KR102040455B1 - 비구면 광학 부재 제조방법 - Google Patents

비구면 광학 부재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비구면 광학 부재 제조방법에 관한 것으로, 종래의 절삭 방식 또는 인발 방식 광학 부재 제조 기술에 비해 간편한 적층 방식을 사용하여 비구면 광학 부재를 저가로 양산할 수 있고, 기존의 공정 라인 변경 없이 비구면 광학 부재를 제조할 수 있도록 한 것이다.

Description

비구면 광학 부재 제조방법{Manufacturing method for aspheric optical member}
본 발명은 렌즈 등과 같은 광학 부재 제조 기술에 관련한 것으로, 특히 비구면 광학 부재 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 비구면 형상을 포함하는 광학 부재를 제작하기 위해서는 광학 부재를 배치하고자 하는 위치에 광학 조성물을 형성한 다음 공작 기계 등의 절삭으로 광학 부재의 비구면을 가공하는 절삭 방식이나, 재료를 용융시켜서 성형을 하는 인발 방식이 사용된다.
절삭 방식은 정밀도 높게 가공을 할 수 있는 반면, 제품의 설계 변경이 어려울 뿐 아니라 제품의 불량률이 높으며 많은 공정 시간 및 비용이 소모된다. 한편, 인발 방식은 재료를 용융시켜 성형하는 특성상 고온이라는 조건이 필요하게 되는데, 고온의 환경을 만드는 과정에서 많은 비용이 소모된다.
대한민국 공개특허 제10-2004-0068694호(2004.08.02)
본 발명은 종래의 절삭 방식 또는 인발 방식 광학 부재 제조 기술에 비해 간편한 적층 방식을 사용하여 비구면 광학 부재를 저가로 양산할 수 있고, 기존의 공정 라인 변경 없이 비구면 광학 부재를 제조할 수 있는 비구면 광학 부재 제조 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 비구면 광학 부재 제조방법이 광학 부재 제조장치의 토출 노즐이 기판상에 광학 조성물을 토출하여 구면 광학 부재를 형성하는 구면 광학 부재 형성 단계와; 광학 부재 제조장치의 열 경화부가 구면 광학 부재 형성 단계에 의해 기판상에 형성된 구면 광학 부재를 경화시키는 구면 광학 부재 경화 단계와; 광학 부재 제조장치의 토출 노즐이 구면 광학 부재 경화 단계에 의해 경화된 구면 광학 부재 위에 광학 조성물을 더 토출하여 광학 조성물을 적층시킴으로써 비구면 굴절면을 가지는 비구면 광학 부재를 형성하는 비구면 광학 부재 형성 단계와; 광학 부재 제조장치의 열 경화부가 비구면 광학 부재 형성 단계에 의해 형성된 비구면 광학 부재를 경화시켜 비구면 광학 부재를 제조하는 비구면 광학 부재 경화 단계를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 비구면 광학 부재 제조방법이 광학 부재 제조장치의 입력부를 통해 토출 조건을 설정하는 토출 조건 설정 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 토출 조건 설정 단계에서 토출 조건으로 토출 노즐의 토출 압력, 토출 노즐의 높이, 토출 노즐의 이동 속도 중 적어도 하나를 설정한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 구면 광학 부재 형성 단계 또는 비구면 광학 부재 형성 단계에서 광학 부재 제조장치의 제어부가 토출 조건 설정 단계에 의해 설정된 토출 조건에 따라 토출 노즐의 토출 압력, 토출 노즐의 높이, 토출 노즐의 이동 속도를 제어한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 구면 광학 부재 경화 단계에서 구면 광학 부재를 부분 경화시키도록 구현될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 비구면 광학 부재 제조방법이 광학 부재 제조장치의 작업대에 기판을 배치하는 기판 배치 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 구면 광학 부재 형성 단계에서 기판을 따라 긴 형상으로 적어도 하나 형성되는 실린드리컬(Cylindrical) 형태로 구면 광학 부재가 형성될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 구면 광학 부재 형성 단계에서 기판을 따라 일정한 간격으로 다수개 형성되는 반구형 또는 다각형 형태로 구면 광학 부재가 형성될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 비구면 광학 부재 형성 단계에서 애시매트릭(asymmetric) 또는 크레이터(crater) 또는 엘립틱(elliptic) 또는 벨(bell) 타입 형상의 단면을 가지도록 비구면 광학 부재가 형성될 수 있다.
