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KR101545611B1 - 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법 - Google Patents

광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법 Download PDF

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KR101545611B1
KR101545611B1 KR1020150026228A KR20150026228A KR101545611B1 KR 101545611 B1 KR101545611 B1 KR 101545611B1 KR 1020150026228 A KR1020150026228 A KR 1020150026228A KR 20150026228 A KR20150026228 A KR 20150026228A KR 101545611 B1 KR101545611 B1 KR 101545611B1
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Abstract

본 발명은 평면 렌즈의 굴절 메카니즘을 응용하여 구면 렌즈에 적용함으로써, 구면 렌즈에서 발생되는 각도 차를 없애고, 특정 위치에서 프리즘 발생을 최소화할 수 있는 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법을 제공하는 것으로, 구면 렌즈의 1차 굴절면에서의 수직 법선을 설정하는 단계; 구면 렌즈의 2차 굴절면에서의 수직 법선을 설정하는 단계; 및 상기 1차 굴절면에서의 수직 법선과 상기 2차 굴절면에서의 수직 법선이 평행을 이루게 R값을 조정하는 단계를 포함한다.

Description

광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법{Method for manufacturing an plano lens of preventing optical distortion}
본 발명은 광학 굴절(Optical distortion)을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무도수 렌즈의 안정적인 광학 성능을 제공하기 위한 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 아이웨어(EYEWARE)에 적용되는 무도수 렌즈(PLANO LENS) 에서의 광학적인 요소는 프리즘 굴절력(Prismatic Power), 구면굴절(Refractive Power), 분해능(Resolving Power) 등이 있으나, 가장 문제가 발생되는 부분은 프리즘 발생 부분이다.
이러한 프리즘 발생 문제는 사용자에게 눈의 피로도를 증가시키고, 정상적인 외부 활동을 하는데 큰 지장을 주는 요소이다.
무도수 렌즈는 정상 시각자가 착용하는 렌즈로써, 비정상 시각자보다 더욱 예민하게 관리가 필요하다.
대한민국 등록특허공보 제10-0540068호에는 원시교정부가 하측에 형성된 안경렌즈를 생산하기 위한 몰드를 제조하는 방법에 관한 것으로, 무도수 렌즈의 하부에 원시교정부가 반달형태로 형성되는 렌즈를 제조할 수 있도록 하는 몰드를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
개시된 바와 같이, 종래에는 가공전 유리인 블랭크를 렌즈 형태로 가공하되 도수가 형성되지 않는 상태로 가공하는 몰드1차가공공정과, 상기 블랭크의 하측에 융착되고 원시교정용 도수를 갖는 세그먼트를 가공하는 세그먼트 가공공정과, 상기 세그먼트를 블랭크의 하측에 융착시키는 세그먼트 융착공정과, 세그먼트가 융착된 블랭크의 세그먼트를 원시교정부의 R값에 맞추어 가공하고 블랭크의 비사용면을 가공하는 몰드최종공정을 수행하여 유리몰드를 제조하는 몰드 제조방법에 있어서, 세그먼트 가공공정은 원형의 세그먼트를 양분하고 양분된 절단면이 상부를 향하게 고정치구에 채운후 접착제로 접착시키는 세그먼트 고정과정과, 고정된 세그먼트의 절단면을 경사지게 절삭하고 연마기를 사용하여 절단면을 연마하여 가공하는 절단면 가공과정과, 세그먼트를 분리하여 양 절단면이 서로 마주보는 형태로 배치하고 접착제로 절단면을 접착시키는 세그먼트 접착과정과, 상기 세그먼트의 하부는 블랭크의 R값에 맞추어 가공하고 상부는 원시교정부의 R값에 맞추어 가공하는 세그먼트 커브가공 과정과, 상기 세그먼트의 커브를 연마하고 세그먼트를 분리하여 세그먼트를 완성하는 세그먼트 완성과정으로 이루어진다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 렌즈 제조 방법은 1렌즈 형식이나, 2렌즈 형식에 대한 R2 계산 방식의 제안에 있어서, 일관적인 R2 계산 방식 적용으로, 필요로 하는 특정 위치에서의 프리즘 방지 설계에 한계가 있는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0540068호 (2005년12월23일)
