KR20120112865A - 광학 디스플레이를 제공하는 렌즈의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정면부 및 배면부를 가지는 렌즈(1, 2)의 제조 방법으로서, 광 가이드로 구성된 투명한 광학 인서트(1A, 2A, I)를 통해서, 광학 빔 생성기 시스템(1B)의 광학 요소에 의하여 방출되는 광학 빔은 입사 표면(S1)을 지나 상기 렌즈 안으로 입사되고 착용자가 정보 내용을 볼 수 있도록 착용자의 눈을 향하게 되고, 상기 인서트(I)는 지지부의 프레임(3)에 배치되는 최종 렌즈의 형태와 실질적으로 동일한 형태를 가지는, 렌즈 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 방법은 비례 변환 방법에 따라서 상기 최종 렌즈의 형태보다 작은 형태를 가지는 상기 인서트(I)를 제조하는 단계, 상기 정면부 및 후면부를 형성하는 플라스틱 재료와 상기 인서트(I)의 결합을 통해 렌즈 블랭크(LB)를 제조하는 단계, 및 상기 인서트(I) 둘레에 있는 렌즈 블랭크(LB)를 잘라내는 단계로서, 상기 인서트의 외연의 50% 이상에 대하여 상기 인서트의 외부 가장자리로부터 약 1mm 떨어지도록 상기 렌즈 블랭크를 잘라내는 단계를 포함한다.

Description

광학 디스플레이를 제공하는 렌즈의 제조 방법{A METHOD OF MANUFACTURING A LENS FOR PROVIDING AN OPTICAL DISPLAY}

본 발명은 예를 들어 GPS 데이터와 같은 멀티미디어 형식 또는 데이터 형식의 디지털 이미지를 광학적으로 투사시켜 정보 획득을 가능하게 하는 광학 영사 장치(imager)를 사용하여 광학 디스플레이를 만들어내는 렌즈의 제조 방법에 관한 것이다.

여기서 "렌즈"란 용어는 특히 안경의 프레임에 배치되는 광학 시스템을 지칭한다. 상기 "렌즈"란 용어는 여기서 안경 프레임에 배치되기 위하여 가공이 완료된 렌즈, 또는 사용될 수 있도록 만드는 절단 처리, 표면 처리, 광택 처리 및 절단 처리가 아직 완료되지 않은 미가공 렌즈 또는 렌즈 블랭크(lens blank)를 의미한다.

특허 문서 WO 01/95027에는, 전자 신호에 기초하여 광학 빔을 생성하는 전자 및 광학 시스템에서 발생한 상기 광학 빔의 형태를 형성하는 광학적 영사 장치로 구성된 투사 인서트(insert)가 기재되어 있으며, 상기 시스템은 소형 스크린, 레이저 다이오드 또는 발광성 다이오드(LED) 형태일 수 있다. 상기 광학적 영사 장치는 광학 빔을 가상의 이미지와 같은 정보 내용으로 보여질 수 있게 하여 착용자의 눈으로 향하게 한다.

이러한 광학적 영사 장치의 종래 기술은 상기 광학 빔이 착용자의 눈으로 향하게 하기 위하여 유리로 특수 제작된 광-전달 광물(기판), 기판과 붙어 있는 파동-반사형 기판 표면으로서 전반사를 통해 입사 표면에서 들어온 빛을 기판 안으로 보내는 파동-반사형 기판 표면, 및 기판과 붙어 있는 복수의 부분적 반사 표면으로서 서로에 대해서는 평행하지만 상기 기판의 모든 가장자리와는 평행하게 구성되지 않는 표면을 포함한다.

이러한 디스플레이 형태는 광학 영사 장치가 작은 두께, 특히 약 2mm 또는 그 이하의 두께로 작동할 수 있기 때문에, 상기 디스플레이 기능과 시력 교정 기능 사이의 타협이 가능해 진다. 렌즈 면은 상기 두 기능 모두와 관련될 수 있기 때문에, 예를 들어 상기 디스플레이 기능을 방해하지 않으면서도 상기 시력 교정을 위해 어느 한 면의 곡률 반지름을 변경할 수 있다.

특허 문헌 WO 2006/016086은 디스플레이 기능과 시력 교정 기능을 분리시킴으로써 사용자의 시력을 교정함과 동시에 정확한 방법으로 대량 생산할 수 있는 광학 디스플레이의 제조 방법을 제안하고 있다.

