KR100773813B1 - 플라스틱 렌즈 및 그 제조 방법과 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거울 프레임의 내경을 수정할 필요없으나 외경이 일정한 플라스틱 렌즈를 제공하는 것을 과제로 한다.

이를 위해, 사출 게이트(9)의 개소를 제외한 원주상의 적어도 3등분한 3개소에 각각 중심(O)까지의 거리를 동일하게 한 볼록부(3)가 형성되고, 이들 볼록부(3)의 외면이 거울 프레임으로의 설치 부위로 되어 있다. 이 렌즈의 직경은 바람직하게는 50mm 이상이고, 중심의 두께는 가장 얇게 형성되어 있다.

플라스틱 렌즈, 플라스틱 렌즈 제조 방법과 제조 장치.

Description

플라스틱 렌즈 및 그 제조 방법과 제조 장치{PLASTIC LENS AND METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SAME}

도 1은 플라스틱 렌즈의 평면도이다.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 3은 정면도이다.

도 4는 이면도이다.

도 5는 반부의 금형을 제외한 렌즈 성형 후의 금형 평면도이다.

도 6은 도 5의 금형의 측단면 개략도이다.

도 7은 조정 피스의 사시도이다.

[부호의 설명]

1 : 렌즈 본체 3 : 볼록부

5 : 제 1 형판(mold base) 6 : 제 1 거울면 피스(mirror piece)

7 : 제 2 형판 8 : 제 2 거울면 피스

9 : 사출 게이트 10 : 캐비티(cavity)

11 : 간극부 12 : 조정 피스

본 발명은 플라스틱 렌즈, 특히 프로젝터용의 직경 50mm이상의 대형 플라스틱 렌즈에 관한 것이다. 또한, 이러한 플라스틱 렌즈의 제조 방법과 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 플라스틱 렌즈는 사출 성형, 사출 압축 성형 등에 의해 제조되어 있다. 종래의 플라스틱 렌즈의 사출 성형은 사출 성형기를 사용하여 실린더 내에서 가열 용융된 수지를 형체력이 가해지는 금형 내로 사출하고, 냉각해서 인출하는 공정을 밟는 것이며, 사출 압축 성형은 상기의 금형 내에서 용융된 수지를 사출 후, 캐비티 부분을 압축하면서 냉각을 행하는 것이다. 사출 압축 성형은 특히, 직경 50mm이상의 렌즈나 두께(5mm이상)의 렌즈의 성형에 유효하고, 비디오 프로젝터 렌즈나, 레이저 주사 광학계의 fθ렌즈의 성형에 잘 사용되어 있으며, 통상의 사출 성형 보다도 낮은 사출 압력에서 성형할 수 있으므로 내경 변형률이 적고, 고 정밀한 플라스틱 렌즈를 제조할 수 있다(특허문헌1 참조).

그러나, 플라스틱 렌즈의 경우, 형(型) 가공 상의 오차 등에 의해 성형된 렌즈의 외경이 설계값에서 약간 벗어나는 경우가 있다. 성형된 렌즈의 외경이 설계값과 같지 않다면 렌즈를 끼워넣는 거울 프레임과의 사이에서 간극이 생겨 광축이 편향되거나, 지나치게 타이트(tight)하여 렌즈에 변형이 생긴다는 문제가 발생해버린다. 따라서, 렌즈 외경이 설계값대로 성형될 수 없었던 경우에는 편차 만큼을 고려하여 렌즈 외경의 전체 둘레에 있어서의 형 가공을 다시 하고, 재차 성형을 다시 해서 설계값대로의 렌즈의 외경이 되도록 대처하고 있었다.

[특허문헌1]일본 특허공개 평 7-148795호 공보(제 2 쪽, 도 1)

그러나, 한번 렌즈 성형을 한 후에 렌즈 외경의 전체 둘레에 대한 형 형상을 수정하도록 다시 형 가공을 행하는 것은 필요없는 공정이 증가하고 대단히 번잡한 작업이 되며, 비용 상승이나 납기의 지체로 이어져 있었다.

