KR940006196B1 - 접합광학소자 및 그 제조방법 - Google Patents

접합광학소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

접합광학소자 및 그 제조방법
제 1 (a)도, 제 1 (b)도, 제 2 (a)도 및 제 2 (b)도는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 단면도.
제 3 도는 비디오용 주움렌즈의 광학단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 부의 유리렌즈 2 : 정의 유리렌즈
1a, 2a : 외부면 1b, 2b : 접합면
3 : 접착제 4 : 매개층
본 발명은 복수개의 광학소자를 접합한 접합광학소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
촬영용 보통렌즈는 소정의 성능을 실현하기 위해 수개의 성분렌즈로 구성되는 경우가 보통이지만, 비디오용 촬영렌즈는 10개이상의 성분렌즈로 구성되는 경우가 많다. 또한, 상기 성분렌즈중에는, 대부분의 경우에 있어서 색수차등을 보정하기 위하여 정의 렌즈소자와 부의 렌즈소자로 구성된 2개 또는 3개의 접합렌즈가 포함되어 있는 것이 보통이다. 제 3 도는 종래의 촬영용 주움렌즈의 일예이고, 여기서 x, y, z로 표시된 3개의 성분 렌즈는 접합렌즈이다.
상기 성분렌즈의 제조공정을 극히 간략하게 설명하면, 동일한 크기로 광학유리소재를 절단하는 절단공정과, 프레스공정과, 거친연삭공정과, 다듬질공정 및 연마 공정으로 이루어진다. 단독으로 사용되는 성분렌즈뿐만 아니라 접합렌즈로 구성되는 성분렌즈도 마찬가지로 상기 공정을 거친다.
접합렌즈의 경우에도 접합렌즈의 접합면이 소정의 투과율을 만족하지 않으면, 역으로 산란등에 의해 광학적 성능을 열화시키기 때문에, 렌즈소자가 서로 접합되는 접합면에 대해서도 상기 연마공정까지 일반적으로 행해 왔다.
그런데, 렌즈소자가 접착된 후에 1성분렌즈로서 소정의 광학적 기능을 만족하는 한, 접합렌즈는 실질적으로 양호하게 된다. 따라서, 렌즈의 접합면은 그 내부 구조의 1요소에 불과하기 때문에, 렌즈의 접합면에 대해서 연마공정을 생략하는 것도 고려할 수 있다.
즉, 일본국 공개실용신안 소 59-18410호에 개시된 바와 같이, 몰드성형된 렌즈의 렌즈면과 연마한 렌즈의 렌즈면을 접합한 접합렌즈가 촬영렌즈에 사용되는 예로부터 추측할 수 있다.
예를 들면, 광학유리로서 평판이 좋은 BK 7의 2cm~3cm의 직경을 가지는 렌즈는 연마기공을 행하는데 3분 정도의 연마시간이 필요하다. 이 연마가공에 관련하여 렌즈를 가공치구에 설치하고 제거하는 부가작업을 고려하면, 필요한 전체 시간은 무시할 정도로 짧지 않다. 상기 연마공정을 생략하면, 공장에서 렌즈제조시에 필요한 공정수를 그만큼 감소시킬 수 있으므로, 제조비용을 현저하게 저감시킬 수 있다.
본 발명의 목적은, 광학계를 구성하는 광학소자에 요구되는 광학적 성능을 만족하기 위하여, 접합부분에서 구해야 할 조건을 명백히 하는데 있다.
우선, 바람직한 조건을 기술하면 다음과 같다.
복수개의 렌즈소자를 접합하는 경우,
(1) 렌즈의 굴절율과 접착제의 굴절율의 차이를 0.1 이하로 하고,
(2) 다듬질 공정에서 렌즈의 접합면의 마감거칠기를 메시 # 1400 이상으로 한다. 그리고, 상기 다듬질 공정을 행하고 일반적으로 상기 다듬질 공정 이후의 연마 공정을 행하지 않은 렌즈면과 연마공정까지 모두 행한 다른 렌즈의 렌즈면과를 접합한다. 또한, 상기 (2)항의 조건에서 언급한 바와 같이 다듬질 공정에서 메시 # 1400이상인 메시 # 1500의 수지팰리트(resin pellet)를 사용하여 0.2㎛ 내지 0.3㎛의 표면거칠기를 얻는 것은 더욱 바람직하다.
