KR20110106996A - 비구면렌즈용 내면몰드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비구면렌즈용 내면몰드의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 비구면형상의 볼록부(13)가 마련된 세라믹금형(10)을 제작하는 단계; 상기 세라믹금형(10)의 볼록부(13)와 접촉되는 오목면(21)과, 상기 오목면(21)의 반대쪽에 형성된 볼록면(23)을 갖는 렌즈몰드(20)를 상기 세라믹금형(10)에 안착시키는 단계; 상기 세라믹금형(10)에 안착된 상기 렌즈몰드(20)에 히터(30)로 열을 가하여 상기 렌즈몰드(20)의 볼록면(23)에 상기 볼록부(13)의 비구면형상을 전사시키는 단계; 를 포함하며, 상기 볼록부(13)의 비구면형상이 전사된 상기 렌즈몰드(20)의 볼록면(23)이 비구면렌즈 성형시 사용되는 내면몰드의 실사용면인 것을 특징으로 하는 비구면렌즈용 내면몰드의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 볼록부가 형성된 세라믹금형에 의해 비구면 내면몰드를 제조할 수 있기 때문에 내면이 비구면형상인 내면 비구면렌즈, 외면과 내면이 모두 비구면형상인 양면 비구면렌즈를 제조할 수 있다.

Description

비구면렌즈용 내면몰드의 제조방법{A Lensmold Manufacturing Method for Aspherical lens}

본 발명은 렌즈 제조용 유리몰드에 관한 것이다. 보다 상세하게는 내면이 비구면형상인 내면 비구면렌즈를 생산하기 위한 내면 유리몰드의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 비구면렌즈에는 외면이 비구면형상인 외면 비구면렌즈, 내면이 비구면형상인 내면 비구면렌즈, 외면과 내면이 비구면형상인 양면 비구면렌즈가 있는데, 이러한 비구면렌즈는 렌즈에 직접 비구면을 절삭하는 방법과 비구면 유리몰드(mold)를 제작하여 캐스트(cast) 성형으로 생산하는 방법이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래기술에 의한 비구면 유리몰드 제조방법을 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 의한 비구면 유리몰드의 제조방법을 나타낸 정면도이고, 도 1c는 종래기술에 의한 비구면렌즈를 제조하는 방법을 나타낸 단면도이다.

종래기술에 의한 비구면몰드의 제조방법은 비구면 유리몰드 중 외면몰드를 제조하는 것이 알려져 있다.

외면몰드(4, 5)를 제조하기 위해서는 도 1a 및 도 1b의 (a)에 도시된 바와 같이 비구면형상의 오목부(2)가 마련된 세라믹금형(1)을 준비하고, 상기 세라믹금형(1)에 일면은 오목하고 타면은 볼록하게 가공된 유리재질의 렌즈몰드(3)를 안착시키고 히터(6)로 가열한다.

이때, 상기 렌즈몰드(3)의 볼록한 면이 상기 세라믹금형의 오목부(2)에 접촉되도록 안착되므로 상기 렌즈몰드(3)의 오목한 면에 상기 세라믹금형(1)의 비구면형상이 전사되며, 상기 렌즈몰드(3)는 중앙에서 가장자리로 갈수록 두께가 얇아지도록 형성된다.

이처럼 비구면형상이 전사된 상기 렌즈몰드(3)의 오목한 면은 도 1c에 도시된 바와 같이 플라스틱 재질의 비구면렌즈(7)를 제작하기 위한 형틀로서 외면몰드(4, 5)의 실사용면 즉, 생성되는 비구면렌즈(7)와 접촉되는 면이 된다.

한편, 일반적인 근시용 렌즈는 렌즈의 두께가 중심에서 가장자리로 갈수록 두꺼워지며(외면의 곡률반경이 내면의 곡률반경보다 크다), 원시용 렌즈는 렌즈의 두께가 중심에서 가장자리로 갈수록 얇아진다(외면의 곡률반경이 내면의 곡률반경보다 작다).