따라서, 본 발명은 재차 형 가공을 행하게 해도 렌즈 외경의 전체 둘레가 아니라 일부만의 형 가공으로 끝나거나, 또는 재차 형 가공을 행할 필요가 없고, 렌즈 외경의 수정이 용이한 플라스틱 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 외경 수정이 용이한 플라스틱 렌즈의 제조 방법과 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 플라스틱 렌즈는 사출 게이트 개소를 제외한 원주상의 적어도 3등분한 3개소에 각각 중심까지의 거리를 동일하게 한 볼록부가 형성되고, 이들 볼록부 외면이 거울 프레임으로의 설치 부위로 되어있는 것이다. 또한, 본 발명의 제조 방법은 렌즈 본체부를 성형하는 금형의 캐비티의 외주에 설치된 사출 게이트로부터 캐비티내로 수지 재료를 주입하는 공정, 게이트 형성 개소와는 상이한 캐비티의 외주에 적어도 외주를 3등분한 위치에 형성되어 캐비티와 연통하는 간극부 내에서 볼록부를 성형하는 공정, 및 상기 간극부 내에서 성형되는 볼록부의 크기를 미리 조정 피스의 조정에 의해 결정하는 공정을 포함하는 것이다. 또한, 본 발명의 제조 장치는 제 1 형판에 제 1 거울면 피스를 설치함과 아 울러 제 2 형판에 제 2 거울면 피스를 설치하고, 상기 제 1 및 제 2 거울면 피스의 거울면 사이에 사출 게이트와 연통하는 캐비티를 형성하며, 캐비티의 외주 가장자리 외측의 등분된 적어도 3개소의 제 1 및 제 2 형판 사이에 간극부를 형성하고, 이들 간극부에 상기 캐비티 외주 가장자리까지의 거리를 조정할 수 있는 조정 피스를 설치한 것이다.

이하에서, 본 발명의 적합한 실시형태를 도면을 참조로 해서 설명한다.

도 1에 도시한 플라스틱 렌즈의 평면도는 렌즈 본체부(1)의 외주에 플랜지부(2)가 형성되고, 원주상의 적어도 3등분한 3개소에 각각 중심(O)까지의 거리를 동일하게 한 볼록부(3)가 형성되어 있다. 이 플라스틱 렌즈의 직경은 50 ∼ 60mm이상의 것이 예정되어 있다.

도 2는 도 1에 있어서의 A-A선 단면을 도시하며, 렌즈 본체(1)의 중심 부분이 가장 얇게 형성되고, 외주로 갈수록 점차 두께를 두껍게 한 것이다. 이와 같이 대 구경에서 중심의 두께는 얇고, 외주의 두께는 두꺼운 렌즈에서는 사출 게이트로부터 유입된 용융 수지의 흐름이 외주부는 빠르고, 중심부는 얇으므로 느리게 흐르게 된다. 외주부에 있어 수지의 흐름이 서로 만나는 개소에서 용접선이 발생하기 쉽고, 또한 외주부에 요철이 성형되기 쉬우며, 렌즈 외경이 변화되기 쉽다. 렌즈 본체(1)의 외주에 형성되는 플랜지부(2)의 원주상의 적어도 수 개소에 볼록부(3)를 형성함으로써, 이 볼록부(3)로부터 렌즈 중심(O)까지의 거리를 동일하게 설계함으로써, 볼록부(3) 이외의 외주부에 요철이 성형되어 있어도 도시되어있지 않은 거울 프레임에 이 플라스틱 렌즈를 끼워넣을 때에 볼록부(3)가 거울 프레임의 내주면에 당접하므로 광축 위치를 맞출 수 있다. 렌즈 외경이 설계값대로 성형할 수 없었다고 해도, 외경 전체 둘레가 아니라 복수의 볼록부(3)에 대응하는 부분만의 형 가공을 다시 하면 되므로, 형 가공의 수정을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 볼록부(3) 이외의 렌즈 외주부에 다소의 요철이 있어도 복수의 볼록부(3)의 외경이 설계값대로라면 되기 때문에 전체적인 형의 정밀도, 성형(成型) 조건 등도 높은 정밀도가 필요없게 되는 것은 전술한 바와 같다. 도 3은 도 1의 정면도이고, 도 4는 도 1의 저면도를 도시하며, 저면도에 나타난 다수의 구멍(4)은 금형의 이젝트 핀(eject pin)이 설치된 부분이다.

