KR20070115850A - 축 대칭 성형 유리 렌즈 및 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

축 대칭 성형 유리 렌즈는 길이 방향 중심 축, 렌즈 표면, 환상의 중간 영역 및 장착 플랜지 영역을 구비한다. 렌즈 표면은 길이 방향 중심 축에 대하여 축 대칭이며 만곡되어 있다. 환상의 중간 영역은 만곡되어 있으며 축 대칭이고, 렌즈 표면 주위에 형성되며, 곡률 반경이 환상의 중간 영역에 접근함에 따라 감소하는 연속적으로 변하는 계수를 가지는 곡률 반경을 가진다. 장착 플랜지 영역은 환상의 중간 영역 주위에 형성되며 그 환상의 중간 영역에 부드럽게 연결된다. 축 대칭 성형 유리 렌즈는 뛰어난 정밀도, 높은 생산율을 가지며 비용이 적게 든다.
축 대칭 성형 유리 렌즈, 몰드 어셈블리, 렌즈 전사 영역, 중간 영역, 장착 플랜지, 곡률 반경, 광학 코팅, 보호 코팅

Description

축 대칭 성형 유리 렌즈 및 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법{AXIAL SYMMETRIC MOLDING GLASS LENS AND METHOD FOR MANUFACTURING AN AXIAL SYMMETRIC MOLDING GLASS LENS}
본 발명은 성형 유리 렌즈 및 성형 유리 렌즈의 제조 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는 축 대칭 성형 유리 렌즈 및 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법에 관한 것이다.
렌즈는 현미경, 확대 망원경(magnifier telescope), 디지털 카메라 및 비디오 카메라와 같은 광학 기구의 핵심 요소이고 렌즈 표면이 컴퓨터 수치 제어 연삭 기계로 절삭되어 성형되는 몰드에서 제조되는 고정밀 렌즈이다.
도 1을 참고 하면, 종래의 대부분의 가열 압착 성형 렌즈(110)들은 선명하고 뚜렷한 영상을 제공하며 유리로 만들어지고 원형이며, 이들 각각의 가열 압착 성형 렌즈(110)는 중심 렌즈, 장착 플랜지 및 환상의 전사 영역을 구비하고 있다. 영상을 확대하는 것이 가장 중요한 기능인 망원경 및 현미경에서는 렌즈의 품질이 확대 성능 및 초점 거리의 정밀도에 큰 영향을 미친다.
축 대칭 렌즈는 원형이며 축 대칭 표면, 평탄 영역 및 환상의 중간 영역을 가지고 있다.
장착 플랜지는 축 대칭 렌즈에 형성되고, 축 대칭 렌즈로부터 반경 방향의 외측으로 튀어나왔으며, 가열 압착 성형 렌즈(110)를 광학 기구에 장착하는 데 사용되고, 평탄한 상부 표면 및 평탄한 하부 표면을 가진다. 평탄한 상부 표면은 내측 가장자리를 가진다. 평탄한 하부 표면은 내측 가장자리를 가지며 평탄한 상부 표면과 평행하다.
환상의 중간 영역은 상부 평탄 표면과 하부 평탄 표면으로 형성되며, 이들 상부 및 하부 평탄 표면 각각은 예리하거나 가는 가장자리일 수 있으며 종종 광학적 불연속성을 가진다. 이 불연속성은 축 대칭 렌즈의 가장자리의 영상 또는 그 가장자리 부근의 영상에 악영향을 미치는 수차를 야기한다.
가열 압착 성형 렌즈(110)를 제조하기 위한 종래의 몰드는 두 개의 몰드(100)를 포함한다. 그 두 개의 몰드(100)들은 가열 압착 성형 렌즈(110)가 압착되는 내부 공동을 형성하도록 서로 짝을 이룬다. 각 몰드(100)는 중간 영역, 축 대칭 렌즈 전사 영역(101) 및 평탄 영역(102)을 구비한다.
축 대칭 렌즈 전사 영역(101)은, 하나의 몰드(100)의 평탄 표면 안이나 또는 그 평탄 표면 위에 형성되며, 타측 몰드(100)의 내측 표면 안이나 또는 그 표면 위의 축 대칭 렌즈 전사 영역(101)에 대응하고, 예리하거나 가는 가장자리(103)를 가진다. 예리하거나 가는 가장자리(103)는 내측 표면의 축 대칭 렌즈 전사 영역(101) 주위에 형성된다.
종래의 렌즈 제조 방법은 선반 절삭 공구 또는 연삭 공구를 이용하여 한쪽의 몰드를 선반 가공 또는 연삭하는 것을 포함한다. 축 대칭 렌즈 전사 영역(101)은, 원형이며 축 대칭이고, 몰드의 내측 표면 안이나 그 표면 위에 형성되며, 용융 유리가 몰드 안에 있을 때 성형 유리 렌즈가 형성되도록 유리 위에 외측 표면을 형성한다.