본 발명은 종래의 절삭 방식 또는 인발 방식 광학 부재 제조 기술에 비해 간편한 적층 방식을 사용하여 비구면 광학 부재를 저가로 양산할 수 있고, 기존의 공정 라인과 상충되지도 않아 기존의 공정 라인 변경 없이 비구면 광학 부재를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비구면 광학 부재 제조방법에 이용되는 광학 부재 제조장치의 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 비구면 광학 부재 제조방법의 일 실시예의 구성을 도시한 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 비구면 광학 부재 제조방법에 대한 모식도이다.
도 4는 기판상에 실린드리컬(Cylindrical) 형태의 구면 광학 부재가 형성된 경우를 예시한 도면이다.
도 5는 기판상에 반구형 형태의 구면 광학 부재들이 밀착 형성된 경우를 예시한 도면이다.
도 6은 기판상에 반구형 형태의 구면 광학 부재들이 일정한 간격으로 이격 형성된 경우를 예시한 도면이다.
도 7a 내지 7e는 기판상에 형성되는 비구면 광학 부재의 단면 형상을 예시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8e는 기판상에 형성되는 비구면 광학 부재의 외관 형상을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 비구면 광학 부재 제조방법에 의해 제조되는 비구면 광학 부재의 휘도 분포를 측정하기 위한 장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시한 비구면 광학 부재의 휘도 분포를 측정하기 위한 장치에 의해 측정되는 비구면 광학 부재의 휘도 분포를 예시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
한편, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명에 따른 비구면 광학 부재 제조방법에 이용되는 광학 부재 제조장치의 개요도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 광학 부재 제조장치(10)는 작업대(11), 토출 노즐(12), 토출 노즐 이송 수단(13), 열 경화부(14), 입력부(15), 제어부(16)를 포함한다.
작업대(11)는 비구면 광학 부재가 형성되는 기판(Substrate)(20)이 배치되는 부분이다. 예컨대, 기판 이송 트레이(도면 도시 생략)나 로봇 암(도면 도시 생략) 등을 이용해 광학 부재 제조장치(10)의 작업대(11) 위에 비구면 광학 부재가 형성될 기판(20)이 배치되도록 구현될 수 있다.
한편, 비구면 광학 부재가 형성되는 기판(20)은 유리 기판, 단일 패널 표시 장치 또는 멀티 패널 표시 장치의 디스플레이 패널일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 레이저 라인 제너레이터(Laser Line Generator), LED(Light Emitting Diode), 2차 광학 시스템(Secondary Optics) 등 광학 부재가 적용될 수 있는 모든 분야에서 사용되는 광학 기판일 수 있다.
토출 노즐(12)은 광학 부재 제조장치(10)의 작업대(11) 위에 배치되는 기판(20)상에 광학 조성물(30)을 토출하는 수단으로, 예컨대, 100㎛ 내지 1㎝의 프린트 스케일을 갖고 도포 조건 조절이 가능한 디스펜서일 수 있다. 특히, 토출 노즐(12)은 미세한 도포 조건을 조절할 수 있는 압전체가 챔버 안쪽에 압력을 가하면 챔버 안쪽에 있는 액체가 노즐을 통하여 광학 조성물(30)을 토출하는 압전 디스펜서일 수 있다.
그러나, 토출 노즐(12)이 디스펜서에 한정되지 않고, 잉크젯 프린터(inkjet printer) 혹은 EHD(electrohydrodynamic) 프린터 등 광학 조성물(30)을 기판(20) 상에 토출할 수 있는 모든 수단을 포함할 수 있다.
토출 노즐(12)에 광학 조성물(30)을 충진하는 과정은 사용자가 수동으로 할 수 있을 뿐 아니라, 토출 노즐(12) 내부에 센서(미도시)를 부착하여 일정량 이하로 광학 조성물(30)의 양이 소모되면 자동으로 주입하는 방식을 채택할 수도 있다.