절한 굴절율을 가지는 접착제를 얻을 수 없는 경우에는, 렌즈소자의 굴절율과 접착제의 굴절율 사이의 중간적인 굴절율을 가지는 물질(매개층)을 소정의 피가공면에 증착시켜서 접착층을 형성하여도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
렌즈 소자의 표면은 일반적으로 연마공정에 의해 가시광선의 파장보다 낮은 표면거칠기(예를 들면, 0.05㎛ 이하의 표면거칠기)로 연마된다.
접착제의 굴절율과 접착제를 도포한 렌즈의 굴절율이 정확하게 동일한 경우, 접착제와 렌즈사이의 경계면에서 광학적으로 전혀 굴절되지 않는다. 렌즈면이 미세한 오목부와 볼록부를 가지는 경우에도, 상기 접착제의 굴절율과 이 접착제를 도포한 렌즈의 굴절율이 동일한 한, 접착제층과 목표렌즈의 연마면사이의 접합된 굴절면에 대해서 상기 오목부와 상기 볼록부가 광학적으로 어떠한 영향을 주는 것은 아니다. 그러나, 실제로 사용 가능한 접착제의 종류가 부족하기 때문에, 굴절율의 일치가 불충분한 경우에는, 소정의 레벨이하로 표준거칠기를 제한하는 것이 중요하다. 광학소자를 조합할 때에 상기 (1)의 조건과 (2)의 조건을 모두 만족하면 실제 사용에서 만족한 결과를 충분히 얻을 수 있다는 것을 실험으로부터 알게 되었다.
상기 두 조건을 만족한 상태에서 광학소자를 조합한 상기 예는, 굴절율이 상이한 복수개의 물체를 서로 접합하고, 이와 같이 접합된 경계부분을 투과하는 가시광선을 이용하는 모든 종류의 광학기기에 적용할 수 있다. 따라서, 접합해야 할 물체의 형상에는 제한되지 않는다. 다만, 접합면을 경계로 하는 두 물질의 굴절의 상관관계 및 접합면의 마감거칠기에 의해서 과제를 해결할 수 있다.
이에 관련하여, 성능실험에 사용되는 촬영주움렌즈는 비디오카메라용 렌즈이고, 상기 각각의 촬영주움렌즈는 12개 또는 14개의 성분렌즈로 구성되고, 상기 렌즈중 2개 또는 3개는 접합형태로 되어 있다. 그러나, 상기 실험결과는 가시광선이 접합렌즈를 투과하는 상태, 즉 촬영렌즈로 사용되는 접합렌즈의 위치에 좌우된다. 또한, 일반감시용 카메라에 사용되는 촬영렌즈에 대하여는 렌즈면의 마감거칠기가 메시 # 1200 또는 # 1000정도인 경우에도 양호한 결과가 나타난다.
제 1 (a)도는 렌즈가 접합하기 전의 상태를 나타내고 제 1 (b)도는 렌즈가 접합한 후의 상태를 나타낸다. (1)은 외부면(1a)과 접합면(1b)을 연마공정에 의해서 연마가공한 부(-)의 메니스커스형상의 유리렌즈이다. 이미 언급한 바와 같이 상기 접합면(1b)은 일반적으로 다듬질 공정과 연마공정에 의해 가시광선의 파장보다 낮은 0.05㎛이하의 표면거칠기를 가진다. (2)는 상기 렌즈(1)의 굴절율과 상이한 굴절율을 가진 정(+)의 메니커스형상의 유리렌즈이고, 외부면(2a)은 연마가공까지 행하지만, 접합면(2b)은 다듬질 공정까지만 행하고 연마가공은 행하지 않는다. 통상의 접합렌즈에서는, 정의 메니커스형상의 유리렌즈(2)의 굴절율이 부의 메니커스형상의 유리렌즈(1)의 굴절율보다 낮고, 또한 높은 굴절율을 가지는 접착제는 구입하기가 힘들다.