상기와 같은 근시 및 원시에 해당되는 렌즈는 외면 비구면렌즈에서도 적용되어 근시용 외면 비구면렌즈는 외면이 가장자리로 갈수록 오목해지도록 형성되며, 원시용 외면 비구면렌즈는 외면이 가장자리로 갈수록 평평해지도록 형성되어 렌즈의 구면수차를 줄일 수 있다.

따라서 종래에는 근시용 외면 비구면렌즈를 제작하기 위해서는 도 1a에 도시된 바와 같이 상기 오목부(2)의 형상이 가장자리로 갈수록 오목해지는 비구면형상(X)을 갖는 세라믹금형을 이용하여 외면몰드(4)를 제작하고, 원시용 외면비구면렌즈를 제작하기 위해서는 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 오목부(2)의 형상이 가장자리로 갈수록 평평해지는 비구면형상(X')을 갖는 세라믹금형을 이용하여 외면몰드(5)를 제작하였다.

그러나, 오목한 세라믹금형(1)에 일면은 오목하고 타면은 볼록하게 가공된 렌즈몰드(3)로는 외면 비구면렌즈를 생산할 수 있는 외면몰드(4, 5) 밖에는 제작할 수 없었다.

따라서 오목한 세라믹금형(1)를 통해 제조된 외면몰드를 가지고는 내면이 비구면형상인 내면 비구면렌즈, 외면과 내면이 모두 비구면형상인 양면 비구면렌즈를 제조하기에는 어려움이 있다.

따라서 본 발명은 내면이 비구면형상인 내면 비구면렌즈, 외면과 내면이 모두 비구면형상인 양면 비구면렌즈를 제조할 수 있는 비구면렌즈용 내면몰드를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 비구면형상의 볼록부(13)가 마련된 세라믹금형(10)을 제작하는 단계; 상기 세라믹금형(10)의 볼록부(13)와 접촉되는 오목면(21)과, 상기 오목면(21)의 반대쪽에 형성된 볼록면(23)을 갖는 렌즈몰드(20)를 상기 세라믹금형(10)에 안착시키는 단계; 상기 세라믹금형(10)에 안착된 상기 렌즈몰드(20)에 히터(30)로 열을 가하여 상기 렌즈몰드(20)의 볼록면(23)에 상기 볼록부(13)의 비구면형상을 전사시키는 단계; 를 포함하며, 상기 볼록부(13)의 비구면형상이 전사된 상기 렌즈몰드(20)의 볼록면(23)이 비구면렌즈 성형시 사용되는 내면몰드의 실사용면인 것을 특징으로 하는 비구면렌즈용 내면몰드의 제조방법을 제공한다.

상기 렌즈몰드(20)의 볼록면(23)은 상기 비구면렌즈(40)의 내면 정점 곡률반경에 대응되는 곡률반경으로 형성될 수 있다.

근시 및 난시용 내면 비구면렌즈를 제조하기 위한 내면몰드는 상기 세라믹금형의 볼록부(13)가 정점에서 가장자리로 갈수록 평평해지는 비구면형상으로 형성된 세라믹금형에 상기 렌즈몰드(20)를 안착시켜 가열할 수 있다.

원시용 내면 비구면렌즈를 제조하기 위한 내면몰드는 상기 세라믹금형의 볼록부가 정점에서 가장자리로 갈수록 오목해지는 비구면형상으로 형성된 세라믹금형에 상기 렌즈몰드를 안착시켜 가열할 수 있다.

상기 세라믹금형(10)의 볼록부(13)는 NC 선반이나 NC 프레이즈(fraise) 등에 의해 절삭가공되며, 상기 볼록부(13)의 비구면형상은 수치제어를 통해 가공되도록 미리 프로그램화 될 수 있다.