한쪽의 몰드로부터 유리 렌즈용 몰드를 형성하기 위한 종래의 선반 가공 또는 연삭 공정은 컴퓨터 수치 제어(CNC) 선반 또는 연삭기를 이용하여 수행된다. CNC 선반 또는 연삭기는 한쪽의 몰드를 회전 시키며 한쪽의 몰드에서 원하는 형태를 절삭하고, 절삭 공구 또는 연삭 공구 및 컴퓨터를 구비하고 있다. 컴퓨터는 한쪽의 몰드에서 특정 형태를 절삭하기 위한 절삭 공구 또는 연삭 공구를 제어하며 다음과 같은 절삭 경로 공식을 가지고 있다.
Figure 112007082468975-PAT00001
여기에서 "Z"는 수직 좌표, "Y"는 수평 좌표이며 "A2", "A4", "A2n", "C" 및 "K"는 조정 가능한 상수이다.
그러나 축 대칭 렌즈 전사 영역(101)은 몰드(100)의 평탄 영역(102)으로 연결되며 축 대칭 렌즈 전사 영역(101)과 평탄 영역(102) 사이에서 예리한 가장자리(103)를 형성한다. 용융된 유리 물질이 평탄 영역(102)과 축 대칭 렌즈 전사 영역(101) 사이에서 몰드에 부어진다. 그러나 이 용융 물질은 상기 예리한 가장자리(103)를 통과할 때 예리한 가장자리에서 마찰을 일으키면서 그 가장자리를 파괴하는데, 이는 축 대칭 렌즈의 품질, 정밀도 및 생산율을 저하시킨다.
일본 특허 제1188437호는 축 대칭 렌즈 전사 영역, 평탄 영역 및 중간 영역을 구비한 성형 유리 렌즈 제조용 몰드를 개시하고 있다. 중간 영역은 축 대칭 렌즈 전사 영역과 평탄 영역 사이에서 몰드에 형성되며, 환상형이고 만곡되어 있으며, 일정한 곡률 반경을 가지고 있고, 바람직하게는 0.2 mm 보다 큰 곡률 반경을 갖는다. 유리 렌즈가 성형될 때 용융된 유리는 유리에 수차를 유발하거나 몰드를 손상시키지 않고서 중간 영역 위에서 부드럽게 흐른다. 예리한 가장자리가 몰드(100)의 축 대칭 렌즈 전사 영역과 평탄 영역 사이 또는 그 위에 존재하지 않기 때문에 생성된 유리 렌즈는 바람직하지 않은 불연속성을 갖지 않는다.
그러나, 상기 일본 특허에 기재된 몰드의 제조 방법은 일 단계 대신의 두 개의 별개의 절삭 단계를 포함한다. 각각의 절삭 단계는 몰드(100)에서 축 대칭 렌즈 전사 영역(101) 및 중간 영역을 절삭한다. 또한, 상기 단계들은 각각 축 대칭 렌즈 전사 영역 및 중간 영역에 대응하는 두 개의 상이한 절삭 경로 공식으로 수행된다. 그러나 현재 이용 가능한 CNC 선반 기계에서는 동시에 두 개의 다른 절삭 경로 공식에 대해 두 개의 절삭 경로 교정이 행해질 수 없다. 따라서 제조자는 각기의 몰드(100)에 대해 절삭 경로 공식을 변경해야 하거나 하나의 절삭 경로 공식으로 다수의 몰드를 연속적으로 절삭하여야 한다. 그러므로 몰드는 생산율이 낮으며 아무래도 몰드 품질은 의심스럽다.
일본 공개 특허 공보 제2000-249812호는 광학 유리 렌즈, 몰드 및 그 몰드의 제조 방법을 개시하고 있다. 몰드는 축 대칭 렌즈 전사 영역, 평탄 영역 및 중간 영역을 구비하고 있다. 중간 표면은 축 대칭 렌즈 전사 표면과 평탄 영역 사이에 있으며 만곡되어 있다. 그러나 몰드의 제조 방법은 또한 축 대칭 렌즈 전사 표면(101)과 중간 영역에 각기 적용 가능한 상이한 절삭 경로 공식을 각각 가지고 있는 두 개의 단계를 가지고 있다. 전사 표면과 중간 영역은 여전히 연속적으로 교정되어야 한다. 따라서, 몰드는 여전히 불충분한 정밀도 및 낮은 생산율을 가진다.
유리 렌즈를 제조하는 종래의 방법은 유리 렌즈를 형성하는 몰드에 유리를 넣는 것이다.
