KR20150105728A - 플라스틱 아크로매틱렌즈 및 이의 제조장치 - Google Patents

플라스틱 아크로매틱렌즈 및 이의 제조장치 Download PDF

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KR20150105728A
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Abstract

본 발명은 플라스틱 아크로매틱렌즈에 관한 것으로서, 빛이 입사되는 오목렌즈면을 가지며, 빛이 출광되는 평평한 출광면을 가지며, 플린트유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제1재질로 형성되는 출광렌즈부와; 상기 출광렌즈부의 오목렌즈면에 결합되며 전방으로 빛이 입사되는 볼록비구면렌즈면을 가지며, 크라운유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제2재질로 형성되는 입광렌즈부를 포함하며, 상기 입광렌즈부와 상기 출광렌즈부는 사출성형에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

플라스틱 아크로매틱렌즈 및 이의 제조장치{PLASTIC ACHROMATIC LENS AND PRODUCING APPARATUS THEREOF}
본 발명은 아크로매틱렌즈에 관한 것으로서, 보다 자세히는 색수차가 보정되는 플라스틱 아크로매틱렌즈 및 이의 제조장치에 관한 것이다.
현재 결상이 맺어지는 촬영장비 및 망원경 등의 광학용비구면렌즈에 다양한 유리 및 플라스틱으로 가공된 비구면렌즈가 적용되고 있다. 비구면렌즈의 일례가 등록특허 제10-0404727호 "회절 요소 및 비구면 요소를 한면에 구비하는 렌즈 및 이를 구비한 광학장치"에 개시된 바 있다.
유리의 경우 플라스틱렌즈에 비하여 무게가 무거우며 생산성 및 생산비용의 부담을 가지고 있다. 반면, 플라스틱렌즈의 경우 무게가 가볍고 저렴한 가격에 생산성이 높으나 광학적특성이 유리에 비하여 떨어지는 한계가 있다.
한편, 결상이 맺어지는 촬영장비 및 망원경에는 색수차를 보정하기 위해 크라운유리와 프린트유리로 접합된 아크로매틱렌즈를 사용하고 있다. 아크로매틱렌즈는 두장의 유리렌즈가 겹쳐져 제조되므로, 무게가 무겁고 생산성이 떨어져 가격이 높은 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기위해 플라스틱수지를 적용할 수 있으나, 광학적성능이 떨어져 사용을 현재는 하고 있지 않다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 유리에 대응되는 내강성과 광학특성을 가지면서 색수차를 보정할 수 있는 새로운 형태의 플라스틱 아크로매틱렌즈와 이의 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명의 목적은 플라스틱 아크로매틱렌즈와 이의 제조방법에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 플라스틱 아크로매틱렌즈는, 빛이 입사되는 오목렌즈면을 가지며, 빛이 출광되는 평평한 출광면을 가지며, 플린트유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제1재질로 형성되는 출광렌즈부와; 상기 출광렌즈부의 오목렌즈면에 결합되며 전방으로 빛이 입사되는 볼록비구면렌즈면을 가지며, 크라운유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제2재질로 형성되는 입광렌즈부를 포함하며, 상기 입광렌즈부와 상기 출광렌즈부는 사출성형에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1재질은 폴리카보네이트이고, 제2재질은 아크릴(PMMA)로 구비된다.
본 발명의 목적은, 금형의 중심이 되는 베이스금형과; 상기 베이스금형의 하부에 결합되는 하부금형과; 상기 베이스금형의 상부에 배치되며 오목렌즈면에 대응되는 제1몰드가 형성된 제1상부금형과; 상기 베이스금형의 상부에 배치되며 볼록렌즈면에 대응되는 제2몰드가 형성된 제2상부금형과; 상기 제1상부금형과 상기 제2상부금형을 서로 결합하는 결합축과; 상기 결합축을 회전시켜 상기 베이스금형의 상부에 상기 제1상부금형 또는 상기 제2상부금형이 순차적으로 배치되도록 하는 회전축을 포함하며, 상기 베이스금형과 상기 하부금형이 조립된 후, 상기 제1상부금형이 상기 베이스금형의 상부에 배치된 후 플린트유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제1재질이 공급되어 출광렌즈부가 사출성형되고, 상기 회전축이 회전되어 상기 입광렌즈부의 상부에 상기 제2상부금형이 배치된 후, 크라운 유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제2재질이 공급되어 입광렌즈부가 상기 출광렌즈부에 일체로 사출성형되는 플라스틱 아크래매틱렌즈 제조장치에 의해 달성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 구간별 온도가 상이하게 설정되어 상기 출광렌즈부에 상기 입광렌즈부가 일체로 사출성형된 플라스틱 아크로매틱렌즈가 서서히 이동되며 수축률을 보강해주는 