KR101350743B1 - 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈 및 이를 구비하는 줌 광학계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈 및 이를 구비하는 줌 광학계에 관한 것으로서, 구체적으로는 글라스렌즈에 폴리머렌즈 형성시 적외선 차단용 기판을 동시에 접합시켜 일체화시킨 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈 및 이를 구비하는 줌 광학계에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈는 일면에 마이너스 광학파워를 가지는 오목부가 형성된 글라스렌즈; 상기 오목부에 광경화성 폴리머가 충진된 후 자외선 조사에 의해 경화됨으로써 상기 글라스렌즈에 접합되는 폴리머렌즈; 및 상기 오목부에 충진된 광경화성 폴리머 위에 가압된 상태에서 자외선 조사에 의해 상기 폴리머렌즈에 접합되는 적외선 차단용 기판;을 포함하여 이루어져, 상기 글라스렌즈에 상기 폴리머렌즈와 상기 적외선 차단용 기판을 동시에 접합시켜 일체화시킨 것을 특징으로 한다.

Description

적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈 및 이를 구비하는 줌 광학계{Polymer-glass heterogeneity joining lens united substrate for cut-off infrared rays and zoom optics including the same}

본 발명은 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈 및 이를 구비하는 줌 광학계에 관한 것으로서, 구체적으로는 글라스렌즈에 폴리머렌즈 형성시 적외선 차단용 기판을 동시에 접합시켜 일체화시킨 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈 및 이를 구비하는 줌 광학계에 관한 것이다.

최근 CCD(Carge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 촬상소자를 이용한 디지털 카메라 또는 디지털 캠코더와 같은 광학기기가 급속히 확대 보급되고 있으며, 이러한 광학기기에는 설계목적에 따라 다수의 렌즈군을 배열시킨 형태로 이루어지게 되는 줌 광학계가 구비된다.

근래에는 광학기기의 고성능, 소형 경량화 및 저가격화 경향에 따라 이러한 광학기기에 채용되는 줌 광학계 또한 고성능, 소형 경량화 및 저가격화가 요구되고 있는데, 예를 들어 차량 블랙박스용 카메라에는 종래 VGA급 저해상도 사양이 대부분이었던 관계로 전량 글라스 구면렌즈 5매 내지 6매를 조합한 렌즈모듈 즉, 줌 광학계가 적용되어 왔으나 차츰 번호판 인식 등 상세한 화면 기록이 요구됨에 따라 메가픽셀 급 사양이 요구되고 있으며 이를 위해 구면렌즈 조합이 7매 내지 8매에 이르는 렌즈모듈이 개발되어 적용되고 있다.

그러나, 구면 글라스렌즈만으로 메가픽셀 급 해상도를 만족시키기 위해서는 렌즈매수 증가로 인한 사이즈 증가와 비용 증가 부담이 발생하고 있으며 성능면에 있어서도 구면렌즈의 조합만으로는 중심 대비 주변부 해상도 저하를 줄이기가 어려우며 화면 왜곡이나 색수차 발생과 같은 문제점을 극복하기 어렵다는 문제가 있다.

이를 위해 최근에는 줌 광학계가 적은 렌즈 매수로 높은 화질 특성을 만족하도록 하기 위하여 다양한 형태의 렌즈가 개발되고 있으며, 현재 디지털 카메라, IT기기, 보안기기 등의 광학기기에 채용되는 줌 광학계에는 적은 렌즈 매수로 높은 화질 특성을 만족시키기 위한 다양한 형태의 렌즈 중 일형태인 하이브리드 렌즈가 적용되고 있다.

이러한 하이브리드 렌즈는 비구면 형상을 구현하는 것이 어려운 글라스렌즈에 사출성형 공정을 통해 비교적 쉽게 비구면 형상을 구현할 수 있는 플라스틱렌즈를 접합시켜 일체화시킨 형태의 렌즈로서, 줌 광학계에 이러한 하이브리드 렌즈를 적용하면 적은 렌즈 매수로도 고성능이 가능하기 때문에 소형 경량화 및 저가격화가 가능한 줌 광학계를 제조할 수 있게 된다.