이러한 결점을 극복하기 위하여 본 발명은 상기의 문제점을 완화하거나 제거할 수 있도록 축 대칭 성형 유리 렌즈 및 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법을 제시한다.
본 발명의 목적은 뛰어난 정밀도, 높은 생산율 및 낮은 비용의 축 대칭 성형 유리 렌즈를 제공하는 것이다.
축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조용 몰드 어셈블리는 상부 몰드 및 하부 몰드를 포함하고, 상기 상부 및 하부 몰드 중 적어도 하나의 몰드의 윤곽은
환상의 축 대칭 평탄 영역;
원형의 축 대칭 렌즈 전사 영역; 및
렌즈 전사 영역으로부터 연장되고 렌즈 전사 영역의 일 부분이 되며 렌즈 전사 영역과 평탄 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하고 곡률 반경을 가지는 환상의 축 대칭 중간 영역을 포함한다. 곡률 반경의 값은 렌즈 전사 영역과 평탄 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하기 위한 요건을 충족하기 위하여 연속적으로 변한다.
상기 몰드 어셈블리는 축 대칭 성형 유리 렌즈의 생산율을 향상 시킨다.
상부 또는 하부 몰드 중에서 적어도 하나의 렌즈 전사 영역은 거시적 측면에서 볼록 형상, 오목 형상, 평탄 형상 또는 복합 형상 중에서 선택된 형상을 가지고, 상기 중간 영역은 렌즈 전사 영역과 평탄 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하 기 위한 요건에 따라서 볼록 형상, 오목 형상, 평탄 형상 또는 복합 형상일 수 있고 중간 영역에 접하는 평면과 평탄 영역 사이의 각은 45°미만이며 상기 평면이 렌즈 전사 영역에서 평탄 영역을 향해 이동함에 따라 0°에 접근한다.
상부 및 하부 몰드는 탄화물, 질소화물 및 실리콘(silicon sinter)으로 이루어진 군에서 선택된 재료로 만들어진다. 하나 이상의 보호 코팅을 렌즈 전사 영역에 입힐 수 있을 것이다. 보호 코팅 물질은 금, 백금, 이리듐, 오스뮴, 레늄, 은, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 테크네튬 및 이들의 합금 또는 그 세라믹, DLC(diamond-like carbon) 및 다이아몬드를 포함하는 그룹에서 선택된다.
축 대칭 성형 유리 렌즈용 몰드 어셈블리의 제조 방법은 몰드 영역을 형성하기 위하여 적어도 하나의 몰드를 절삭하는 것을 포함한다. 몰드 어셈블리는 상부 몰드 및 하부 몰드를 포함하며, 상기 상부 및 하부 몰드 중 적어도 하나의 몰드의 윤곽은
환상의 축 대칭 평탄 영역;
원형의 축 대칭 렌즈 전사 영역; 및
렌즈 전사 영역으로부터 연장되고 렌즈 전사 영역의 일 부분이 되며 렌즈 전사 영역과 평탄 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하고 곡률 반경을 가지는 환상의 축 대칭 중간 영역을 포함한다. 곡률 반경의 값은 렌즈 전사 영역과 평탄 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하기 위한 요건을 충족하기 위하여 연속적으로 변한다. 중간 영역에 접하는 평면과 평탄 영역 사이의 각은 상기 평면이 렌즈 전사 영역으로부터 평탄 영역을 향해서 움직임에 따라 0°로 접근한다.
축 대칭 성형 유리 렌즈는,
길이 방향 중심 축;
원형이고 길이 방향 중심 축에 축 대칭이며, 축 대칭 성형 유리 렌즈에 형성되고 렌즈 중심으로부터 중간 영역을 향해서 만곡된 렌즈 표면;
렌즈 전사 영역으로부터 연장되고 렌즈 전사 영역의 일 부분이 되며 렌즈 전사 영역과 평탄 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하는 환상의 축 대칭 중간 영역;
환상의 중간 영역의 주위에 형성되며 환상의 중간 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하는 축 대칭 성형 유리 렌즈에 형성된 평탄한 장착 플랜지를 포함한다. 곡률 반경의 값은 렌즈 전사 영역과 평탄한 장착 플랜지 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하기 위한 요건을 충족하기 위하여 연속적으로 변한다. 중간 영역에 접하는 평면과 평탄 영역 사이의 각은 상기 평면이 렌즈 전사 영역으로부터 평탄 영역을 향해서 움직임에 따라 0°로 접근한다.
자외선 필터, 적외선 필터, 가시광선 감쇠기 및 광 효율 증진 코팅(light efficiency improving coating) 또는 이들을 조합한 것으로서의 역할을 하도록 선택된 적어도 하나의 광학 코팅이 렌즈에 형성된다.
