KR20030096352A - 광학 렌즈용 모재, 광학 렌즈 및 광학 렌즈의 제조 방법 - Google Patents

광학 렌즈용 모재, 광학 렌즈 및 광학 렌즈의 제조 방법 Download PDF

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KR20030096352A KR10-2003-7014409A KR20037014409A KR20030096352A KR 20030096352 A KR20030096352 A KR 20030096352A KR 20037014409 A KR20037014409 A KR 20037014409A KR 20030096352 A KR20030096352 A KR 20030096352A
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Abstract

본 발명에 의한 광학 렌즈의 제조 방법은, 서로 평행하게 형성된 복수의 곡면부(43)와, 복수의 곡면부(43) 양측에 형성된 한 쌍의 플랜지부(48)를 갖는 광학 렌즈용 모재(40)를 제작하는 광학 렌즈용 모재 제작 공정과, 광학 렌즈용 모재(40)를 드로잉 처리하는 드로잉 처리 공정과, 드로잉 처리된 광학 렌즈용 모재(40)를 절단하여 광학 렌즈(1)를 제작하는 광학 렌즈 제작 공정을 포함하여, 드로잉 처리 공정에 의해 드로잉 처리된 광학 렌즈용 모재(40)의 복수의 곡면부(43)는 광학 작용부로서 기능하는 것을 특징으로 한다. 이러한 제조 방법에 의하면, 드로잉 처리 전의 모재 단계에서 광학 작용부 형상을 결정할 수 있기 때문에, 충분히 큰 사이즈로 광학 작용부의 가공을 하는 것이 가능해진다.

Description

광학 렌즈용 모재, 광학 렌즈 및 광학 렌즈의 제조 방법{Optical lens-use base material, optical lens, and method of producing optical lens}
특허 제 3121614호 공보 및 영국 공보 GB2108483A는 드로잉(drawing) 처리에 의한 마이크로 렌즈의 제조 방법에 대해서 개시하고 있다. 이러한 제조 방법에 의하면, 원주 형상의 프리폼(preform; 모재)을 성형하고 이것을 가열하여 드로잉 가공함으로써, 프리폼과 동일 단면 형상의 원주 렌즈가 형성된다.
본 발명은 발광 소자로부터 출사되는 광에 대하여 작용하는 광학 렌즈, 광학 렌즈의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1a 내지 1c는 제 1 실시형태에 관련되는 광학 렌즈의 제조 방법에 있어서의 각 공정을 도시하는 개략도.
도 2는 드로잉 처리의 다른 예를 도시하는 도면.
도 3a, 3b는 제 2 실시형태에 관련되는 광학 렌즈의 제조 방법에 있어서의 각 공정을 도시하는 개략도.
도 4a, 4b는 제 1, 제 2 실시형태에 의한 광학 렌즈의 제조 방법의 효과를 도시하는 도면.
도 5a는 제 1 실시형태에 관련되는 광학 렌즈의 제조 방법에 있어서의 드로잉 처리 공정의 개략 단면도이고, 도 5b는 제 3 실시형태에 관련되는 광학 렌즈의 제조 방법에 있어서의 드로잉 처리 공정의 개략 단면도.
도 6a 내지 6c는 각각 단일 곡면을 구비한 광학 렌즈용 모재 및 이들 광학 렌즈용 모재를 드로잉 처리하여 제작된 광학 렌즈를 도시하는 도면.
도 7은 드로잉 처리에 의한 왜곡이 억제되는 광학 렌즈용 모재 및 이 광학 렌즈용 모재를 드로잉 처리하여 제작된 광학 렌즈를 도시하는 도면.
발명자는 상기한 종래 기술을 검토한 결과, 이하와 같은 과제를 발견하였다. 즉, 이러한 종래형 광학 렌즈의 제조 방법으로는, 드로잉 처리 과정에서 프리폼이 왜곡 등을 일으켜 변형하여, 광에 대하여 작용하는 광학 작용부가 설계한 대로 형성되지 않는다는 부적합함이 발생했었다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 드로잉 처리에 의해 모재가 변형하는 것을 억제하는 것이 가능한 광학 렌즈의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 광에 대하여 정확하게 작용하는 광학 작용부를 구비한 광학 렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 광학 렌즈용 모재는 투광성 재료에 의해 제 1 측면 내지 제 4 측면을 구비한 기둥형 형상으로 구성된 드로잉 처리용 광학 렌즈 모재로, 제 1 측면 및 제 1 측면과 반대 측인 제 3 측면 중 적어도 한쪽은 기둥 축에 대하여 평행하게 형성된 곡면부와, 곡면부 양측에 형성된 한 쌍의 플랜지부를 갖는다.