본 발명에 의하면 볼록부가 형성된 세라믹금형에 의해 비구면 내면몰드를 제조할 수 있기 때문에 내면이 비구면형상인 내면 비구면렌즈, 외면과 내면이 모두 비구면형상인 양면 비구면렌즈를 제조할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 의한 비구면 유리몰드의 제조방법을 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 1c는 종래기술에 의한 비구면렌즈를 제조하는 방법을 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 내면 유리몰드의 제조방법을 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 내면 유리몰드를 이용하여 비구면렌즈를 제조하는 방법을 나타낸 단면도이다.
도 5는 세라믹금형의 다른 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 6은 세라믹금형에 비구면 형상의 볼록부의 데이터 값에 대한 실시예를 보여주는 도표이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 내면 유리몰드의 제조방법을 나타낸 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명에 의한 내면 유리몰드를 이용하여 비구면렌즈를 제조하는 방법을 나타낸 단면도이며, 도 5는 세라믹금형의 다른 실시예들을 나타낸 도면이고, 도 6은 세라믹금형에 비구면 형상의 볼록부의 데이터 값에 대한 실시예를 보여주는 도표이다.

본 발명에 의한 비구면 유리몰드의 제조방법은 비구면렌즈의 내면을 비구면화시킬 수 있는 내면몰드를 제조하는 방법으로 볼록부가 마련된 세라믹금형에 일면이 오목하고 반대쪽이 볼록한 렌즈몰드를 안착시켜 가열을 통해 비구면을 전사시키는 것에 특징이 있다.

보다 상세하게는 비구면 유리몰드의 제조방법은 볼록부(13)가 마련된 세라믹금형(10)을 제작하는 단계와, 세라믹금형(10)에 렌즈몰드(20)를 안착시키는 단계와, 세라믹금형(10)에 안착된 렌즈몰드(20)를 히터(30)로 가열하여 비구면 형상을 전사시키는 단계로 이루어진다.

상기 세라믹금형(10)에는 상면이 볼록한 형태의 볼록부(13)가 마련되는데, 상기 볼록부(13)는 얻고자 하는 비구면렌즈의 비구면 형상으로 가공된다. 상기 볼록부(13)는 세라믹원판의 상면 일부를 NC 선반이나 NC 프레이즈(fraise) 등으로 절삭하여 가공할 수 있다.

여기서 볼록부(13)의 비구면형상은 NC 선반이나 NC 프레이즈(fraise) 등에 의해 수치제어가 가능하도록 미리 프로그램화 되는 것이 바람직하다. 상기 세라믹금형(10)의 비구면형상은 아래의 수학식1 로부터 얻어질 수 있다.

수학식 1

도 2를 참조하면 Z는 볼록부(13)의 정점으로부터 접선과 평행한 방향으로의 거리이고, Y는 접선과 수직인 방향으로의 거리이며, R는 볼록부(13)의 정점에서의 곡률반경, K와 A_i는 비구면계수이다. 비구면식의 2항 이하가 비구면항이고 A_i에 의해서 비구면의 정도 즉, 비구면량(P)이 결정된다.

여기서 비구면량은 상기 세라믹금형 제작시 프로그램에 입력되는 값으로, 사용자가 프로그램에 세라믹금형(10)의 중앙 R값과 비구면량(P)을 입력하면 세라믹금형(10)의 볼록부(13)가 비구면형상을 갖도록 연마된다.

상기 수학식1을 통해 비구면형상에 관한 데이터들이 프로그램되고, 이 가운데 사용자가 원하는 비구면형상을 얻도록 디옵터(Diopter) 가변값을 조절함에 따라 세라믹금형(10)은 비구면형상의 볼록부(13)를 갖도록 제조된다.

예를 들어 도 6에 도시된 도표와 같이 프로그램에 중앙 R값을 72.74mm, 비구면량(P)을 -0.95로 입력했을 때, 상기 세라믹금형의 볼록부(13)는 중앙 R값은 72.74mm, 가장자리 R값은 87.95mm인 비구면형상이 형성된다.

이와 같이 비구면형상의 볼록부(13)가 형성된 세라믹금형(10)의 제조가 이루어지면, 상기 세라믹금형(10)에 안착되는 렌즈몰드(20)를 마련한다.