냉각터널을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은, 빛이 입사되는 오목렌즈면을 가지며, 빛이 출광되는 평평한 출광면을 가지며, 플린트유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제1재질로 형성되는 출광렌즈부와; 상기 출광렌즈부의 오목렌즈면에 결합되며 전방으로 빛이 입사되는 볼록비구면렌즈면을 가지며, 크라운유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제2재질로 형성되는 입광렌즈부를 포함하며, 상기 입광렌즈부와 상기 출광렌즈부는 각각 사출성형에 의해 독립적으로 제조된 후, 상기 출광렌즈부의 상부에 상기 입광렌즈부가 결합 또는 접합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1재질은 폴리카보네이트이고, 제2재질은 아크릴(PMMA)로 구비될 수 있다.
본 발명의 플라스틱 아크로매틱렌즈는 플린트유리와 크라운유리로 형성된 아크로매트렌즈의 광학특성을 가지며, 오목렌즈면과 볼록비구면렌즈면이 구비되므로 색수차가 보정될 수 있다. 또한, 종래 플라스틱렌즈의 문제점으로 제기되던 내강성을 보강할 수 있으며, 황변화를 최소화할 수 있다.
또한, 플라스틱렌즈 제조장치는 서로 다른 두 개의 소재를 순차적으로 사출성형하여 한번에 플라스틱 아크로매틱렌즈를 제조할 수 있다. 이에 따라 가볍고 제조단가가 저렴하고 가공특성이 용이한 플라스틱 아크로매틱렌즈를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 플라스틱 아크로매틱렌즈는 서로 다른 두 개의 소재를 각각 사출하여 성형한 후 경계면을 접합하여 제조할 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 아크로매틱렌즈의 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 플라스틱 아크로매틱렌즈 제조장치의 구성을 도시한 개략도,
도 3과 도 4는 플라스틱 아크로매틱렌즈 제조과정을 도시한 예시도이고,
도 5는 플라스틱 아크로매틱렌즈의 냉각과정을 도시한 예시도이고,
도 6과 도 7은 본 발명의 플라스틱 아크로매틱렌즈의 다른 제조과정을 도시한 예시도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 아크로매틱렌즈(100)의 구성을 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플라스틱 아크로매틱렌즈(100)는 광이 입사되는 입광렌즈부(120)와, 입광렌즈부(110)에 결합되어 광을 외부로 배출시키는 출광렌즈부(110)를 포함한다.
출광렌즈부(110)는 수평하게 형성된 출광면(115)과, 출광면(115)으로부터 일정 두께를 갖게 형성되며, 판면이 함몰 형성된 오목렌즈면(111)을 포함한다. 여기서, 출광렌즈부(110)는 플린트유리의 광학특성을 갖는 재질로 구비되고, 입광렌즈부(120)는 크라운유리의 광학특성을 갖는 재질로 구비된다.
본 발명의 플라스틱 아크로매틱렌즈(100)는 색수차와 구면수차를 보정하기 위해 플린트유리와 크라운유리를 결합하여 아크로매틱렌즈를 제조하는 것을 플라스틱 소재로 형성하여, 제조비용을 줄이고 생산성을 향상시킨다. 즉, 서로 굴절률이 다르고 아베수가 다른 볼록렌즈인 크라운유리와 오목렌즈인 플린트유리의 집광과 분산을 이용해 색수차를 최소화한 종래 아크로매틱렌즈를 동일한 광학특성을 갖는 플라스틱 재질로 제조한다. 이를 위해 출광렌즈부(110)는 PC(폴리카보네이트)로 형성되고, 입광렌즈부(120)는 PMMA(아크릴)로 형성될 수 있다.
아래 도표는 아크릴(PMMA), 크라운유리, 폴리카보네이트(PC). 플린트유리의 광학특성을 나타낸 도표이다. 도시된 바와 같이 아크릴은 크라운유리와 유사한 광학특성을 갖고, 폴리카보네이트는 플린트유리와 유사한 광학특성을 갖는다.
PMMA 크라운유리 PC 플린트유리
굴절률 1.491 1.523 1.586 1.63
아베수 57.6 58.5(55~70) 29.9 20~50
투과율
(%)		 92 92 88 87
아크릴과 폴리카보네이트의 투명성은 크라운 유리와 거의 동등하다. 또한, 아크릴의 굴절률과 분산율은 크라운 유리와 거의 같은 값을 갖는다. 폴리카보네이트의 굴절률은 크라운유리 보다 크지만, 반대로 아베수는 작고 분산이 크다.
또한, 아크릴과 폴리카보네이트는 플라스틱이므로 유리에 비해서 가볍다. 무기유리의 비중 2.53에 비해 아크릴은 1.19, 폴리카보네이트는 1.20으로 약 1/2 정도 가볍다. 그리고, 충격강도시험 결과 아크릴은 5.6, 폴리카보네이트는 92의 큰 강도를 나타낸다.
이렇게 출광렌즈부(110)는 폴리카보네이트 소재로 형성되고, 입광렌즈부(120)는 아크릴소재로 형성되고, 출광렌즈부(110)는 오목렌즈면(111)을 구비하고, 입광렌즈부(120)는 볼록비구면렌즈면(123)을 구비하므로, 색수차와 구면수차가 보정되며, 생산성을 높이고 제조비용을 낮출 수 있게 된다.
여기서, 출광렌즈부(110)와 입광렌즈부(120)는 사출성형에 의해 일체로 형성된다.