따라서, 정의 메니커스형상의 렌즈(2)의 접합면(2b)을 선택하고, 상기 다듬질 공정까지만 행하여 거치른 면을 형성한다. 이전에 언급한 조건을 만족하여야 하기 때문에 상기 접합면(2b)은 상기 다듬질 공정에 의해 적어도 마무리 거칠기를 메시 # 1400으로 행한다. 어느 경우에는, 렌즈의 성능에 따라 보다 높은 메시번호를 선택하여야 한다. 예를 들면, 이미 언급한 바와 같이 메시 # 1400이상인 메시 # 1500의 수지팰리트를 사용하여 상기 접합면(2b)에 대해서 다듬질 공정을 행함으로써 상기 접합면(2b)이 0.2㎛ 내지 0.3㎛의 표면거칠기를 가질 수 있다.
(3)은 접착제로서 자외선 경화형의 접착제를 사용하고, 예를 들면 일본국 전기 화학공업 K.K에서 제조된 상품(상품명 : 하드록(Hard Lock)OP, 형번호 : 0P-1045K)이 시판되고 있다. 제 1 (b)도에는 접착제층의 두께가 과장된 크기로 도시되어 있다.
상기한 바와 같이, 굴절율과 마감거칠기를 제한하였고, 상기한 두 조건을 만족하지 않을 경우, 접합면에 기인하는 화질이 열화된다. 즉, 피가공면에서 이상 산란이나 투과율의 저하에 의해 화질의 열화가 발생한다.
접합작업은 종래의 공정을 변경할 필요없이 그대로 수행된다. 즉, 오목면을 아랫쪽에 놓고 접착제로 도포하고, 다음에 볼록면을 서서히 가압하고, 다음에 중심 잡기를 행하고, 자외선을 조사하여 접착제를 경화한다.
이와 같이 제조된 접합렌즈는 제 3 도의 주움렌즈의 성분렌즈(y) 또는 성분 렌즈(z) 또는 양자의 성분렌즈(y),(z)로 사용된다.
실제로, 시판되는 유리재료의 굴절율과 접착제의 굴절율은 어느 정도 한정된 범위에 있다.
따라서, 상기 조건(1)을 만족하기 위해서는, 다듬질 가공을 행한 렌즈면(2b)위에 다른 화합물(예를 들면, 불화세륨)을 피복하여 매개층(4)을 형성한다. 이 경우에는, 제 2 (a)도에 도시한 바와 같이, 렌즈소자(2)의 접합면(2b)에 대하여 메시 # 1400이상으로 다듬질을 행한 후에, 접착제(3)의 굴절율(n)과의 차이가 0.1 이하로 되는 소정의 화합물을 접합면(2b)에 피복한다. 다음에, 제 2 (b)도에 도시한 바와 같이 두 렌즈(1),(2)를 접착제(3)에 의해 접합한다.
또한, 상기 두 실시예에서 설명한 바와 같은 본 발명은 3개 이상의 접합렌즈에도 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 접합프리즘의 제조에도 적용할 수 있다. 또한, 레프리커(replica) 방식의 비구면렌즈의 제조나 필터의 제조에도 적용할 수 있다.