도 5 및 도 6은 이 플라스틱 렌즈 성형용의 금형을 도시하고, 도 5에서는 제 1 형판(5)과 제 1 거울면 피스(6)를 제외한 평면도를 도시하며, 제 2 형판(7)과 제 2 거울면 피스(8)의 상면에 성형된 플라스틱 렌즈가 적재되어있는 상태를 도시한다. 상기 제 1 및 제 2 거울면 피스(6, 8)의 거울면(6A, 8A) 사이에 사출 게이트(9)와 연통하는 캐비티(10)를 형성해두고, 캐비티(10)의 외주 가장자리 외측의 등분된 적어도 3개소의 제 1 및 제 2 형판(5, 7)의 사이에 간극부(11)를 형성하고 있다. 이들 간극부(11)에 캐비티(10)의 외주 가장자리까지의 거리를 조정할 수 있는 조정 피스(12)를 설치하고 있다. 조정 피스(12)는 도 7에 도시한 바와 같이 장공(12A)을 형성하고 있고, 이 장공(12A)에 볼트를 삽입 통과해서 제 2 형판(7)에 고정하도록 되어 있다. 이 장공(12A)의 존재로 인해 캐비티 외주 가장자리까지의 거리를 조정할 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시한 있는 바와 같은 금형을 사용하여 플라스틱 렌즈를 제 조하는 공정으로서는 렌즈 본체부(1)를 성형하는 금형의 캐비티(10)의 외주에 설치된 사출 게이트(9)로부터 캐비티(10)내로 수지 재료를 주입하는 공정, 게이트 형성 개소와는 상이한 캐비티(10)의 외주에 적어도 외주를 3등분한 위치에 형성되어 캐비티(10)와 연통하는 간극부(11)내에서 볼록부(3)를 성형하는 공정, 및 간극부(11)내에서 성형되는 볼록부(3)의 크기를 미리 조정 피스(12)의 조정에 의해 결정하는 공정을 포함하고 있는 것이다. 간극부(11)는 3개소 뿐만아니라 4개소 이상 형성할 수도 있다. 따라서, 볼록부(3)는 4이상 성형되어도 좋다. 이와 같은 공정에 의해 렌즈를 성형하고, 성형된 렌즈 외경을 측정하여 설계값으로부터 벗어난 경우에는 그것을 수정할 필요가 있다. 그 경우, 제 1 거울면 피스(6), 제 2 거울면 피스(8)는 가공을 다시 할 필요가 없고, 제 1 형판(5)만의 수정으로 대응할 수 있다. 그 경우라도, 제 1 형판(5) 그 자체 형상을 가공기에 의해 재형성하지 않고, 조정 피스(12)의 위치를 조정하는 것만으로 대응할 수 있다. 즉, 성형된 렌즈 외경이 설계값보다 큰 경우에는 조정 피스(12)를 고정하고 있는 볼트를 느슨하게 풀어 장공(12A)을 따라 조정 피스(12)를 렌즈 중심 방향으로 이동시키고, 설계값과의 편차 만큼을 흡수할 수 있는 위치에서 볼트(A)를 체결해서 조정 피스(12)를 고정한다. 이 상태에서 재차 성형을 다시해서 설계값대로의 외경의 렌즈를 제조한다. 이 조정을 반복하여 설계값대로의 렌즈가 되도록 형(型) 형상을 재배치할 수 있다. 이렇게 함으로써 형(型) 그 자체의 형상을 가공기에 의해 재형성할 필요없이 조정 피스(12)의 위치를 조정하는 것만으로 간단히 외경의 조정을 행하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 사출 게이트 개소를 제외한 원주상의 적어도 3등분한 3개소에 각각 중심까지의 거리를 동일하게 한 볼록부가 형성되고, 이들 볼록부 외면이 거울 프레임으로의 설치 부위로 되어있어서 복수의 볼록부가 거울 프레임의 내주면에 당접하여 렌즈를 지지하게 되므로, 렌즈 외경이 설계값대로 성형될 수 없었다고 해도 외경 전체 둘레가 아니라 복수의 볼록부에 대응하는 부분만의 형 가공을 다시하면 되므로 형 가공의 수정을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 볼록부 이외의 렌즈 외주부에 다소의 요철이 있어도 복수의 볼록부의 외경이 설계값대로라면 되므로 전체적인 형의 정밀도, 성형 조건 등도 높은 정밀도가 필요없게 된다.

