KR930005369Y1 - 복합형 광학 부품 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

복합형 광학 부품

제1a~d도는 본 고안의 개념도.

제2a~c도는 본 고안의 제1실시예를 나타내는 설명도.

제3a~c도는 수지를 펼치는 상태를 나타내는 설명도.

제4도는 제2도에 나타낸 금형의 홈부를 장방형의 형상으로 한 경우에 성형되는 복합형 광학부품을 나타내는 일부를 생략한 단면도.

제5a~c도는 본 고안의 제2실시예를 나타내는 설명도.

제6도는 제5도에 나타낸 기재의 홈부를 장방형의 형상으로 한 경우에 성형되는 복합형 광학부품을 나타내는 일부를 생략한 단면도.

제7a~c도는 본 고안의 제3실시예를 나타내는 설명도.

제8도는 제7도에서 나타낸 금형의 블록부를 장방형의 형상으로 한 경우에 성형되는 복합형 광학부품을 나타내는 일부를 생략한 단면도.

제9a~c도는 본 고안의 제4실시예를 나타내는 설명도.

제10도는 제9도에 나타낸 기재의 블록부의 형상을 U자상으로 형성하여 성형한 경우의 복합형 광학부품의 일부를 생략한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 광학부품 1 : 렌즈기재

2 : 수지층 3 : 금형

20 : 수지

본 고안은 유리 또는 투명한 플라스틱기재와 이 기재의 표면에 형성되는 경화성 수지로 이루어지는 복합형 광학부품에 관한 것이다.

종래의 광학부품인 렌즈는 대부분 유리로 형성하여 왔으며, 특히 비구면(非球面)렌즈를 가공할 경우에는 구면렌즈보다 가공단가가 대단히 높아진다는 결점이 있었다. 그래서 이 결점을 해소하기 위하여 투명한 열가소성 수지를 형틀에 주입하여 성형가공하는 이른바 플라스틱 렌즈를 제조하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 연마가공을 할 필요가 없어 저렴한 비용으로 대량생산이 가능하지만 유리재료에 비하여 성형후의 냉각시 수축 캐버티(shrinkage cavity)가 발생하기 쉽기 때문에 초점거리가 어긋나는 결점이 있었다.

상기한 결점을 보완한 것으로서, 소망하는 광학적 형상을 가진 금형과 유리기재사이에 수지를 넣어 경화시키므로써 유리기재와 금형의 광학표면을 가지는 수지층으로 이루어진 광학부품을 형성하는 이른바 복합형 광합부품의 제조방법이 있다. 이 방법에 의하면 수지층이 박막으로 되어 있기 때문에 열팽창이나 열에 의한 굴절율 변화도 작다. 또 변형이라 수축 캐버티의 발생도 억제할 수 있다.

종래의 복합형 광학부품의 제조순서는 「(a)렌즈 또는 플라스틱 기재의 수지층 형성면 위에 수지를 토출한다. (b)소망하는 형상으로 된 금형을 수지가 토출되어 있는 기재에 근절시켜 누르므로써 수지를 펼쳐서 박막상의 수지층을 형성한다. (c)수지층을 경화시킨다. (d)금형을 분리한다.」는 공정으로 실시하였다.

일반적인 복합형 광학부품 및 제조방법으로서는 일본국 공개 특허공보(공개번호 : 소60-56544호)에 기재된 발명등을 들 수 있다.

상기한 종래의 복합형 광학부품의 성형공정에 있어서, 기재로의 수지의 토출위치가 기재중심과 어긋나 있거나 또는 토출된 수지의 진원도(眞圓度)가 불량한 경우(현상이 원형형상이 아닌 경우), 금형으로 수지를 눌러 펼치면 이 수지층은 기재중심과 어긋나게 펼쳐지거나 혹은 타원형으로 펼쳐지게 된다. 따라서 토출후의 수지위치의 어긋남 또는 토출된 수지의 진원도는 수십㎛이하로 누를 필요가 있으며, 수지량이 수십~수백입방㎜만큼 필요한 복합형 광학부품에서는 그 만큼 정밀도를 도출하는 것은 곤란하다. 또한 기재표면 및 금형표면의 습성(濕性)의 불균일성으로 인하여 수지는 불균일하게 펼쳐지게 된다.

