KR101597520B1 - 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법, 상기 제조방법으로 제조된 광학렌즈 성형용 금형 및 상기 금형을 이용한 광학렌즈 제조방법 - Google Patents

광학렌즈 성형용 금형의 제조방법, 상기 제조방법으로 제조된 광학렌즈 성형용 금형 및 상기 금형을 이용한 광학렌즈 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 렌즈 성형을 위한 금형의 홈을 프로브의 가압을 통해 형성할 수 있어, 금형의 제조비용 및 제조시간을 절감할 수 있는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법, 상기 제조방법으로 제조된 광학렌즈광학렌즈및 상기 금형을 이용한 마이크렌즈 제조방법에 관한 것이다.

Description

광학렌즈 성형용 금형의 제조방법, 상기 제조방법으로 제조된 광학렌즈 성형용 금형 및 상기 금형을 이용한 광학렌즈 제조방법{producing method for forming mold of optical lens, optical lens of the same producing method and producing method for optical lens using the same mold}
본 발명의 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 렌즈 성형을 위한 금형의 홈을 프로브의 가압을 통해 형성할 수 있어, 금형의 제조비용 및 제조시간을 절감할 수 있는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법, 상기 제조방법으로 제조된 광학렌즈 성형용 금형 및 상기 금형을 이용한 광학렌즈 제조방법에 관한 것이다.
광학렌즈는 광통신, 광 정보 저장장치, 센서, 디스플레이 등의 차세대 광학시스템에서 요구되는 중요한 구성요소이다.
상기 광통신 분야에서는 대용량 광 효율을 좌우하는 멀티채널 송수신 모듈 등에 적용이 되어 대용량 및 효율, 멀티채널화의 핵심부품으로 이용되고 있다.
또한, 상기 광통신 분야에서는 수십 ~ 수백 사이즈를 갖는 마이크로 글래스 렌즈의 요구가 급격하게 증가하고 있는 실정이다.
또한, 상기 광 정보 저장장치 분야에서는 데이터 기록을 담당하는 CD 및 DVD등의 광 기록 정보 분야에 적용될 수 있고, 센서 영역에서는 광의 민감도를 향상시킴으로 고효율 광학/이미지 센서 응용분야에 적용될 수 있다.
또한, 디스플레이 영역에서는 백라이트 구형 부품 및 레이저 프로젝션 유닛에 폴리곤 미러와 함께 적용되어 영상 구현 부품분야로 이용될 수 있다.
이와 같은 광학렌즈를 제조하기 위하여, 에칭을 이용하는 방법과 금형을 이용한 방법이 이용되고 있다.
한국특허출원 출원번호 제2003-0005197호에는 에칭방법을 이용한 광학렌즈의 제조방법이 개시되어 있다.
이는 유리기판을 반도체 공정으로 에칭하여 렌즈 어레이를 직접 성형하는 것으로, 렌즈의 곡률반경을 자연적으로 형성하기 때문에 정밀한 광학 제어를 위한 구면 또는 비구면 형상의 제작이 어렵다.
더욱이, 에칭기법을 이용하게 되면, 마스크를 이용하여 패턴을 형성하기 때문에 제조비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.
금형을 이용하는 방법으로는 한국특허출원 출원번호 제2012-0132714호에 광학렌즈 제조를 위한 금형장치가 개시되어 있다.
금형장치를 이용하여 광학렌즈를 제조할 경우에는, 구면 또는 비구면 형상의 렌즈 제작이 용이하고, 제품의 불량률을 줄일 수 있으며, 작업 및 생산 효율을 높일 수 있다.
하지만, 금형의 제조시에 DTM(Diamond Turning Machining) 가공을 이용하므로, 가공비용이 높고, 가공시간이 많이 소요되는 문제점을 지니고 있다.