이러한 광학 렌즈용 모재에 의하면, 드로잉 처리에 의한 가열의 영향을 받아 변형 등이 발생하기 쉬운 각진 부분에는 한 쌍의 플랜지부가 형성되어 있기 때문에, 한 쌍의 플랜지부가 그 영향을 받아, 광학 작용부로서의 각 곡면부는 가열에 의한 영향을 벗어나는 것이 가능해진다.
또한, 「기둥형 형상의 기둥 축」이란 모재의 상면(41a) 및 바닥면(41b)(도 1a 참조)에 있어서의 기하학적 중심을 통과하는 선분을 가리키는 것으로 한다.
이 곡면부는 서로 접촉하도록 배열된 복수의 곡면부여도 된다.
광학 렌즈용 모재의 기둥 축 방향에 수직인 임의 단면은 직사각형 형상인 것이 바람직하다. 이로써, 제 2 측면과 제 4 측면은 서로 평행이 되기 때문에, 후술하는 광학 렌즈 배열 공정을 간단하게 행하는 것이 가능해진다. 또한, 「직사각형 형상」이란 제 1 곡면, 제 3 곡면에 형성된 곡면부에 대해서는 고려하지 않고 평면이었던 것으로 파악한 경우에 직사각형이 되는 형상을 가리키는 것으로 한다. 예를 들면, 도 1a의 상면(41a)에 도시되는 형상을 포함하는 것으로 한다.
곡면부는 비구면에 형성되어 있어도 된다.
플랜지부는 곡면부보다도 돌출하는 돌출부를 가지면 바람직하다. 이렇게 하면, 롤러에 의해 광학 렌즈용 모재를 드로잉할 때에, 한 쌍의 플랜지부가 갖는 돌출부를 통해 광학 렌즈용 모재를 안정되게 끼울 수 있기 때문에, 드로잉 시에 광학 렌즈용 모재가 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 광학 렌즈용 모재를 드로잉하여 제조되는 광학 렌즈는 모재의 돌출부에 대응하는 돌출부를 갖기 때문에, 광학 렌즈가 배치되는 배치면이나 광학 렌즈에 인접하여 놓여 있는 부재의 측면 등에 곡면부가 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 광에 대하여 작용하는 곡면부에 상흔 등이 부착되기 어려워져 출사광 성능 저하 방지를 도모할 수 있다.
제 1 측면 및 상기 제 3 측면 중 적어도 한쪽은 볼록 곡면형으로 형성되어 있으면 바람직하다. 광학 렌즈용 모재를 드로잉 처리하면, 그 측면이 왜곡되어 내측으로 패여버리는 경우가 있지만, 이와 같이 제 1 측면 및 상기 제 3 측면 중 적어도 한쪽을 볼록 곡면형으로 형성해 둠으로써, 드로잉 처리에 의한 왜곡 영향을 억제할 수 있다.
본 발명에 의한 광학 렌즈의 제조 방법은 상기한 광학 렌즈용 모재를 제작하는 광학 렌즈용 모재 제작 공정과, 광학 렌즈용 모재 제작 공정에 의해 제작된 광학 렌즈용 모재를 드로잉 처리하는 드로잉 처리 공정과, 드로잉 처리 공정에 의해 드로잉 처리된 광학 렌즈용 모재를 절단하여 광학 렌즈를 제작하는 광학 렌즈 제작공정을 포함하여, 드로잉 처리 공정에 의해 드로잉 처리된 광학 렌즈용 모재의 곡면부는 입사광 또는 출사광에 대하여 작용하는 광학 작용부로서 기능한다.
이러한 광학 렌즈의 제조 방법에 의하면, 드로잉 처리 전의 모재 단계에서, 광학 렌즈 형상, 특히 광학 작용부 형상을 결정할 수 있기 때문에, 충분히 큰 사이즈로 광학 작용부 가공을 하는 것이 가능해진다. 또한, 「광에 대하여 작용한다」는 것은 입사광에 대하여, 그 발산 각도 혹은 수속 각도를 바꾸어 출사하는 것 또는 광로 변환을 하는 것을 가리키는 것으로 한다.