이를 위하여, 상기 특허 문헌에은 정면부와 배면부를 가지는 시력 교정 렌즈의 제조 방법이 기재되어 있으며, 광학 빔 생성 시스템에 의하여 방출된 광학 빔은 입사 표면을 통해서 상기 시력 교정 렌즈 안으로 들어가게 되고 정보 내용이 보여질 수 있도록 착용자의 눈을 향하게 되고, 상기 광학 빔은 두 개의 반사면 사이에서 여러 번 반사되게 되고 그 사이에서 상기 렌즈 안으로 들어가거나 렌즈 밖으로 빠져 나가게 되며, 상기 두 개의 반사면은 광 가이드로 구성된 투명한 광학 인서트의 면에 해당한다.

원형의 렌즈 블랭크를 얻은 후 표면 처리 및 연마 처리를 통해 가공되고 안경 프레임에 배치시키기 위한 완료된 렌즈의 형태로 절단되도록 하기 위하여, 이러한 인서트는 렌즈 블랭크 안에 놓여지게 됨으로써 상기 렌즈 내에 완전히 포함되게 되는 한편 상기 정면부를 주조하는 제1 주조부 및 상기 배면부를 주조하는 제2 주조부를 포함하는 주형에 주조되고 상기 주형 안으로 모노머(monomer)가 들어가게 된다.

이와 같은 공지의 과정을 따르면, 상기 인서트가 예를 들어 길이가 43mm이고 너비가 20mm인 직사각형의 형태를 가지게 된다. 그 결과, 상기 인서트의 표면은 최종 렌즈의 총 절단 표면 보다 작다.

이러한 방법은 다음과 같은 기술적 문제점을 가진다. 상기 모노머의 가열 주조 공정 중 상기 인서트의 유리부와 렌즈 블랭크의 모노머 사이에서 발생하는 기계적 요구 사항으로서 상기 렌즈 블랭크의 표면 처리 및 연마 처리로부터 기인하는 기계적 결과물을 통해 드러나는 상기 기계적 요구 사항 때문에, 상기 인서트의 가장자리 부근에서 광학적 결함이 발생한다. 이러한 결함은 상기 렌즈의 투과(transmission) 품질을 떨어트리고 이들 영역에서 광출력의 변화를 야기시킨다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최종 렌즈의 표면보다 더 큰 표면을 가지는 인서트가 고려될 수 있고 상기 렌즈 블랭크를 구성하는 모노머의 배치 후에 상기 최종 렌즈는 그 치수에 맞게 절단될 수 있다.

특허 문헌 EP 1 748 305는 최종 인서트의 표면이 최종 렌즈의 표면과 동일한 경우에 인서트는 두 개의 평면 기판 사이에서 밀착해 있는 상태로 쌓여진 하나의 평면 기판이 되며, 상기 두 개의 평면 기판은 관찰자의 눈의 디옵터 교정의 역할을 하고 상기 두 개의 평면 기판 중 하나는 외부면측에 배치되고 나머지 하나는 관찰자측에 배치되는 공정을 설명하고 있다.

이러한 광학 디스플레이를 제조하기 위하여, 예를 들어 57mm의 길이와 35mm의 너비를 가지는 블랭크 인서트와 동일한 표면 치수를 가지는 두 개의 블랭크 평면 기판이 인서트에 대하여 쌓여지고, 표면 처리되고, 연마 처리되고, 안경 프레임에 배치될 수 있는 최종 렌즈의 형태로 절단 처리된다. 이러한 방법을 통해서 최종 렌즈의 전 표면에 걸쳐 뻗어 있는 인서트를 얻을 수 있다.

이러한 방법은 다음과 같은 기술적 문제점을 가진다. 상기 절단 처리는 두 개의 재료, 즉 인서트의 유리부 및 두 개의 평면 기판의 플라스틱 재료를 포함하는 너비에 대하여 이루어져야만 한다. 이들 두 개의 재료는 서로 매우 다른 경도를 가지며 상기 두 재료가 분리되거나 부서지거나 쪼개지기 때문에 트리밍 작업을 통하여 상기 절단 처리를 하는 것은 매우 어렵다.

본 발명은 완전한 광학 투과 품질과 손쉬운 제조 방법을 제공하며 확실한 방법으로 대량 생산을 가능하게 하는 한편 최종적으로 사용자의 시력을 교정시킬 수 있는 광학 디스플레이의 제조 방법을 제공함으로써 이러한 문제점들을 해결한다.

비록 본 발명에 따른 방법의 바람직한 적용예로서 시력 교정용 렌즈의 제조를 들고 있지만, 본 발명은 안경 또는 외알 안경의 프레임 또는 이와 균등한 지지부에 위치하는 광학 디스플레이를 얻기 위하여 시력 교정 기능을 가지지 않으면서 광학 인서트를 포함하는 렌즈에도 적용될 수 있다.

