KR101161951B1

KR101161951B1 - 플라스틱 렌즈, 렌즈 모듈, 및 렌즈 사출 금형

Info

Publication number: KR101161951B1
Application number: KR1020100034871A
Authority: KR
Inventors: 김주호; 김동진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2012-07-04
Also published as: KR20110115391A; CN102221717A; CN102221717B

Abstract

플라스틱 렌즈, 렌즈 모듈, 및 렌즈 사출 금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 렌즈 유효면(120)과 렌즈 리브(140)를 구비하고, 상기 렌즈 리브의 일측에 게이트 커트가 형성되며, 상기 렌즈 유효면(120)의 반경 중심(A)과 상기 렌즈 리브(140)의 반경 중심(B)이 불일치하게 형성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 렌즈가 제공된다.
본 발명에 따르면, 비축대칭 구조를 갖는 렌즈가 배럴과의 조립에 의해 렌즈 유효면 중심이 이동함으로써 렌즈 유효면 중심과 배럴의 중심이 일치하지 않는 동심도 오차를 사전에 보상하기 위하여, 렌즈 제작시 렌즈 유효면의 반경 중심과 렌즈 리브의 반경 중심을 불일치하게 형성하여 조립 후 변형 오차를 최소화 또는 제거함으로써, 렌즈의 광학 성능 저하를 방지할 수 있다.

Description

플라스틱 렌즈, 렌즈 모듈, 및 렌즈 사출 금형{PLASTIC LENS, LENS MODULE, AND LENS INJECTION MOLD}

본 발명은 플라스틱 렌즈, 렌즈 모듈, 및 렌즈 사출 금형에 관한 것이다.

글래스(glass) 렌즈에 비해 플라스틱 렌즈는 재료비와 생산성 측면에서 우수한 특성을 가지며, 이러한 특성에 의해 플라스틱 렌즈는 휴대폰을 포함한 소형 전자단말기기, 노트북, 모니터 등에 사용되는 소형 카메라 모듈에 많이 적용되고 있다.

소형 카메라 모듈은 1개 이상의 렌즈를 배럴(barrel) 내에 조립함으로써 이루어지며, 상기 렌즈는 광학적 투과 성능이 우수한 유리(glass) 또는 플라스틱(plastic) 소재로 제작된다.

이러한 소형 카메라 모듈에 사용되는 플라스틱 렌즈의 제조 방법은 다양하며, 사출 성형 방법도 그 중의 한 가지 제조 방법이다.

그런데, 사출 성형으로 렌즈를 제작하는 경우 최종적으로 사출 성형된 제품에는 렌즈와 동시에 런너(runner)와 게이트(gate)가 형성되게 된다.

상기 런너(runner)와 게이트(gate)에는 1개 이상의 렌즈가 형성되며, 렌즈의 완성을 위해 상기 게이트(gate)에서 렌즈를 절단하는 공정이 필요하게 된다.

그러나, 상기 공정을 통해 상기 게이트(gate)와 렌즈를 절단하게 되면 렌즈의 외주부(lens outer peripheral)는 원주방향으로 비축대칭의 형상을 가지게 된다.

여기서, 상기 공정을 거친 사출성형 렌즈는 배럴 내측에 탄성압입 조립하게 되는데, 이 경우 렌즈 외주면이 배럴의 내측면으로부터의 수축 하중을 받게 되어 렌즈 부품의 변형이 발생하게 된다.

그런데, 사출성형 렌즈는 렌즈 외주부의 비축대칭 형상 때문에, 렌즈가 배럴로부터 받는 수축 하중에 의해 렌즈 유효면의 광축 중심이 이동하게 되는 문제가 있다.

도 1은 렌즈가 배럴과의 접촉부에서 수축 하중을 받는 것을 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈가 배럴 내에서 수축 하중을 받을 때 렌즈의 게이트 커트(gate-cut) 부분은 하중을 받지 않게 된다.