여기서, 광학 조성물(30)은 광을 굴절시킬 수 있는 재료로 형성될 수 있는데 일 예로, 대략 1.45의 굴절률을 갖는 PDMS(Polydimethylsiloxane)일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 약 1.47의 굴절률을 갖는 UV-curable polymer 등 알려진 모든 재료를 포함할 수 있다.
토출 노즐 이송 수단(13)은 토출 노즐(12)을 수평 또는/및 수직 방향으로 왕복 이동시키는 수단으로, 예컨대, 토출 노즐 이송 수단(13)이 토출 노즐(12)을 레일상에서 일정한 속도로 수평 또는/및 수직 방향으로 이동되도록 구동하는 모터 등을 포함할 수 있다.
열 경화부(14)는 기판(20)상에 토출되는 광학 조성물(30)을 열 경화시키기 위한 수단이다. 예컨대, 열 경화부(14)가 UV(Ultraviolet) 램프일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
입력부(15)는 사용자 조작을 위한 입력 수단이다. 예컨대, 입력부(15)를 통해 광학 부재 제조장치(10)의 토출 조건을 설정하도록 구현될 수 있다. 이 때, 토출 조건이 토출 노즐의 토출 압력, 토출 노즐의 높이, 토출 노즐의 이동 속도 중 적어도 하나일 수 있다. 예컨대, 입력부(15)가 토출 조건 값을 입력하는 버튼으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않고 컴퓨터 프로그램을 통해 토출 조건 값을 입력하도록 구현될 수도 있다.
제어부(16)는 광학 부재 제조장치(10) 전반을 제어하는 마이콤(Micom) 등과 같은 제어 수단이다. 예컨대, 제어부(16)가 입력부(15)를 통해 설정된 토출 조건에 따라 토출 노즐의 토출 압력, 토출 노즐의 높이, 토출 노즐의 이동 속도를 제어하도록 구현될 수 있다.
부가적인 양상에 따르면, 입력부(15)가 토출 조건 설정뿐 아니라, 기판상에 형성할 구면 광학 부재의 외관 형상이나, 비구면 구면 광학 부재의 단면 형상이나, 배치 형태 등 다양한 조건들을 더 설정하도록 구현될 수도 있다.
이 때, 기판상에 형성되는 구면 광학 부재의 외관 형상이 기판을 따라 긴 형상으로 적어도 하나 형성되는 실린드리컬(Cylindrical) 형태일 수도 있고, 기판을 따라 일정한 간격으로 다수개 형성되는 반구형 또는 다각형 형태일 수도 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 기판상에 형성되는 비구면 광학 부재의 단면 형상이 애시매트릭(asymmetric) 또는 크레이터(crater) 또는 엘립틱(elliptic) 또는 벨(bell) 타입 형상의 단면을 가지도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제어부(16)는 기판상에 형성할 구면 광학 부재의 외관 형상이나 비구면 구면 광학 부재의 단면 형상이나, 배치 형태 등의 설정에 따라 토출 노즐의 토출 압력, 토출 노즐의 높이, 토출 노즐의 이동 속도 등을 제어하여 설정된 구면 광학 부재의 외관 형상이나 비구면 구면 광학 부재의 단면 형상으로 구면 광학 부재나 비구면 광학 부재가 기판상에 설정된 배치 형태로 형성되도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 비구면 광학 부재 제조방법의 일 실시예의 구성을 도시한 흐름도, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 비구면 광학 부재 제조방법에 대한 모식도이다.
도 2 에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 비구면 광학 부재 제조방법은 구면 광학 부재 형성 단계(110)와, 구면 광학 부재 경화 단계(120)와, 비구면 광학 부재 형성 단계(130)와, 비구면 광학 부재 경화 단계(140)를 포함한다.