이를 위하여, 본 발명은, 정면부 및 배면부를 가지는 렌즈의 제조 방법으로서, 광 가이드로 구성된 투명한 광학 인서트를 통해서, 광학 빔 생성기 시스템의 광학 요소에 의하여 방출되는 광학 빔은 입사 표면을 지나 상기 렌즈 안으로 입사되고 착용자가 정보 내용을 볼 수 있도록 착용자의 눈을 향하게 되고, 상기 인서트는 지지부의 프레임에 배치되는 최종 렌즈의 형태와 실질적으로 동일한 형태를 가지는, 렌즈 제조 방법에 있어서,

비례 변환 방법에 따라서 상기 최종 렌즈의 형태보다 작은 형태를 가지는 상기 인서트를 제조하는 단계;

상기 정면부 및 후면부를 형성하는 플라스틱 재료와 상기 인서트의 결합을 통해 렌즈 블랭크를 제조하는 단계; 및

상기 인서트 둘레에 있는 렌즈 블랭크를 잘라내는 단계로서, 상기 인서트의 외연의 50% 이상에 대하여 상기 인서트의 외부 가장자리로부터 약 1mm 떨어지도록 상기 렌즈 블랭크를 잘라내는 단계;를 포함하는 렌즈 제조 방법을 제공한다.

상기 렌즈 블랭크를 제조하는 단계는 상기 인서트 주위에 상기 플라스틱 재료를 주조함으로써 이루어질 수 있다.

광학적 결함 영역은 렌즈의 최종 형태의 가장자리 근처에서 발생하기 때문에이와 같은 첫번째 실시예에 본 발명에 따른 방법을 적용함으로써, 상기 렌즈는 균질의 투과 성질을 가지게 되어 상기 렌즈를 통과하여 사용자에게 보여지는 광학적 어긋남 현상(perturbation)을 최소화시킨다.

상기 렌즈 블랭크를 제조하는 단계는 두 개의 평면 기판 사이에 상기 인서트를 밀착시켜 배치함으로써 이루어질 수 있다.

이와 같은 두번째 실시예에 본 발명에 따른 방법을 적용함으로써, 상기 절단 처리가 두 평면 기판의 플라스틱 재료에서만 이루어지고, 경도 차이에 의한 문제점을 억제하고, 광학적 결함 영역이 제거되고, 유리 재질의 인서트의 정확한 기계적 기준이 최종 렌즈에 직접적으로 접근할 수 있는 상태에 있게 된다.

본 발명에 따르면, 트리밍 처리에 의한 절단 처리는 종래의 트리밍 장치를 사용하여 이루어질 수 있다.

본 발명은 이하 본 발명의 바람직한 실시예를 간략하게 도시한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명되게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 양안 안경용 디스플레이의 절단면 구성도이다.
도 2a, 2b 및 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과정을 도시하고 있다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 과정을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 변형 실시예의 정면도를 도시하고 있다.

도 1을 참조할 때, 양안 안경용 디스플레이는 두 개의 렌즈(1, 2)를 포함한다. 각각의 렌즈는, 전자 신호에 기초하여 광학 빔을 생성하는 전자 및 광학 시스템(1B, 2B)에서 발생하는 상기 광학 빔의 형태를 형성하는 광학적 영사 장치(1A, 2A)로 구성된 투사 인서트를 포함하며, 상기 시스템은 소형 스크린, 레이저 다이오드 또는 발광성 다이오드(LED) 형태일 수 있다. 상기 광학적 영사 장치는 오른쪽 렌즈에 점선 화살표(A)로 도시된 바와 같이 상기 광학 빔이 정보 내용을 표현할 수 있도록 입사면(S1)으로 들어와 출사면(S2)으로 나가서 착용자의 눈으로 향하게 한다. 상기 렌즈는 투과성 렌즈로서, 오른쪽 렌즈에서 화살표(B)로 도시된 바와 같이 주변 영상을 투과시킨다.

상기 렌즈(1, 2)는 두 개의 지지용 안경 다리부(3A, 3B) 및 코 받침부(3C)를 포함하는 안경 또는 외알 안경용 프레임(3)에 장착된다.

도 2a, 2b 및 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과정을 도시하고 있다.

상기 특허 문헌 WO 2006/016086에 기재된 바와 같이, 원형의 렌즈 블랭크(LB)를 얻은 후 표면 처리 및 연마 처리를 통해 가공되고 안경 프레임에 배치시키기 위해 완료된 렌즈의 형태로 절단 처리 하기 위하여, 인서트(I)는 렌즈 블랭크 안에 삽입되어 상기 렌즈에 안에 완전히 포함되는 것과 동시에, 정면부를 주조하는 제1 주조부(FM) 및 상기 배면부를 주조하는 제2 주조부(RM)를 포함하는 주형에 주조되고 상기 주형 안으로 모노머가 들어가게 된다.

