KR20040094064A - 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법 - Google Patents

비구면 하이브리드 렌즈 제조방법 Download PDF

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Abstract

비구면 하이브리드 렌즈 제조방법이 개시된다. 개시된 비구면 하이브리드 제조방법은, 구면 렌즈를 가공하는 제1단계와, 구면 렌즈 상에 비구면 렌즈용 물질층을 적층하는 제2단계와, 비구면을 가지는 압축 금형을 비구면 렌즈용 물질층에 가압하여 구면 렌즈 상에 비구면 렌즈를 형성하는 제3단계를 포함한다. 형상에러 없는 비구면을 간단히 제조할 수 있다.

Description

비구면 하이브리드 렌즈 제조방법{Manufacturing method of aspheric hybrid lens}
본 발명은 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법에 관한 것이다.
비구면 하이브리드 렌즈를 제조하는 방법 중 자외선 접합을 이용한 방법이 일본 특개평 제9-211280호에 개시되어 있다. 도 1은 상기 일본 특개평 제9-211280호에 개시된 자외선 접합법을 이용하여 형성된 비구면 접합 렌즈를 보이는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 접합 렌즈(1)은 비구면 렌즈(2) 및 구면 렌즈(8)로 구성되어 있으며, 비구면 렌즈(2)에는 비구면의 제1 및 제2광학기능면(3, 4)이 입사면과 출사면으로 형성되어 있으며, 구면 렌즈(8)에는 제3 및 제4광학기능면(9, 10)이 입사면과 출사면으로 형성되어 있다. 여기서, 제3광학기능면(9)은 구면이고 제2광학기능면(4)과 마주보고 있다. 비구면 렌즈(2)와 구면 렌즈(8)는 플라스틱 또는 글라스 등의 광학 가소성 물질로 몰드 성형하는데, 리브부가 없으므로 일체화된 금형을 이용하여 제조된다. 구면 렌즈(8)의 광학 기능면(9)의 주변부에 자외선 경화 접착제를 주입하고 자외선을 조사함으로써 비구면 렌즈(2)와 구면 렌즈(8)를 접합시킬 수 있다. 여기서, 참조부호 5는 비구면 렌즈(2)와 구면 렌즈(8)의 접합면을 나타낸다.
상기 종래 기술은 구면 렌즈와 비구면 렌즈의 접합을 위해 자외선 경화용 접착제를 이용하므로 생산 공정이 복잡하고 비구면의 형상 에러가 많이 발생하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 상기 비구면 하이브리드 렌즈를 형상 에러 없이 간단한 공정으로 제조할 수 있는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 특개평 제9-211280호에 개시된 접합 렌즈의 단면도,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 비구면 하이브리드 렌즈의 제조방법을 나타낸 공정도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제2실시예에 따른 비구면 하이브리드 렌즈의 제조방법을 나타낸 공정도.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10 ; 지지대
11, 21 ; 비구면 하이브리드 렌즈
13, 23 ; 구면 렌즈 15, 25 ; 비구면 렌즈
15a, 25a ; 폴리머층 17, 27 ; 비구면
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
구면 렌즈를 가공하는 제1단계;
상기 구면 렌즈 상에 비구면 렌즈용 물질층을 적층하는 제2단계;
비구면을 가지는 압축 금형을 상기 비구면 렌즈 형성용 물질층에 가압하여 상기 구면 렌즈 상에 비구면 렌즈를 형성하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법을 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 또한,
구면 렌즈를 형성하는 제1단계;
상기 구면 렌즈를 비구면 렌즈용 금형 내에 삽입하고 용융된 비구면 렌즈용 물질을 주입하는 제2단계;
상기 구면 렌즈 상에서 상기 비구면 렌즈용 물질을 고화시켜 접착시키는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법을 제공한다.
상기 구면 렌즈는 글라스로 형성하며, 상기 비구면 렌즈는 점착성을 가지는 폴리머 수지로 형성한다.
상기 폴리머 수지의 굴절률은 1.45 내지 1.68인 것이 바람직하고, 상기 구면 렌즈는 상기 비구면 렌즈와 굴절률이 상이하게 형성한다.
상기 구면 글라스 렌즈의 입사면 및 출사면에 비구면 렌즈를 형성할 수 있다. 상기 비구면 렌즈는 파워 렌즈 또는 수차 보정 렌즈로 형성한다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1실시예에 따른 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법을 나타낸 공정도이다.
먼저 도 2a에 도시된 바와 같이 구면 렌즈(13)를 가공하여 지지대(10)상에 안착하고 그 상면에 폴리머층(15a)을 적층한다. 상기 폴리머층(15a)의 상부에 비구면(17)을 가지는 압축 금형(19)을 위치시키고, 도 2b에 도시된 바와 같이 압축 금형(19)을 폴리머층(15a) 표면으로 이동하여 가압하면, 폴리머층(15a)은 압축 금형(19)의 비구면(17) 형상대로 표면이 변형된다. 폴리머층(15a)을 경화하면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 구면 렌즈(13)의 상면에 비구면(17)을 가지는 렌즈(15)가 형성된 하이브리드 렌즈(11)가 완성된다.
도 2a 내지 도 2c의 공정도에서는 비구면 렌즈(15)를 구면 렌즈(13)의 일면에 형성하였으나 동일한 공정을 구면 렌즈(13)의 양면에 실행하여 구면 렌즈(13)의 입사면과 출사면에 비구면 렌즈(15)를 형성할 수도 있다. 또한, 폴리머층(15a)을 다층으로 형성하여, 복수의 비구면 렌즈(15)를 구면 렌즈(13)상에 형성할 수 있다.
