KR101462471B1 - 안경 렌즈 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안경 렌즈 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 안경 렌즈 제조방법은 안경 착용자의 시력 특성에 따라 안경렌즈 표면의 곡률값을 산출하는 단계;와, 3D 프린터의 스테이지에 베이스 안경렌즈를 배치하는 단계; 및, 3D 프린터의 헤드 노즐을 통해 베이스 안경렌즈의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면에 렌즈 원료를 분사하여 상기 곡률값에 대응하는 곡면부;를 적층 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 베이스 안경렌즈에 착용 대상자의 광학적 특성을 반영한 곡면부를 적층 형성하여 맞춤형 안경렌즈를 간편하게 제작할 수 있는 안경 렌즈 제조방법이 제공된다.

Description

안경 렌즈 제조방법{The manufacturing method of glasses lens}

본 발명은 안경 렌즈 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3D 프린터를 이용하여 베이스 안경렌즈에 착용 대상자의 광학적 특성을 반영한 곡면부를 적층 형성하여 맞춤형 안경렌즈를 간편하게 제작할 수 있는 안경 렌즈 제조방법에 관한 것이다.

이중 초점 안경 렌즈는 나이가 들어감에 따라 눈의 조절 기능이 상실되어 근거리 초점을 맞추는데 어려움을 겪는 의학적 상태인 노안으로부터 고통받는 사람들에 의해 오랜 기간 동안 사용되어 왔다. 이중 초점 렌즈는 각각 서로다른 굴절력(optical power)을 갖는 2개의 영역을 가지는데 안경 렌즈의 중심에는 윈용 굴절력를, 안경렌즈 하단 내측 영역(독서등 근거리 작업을 하기 위해 눈의 주시선이 지나가는 영역)에는 근용 굴절력을 배치시켜 원거리 작업과 근거리 작업을 원활하게하고 있다.

이렇게 함으로서 안경렌즈 착용자가 단순히 응시하는 위치를 바꿈으로써, 착용자가 원거리 또는 근거리에 대해 초점을 맞출 수 있게 한다. 그러나, 착용자의 주시선이 서로 다른 렌즈 영역들을 지나갈 때 급격한 굴절력 및 상의도약 현상이 나타남으로서 갑작스러운 상의 이동현상 등의 안정피로가 발생하여 착용함에 불편함을 경험한다. 따라서, 누진 다초점 렌즈가 개발되었는데 이는 원용부 근용부 영역들 간에 굴절력과 상의 도약에 있어서 매끄러운 변화를 제공하도록 개발되었다

기존의 누진 다초점 렌즈들은 일반적으로 3개의 영역, 즉 원거리 작업을 위한 상부 영역, 근거리 작업을 위한 하부 영역, 상기 두개의 영역들 간의 가교 역할을 하는 중간 누진대(progression corridor)를 가지고 있다.

도 1은 일반적인 누진 렌즈의 영역을 나타내고 있다. 비교적 낮은 굴절력을 갖는 원거리 작업을 위한 원용부(distance area)(2), 비교적 높은 굴절력을 갖는 근거리 작업을 위한 근용부(reading area)(4)을 갖는다. 그리고 원용부 굴절력에서 근용부 굴절력으로 의 변하는 굴절력 분표를 갖는 중간 누진대(6)는 원용부와 근용부를 연결한다. 또한 중간 누진대와 렌즈 경계(1)에 인접해 있는 외측 영역들(8)은 다양한 굴절력과 프리즘굴절력 분포를 가지고 있다.

일반적으로 누진렌즈의 후면은 구면 또는 토릭면을 형성하여 기본 굴절력을 갖도록한다.

전면은 Extended Polynomial 인 x,y다항식으로 전개되며 전면 누진인 경우 전면의 면(surface)의 방정식은 식 1 와 같다.

.... [식 1]

여기서 c는 곡률반경이고, k는 코닉계수이며,

는

형태의 다항식이고

는 그 계수이다.

