KR100651351B1 - 렌즈성능보정이 용이한 렌즈성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 렌즈성형장치(100)는 사출성형기계에 고정되게 설치되는 고정부(110)와 고정부에 대해 상하로 이동 가능하도록 사출성형기계에 설치되는 가동부(150)를 포함하며, 고정부(110)의 상면에는 렌즈와 대응하는 오목부가 구비되는 고정형판(112)이 설치되고, 가동부(150)의 하면에는 렌즈와 대응하는 오목부가 구비되는 가동형판(158)이 렌즈성형공간이 확보되도록 고정형판(112)과 소정 간격을 두고 설치된다. 또한, 가동부(150)에는 가동형판(158)에 대해 상하로 이동 가능하도록 두께변경이 가능한 이젝팅판(165)이 설치되며, 이젝팅판(165)에는 가동형판(158)의 중심부를 관통하여 가동형판의 오목부(158a)까지 연장되게 설치되고 이젝팅판(165)을 따라 상하로 이동 가능하며 성형된 렌즈를 가동형판(158)과 분리하기 위한 이젝팅핀(168)이 설치된다.

렌즈, 성형, 두께, 오차, 수차, 구면수차, 플라스틱

Description

렌즈성능보정이 용이한 렌즈성형장치{Lens foring device enabling to easily correct the performance of lens}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 렌즈성형장치의 개략적인 단면도; 및

도 2a 내지 도 2d는 도 1의 렌즈성형장치를 사용하여 렌즈를 성형하는 과정을 나타내는 개략도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 렌즈성형장치 110 : 고정부

111 : 고정형판설치판 112 : 고정형판

113 : 고정형판지지판 150 : 가동부

151 : 가동형판설치판 158 : 가동형판

159 : 가동형판지지판 165 : 이젝팅판

165a : 교체판 165b : 비교체판

168 : 이젝팅핀

본 발명은 렌즈성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 렌즈의 두께, 구체적으로 렌즈의 중심두께를 용이하게 변경하여 성형할 수 있는 렌즈성형장치에 관한 것이다.

광디스크재생장치 등에 사용되는 대물렌즈 등의 렌즈는 초기에 유리를 재료로 생산하였으나 생산가를 줄이고 생산성을 높힌다는 취지로 플라스틱 재료를 사용하여 사출성형의 방법으로 생산하고 있는 추세이다.

플라스틱재료를 가지고 사출방법을 통해 렌즈를 성형하는 경우, 플라스틱, 즉 고분자재료의 고화과정 및 냉각과정에서 불가피하게 렌즈의 수축이 수반되며, 이로 인해 렌즈의 설계치에 대하여 렌즈곡률, 표면형상 등의 오차가 발생한다. 이러한 렌즈의 형상오차에 의해 수차항목 중 구면수차가 가장 큰 영향을 받게 되며, 특히 광학계에 사용되는 대물렌즈의 경우 극히 작은 수차를 요하기 때문에 원하는 플라스틱렌즈를 제작하는 것이 용이하지 않았다.

이와 같이 렌즈의 수차에 막대한 영향을 주는 렌즈의 수축을 막기 위하여 종래에는 플라스틱사출성형시 사출조건, 즉 금형의 온도 및/또는 보압을 조정하여 렌즈의 수축정도를 보정하였다.

그러나, 렌즈성형시 금형의 온도 및/또는 보압을 높이는 경우, 렌즈상의 잔류응력이 증가하게 되어 렌즈 내부의 굴절율이 균일하게 분포하지 못하였으며, 이로 인해 렌즈의 광학적특성이 열화되었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 렌즈설계시 기대되는 렌즈의 수축정도, 즉 수차에 해당하는 다양한 두께를 갖는 교체판을 제작하여 렌즈성형시 렌즈의 수축정도에 따라 적합한 교체판으로 교체하여 렌즈를 성형함으로써 성형시 수축으로 발생하는 렌즈의 오차를 용이하게 보정할 수 있는 렌즈성능보정이 용이한 렌즈성형장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사출성형기계에 고정되게 설치되는 고정부와, 고정부에 고정되게 설치되며 상면에 렌즈와 대응하는 오목부가 구비되는 고정형판과, 고정부에 대해 상하로 이동 가능하도록 사출성형기계에 설치되는 가동부와, 렌즈성형공간이 확보되도록 고정형판과 소정 간격을 두고 가동부에 고정되게 설치되며 하면에 렌즈와 대응하는 오목부가 구비되는 가동형판과, 가동형판에 대해 상하로 이동 가능하도록 가동부에 설치되며 두께변경이 가능한 이젝팅판과, 이젝팅판에 가동형판의 중심부를 관통하여 가동형판의 오목부까지 연장되게 설치되며 이젝팅판을 따라 상하로 이동 가능하며 성형된 렌즈를 가동형판과 분리하기 위한 이젝팅핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈성능보정이 용이한 렌즈성형장치를 제공한다.