축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법은 축 대칭 성형 유리 렌즈를 형성하기 위한 몰드 어셈블리에 의해 압착되는 유리를 가열 압착하는 것을 포함한다.
몰드 어셈블리는 상부 몰드와 하부 몰드를 가지며, 상부 및 하부 몰드 중 적어도 하나의 몰드의 윤곽은
환상의 축 대칭 평탄 영역;
원형의 축 대칭 렌즈 전사 영역;
렌즈 전사 영역으로부터 연장되고 렌즈 전사 영역의 일 부분이 되며 렌즈 전사 영역과 평탄 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하는 환상의 축 대칭 중간 영역을 포함한다.
몰드 어셈블리의 평탄 영역, 렌즈 전사 영역 및 중간 영역은 축 대칭 성형 유리 렌즈의 장착 플랜지 영역, 전사된 영역 및 환상의 중간 영역을 형성하도록 각각 유리에 전사된다. 환상의 중간 영역의 곡률 반경의 값은 렌즈의 전사된 영역과 평탄 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하기 위한 요건을 충족하기 위하여 연속적으로 변한다. 중간 영역에 접하는 평면과 평탄 영역 사이의 각은 상기 평면이 렌즈 전사 영역으로부터 평탄 영역을 향해서 움직임에 따라 0°로 접근한다.
본 발명의 다른 목적, 장점 및 새로운 특징은 첨부한 도면과 관련하여 설명한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해진다.
본 발명에 따른 축 대칭 성형 유리 렌즈 및 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법은 축 대칭 성형 유리 렌즈의 정밀도를 증가시키고 비용을 감소시킨다.
본 발명은 다음의 장점을 가진다.
렌즈 전사 영역(20)이 몰드(11, 12)의 중간 영역(21)에 부드럽게 연결되며 광학 수차가 없고, 가열된 유리를 붓는 대신에 압착하기 때문에 렌즈 전사 및 중간 영역(20, 21) 사이의 거친 흐름이 제거되며, 축 대칭 성형 유리 렌즈의 생산율 및 정밀도가 증가한다.
표 1에서의 상수 값을 가지는 절삭 경로 공식은 몰드(11, 12)의 렌즈 전사 영역(20) 및 중간 영역(21)을 동시에 단일 단계로 절삭하는 데 적용될 수 있다. 따라서, 절삭 경로의 교정이 렌즈 전사 영역(20) 및 중간 영역(21)에 동시에 적용될 수 있고 상기 표면들(20, 21) 사이에서 불일치를 야기하지 않는다. 그러므로 몰드(11, 12)의 제조 및 교정 시간이 감소되며 몰드(11, 12)의 정밀도 및 생산율이 향상된다.
도 2d, 도 3a 및 도 3c와 관련하여, 축 대칭 성형 유리 렌즈(30a, 30b, 30c)는 길이 방향 중심 축을 가지며 렌즈 표면(40, 40c), 환상의 중간 영역(41, 41c), 장착 플랜지 영역(42) 및 적어도 하나의 선택적인 광학 코팅(45)을 포함한다.
렌즈 표면은 원형이며 길이 방향 중심 축에 대하여 축 대칭이고, 축 대칭 성형 유리 렌즈 위에 형성되며 렌즈 중심으로부터 중간 영역으로 만곡되어 있다.
환상의 중간 영역(41, 41c)은 만곡되어 있으며 축 대칭이고, 축 대칭 성형 유리 렌즈(30a, 30b, 30c) 위에 형성되며, 렌즈 표면(40, 40c) 주위에 동심으로 형성되고 렌즈 표면에 연속적으로 연결된다. 환상의 중간 영역(41, 41c)은 볼록 또는 오목일 수 있다. 그러므로 환상의 중간 영역(41, 41c) 및 렌즈 표면(40, 40c)을 통과하는 곡률은 연속적이다. 환상의 중간 영역(41, 41c)은 곡률 반경(R1, R2, R3, R4) 및 반경 방향 폭(radial width)을 가진다. 렌즈 표면(40)이 볼록할 때 대응하는 환상의 중간 영역(41)은 오목하며 렌즈 표면(40)이 오목할 때 대응하는 환상의 중간 영역(41c)은 볼록하다. 환상의 중간 영역의 곡률 반경의 값은 렌즈의 전사된 영역과 평탄 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하기 위한 요건을 충족하기 위하여 연속적으로 변한다. 중간 영역에 접하는 평면과 평탄 영역 사이의 각은 상기 평면이 렌즈 전사 영역으로부터 평탄 영역을 향해서 움직임에 따라 0°로 접근한다.
