KR102208557B1 - 렌즈 및 렌즈 제조 방법. - Google Patents

Abstract

일부 실시예들에 따르면, 렌즈 및 그 제조 방법이 제공된다. 일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법은, 렌즈를 성형하는 단계; 상기 렌즈를 세정하는 단계; 및 상기 렌즈에 상기 렌즈의 전이점보다 낮은 온도의 렌즈 강화 물질을 침투시켜 강화시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 따른 렌즈는 코어층; 상기 코어층을 커버하고, 압축응력이 존재하는 강화층; 및 상기 강화층을 커버하는 반사 방지층을 포함하되, 상기 강화층의 깊이는 5μm 내지 40μm이다.

Description

렌즈 및 렌즈 제조 방법. {Lens and Method of manufacturing the same}

본 발명의 기술적 사상은 렌즈 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기계적 강도가 강화된 렌즈 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

카메라 모듈은 이미지 센서를 활용, 렌즈를 통해 들어오는 광 신호를 RGB(Red, Green, Blue) 전기신호로 변환해 휴대폰, 모니터 등 디지털 영상기기의 화면에 출력하는 부품이다. 최근 자율 주행, 후방 카메라, 어라운드 뷰 등의 기술 구현을 위해 차량에 점점 더 많은 카메라 모듈들이 탑재되고 있다. 차량 외부에 배치되는 카메라 모듈과 같이, 외부 충격에 노출되기 쉬운 카메라 모듈의 바깥 렌즈의 강도가 부족하여 렌즈가 파손되는 문제점이 있다.

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 기술적 과제는 강화된 기계적 강도에 의해 신뢰성이 제고된 렌즈를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한, 일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법은 렌즈를 성형하는 단계; 상기 렌즈를 세정하는 단계; 및 상기 렌즈에 상기 렌즈의 전이점보다 낮은 온도의 렌즈 강화 물질을 침투시켜 강화시키는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상기 렌즈 강화 물질은 질산 칼륨을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법은 상기 렌즈를 강화하는 단계 이후에,상기 렌즈를 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상기 렌즈를 강화하는 단계는, 상기 렌즈를 가열하는 단계; 및 가열된 상기 렌즈에 상기 렌즈 강화 물질을 침투시키는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상기 렌즈물질을 침투시키는 단계는, 상기 렌즈를 용융 상태의 상기 렌즈 강화 물질에 침지시킬 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상기 렌즈에 상기 렌즈 강화 물질을 침투시키는 단계는 60분 동안 수행될 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상기 렌즈 강화 물질이 상기 렌즈에 침투한 깊이는 5μm 내지 20μm일 수 있다.

일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법은 상기 렌즈 강화 물질을 침투시키는 단계 이후에, 상기 렌즈를 제1 온도에서 세정하는 단계; 및 상기 렌즈를 상기 제1 온도보다 더 낮은 제2 온도에서 세정하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한, 일부 실시예들에 따른 렌즈는 상기 코어층을 커버하고, 압축 응력이 존재하는 강화층; 및 상기 강화층을 커버하는 반사 방지층을 포함하되, 상기 강화층의 깊이는 5μm 내지 40μm일 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상기 강화층의 깊이는 5μm 내지 30μm일 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상기 강화층의 깊이는 5μm 내지 30μm일 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상기 강화층의 깊이는 5μm 내지 25μm일 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상기 강화층의 깊이는 10μm 내지 25μm 일 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 상기 코어층은 나트륨을 포함하고, 상기 강화층은 칼륨 및 나트륨을 포함할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 따르면, 기계적 강도가 강화된 렌즈 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 따르면 신뢰성이 제고된 렌즈 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.

도 1 및 도 2는 일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법을 설명하기 위한 순서도들이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 5a 및 도 5b는 일부 실시예들에 따른 렌즈 및 그 제조 방법의 효과를 설명하기 위한 그래프들이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 렌즈 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 렌즈의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 그래프이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.

첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

도 1은 일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법을 설명하기 위한 순서도들이다.

도 1을 참조하면 일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법은 수입 단계(P1), 성형 단계(P3), 세정 단계(P5), 강화 단계(P7) 및 코팅 단계(P9)를 포함할 수 있다.