압축 성형을 이용한 본 발명의 제1실시예에 따른 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법은 별도의 접착제를 사용하지 않고 구면 렌즈(13)와 비구면 렌즈(15)를 접착할 수 있으므로 저가로 비구면 하이브리드 렌즈를 제조할 수 있다. 또한, 광학 구조 상 광학적 특성이 상이한 두 재료로 구면 렌즈(13)와 비구면 렌즈(15)를 구성하면, 수차보정 기능을 하거나 파워 렌즈로 기능하게 할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제2실시예에 따른 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법의 공정도이다.
먼저 도 3a에 도시된 바와 같이, 구면 렌즈(21)를 가공한 다음, 비구면(27)이 내면에 형성되어 있는 금형(27a)과 구면 렌즈(21)를 안착할 금형(27b)을 마련한다. 구면 렌즈(21)를 금형(27b)에 끼워 맞춘 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이 구면 렌즈(21)와 금형(27a) 사이의 공간부에 용융된 폴리머 수지 등을 주입하여 고화(solidification)시킨다. 이 경우 자외선 경화나 열경화방법 대신 폴리머 수지의 자연 점착성의 특성을 이용해 고화시킨다.
폴리머 수지는 점착 특성을 가지고 있으며 일반적인 상온 상태에서도 경화가 가능하고 자외선이나 열에 의해 경화시간을 감소시킬 수 있다. 폴리머 수지와 접촉되는 금형부는 반점착 물질(antiadhesive material)로 구성되어 수지가 구면 렌즈(23) 쪽에만 점착되고 금형 쪽에는 점착되지 않아 비구면 하이브리드 렌즈(21)를 제조하는 것이 가능하다. 폴리머 수지는 아크릴 레이트 수지계로서 굴절률은 1.45~1.68 사이로 조절될 수 있다. 이와 같은 반점착 특성을 가지는 금형 재료로는 퓨즈드 실리카(fused silica) 계열이 적당하다.
도 3c는 상기 금형(27a, 27b)을 제거하여 구면 렌즈(23)와 비구면 렌즈(25)가 접착되어 사출되는 비구면 하이브리드 렌즈(21)를 보인다. 여기서, 내부 양면에 비구면이 형성된 금형(27a, 27b)을 이용하여 구면 렌즈(21)의 양면에 비구면 렌즈(23)를 형성시킬 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 비구면 하이브리드 제조방법에서 구면 렌즈(23) 상에 폴리머 수지를 다층으로 증착시키는 것이 가능하며, 구면 렌즈(23)의 양면에 적어도 한 층의 비구면 렌즈(25)를 형성할 수 있음을 물론이다.
비구면 렌즈(25)의 렌즈면(z)은, c가 표면 곡률(반지름의 역함수), ρ가 광학 표면 상 반지름 좌표, k가 코닉 상수, αi가 구면으로부터 편차를 정의하는 다항식 계수인 경우 수학식 1을 만족한다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 비구면 하이브리드 제조방법에 의한 비구면 하이브리드 렌즈의 설계치(반지름, 두께)를 나타낸 것이다.
번호 반지름 두께
1 57.63879 10.000000
2 64.01250 14.455710
3 -186.57078 6.722585
4 -342.19600 7.300000
5 -75.09904 20.972564
6 -35.80509 4.000000
표 2는 표 1에 개시된 각 렌즈의 비구면 계수(여기서, k=0)를 나타낸 것이다.
1 2 3 4 5 6
α1 -0.18077×10-5 -1.34298×10-5 -0.427016×10-6 -0.281225×10-5 -0.871255×10-6 -0.753692×10-6
α2 -0.554128×10-9 -0.42274×10-9 -0.268804×10-8 -0.411329×10-8 -0.115339×10-7 -0.162173×10-7
α3 -0.10034×10-11 -0.116092×10-11 -0.852380×10-11 -0.112696×10-10 -0.311058×10-10 -0.389878×10-10
α4 -0.718957×10-15 -0.118113×10-14 -0.140159×10-13 -0.229230×10-13 -0.140159×10-13 -0.540170×10-13
α5 -1.06023×10-18 -0.285965×10-18 -0.113601×10-16 -0.270168×10-16 -0.431668×10-16 -0.371475×10-16
α6 -1.07248×10-22 -0.557139×10-23 -0.358524×10-20 -0.115558×10-19 -0.152505×10-19 -0.104661×10-19
α7 0 0 0 0 0 0
α8 0 0 0 0 0 0
α10 0 0 0 0 0 0
본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법은 기존의 사출형 비구면 렌즈에서 발생하기 쉬운 형상 에러를 최소화할 수 있으며 가공오차를 감소시켜 양질의 비구면 하이브리드 렌즈를 생산할 수 있고 제조공정에서 별도의 접착 공정을 사용하지 않으면서 구면과 비구면 렌즈의 복합 구조를 제조할 수 있어서 저가에 양산할 수 있는 장점을 가진다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.
예를 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상에 의해 하이브리드 렌즈를 다양하게 형성시킬 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비구면 하이브리드 렌즈의 제조방법의 장점은 간단한 제조공정을 이용하여 형상 에러나 접착제에 의한 오염이 없이 정밀한 비구면을 가지는 비구면 하이브리드 렌즈를 별도의 접합 공정 없이 제조할 수 있다는 것이다.