장착 플랜지 영역은 평탄하며, 축 대칭 성형 유리 렌즈에 형성되고 환상의 중간 영역 주위에 형성되며, 환상의 중간 영역에 부드럽고 연속적으로 연결된다.
중간 영역에 접하는 평면과 평탄 영역 사이의 각은 45°미만이며 상기 평면이 렌즈 전사 영역으로부터 평탄 영역을 향해서 움직임에 따라 0°로 접근한다.
적어도 하나의 광학 코팅(45)이 축 대칭 성형 유리 렌즈(30a, 30b, 30c)의 렌즈 표면(40, 40c), 환상의 중간 영역(41, 41c) 및 장착 플랜지 영역(42)에 형성되며 자외선 필터, 적외선 필터, 가시광선 감쇠기 및 긁힘 방지 코팅 또는 이들을 조합한 것 중에서 선택될 수 있다.
도 2a, 도 2b 및 도 3b를 참고 하면, 축 대칭 성형 유리 렌즈의 몰드 어셈블리는 상부 몰드(11, 11a) 및 하부 몰드(12, 12a)를 포함한다.
상부 몰드(11, 11a)는 탄화물, 질소화물 및 실리콘으로 이루어진 군에서 선택된 재료로 만들어질 수 있으며 평탄 영역(22), 렌즈 전사 영역(20, 20a), 중간 영역(21, 21a) 및 보호 코팅(25)을 구비한다.
평탄 영역(22)은 환상형이며 내측 가장자리를 가진다. 렌즈 전사 영역(20, 20a)은, 원형이며 축 대칭이고, 만곡 형상 및 볼록 또는 오목할 수 있으며, 상부 몰드(11, 11a)의 평탄 영역 안이나 그 영역 위에 형성되고 외측 가장자리를 가진다.
중간 영역(21, 21a)은 환상형이며 만곡되어 있고 축 대칭이며 오목 또는 볼록할 수 있고, 렌즈 전사 영역(20)에 동심으로 형성되며 렌즈 전사 영역에 부드럽게 연결되고 내측 가장자리, 외측 가장자리, 곡률 반경(R1, R2, R3, R4) 및 반경 방향 폭을 가진다. 렌즈 전사 영역(20)이 오목할 때 중간 영역(21)은 볼록하다. 렌즈 전사 영역(20)이 볼록할 때 중간 영역(21)은 오목하다. 중간 영역(21)의 내측 가장자리는 렌즈 전사 영역(20)의 외측 가장자리에 부드럽고 연속적으로 연결된다. 중간 영역(21)의 외측 가장자리는 평탄 영역(22)의 외측 가장자리에 부드럽게 연결된다. 곡률 반경(R1, R2, R3, R4)은 렌즈 전사 영역(20)의 외측 가장자리로부터 평탄 영역(22)의 내측 가장자리로 연속적으로 변하는 계수를 가지고 있다.
보호 코팅(25)은 상부 몰드(11, 11a)를 보호하며 평탄 영역(22), 중간 영역(21) 및 렌즈 전사 영역(20, 20a)에 입혀지고 금, 백금, 이리듐, 오스뮴, 레늄, 은, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 테크네튬 및 이들의 합금 또는 그 세라믹, DLC 및 다이아몬드를 포함하는 그룹에서 선택된다.
하부 몰드(12)는 탄화물, 질소화물 및 실리콘(silicon sinter)으로 이루어진 군에서 선택된 재료로 만들어질 수 있으며 평탄 영역, 렌즈 전사 영역 및 보호 코팅(25)을 구비한다.
렌즈 전사 영역은 원형이며 평탄하거나 렌즈 전사 영역(20, 20a)에 대해 대칭일 수 있다.
보호 코팅(25)은 하부 몰드(12)를 보호하며 평탄 영역 및 렌즈 전사 영역에 입혀지고 금, 백금, 이리듐, 오스뮴, 레늄, 은, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 테크네튬 및 이들의 합금 또는 그 세라믹, DLC 및 다이아몬드를 포함하는 그룹에서 선택된다.
본 발명에 따른 몰드 어셈블리의 제조 방법은 적어도 하나의 몰드(11, 11a, 12)의 절삭 및 몰드(11, 11a, 12) 위에 보호 코팅(25)을 입히는 단계를 포함한다.