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 평면 렌즈의 굴절 메카니즘을 응용하여 구면 렌즈에 적용함으로써, 구면 렌즈에서 발생되는 각도 차를 없애고, 특정 위치에서 프리즘 발생을 최소화할 수 있는 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 구면 렌즈의 1차 굴절면에서의 수직 법선을 설정하는 단계; 구면 렌즈의 2차 굴절면에서의 수직 법선을 설정하는 단계; 및 상기 1차 굴절면에서의 수직 법선과 상기 2차 굴절면에서의 수직 법선이 평행을 이루게 R값을 조정하는 단계를 포함하는 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법을 제공한다.
또한, 렌즈별 굴절률에 대하여 렌즈의 외측면 구면 곡률 및 두께에 대한 팩터(factor)를 추가하여 상기 R값을 조정할 수 있다.
또한, 스포츠 아이웨어(Sports Eyeware)의 경우에 상기 렌즈에 하이커브(6C 또는 8C)를 적용할 수 있다.
또한, 광학 중심에 PD중심으로 설계하지 않고, 디센터드(Decentered) 렌즈를 적용할 수 있다.
또한, 수평 방향의 렌즈와 수직 방향의 렌즈에 모두 적용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법에 의하면, 평면 렌즈의 굴절 메카니즘을 응용하여 구면 렌즈에 적용함으로써, 구면 렌즈에서 발생되는 각도 차를 없애고, 특정 위치에서 프리즘 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법을 나타낸 순서도,
도 2는 평면 렌즈의 빛의 광로를 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 구면 렌즈의 빛의 광로를 나타낸 도면,
도 5는 일반 선 렌즈(Sun Lens)의 광학 중심과 기하학 중심의 편심량을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 그중 특정 실시예를 상세한 설명과 도면의 예시를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 주지 관용 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법은, 구면 렌즈의 1차 굴절면에서의 수직 법선을 설정하는 단계; 구면 렌즈의 2차 굴절면에서의 수직 법선을 설정하는 단계; 및 상기 1차 굴절면에서의 수직 법선과 상기 2차 굴절면에서의 수직 법선이 평행을 이루게 R값을 조정하는 단계를 포함하는 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법을 제공한다. 렌즈별 굴절률에 대하여 렌즈의 외측면 구면 곡률 및 두께에 대한 팩터(factor)를 추가하여 상기 R값을 조정할 수 있다. 스포츠 아이웨어(Sports Eyeware)의 경우에 상기 렌즈에 하이커브(6C 또는 8C)를 적용할 수 있다. 광학 중심에 PD값을 설계하지 않고, 디센터드(Decentered) 렌즈를 적용할 수 있다. 수평 방향의 렌즈와 수직 방향의 렌즈에 모두 적용하는 것이 바람직하다.
아이웨어에 사용되는 렌즈는 일반적으로 평면 렌즈와 구면 렌즈로 나눠진다. 다시, 구면 렌즈는 구면 및 비구면 렌즈로 구분되어 진다. 이 구면 렌즈는 구면으로 인한 광학적 왜곡(Distortion)이 존재하게 된다.
프리즘 발생은 평면 렌즈에서는 발생하지 않으나, 구면 렌즈에서는 2차곡(cylindrical) 이든 3차곡(sperical) 이든, 빛이 구면에 입사하면서 렌즈 소재 굴절률 차이로 인해 1차 굴절이 일어나고, 빛이 렌즈를 벗어나는 면에서 2차 굴절을 하게 된다.
굴절시 기준이 되는 것은 입사점에 대한 그 면에 수직법선을 기준으로 발생한다. 이때, 굴절 각도는 “n1sinθ1 = n2sinθ2 공식”의 굴절의 법칙을 따른다.
평면 렌즈는 렌즈가 입사각 대비 수평으로 놓여 있거나, 특정 각도로 기울어져 있더라도 프리즘은 발생치 않는다.
그 이유는 1차 굴절면에서의 수직 법선과 2차 굴절면에서의 수직 법선이 평행을 이루어, 입사된 빛의 각도로 동일한 각도로 빛이 렌즈를 통과해서 빠져 나오게 된다.
일반적인 구면 렌즈는 1차 굴절면에서의 수직법선과 2차 굴절면에서의 수직 법선이 평행이 이뤄지지 않아, 입사된 빛의 각도와 렌즈 통과후 빛의 각도에 차이가 발생하게 된다.
본 발명은 평면 렌즈의 굴절 메카니즘을 응용, 변형하여 구면 렌즈에 적용함으로써, 구면 렌즈에서 발생되는 각도 차를 없애는 기술이다.
이는 렌즈의 내측면 R값의 조정으로 가능하다. 특히, 렌즈별 굴절률에 대한 고려가 있어야 하며, 렌즈의 외측면 구면 곡률 및 두께에 대한 팩터(factor)로 설계를 해야 한다.
스포츠 아이웨어(Sports Eyeware)의 경우에는 디자인적인 요소를 고려하여 하이커브(6C, 8C)를 적용하게 된다.
이때, 일반 도수 안경처럼 광학 중심에 PD값을 설계를 하지 못한다. 또한, 8C로 렌즈 기본 곡률값으로 인해, 특히 아시안(Asian) 착용시 피팅(Fitting)감을 떨어 뜨려, 안경다리(Temple)의 압박감을 증대 시킨다.