광학 렌즈 제작 공정은 드로잉 처리 공정에 의해 드로잉 처리된 광학 렌즈용 모재를 절단하여 제작된 광학 렌즈에 대하여, 한 쌍의 플랜지부를 잘라 떨어뜨리는 플랜지부 절단 공정을 포함하여도 된다. 이로써, 드로잉 처리 공정의 가열에 의해 형상 변형 등의 악영향을 받은 부분이 제거된 광학 렌즈를 실현할 수 있다.
광학 렌즈 제작 공정은 플랜지부 절단 공정에 의해 한 쌍의 플랜지부가 잘려 떨어진 광학 렌즈를 복수 준비하고, 각각의 제 2 측면 및 제 4 측면을 서로 접착시켜 어레이형으로 배열하는 광학 렌즈 배열 공정을 포함하여도 된다. 이로써, 다수의 곡면부를 구비한 광학 렌즈를 실현할 수 있다. 또한, 배열되는 개개의 광학 렌즈는 한 쌍의 플랜지부가 잘려 떨어져 있기 때문에, 드로잉 처리 공정의 가열에 의한 악영향이 제거된 광학 렌즈를 실현할 수 있다.
드로잉 처리 공정은 광학 렌즈용 모재 제작 공정에 의해 제작된 광학 렌즈용 모재를 둘러싸도록 고리형으로 형성된 가열 수단을 사용하여 드로잉 처리를 하고, 가열 수단은 광학 렌즈용 모재의 기둥 축 방향에 대하여 수직인 단면에 있어서의단면 형상에 대응한 고리 형상을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 가열 수단은 광학 렌즈용 모재 형상에 대응한 고리 형상을 구비하고 있기 때문에, 광학 렌즈용 모재의 각진 부분에 가열 온도가 집중하는 일이 없다. 또한, 「모재의 기둥 축 방향에 수직인 단면 형상에 대응한 고리 형상」이란 도 5b에 도시하는 바와 같이, 모재의 각 측면에서 가열 수단까지의 거리가 같아지는 형상인 것을 가리키는 것으로 한다.
본 발명에 의한 광학 렌즈는 상기한 어느 한 광학 렌즈의 제조 방법에 의해 제작된다.
본 발명은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면에 의해 더욱 충분히 이해 가능해진다. 이들은 단지 예시를 위해 도시되는 것으로, 본 발명을 한정하는 것으로 생각해서는 안 된다.
이하, 도면에 따라서 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략한다.
도 1a 내지 c는 제 1 실시형태에 관련되는 광학 렌즈의 제조 방법에 있어서의 각 공정을 도시하는 개략도이다. 도 1a에 도시하는 바와 같이, 우선 투광성 유리 재료로 이루어지는 광학 부재를 준비하여, 제 1 측면(44) 내지 제 4 측면(47)을 구비한 사각 기둥 형상으로 성형 가공하여, 광학 렌즈용 모재(40)로 한다(광학 렌즈용 모재 제작 공정). 이 광학 렌즈용 모재(40)의 기둥 축 방향에 수직인 임의 단면 형상은 동일한 직사각형이다. 따라서, 제 1 측면(44)과 제 3 측면(46), 제 2 측면(45)과 제 4 측면(47)은 서로 평행하고, 제 1 측면(44)과 제 2 측면(45), 제 3 측면(46)과 제 4 측면(47)은 서로 직각을 이루도록 형성되어 있다.
제 1 측면(44) 및 제 3 측면(46)에는 기둥 축 방향에 대하여 평행인 복수의 곡면부(43)가 서로 접촉하도록 형성되어 있다. 이들 복수의 곡면부(43)는 볼록 곡면으로, 드로잉 처리된 후에는 입사광 또는 출사광에 대하여 작용하는 광학 작용부로서 기능하는 부분이다. 또한, 이 볼록 곡면은 비구면이어도 된다. 제 1 측면(44) 및 제 3 측면(46)에는 복수의 곡면부(43) 양측(광학 렌즈용 모재(40)로서는 각각의 각진 부분)에 한 쌍의 플랜지부(48)가 또한 형성되어 있다. 광학 렌즈용 모재(40)에 있어서, 그 각진 부분은 드로잉 처리 공정에 의한 가열의 영향을 받아 변형 등이 발생하기 쉽지만, 이 실시형태에 의한 광학 렌즈용 모재(40)로는 한 쌍의 플랜지부(48)가 형성되어 있기 때문에, 복수의 곡면부(43) 자체는 가열에 의한 영향을 벗어나기 쉽게 되어 있다. 또한, 이 작용에 대해서는 후술한다.
