図である。
【図６】光学素子基準座標に配置した場合の設計光学面、光学面形成面、成形光学面の位置関係を示す図である。
【図７】座標変換後の成形光学面と設計光学面との位置関係を示す図である。
【図８】第１設計光学面基準における第１光学面に関する成形光学面と設計光学面との形状差を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、ステップＳ１４の金型形状補正処理を具体的に説明する為の図である。
【図１０】第２の実施例によるシミュレーション装置の処理フローチャート図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、ステップＳ２３，Ｓ２４の処理を具体的に説明する為の図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、ステップＳ２５の処理を具体的に説明する為の図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、ステップＳ２６の処理を具体的に説明する為の図である。
【図１４】（ａ）は第３の実施例による解析対象の光学素子であるレンズの一例、（ｂ）、（ｃ）はこのレンズの各光学面設計式、（ｄ）は面間位置設計値を表す図である。
【図１５】第３の実施例によるシミュレーション装置の処理フローチャート図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、ステップＳ３２の処理を具体的に説明する為の図である。
【図１７】シミュレーション装置を実現するコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１８】各種アプリケーションプログラムを記憶した記録媒体、記憶装置、そのダウンロードの例を示す。
【図１９】金型の一例を示す図である。
【図２０】（ａ）は図１９における各樹脂流路と各キャビティの部分を示す図、（ｂ）は作製される成形品の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  プリズム
２  第１光学面
３  第２光学面
４  第３光学面
５  第１設計光学面
６  第２設計光学面
７  第３設計光学面
１０  シミュレーション装置
１１  金型設計データ
１２  各光学面設計式と面間位置設計値
１３  加工シミュレーション実行部
１４  座標変換部
１５  評価部
１６  金型の光学面形成面形状補正部
２２  第１成形光学面節点座標データ
２３  第２成形光学面節点座標データ
２４  第３成形光学面節点座標データ
２５  光学素子基準座標配置後第１成形光学面節点座標データ
２６  光学素子基準座標配置後第２成形光学面節点座標データ
２７  光学素子基準座標配置後第３成形光学面節点座標データ
２８  設計式基準第１成形光学面節点座標データ
２９  第１光学面形成面節点座標データ
３０  第１光学面形成設計面
３１  補正後第１光学面形成面節点座標データ
３２  第１補正後第１光学面形成面節点座標データ
３３  第２補正後第１光学面形成面節点座標データ
３４  設計式基準最適配置第１成形光学面座標データ
３５  補正途中データ
５１  レンズ
５２  第１非球面
５３  第２非球面
５４  第１非球面設計面
５５  第２非球面設計面
５６  第１成形非球面節点座標データ
５７  第２成形非球面基準節点座標データ
５８  第１成形非球面節点座標データ（移動後）
５９  第２成形非球面基準節点座標データ（移動後）
６０  第１成形非球面節点座標データ（回転後）
６１  第２成形非球面基準節点座標データ（回転後）
１００  コンピュータ
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１０４  記憶部
１０５  インタフェース部
１０６  操作入力部
１０７  表示部
１０８  バス
１１０  記憶装置
１１１  ハードディスク装置
１１２  ＲＯＭ
１２０  携帯可能記録媒体
１２１  フレキシブルディスク
１２２  ＣＤ−ＲＯＭ
１２３  ＭＯ
１２４  ＤＶＤ−ＲＯＭ
１３０  情報処理装置（サーバ等）
１３１  記憶装置
１４０  ネットワーク
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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