한편, 디지털 카메라, 디지털 캠코더, 감시용 카메라 등과 같은 디지털 영상 장치는 CCD 또는 CMOS를 이미지 센서로 사용하고 있으며, 이러한 이미지 센서는 적외선에 보다 민감하게 작용하여 실제 사람의 눈에 보이지 않는 고스트 이미지(Ghost Image)라 불리는 일종의 노이즈를 발생시키기 때문에, 이러한 광학기기에 채용되는 줌 광학계에는 적외선을 차단하기 위한 IR필터(Infrared ray filter)가 구비되어야 하며, 따라서 종래의 줌 광학계는 다수의 렌즈군과 별도로 IR필터를 배치시켜 조립하여야 하기 때문에 제조가 복잡하고 제조비용이 증가하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 글라스렌즈에 폴리머렌즈 형성시 적외선 차단용 기판을 동시에 접합시켜 일체화시킨 새로운 형태의 폴리머-글라스 이종접합렌즈 및 이를 구비하는 줌 광학계를 제공한다.

본 발명의 일실시 예에 따른 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈는 일면에 마이너스 광학파워를 가지는 오목부가 형성된 글라스렌즈; 상기 오목부에 광경화성 폴리머가 충진된 후 자외선 조사에 의해 경화됨으로써 상기 글라스렌즈에 형성되는 폴리머렌즈; 및 상기 오목부에 충진된 광경화성 폴리머 위에 가압된 상태에서 자외선 조사에 의해 상기 폴리머렌즈에 접합되는 적외선 차단용 기판;을 포함하여 이루어져, 상기 글라스렌즈에 상기 폴리머렌즈 형성시 상기 적외선 차단용 기판을 동시에 접합시켜 일체화시킨 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 폴리머렌즈와 상기 적외선 차단용 기판의 접촉면은 평면이며, 상기 적외선 차단용 기판은 기판의 일면에 적외선을 차단하는 코팅층이 형성된 적외선 컷오프 필터(IR cut-off filter)이며, 상기 글라스렌즈는 메니스커스(meniscus) 형상을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 줌 광학계는 상기와 같은 구성을 가지는 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈의 제조방법은 글라스렌즈의 일면에 형성된 마이너스 광학 파워를 갖는 오목부에 광경화성 폴리머를 충진하는 단계; 상기 충진된 광경화성 폴리머 위에 적외선 차단용 기판을 가압하는 단계; 및 상기 적외선 차단용 기판을 가압한 상태에서 자외선을 조사하여 상기 광경화성 폴리머를 경화시키는 단계;를 포함하여 이루어져, 상기 글라스렌즈에 폴리머렌즈 형성시 상기 적외선 차단용 기판을 동시에 접합시켜 일체화시킨 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈는 글라스렌즈에 폴리머렌즈 형성시 적외선 차단용 기판도 동시에 접합시켜 일체화시킴으로써 줌 광학계에 IR필터를 별도로 배치시켜 조립할 필요가 없으며, 따라서 줌 광학계의 조립성을 향상시킬 수 있으며 제조비용을 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈는 적외선 차단용 기판의 일면이 폴리머렌즈와 접합되기 때문에 종래 IR필터와 같이 일면에 빛의 투과성을 높이고 빛의 손실을 줄이기 위한 AR(Anti-reflection) 코팅층을 형성시킬 필요가 없다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈를 나타내는 도면이고,
도 2는 종래의 IR 필터를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 IR cut-off 필터를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈의 제조방법을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.

한편, 첨부 도면에서, 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것이며, 따라서 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 제한되지 않는다.

본 발명은 글라스렌즈에 폴리머렌즈와 적외선 차단용 기판을 동시에 접합시켜 일체화시킨 폴리머-글라스 이종접합렌즈와, 이러한 폴리머-글라스 이종접합렌즈를 포함하는 줌 광학계에 관한 것이다. 다만, 본 발명에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈를 제외한 줌 광학계의 다른 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 사항이므로, 본 명세서에서는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈(10)는 글라스렌즈(20), 폴리머렌즈(30) 및 자외선 차단용 기판(40)을 포함한다.

상기 글라스렌즈(20)의 일면에는 마이너스 광학 파워를 갖는 오목부(22)가 형성되며, 상기 폴리머렌즈(30)는 상기 오목부(22)에 광경화성 폴리머를 충진하여 자외선 조사에 의해 경화시킴으로써 상기 글라스렌즈(20)에 접합되어 일체로 형성된다. 따라서 상기 폴리머렌즈(30)와 글라스렌즈(20)의 접합면은 오목부(22)의 형상으로 즉, 구면으로 이루어지게 되므로, 상기 폴리머렌즈(30)의 일면은 구면으로 형성되게 된다.

상기 자외선 차단용 기판(40)은 글라스렌즈(20)의 오목부(22)에 충진된 광경화성 폴리머 위에 가압된 상태에서 자외선 조사에 의해 상기 폴리머렌즈(30)에 접합되어 일체로 형성된다. 즉, 상기 자외선 차단용 기판(40)은 글라스렌즈(20)에 폴리머렌즈(30) 형성시 상기 폴리머렌즈(30) 위에 동시에 접합되어 일체화된다.