먼저, 구면 광학 부재 형성 단계(110)에서 광학 부재 제조장치(10)의 토출 노즐(12)이 기판(20)상에 광학 조성물(30)을 토출하여 구면 광학 부재를 형성한다. 이 때, 광학 조성물(30)은 광을 굴절시킬 수 있는 재료로, 대략 1.45의 굴절률을 갖는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 대략 1.47의 굴절률을 갖는 UV-curable polymer 등일 수 있다. 도 3a를 참조해 보면, 토출 노즐(12)이 기판(20)상에 광학 조성물(30)을 토출하여 구면 광학 부재(31)가 형성되었음을 볼 수 있다.
예컨대, 기판(20)상에 형성되는 구면 광학 부재(31)의 외관 형상이 기판을 따라 긴 형상으로 적어도 하나 형성되는 실린드리컬(Cylindrical) 형태일 수도 있고, 기판을 따라 일정한 간격으로 다수개 형성되는 반구형 또는 다각형 형태일 수도 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 4는 기판상에 실린드리컬(Cylindrical) 형태의 구면 광학 부재가 형성된 경우를 예시한 도면이고, 도 5는 기판상에 반구형 형태의 구면 광학 부재들이 밀착 형성된 경우를 예시한 도면이고, 도 6은 기판상에 반구형 형태의 구면 광학 부재들이 일정한 간격으로 이격 형성된 경우를 예시한 도면이다.
그 다음, 구면 광학 부재 경화 단계(120)에서 광학 부재 제조장치(10)의 열 경화부(14)가 구면 광학 부재 형성 단계(110)에 의해 기판(20)상에 형성된 구면 광학 부재(31)를 경화시킨다. 이 때, 열 경화부(14)가 UV(Ultraviolet) 램프일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 도 3b를 참조해 보면, 열 경화부(14)가 기판(20)상에 형성된 구면 광학 부재(31)를 열 경화하고 있음을 볼 수 있다.
한편, 구면 광학 부재 경화 단계(120)에서 구면 광학 부재(31)를 부분 경화시키도록 구현할 수 있다. 구면 광학 부재(31)를 완전히 경화시킬 경우, 이후 구면 광학 부재(31) 위에 광학 조성물(30)을 더 적층시킬 때, 불규칙한 패턴이 형성되어 비구면 광학 부재 제작의 재현성이 낮아질 수 있기 때문에, 구면 광학 부재 경화 단계(120)에서 구면 광학 부재(31)를 부분 경화시켜 비구면 광학 부재 제작의 재현성이 낮아지는 현상을 개선할 수 있다.
그 다음, 비구면 광학 부재 형성 단계(130)에서 광학 부재 제조장치(10)의 토출 노즐(12)이 구면 광학 부재 경화 단계(120)에 의해 경화된 구면 광학 부재 위에 광학 조성물(30)을 더 토출하여 광학 조성물을 적층시킴으로써 비구면 굴절면을 가지는 비구면 광학 부재(32)를 형성한다. 도 3c를 참조해 보면, 토출 노즐(12)이 경화된 구면 광학 부재 위에 광학 조성물(30)을 더 토출하여 비구면 광학 부재(32)가 형성되었음을 볼 수 있다.
예컨대, 기판(20)상에 형성되는 비구면 광학 부재(32)의 단면 형상이 애시매트릭(asymmetric) 또는 크레이터(crater) 또는 엘립틱(elliptic) 또는 벨(bell) 타입 형상의 단면을 가지도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 7a 내지 7e는 기판상에 형성되는 비구면 광학 부재의 단면 형상을 예시한 도면, 도 8a 내지 8e는 기판상에 형성되는 비구면 광학 부재의 외관 형상을 예시한 도면으로, 각각 도 7a, 도 8a는 애시매트릭(asymmetric) 형상, 도 7b, 도 8b는 크레이터(crater) 형상, 도 7c, 도 8c는 수평 방향 엘립틱(elliptic) 형상, 도 7d, 도 8d는 수직 방향 엘립틱(elliptic) 형상, 도 7e, 도 8e는 벨(bell) 타입 형상을 예시하고 있다.