이를 해소하기 위해 본 발명은 디센터드(Decentered) 렌즈를 설계함으로써 렌즈 기본 곡률은 6C 정도를 유지 하면서, 7~8C 느낌의 피팅감을 구현하는 방법으로 피팅감 저하를 방지하며, 디자인적인 한계를 극복할 수 있다.
수평 방향의 렌즈 설계와 수직 방향의 렌즈 설계에 대한 방향도 제시한다.
본 발명은 특정 위치(PD)에서의 광학 문제를 보상할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 평면 렌즈의 빛의 광로를 나타낸 도면이다.
평면 렌즈에서는 수직으로 입사한 빛은 1차 굴절후 2차 굴절을 거쳐 다시 수직으로 빠져 나오게 된다. 이는 1차 굴절면(P1)에서의 수직 법선에 대한 입사각 "b"는 렌즈 재질의 굴절율로 인해 "a" 각도로 굴절이 일어나며, 이는 2차 굴절면에서의 입사각과 동일한 각도를 가진다. 렌즈 내에서 굴절각과 입사각이 동일한 이유는 1차 굴절면의 수직법선과 2차 굴절면의 수직법선이 서로 평행한 이유이다.
동일한 굴절각과 2차 굴절면(P2)의 입사각이 동일하면 1차 굴절면의 입사각과 2차 굴절면의 굴절각이 동일하게 되어, 수직으로 입사한 빛은 수직으로 굴절되어 빠져 나가게 된다. 이는 위에서도 설명했듯이. 1,2차 굴절면의 수직법선(L4,L5)이 평행함으로써 만들어지는 결과이다.
본 발명은 구면 렌즈에서 평면렌즈와 같은 광학 구조를 구현하여 동일한 굴절 특성을 가질 수 있다.
도 3 및 도 4는 구면 렌즈의 빛의 광로를 나타낸 도면으로, 구면 렌즈에서의 적용은 다음과 같다.
1) 주어진 R1 (R1 값은 프레임의 디자인적인 사양이다)에서 수직 법선을 먼저 작도를 한다.
2) 평면 렌즈와 마찬가지로 1차 굴절면(P1)에서의 입사각과 굴절각을 계산하여 렌즈내 굴절 라인(L2)을 작성한다.
3) 일반적인 PD 기준에서의 두께를 산정한다. 1차 수직법선(L4)과 평행한 2차 수직법선(L5)을 산정한 두께 만큼 배치를 시킨다.
4) 이렇게 배치한 2차 수직법선(L5)과 옵티컬 센터(Optical Center)와 만나는 C2를 확정한다.
5) C2를 중심으로 PD위치에서 산정된 두께 만큼의 굴절라인과 2차 수직법선의 교차점을 반지름으로 하는 원을 작성한다.
6) 이 원을 내측면 R2가 된다.
7) 이는 구면렌즈에서 평면 렌즈와 동일한 광학적 특성을 갖는 내측면 R2 설계 방안이다.
도 4는 수직방향의 렌즈에 대한 도면으로서, 도 3과 같은 방법으로 작성 되어지며 다만, 수직 방향의 PD(LINE OF SIGHT)위치는 렌즈가 조립되는 프레임의 전경각에 따라 결정된다.
도 5는 일반 선 렌즈(Sun Lens)의 광학 중심과 기하학 중심의 편심량을 나타낸 도면이다.
먼저, 프레임 디자인 및 렌즈 R1값을 정하게 되면, 1a 렌즈의 놓여지는 각도가 결정이 된다.
상기 R2설계를 통해 완성된 렌즈는 옵티컬 센터(Optical center)와 라인 사이트(Line of sight)는 평행하여야만 광학적인 틀어짐(Distorsion)이 적어진다.
렌즈 부품은 별개 부품으로 설계가 되어야 함으로, 렌즈의 기하학적 중심 및 실 광학중심의 설계가 필요하다.
설계 순서로 설명하면 다음과 같다.
1번째로, 1a 원의 R1을 확정한다. 외관 프레임의 디자인적인 요소 착용자의 피팅(Fitting)/렌즈 혹은 프레임이 보호해야 할 영역 등을 확정하기 위해 렌즈 영역 및 최대 크기 등을 정한다.
2번째로, R1을 확정한 후 렌즈의 프레임과 조립할 수평 및 수직 각도에 대한 디자인을 진행한다. 이때 2a ,2b을 확정할 수 있다.
3번째로, 상기 방식으로 R2를 확정한다.
4번째로, 렌즈는 별개의 금형 및 가공으로 제작 되어야 함으로 상기 그림에서의 기하적인 중심을 바탕으로 별개 렌즈 디자인을 완성한다. 이때 필요한 부분이 3a, 3b 등을 확정한다.
본 발명은 유리 렌즈 및 플라스틱 렌즈 등의 다양한 종류의 렌즈에 모두 적용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것으로, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.

Claims (5)

  1. 구면 렌즈의 1차 굴절면에서의 수직 법선을 설정하는 단계;
    구면 렌즈의 2차 굴절면에서의 수직 법선을 설정하는 단계; 및
    상기 1차 굴절면에서의 수직 법선과 상기 2차 굴절면에서의 수직 법선이 평행을 이루게 R값을 조정하는 단계;를 포함하는 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법에 있어서,
    렌즈별 굴절률에 대하여 렌즈의 외측면 구면 곡률 및 두께에 대한 팩터(factor)를 추가하여 상기 R값을 조정하되, 광학 중심에 PD값을 설계하지 않고, 렌즈의 기본 곡률은 6C를 유지하면서 디센터드(Decentered) 렌즈를 적용하는 것을 특징으로 하는 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    수평 방향의 렌즈와 수직 방향의 렌즈에 모두 적용하는 것을 특징으로 하는 광학 굴절을 방지하는 무도수 렌즈 제조방법.

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