또한, 보유하고 있는 금형과 다른 사이즈 또는 다른 형상을 가진 광학렌즈의 제작을 위해서는 금형을 교체하여야만 하며, 이에 따라 새로운 금형을 가공해야 하므로 제조시간 및 제조비용이 증가하게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 금형용 판재의 상면을 프로브로 가압하여, 홈부가 구비된 금형을 용이하게 제작할 수 있는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 홈부의 개수 및 홈부 간격의 조절 또는 변경이 용이하고, 금형의 교체비용 및 교체시간을 절감시킬 수 있는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 프로브의 교체만으로 다양한 형상의 금형을 제조할 수 있는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 먼저 본 발명은 금형용 판재를 준비하는 단계; 및 상기 금형용 판재의 상면을 제작하고자하는 렌즈의 형상과 대응하는 형상의 끝단을 갖는 프로브로 가압하여, 상기 프로브의 끝단 형상과 대응되는 형상의 홈부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 홈부를 형성하는 단계는 하나의 프로브를 이용하여 상기 금형용 판재의 서로 다른 위치에 가압을 반복함으로써, 홈부 어레이가 형성되게 하는 단계이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 홈부를 형성하는 단계는 끝단이 동일한 크기 또는 동일한 형상을 가지는 복수개의 프로브로 상기 금형용 판재를 가압하여, 홈부 어레이가 형성되게 하는 단계이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 홈부를 형성하는 단계는 끝단이 서로 다른 크기 또는 서로 다른 형상을 가지는 복수개의 프로브로 상기 금형용 판재를 가압하여, 홈부 어레이가 형성되게 하는 단계이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 홈부를 형성하는 단계 이후에, 상기 프로브의 가압으로 상기 홈부 가장자리를 따라 상부로 밀려 올라온 소성변형부를 제거하여, 상기 금형용 판재의 상면을 평탄화하는 단계를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로브의 끝단은 경도가 상기 금형용 판재보다 경도가 큰 초경합금으로 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로브의 끝단은 구면형, 비구면형, 꼭지점이 아래로 향하는 원뿔형, 꼭지점이 아래로 향하는 삼각뿔형, 사각형의 면들로 접하는 하나의 모서리가 아래로 향하는 삼각기둥형, 일면이 아래로 향하는 사각기둥에서 일 모서리가 단 턱진 계단 형 또는 구면이 아래로 향하는 반원기둥형이다.
또한, 본 발명의 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법으로 제조된 광학렌즈 성형용 금형을 제공한다.
또한, 본 발명의 광학렌즈 성형용 금형의 상면에 광학렌즈성형을 위한 유리 소재를 올려놓는 단계; 상기 유리소재가 상기 홈부에 채워지도록 상기 유리소재의 상부를 프레스로 가압하는 단계; 및 상기 프레스 및 상기 광학렌즈 성형용 금형과 광학렌즈를 분리시켜, 상기 광학렌즈를 수득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학렌즈제조방법을 제공한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.
본 발명의 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법에 의하면, 금형용 판재의 상면을 프로브로 가압하여, 제작하고자 하는 렌즈 형상과 대응되도록 금형에 홈부를 용이하게 제작할 수 있고, 가공비용 및 가공시간을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 금형의 교체가 필요한 경우에도 렌즈 개수 및 렌즈 간격의 조절 또는 변경이 용이하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법을 보여주는 단계도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광학렌즈 성형용 금형의 제조를 위한 프로브의 끝단을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광학렌즈 성형용 금형을 이용한 광학렌즈의 제조방법을 보여주는 단계도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법은 금형용 판재(10)를 프로브(200)로 가압하여, 제작하고자 하는 렌즈 형상과 대응되는 홈부(110)가 형성된 금형의 제조방법으로서, 먼저, 상기 금형용 판재(10)를 준비한다.(S100)
상기 금형용 판재(10)는 금형의 몸체가 되는 것으로, 유리소재를 성형하기 위한 금형이므로 고온 안정성을 지닌 소재가 이용되는 것이 바람직하다.