이와 같이, 드로잉 방법에 의한 광학 렌즈의 제조 방법으로는, 충분히 큰 사이즈(예: 폭 5 내지 6cm, 길이 20cm)인 광학 렌즈용 모재(40) 단계에서, 제작하고 싶은 광학 렌즈 형상, 특히 광학 작용부 형상을 형성할 수 있기 때문에, 간단하고 또한 정확하게 그들 작업을 하는 것이 가능해진다.
또한, 특공평 7-15521호 공보에는 드로잉 방법에 의한 굴절율 분포형 원주 렌즈(셀폭(selfoc) 렌즈)의 제조 방법에 대해서 개시되어 있다. 이 제조 방법으로는, 모재로서 중심에서 반경 방향 바깥 측을 향하여 불소의 도펀트량이 단계적으로 증대되고, 또한 그에 따라서 그 굴절율이 단계적으로 저하하여 이루어지는 고순도 석영 유리계 로드가 사용되고 있어, 본 발명과 같이, 모재에 대하여 형상적으로 광학 작용부가 형성된 것은 사용되고 있지 않다. 이러한 종래의 제조 방법으로는,모재 제작 공정으로서, 불소를 플라스마 외부 부착법에 의해 도프시키거나, 용융염 중에 장시간 침지하여 이온 교환을 하는 방법에 의해 굴절율 분포를 형성하는 공정이 필요했었지만, 본 발명에서는 이러한 공정은 불필요하게 되어 있다. 또한, 형성된 광학 렌즈(1)에 있어서도, 광 입사면, 광 출사면은 원주형의 측면 곡면이 아니라, 그 양단부가 사용되는 것이라는 점에서 다른 것이다.
다음으로, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 광학 렌즈용 모재 제작 공정에 의해 성형 가공된 광학 렌즈용 모재(40)를 가열 수단으로서의 전기로(35) 등에 의해 가열 용융하여, 원하는 외경이 되도록 드로잉 처리를 한다(드로잉 처리 공정). 전기로(35)는 광학 렌즈용 모재(40)를 둘러싸도록 고리형으로 형성되어, 광학 렌즈용 모재(40)에 대하여 주위부터 동등하게 가열, 용융하는 것이 바람직하다. 전기로(35)에는 온도 조정 장치(32)가 접속되어 있어, 전기로(35)의 온도를 바꾸어 드로잉 온도를 조정하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 가열된 광학 렌즈용 모재(40)를 드로잉하여 늘어나게 하는 데에는 이송 롤러(90) 및 인장 롤러(33)가 사용되고 있다. 상기한 바와 같은 사각 기둥 형상의 광학 렌즈용 모재를 드로잉할 경우, 드로잉 처리된 제 2 측면부(45) 및 제 4 측면부(47)를 이송 롤러(90) 및 인장 롤러(33)에 의해 끼우도록 하면, 드로잉 처리 중의 광학 렌즈용 모재(4O)의 비뚤어짐 발생을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 인장 롤러(33)로 광학 렌즈용 모재(40)를 잡아당겨 드로잉 처리할 수도 있다.
광학 렌즈용 모재(40)는 드로잉 처리된 결과, 그 외경이 원하는 폭(0.5 내지15mm)이 되었다고 판단된 경우, 인장 롤러(33) 하부에 설치되어 있는 커터(37)에 의해 절단된다. 이 판단은 인장 롤러(33) 바로 앞에 설치된 선 직경 측정 장치(38)에 의해 행하여진다. 선 직경 측정 장치(38)는 레이저광을 발광하는 레이저부와, 광학 렌즈용 모재(40)를 통과한 레이저광을 수광하는 수광부와, 수광부에 의해 수광된 광량 등으로부터 광학 렌즈용 모재(40)의 외경을 산출하는 해석부로 구성된다. 커터(37)에 의해 절단되어 형성된 광학 렌즈는 길이로 하여 5mm 내지 2000mm의 막대형인 것으로, 광학 렌즈로서 사용되는 사이즈여도 되고, 또한 원하는 길이로 절단, 절삭 가공되기 이전 단계의 사이즈여도 된다(광학 렌즈 제작 공정). 너무 길면 꺾이기 쉽고 너무 짧으면 절단, 절삭 가공에 불편하다. 광 파이버 등을 제조할 경우에는, 드로잉된 것을 드럼 등에 감는 데 대하여, 광학 렌즈의 제조에서는, 이와 같이 드로잉된 것을 절단하는 점에 특징이 있다.