상기 렌즈몰드(20)는 내면몰드 성형시 상기 세라믹금형(10)의 볼록부(13)에 접촉되는 오목면(21)과, 상기 오목면(21)의 반대쪽에 형성되는 볼록면(23)를 갖도록 제조된다. 여기서 상기 볼록면(23)이 상기 세라믹금형(10)의 비구면형상을 전사받아 비구면렌즈를 제조하는 내면몰드의 실사용면이 된다.

상기 렌즈몰드(20)의 오목면(21)은 상기 세라믹금형의 볼록부(13) 정점의 곡률반경과 동일한 곡률반경을 갖는 구면형상으로 형성된다. 상기 렌즈몰드(20)의 볼록면(23)은 성형될 비구면렌즈(8)(도 4참조)의 내면 정점의 곡률반경, 즉, 원하는 비구면렌즈(8)의 내면 정점의 곡률반경에 대응되는 곡률반경을 갖는 구면형상으로 형성된다.

여기서 상기 비구면렌즈(40)의 내면 정점 곡률반경에 대응되는 곡률반경이란 상기 렌즈몰드(20)가 가공되어 도 4에 도시된 바와 같이 내면몰드가 될 때 상기 볼록면(23)의 변형량만큼 더 볼록한 값을 갖도록 형성된다. 즉, 곡률반경이 변형되는 양만큼 더 작게 형성된다.

상기와 같은 렌즈몰드(20)는 원시 및 근시용 비구면렌즈를 제조하는데 사용되며, 도시되지는 않았지만 상기 볼록면(23)에 서로 직교하는 방향으로 서로 다른 곡률반경을 갖는 복합면을 형성할 경우에는 난시용 비구면렌즈를 제작하는 내면몰드를 제조할 수 있다. 이와 같이 렌즈몰드(20)의 볼록면(23)에 구면 또는 복합면을 형성함으로써 원시, 근시 및 난시용 비구면렌즈를 용이하게 생산할 수 있다.

한편, 근시 및 난시용 내면 비구면렌즈는 내면이 가장자리로 갈수록 평평해지는 형상으로 근시 및 난시용 내면 비구면렌즈를 제조하기 위한 내면몰드는 내면몰드의 실사용면이 중심에서 가장자리로 갈수록 평평해지는 형상으로 형성된다. 따라서, 근시 및 난시용 내면몰드를 제작하기 위한 세라믹금형의 볼록부(13)는 중심에서 가장자리로 갈수록 볼록해지는 비구면형상을 갖는다.

또한, 원시용 내면 비구면렌즈는 내면이 가장자리로 갈수록 오목해지는 형상으로 원시용 내면 비구면렌즈를 제조하기 위한 내면몰드는 상기 내면몰드의 실사용면이 중심에서 가장자리로 갈수록 오목해지는 형상으로 형성된다. 따라서, 원시용 내면몰드를 제작하기 위한 세라믹금형(10)의 볼록부(13)는 중심에서 가장자리로 갈수록 평평해지는 비구면형상을 갖는다.

이와 같이 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 내면몰드(20)와 공지된 기술로 제작된 외면몰드(4)를 성형틀에 고정시키고, 상기 내면몰드(20)와 외면몰드(4) 사이에 렌즈용 수지조성물을 주입함으로써 내면과 외면이 모두 비구면인 양면 비구면렌즈(8)를 제조할 수 있다.

이처럼 양면 비구면렌즈를 제조하기 위해서는 모두 비구면형상인 내면몰드와 외면몰드가 사용된다.

여기서 근시용 양면 비구면렌즈의 외면과 내면은 가장자리로 갈수록 평평하며, 원시용 양면 비구면렌즈의 외면과 내면은 가장자리로 갈수록 오목해지는 형상으로 형성되기 때문에 근시용 양면 비구면렌즈를 제조하기 위해서는 근시용 내면몰드와 원시용 외면몰드가 사용되며, 원시용 양면 비구면렌즈를 제조하기 위해서는 원시용 내면몰드와 근시용 외면몰드가 사용됨이 바람직하다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 상술한 내면몰드를 제조하기 위한 세라믹금형은 다양한 형태(10a, 10b, 10c)들로 실시될 수 있다.