도 2는 렌즈가 배럴 내에 압입 조립될 때 배럴의 내측면 중심에 대한 렌즈의 유효면 중심이 이동하는 것을 도시한 것이다. 도 2a는 렌즈가 배럴에 조립되기 전에 렌즈의 유효면 중심과 배럴 중심이 일치하는 것을 도시한 것이고, 도 2b는 렌즈가 배럴에 조립된 후에 렌즈의 유효면 중심이 이동하여 렌즈의 유효면 중심과 배럴의 내측면 중심간의 동심도에 오차가 발생한 것을 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 렌즈의 유효면 중심을 배럴의 중심과 일치시켜 렌즈를 배럴 내에 조립하지만(도 2a 참조), 렌즈가 배럴 내에 조립된 후 비축대칭 구조를 갖는 렌즈는 불균일한 수축 하중을 받는다. 즉, 렌즈의 게이트 커트 부분을 제외한 렌즈의 외주면에만 배럴과의 접촉 하중이 발생하므로, 렌즈의 유효면 중심은 게이트 커트 부분 측으로 이동하게 되어, 렌즈의 유효면 중심과 배럴의 중심에 오차가 발생하는 것이다(도 2b 참조).

렌즈의 형상 정밀도는 카메라 모듈의 화상 성능과 밀접한 관계를 가지고 있으므로, 렌즈의 유효면 중심과 배럴의 중심의 불일치는 렌즈 제품의 성능에 직접적인 악영향을 미치므로 문제가 된다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 비축대칭 구조의 렌즈가 배럴 내에 압입 조립되어도 렌즈의 유효면 중심과 배럴의 중심에 오차가 발생하지 않는 플라스틱 렌즈, 렌즈 모듈, 및 렌즈 사출 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 렌즈의 광학면을 구성하는 렌즈 유효면과 렌즈의 주변부를 구성하는 렌즈 리브를 구비하고, 상기 렌즈 리브의 일측에 게이트 커트가 형성되며, 상기 렌즈 유효면의 반경 중심과 상기 렌즈 리브의 반경 중심이 불일치하게 형성된 플라스틱 렌즈가 제공된다.

상기 렌즈 유효면의 반경 중심은 상기 렌즈 리브의 반경 중심으로부터 상기 게이트 커트의 반대 방향으로 오프셋되어 위치한다.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 플라스틱 렌즈와, 배럴을 구비하고, 상기 플라스틱 렌즈가 상기 배럴 내에 압입되어 조립된 상태에서, 상기 렌즈 유효면의 반경 중심과 상기 배럴의 반경 중심이 일치하는 렌즈 모듈이 제공된다.

본 발명의 제3 특징에 따르면, 상부 금형과 하부 금형, 상기 상부 금형 또는 상기 하부 금형에 형성되며 렌즈의 리브를 형성하도록 렌즈의 리브에 대응하는 형상으로 형성된 캐비티, 및 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 내에 각각 이동 가능하게 배치되며 사출액을 가압하여 렌즈의 유효면을 형성하도록 렌즈의 유효면에 대응하는 형상으로 형성된 상부 팁부와 하부 팁부를 가지는 상부 코어와 하부 코어를 포함하고, 상기 상부 코어와 상기 하부 코어의 반경 중심이 상기 캐비티의 반경 중심으로부터 게이트의 반대 방향으로 오프셋되어 상기 캐비티의 반경 중심과 불일치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 사출 금형이 제공된다.

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본 발명에 따르면, 비축대칭 구조를 갖는 렌즈가 배럴내부에 압입 조립 후에 리브의 일부 변형으로 인하여 렌즈 유효면 중심이 이동함으로써 렌즈 유효면 중심과 배럴의 중심이 일치하지 않는 동심도 오차를 사전에 보상하기 위하여, 렌즈 제작시 렌즈 유효면 중심과 렌즈 리브 중심을 불일치하게 형성하여 조립 후 변형 오차를 최소화 또는 제거함으로써, 렌즈의 광학 성능 저하를 최소화할 수 있다.

