KR20100033721A

KR20100033721A - 광학 렌즈

Info

Publication number: KR20100033721A
Application number: KR1020080092724A
Authority: KR
Inventors: 김주호; 김동진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-03-31
Also published as: US20100073782A1

Abstract

본 발명은 광학 렌즈에 관한 것이다.

본 발명의 광학 렌즈는, 광이 입사되는 유효면; 및 상기 유효면의 외측으로 연장되어 외주면에서 가해지는 외력이 상기 유효면의 광축에 대하여 축대칭으로 작용하는 배럴 접촉면이 형성된 리브;를 포함하며, 렌즈배럴에 결합된 렌즈의 유효면에 등방성의 균일한 압착력이 전달됨에 따라 유효면의 압축 변형이 최소화되는 이점이 있으며, 이에 따라 유효면 변형에 의한 광축의 틀어짐이 방지될 수 있는 작용효과가 발휘될 수 있다.

광학 렌즈, 유효면, 리브, 절개면, 배럴 접촉면, 렌즈배럴

Description

광학 렌즈{Optical lens}

본 발명은 광학 렌즈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 렌즈배럴 결합시 중앙부의 광축을 중심으로 축대칭의 압축력이 작용하여 광축 틀어짐이 방지되도록 한 광학 렌즈에 관한 것이다.

최근에 들어 광학기기의 소형화 및 다기능화를 실현시키기 위하여 광학계를 구성하는 다양한 형태의 광학 렌즈가 개발되고 있으며, 광학 기기의 기술적 발전에 대응될 수 있도록 고화소 중심의 렌즈 개발이 요구되고 있다.

광학 렌즈의 일반적인 성형 방법은 폴리이미드 등의 투명 수지를 렌즈 금형 내에 주입하고, 렌즈 금형을 가열하여 투명 수지가 연성화된 상태에서 금형의 가압에 의해 렌즈가 성형되는 사출 성형 방식이 주로 사용된다.

사출 성형에 의해 제작되는 광학 렌즈는 제작된 렌즈면에 별도의 연삭이나 연마 등의 후가공을 필요로 하지 않고 원하는 형상을 고정밀도를 가지도록 성형할 수 있기 때문에 비구면이나 미세 패턴을 가지는 광학 렌즈를 고정밀도를 가지고 성 형할 수 있다.

도 1은 종래 광학 렌즈의 사출 성형시 평면도이고, 도 2는 종래 광학 렌즈가 렌즈배럴에 결합된 상태의 평면도이다.

이와 같이 제작되는 광학 렌즈는 금형을 이용한 사출 성형에 의해서 도 1과 같은 형태로 제작되는 바, 도시된 바와 같이 러너()의 단부에 원판형의 렌즈부()가 일체로 형성되도록 사출 성형된다.

여기서, 도 1은 종래 광학 렌즈의 사출 성형시 평면도이고, 도 2는 종래 광학 렌즈가 렌즈배럴에 결합된 상태의 평면도이다.

종래의 렌즈(10)는 광이 입사되는 유효면(11)과 그 외주면을 감싸는 리브(12)로 형성되며, 상기 리브(12)의 외측면 소정 지점에 러너(20)의 단부가 결합되어 성형된다.

이때, 상기 렌즈(10)와 러너(20)의 결합 부위는 니퍼나 커터(30) 등을 이용하여 렌즈(10)가 커팅되는 데, 상기 렌즈(10)에 형성된 리브(12)에는 러너(20)로부터 렌즈(10)의 컷팅이 용이하도록 디컷부(D-cut,13)가 형성되고, 상기 디컷부(13)에 부착된 러너(20)의 단부를 커팅하여 개별 광학 렌즈로 구성되도록 한다.

이와 같이, 상기 러너(20)로부터 분리된 렌즈(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 원통형의 렌즈배럴(40) 내에 다수 적층되어 삽입되며, 렌즈(10)에 형성된 리브(11)의 외주면이 렌즈배럴(40)의 내주면에 밀착되도록 압입된다.

이때, 상기 렌즈(10)의 리브(12)에 디컷부(13)를 두는 이유는, 상기 렌즈배럴(40)에 압입되어 장착되는 렌즈(10)의 외주면이 렌즈배럴(40)의 내주면에 밀착되 도록 진원으로 구성됨이 바람직하나, 진원의 유효면(11)의 외주면에 형성된 리브(12)가 정확한 진원으로 형성되도록 러너(20)의 단부를 커팅하기가 어렵고, 러너(20) 커팅시 발생되는 버(14)에 의한 가공 오차에 의해서 발생될 수 있는 결합 공차를 상쇄시켜 광학 렌즈의 장착성을 향상시키기 위함이다.