본 발명은, 도 2c의 점선(L)으로 도시된 바와 같이 비례 변환 방법을 따라 안경용 프레임에 배치될 수 있는 최종 렌즈의 형태와 실질적으로 동일한 형태를 가지나 최종 렌즈의 형태 보다는 작은 인서트(I)의 제조 단계, 상기 설명한 바와 같이 정면부 및 배면부를 형성하는 플라스틱 재료와 인서트를 결합하여 렌즈 블랭크를 제조하는 단계, 및 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 점선(L)을 따라 상기 인서트(I)의 둘레에 있는 상기 렌즈 블랭크(LB)를 상기 인서트(I)의 외연 전체에 대하여 약 1mm 떨어지도록 잘라내는 단계로 구성된다.

도 3a, 3b, 3c 및 3d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 과정을 나타내고 있다.

상기 특허 문헌 EP 1 748 305에 기재된 바와 같이, 상기 인서트(I)는 관찰자의 눈의 디옵터 교정의 역할을 하는 두 개의 평면 기판(FS, RS) 사이에서 밀착해 있는 상태로 쌓여지고, 상기 두 개의 평면 기판 중 하나는 외부면측에 배치되고 나머지 하나는 관찰자측에 배치된다.

본 발명은, 도 3c의 점선(L)으로 도시된 바와 같이 비례 변환 방법을 따라 안경용 프레임에 배치될 수 있는 최종 렌즈의 형태와 실질적으로 동일한 형태를 가지나 최종 렌즈의 형태 보다는 작은 인서트(I)의 제조 단계, 상기 설명한 바와 같이 정면부 및 배면부를 형성하는 플라스틱 재료와 인서트를 접착하여 렌즈 블랭크를 제조하는 단계, 및 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 점선(L)을 따라 상기 인서트(I)의 둘레에 있는 상기 렌즈 블랭크를 상기 인서트(I)의 외연 전체에 대하여 약 1mm 떨어지도록 잘라내는 단계로 구성된다.

도 3d는 도 3c에 나타난 바와 같은 절단 방식으로 생성된 렌즈를 도시하고 있다. 유리 인서트의 기준(reference)은 최종 렌즈에 직접적으로 접근할 수 있는 상태에 있다.

상기 실시예에 따라 트리밍 방식으로 상기 렌즈 블랭크를 절단, 표면 처리, 연마 및 각종 처리 단계를 거친 이후에, 최종 렌즈(1, 2)의 가장자리는 특별한 작업 없이 자동적으로 두 개의 처리된 기판(FS', RS') 사이에 홈(4)을 가지고, 상기 광학 인서트(I)의 가장자리는 상기 홈의 밑변을 형성한다. 상기 홈(4)은 약 2mm의 너비 및 약 1mm의 깊이를 가지고, 착용자의 눈에 광학 빔이 잘 전달되도록 정확하게 배치되어 있는 상기 광학 인서트(I)에 직접적으로 접근할 수 있게 하며 또한 정확한 기계적 기준(mechanical reference)을 이룰수 있게 한다.

이러한 실시예에 따르면, 최종 렌즈는 광학 인서트(I)로의 두 개의 직접 접근부로서, 상기 인서트의 일 측면인 홈(4)의 밑변 및 최종 렌즈(I)의 다른 측부 상에 위치한 인서트(I)의 정면부(5)를 가진다. 이러한 직접 접근부에 의해 정확한 기계적 기준을 보장할 수 있다.

상기 설명된 실시예에 따르면, 상기 프레임(3)은 렌즈를 지지하는 부품들이 렌즈 전체를 둘러싸고 있는 기존 형태의 프레임이다. 한편, 이러한 부품들을 포함하지 않는 다른 프레임, 예를 들어 나사를 사용하여 안경 다리부 및 코 받침부가 상기 렌즈에 직접 고정되는 프레임도 있다.

이러한 경우에 있어서, 상기 인서트의 형태와 최종 렌즈 형태 사이의 거리는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 인서트의 외연 중 특정 영역에 대하여 1mm보다 더 클 수 있다. 예를 들어 나사 고정용 구멍(H)이 플라스틱 재질에만 형성될 수 있도록 하기 위하여, 상기 렌즈 블랭크의 절단 작업은 상기 인서트의 가장자리로부터 보다 더 떨어진 거리만큼 상기 인서트 주위를 절단하는 경우, 이들 특정 영역(6, 7)은 상기 나사 고정용 구멍(H)과 같이 안경 다리부 및 코 받침부의 고정에 사용된다.