본 발명의 렌즈성형장치에서 이젝팅판은 성형된 렌즈의 두께오차에 따라 교체할 수 있는 다양한 두께를 갖는 다수의 교체판 및 이젝팅핀이 설치되는 비교체판을 구비할 수 있다.

또한, 교체판과 비교체판은 볼트 등의 결합수단으로 분리가능하게 결합할 수 있다.

여기서, 교체판은 ±0.05mm의 범위에서 두께를 변화시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명이 바람직한 실시예에 따른 렌즈성능보정이 용이한 렌즈성형장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 렌즈성형장치(100)는 사출성형기계에 고정되게 설치되는 고정부(110)와 고정부(110)에 대해 이동가능하게 사출성형기계에 설치되는 가동부(150)를 포함한다.

고정부(110)는 사출성형기계(미도시)에 고정되게 설치되는 고정형판설치판(111)을 구비한다.

고정형판설치판(111)은 상면에 고정형판(112) 및 고정형판(112)을 지지하는 고정형판지지판(113)이 설치된다. 이때, 고정형판(112)과 고정형판지지판(113)은 돌기와 홈의 결합으로 고정되게 결합되며, 고정형판지지판(113)과 고정형판설치판(111)은 볼트(114)에 의해 고정되게 결합된다.

고정형판(112)은 상면에 렌즈형상과 대응하는 오목부(112a)가 형성된다.

고정형판지지판(113)은 중앙에 스프루부싱(sprue bush; 115)이 끼워지고, 내부에 고정형판(112)의 측부와 인접하게 제1냉각수유로(116)가 설치되며, 일측에 가동형판설치판(151), 구체적으로 가동형판지지판(159)의 상하운동을 안내하기 위한 안내핀(117)이 외부로 돌출되도록 설치된다.

또한, 고정형판설치판(111)은 내부에 고정형판(112)의 하부와 인접하게 제2냉각수유로(118)가 설치되며, 측부에 제2냉각수유로(118)와 연결되도록 노즐(119)이 돌출되게 설치된다. 따라서, 노즐(119)을 통해 외부 냉각수가 제2냉각수유로 (118)로 유입된다.

또한, 고정형판설치판(111)은 바닥면에 사출성형기계에 고정형판설치판(111)을 설치할 때 노즐(119)과 스프루부시(115)의 중심을 맞추기 위한 위치결정링(120)이 설치되며, 위치결정링(120)을 볼트(121) 등의 결합수단에 의해 고정형판설치판(111)에 결합된다.

가동부(150)는 사출성형기계(미도시)에 고정되게 설치되는 가동형판설치판(151)을 구비한다.

가동형판설치판(151)은 중앙에 렌즈의 원료가 되는 용융수지가 주입되는 주입관(152)이 판(151)을 관통하도록 설치된다.

주입관(152)은 상부가 사출성형기계의 스프링지지부(153)와 결합되며, 외주면에 스프링지지부(153)와 가동형판설치판(151) 사이에 맞닿도록 스프링(154)이 설치된다. 따라서, 가동형판설치판(151)이 스프링(154)에 의해 탄성지지된다.

또한, 가동형판설치판(151)은 아래쪽에 소정 간격을 두고 지지판(155)이 설치되며, 지지판(155)은 지지기둥(156)을 매개로 가동형판설치판(151)에 결합된다. 이때, 볼트(157)이 가동형판설치판(151), 지지기둥(156) 및 지지판(155)을 관통하게 설치됨으로써 지지판(155)과 가동형판설치판(151)이 고정되게 결합된다.

지지판(155)은 바닥면에 가동형판(158)과 가동형판지지판(159)이 설치된다. 이때, 가동형판(158)과 가동형판지지판(159)은 돌기와 홈의 결합으로 고정되게 결합되며, 가동형판지지판(159)과 지지판(155)는 가동형판설치판(151), 지지기둥(156) 및 지지판(155)을 관통하게 설치되는 볼트(157)에 의해 고정되게 결합된다. 여기서, 가동형판(158)은 지지기둥(156)에 의해 휨이 방지된다.

가동형판(158)은 하면에 렌즈형상과 대응하는 오목부(158a)가 형성된다. 여기서, 가동형판(158)의 오목부(158a)와 고정형판(112)의 오목부(112a) 사이에는 렌즈형상의 렌즈성형공간(163)이 확보된다.