상기한 결점을 회피하는 방법으로서, 종래에는 필요이상으로 큰 지름으로 된 기재 및 금형을 사용하여 대처하여 왔으나, 필요한 최소한의 지름으로 필요한 광학면을 가진 지름을 얻는 광학부품으로서는 너무 크고 또 제조단가도 높을뿐만아니라 이 복합형 광학부품을 사용한 제품자체도 커지게 된다.

또한 별도의 방법으로서, 필요이상의 수지를 사용하여 수지를 금형에서 비어져 나오게 성형하는 방법도 있으나, 이것은 제조공정에 있어서 비어져 나온 수지를 제거해 내는 공정이 필요하게 된다.

본 고안은 상기 종래것에서의 문제점을 감안하여 토출된 수지의 위치의 어긋남 및 진원도의 불량이나 표면의 습성의 불균일성에 영향을 주지않고 필요한 최소한의 기재 지름 및 금형 지름으로 진원도가 양호한 수지층을 가지는 복합형 광학부품을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안에 관한 복합형 광학부품의 제조는, 금형의 수지층 형성면 외주에 폭 0.01~0.5㎜ 이상적으로는 0.05~0.2㎜, 깊이 0.05~0.5㎜이상적으로는 0.05~0.5㎜의 환상의 오목부를 형성하므로써 수지층의 진원도의 향상(내용은 펼쳐졌을 때의 형상을 말한다)을 도모하는 것과, 기재의 수지층 형성면 외주에 상기 금형과 동일한 형상의 환상의 오목홈부를 형성함으로써 수지층의 진원도의 향상을 도모하는 것과, 금형의 수지층 형성면 외주에 폭0.1~0.5㎜이상적으로는 0.05~0.2㎜, 높이는 소망하는 수지층이하인 환상의 볼록부를 형성하므로써 수지층의 진원도의 향상을 도모하는 것과,기재의 수지층 형성면 외주에 상기 금형과 동일한 형상의 환상의 블록부를 형성하여 수지층의 진원도의 향상을 도모하기 위한 것으로서, 제조된 기재의 환상의 블록부 또는 오목홈부를 따라 수지층의 외주부를 결합하여 형성한 복합형 광학부품을 제공하려는 것이다.

본 고안의 상기 구성중의 오목홈부 또는 블록부는 타원형 혹은 불균일하게 펼쳐진 수지층이 오목홈부 혹은 볼록부에 도달한 위치에서 기재 외주로는 펼쳐지지 않고 상기 오목홈부 혹은 볼록부를 따라서 펼쳐진다는 액제의 특징을 이용하고 있다.

제1a도는 본 고안에 관한 복합형 광학부품중, 금형 외주에 환상의 V자홈부를 형성한 금형을 사용하여 성형한 복합형 광학부품(A)의 개념도를 나타내며, 1은 렌즈기재, 2은 수지층이다. 상기 수지층(2)의 외주에는 금형의 V자홈부가 반전된 볼록부(2a)가 형성되어 있다.

제1b도는 본 고안에 관한 복합형 광학부품중, 렌즈기재외주에 환상의 V자홈부를 형성한 렌즈기재를 사용하여 성형한 복합형 광학부품(A)의 개념도를 나타내며, 1은 렌즈기재, 2은 수지층이다. 상기 렌즈기재(1)의 외주부에는 V자홈부(11)가 형성되어 있으며, 이 V자홈부(11)에 수지가 충진되므로써 수지층(2)의 외주부(2b)가 렌즈기재(1)와 결합되어 있는 상태를 나타내고 있다.

제1c도는 본 고안에 관한 복합형 광학부품중, 금형 외주에 환상의 볼록부를 형성한 금형을 사용하여 성형한 복합형 광학부품(A)의 개념도를 나타내며, 1은 렌지기재, 2는 수지층이다. 상기 수지층(2)의 외주에는 금형의 볼록부가 반전된 경사부(2c)가 형성되어 있다.

제1d도는 본 고안에 관한 복합형 광학부품중, 렌즈기재 외주에 환상의 블록부를 형성한 기재를 사용하여 성형한 복합형 광학부품의 개념도를 나타내며, 1은 렌즈 기재, 2은 수지층이다. 상기 렌즈기재(1)의 외주부에는 볼록부(12)가 형성되어 있으며, 이 볼록부(12)를 따라서 수지층(2)의 외주부(2d)가 결합되어 있다.