수입 단계(P1)는 렌즈를 제조하기 위한 원재료를 수입하는 단계일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 수입되는 원재료는 렌즈 형태로 가공된 원재료일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 수입되는 원재료는 배치 재료(batch material)일 수 있다.

이어서 성형 단계(P3)에서 수입한 원재료를 성형할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 배치 재료의 원재료를 수입한 경우, 성형 단계(P3)는 금형을 통해 렌즈를 사출하는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 성형 단계(P3)는 광학 설계에 따른 렌즈의 기능을 제공하기 위해 사출된 렌즈 또는 렌즈 형상의 원재료의 형상을 변형시키는 단계일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 성형 단계(P3)는 커브 형성, 래핑, 연마(Polishing), 센터링 등의 공정을 포함할 수 있다.

커브 형성 공정은 렌즈가 광학적 기능을 수행하도록 하기 위해 렌즈의 외형에 커브를 형성하는 공정이다.

랩핑은 랩(lap)이라는 공구와 랩제(劑)를 사용하여 마모와 연삭작용에 의해 공작물을 다듬질하는 정밀가공법이다. 랩제를 가한 공작물에 랩으로 적당한 압력을 가하며 상대운동 시켜 렌즈 표면의 돌기나 거침을 제거할 수 있다. 랩은 보통 주철제(鑄鐵製)이지만 구리 납 또는 나무로 만드는 경우도 있다. 랩제는 탄화규소계 물질 또는 산화물계 물질을 포함할 수 있다. 랩제에 윤활유를 가하는 경우를 습식 랩핑, 가하지 않는 경우를 건식 랩핑이라고 한다.

연마는 렌즈의 표면을 다른 고체의 모서리나 표면으로 문질러 매끈하게 하는 것이며 연마재를 사용해 연마의 효율을 높일 수 있다. 연마공정에서는 연마 대상과 연마 장비 사이에 산화철, 산화크로뮴, 산화알루미늄, 탄화규소, 산화망가니즈 등의 가루를 물에 섞어 연마재로 사용할 수 있다.

센터링은 렌즈의 광축이 렌즈의 광학부의 중심이 지나도록 렌즈의 형상을 변경시키는 공정이다. 여기서 렌즈의 광축이란, 물질을 회전시켜도 광학적으로 차이가 나지 않는 축이다.

이어서 세정 단계(P5)에서 렌즈를 세정할 수 있다. 렌즈의 세정 단계(P5)에서, 렌즈에 잔존하는 미세 입자 또는 화학 물질들을 제거할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈의 세정은 초음파 세정 또는 메가소닉 세정 등의 방법에 의해 수행될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

여기서, 메가 소닉 세정 및 초음파 세정은 음향적인 세정이다. 메가 소닉 세정 및 초음파 세정은 트랜스듀서로 세정액을 포함하는 유체에 음향장을 인가하여 세정 대상(예컨대, 렌즈)을 세정하는 방법이다. 음향장에 의해 유체 내에 공동(Cavitation)이 발생하고, 발생된 공동의 폭발로 인한 충격파를 발생하는데, 이러한 충격파에 의해 오염물질들이 제거될 수 있다.

이어서 강화 단계(P7)에서 렌즈를 강화할 수 있다. 렌즈의 강화에 관해서는 도 2 내지 도 6을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.

이어서, 코팅 단계(P9)에서 강화된 렌즈에 반사 방지막을 코팅할 수 있다. 반사 방지막에 관해서는 도 5를 참조하여 자세히 설명하도록 한다.

도 2는 일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 구체적으로 도2는 도1의 강화 단계(P7)을 설명하기 위한 예시적인 순서도이다.

도 2를 참조하면, P71에서 강화하려는 렌즈를 가열할 수 있다. 렌즈 강화 공정은 고온에서 수행되므로, 강화 공정 전에 렌즈를 미리 가열하여 렌즈가 급격한 가열로 인해 깨지는 것을 방지할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 렌즈는 약 350°C 내지 약 340°C까지 가열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈는 약 370°C 내지 약 390°C까지 가열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈는 약 380°C로 가열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈는 소정의 시간 동안 동일한 열량을 제공하는 방식으로 가열할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈는 약 30분 이상 가열될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈는 약 40분 동안 가열될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈의 가열은 건식 공정(dry process)일 수 있다.