이상 설명한 본 발명에 의하면, 접합렌즈 또는 기타 광학소자의 가공공정중에서 1개의 공정을 생략할 수 있으므로, 제조비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 1개의 공정을 생략하여도, 화질이 열화되는 문제를 발생시키지 않는 효과가 있다. 한편, 제조비용이 감소되기 때문에, 접합렌즈부재의 수를 실질적으로 증가하면서 렌즈를 설계할 수 있다. 또한, 렌즈배럴에 모든 렌즈 소자를 고정할 때에도, 실제로 2개의 렌즈소자를 1개로 지지할 수 있기 때문에 이점에 의해서도 비용을 감소시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 연마가공을 행한 제 1 접합렌즈면을 가지는 제 1 성분렌즈와, 상기 제 1 성분렌즈와 상이한 굴절율을 가지고, 메시 # 1400이상의 마감거칠기가 형성되도록 다듬질가공을 행하지만 연마가공을 행하지 않는 제 2 접합렌즈면을 가지는 제 2 성분렌즈와, 상기 제 1 성분렌즈와 상기 제 2 성분렌즈를 접합하기 위하여 상기 제 1 접합렌즈면과 상기 제 2 접합렌즈면에 접착되고, 상기 제 2 성분렌즈와의 굴절율의 차이가 0.1 이하인 굴절율을 가지는 접착제층으로 구성된 것을 특징으로 하는 접합렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 성분렌즈는 부의 굴절율(negative refractive power)을 가지고, 상기 제 2 성분렌즈는 정의 굴절력(positive refractive power)를 가지는 것을 특징으로 하는 접합렌즈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 접합렌즈면은 0.2㎛ 내지 0.3㎛의 표면거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 접합렌즈.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 접합렌즈면은 0.02㎛ 이하의 표면거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 접합렌즈.
  5. 제 1 성분렌즈의 제 1 접합렌즈면을 연마가공하는 연마공정과, 제 2 성분렌즈의 제 2 접합렌즈면에 메시 # 1400 이상의 마감거칠기가 형성되도록 상기 제 2 접합렌즈면을 다듬질 가공하는 다듬질 공정과, 상기 제 2 성분 렌즈와의 굴절율의 차이가 0.1이하인 굴절율을 가지는 접착제를 상기 제 1 접합렌즈면과 상기 제 2 접합렌즈면 사이에 샌드위치 함으로써, 상기 제 1 성분렌즈와 상기 제 2 성분 렌즈를 접합하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 접합렌즈의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 성분렌즈는 부의 굴절력을 가지고, 상기 제 2 성분렌즈는 정의 굴절력을 가지는 것을 특징으로 하는 접합렌즈의 제조방법.
  7. 연마가공을 행한 제 1 접합면을 가지는 제 1 성분소자와, 상기 제 1 성분소자의 상이한 굴절율을 가지고, 메시 # 1400 이상의 마감거칠기가 형성되도록 다듬질 가공을 행하지만 연마가공을 행하지 않는 제 2 접합면을 가지는 제 2 성분 소자와, 상기 제 1 성분소자와 상기 제 2 성분 소자를 접합하기 위하여 상기 제 1 접합면과 접촉하는 접착제층과, 상기 제 2 성분 소자의 굴절율과 상기 접착제층의 굴절율 사이의 중간적인 굴절율을 가지고, 상기 제 2 접합면에 피복하여 형성되고, 상기 접착제층에 접촉하는 매개층으로 구성된 것을 특징으로 하는 접합광학소자.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 접착제층의 굴절율과 상기 매개층의 굴절율의 차이가 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 접합광학소자.
  9. 한개 이상의 접합렌즈를 가지는 복수의 렌즈로 이루어진 주움렌즈에 있어서, 상기 접합렌즈는, 연마가공을 행한 제 1 접합렌즈면을 가지는 제 1 성분 렌즈와, 상기 제 1 성분 렌즈와 상이한 굴절율을 가지고, 0.2㎛ 내지 0.3㎛의 표면거칠기가 형성되도록 다듬질 가공을 행한 제 2 접합렌즈면을 가지는 제 2 성분렌즈와, 상기 제 1 성분렌즈와 상기 제 2 성분렌즈를 접합하기 위하여 상기 제 1 접합렌즈면과 상기 제 2 접합렌즈면에 접착되고, 상기 제 2 성분 렌즈와의 굴절율의 차이가 0.1이하인 굴절율을 가지는 접착체층으로 구성된 것을 특징으로 하는 주움렌즈.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 성분렌즈는 부의 굴절력을 가지고, 상기 제 2 성분 렌즈는 정의 굴절력을 가지는 것을 특징으로 하는 주움렌즈.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 접합렌즈면은 0.05㎛이하의 표면거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 주움렌즈.
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