이를 위해 도 2에 도시된 바와 같은 플라스틱 아크로매틱렌즈 제조장치(200)가 사용된다. 본 발명에 따른 플라스틱 아크로매틱렌즈 제조장치(200)는 하부금형(210)과, 하부금형(210)의 상부 양측에 구비되는 베이스금형(220)과, 베이스금형(220)의 상부에 배치되는 제1상부금형(230) 및 제2상부금형(240)과, 제1상부금형(230)과 제2상부금형(240)을 서로 연결하는 결합축(250)과, 결합축(250)을 회전시키는 회전축(260)을 포함한다.
베이스금형(220)은 출광렌즈부(110)의 출광면(115)에 대응되는 몰드가 형성된다. 베이스금형(220)과 하부금형(210) 및 제1상부금형(230)에 의해 형성되는 내부공간에 플린트유리의 광학특성을 갖는 제1재질이 투입되어 출광렌즈부(110)가 사출성형된다.
제1상부금형(230)의 하부에는 오목렌즈면(111)에 대응되는 제1몰드(231)가 형성되고, 제2상부금형(240)의 하부에는 입광렌즈부(120)의 볼록비구면렌즈면(123)에 대응되는 제2몰드(241)가 형성된다.
제1상부금형(230)과 제2상부금형(240)은 결합축(250)의 양단에 각각 구비되고, 회전축(260)의 회전에 의해 선택적으로 베이스금형(220)의 상부에 배치된다. 제1상부금형(230)에 의해 출광렌즈부(110)가 먼저 사출성형되고, 이 후에 제1상부금형(230)이 제거되고 제2상부금형(240)이 배치되어 입광렌즈부(120)가 일체로 사출성형된다.
여기서, 출광렌즈부(110)와 입광렌즈부(120)를 형성하는 제1재질과 제2재질은 물리적 특성이 상이하므로 냉각속도와 수축률이 상이할 수 있다. 이에 따라 출광렌즈부(110)와 입광렌즈부(120)가 일체로 사출성형된 플라스틱 아크로매틱렌즈(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 구간별 온도가 설정된 냉각터널을 이동하도록하여 서서히 오랜 시간동안 냉각을 시킨다. 이로 인해 제품의 생산성을 높이고 불량률을 줄일 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 플라스틱 아크로매틱렌즈 제조장치(200)의 제조과정을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 베이스금형(220)을 준비하고, 하부금형(210)을 베이스금형(220)의 하부에 배치한다. 회전축(260)이 회전하며 베이스금형(220)의 상부에 제1상부금형(230)을 배치시킨다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 제1재질, 일례로, 폴리카보네이트 수지를 투입하여 출광렌즈부(110)를 먼저 사출성형한다.
출광렌즈부(110)는 오목렌즈면(111)이 형성된 플린트유리의 기능을 수행한다. 출광렌즈부(110)의 사출성형이 완료되면, 회전축(260)이 회전되고 결합축(250)이 이동되어 제1상부금형(230)과 제2상부금형(240)의 위치가 전환된다. 이 때, 경우에 따라 결합축(250)은 상하로 이동될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 제2상부금형(240)이 베이스금형(220) 상부에 배치되고, 제2재질, 일례로 아크릴 수지가 투입되어 입광렌즈부(120)를 출광렌즈부(110)의 상부에 일체로 사출성형한다.
그리고, 제2상부금형(240)과, 베이스금형(220) 및 하부금형(210)을 분리하고, 제조가 완료된 플라스틱 아크로매틱렌즈(100)를 도 5의 냉각터널에 서서히 이동시켜 냉각시킨다.
이렇게 제조가 완료된 본 발명의 플라스틱 아크로매틱렌즈는 플린트유리와 크라운유리로 형성된 아크로매틱렌즈의 광학특성을 가지며, 오목렌즈면과 볼록비구면렌즈면이 구비되므로 색수차가 보정될 수 있다. 또한, 종래 플라스틱렌즈의 문제점으로 제기되던 내강성을 보강할 수 있으며, 황변화를 최소화할 수 있다.
또한, 플라스틱렌즈 제조장치는 서로 다른 두 개의 소재를 순차적으로 사출성형하여 한번에 플라스틱 아크로매틱렌즈를 제조할 수 있다. 이에 따라 가볍고 제조단가가 저렴하고 가공특성이 용이한 플라스틱 아크로매틱렌즈를 제조할 수 있다.
한편, 도 6과 도 7은 본 발명의 플라스틱 아크로매틱렌즈의 다른 제조과정을 도시한 예시도이다. 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라스틱렌즈 제조장치는 입광렌즈부와 출광렌즈부가 함께 일체로 사출성형된다.
반면, 다른 실시예에 따른 아크로매틱렌즈 제조과정은 출광렌즈부(110a)와 입광렌즈부(120a)를 각각 별도의 금형에서 개별적으로 사출하여 제조한다. 그리고, 이렇게 제조된 출광렌즈부(110a)와 입광렌즈부(120a)의 경계영역을 접착제(300) 등에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 접합하여 제조된다. 이 때, 접합방법은 플라스틱 용착기를 이용하거나, 접착제를 이용할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 플라스틱 아크로매틱렌즈와 이의 제조장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 플라스틱 아크로매틱렌즈 110 : 출광렌즈부
111 : 오목렌즈면 115 : 출광면
120 : 입광렌즈부 123 : 볼록비구면렌즈면
200 : 플라스틱 아크로매틱렌즈 제조장치
210 : 하부금형 220 : 베이스금형
230 : 제1상부금형 240 : 제2상부금형
250 : 결합축 260 : 회전축