도 4를 또한 참고하면, 절삭 단계는 컴퓨터 수치 제어(CNC) 선반 기계 또는 연삭기를 이용하여 렌즈 전사 영역(20, 20a), 중간 영역(21) 및 평탄 영역(22)을 형성하기 위하여 적어도 하나의 몰드(11, 11a, 12)를 절삭하는 것을 포함한다. CNC 선반 기계 또는 연삭기는 회전 축 주위에서 가공물을 회전시키며 절삭기(50) 및 컴퓨터를 구비한다. 절삭기(50)는 CNC 선반 기계 또는 연삭기의 회전 축에 대한 위치에 이동 가능하게 장착되며 절삭기(50)의 상기 위치에 기초하여 몰드(11, 11a, 12)를 절삭하고 연삭 휠, 선삭 공구(turning tool) 또는 선반 공구(lathe tool)가 될 수 있다. 몰드(11, 11a, 12)를 축 대칭 성형 유리 렌즈의 해당 표면에 대응하는 원하는 형상으로 형성하기 위하여 컴퓨터는 절삭기(50)의 위치를 제어하는 절삭 경로 공식을 가지고 있다.
도 2c를 또한 참고하면, Z 축, Y 축 및 원점을 가지고 있으며 몰드(11, 12) 위에 놓여 있는 2차원 좌표계에 기초하여 절삭 경로 공식이 절삭기(50)의 위치를 정한다. Z 축은 CNC 선반 기계 또는 연삭기의 회전 축과 일치하며 몰드(11, 11a, 12)를 동축으로 통과하고, 절삭 경로 공식의 반경 방향 기준을 제공한다. Y 축은 한 점에서 Z 축과 교차하며 Z 축에 직교하고, 절삭 경로 공식의 길이 방향 기준을 제공한다. 원점은 Z 축과 Y 축이 교차하는 렌즈 전사 영역(20, 20a) 상에 있는 점 에 위치한다. 절삭 경로 공식은 다음과 같다.
Figure 112007082468975-PAT00002
여기에서 Z는 Z 축 상의 좌표, Y는 Y 축 상의 좌표이며 A2, A4, A2n, C 및 K는 상수이며 조정할 수 있다.
축 대칭 성형 유리 렌즈에 대한 몰드(11, 11a, 12)의 렌즈 전사 영역(20, 20a) 및 평탄 영역(22) 상의 반경 방향 및 길이 방향 좌표와 대응하는 곡률의 예가 표 1 및 표 2에 제시되어 있다.
[표 1]
상수 값
1/C 2.20878E+00
K 0.00000E+00
A2 0.00000E+00
A4 -9.05511E-03
A6 -2.70669E-02
A8 5.71773E-02
A10 -9.75475E-02
A12 7.17599E-02
A14 -2.20900E-02
중간 영역을 포함한 렌즈 전사 영역의 총 직경:1.8 mm
[표 2]
좌표값 중간 영역에 접하는 평면과 평탄 영역 사 이의 예각 (°) 곡률 반경 (mm)
Y(mm) Z(mm)
0 0 0 2.2087800
0.1 0.0022639 2.5927268 2.2144480
0.2 0.0090573 5.1760034 2.2352162
0.3 0.0203782 7.7335547 2.2788288
0.4 0.0362067 10.242083 2.3524567
0.5 0.0564919 12.672234 2.4697087
0.6 0.0811275 14.975934 2.6792588
0.7 0.109881 17.053901 3.1358269
0.8 0.1546341 19.001006 -1.137346
0.82 0.161273 17.60979 -0.686092
0.84 0.167232 15.413024 -0.441918
0.86 0.1721724 12.117336 -0.295500
0.88 0.1756538 7.3358308 -0.203584
0.9 0.1771081 0.6100025 -0.146029
0.92 0.1771081 0 ∞
0.94 0.1771081 0 ∞
표 1에서 상수 값은 실험에 의해 결정되었고 CNC 선반 기계가 단일의 연속 공정으로 몰드(11, 11a, 12)의 렌즈 전사 영역(20, 20a) 및 평탄 영역(22)을 절삭할 수 있게 한다. 렌즈 전사 영역(20)의 직경은 Y 축을 따라서 -0.825 mm에서부터 0.825 mm로 늘어나며, 곡률 반경이 연속적으로 변하고 렌즈 전사 영역(20)은 축 대칭이며 만곡되어 있다. 중간 영역(21)의 반경 방향 폭은 Y 축 상에서 0.825 mm에서부터 0.9 mm로 늘어나며 -0.825 mm에서부터 -0.9 mm로 늘어나고 곡률 반경은 연속적으로 변하며, 중간 영역(21)은 축 대칭이며 만곡되어 있다. 도 2b, 2d를 또한 참고하면, 반경 방향 선을 따라서 중간 영역(21) 상의 상이한 점들에서의 곡률 반경(R1, R2, R3, R4)이 다르다. 예를 들어, 표 2에서 Y 좌표가 0.82 mm, 0.84 mm, 0.86 mm 및 0.88 mm인 점들에서 곡률 반경은 각각 -0.686092 mm, -0.441918 mm, -0.295500 mm 및 -0.203584 mm이며 중간 영역(21)의 곡률 반경이 변한다는 것을 보여 준다. 중간 영역(21)에 접하는 평면과 평탄 영역(22) 사이의 각은 45°미만이 다. 중간 영역(21)에 접하는 평면과 평탄 영역(22) 사이의 각은 상기 평면이 렌즈 전사 영역(20)의 외측 가장자리에서 평탄 영역(22)의 내측 가장자리로 이동함에 따라 작아지며 평탄 영역(22)의 내측 가장자리에서 거의 0°이다.