도 1은 렌즈가 배럴과의 접촉부에서만 비축대칭의 수축 하중을 받는 것을 도시한 것이다.
도 2a는 렌즈가 배럴에 조립되기 전에 렌즈의 유효면 중심과 배럴 중심이 일치하는 것을 도시한 것이고, 도 2b는 렌즈가 배럴에 조립된 후에 렌즈의 유효면 중심이 이동하여 렌즈의 유효면 중심과 배럴의 중심간의 동심도에 오차가 발생한 것을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 렌즈의 평면도를 도시한 것이다.
도 4a는 렌즈를 배럴에 조립하기 전에 렌즈 유효면의 중심과 배럴의 중심이 불일치한 것을 도시한 것이고, 도 4b는 렌즈를 배럴에 조립한 후에 렌즈 유효면의 중심과 배럴의 중심이 일치한 것을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 사출 금형의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 사출 금형의 측단면도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 렌즈(100)의 평면도를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈(100)는 렌즈의 광학면을 구성하는 렌즈 유효면(120)과 렌즈의 주변부를 구성하는 렌즈 리브(140)를 구비하여 이루어지는데, 렌즈 유효면(120)의 중심(A)과 렌즈 리브(140)의 중심(B)이 불일치하게 형성된다. 보다 상세하게는, 렌즈 유효면(120)의 중심(A)이 렌즈 리브(140)의 중심(B)으로부터 게이트 커트(142)의 반대 방향으로 오프셋(offset)되어 위치한다. 이때, 오프셋 량은 해당 렌즈와 배럴의 조립 시뮬레이션 또는 경험적 수치를 사용하여 결정할 수 있다.

통상적으로 렌즈는 유효면 중심과 리브 중심이 일치하도록 형성하는데, 이러한 렌즈가 배럴 내에 조립되면 렌즈의 유효면 중심이 이동하여 렌즈의 유효면 중심이 배럴의 중심과 일치하지 않게 된다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 불일치를 사전에 보상하기 위해서 렌즈 제작시에 렌즈의 유효면 중심을 렌즈의 리브 중심과 오프셋을 갖도록 함으로써, 조립 후의 변형 오차를 극복하고자 하는 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈(100)를 배럴(200) 내에 조립하였을 때 렌즈 유효면(120)의 중심(A)과 배럴(200)의 중심(C)이 일치한 렌즈 모듈을 도시한 것이다. 도 4a는 렌즈(100)를 배럴(200)에 조립하기 전의 상태를 도시한 것이고, 도 4b는 렌즈(100)를 배럴(200) 내에 조립한 후의 상태를 도시한 것이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 렌즈(100)를 배럴(200)에 조립하기 전에 렌즈 리브(140)의 중심(B)과 배럴(200)의 중심(C)을 일치시킨다. 렌즈 리브(140)의 중심(B)과 배럴(200)의 중심(C)을 일치시킨 상태에서는 렌즈 유효면(120)의 중심(A)은 게이트 커트(142)의 반대 방향으로 오프셋되어 위치한다.

이 상태로 렌즈(100)를 배럴(200)에 압입하여 조립하면, 렌즈(100)는 게이트 커트(142) 부분을 제외하고 배럴(200)의 내주면에 접촉하여 수축 하중을 받는다. 따라서, 렌즈(100)는 게이트 커트(142) 측 방향으로 하중을 받아, 렌즈 유효면(120)의 중심(A)과 렌즈 리브(140)의 중심(B)이 게이트 커트(142) 측 방향으로 이동하게 된다. 도 4b를 참조하면, 렌즈(100)가 배럴(200) 내에 압입되어 조립된 상태에서, 렌즈 유효면(120)의 중심(A)이 이동하여 렌즈 유효면(120)의 중심(A)과 배럴(200)의 중심(C)이 일치하는 것을 알 수 있다. 이때, 렌즈 리브(140)의 중심(B)도 함께 이동하므로 렌즈 리브(140)의 중심(B)은 배럴(200)의 중심(C)과 불일치하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 비축대칭 구조를 갖는 렌즈가 배럴과의 조립에 의해 렌즈 유효면 중심이 이동함으로써 렌즈 유효면 중심과 배럴의 중심이 일치하지 않는 동심도 오차를 사전에 보상하기 위하여, 렌즈 제작시 렌즈 유효면 중심과 렌즈 리브 중심을 불일치하게 형성하여 조립 후 변형 오차를 최소화 또는 제거함으로써, 렌즈의 광학 성능 저하를 최소화할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈의 사출 성형 방법을 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 사출 금형(300)의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 사출 금형(300)의 측단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 렌즈 사출 금형(300)은 상부 금형(320)과 하부 금형(340), 상부 코어(322)와 하부 코어(342), 상부 코어 삽입부(324)와 하부 코어 삽입부(344), 및 캐비티(330)를 포함하여 이루어진다.

상부 금형(320)과 하부 금형(340)은 사출액을 렌즈로 제조하기 위한 제조 금형으로, 상부 금형(320)과 하부 금형(340) 중 어느 하나는 고정 금형이고 다른 하나는 가동 금형일 수 있다.