이때, 상기 폴리머렌즈(30)와 자외선 차단용 기판(40)의 접합면은 줌 광학계의 설계목적에 따라 종래 하이브리드 렌즈와 같은 기능상의 효과를 위해 비구면으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 상기 폴리머렌즈(30)와 자외선 차단용 기(40)의 접합면은 평면으로 이루어질 수 있으며, 따라서 상기 폴리머렌즈(30)는 글라스렌즈(20)와의 접합면은 구면으로, 자외선 차단용 기판(40)과의 접합면은 평면으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈(10)는 글라스렌즈(20)에 폴리머렌즈(30) 형성시 적외선 차단용 기판(40)을 동시에 접합시켜 일체화시킨 것으로서, 본 발명에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈(10)를 포함하는 줌 광학계에는 적외선을 차단하기 위한 별도의 IR필터(Infrared-ray filter)를 별도로 배치시켜 조립할 필요가 없다. 따라서 줌 광학계의 조립성을 향상시킬 수 있으며 제조비용을 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈(10)는 글라스렌즈(20)의 어느 일면에 폴리머렌즈(30) 형성을 위한 마이너스 광학 파워를 가지는 오목부(22)가 형성되는데, 이와 같이 글라스렌즈(20)의 어느 일면에 오목부(22)가 형성되고 상기 오목부(22)에 광경화성 폴리머를 충진 후 경화시켜 폴리머렌즈(30)를 글라스렌즈(20)에 접합시켜 일체화시키면 글라스렌즈(20)와 폴리머렌즈(30)의 접합력이 향상되어 바람직하다. 이를 위해, 도 1에서 보이는 바와 같이, 상기 글라스렌즈(20)는 오목부(22)를 가지는 형상인 메니스커스(meniscus) 형상을 갖는 렌즈인 것이 바람직하다.

또한, 상기 적외선 차단 기판(40)은 적외선을 차단하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈(10)는 상기 적외선 차단 기판(40)의 구체적인 구성에 의해 한정되지 않는다. 다만, 이하에서 설명되는 바와 같이 상기 적외선 차단 기판(40)은 적외선 컷오프 필터(IR cut-off filter)인 것이 바람직하다.

도 2는 종래의 IR 필터를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 IR cut-off 필터를 개략적으로 나타내는 도면이다.

상술한 바와 같이, 상기 적외선 차단 기판(40)은 종래의 IR 필터일 수도 있으나 적외선 컷오프 필터인 것이 바람직하며, 이하에서 상세히 설명한다.

도 2에서 보이는 바와 같이, 종래의 IR필터(41)은 기판(42), 상기 기판(42)의 어느 일면에 형성되는 적외선을 차단하기 위한 코팅층(43), 상기 기판(42)의 다른 일면에 형성되는 AR(Anti-reflection)코팅층(44)을 포함하는 구성이며, 도 3에서 보이는 바와 같이, 상기 적외선 컷오프 필터(45)는 기판(42), 상기 기판(42)의 어느 일면에 형성되는 적외선을 차단하기 위한 코팅층(43)을 포함하는 구성이다.

상기 AR코팅층(44)은 빛의 투과성을 높이고 빛의 손실을 줄이기 위한 것이다. 즉, 종래의 IR필터(41)는 적외선을 차단하기 위한 코팅층(43)뿐만 아니라 빛의 투과성을 높이고 빛의 손실을 줄이기 위하여 AR코팅층(44)이 더 형성된 구조로 이루어지지만, 본 발명에 따른 적외선 컷오프 필터(45)는 AR코팅층(44)이 형성되지 구조로 이루어진다.

여기서, 종래의 IR필터(41)가 별도로 AR코팅층(44)을 형성된 구조를 가지는 이유는 종래의 IR필터(41)는 줌 광학계에 있어서 다수의 렌즈와 독립적으로 별도로 구비되기 때문에 다른 렌즈와의 사이에 굴절률이 많이 상이한 공기층이 형성되기 때문이며, 따라서 종래의 IR필터(41)에는 공기층으로 인한 빛의 투과성 저하와 빛의 손실을 방지하기 위한 것으로 AR코팅층(44)이 형성되는 것이다.