상기와 같이 제작되는 광학 렌즈 중 주로 모바일 기기에 장착되는 광학 렌즈는 소형의 플라스틱 재질로 사출 성형되기 때문에 도 2와 같이 렌즈배럴(40) 내에 압입됨에 의한 렌즈 조립이 완료되면, 렌즈배럴(40)의 내주면에 밀착된 리브(12)의 외주면으로부터 리브(12)의 내측으로 압축력이 발생하게 되고, 이와 같은 압축력은 렌즈의 유효면(11)을 통해 전달된다.

그러나, 앞서 설명된 도 2에 도시된 바와 같이 광학 렌즈의 장착성을 용이하게 하기 위하여 디컷부(13)가 형성된 광학 렌즈(10)는 상기 렌즈배럴(40)에 밀착된 렌즈의 외주면, 즉 디컷부(13)를 제외한 렌즈의 외주면을 통해 압축력이 발생되기 때문에 중앙의 유효면(11)에 비대칭 변형이 발생되는 문제점이 지적되고 있다.

또한, 유효면(11)의 비대칭 변형에 의해서 광학 렌즈의 광축이 틀어지는 광학적 편심이 발생함에 따라 광축 불량에 의한 화상의 좌우 비대칭 현상을 유발시켜 광학 성능을 저하시키는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 광학 렌즈에서 제기되고 있는 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 외부 광이 입사되는 유효면 외측의 리브 외주면에 형성된 배럴 접촉면을 통해 광축을 중심으로 균일한 압축력이 발생되도록 함으로써, 렌즈배럴 삽입시 유효면의 압축 변형이 방지되도록 한 광학 렌즈가 제공됨에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 광이 입사되는 유효면과, 상기 유효면의 외측으로 연장되어 외주면에서 가해지는 외력이 상기 유효면의 광축에 대하여 축대칭으로 작용하는 배럴 접촉면이 형성된 리브를 포함하는 광학 렌즈가 제공됨에 의해서 달성된다.

상기 유효면은 일면 또는 양면이 볼록하게 형성된 진원의 렌즈부로 구성되며, 상기 유효면의 일면에서 광이 소정의 입사각을 가지고 수직으로 입사된다.

또한, 상기 유효면의 외측에는 진원의 유효면을 감싸며, 그 외측에 광축을 중심으로 대칭의 압축력이 작용하는 배럴 접촉면이 형성되고, 상기 배럴 접촉면 사이에 상기 광축에서 상기 유효면 외측으로 연장된 선과 수직한 면으로 형성된 절개면이 구비된다.

상기 리브에 형성된 절개면은 광축을 중심으로 유효면의 양측부에 대향되게 형성되거나 광축을 중심으로 등간격으로 형성될 수 있으며, 상기 절개면을 제외한 리브의 외주면은 동일한 외주 길이를 갖는 배럴 접촉면으로 형성된다.

또한, 상기 광학 렌즈는 원통형의 렌즈배럴 내에 하나 이상 적층 결합되며, 상기 렌즈배럴 내주면에 광학 렌즈의 최외각에 형성된 리브의 외주면, 즉 절개면을 제외한 배럴 접촉면이 밀착되게 삽입 장착된다.

이때, 상기 렌즈배럴에 장착된 광학 렌즈는 렌즈배럴 내주면에 밀착된 배럴 접촉면을 통해 압입력이 발생되고, 상기 배럴 접촉면에 형성된 압입력은 유효면의 광축을 중심으로 균등하게 형성됨으로써, 리브의 외주면에서 가해지는 압착력이 상기 유효면에 균일하게 전달될 수 있다.

한편, 상기 광학 렌즈는 사출 성형에 의해 제작되는 바, 광축에 대하여 대칭 형상을 갖는 캐비티가 형성된 사출 금형 내에 폴리이미드 또는 아크릴계 수지가 주입되어 경화됨에 의해서 제작될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 렌즈는 렌즈배럴 장착시 최외각 리브에 광축에 대하여 축대칭의 압착력이 작용하도록 함으로써, 렌즈배럴에 결합된 렌즈의 유효면에 등방성의 균일한 압착력이 전달됨에 따라 유효면의 압축 변형이 최소화되는 이점이 있으며, 이에 따라 유효면 변형에 의한 광축의 틀어짐이 방지될 수 있는 작용효과가 발휘될 수 있다.