이렇게 하여 제작된 광학 렌즈(1)는 드로잉 처리의 특성으로부터 그 단면 형상은 광학 렌즈용 모재(40)와 동일한 단면 형상을 갖는다. 드로잉 처리된 후에는, 원하는 길이에의 절단, 외주부의 연마 가공 외에는 광학 렌즈, 특히 볼록 곡면으로 이루어지는 광학 작용부(43)에 대하여 성형 가공되는 일이 없기 때문에, 제조 상의 부담을 경감하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 광학 렌즈(1)로는, 도 1c에 도시하는 바와 같이, 광 입사 측 및 광 출사 측에 형성된 광학 작용부(43)(모재 단계에서의 곡면부(43))에 의해 입사광(6)을 콜리메이트(collimate) 또는 집광한 후, 출사광(7)을 출사한다. 또한, 입사광(6), 출사광(7)의 방향은 각각 반대여도 된다. 이 실시형태에서는 광학 작용부(43)로서 4개의 곡면을 구비한 광학 렌즈(1)가 형성되기 때문에, 예를 들면 4개의 발광부가 배열된 발광 소자로서의 반도체 레이저 어레이로부터 출사된 각 광에 대하여, 콜리메이트 또는 집광한 후, 출사하는 것이 가능하다.
도 3a, 3b는 제 2 실시형태에 관련되는 광학 렌즈의 제조 방법에 있어서의 각 공정을 도시하는 개략도이다. 제조 공정으로서는, 도 1a 내지 c에 계속되는 것이다. 제 2 실시형태에 의한 광학 렌즈의 제조 방법으로는, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 우선 도 1c에서 제작된 광학 렌즈(1)에 대하여, 그 한 쌍의 플랜지부(48)를 잘라 떨어뜨려(플랜지부 절단 공정) 광학 렌즈(21)를 얻는다. 상술한 바와 같이, 플랜지부(48)는 드로잉 처리 공정에 의해 가열에 의한 변형 등의 영향을 받고 있기(또는 받고 있을 가능성이 있기) 때문에, 이러한 한 쌍의 플랜지부(48)를 잘라 떨어뜨림으로써, 도 1c에 도시되는 광학 렌즈(1)보다 콤팩트하고 또한 드로잉 처리 공정의 가열에 의한 악영향(변형 등의)이 제거된 광학 렌즈를 실현할 수 있다. 이 제 2 실시형태에 관련되는 광학 렌즈(21)로는, 도면에 도시하는 바와 같이, 그 광학 작용부(43)는 4개의 볼록 곡면(43)을 구비하고 있기 때문에, 4개의 발광부가 배열된 발광 소자로부터 출사되는 각 광에 대하여, 집광 또는 콜리메이트한 후에 출사하는 것이 가능하다.
더욱이, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 도 3a에서 한 쌍의 플랜지부(48)가 잘려 떨어진 광학 렌즈(21)를 복수 준비하여, 각각의 제 2 측면(45) 및 제 4 측면(47)을 서로 접착시켜 어레이형으로 배열하여(광학 렌즈 배열 공정), 어레이형의 광학 렌즈(31)를 형성하여도 된다. 플랜지부 절단 공정에 의해 플랜지부(48)가이미 절단되어 있기 때문에, 복수의 광학 렌즈(21)에 대하여 그 서로의 측면을 접촉(접착)시켜 그대로 배열시키는 것 만으로, 동일 피치 폭으로 곡면이 배열된 광학 렌즈(31)가 형성된다. 또한, 광학 렌즈(21) 시점에서 드로잉 처리 공정의 가열에 의한 악영향(변형 등의)이 제거되어 있기 때문에, 이렇게 하여 형성된 광학 렌즈(31)도 마찬가지로 드로잉 처리 공정의 가열에 의한 악영향이 제거된 것이 된다. 이 제 2 실시형태에 관련되는 광학 렌즈(31)로는, 광학 렌즈(21)가 4개 배열된 것이기 때문에, 4×4=16의 입사광에 대하여 대응 가능해진다. 즉, 16개의 발광부를 구비한 발광 소자에 대하여 콜리메이트 또는 집광한 후에 출사하는 것이 가능하다. 제 2 측면(45)과 제 4 측면(47)은 서로 평행하기 때문에, 이와 같이 서로 접촉시켜 어레이형으로 복수 배열할 때에는, 용이하게 배열 작업이 행하여진다.