가동형판지지판(159)은 내부에 가동형판(158)의 측부와 인접하게 제3냉각수로(160)가 설치되며, 일측에 고정형판지지판(113)에 설치된 안내핀(117)이 왕래하는 안내로(161)가 형성된다. 안내로(161)의 내주벽에는 안내핀(117)의 움직임을 돕기 위하여 소정의 윤활제가 도포된다. 여기서, 가동형판지지판(159)과 고정형판지지판(113) 사이에는 수지가 지나가는 경로가 확보되도록 소정의 간극(162)이 형성되며, 간극(162)은 렌즈성형공간(163)과 이어진다.

이젝팅판(165)은 가동형판설치판(151)과 지지판(155) 사이에 확보되는 공간에 소정의 외부수단에 의해 상하로 움직이도록 설치된다.

또한, 이젝팅판(165)은 렌즈의 두께 오차에 따라 교체할 수 있는 교체판(165a)과 지속적으로 사용되는 비교체판(165b)으로 구성되며, 교체판(165a)과 비교체판(165b)은 볼트(166)에 의해 분리 가능하게 결합된다.

교체판(165a)은 렌즈의 설계치수와 실제 성형치수간에 발생할 수 있는 오차범위 내에서, 구체적으로 설계치 두께, 즉 기준두께 ±0.01 ~ 0.05㎜의 범위 내에서 다양한 두께를 갖도록 제작된다. 교체판(165a)의 두께에 따라 이젝팅판(165)에 설치된 이젝팅핀(168)의 자유단의 위치가 달라지기 때문에 성형되는 렌즈의 두께, 구체적으로 중심두께가 달라지게 된다. 다시 말해서, 교체판(165a)의 두께가 작아 지면 성형되는 렌즈의 두께, 구체적으로 중심두께가 커지게 되고 반대로 교체판(165a)의 두께가 커지면 성형되는 렌즈의 두께, 구체적으로 중심두께가 작아지게 된다.

또한, 이젝팅판(165), 구체적으로 비교체판(165b)은 하부에 스프루이젝팅핀(167)과 이젝팅핀(168)이 설치된다.

스프루이젝팅핀(167)은 가동형판지지판(159)의 중앙부의 바닥면까지 연장되어 가동형판지지판(159)와 고정형판지지판(113) 사이에 형성된 간극(162)과 연결되어, 스프루부싱(115)을 밀어냄과 동시에 주입관(152)과 연결되어 주입되는 용융수지의 유로가 된다.

이젝팅핀(168)은 오목부(158a)까지 연장되게 가동형판(158)의 중앙을 관통하여 설치되며, 성형된 렌즈를 외부로 밀어 낸다.

다음, 도 2a 내지 도 2d를 참조로 상술한 렌즈성형장치(100)를 사용하여 렌즈를 성형하는 과정을 설명한다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 고정부(110)에 가동부(150)가 안착된 상태에서, 사출성형기계의 외부주입수단을 사용하여 주입관(152)에 용융된 플라스틱수지(170)를 주입한다.

이때, 수지(170)는 주입관(152)과 연결된 스프루이젝팅핀(167)을 따라 고정형판지지판(113)의 중앙부와 가동형판지지판(159)의 중앙부 사이에 형성된 간극(162)으로 흘러가며, 최종적으로 고정형판(112)과 가동형판(158) 사이에 형성된 렌즈성형공간(163)로 주입된다.

다음, 수지(170) 주입이 완료되면, 도 2b에 도시한 바와 같이, 사출성형기계에 설치된 소정의 냉각수주입수단(미도시)을 사용하여 노즐(119)을 통해 고정평판지지판(113)에 설치된 제1냉각수주입로(116), 고정형판설치판(111)에 설치된 제2냉각수주입로(118) 및 가동형판지지판(159)에 설치된 제3냉각수주입로(160)에 각각 냉각수(180)를 공급하여 성형물인 렌즈성형체(200)를 냉각시킨다.

본 실시예에서는 노즐(119)을 통해 제1,제2,제3냉각수주입로(116,118,160)에 모두 냉각수(180)를 동시에 공급하였으나, 이와 달리 제1냉각수주입로(116)만을 노즐(119)을 통해 냉각수(180)를 공급하고, 제2,제3냉각수주입로(118,160)는 미도시한 다른 노즐을 통해 냉각수(180)를 공급할 수 있다.

다음, 렌즈성형체(200)가 충분하게 냉각되면, 도 2c에 도시한 바와 같이, 사출성형기계에 설치된 소정의 승강수단(미도시)을 사용하여 가동부(150)를 화살표와 같이 위쪽으로 들어 올린다.

이때, 사출성형기계의 스프링지지부(153)이 고정된 상태에서 가동부(150), 구체적으로 가동형판설치판(151)이 위로 올라오기 때문에 이들 사이에 설치된 스프링(154)가 압축된다.

또한, 이때, 렌즈성형체(200)는 가동형판(158), 구체적으로 오목부(158a)와 밀착되어 가동부(150), 구체적으로 가동형판(158)과 함께 위쪽으로 들어 올려지며, 고정형판(112), 구체적으로 오목부(112a)와 분리된다.