이어서 P73에서 렌즈에 렌즈 강화 물질을 적용할 수 있다. 렌즈 강화 물질의 적용에 관해서는 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 후술하도록 한다.

P75에서 강화된 렌즈를 냉각시킬 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈의 냉각은 건식 공정(dry process)일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈의 냉각은 약 100분 내지 약 500분 동안 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈의 냉각은 약 200분 내지 약 400분 동안 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈의 냉각은 약 300분 동안 수행될 수 있다. 렌즈의 냉각이 100분 이하의 시간 동안 수행되는 경우, 급격한 온도 변화로 인해 렌즈가 깨지거나, 렌즈에 균열이 발생하는 등 렌즈가 손상되는 문제점이 있다. 렌즈의 냉각에 500분 이상이 소요되는 경우 양산성이 저하되는 문제점이 있다. 일부 실시예들에 따르면 냉각 후의 렌즈의 온도는 약 100˚C 내지 약 60˚C일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 냉각 후의 렌즈의 온도는 약 80˚C일 수 있다.

이어서 P 77에서 렌즈를 세정할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈의 세정은 제1 온도에서의 제1 세정 및 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서의 제2 세정을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 온도는 약 50˚C 내지 약 70˚C일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 제2 온도는 상온 범위일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 제2 온도는 약 20˚C 내지 약 30˚C일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 온도 보다 높은 제1 온도에서의 제1 세정을 통해 렌즈 표면에 잔존하는 렌즈 강화 물질을 제거할 수 있다.

도 3은 일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 3을 참조하면 렌즈 강화 챔버(200)에서 렌즈(100a)에 렌즈 강화 물질(250)을 적용할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈(100a)는 나트륨을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈(100a)는 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리, 보로실리케이트 유리, 납 유리, 알칼리바륨 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 등을 포함할 수 있다.

도 3에는 플렌지를 포함하고 오목한 형태의 광학부를 갖는 렌즈(100a)가 도시되었으나, 렌즈(100a)의 형상은 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에 따른 렌즈의 강화 단계를 포함하는 렌즈 제조 방법은 임의의 형상 및 기능을 갖는 렌즈에 적용될 수 있다.

렌즈 강화 물질(250)은 렌즈 강화 챔버(200) 내에 배치될 수 있다. 렌즈 강화 챔버(200)는 외부 입자 등 오염물이 렌즈 강화 물질(250)에 도입되는 것을 방지할 수 있다. 렌즈 강화 챔버(200)는 렌즈 강화 물질(250)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 렌즈 강화 챔버(200)는 자동 온도 컨트롤 시스템을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 렌즈 강화 물질(250)은 질산칼륨(KNO₃)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈 강화 물질(250)은 순도 약 90%이상의 질산 칼륨을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈 강화 물질(250)은 순도 약 99.7%의 질산 칼륨을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 용융된 렌즈 강화 물질(250)에 렌즈(100a)를 침지시켜 렌즈를 강화시키는 방법이 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 페이스트 상의 렌즈 강화 물질을 렌즈에 도포하는 방법, 렌즈 물질의 수용액을 렌즈에 분사하는 것 또한 가능하다.

일부 실시예들에 따르면, 렌즈 강화 물질(250)은 용융 상태일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈 강화 물질(250)의 온도는 렌즈 강화 물질이 용융점보다 높고, 렌즈(100a)를 구성하는 유리의 전이점(transition point)보다 낮은 온도일 수 있다. 유리의 전이점이란 유리의 물성이 변화하는 온도로서, 전이점보다 낮은 온도의 유리는 단단하고 부서지기 쉽게 되며, 전이점보다 높은 온도의 유리는 유연성을 나타낸다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈 강화 물질(250)은 약 400°C이상일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈 강화 물질(250)은 약 420°C일 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 렌즈(100a)의 강화는 이온 교환법에 의해 수행될 수 있다.

이온 교환법에 관해서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명하도록 한다.