도 4a, 4b는 제 1, 제 2 실시형태에 의한 광학 렌즈의 제조 방법의 효과를 도시하는 도면이다. 도 4a에는, 비교예에 의한 광학 렌즈용 모재(140)와, 광학 렌즈용 모재(140)로 드로잉 처리에 의해 제작된 광학 렌즈(101)의 단면도가 도시되고, 도 4b에는 본 실시형태에 의한 광학 렌즈용 모재(40)와, 광학 렌즈용 모재(40)로 드로잉 처리에 의해 제작된 광학 렌즈(1)의 단면도가 도시되어 있다.
도 4a에 도시되는 바와 같이, 비교예에 의한 광학 렌즈용 모재(140)는 플랜지부를 갖지 않는다. 모재의 각진 부분(49)에는 드로잉 처리 공정에 의한 가열이 집중하여 고온이 되기 쉽고, 이 때문에, 드로잉 처리된 결과, 각진 부분(49)에 위치하는 곡면부(43)는 이 가열 온도의 영향에 의해 변형되어 있다. 이와 같이 변형된 곡면부(43)는 설계 단계에서 의도한 바와 같은 광학 작용부로서의 기능은 갖지않는다. 이에 대하여 본 실시형태에 의한 광학 렌즈의 제조 방법으로는, 도 4b에 도시되는 바와 같이, 복수의 곡면부(43) 양측, 즉 광학 렌즈용 모재(40)의 각진 부분(49)에는 한 쌍의 플랜지부(48)가 형성되어 있기 때문에, 드로잉 처리된 결과, 이 한 쌍의 플랜지부(48)가 드로잉 처리 공정의 가열에 의한 영향을 받아 변형하여, 곡면부(43)의 형상은 드로잉 처리 공정 후에도 보존되어 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 의한 광학 렌즈의 제조 방법으로는, 한 쌍의 플랜지부(48)를 설치하여, 드로잉 처리 공정 시의 가열에 의한 악영향을 이 부분에서 받도록 함으로써, 드로잉 처리 후에는 광학 작용부로서 기능하는 복수의 곡면부(43)를 보호하고 있다. 따라서, 플랜지부(48) 형상은 평면일 필요는 없다. 예를 들면, 여분으로 형성한 곡면부(43)를 플랜지부(48)로서, 드로잉 처리 시의 가열의 영향을 받은 때에는, 이것을 절단하도록 하여도 된다.
도 5a는 제 1 실시형태에 관련되는 광학 렌즈의 제조 방법에 있어서의 드로잉 처리 공정의 개략 단면도이고, 도 5b는 제 3 실시형태에 관련되는 광학 렌즈의 제조 방법에 있어서의 드로잉 처리 공정의 개략 단면도이다. 도 5a는 도 1b에 있어서의 IV-IV선을 따르는 단면도이기도 하다. 도 5a에 도시되는 바와 같이, 제 1 실시형태에 관련되는 광학 렌즈의 제조 방법에 있어서의 드로잉 처리 공정에서는, 가열 수단으로서의 전기로(35)는 광학 렌즈용 모재(40)를 둘러싸도록 고리형으로 형성되어 있으며, 그 고리 형상은 원형이다. 이 때문에, 곡면부(43)에서 전기로(35)까지의 거리(70)에 대하여, 각진 부분(49)에서 전기로(35)까지의 거리(71)는 짧아져, 이와 같이 열원인 전기로(35)까지의 거리가 가까운 것이 각진부분(49)을 다른 부분 이상으로 고온으로 하여, 광학 렌즈용 모재(40)의 각진 부분(49)의 형상을 변형시키는 하나의 원인이 되었었다.
이에 대하여, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 3 실시형태에 관련되는 광학 렌즈의 제조 방법에 있어서의 드로잉 처리 공정에서는, 가열 수단으로서의 전기로(135)는 광학 렌즈용 모재(40)의 단면 형상에 대응한 형상, 즉 광학 렌즈용 모재(40)의 각 측면(44 내지 47)에서 전기로(135)까지의 거리(72)가 어떠한 측면의 어떠한 개소, 특히 각진 부분(49)에 있어서도 같아지는 형상으로 형성되어 있다(이 경우의 거리란 전기로(135)까지의 최단 거리를 가리키며, 제 1 측면(44), 제 3 측면(46)에 형성되어 있는 곡면부(43)에 대해서는 고려하지 않는 것으로 하다). 이로써, 각진 부분(49)만이 전기로(135)에 근접하게 되는 일 없이, 드로잉 처리 공정에 있어서는, 광학 렌즈용 모재(40)의 각 부에 대하여 평균적으로 가열 온도가 더해진다. 즉, 각진 부분(49)에 가열 온도가 집중되어 광학 렌즈용 모재(40)가 드로잉 처리 공정에 의해 변형한다는 부적합함에 대해서도 개선된다. 이러한 형상의 전기로(135)는 광학 렌즈용 모재(40)의 형상이 세로 치수에 비하여 더 가로 치수가 긴 경우에 더욱 유효해진다.