그러나, 도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈(10)는 적외선 차단용 기판(40)의 일면이 폴리머렌즈(30)와 완전 접합되어 렌즈와 적외선 차단용 기판(40) 사이에 공기층이 형성되지 않기 때문에, 종래 IR필터(41)와 같이 AR코팅층(44)을 더 형성할 필요가 없는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈(10)에 있어서, 상기 적외선 차단용 기판(40)은 종래 IR필터(41)와 같이 별도로 AR코팅층(44)이 형성되지 않는 적외선 컷오프 필터(45)인 것이 바람직하며, 이로 인하여 제조단가를 낮출 수 있게 된다.

이하 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈의 제조방법을 나타내는 도면으로서, 도 4는 글라스렌즈(20)의 오목부(22)에 광경화성 폴리머(34)를 충진한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 오목부(22)에 충진된 광경화성 폴리머(34) 위에 적외선 차단 기판(40)을 가압한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 자외선(UV)을 조사하여 광경화성 폴리머(34)를 경화시키는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈는, 먼저 글라스렌즈(20)의 일면에 형성된 마이너스 광학 파워를 갖는 오목부(22)에 광경화성 폴리머(34)를 충진시키고, 상기 충진된 광경화성 폴리머(34) 위에 적외선 차단용 기판(40)을 가압한 후, 상기 적외선 차단용 기판(40)을 가압한 상태에서 자외선을 조사하여 상기 광경화성 폴리머(34)를 경화시킴으로써, 제조될 수 있다.

일반적으로, 글라스렌즈(20) 위에 폴리머렌즈(30)를 형성하는 경우에는 오목부(22)에 충진된 광경화성 폴리머(34) 위에 소정의 가압판(또는, 비구면 형상을 구현하기 위한 성형다이)를 가압하고, 상기 가압판을 가압한 상태에서 자외선을 조사하여 광경화성 폴리머(34)를 경화시킨 후, 상기 가압판을 제거하는 공정을 거치게 된다.

그러나, 본 발명의 일실시 예에 따른 제조방법에 의하면, 상기 적외선 차단용 기판(40)이 일반적인 가압판의 기능을 수행하게 되지만, 광경화성 폴리머(34)를 경화시킨 이후에는 별도로 적외선 차단용 기판(40)을 제거할 필요가 없기 때문에, 도 1에 도시된 폴리머-글라스 이종접합렌즈(10)를 간단한 공정으로 쉽게 제조할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머-글라스 이종접합렌즈는 글라스렌즈에 폴리머렌즈와 적외선 차단용 기판을 동시에 접합시켜 일체화시킴으로써 줌 광학계의 조립성을 향상시킬 수 있으며 제조비용을 감소시킬 수 있도록 한 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

10 : 폴리머-글라스 이종접합렌즈 20 : 글라스렌즈
30 : 폴리머렌즈 40 : 적외선 차단 기판

Claims (6)

1. 일면에 마이너스 광학파워를 가지는 오목부가 형성된 글라스렌즈;
   상기 오목부에 광경화성 폴리머가 충진된 후 자외선 조사에 의해 경화됨으로써 상기 글라스렌즈에 형성되는 폴리머렌즈; 및
   상기 오목부에 충진된 광경화성 폴리머 위에 가압된 상태에서 자외선 조사에 의해 상기 폴리머렌즈에 접합되는 적외선 차단용 기판;을 포함하여 이루어져,
   상기 글라스렌즈에 상기 폴리머렌즈 형성시 상기 적외선 차단용 기판을 동시에 접합시켜 일체화시킨 것을 특징으로 하는 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 폴리머렌즈와 상기 적외선 차단용 기판의 접촉면은 평면인 것을 특징으로 하는 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 적외선 차단용 기판은 기판의 일면에 적외선을 차단하는 코팅층이 형성된 적외선 컷오프 필터(IR cut-off filter)인 것을 특징으로 하는 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 글라스렌즈는 메니스커스(meniscus) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈를 포함하여 이루어지는 줌 광학계.
6. 적외선 차단용 기판이 일체화된 폴리머-글라스 이종접합렌즈의 제조방법에 있어서,
   글라스렌즈의 일면에 형성된 마이너스 광학 파워를 갖는 오목부에 광경화성 폴리머를 충진하는 단계;
   상기 충진된 광경화성 폴리머 위에 적외선 차단용 기판을 가압하는 단계; 및
   상기 적외선 차단용 기판을 가압한 상태에서 자외선을 조사하여 상기 광경화성 폴리머를 경화시키는 단계;를 포함하여 이루어져,
   상기 글라스렌즈에 폴리머렌즈 형성시 상기 적외선 차단용 기판을 동시에 접합시켜 일체화시킨 것을 특징으로 하는 폴리머-글라스 이종접합렌즈의 제조방법.
   
   

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