도 5의 (a)에 도시된 세라믹금형(10a)은 비구면형상이 가공된 볼록부(13)와 본체(17)가 분리되어 제작된 후 일체로 결합된 형태를 나타낸 것이다. 본 실시형태는 다양한 비구면형상을 갖는 상기 볼록부(13)를 다수개 마련한 후, 본체(17)에 접착제, 체결구 등을 이용하여 상기 다수의 볼록부(13)가 종류별로 착탈가능하게 하여 다양한 비구면형상을 갖는 내면몰드를 제조할 수 있도록 한다.

도 5의 (b)에 도시된 세라믹금형(10b)은 비구면형상이 가공된 볼록부(13)의 가장자리에 렌즈몰드(20)의 안착위치 및 방향을 가이드하는 가이드벽(19)이 형성된 본체(18)를 구비하는 것이 다른점이다. 따라서 본 실시예의 세라믹금형(10b)은 렌즈몰드(20)에 비구면 형상을 전사하는 과정 동안 렌즈몰드(20)가 안정적인 위치가 변화할 수 있도록 해준다.

도 5의 (c)에 도시된 세라믹금형(10c)에는 히터(30)가 내장되도록 설치되어, 상기 볼록부(13)가 형성된 세라믹금형(10c)에 안착되는 렌즈몰드(20)를 볼록부(13)의 하부에서 가열함으로써 비구면 형상을 전사하도록 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 세라믹금형 13: 볼록부
20: 렌즈몰드 21: 오목면
23: 볼록면 30: 히터

Claims (5)

1. 비구면형상의 볼록부가 마련된 세라믹금형을 제작하는 단계;
   상기 세라믹금형의 볼록부와 접촉되는 오목면과, 상기 오목면의 반대쪽에 형성된 볼록면을 갖는 렌즈몰드를 상기 세라믹금에 안착시키는 단계;
   상기 세라믹금형에 안착된 상기 렌즈몰드에 히터로 열을 가하여 상기 렌즈몰드의 볼록면에 상기 볼록부의 비구면형상을 전사시키는 단계;
   를 포함하며, 상기 볼록부의 비구면형상이 전사된 상기 렌즈몰드의 볼록면이 비구면렌즈 성형시 사용되는 내면몰드의 실사용면인 것을 특징으로 하는 비구면렌즈용 내면몰드의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈몰드의 볼록면은 상기 비구면렌즈의 내면 정점 곡률반경에 대응되는 곡률반경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 비구면렌즈용 내면몰드의 제조방법.
3. 제2항에 있어서,
   근시 및 난시용 내면 비구면렌즈를 제조하기 위한 내면몰드는 상기 세라믹금형의 볼록부가 정점에서 가장자리로 갈수록 평평해지는 비구면형상으로 형성된 세라믹금형에 상기 렌즈몰드를 안착시켜 가열하는 것을 특징으로 하는 비구면렌즈용 내면몰드의 제조방법.
4. 제3에 있어서,
   원시용 내면비구면렌즈를 제조하기 위한 내면몰드는 상기 세라믹금형의 볼록부가 정점에서 가장자리로 갈수록 오목해지는 비구면형상으로 형성된 세라믹금형에 상기 렌즈몰드를 안착시켜 가열하는 것을 특징으로 하는 비구면렌즈용 내면몰드의 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 세라믹금형의 볼록부는 NC 선반이나 NC 프레이즈(fraise) 등에 의해 절삭가공되며, 상기 볼록부의 비구면형상은 수치제어를 통해 가공되도록 미리 프로그램화 되는 것을 특징으로 하는 비구면렌즈용 내면몰드의 제조방법.

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