본 발명에 따른 광학 렌즈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 일실시예 광학 렌즈의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 일실시예 광학 렌즈의 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 일실시예 광학 렌즈의 렌즈배럴 장착시 평면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 광학 렌즈(100)는 중앙부에 형성된 유효면(110)과, 상기 유효면(110)의 외측으로 연장되어 광축 대칭형의 압축력이 작용하는 리브(120)로 구성된다.

상기 유효면(110)은 중앙부의 광축(O)을 중심으로 진원을 이루는 렌즈부로 구성되고, 상면 또는 상, 하 양면이 볼록하게 형성되어 외부의 광이 상기 광축(O)을 중심으로 수직 입사되며, 상기 유효면(110)을 통해 광이 소정의 입사각을 형성하여 하부의 이미지센서(도면 미도시)로 입사되도록 한다.

상기 유효면(110)의 외측에는 렌즈배럴(200)에 광학 렌즈(100)의 고정시 고정구의 역할을 함과 동시에 광이 입사되는 유효면(110)을 보호하기 위한 리브(120)가 형성된다.

상기 리브(120)는 진원을 이루는 유효면(110)의 외주면에서 그 외측으로 연장 형성되며, 외측면 상에 원호 상의 단부면을 가지는 배럴 접촉면(122)과 직선 상 의 단부면을 가지는 절개면(121)이 구비된다.

이때, 상기 리브(120)에 형성된 절개면(121)은 상기 유효면(110)의 광축(O)으로부터 유효면(110)의 외측으로 연장된 임의의 선(L)과 직각을 이루도록 형성되며, 상기 절개면(121)과 절개면(121) 사이에는 배럴 접촉면(122)이 구비된다.

또한, 상기 배럴 접촉면(122)은 상기 유효면(110)의 중심인 광축(O)에서 등각도의 끼인각(θ)을 갖도록 구분되며, 상기 유효면(110)의 외주면 곡률과 동일한 곡률로 형성된다.

즉, 상기 리브(120)는 광학 렌즈를 구성하는 최외각부인 리브(120) 외주면에 원호 상의 곡면으로 형성된 배럴 접촉면(122)과 직선 상의 수직면으로 형성된 절개면(121)이 렌즈의 원주면을 따라 교호로 형성된다.

이때, 상기 리브(120)는 외부에서 가해지는 외력이 원호 상의 곡면으로 형성된 배럴 접촉면(122)을 통해 상기 유효면(110)의 광축(O)을 향해 전달되는 바, 상기 리브(120)의 외주면에 등간격으로 형성된 배럴 접촉면(122)은 동일한 원호 길이를 가지는 곡면으로 형성됨이 바람직하며, 상기 배럴 접촉면(122)에 가해지는 외력은 상기 유효면(110)의 광축(O)으로 균일하게 전달된다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 광학 렌즈(100)는 광학계를 구성하기 위하여 도 5와 같이 원통형의 렌즈배럴(200)에 하나 이상 적층되어 순차적으로 압입 장착된다.

상기 렌즈배럴(200)에 삽입된 광학 렌즈(100)는 중앙의 유효면(110)과 동일한 곡률을 갖는 리브(120)의 배럴 접촉면(122)이 렌즈배럴(200) 내주면에 밀착되게 삽입된다.

즉, 상기 렌즈배럴(200)의 내주면에 상기 광학 렌즈(100)의 리브(120) 최외곽에 형성된 배럴 접촉면(122)의 외주면이 밀착되게 삽입되며, 이때 상기 광학 렌즈(100)는 렌즈배럴(200) 내의 위치 고정을 위하여 억지끼움의 형태로 압입되어 장착되는 바, 상기 광학 렌즈(100)의 광축 방향으로 압착력이 작용하게 된다.

상기 유효면(110)의 외측으로 연장된 리브(120)를 통해 형성되는 압착력은 상기 유효면(110)의 광축(O)을 향해 전달되는 바, 상기 광축(O)을 중심으로 등각도의 끼인각(θ)을 가지도록 리브(120) 외주면에 분할 형성된 배럴 접촉면(122)이 렌즈배럴(200) 내측면에 접촉되어 발생된 압입력에 의해서 생성된다.

또한, 상기 리브(120)의 배럴 접촉면(122)은 앞서 설명한 바와 같이 광축(O)을 중심으로 동일한 끼인각(θ)을 가지는 원호상 측면으로 구성됨으로써, 각 배럴 접촉면(122)에 렌즈배럴(200) 내측면과 접하여 발생되는 렌즈의 압축력이 렌즈 중심인 광축(O)을 향해 균일하게 전달된다.

따라서, 상기 광축(O)에 전달된 리브(120)의 압축력은 광축(O)에서 압축력의 합력이 '0'이 됨에 따라 압축력의 균형을 이루게 됨으로써, 광축(O)을 중심으로 한 진원의 유효면(110)에 균일한 압착력이 전달됨에 따라 유효면(110)의 변형이 방지되도록 한다.