일반적으로 안경렌즈 또는 누진렌즈는 식 (1)과 같은 설계 데이터에 따라 제조된 세라믹 몰드에 의해 제작된 글라스 몰드에 의해 제조된다. 전 후면용 두 조각의 글라스 몰드를 겹쳐 놓은 다음 글라스 몰드의 둘레를 따라 접착제 테이프를 부착하여 접착제 테이프가 서로 어느 정도 겹쳐질 때까지 부착한다. 그런 다음, 글라스 몰드와 접착제 테이프 사이의 공간에 플라스틱 단량체를 주입한다. 단량체가 주입된, 조립된 유리 몰드 안경렌즈를 열반응로(a heating furnace)에 넣어 플라스틱을 경화시킨다. 이는 도 2에 도시된 바와 같다. 플라스틱을 경화한 다음 접착제 테이프를 분리하고 글라스 몰드를 제거하여 안경렌즈를 제조할 수 있다. 일반적으로 고굴절 플라스틱 단량체가 안경렌즈 제조용으로 사용되는데, 이는 수지의 굴절률이 높을수록 동일한 굴절력의 렌즈를 더 얇게 만들 수 있기 때문이다.

이러한 일반적인 안경렌즈 또는 누진다초점 렌즈의 제조방법은 공정 중 기포 형성의 문제, 누액의 문제가 종종 발생하여 수율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 3D 프린터를 이용하여 베이스 안경렌즈에 착용 대상자의 광학적 특성을 반영한 곡면부를 적층 형성하여 맞춤형 안경렌즈를 간편하게 제작할 수 있는 안경 렌즈 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 안경 착용자의 시력 특성에 따라 안경렌즈 표면의 곡률값을 산출하는 단계;와, 3D 프린터의 스테이지에 베이스 안경렌즈를 배치하는 단계; 및, 3D 프린터의 헤드 노즐을 통해 베이스 안경렌즈의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면에 렌즈 원료를 분사하여 상기 곡률값에 대응하는 곡면부;를 적층 형성하는 단계;를 포함하는 안경 렌즈 제조방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 곡면부는 표면이 높이에 따라 직경이 점진적으로 감소하는 원판으로 이루어져 이중초점렌즈용 곡면부를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 곡면부는 표면이 높이에 따라 단면적이 점진적으로 감소하는 자유곡면으로 이루어져 누진다초점렌즈용 곡면부를 형성하며, 상기 곡면부의 표면(surface) 곡률값은 [식 1]에 의해 도출되는 것이 바람직하다.

.... [식 1]

(여기서, c는 곡률반경이고, k는 코닉계수이며,

는

형태의 다항식이고

는 그 계수이다.)

또한, 상기 곡면부를 적층 형성하는 단계는, 산출된 표면 곡률값을 기초로 높이에 따른 계층별 표면적을 추출하고, 3D 프린터 헤드 노즐을 통해 각 계층별 표면적들에 대응하는 위치에 렌즈 원료를 분사하여 곡면부를 적층 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 곡면부는 열경화성 초자로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 3D 프린터를 이용하여 베이스 안경렌즈에 착용 대상자의 광학적 특성을 반영한 곡면부를 적층 형성하여 맞춤형 안경렌즈를 간편하게 제작할 수 있는 안경 렌즈 제조방법이 제공된다.

도 1은 일반적인 누진 렌즈의 영역을 나타내는 도면
도 2는 캐스팅형 안경렌즈 제조 방법의 개념도
도 3 내지 도 4는 본 발명 안경 제조 방법의 제조과정을 나타내는 개략 구성도,
도 5는 도 4에 의해 제조된 안경렌즈의 평면 구성도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 안경 제조 방법의 제조과정을 나타내는 개략 구성도이고,
도 7은 도 6에 의해 제조된 안경렌즈의 평면구성도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 안경 렌즈 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