사실, 이와 같이 상기 렌즈에 안경 다리부 및 코 받침부를 직접 고정하는 경우에 있어서, 상기 특정 영역(6, 7)은 렌즈의 전체 외연 중 50% 이하의 부분에 대응하고 여기서 설명되는 절단 과정은 상기 인서트(I)의 외연의 50% 이상에 적용된다.

바람직하게, 상기 투사 인서트(I)는 특허 문헌 WO 01/95027에 기재된 종류의 인서트이고 약 2mm의 두께를 가질 수 있다.

이러한 광학적 영사 장치는 상기 광학 빔이 착용자의 눈으로 향하게 하기 위하여 유리로 이루어진 광-전달 기판과, 기판과 붙어 있는 파동-반사형 기판 표면으로서 전반사를 통해 입사 표면에서 들어온 빛을 기판 안으로 보내는 파동-반사형 기판 표면과, 기판과 붙어 있는 복수의 부분적 반사 표면으로서 서로에 대해서는 평행하지만 상기 기판의 모든 가장자리와는 평행하게 구성되지 않는 복수의 부분적 반사 표면(Sn)을 포함한다.

물론, 상기 광학 인서트(I)는 상기 광학 빔이 양질의 투과 품질로 착용자의 눈에 보내지도록 프레임(3)과 착용자의 특성에 따라서 상기 반사 표면(Sn)을 통해 매우 높은 정확도로 제조되게 된다.

또한, 특히 양안용 광학 디스플레이의 경우 두 개의 투사 이미지를 배열하기 위해서 상기 인서트의 기계적 기준을 사용하는데, 인서트의 기계적 정밀도는 반드시 지켜야 할 기준으로서 꼭 필요하다.

Claims (5)

1. 정면부 및 배면부를 가지는 렌즈(1, 2)의 제조 방법으로서, 광 가이드로 구성된 투명한 광학 인서트(1A, 2A, I)를 통해서, 광학 빔 생성기 시스템(1B)의 광학 요소에 의하여 방출되는 광학 빔은 입사 표면(S1)을 지나 상기 렌즈 안으로 입사되고 착용자가 정보 내용을 볼 수 있도록 착용자의 눈을 향하게 되고, 상기 인서트(I)는 지지부의 프레임(3)에 배치되는 최종 렌즈의 형태와 실질적으로 동일한 형태를 가지는, 렌즈 제조 방법에 있어서,
   비례 변환 방법에 따라서 상기 최종 렌즈의 형태보다 작은 형태를 가지는 상기 인서트(I)를 제조하는 단계;
   상기 정면부 및 후면부를 형성하는 플라스틱 재료와 상기 인서트(I)의 결합을 통해 렌즈 블랭크(LB)를 제조하는 단계; 및
   상기 인서트(I) 둘레에 있는 렌즈 블랭크(LB)를 잘라내는 단계로서, 상기 인서트의 외연의 50% 이상에 대하여 상기 인서트의 외부 가장자리로부터 약 1mm 떨어지도록 상기 렌즈 블랭크를 잘라내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈 블랭크(LB)를 제조하는 단계는 상기 인서트(I) 주위에 상기 플라스틱 재료를 주조함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈 블랭크(LB)를 제조하는 단계는 두 개의 평면 기판(FS, RS) 사이에 상기 인서트를 밀착시켜 배치함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   최종 렌즈는 안경 다리부(3A, 3B) 및/또는 코 받침부(3C)에 의하여 지지되고, 상기 인서트(I) 둘레에 있는 렌즈 블랭크(LB)를 잘라내는 단계는, 상기 안경 다리부(3A, 3B) 및/또는 코 받침부(3C)를 최종 렌즈에 직접 고정시키기 위하여 사용되는 하나 이상의 영역(6, 7)을 형성하기 위하여, 상기 인서트의 가장자리로부터 1mm가 넘게 떨어지도록 상기 렌즈 블랭크를 잘라내는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   착용자의 눈으로 광학 빔을 보내기 위하여 상기 광 가이드는,
   유리로 이루어진 광-전달 기판과, 기판과 붙어 있는 파동-반사 표면으로서 상기 입사 표면(S1)으로부터 들어온 빛을 전반사를 통해 상기 기판 안으로 보내는 파동-반사 표면과, 기판과 붙어 있는 복수의 부분적 반사 표면으로서 서로 평행하게 배치되어있지만 기판의 가장자리와는 평행하게 배치되어 있지 않은 복수의 부분적 반사 표면(S_n)을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 제조 방법.

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