이상, 본 발명을 제 1 내지 제 3 실시형태에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 본 발명을 실시하는 데 있어서 단지 최선의 형태를 도시하는 것에 지나지 않는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 청구항 범위 내에 해당하는 발명의 모든 변경을 포함하여, 형상, 사이즈, 배치 등에 대해서 변경이 가능하다.
예를 들면, 도 6a 내지 도 6c에 도시하는 광학 렌즈용 모재(340, 440, 540)와 같이, 곡면부(343, 443, 543) 수는 단수여도 된다.
또한, 플랜지부의 형상에 대해서, 도 6a, 6b에 도시하는 바와 같이, 플랜지부는 곡면부(343, 443)보다도 돌출하는 돌출부(348, 448)를 가져도 된다. 이 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이 하여 드로잉 처리할 때, 롤러(33)에 의해 한 쌍의 돌출부(348, 448)를 통해 광학 렌즈용 모재(340, 440)를 안정되게 끼울 수 있기 때문에, 드로잉 시에 광학 렌즈용 모재(340, 440)가 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 롤러(33)와 곡면부와의 간섭을 피할 수 있다. 더욱이, 이러한 광학 렌즈용 모재(340, 440)를 드로잉하여 제조되는 광학 렌즈(301, 401)는 모재(340, 440)의 돌출부(348, 448)에 대응하는 돌출부를 갖기 때문에, 광학 렌즈(301, 401)가 배치되는 배치면이나 광학 렌즈(301, 401)에 인접하여 놓여 있는 부재의 측면 등에 곡면부(343, 443)가 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 광에 대하여 작용하는 곡면부(343, 443)에 상흔 등이 부착하기 어려워져 출사광 성능 저하 방지를 도모할 수 있다.
또한, 도 6b에 도시하는 곡면부(443)와 같이, 곡면부는 한쪽에만 설치되어 있어도 된다. 각 도 6a 내지 6c의 마주보는 우측에는 각각 마주보는 좌측에 도시된 광학 렌즈용 모재(340, 440, 540)를 드로잉 처리하여 형성된 광학 렌즈(301, 401, 501)가 도시되어 있다.
또한, 도 7에 도시하는 광학 렌즈용 모재(640)와 같이, 제 1 측면(644) 및 제 3 측면(646) 전체를 볼록 곡면형으로 형성하여도 된다. 여기서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 측면(644) 및 제 3 측면(646)에 복수의 곡면부가 존재하는 경우는, 복수의 곡면부 모두에 접하는 면이 볼록 곡면이면, 제 1 측면(644) 및 제 3 측면(646)이 볼록 곡면형이라고 한다. 드로잉 처리에 의해, 광학 렌즈용 모재는 그 평면부(제 1 측면 내지 제 4 측면)가 내측으로 패인 형상으로 변형되는 경우가 있지만, 이 광학 렌즈용 모재(640)와 같이, 미리 제 1 측면(644) 및 제 3 측면(646)을 볼록 곡면형으로 형성해 둠으로써, 드로잉 처리에 의한 왜곡이 해소된 광학 렌즈(601)(도 7의 마주보는 우측)가 형성된다.
또한, 도 7에 도시하는 광학 렌즈용 모재(640)도 플랜지부는 곡면부보다도 돌출하는 돌출부(648)를 갖고 있기 때문에, 도 2에 도시하는 바와 같이 하여 드로잉 처리할 때, 롤러(33)에 의해 한 쌍의 돌출부(648)를 통해 광학 렌즈용 모재(640)를 안정되게 끼울 수 있기 때문에, 드로잉 시에 광학 렌즈용 모재(640)가 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 롤러(33)와 곡면부와의 간섭을 피할 수 있다. 더욱이, 이러한 광학 렌즈용 모재(640)를 드로잉하여 제조되는 광학 렌즈(601)는 모재(640)의 돌출부(648)에 대응하는 돌출부를 갖기 때문에, 광학 렌즈(601)가 배치되는 배치면이나 광학 렌즈(601)에 인접하여 놓여 있는 부재의 측면 등에 곡면부가 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 광에 대하여 작용하는 곡면부에 상흔 등이 부착되기 어려워져 출사광 성능 저하 방지를 도모할 수 있다.