그 다음, 비구면 광학 부재 경화 단계(140)에서 광학 부재 제조장치(10)의 열 경화부(14)가 비구면 광학 부재 형성 단계(130)에 의해 형성된 비구면 광학 부재(32)를 경화시켜 비구면 광학 부재를 제조한다. 이 때, 열 경화부(14)가 UV(Ultraviolet) 램프일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 도 3d를 참조해 보면, 열 경화부(14)가 기판(20)상에 형성된 비구면 광학 부재(32)를 열 경화하고 있음을 볼 수 있다.
예컨대, 애시매트릭 형상의 비구면 광학 부재는 기판상에 실린드리컬 형태의 구면 광학 부재를 형성하여 경화시킨 다음, 구면 광학 부재의 폭의 절반만큼 토출 노즐을 옆으로 이동 시킨후, 구면 광학 부재 형성시와 같은 토출 조건으로 한 번 더 실린드리컬 구면 광학 부재 형태로 광학 조성물을 토출시켜 비구면 굴절면을 가지는 비구면 광학 부재를 형성한 후 경화시켜 제조된다.
예컨대, 크레이터 형상의 비구면 광학 부재는 기판상에 실린드리컬 형태의 구면 광학 부재를 형성하여 경화시킨 다음, 구면 광학 부재의 폭만큼 토출 노즐을 옆으로 이동 시킨후, 구면 광학 부재 형성시와 같은 토출 조건으로 한 번 더 실린드리컬 구면 광학 부재 형태로 광학 조성물을 토출시켜 비구면 굴절면을 가지는 비구면 광학 부재를 형성한 후 경화시켜 제조된다.
예컨대, 엘립틱 형상의 비구면 광학 부재는 기판상에 실린드리컬 형태의 구면 광학 부재를 형성하여 경화시킨 다음, 구면 광학 부재의 높이만큼 토출 노즐을 위로 이동 시킨후, 구면 광학 부재 형성시와 같은 토출 조건으로 한 번 더 실린드리컬 구면 광학 부재 형태로 광학 조성물을 토출시켜 비구면 굴절면을 가지는 비구면 광학 부재를 형성한 후 경화시켜 제조된다.
예컨대, 벨 타입 형상의 비구면 광학 부재는 기판상에 실린드리컬 형태의 구면 광학 부재를 형성하여 경화시킨 다음, 구면 광학 부재의 높이만큼 토출 노즐을 위로 이동 시킨후, 구면 광학 부재 형성시와는 다른 토출 조건(예컨대, 토출 노즐의 토출 압력을 낮추거나 또는 토출 노즐의 이동 속도를 빠르게 조정)으로 한 번 더 실린드리컬 구면 광학 부재 형태로 광학 조성물을 토출시켜 비구면 굴절면을 가지는 비구면 광학 부재를 형성한 후 경화시켜 제조된다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 종래의 절삭 방식 또는 인발 방식 광학 부재 제조 기술을 이용해 비구면 광학 부재를 제조하지 않고, 구면 광학 부재 위에 광학 조성물을 적층하여 비구면 굴절면을 가지는 비구면 광학 부재를 제조하는 에드온(add-on) 방식을 사용함으로써 종래의 절삭 방식 또는 인발 방식 광학 부재 제조 기술에 비해 간편하면서도 저가의 비구면 광학 부재를 양산할 수 있고, 기존의 공정 라인과 상충되지도 않아 기존의 공정 라인 변경 없이 비구면 광학 부재를 제조할 수 있다.
에드온(add-on) 방식이란 위에서 아래로 깎아 내려가는 Top-down 방식인 절삭 방식과는 반대로, 아래로부터 위로 쌓아 올라가는 Bottom-up 방식인 적층 방식을 말한다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 비구면 광학 부재 제조방법이 토출 조건 설정 단계(105)를 더 포함할 수 있다. 토출 조건 설정 단계(105)에서 광학 부재 제조장치(10)의 입력부(15)를 통해 토출 조건을 설정한다.
예컨대, 토출 조건 설정 단계(105)에서 토출 조건으로 토출 노즐의 토출 압력, 토출 노즐의 높이, 토출 노즐의 이동 속도 중 적어도 하나를 설정하도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 점성, 투과도, 굴절률 등의 광학 조성물(30) 자체의 특성과, 친수성, 소수성 등의 기판(20) 자체의 특성과, 온도 등과 같은 주변 환경 특성에 따라 비구면 굴절면을 갖는 비구면 광학 부재를 형성하기 위한 다양한 조건들을 설정하도록 구현될 수도 있다.