코팅을 입히는 단계는 부착(deposition) 기술을 사용하여 각각의 몰드(11, 11a, 12)의 렌즈 전사 영역(20, 20a), 중간 영역(21) 및 평탄 영역(22) 위에 보호 코팅(25)을 입히는 것을 포함한다. 부착 기술은 물리 상 증착 기술, 화학 상 증착 기술 및 이온 스퍼터링 기술 중에서 선택된다.
본 발명에 따라 축 대칭 성형 유리 렌즈를 제작하는 방법은 유리의 가열 압착 및 적어도 하나의 광학 코팅(45)을 입히는 단계를 포함한다.
가열 압착 단계는 유리(30)를 얻는 단계, 유리가 가단성이 될 때까지 유리(30)를 가열하는 단계, 상기 가열된 유리(30)를 몰드 어셈블리의 몰드(11, 11a, 12) 사이에 배치하는 단계, 축 대칭 성형 유리 렌즈를 형성하는 몰드 어셈블리 안에서 가단성의 유리(30)를 압착하는 단계, 몰드 어셈블리에서 축 대칭 성형 유리 렌즈를 제거하는 단계 및 축 대칭 성형 유리 렌즈를 뜨임 처리하는 단계를 포함한다.
유리(30)의 가열 단계에서 유리(30)는 유리(30)가 가단성이 될 때까지 300 °내지 700 °의 온도로 가열된다.
몰드 어셈블리에서 가단성의 유리(30)를 압착하면 렌즈 표면(30a, 30b, 30c), 환상의 중간 영역(41, 41c) 및 장착 플랜지 영역(42)이 형성된다.
축 대칭 성형 유리 렌즈의 뜨임은 오븐에서 온도를 점진적으로 올리고 내려 서 축 대칭 성형 유리 렌즈를 열처리하는 것을 포함한다.
적어도 하나의 광학 코팅(45)을 입히는 것은 부착 기술에 의해서 축 대칭 성형 유리 렌즈(30a, 30b, 30c)의 상기 표면(40, 40c, 41, 41c, 42)에 적어도 하나의 광학 코팅(45)을 입히는 것을 포함한다. 부착 기술은 물리 상 증착, 화학 상 증착 및 이온 스퍼터링 중에서 선택된다.
본 발명의 다수의 특성 및 장점이 상기의 설명에서 본 발명의 구조와 기능의 상세와 함께 개시되었음에도 상기 개시된 부분은 예시적인 것에 불과하다. 본 발명의 개념 내에서, 청구항에서 표현된 용어의 광의의 일반적 의미가 나타내는 전체 범위까지 세부 사항의 변경, 특히 부분의 형태, 크기 및 배열의 변경이 가능하다.
도 1은 선행 기술에 따른 종래의 몰드 및 종래의 축 대칭 성형 유리 렌즈의 횡단면도.
도 2a는 본 발명에 따른 축 대칭 성형 유리 렌즈를 성형하는 몰드 어셈블리의 제1 실시예의 작동 상태에서의 횡단면도.
도 2b는 몰드 어셈블리의 상부 및 하부 몰드 중 어느 한 몰드의 횡단면도.
도 2c는 도 2b의 몰드 어셈블리의 상부 및 하부 몰드 중 어느 한 몰드의 2 차원 좌표계 횡단면도.
도 2d는 본 발명에 따라 몰드 어셈블리로 형성된 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제1 실시예의 횡단면도.
도 3a는 본 발명에 따른 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제2 실시예의 횡단면도.
도 3b는 본 발명에 따라 축 대칭 성형 유리 렌즈를 형성하는 데 사용되는 몰드 어셈블리의 제2 실시예의 작동 상태에서의 횡단면도.
도 3c는 본 발명에 따라 도 3b의 몰드 어셈블리로 형성된 축 대칭 성형 유리 렌즈의 횡단면도.