이상의 본 발명의 설명으로부터, 본 발명을 여러 가지로 변형할 수 있는 것은 분명하다. 그러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위로부터 일탈하는 것이라고는인정할 수 없으며, 모든 당업자에게 있어서 자명한 개량은 이하의 청구범위에 포함되는 것이다.
본 발명에 의한 광학 렌즈의 제조 방법에 의하면, 드로잉 처리 전의 모재 단계에서, 광학 렌즈 형상, 특히 광학 작용부 형상을 결정할 수 있기 때문에, 충분히 큰 사이즈로 모재 가공이 행하여져, 용이하게 광학 렌즈 형상, 특히 광학 작용부 형상을 형성하는 것이 가능해진다. 이로써, 광에 대하여 정확하게 작용하는 광학 작용부를 갖는 광학 렌즈를 실현한다. 또한, 제조 상의 부담을 경감시키는 것이 가능해진다.
더욱이, 광학 렌즈용 모재에 있어서, 드로잉 처리 공정에 의한 가열의 영향을 받아, 변형 등이 발생하기 쉬운 각진 부분에는 플랜지부가 형성되어 있기 때문에, 광학 작용부로서의 각 곡면부는 가열에 의한 영향을 면하는 것이 가능해진다. 이로써, 드로잉 처리 공정에 의해 그 광학 작용부 형상이 변형하는 일이 없는 광학 렌즈를 실현할 수 있다.

Claims (11)

  1. 투광성 재료에 의해 제 1 측면 내지 제 4 측면을 구비한 기둥형 형상으로 구성된 드로잉 처리용 광학 렌즈 모재에 있어서,
    상기 제 1 측면 및 상기 제 1 측면과 반대 측의 상기 제 3 측면 중 어느 하나가 적어도 한쪽은 기둥 축에 대하여 평행하게 형성된 곡면부와, 상기 곡면부 양측에 형성된 한 쌍의 플랜지부를 갖는 광학 렌즈용 모재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡면부는 서로 접촉하도록 배열된 복수의 곡면부인 광학 렌즈용 모재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 렌즈용 모재의 기둥 축 방향에 수직인 임의 단면은 직사각형 형상인 광학 렌즈용 모재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 곡면부는 비구면에 형성되어 있는 광학 렌즈용 모재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랜지부는 상기 곡면부보다도 돌출하는 돌출부를 갖는 광학 렌즈용 모재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 측면 및 상기 제 3 측면 중 적어도 한쪽은 볼록 곡면형으로 형성되어 있는 광학 렌즈용 모재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 렌즈용 모재를 제작하는 광학 렌즈용 모재 제작 공정과,
    상기 광학 렌즈용 모재 제작 공정에 의해 제작된 상기 광학 렌즈용 모재를 드로잉 처리하는 드로잉 처리 공정과,
    상기 드로잉 처리 공정에 의해 드로잉 처리된 상기 광학 렌즈용 모재를 절단하여 광학 렌즈를 제작하는 광학 렌즈 제작 공정을 포함하여,
    상기 드로잉 처리 공정에 의해 드로잉 처리된 상기 광학 렌즈용 모재의 상기 곡면부는 입사광 또는 출사광에 대하여 작용하는 광학 작용부로서 기능하는 광학 렌즈의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학 렌즈 제작 공정은 상기 드로잉 처리 공정에 의해 드로잉 처리된 상기 광학 렌즈용 모재를 절단하여 제작된 상기 광학 렌즈에 대하여, 상기 한 쌍의 플랜지부를 잘라 떨어뜨리는 플랜지부 절단 공정을 포함하는 광학 렌즈의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광학 렌즈 제작 공정은 상기 플랜지부 절단 공정에 의해 상기 한 쌍의 플랜지부가 잘려 떨어진 상기 광학 렌즈를 복수 준비하여, 각각의 제 2 측면 및 제 4 측면을 서로 접착시켜 어레이형으로 배열하는 광학 렌즈 배열 공정을 포함하는 광학 렌즈의 제조 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드로잉 처리 공정은 상기 광학 렌즈용 모재 제작 공정에 의해 제작된 상기 광학 렌즈용 모재를 둘러싸도록 고리형으로 형성된 가열 수단을 사용하여 드로잉 처리를 하고, 상기 가열 수단은 상기 광학 렌즈용 모재의 기둥 축 방향에 대하여 수직인 단면에 있어서의 단면 형상에 대응한 고리 형상을 구비한 광학 렌즈의 제조 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 렌즈의 제조 방법에 의해 제작된 광학 렌즈.
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