다음, 준비된 상기 금형용 판재(10)의 상면을 프로브(200)로 가압하여, 상기 프로브(200)의 끝단(210) 형상과 대응되는 홈부(110)를 형성한다.(S200)
이때, 하나의 프로브(200)를 이용하여, 하나의 홈부(110)를 갖는 광학렌즈 성형용 금형이 제조될 수 있다.
또한, 하나의 상기 프로브(200)로 상기 금형용 판재(110)의 상면의 서로 다른 위치에 가압을 반복함으로써, 홈부 어레이가 형성된 금형을 제조할 수 있다.(S300)
또한, 끝단(210)이 동일한 직경 또는 동일한 형상을 가지는 복수개의 프로브(200)로 상기 금형용 판재(110)의 상면에 가압하여, 홈부 어레이가 형성된 금형을 제조할 수 있다.
더욱이, 끝단(210)이 서로 다른 크기 또는 서로 다른 형상을 가지는 복수개의 프로브(200)로 상기 금형용 판재(110)의 상면에 가압하여, 홈부 어레이가 형성된 금형을 제조할 수 있다.
이는 상기 프로브(200)는 하나가 이용될 수 있고, 복수개가 이용될 수 있어, 하나의 홈부(110)를 갖는 광학렌즈 성형용 금형, 동일한 직경 또는 동일한 형상을 갖는 홈부 어레이가 형성된 금형, 서로 다른 직경 또는 서로 다른 형상을 갖는 홈부 어레이가 형성된 금형을 제조할 수 있으므로, 제작하고자 하는 렌즈 개수 및 렌즈 간격의 조절 또는 변경이 용이하게 되는 것이다.
또한, 상기 프로브(200)의 끝단(210)은 경도가 상기 금형용 판재(10)의 경도보다 큰 초경합금이 이용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 프로브(200)의 끝단(210)은 제작하고자 하는 렌즈의 형상과 대응되는 형상이 사용된다.
즉, 상기 프로브(200)의 끝단(210)이 상기 금형용 판재(10)의 상면을 가압하여, 상기 프로브(200)의 끝단(210)과 대응되는 형상의 홈부(110)가 상기 금형용 판재(10)에 형성되고, 상기 홈부(110)는 제작하고자 하는 렌즈의 형상과 대응되는 것이다.
또한, 상기 프로브의 끝단(210)은 제작하고자 하는 렌즈의 형상과 대응되기만 하면 특별히 제한되는 것은 아니나, 도2 a 내지 도2 g에 도시된 바와 같이, 구면형(211), 비구면형(212), 꼭지점(213a)이 아래로 향하는 원뿔형(213), 꼭지점(214a)이 아래로 향하는 삼각뿔형(214), 사각형의 면(215a)들로 접하는 하나의 모서리(215b)가 아래로 향하는 삼각기둥형(215), 일면이 아래로 향하는 사각기둥에서 일 모서리(216a)가 단턱(216b)진 계단형(216) 또는 구면(217a)이 아래로 향하는 반원기둥형(217)이 이용될 수 있다.
또한, 상기 홈부(110)를 형성하는 단계(S200) 이후에, 상기 프로브(200)의 가압으로 상기 홈부(110) 가장자리를 따라 상부로 밀려 올라온 소성변형부(111)가 발생된 경우에는 평탄화하는 단계(S400)가 더 수행될 수 있다.
상기 평판화하는 단계(S400)는 상기 금형용 판재(10)의 상면에 발생된 상기 소성변형부(111)를 제거하여, 상기 금형용 판재(10)의 상면을 평탄화시키는 단계이다.
이때 상기 소성변형부(111)를 제거하는 수단은 제한되진 않으나, 비용이 비교적 저렴하고, 작업이 용이한 연마제나 절삭가공 수단이 이용되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 본 발명의 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법으로 제조된 광학렌즈 성형용 금형을 이용하여, 광학렌즈를 제조하는 광학렌즈 제조방법을 제공한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광학렌즈 제조방법은 먼저 상기 광학렌즈 성형용 금형(100)을 준비한다.(S1000)
다음, 준비된 상기 광학렌즈 성형용 금형(100)의 상면에 광학렌즈 성형을 위한 유리 소재(20)를 올려놓는다.(S2000)
다음, 상기 유리 소재(20)를 평판형의 프레스(120)를 이용하여 가압시키는 단계가 수행된다.