도 4a 및 도 4b는 일부 실시예들에 따른 렌즈 제조 방법을 설명하기 위한 개념도들이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 렌즈(100a)와 렌즈 강화 물질(250)의 계면이 도시되어 있다. 보다 구체적으로, 도 4a는 이온 교환이 일어나기 전의 렌즈(100a)와 렌즈 강화 물질(250)의 계면이 도시하고 있고, 도 4b는 이온 교환이 일어난 후의 렌즈(100a)와 렌즈 강화 물질(250)의 계면이 도시하고 있고, 이온 교환법은 렌즈(100a) 표면 근방의 이온을 렌즈 강화 물질(250)의 이온과 교환하여 표면 부근에 압축 응력이 존재하는 층을 형성하는 방법이다. 일부 실시예들에 따르면, 유리 전이점 이하의 온도에서 이온 교환에 의해 렌즈(100a) 표면 근방의, 이온 반경이 작은 알칼리 금속 이온을 이온 반경이 큰 알칼리 이온으로 치환할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈(100a)에 포함된 Li 이온이 Na 이온이나 K 이온으로 치환될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈(100a)에 포함된 Na 이온이 K 이온으로 치환될 수 있다.

이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 렌즈(100b)의 표면 근방에 압축 응력이 잔류하는 강화층(120)이 형성될 수 있고, 렌즈(100b)의 강도가 향상될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 강화된 렌즈(100b)는 코어층(110) 및 강화층(120)을 포함할 수 있다.

여기서 강화층(120)의 깊이(DOL)은 강화된 렌즈(100b)의 표면의 상의 임의의 점을 지나는 법선에 대해, 상기 법선이 상기 코어층(110)과 만나는 점 및 상기 임의의 점 사이의 거리일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 강화층(120)의 깊이(DOL)는 약 5μm 내지 약 40μm일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 강화층(120)의 깊이(DOL)는 약 5μm 내지 약 30μm일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 강화층(120)의 깊이(DOL)는 약 5μm 내지 약 25μm일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 강화층(120)의 깊이(DOL)는 약 10μm 내지 약 40μm일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 강화층(120)의 깊이(DOL)는 약 10μm 내지 약 30μm일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 강화층(120)의 깊이(DOL)는 약 10μm 내지 약 25μm일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 강화층 깊이는 약 10.3μm 내지 약 25μm일 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 강화층(120)의 깊이(DOL)가 5μm 이하인 경우 렌즈(100b)의 강도가 차량 외부용 카메라에 사용되기에 부족할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 강화층(120)의 깊이(DOL)가 20μm 이상인 경우 렌즈(100b)의 광학적 성능이 열화될 수 있다. 여기서 도 5a 및 도 5b를 참조하여 강화층(120)의 깊이(DOL)에 따른 렌즈(100b)의 강도 및 광학적 성능에 대해 설명하도록 한다.

도 5a 및 도 5b는 일부 실시예들에 따른 렌즈 및 그 제조 방법의 효과를 설명하기 위한 개략적인 그래프이다.

도 4 및 도 5a를 참조하면, 강화층(120)의 깊이(DOL)에 따른 렌즈(100b)의 표면 응력의 변화 및 그 추세선(실선)이 도시되어 있다. 도 5a의 가로축은 강화층(120)의 깊이(DOL)에 해당하며 μm 단위이다. 도 5a의 세로축은 렌즈(100b)의 표면응력을 나타내며, 렌즈(100b)의 표면응력은 렌즈(100b)의 강도에 비례한다. 도 5a의 세로축은 임의의 단위(Arbitrary unit)로 도시되어 있다. 아래 표 1은 도 5a에 대응되는 것으로 강화 깊이에 따른 표면 응력 및 내부 응력이 기재되어 있다.