발명의 설명에 앞서, 본 발명에서 사용되는 3D 프린터를 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 3D 프린터는 정교한 물체를 만들 수 있다. 물체의 맨 아래쪽부터 미세한 두께로 쌓아 올리는 방법은 표현의 한계에서 자유롭다. 질감이 다른 두 원료를 배합해 서로 다른 질감을 내는 물체의 모형을 만들 수 있다는 3D 프린터의 장점이다. 두 가지 원료를 배합해 원료와 다른 색상을 낸다거나, 연성과 경성 원료를 배합해 중간 정도 연성을 갖는 물질을 만들 수 있다. 원료 배합의 비율에 따라 완성되는 물체의 질감이나 색상을 다양하게 조절할 수 있다. 현재는 두가지 원료를 배합해 쓰는 3D 프린터만 출시됐지만, 이론적으로는 서너 가지 원료를 한꺼번에 이용하는 것도 가능하다.

현재 이 같은 3D 프린터 기술을 가장 많이 이용하는 이들은 산업체다. 완성된 제품을 보기 전, 3D 캐드 소프트웨어로 디자인한 제품을 완성품과 거의 흡사하게 만들어볼 수 있다. 원료 배합을 통해 다양한 질감을 나타낼 수 있어 견본 제품의 완성도도 높다.

디자인을 의논하는 업체끼리 3D 프린터를 이용하고 있다면, 3D 프린팅 파일을 e메일로 주고받으며 수 시간 만에 견본품을 완성해 의견을 교환할 수도 있다. 바다 건너 있는 업체끼리도 실시간으로 견본 제품을 직접 보며 의견을 주고받을 수 있는 셈이다. 이 과정에서 생기는 이익이 크다.

물체의 면적에 따라 물체를 만드는 데 걸리는 시간은 천차만별이지만 가로 5cm, 세로 2cm 정도 면적에 두께 5mm 물체를 만드는 데 2012년 현재 약 25분정도 걸린다. 현재에 개발된 3D 프린터는 원료가 되는 광경화성수지가 자외선에 굳는 시간을 생각하면, 프린터 헤드가 움직이는 속도를 높이는 데 한계가 있는데 향후 크게 개선될 것이다.

3D 프린터를 이용하는 산업분야는 다양하다. 가전산업, 우주항공, 자동차, 소비재, 완구는 물론이고, 의료분야까지 이용되고 있다.

차곡차곡 얇은 두께로 원료를 쌓아올려 물체를 만드는 3D 프린터를 특히 안경렌즈 가공에 이용하면 기존 캐스팅형 렌즈제작방식 또는 초정밀 가공기(DTM;Diamond Tunning Machine) 등을 이용한 프리폼 형태의 플라스틱 초자를 직접 가공에 비해 재료의 낭비 및 일반 개인 안경점에서도 장비를 갖추고 소비자에게 1대1 대응이 가능하며, 개개인의 광학적 특성을 반영한 맞춤형 안경렌즈의 생산이 가능할 것이다.

지금부터는 상술한 안경 렌즈 제조방법의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1실시예에서는 이중초점렌즈를 제조하는 것으로 예를 들어 설명한다.

이러한 안경 렌즈 제조방법에 따르면, 안경 착용자의 시력을 측정하여 광학적 특성에 따라 요구되는 이중초점렌즈의 곡률값을 구하고(S10), 도 3과 같이 안경 착용자의 시력에 따라 전면과 후면에 시력 보정용 곡률을 갖는 베이스 안경렌즈(110)를 선정하여 3D 프린터의 스테이지(10)에 배치(S20)한 다음, 도 4 및 도 5와 같이 3D 프린터의 헤드 노즐(20)을 통해 열경화성 초자로 이루어지는 렌즈 원료를 상기 베이스 안경렌즈에 계층별로 분사하면서 상기 S10단계에서 구한 곡률값에 따라 이중 초점렌즈용 곡면부(120)를 적층 형성(S30)한다.