상부 코어(322)와 하부 코어(342)는 렌즈의 유효면(120)을 형성하도록, 렌즈 유효면(120)의 내면과 외면에 대응하는 형상의 상부 팁부(323)와 하부 팁부(343)를 구비한다. 즉, 팁부(323, 343)의 형상을 변경함으로써 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈로 성형할 수 있는 것이다.

상부 코어 삽입부(324)와 하부 코어 삽입부(344)는 상부 코어(322)와 하부 코어(342)가 삽입되어 이동할 수 있는 공간을 제공한다.

코어(322, 342)와 코어 삽입부(324, 344)는 원형 단면을 가질 수 있다.

캐비티(330)는 상부 금형, 하부 금형, 상부 코어, 하부 코어로 둘러싸여 설계된 렌즈의 형상을 가지도록 형성된다.

렌즈 사출액은 상부 금형(320) 또는 하부 금형(340)에 형성되는 사출액 유입부(325)로부터 상기 캐비티(330)에 제공될 수 있으며, 상기 사출액 유입부(325)에 채워진 사출액은 사출 공정 후 런너와 게이트가 될 수 있다.

즉 사출액은 상기 런너와 게이트를 통해 상기 캐비티(330)에 제공될 수 있다.

그런데, 본 발명에서는, 상부 코어(322)와 하부 코어(342)의 중심(A')이 캐비티(330)의 외주면 중심(B')과 불일치하게 배치된다. 보다 상세하게는, 상부 코어(322)와 하부 코어(342)의 중심(A')이 캐비티(330)의 외주면 중심(B')으로부터 게이트의 반대 방향으로 소정의 거리로 오프셋되어 배치된다.

렌즈 유효면(120)이 성형되는 상부 코어(322) 및 하부 코어(342)의 중심(A')과, 렌즈 리브(140)가 성형되는 캐비티(330)의 외주면 중심(B')이 불일치하기 때문에, 이러한 렌즈 사출 금형(300)에 의해 성형된 렌즈는 렌즈 유효면(120)과 렌즈 리브(140)의 중심이 불일치하게 된다. 특히, 상부 코어(322)와 하부 코어(342)의 중심(A')이 캐비티(330)의 외주면 중심(B')으로부터 게이트의 반대 방향으로 오프셋되어 배치되기 때문에, 렌즈 유효면(120)의 중심(A)이 렌즈 리브(140)의 중심(B)으로부터 게이트 커트(142)의 반대 방향으로 오프셋된 렌즈가 성형될 수 있다.

100 플라스틱 렌즈 120 렌즈 유효면
140 렌즈 리브 142 게이트 커트
200 배럴 300 렌즈 사출 금형
320 상부 금형 322 상부 코어
323 상부 팁부 330 캐비티
340 하부 금형 342 하부 코어
343 하부 팁부

Claims

렌즈의 광학면을 구성하는 렌즈 유효면과 렌즈의 주변부를 구성하는 렌즈 리브를 구비하고,
상기 렌즈 리브의 일측에 게이트 커트가 형성되며,
상기 렌즈 유효면의 반경 중심과 상기 렌즈 리브의 반경 중심이 불일치하게 형성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 렌즈.
청구항 1에 있어서,
상기 렌즈 유효면의 반경 중심은 상기 렌즈 리브의 반경 중심으로부터 상기 게이트 커트의 반대 방향으로 오프셋(offset)되어 위치하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 렌즈.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 플라스틱 렌즈와, 배럴을 구비하고,
상기 플라스틱 렌즈가 상기 배럴 내에 압입되어 조립된 상태에서, 상기 렌즈 유효면의 반경 중심과 상기 배럴의 반경 중심이 일치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
상부 금형과 하부 금형,
상기 상부 금형 또는 상기 하부 금형에 형성되며, 렌즈의 리브를 형성하도록 렌즈의 리브에 대응하는 형상으로 형성된 캐비티, 및
렌즈의 유효면과 대응되는 형상의 상부 팁부 및 하부 팁부를 가지는 상부 코어 및 하부 코어를 포함하고,
상기 상부 코어와 상기 하부 코어의 반경 중심이 상기 캐비티의 반경 중심으로부터 게이트의 반대 방향으로 오프셋되어 상기 캐비티의 반경 중심과 불일치한 것을 특징으로 하는 렌즈 사출 금형.
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