강화깊이(μm)	표면응력(Mpa)	내부응력(Mpa)
10.19	205.09	12.94
10.30	205.14	13.28
10.42	205.34	13.37
10.48	205.33	13.42
10.52	205.57	13.46
10.52	205.74	13.46
10.53	205.53	13.42
10.53	205.60	13.47

표 1 및 도 5a 를 참조하면 대략 10.3 μm의 강화 깊이를 전후해서 표면 응력의 크기가 급격하게 상승하는 것을 확인할 수 있다.도 4 및 도 5b를 참조하면, 강화층(120)의 깊이(DOL)에 따른 렌즈(100b)의 투과율의 저하 및 그 추세선(실선)이 도시되어 있다. 도 5b의 가로축은 강화층(120)의 깊이(DOL)에 해당하며 μm 단위이다. 도 5b의 세로축은 렌즈(100b)의 투과율의 저하를 나타내며 강화층이 제공되지 않은 경우와 비교하여 %단위로 나타내었다. 또한 아래 표 2는 도 5b에 대응되는 것으로 강화 깊이에 따른 투과율 저하가 기재되어 있다.

렌즈 투과율이 저하되는 경우, 반사되는 광으로 인해 렌즈를 포함하는 카메라 모듈 등의 광학 모듈의 신뢰성이 저하도리 수 있다. 특히 투과율 저하가 약 1% 내외인 경우 잔상으로 인해 촬영된 이미지가 번져 보이는 현상인 고스트 현상이 심화될 수 있다. 이미지 촬영용 광학 모듈의 경우, 고스트 현상의 심화는 광학 모듈에 의해 촬영된 이미지의 품질을 저하시킬 수 있다. 거리 센서나 자동 주행 센서 등의 광학 모듈의 경우, 고스트 현상의 심화는 광학 모듈로 하여금 실제로 존재하지 않는 대상체를 존재하는 것으로 잘못 인식하게 하여 신뢰성을 저하시킬 수 있다.

강화층의 깊이(μm)	투과율 저하%
10	0.1
20	0.2
25	0.3
40	1.0

표 2 및 도 5b를 참조하면 투과율은 강화층(120)의 깊이(DOL)에 따라 지수적으로 또는 고차의 다항함수적으로 저하되는 것을 알 수 있다. 특히 강화층(120)의 깊이(DOL)가 40μm인 경우 투과율이 크게 저하되는 것을 확인할 수 있다.일부 실시예들에 따르면 강화층(120)의 깊이는 렌즈 강화 물질(250)이 적용된 시간에 비례할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 렌즈(100a)의 강화는 약 30 내지 약 90분 동안 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 렌즈(100a)의 강화는 약 60분 동안 수행될 수 있다. 일 실험예에 따르면, 렌즈 강화 물질(250)의 시간당 침투 깊이는 약 10μm일 수 있다.

도 3을 참조하면, 강화층(120)이 렌즈(100b)의 표면 근방에 전체적으로 형성되어 강화층(120)이 렌즈의 코어층(110)을 완전히 둘러싸는 것으로 도시되었으나 이에 제한되는 것은 아니다. 강화 전의 렌즈(100a)를 침지시킬 때, 렌즈(100a)의 일부분이 트레이나 로봇 암에 접촉할 수 있고, 접촉된 부분 및 그 근방에 강화층이 형성되지 않을 수 있다. 일 예에서, 트레이 상에 렌즈(100a)의 플렌지 부의 하면의 가장자리를 3점 지지 방식으로 지지하는 경우 지지된 일부 영역을 제외한 대부분의 코어층(예컨대 약 99% 이상)이 강화층에 의해 커버될 수 있다. 다른 예에서, 렌즈(100a)의 외주부를 로봇암으로 고정하여 렌즈 강화 물질(250)에 침지 시키는 경우 로봇암과 접촉한 외주부에 강화층이 형성되지 않을 수 있다.

도 6은 일부 실시예들에 따른 렌즈 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 6을 참조하면, 강화가 완료된 렌즈(100b, 도 3 참조)의 표면에 반사 방지막을 코팅할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 반사 방지막은 단층 또는 다층일 수 있다. 단층의 반사 방지막이 제공되는 경우 반사 방지막에 반사된 광과 강화층에 반사된 광의 경로차가 광의 파장의 1/4이 되도록 하여 반사광을 최소화할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 반사 방지층은 플루오르화 마그네슘의 화학적 또는 물리적 기상 퇴적을 통해 제공될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

다층의 반사 방지막이 제공되는 경우, 반사 방지막은 굴절률이 서로 다른 복수개의 막이 적당한 순서 및 조합으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 반사 방지막은 2층 또는 3층 이상의 막이 적층된 구조를 포함할 수 있다.