도 4는 도 2a의 몰드 어셈블리의 몰드를 절삭하는 절삭기의 작동 상태에서의 정면도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
110: 가열 압착 성형 렌즈 11, 11a: 상부 몰드
12, 12a: 하부 몰드 20, 20a: 렌즈 전사 영역
21, 21a, 41, 41c: 중간 영역 22: 평탄 영역
25: 보호 코팅 30a, 30b, 30c: 축 대칭 성형 유리 렌즈
42: 장착 플랜지 영역 45: 광학 코팅
50: 절삭기

Claims (12)

  1. 축 대칭 성형 유리 렌즈로서,
    길이 방향 중심 축;
    원형이고 길이 방향 중심 축에 축 대칭이며, 축 대칭 성형 유리 렌즈에 형성되고 렌즈 중심으로부터 중간 영역을 향해서 만곡된 렌즈 표면;
    렌즈 전사 영역으로부터 연장되고 렌즈 전사 영역의 일 부분이 되며 렌즈 전사 영역과 평탄 영역으로 부드럽고 연속적으로 연결되는 환상의 축 대칭 중간 영역;
    환상의 중간 영역의 주위에 형성되며 환상의 중간 영역을 부드럽고 연속적으로 연결하는 축 대칭 성형 유리 렌즈에 형성된 평탄한 장착 플랜지를 포함하고,
    곡률 반경의 값은 렌즈 전사 영역을 평탄한 장착 플랜지 영역으로 부드럽고 연속적으로 연결하기 위한 요건을 충족하기 위하여 연속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 렌즈 전사 영역이 거시적 측면에서 볼록 형상, 오목 형상, 평탄 형상 또는 복합 형상 중에서 선택된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중간 영역이 볼록 형상, 오목 형상, 평탄 형상 또는 복합 형상일 수 있는 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈.
  4. 제3항에 있어서,
    환상의 전사된 영역에 접하는 평면과 장착 플랜지 영역 사이의 각은 45°미만이며 상기 평면이 렌즈 영역에서 장착 플랜지 영역을 향해 이동함에 따라 0°에 접근하는 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈
  5. 제1항에 있어서,
    축 대칭 성형 유리 렌즈의 전사된 영역, 환상의 전사된 영역 및 장착 플랜지 영역에 적어도 하나의 광학 코팅이 입혀진 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈.
  6. 제5항에 있어서,
    적어도 하나의 광학 코팅은 자외선 필터, 적외선 필터, 가시광선 감쇠기 및 광 효율 증진 코팅 또는 이들을 조합한 것으로서의 역할을 하도록 선택된 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈.
  7. 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법으로서,
    축 대칭 성형 유리 렌즈를 형성하기 위한 몰드 어셈블리에 의해 압착되는 유리를 가열 압착하는 것을 포함하고,
    몰드 어셈블리는 상부 몰드와 하부 몰드를 가지며, 상기 상부 및 하부 몰드 중 적어도 하나의 몰드의 윤곽은
    환상의 축 대칭 평탄 영역;
    원형의 축 대칭 렌즈 전사 영역;
    렌즈 전사 영역으로부터 연장되고 렌즈 전사 영역의 일 부분이 되며 렌즈 전사 영역과 평탄 영역으로 부드럽고 연속적으로 연결되는 환상의 축 대칭 중간 영역을 가지고,
    몰드 어셈블리의 평탄 영역, 렌즈 전사 영역 및 중간 영역은 축 대칭 성형 유리 렌즈의 장착 플랜지 영역, 전사된 영역 및 환상의 중간 영역을 형성하도록 각각 유리에 전사되고,
    환상의 중간 영역의 곡률 반경의 값은 렌즈 전사 영역을 평탄 영역에 부드럽고 연속적으로 연결하기 위한 요건을 충족하기 위하여 연속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 렌즈 전사 영역은 거시적 측면에서 볼록 형상, 오목 형상, 평탄 형상 또는 복합 형상 중에서 선택된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    중간 영역은 렌즈 전사 영역을 평탄 영역에 부드럽고 연속적으로 연결하기 위한 요건에 따라서 볼록 형상, 오목 형상, 평탄 형상 또는 복합 형상인 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    환상의 중간 영역에 접하는 평면과 장착 플랜지 영역 사이의 각은 45° 미만이며 상기 평면이 렌즈 전사 영역에서 장착 플랜지 영역을 향해 이동함에 따라 0°에 접근하는 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    축 대칭 성형 유리 렌즈의 환상의 전이 영역, 렌즈의 전사된 영역 및 장착 플랜지 영역 상에 자외선 필터, 적외선 필터, 가시광선 감쇠기 및 광 효율 증진 코팅 또는 이들을 조합한 것으로서의 역할을 하도록 선택된 적어도 하나의 광학 코팅을 입히는 것을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    적어도 하나의 광학 코팅은 물리 증착 기술, 화학 증착 기술 또는 스퍼터링 기술 중에서 선택된 기술로 입혀지는 것을 특징으로 하는 축 대칭 성형 유리 렌즈의 제조 방법.
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