Claims (17)

  1. 구면 렌즈를 가공하는 제1단계;
    상기 구면 렌즈 상에 비구면 렌즈용 물질층을 적층하는 제2단계;
    비구면을 가지는 압축 금형을 상기 비구면 렌즈용 물질층에 가압하여 상기 구면 렌즈 상에 비구면 렌즈를 형성하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구면 렌즈는 글라스로 형성하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 비구면 렌즈 형성용 물질층은 점착성을 가지는 폴리머 수지로 형성하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 폴리머 수지의 굴절률은 1.45 내지 1.68인 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구면 렌즈는 상기 비구면 렌즈와 굴절률이 상이한 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구면 렌즈의 입사면 및 출사면에 비구면 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 비구면 렌즈는 파워 렌즈로 형성하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 비구면 렌즈는 수차 보정 렌즈로 형성하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  9. 구면 렌즈를 형성하는 제1단계;
    상기 구면 렌즈를 비구면을 가지는 금형 내에 삽입하고 용융된 비구면 렌즈 형성용 물질을 주입하는 제2단계; 및
    상기 구면 렌즈 상에서 상기 비구면 렌즈용 물질을 고화시켜 접착시키는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구면 렌즈는 글라스로 형성하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 비구면 렌즈는 점착성을 가지는 폴리머 수지로 형성하는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 폴리머 수지의 굴절률은 1.45 내지 1.68인 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 구면 렌즈는 상기 비구면 렌즈와 굴절률이 상이한 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 제2단계에서,
    상기 구면 글라스 렌즈의 입사면 및 출사면에 비구면 렌즈를 형성하는 것을특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 비구면 렌즈는 파워 렌즈인 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  16. 제 9 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 비구면 렌즈는 수차 보정 렌즈인 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
  17. 제 9 항에 있어서, 상기 제3단계에서
    상기 비구면 렌즈용 물질은 자외선 경화나 열경화 방법을 사용하여 고화시키는 것을 특징으로 하는 비구면 하이브리드 렌즈 제조방법.
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