이때, 상기 3D 프린터의 헤드 노즐(20)을 통해 베이스 안경렌즈(110)에 적층된 열경화성 초자로 이루어지는 렌즈 원료는 높이에 따라 각 계층별로 직경이 점진적으로 작아지도록 적층되면서 곡면부(120)를 형성하며, 후처리공정을 통해 경화된다. 여기서, 상기 곡면부(120)의 직경과, 높이, 곡률은 안경 착용자의 시력에 따라 변경 가능하다.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 안경 렌즈 제조방법에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 안경 제조 방법의 제조과정을 나타내는 개략 구성도이고, 도 7은 도 6에 의해 제조된 안경렌즈의 평면구성도이다.

본 발명의 제2실시예에서는 누진다초점렌즈를 제조하는 것으로 예를 들어 설명한다.

본 발명의 제2실시예에서의 곡면부(120')를 형성하는 과정은 제1실시예와 동일하다. 다만, 안경 착용자의 시력에 따른 광학적 특성을 측정하여 안경 착용자에게 요구되는 누진다초점렌즈의 곡률값을 구하는 단계(S10')와, 상기 곡률값을 이용하여 베이스 안경렌즈의 표면에 형성하는 곡면부(120')를 적층 형성(S30')하되, 상기 곡면부(120')의 표면이 높이에 따라 단면적이 점진적으로 감소하는 자유곡면으로 이루어져 누진다초점렌즈용 곡면부를 구성하는 점에서 제1실시예와 차이를 갖는다.

한편, 상기 누진다초점렌즈용 곡면부(120')의 표면 곡률값은 다음 식 1을 이용하여 얻어진다.

.... [식 1]

여기서 c는 곡률반경이고, k는 코닉계수이며,

는

형태의 다항식이고

는 그 계수이다.

즉, 누진다초점렌즈의 표면 형상은 식(1)에 의해 표현 가능하므로, 3D 프린터로 개별 적층을 위한 계층별 표면적을 추출하는 것이 가능하게 된다. 따라서 도 6 및 도 7과 같이 이러한 각각의 일정한 두께의 계층별 표면적들을 적층하여 베이스 안경렌즈(110) 전면에 복수의 곡면부(120')를 적층 함으로써 필요로 하는 누진다초점렌즈의 형상을 만들 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 안경 착용자의 시력을 측정하고, 이에 따라 안경렌즈의 곡률을 구한 다음, 현장에서 곧바로 베이스 안경렌즈(110)에 이중초점렌즈용 곡면부(120) 또는 누진다초점렌즈용 곡면부(120')를 적층 형성할 수 있으므로, 착용 대상자의 광학적 특성을 반영한 맞춤형 안경렌즈를 간편하고 신속하게 제작할 수 있는 이점을 제공한다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

10:스테이지
20:3D 프린더 노즐 헤드
110:베이스 안경렌즈
120:곡면부

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 안경 착용자의 시력 특성에 따라 안경렌즈 표면의 곡률값을 산출하는 단계;
   3D 프린터의 스테이지에 베이스 안경렌즈를 배치하는 단계; 및,
   3D 프린터의 헤드 노즐을 통해 베이스 안경렌즈의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면에 렌즈 원료를 분사하여 상기 곡률값에 대응하는 곡면부;를 적층 형성하는 단계;를 포함하며,
   상기 곡면부는 표면이 높이에 따라 단면적이 점진적으로 감소하는 자유곡면으로 이루어져 누진다초점렌즈용 곡면부를 형성하며, 상기 곡면부의 표면(surface) 곡률값은 [식 1]에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 안경 렌즈 제조방법.
   

   

   .... [식 1]
   (여기서, c는 곡률반경이고, k는 코닉계수이며,

   

   는

   

   형태의 다항식이고

   

   는 그 계수이다.)
4. 제 3항에 있어서,
   상기 곡면부를 적층 형성하는 단계는, 산출된 표면 곡률값을 기초로 높이에 따른 계층별 표면적을 추출하고, 3D 프린터 헤드 노즐을 통해 각 계층별 표면적들에 대응하는 위치에 렌즈 원료를 분사하여 곡면부를 적층 형성하는 것을 특징으로 하는 안경 렌즈 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 곡면부는 열경화성 초자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 안경 렌즈 제조방법.

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