Claims (6)

  1. 빛이 입사되는 오목렌즈면을 가지며, 빛이 출광되는 평평한 출광면을 가지며, 플린트유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제1재질로 형성되는 출광렌즈부와;
    상기 출광렌즈부의 오목렌즈면에 결합되며 전방으로 빛이 입사되는 볼록비구면렌즈면을 가지며, 크라운유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제2재질로 형성되는 입광렌즈부를 포함하며,
    상기 입광렌즈부와 상기 출광렌즈부는 사출성형에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 아크로매틱렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1재질은 폴리카보네이트이고, 제2재질은 아크릴(PMMA)로 구비되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 아크로매틱렌즈.
  3. 금형의 중심이 되는 베이스금형과;
    상기 베이스금형의 하부에 결합되는 하부금형과;
    상기 베이스금형의 상부에 배치되며 오목렌즈면에 대응되는 제1몰드가 형성된 제1상부금형과;
    상기 베이스금형의 상부에 배치되며 볼록렌즈면에 대응되는 제2몰드가 형성된 제2상부금형과;
    상기 제1상부금형과 상기 제2상부금형을 서로 결합하는 결합축과;
    상기 결합축을 회전시켜 상기 베이스금형의 상부에 상기 제1상부금형 또는 상기 제2상부금형이 순차적으로 배치되도록 하는 회전축을 포함하며,
    상기 베이스금형과 상기 하부금형이 조립된 후, 상기 제1상부금형이 상기 베이스금형의 상부에 배치된 후 플린트유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제1재질이 공급되어 출광렌즈부가 사출성형되고,
    상기 회전축이 회전되어 상기 입광렌즈부의 상부에 상기 제2상부금형이 배치된 후, 크라운 유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제2재질이 공급되어 입광렌즈부가 상기 출광렌즈부에 일체로 사출성형되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 아크로매틱렌즈 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    구간별 온도가 상이하게 설정되어 상기 출광렌즈부에 상기 입광렌즈부가 일체로 사출성형된 플라스틱 아크로매틱렌즈가 서서히 이동되며 수축률을 보강해주는 냉각터널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 아크로매틱렌즈 제조장치.
  5. 빛이 입사되는 오목렌즈면을 가지며, 빛이 출광되는 평평한 출광면을 가지며, 플린트유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제1재질로 형성되는 출광렌즈부와;
    상기 출광렌즈부의 오목렌즈면에 결합되며 전방으로 빛이 입사되는 볼록비구면렌즈면을 가지며, 크라운유리에 대응되는 광학특성을 갖는 제2재질로 형성되는 입광렌즈부를 포함하며,
    상기 입광렌즈부와 상기 출광렌즈부는 각각 사출성형에 의해 독립적으로 제조된 후, 상기 출광렌즈부의 상부에 상기 입광렌즈부가 결합 또는 접합되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 아크로매틱렌즈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1재질은 폴리카보네이트이고, 제2재질은 아크릴(PMMA)로 구비되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 아크로매틱렌즈.
KR1020140027637A 2014-03-10 2014-03-10 플라스틱 아크로매틱렌즈 및 이의 제조장치 KR20150105728A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114644444A (zh) * 2020-12-17 2022-06-21 微凤凰有限公司 消色差透镜的制造方法、消色差透镜和医用内窥镜

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