이하, 본 고안의 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

제2도의 (a)~(c)는 본 고안에 관한 복합형 광학부품의 제조하기 위한 설명도이다.

도면에 있어서, 3은 소망하는 광학형상으로 된 금형이며, 이 금형(3)의 수지층 형성면 외주에는 환상의 v자홈(31)이 가공되어 있다.

1은 광학유리재료로 형성된 렌즈기재, 20은 자외선 경화형수지이다. 그러나, 상기 렌즈기재(1)에 토출된 수지(20)는 토출위치 및 토출된 수지의 진원도를 제어하지 않고 단순히 수동작업에 의하여 토출되어 있는 정도의 정밀도이다. 금형(3)의 V자홈(31)은 폭이 0.1㎜정각(頂角)이 60°인 형상으로 되어 있다[제2a도참조].

제2b도는 금형(3)을 렌즈기재(1)에 근접시켜 누르므로써 수지(20)가 눌려 펼쳐지면서 환상의 V자홈(31)에 충진되는 상태를 나타낸다. 2는 금형(3)의 V자홈(9)에 충진된 수지층(2)의 블록부(2a)를 나타낸다.

상기한 바와 같이 하고서 수지층(2)을 경화한 후, 금형(3)을 떼어내면, 렌즈기재(1)에 소망하는 형상의 수지층(2)을 형성한 복합형 광학부품(A)이 형성된다. 이 수지층(2)의 외주부에는 상기 V자홈(31)에 충진된 수지의 경화된 볼록부(2a)가 형성된다[제2c도참조].

제3도의 (a)~(c)는 본 고안의 효과를 렌즈기재(1)의 측면에서 본 경우의 설명도로서, 본 설명도에서는 설명도를 쉽게 파악하기 위하여 렌즈기재(1)를 도면에서 생략하였다.

제3a도는 유리기재위에 토출된 수지(20)와 금형(3)에 가공된 환상의 V자홈(31)을 나타내고 있다.

제3b도는 금형(3)을 렌즈기재에 근접시켜 가는 도중을 나타내며, 수지(20)가 V자홈(31)에 도달하여 충진되는 부분(28)을 나타내고 있다.

상기한 상태에서 금형(3)을 더욱 근접시켜 가면 수지(20)는 환상의 V자홈(31)을 따라서 펼쳐진다[제3c도, 도면번호 29로 나타낸 부분 참조].

상기한 방법에 의하여 성형된 복합형 광학부품(A)의 수지층의 형상과 종래방법에 의하여 성형된 광학부품의 수지층의 형상을 비교 측정한 결과를 하기의 표 1로 나타낸다. 여기서, 표1에 있어서의 「A」는 본 고안에 의하여 성형된 복합형 광학부품을 나타내며, 「B」는 종래방법으로 성형된 복합형 광학부품을 나타낸다. 또「어긋남」이란 렌즈기재의 중심위치와 수지층의 중심위치가 어긋나 있는 상태를 나타내며,「진원도」란 수지층의 진원도를 나타낸다.

[표 1]

○ : 광학부품으로서 가능

× : 광학부품으로서 불가능

상기한 표 1에 있어서의 비교에서는, 본 고안의 실시예에서는 금형 외주부에 환상의 V자홈을, 종래품에서는 홈이 없는 금형을 사용한 것만을 제외하고, 수지는 모두 자외선 경화형 우레탄아크릴레이트계 수지를 사용하였으며, 그의 금형의 이형처리(離型處理)및 유리기재로의 커플링처리는 모두 동일하게 실시한 것이다.

금형의 이형처리는 실리콘계 베이킹형 이형제 KS-701(신월화학공업주식회사 제품)을 톨루엔의 10중량%희석액을 금형에 처리하고서 200℃로 1시간 베이킹(baking)하고, 또 커플링처리는 메타아크릴레이트계 실리커플링제 KBM-503(신월화학공업주식회사 제품)을 에탄올의 1중량% 희석액을 렌지기재에 처리하고서 80℃로 20분간 시효(aging)처리를 하였다.