본 발명에 의한 플라스틱 렌즈의 제조 방법에 있어서는, 렌즈 본체부를 성형하는 몰드(mold)의 캐비티의 외주에 설치된 게이트로부터 캐비티내로 수지 재료를 주입하는 공정, 게이트 형성 개소와는 상이한 캐비티의 외주에 적어도 외주를 3등분한 위치에 형성되어 캐비티와 연통하는 간극부 내에서 볼록부를 성형하는 공정, 및 상기 간극부 내에서 성형되는 볼록부의 크기를 미리 조정 피스의 조정에 의해 결정하는 공정을 포함하므로, 조정 피스의 조정에 의해 볼록부로부터 렌즈 중심까지의 거리를 동일하게 할 수 있고, 렌즈의 광축 위치를 고 정밀도로 관리할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 플라스틱 렌즈의 제조 장치에 있어서는 제 1 형판에 제 1 거울면 피스를 설치함과 아울러 제 2 형판에 제 2 거울면 피스를 설치하고, 상기 제 1 및 제 2 거울면 피스의 거울면 사이에 사출 게이트와 연통하는 캐비티를 형성하며, 캐비티의 외주 가장자리 외측의 등분된 적어도 3개소의 제 1 및 제 2 형판 사이에 간극부를 형성하고, 이들 간극부에 상기 캐비티 외주 가장자리까지의 거리 를 조정할 수 있는 조정 피스를 설치했으므로 광축 위치의 정밀도가 높은 플라스틱 렌즈를 제조할 수 있고, 거울 프레임의 내경을 수정할 필요를 없게 할 수 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 렌즈 본체부를 성형하는 금형의 캐비티의 외주에 설치된 사출 게이트로부터 캐비티내로 수지 재료를 주입하는 공정,

   게이트 형성 개소와는 상이한 캐비티의 외주에 형성되어 캐비티와 연통하는 간극부 내에서 볼록부를 성형하는 공정, 및

   상기 간극부 내에서 성형되는 볼록부의 크기를 미리 조정 피스의 조정에 의해 결정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 렌즈의 제조 방법.
4. 사출 게이트 개소를 제외한 원주상의 적어도 3등분한 3개소에 각각 중심까지의 거리를 동일하게 한 볼록부가 형성되고, 이들 볼록부 외면이 거울 프레임으로서의 설치 부위로 되어있는 플라스틱 렌즈의 제조 장치로서,

   제 1 형판에 제 1 거울면 피스를 설치함과 아울러 제 2 형판에 제 2 거울면 피스를 설치하고,

   상기 제 1 및 제 2 거울면 피스의 거울면 사이에 사출 게이트와 연통하는 캐비티를 형성하며,

   캐비티의 외주 가장자리 외측의 등분된 적어도 3개소의 제 1 및 제 2 형판 사이에 간극부를 형성하고,

   이들 간극부에 상기 캐비티 외주 가장자리까지의 거리를 조정할 수 있는 조정 피스를 설치한 것을 특징으로 하는 플라스틱 렌즈의 제조 장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 볼록부는 적어도 상기 외주를 3등분한 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 렌즈의 제조방법.

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