이때, 상기 유리 소재(20)의 유리전이온도(TG:glass temperature)를 초과하는 온도조건 및 진공분위기에서 상기 프레스(120)로 상기 유리 소재(20)를 가압시키는 것이 바람직하며, 상기 홈부(110)는 상기 유리 소재(20)로 채워진다.
바람직하게는 상기 홈부(110)에 상기 유리 소재(20)가 가득 채워질 때까지 가압이 진행되고, 상기 홈부(110)에 상기 유리 소재(20)가 가득 채워지게 되면 가압이 종료된다.
다음으로, 상기 프레스(120) 및 상기 광학렌즈 성형용 금형(100)과 광학렌즈(300)를 분리시켜, 상기 광학렌즈(300)를 수득한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법은 홈부를 형성하기 위하여, 금형용 판재의 상면(10)을 프로브(200)로 가압하는 방법을 이용하므로, 홈부(110)가 구비된 금형을 용이하게 제작할 수 있다.
더욱이, 홈부의 수, 간격, 면적 등을 용이하게 조절할 수 있어, 어레이 타입의 렌즈 제조를 위한 금형에 매우 효율적이며, 가공비용 및 가공시간을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100 : 광학렌즈 성형용 금형 110 : 홈부
111 : 소성변형부 120 : 평판형의 프레스
10 : 금형용 판재 20 : 유리소재
300 : 광학렌즈
200 : 프로브 210 : 프로브의 끝단
211 : 구면형 212 : 비구면형
213 : 원뿔형 213a : 원뿔형 꼭지점
214 : 삼각뿔형 214a : 삼각뿔형 꼭지점
215 : 삼각기둥형 215a : 사각형의 면
215b : 삼각기둥의 모서리 216 : 계단형
216a : 사각기둥의 모서리 216b : 단턱
217 : 반원기둥형 217a : 반원기둥의 구면

Claims (9)

  1. 금형용 판재를 준비하는 단계; 및
    상기 금형용 판재의 상면을 제작하고자하는 렌즈의 형상과 대응하는 형상의 끝단을 갖는 프로브로 가압하여, 상기 프로브의 끝단 형상과 대응되는 형상의 홈부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 홈부를 형성하는 단계는 하나의 프로브를 이용하여 상기 금형용 판재의 서로 다른 위치에 가압을 반복함으로써, 홈부 어레이가 형성되게 하는 단계인 것을 특징으로 하는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 홈부를 형성하는 단계는 끝단이 동일한 크기 또는 동일한 형상을 가지는 복수개의 프로브로 상기 금형용 판재를 가압하여, 홈부 어레이가 형성되게 하는 단계인 것을 특징으로 하는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 홈부를 형성하는 단계는 끝단이 서로 다른 크기 또는 서로 다른 형상을 가지는 복수개의 프로브로 상기 금형용 판재를 가압하여, 홈부 어레이가 형성되게 하는 단계인 것을 특징으로 하는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈부를 형성하는 단계 이후에, 상기 프로브의 가압으로 상기 홈부 가장자리를 따라 상부로 밀려 올라온 소성변형부를 제거하여, 상기 금형용 판재의 상면을 평탄화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브의 끝단은 경도가 상기 금형용 판재의 경도보다 큰 초경합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브의 끝단은 구면형, 비구면형, 꼭지점이 아래로 향하는 원뿔형, 꼭지점이 아래로 향하는 삼각뿔형, 사각형의 면들로 접하는 하나의 모서리가 아래로 향하는 삼각기둥형, 일면이 아래로 향하는 사각기둥에서 일 모서리가 단 턱진 계단 형 또는 구면이 아래로 향하는 반원기둥형인 것을 특징으로 하는 광학렌즈 성형용 금형의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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