이 결과, 종래의 가공품은 수지층이 불균일하게 펼쳐져서 부분적으로 금형에서 비어져 나온 부분이 생기거나 또는 광학적으로 필요한 지름이상으로 수지층이 펼쳐지지 않았으며, 렌즈기판의 중심위치와 수지층의 중심위치가 크게 어긋나고 또 진원도도 불량하여 광학부품으로서 사용할 수 있는 수준이 아니었다. 반면에 본 고안에서는 금형에 가공한 환상의 V자홈과 동일한 형상으로 수지가 펼쳐져서 렌즈기재의 외경보다 작은 외경을 가지는 수지층을 형성하며, 오목홈부 또는 볼록부의 형상에 대응하는 형상으로 돌출되는 외주분에 의하여 수지층에 대한 중심위치의 어긋남이나 진원도불량이 발생을 인지할 수 없었다.

또한 상기 실시예에 있어서, 홈부의 형상을 V자홈으로 하였으나, U자홈 혹은 장방형의 홈으로 하여도 되며(제4도참조), 렌즈기재의 볼록면측에 성형하여도 됨은 물론이다.

제4도에 있어서, 1은 렌즈기재, 2은 수지층, 2e는 금형의 방방형의 홈부에 의해서 형성된 볼록부를 나타낸다.

[실시예 2]

제5a~c도는 본 고안에 관한 복합형 광학부품의 제2실시예를 나타내는 설명도이다. 이하 도면에 의거하여 제2실시예의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

3은 소망하는 광학형상을 된 금형이다. 1은 열가소재 수지를 형틀에 주입하여 성형가공한 플라스틱 렌즈기재이며, 이 플라스틱 렌즈기재(1)의 수지층 형성면 외주에 환상의 V자홈(11)이 가공되어 있다.

환상의 V자홈(11)은 플라스틱 렌즈에 직접 기계가공하는 방법 또는 성형가공시에 금형에 V자형상의 환상의 볼록부를 형성하여 V자홈을 형성하는 방법도 무방하나, 본 실시예는 전자의 방법으로 실시하였다. 플라스틱 렌즈기재(1)의 V자홈(11)은 폭이 0.1㎜, 정각이 60°인 형상으로 되어 있다. 이후의 수순은 실시예1과 같으므로 설명을 생략한, 제5b도는 금형(3)을 플라스틱 렌즈기재(1)에 근접시켜 수지(20)를 눌러 펼치므로써 수지층(2)이 플라스틱 렌즈기재(1)의 자홈(11)에 충전되어 외주부(2b)가 형성되는 상태를 나타내며, 또 제5c도는 금형(3)을 떼어내는 이형처리를 하여 플라스틱 렌즈기재(1)에 소망하는 형상을 가진 수지층(2)을 형성한 복합형 광학부품(A)이 성형된 상태를 나타낸다.

상기 실시예에 의하여 성형된 복합형 광학부품(A)은 제1실시예와 마찬가지로 플라스틱 렌즈에 형성한 V자홈과 같은 형상으로 수지가 펼쳐지므로써 중심위치의 어긋남이나 진원도불량의 발생을 인지할 수 없었다.

본 실시예에서는 자외선 경화형 우레탄아크릴레이트계 수지를 사용하였으며, 금형의 이형처리는 제1실시예와 동일하게 실시하였다. 플라스틱 렌즈기재는 폴리카보네이트로 성형한 플라스틱 렌즈를 사용하였으며 수지와의 밀착성을 향상시키기 위하여 단파장의 자외선을 폴리카보네이트 렌즈의 표면에 60초 조사하므로써 폴리카보네이트 렌즈표면을 표면처리하였다.

또 상기 실시예에 있어서 홈부의 형상을 V자홈으로 하였으나, U자홈 혹은 장방형의 홈으로 하여도 되며(제6도 참조), 렌즈기재의 볼록면측에 성형하여도 됨은 물론이다.

제6도에 있어서, 1은 렌즈기재, 2는 수지층, 2f는 렌즈기재(1)의 장방형의 홈부에 의해서 형성된 외주부를 나타낸다.

[실시예 3]

제7a~c도는 본 고안에 관한 복합형 광학부품의 제3실시예를 나타내는 설명도이다. 이하, 도면에 의거하여 제3실시예의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

3은 소망하는 광학형상으로 된 금형으로서, 이 금형(3)의 수지층 형성면 외주부에 환상의 볼록부(32)가 가공되어 있다.