토출 조건 설정 단계(105)에 의해 토출 조건이 설정되면, 구면 광학 부재 형성 단계(110) 또는 비구면 광학 부재 형성 단계(130)에서 광학 부재 제조장치(10)의 제어부(16)가 토출 조건 설정 단계(105)에 의해 설정된 토출 조건에 따라 토출 노즐의 토출 압력, 토출 노즐의 높이, 토출 노즐의 이동 속도 등을 제어한다.
이와 같은 토출 조건 설정 단계(105)에 의한 토출 조건 설정을 통해 애시매트릭(asymmetric) 또는 크레이터(crater) 또는 엘립틱(elliptic) 또는 벨(bell) 타입 형상의 단면을 가지는 다양한 비구면 광학 부재를 생성할 수 있다.
예컨대, 제조하고자 하는 비구면 광학 부재의 단면 형태에 따라, 토출 압력은 50kPa에서 800kPa까지의 범위 내에서 설정될 수 있고, 토출 노즐의 높이는 200㎛ 정도로 설정될 수 있고, 토출 노즐의 이동 속도는 10mm/s에서 40mm/s까지의 범위내에서 설정되도록 구현될 수 있다.
한편, 발명의 부가적인 양상에 따르면, 비구면 광학 부재 제조방법이 기판 배치 단계(102)를 더 포함할 수 있다. 기판 배치 단계(102)에서 광학 부재 제조장치(10)의 작업대(11)에 기판(20)을 배치한다.
예컨대, 기판 배치 단계(102)에서 기판 이송 트레이(도면 도시 생략)나 로봇 암(도면 도시 생략) 등을 이용해 광학 부재 제조장치(10)의 작업대(11) 위에 비구면 광학 부재가 형성될 기판(20)을 배치하도록 구현될 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해 광학 부재 제조장치(10)의 작업대(11) 위에 비구면 광학 부재가 형성될 기판(20)을 배치하는 과정부터 기판(20)상에 구면 광학 부재를 형성하여 경화하고, 구면 광학 부재 위에 광학 조성물을 적층시켜 비구면 굴절면을 가지는 비구면 광학 부재를 형성하여 경화하는 과정까지 전 공정을 자동화할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 비구면 광학 부재 제조방법에 의해 제조되는 비구면 광학 부재의 휘도 분포를 측정하기 위한 장치의 일 예를 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 비구면 광학 부재 제조방법에 의해 제조되는 비구면 광학 부재(32)를 회전 스테이지(Rotation stage)에 설치되는 백색 광원(White LED) 앞에 위치시킨 다음, 정면에 대해 각도를 회전시키면서 휘도계(Luminance meter)를 이용해 휘도를 측정한다.
도 10은 도 9에 도시한 비구면 광학 부재의 휘도 분포를 측정하기 위한 장치에 의해 측정되는 비구면 광학 부재의 휘도 분포를 예시한 도면이다. 비구면 광학 부재가 없는 경우, 구면 광학 부재를 사용한 경우, 벨(bell) 타입 형상의 비구면 광학 부재를 사용한 경우, 크레이터(crater) 형상의 비구면 광학 부재를 사용한 경우의 휘도 분포를 도 9에 도시한 비구면 광학 부재의 휘도 분포를 측정하기 위한 장치를 통해 측정한 결과, 광학 부재의 종류에 따라 휘도 분포가 달라짐을 알 수 있다.