다음, 도 2d에 도시한 바와 같이, 사출성형기계에 설치된 다른 승강수단을 사용하여 가동부(150)이 고정된 상태에서 이젝팅판(165)만을 화살표와 같이 아래쪽 으로 하강시킨다.

이때, 이젝팅핀(165)은 가동형판(158)의 오목부(158a)를 관통하여 외부 돌출될 정도로 하강하며, 따라서, 렌즈성형체(200)가 가동형판(156), 구체적으로 오목부(158a)와 분리된다.

성형된 렌즈성형체(200)는 고정형판지지판(113)의 중앙부와 가동형판지지판(159)의 중앙부 사이에 형성된 간극(162)에 의해 이들 사이에 렌즈성형체이음(200a)이 동시에 얻어진다.

마지막으로, 소정의 렌즈성형체이음(200a)을 절단하는 등의 소정의 공정을 거쳐 원하는 렌즈가 얻어진다.

이렇게 얻어진 렌즈는 설계시 기대하였던 치수, 특히 두께의 치수와 동일한 치수를 갖는지를 검사하게 되며, 설계치수와 실제치수간에 오차가 있으면 이젝팅판(165)에서 기존의 교체판(165a)를 이 오차에 해당하는 새로운 교체판(165a)로 교체하여 상술한 작업을 다시 수행하게 된다.

이렇게 오차에 해당하는 교체판(165a)을 교체함으로써 설계시와 성형시 발생하는 렌즈 두께의 오차를 용이하게 보정할 수 있으며, 두께오차를 보정함으로써 두께변화량에 따라 민감하게 변하는 수차, 특히 구면수차를 용이하게 보정할 수 있다.

이와 같이 오차를 보정한 결과를 표 1에 나타내었다.

	구면수차(λrms)	파면수차(λrms)
기준두께	-0.000183	0.0041
기준두께-0.05mm	0.034689	0.0334
기준두께-0.04mm	0.027625	0.0268
기준두께-0.03mm	0.020606	0.0202
기준두께-0.02mm	0.013631	0.0138
기준두께-0.01mm	0.006702	0.0077
기준두께+0.01mm	-0.007020	0.0080
기준두께+0.02mm	-0.013819	0.0141
기준두께+0.03mm	-0.020571	0.0205
기준두께+0.04mm	-0.027259	0.0269
기준두께+0.05mm	-0.033926	0.0333

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 렌즈의 기준두께를 ±0.05mm까지 달리함으로써 수차, 구체적으로 구면수차 및 파면수차를 용이하게 변경할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조로 본 발명의 렌즈성형장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

본 발명의 렌즈성형장치에 따르면, 렌즈설계시 기대되는 렌즈의 수축정도, 즉 수차에 해당하는 다양한 두께를 갖는 교체판을 렌즈성형후 발생하는 렌즈의 수축정도, 즉 오차에 알맞게 교체함으로써 렌즈의 광학적특성을 떨어뜨리지 않으면서 성형시 수축으로 발생하는 렌즈의 두께오차, 특히 중심두께오차를 용이하게 보정할 수 있다.

또한, 렌즈의 두께오차를 용이하게 보정함으로써 오차로 인해 야기되는 렌즈의 수차, 특히 구면수차를 용이하게 보정할 수 있다.

Claims (4)

1. 사출성형기계에 고정되게 설치되는 고정부;

   상기 고정부에 고정되게 설치되며 상면에 렌즈와 대응하는 오목부가 구비되는 고정형판;

   상기 고정부에 대해 상하로 이동 가능하도록 상기 사출성형기계에 설치되는 가동부;

   렌즈성형공간이 확보되도록 상기 고정형판과 소정 간격을 두고 상기 가동부에 고정되게 설치되며 하면에 상기 렌즈와 대응하는 오목부가 구비되는 가동형판;

   상기 가동형판에 대해 상하로 이동 가능하도록 상기 가동부에 설치되며 두께변경이 가능한 이젝팅판;

   상기 이젝팅판에 상기 가동형판의 중심부를 관통하여 상기 가동형판의 오목부까지 연장되게 설치되며 상기 이젝팅판을 따라 상하로 이동 가능하며 성형된 렌즈를 상기 가동형판과 분리하기 위한 이젝팅핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈성능보정이 용이한 렌즈성형장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 이젝팅판은 성형된 렌즈의 두께오차에 따라 교체할 수 있는 다양한 두께를 갖는 다수의 교체판 및 상기 이젝팅핀이 설치되는 비교체판을 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈성형장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 교체판과 상기 비교체판은 볼트에 의해 분리가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 렌즈성형장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 교체판의 두께변화량은 ±0.05mm인 것을 특징으로 하는 렌즈성형장치.

Images