금형(3)의 볼록부(32)는 높이가 0.2㎜ 정각이 60°인 형상으로 되어 있다(제7a도 참조).

제7b도는 금형(3)을 렌즈기재(1)에 근접시켜 수지(20)를 눌러 펼치므로써 수지(20)가 상기 금형(3)에 형성된 환상의 블록부(32)를 따라 수지층(2)의 경사부(2c)가 형성되는 상태를 나타낸다. 이후 수지층(2)의 경화 및 금형의 이형처리 공정은 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략하나, 제7c도는 본 고안의 실시예에 의해서 얻어진 복합형 광학부품(A)을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 수지, 금형의 이형처리, 커플링처리 및 결과는 제1실시예와 같다.

또한 상기 실시예에 있어서, 볼록부의 형상을 V자형상으로 하였으나, U자형상 또는 장방형의 형상으로 하여도 되며(제8도 참조), 또 기재의 볼록면측에 성형하여도 됨은 물론이다. 제8도중, 1은 렌즈기재, 2는 수지층, 2g는 금형의 (3)의 장방형의 형상의 볼록부에 의해서 형성된 외주부를 나타낸다.

[실시예 4]

제9a~c도는 본 고안에 관한 복합형 광학부품의 제4실시예를 나타낸 설명도이다. 이하, 도면에 의거하여 제4실시예의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

3는 소망하는 광학형상으로 된 금형이다. 1은 열가소제 수지를 형틀에 주입하여 성형가공한 플라스틱 렌즈기재이며, 이 플라스틱 렌즈기재(1)의 수지층 형성면 외주에는 환상의 볼록부(12)가 형성되어 있다. 볼록부(12)는 플라스틱 렌즈를 성형가공할때에 금형에 볼록홈부를 형성하여 성형하므로써 얻어진 것이다.

본 실시예의 볼록부(12)는 높이가 0.2㎜, 정각이 60°인 형상으로 되어 있다.

제9b도는 금형(3)을 플라스틱 렌즈기재(1)에 근접시켜 수지(20)를 눌러 펼치므로써 수지(20)가 상기 플라스틱 렌즈기재(1)에 형성된 환상의 볼록부(12)를 따라 수지층(2)의 외주부(2d)가 형성되는 상태를 나타낸다. 이후 수지층(2)의 경화 및 금형의 이형처리 공정은 제2실시예와 동일하므로 설명을 생략하나, 제9c도는 본 고안의 실시예에 의해서 얻어진 복합형 광학부품(A)를 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 수지, 금형의 이형처리, 기재의 재질 및 표면처리방법과 얻어진 복합형 광학부품의 품질은 제2실시예와 같다.

또한 상기 실시예에 있어서, 볼록부의 형상을 V자형상으로 하였으나, U자형상으로 하여도 되며 또 기재의 볼록면측에 성형하여도 됨은 물론이다.

제10도에 나타낸 복합형 광학부품(A)은 기재(1)에 형성된 단면 U자형상의 볼록부(12')를 따라 외주부(2h)를 결합하여 수지층(2)을 형성한 경우를 나타낸다.

이상과 같이 본 고안의 복합형 광학부품에 의하면, 금형의 수지층 형성면에 형성한 환상의 오목홈부 혹은 기재의 수지층 형성면에 형성한 환상의 오목홈부에 수지층을 충진시켜 성형하는 것과, 금형의 수지층 형성면에 형성한 환상의 볼록부 혹은 기재의 수지층 형성면에 형성한 환상의 볼록부에 수지층을 도달시켜 성형하는 것으로 하였기 때문에, 수지층이 오목홈부 또는 볼록부를 따라 펼쳐지므로 진원도가 양호할 뿐만아니라 수지층의 위치가 기재와 어긋나지 않는 복합형 광학부품을 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 광학유리 또는 광학수시재료로 형성한 렌즈기재(1)와 수지층(2)으로 이루어지는 복합형 광학부품(A)에 있어서, 상기 렌즈기재(1)의 외주에 환상의 볼록부(12) 또는 오목홈부(11)를 형성함과 아울러, 상기 환상의 볼록부(12) 또는 오목홈부(11)에 상기 수지층(2)의 외주부(2b,2d,2f,2h)를 결합하여 상기 수지층(2)이 형성됨을 특징으로 하는 복합형 광학부품.