도 7은 도 2 및 도 3에 도시된 렌즈 강화 공정 중 렌즈의 온도 변화를 설명하기 위한 개략적인 그래프이다.

도 2, 도 3 및 도 7을 참조하면, 강화 공정이 시작된 직후 렌즈(100a)의 온도는 상온(T0) 근방의 온도일 수 있다. 강화 공정이 시작된 이후 렌즈(100a)의 온도가 제1 공정 온도(T1)에 도달하도록, 제1 시각(t1)까지 렌즈(100a)를 가열할 수 있다. 제1 공정 온도(T1)는 전술한 바와 같이 렌즈 강화 물질에 침지된 렌즈(100a)가 손상되는 것을 방지하기 위한 온도이다.

이어서 가열된 렌즈(100a)를 제2 시각(t2)까지 렌즈 강화 물질(250)에 침지시켜 강화된 렌즈(100b)를 형성할 수 있다. 렌즈의 온도는 제2 공정 온도(T2)까지 상승할 수 있다. 제2 공정 온도(T2)는 렌즈에 포함된 유리의 전이점인 제1 임계 온도(CT1)보다 더 낮을 수 있다. 제2 공정 온도(T2)는 렌즈 강화 물질(250)의 용융점인 제2 임계 온도(CT2)보다 더 높을 수 있다. 제2 공정 온도(T2)는 렌즈 강화 물질(250)의 온도일 수 있다. 제2 공정 온도(T2)는 제1 공정 온도(T1)보다 높을 수 있다.

이어서 제3 시각(t3)까지 렌즈(100b)의 온도가 제3 공정 온도가 될 때까지 렌즈(100b)를 건식으로 냉각할 수 있다. 제3 공정 온도는 제2 임계 온도(CT2)보다 낮을 수 있다.

이어서 제4 시각(t4)까지 렌즈(100b)에 제1 세정을 수행한 후, 제5 시각(t5)까지 제2 세정을 수행할 수 있다. 제1 세정에 따라 렌즈(100b)의 온도는 상온보다 높은 제4 공정 온도(T4)로 변화할 수 있다. 제2 세정에 따라 렌즈(100b)의 온도는 상온(T0)이 될 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100a, 100b, 100c: 렌즈
110: 코어층, 120: 강화층, 130: 반사 방지층

Claims (14)

1. 렌즈를 성형하는 단계;
   상기 렌즈를 세정하는 단계; 및
   상기 렌즈에 상기 렌즈의 전이점보다 낮은 온도의 렌즈 강화 물질을 침투시켜 강화층을 형성하는 단계; 및
   상기 강화층이 형성된 상기 렌즈에 반사 방지층을 코팅하는 단계를 포함하되,
   상기 강화층의 깊이는 10.3μm 내지 25μm이고,
   상기 반사 방지층은 반사 방지막에 반사된 광과 강화층에 반사된 광의 경로차가 광의 파장의 1/4인 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈 강화 물질은 질산 칼륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 강화층을 형성하는 단계는,
   상기 렌즈를 가열하는 단계; 및
   가열된 상기 렌즈에 상기 렌즈 강화 물질을 침투시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 렌즈 강화 물질을 침투시키는 단계는, 상기 렌즈를 용융 상태의 상기 렌즈 강화 물질에 침지시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 렌즈에 상기 렌즈 강화 물질을 침투시키는 단계는 60분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 렌즈 강화 물질을 침투시키는 단계 이후에,
   상기 렌즈를 제1 온도에서 세정하는 단계; 및
   상기 렌즈를 상기 제1 온도보다 더 낮은 제2 온도에서 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.
8. 코어층;
   상기 코어층을 커버하고, 압축응력이 존재하는 강화층; 및
   상기 강화층을 커버하는 반사 방지층을 포함하되,
   상기 강화층의 깊이는 10.3μm 내지 25μm이고,
   상기 코어층은 나트륨을 포함하고,
   상기 강화층은 칼륨 및 나트륨을 포함하고,
   상기 반사 방지층은 반사 방지막에 반사된 광과 강화층에 반사된 광의 경로차가 광의 파장의 1/4이 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 렌즈.
9. 삭제
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12. 삭제
13. 삭제
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