도 10을 참조해 보면, 기존의 구면 광학 부재와 비교할 때, 벨(bell) 타입 형상의 비구면 광학 부재의 경우에는 특정 각도에서 휘도가 감소하며, 크레이터(crater) 형상의 비구면 광학 부재의 경우에는 휘도 분포 범위를 넓혀주는 효과가 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 종래의 절삭 방식 또는 인발 방식 광학 부재 제조 기술에 비해 간편한 적층 방식을 사용하여 비구면 광학 부재를 저가로 양산할 수 있고, 기존의 공정 라인과 상충되지도 않아 기존의 공정 라인 변경 없이 비구면 광학 부재를 제조할 수 있으므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 렌즈 등과 같은 광학 부재 제조와 관련된 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
10 : 광학 부재 제조장치
11 : 작업대
12 : 토출 노즐
13 : 토출 노즐 이송 수단
14 : 열 경화부
15 : 입력부
16 : 제어부
20 : 기판
30 : 광학 조성물
31 : 구면 광학 부재
32 : 비구면 광학 부재

Claims (10)

  1. 광학 부재 제조장치의 토출 노즐이 기판상에 광학 조성물을 토출하여 구면 광학 부재를 형성하는 구면 광학 부재 형성 단계와;
    광학 부재 제조장치의 열 경화부가 구면 광학 부재 형성 단계에 의해 기판상에 형성된 구면 광학 부재를 경화시키는 구면 광학 부재 경화 단계와;
    광학 부재 제조장치의 토출 노즐이 구면 광학 부재 경화 단계에 의해 경화된 구면 광학 부재 위에 광학 조성물을 더 토출하여 광학 조성물을 적층시킴으로써 비구면 굴절면을 가지는 비구면 광학 부재를 형성하는 비구면 광학 부재 형성 단계와;
    광학 부재 제조장치의 열 경화부가 비구면 광학 부재 형성 단계에 의해 형성된 비구면 광학 부재를 경화시켜 비구면 광학 부재를 제조하는 비구면 광학 부재 경화 단계를;
    포함하되,
    구면 광학 부재 경화 단계에서 구면 광학 부재를 부분 경화시킴으로써 구면 광학 부재를 완전 경화시킨 후 광학 조성물을 더 적층시킬 때 발생하는 불규칙한 패턴 형성에 의한 비구면 광학 부재 제작 재현성이 낮아지는 현상을 개선하는 비구면 광학 부재 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    비구면 광학 부재 제조방법이:
    광학 부재 제조장치의 입력부를 통해 토출 조건을 설정하는 토출 조건 설정 단계를;
    더 포함하는 비구면 광학 부재 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    토출 조건 설정 단계에서:
    토출 조건으로 토출 노즐의 토출 압력, 토출 노즐의 높이, 토출 노즐의 이동 속도 중 적어도 하나를 설정하는 비구면 광학 부재 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    구면 광학 부재 형성 단계 또는 비구면 광학 부재 형성 단계에서:
    광학 부재 제조장치의 제어부가 토출 조건 설정 단계에 의해 설정된 토출 조건에 따라 토출 노즐의 토출 압력, 토출 노즐의 높이, 토출 노즐의 이동 속도를 제어하는 비구면 광학 부재 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    비구면 광학 부재 제조방법이:
    광학 부재 제조장치의 작업대에 기판을 배치하는 기판 배치 단계를;
    더 포함하는 비구면 광학 부재 제조방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항 또는 제 6 항에 있어서,
    구면 광학 부재 형성 단계에서:
    기판을 따라 긴 형상으로 적어도 하나 형성되는 실린드리컬(Cylindrical) 형태로 구면 광학 부재가 형성되는 비구면 광학 부재 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    비구면 광학 부재 형성 단계에서:
    애시매트릭(asymmetric) 또는 크레이터(crater) 또는 엘립틱(elliptic) 또는 벨(bell) 타입 형상의 단면을 가지도록 비구면 광학 부재가 형성되는 비구면 광학 부재 제조방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항 또는 제 6 항에 있어서,
    구면 광학 부재 형성 단계에서:
    기판을 따라 일정한 간격으로 다수개 형성되는 반구형 또는 다각형 형태로 구면 광학 부재가 형성되는 비구면 광학 부재 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    비구면 광학 부재 형성 단계에서:
    애시매트릭(asymmetric) 또는 크레이터(crater) 또는 엘립틱(elliptic) 또는 벨(bell) 타입 형상의 단면을 가지도록 비구면 광학 부재가 형성되는 비구면 광학 부재 제조방법.
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