앞서 설명된 광학 렌즈(100)가 도시된 도 3 내지 도 5에서 리브(120)에 형성된 배럴 접촉면(122) 사이의 절개면(121) 중 어느 한 절개면(121)에는 버(101)가 형성되며, 상기 버(101)는 본 실시예의 광학 렌즈(100) 성형 후 러너(도면 미도시) 단부에 부착된 렌즈 절단 후 형성된다.

한편, 본 실시예의 광학 렌즈는 사출 성형에 의해 제작되는 바, 진원의 유효면(110) 외측에 형성된 리브(120)에 종래와 마찬가지로 디컷부(종래 도면 참조)를 두어 광학 렌즈를 성형한 후, 상기 디컷부의 길이에 해당하는 길이를 가진 절개면(121)을 형성한다.

이때, 상기 절개면(121)은 광축(O)을 중심으로 리브(120)의 외주면에 등간격으로 형성되어 상기 절개면(121) 사이에 형성된 배럴 접촉면(122)이 등각도의 끼인각(θ)을 가지도록 성형한다.

또한, 본 실시예의 광학 렌즈는 진원의 유효면(110) 외측에 원호상 또는 직선상의 배럴 접촉면(122)과 절개면(121)이 형성될 수 있는 캐비티가 구비된 사출 금형을 통해 제작된다.

이때, 상기 절개면(121) 중 어느 하나의 절개면(121)에는 광학 렌즈를 지지하는 러너가 부착되어 상기 러너의 절단시 버(101)가 형성될 수 있다.

본 실시예의 광학 렌즈(100)는 앞서 설명된 제작 방법 외에도 본 실시예의 렌즈 형상을 제작할 수 있는 방법으로 실시 가능할 수 있다.

한편, 본 실시예의 광학 렌즈(100)는 폴리이미드 수지, 아크릴계 수지를 비롯한 에폭시 수지, 폴리스티렌 수지 등을 사출 금형에 주입하고 이의 경화에 의해 제작될 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할것이다.

도 1은 종래 광학 렌즈의 사출 성형시 평면도.

도 2는 종래 광학 렌즈가 렌즈배럴에 결합된 상태의 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 일실시예 광학 렌즈의 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 일실시예 광학 렌즈의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 일실시예 광학 렌즈의 렌즈배럴 장착시 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100. 광학 렌즈 110. 유효면

120. 리브 121. 절개면

122. 배럴 접촉면 200. 렌즈배럴

Claims

광이 입사되는 유효면; 및

상기 유효면의 외측으로 연장되어 외주면에서 가해지는 외력이 상기 유효면의 광축에 대하여 축대칭으로 작용하는 배럴 접촉면이 형성된 리브;

를 포함하는 광학 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 유효면은, 일면 또는 양면이 볼록하게 형성된 진원의 렌즈부로 구성된 광학 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 리브는, 상기 배럴 접촉면 사이에 절개면이 형성된 광학 렌즈.
제3항에 있어서,

상기 절개면은, 상기 유효면의 광축에서 유효면 외측으로 연장된 임의의 선과 수직한 면으로 형성된 광학 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 배럴 접촉면은, 상기 유효면의 중심인 광축에서 등각도의 끼인각을 갖도록 구분되어 상기 유효면의 외주면 곡률과 동일한 곡률을 가진 원호상 곡면으로 형성된 광학 렌즈.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 배럴 접촉면과 절개면은, 상기 광학 렌즈의 원주면을 따라 교호로 형성된 광학 렌즈.
제5항에 있어서,

상기 배럴 접촉면은, 상기 리브의 외주면에 등간격으로 형성되어 동일한 원호 길이를 가지는 광학 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 광학 렌즈는, 상기 리브에 형성된 배럴 접촉면의 외주면이 원통형의 렌 즈배럴 내주면에 밀착되게 결합되는 광학 렌즈.
제8항에 있어서,

상기 리브의 배럴 접촉면은, 상기 렌즈배럴 내측면에 밀착되어 발생된 압입력에 의해 상기 유효면의 광축을 향한 압축력이 발생되고, 상기 배럴 접촉면에 형성된 압축력은 광축을 중심으로 진원의 유효면에 균일하게 전달되어 상기 광축에서 압축력의 합력이 '0'이 되는 광학 렌즈.
제1항에 있어서,

상기 광학 렌즈는, 폴리이미드 수지, 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 폴리스티렌 수지 중 어느 하나의 수지로 이루어진 광학 렌즈.