We discuss the design and fabrication of CCD or C-MOS imaging lenses with hybrid diffractive / refractive optics. The hybrid lenses are made of optical grade plastic materials. We have been able to significantly reduce the number of elements while maintaining very high optical quality. This paper describes the conception, design, fabrication and evaluation of hybrid lenses in comparison with conventional refractive lenses. The new lens has excellent optical quality, very light weight, compact size and low manufacturing cost.
The aspheric lens has become the most popular optical component used in various optical devices such as digital cameras, pick-up lenses, printers, copiers etc. Using aspheric lenses not only miniaturizes and reduces the weight of products, but also lower prices and higher field angles can be realized. Additionally, plastic lenses are being changed to glass lenses more recently because of low accuracy, low acid-resistance and low thermal-resistance in the plastic lenses. Currently, one fabrication method of glass lenses is using a glass-mold method with a high precision mold core for mass production. In this paper, DOE (Design Of Experiments) and compensation machining were adopted to improve the surface roughness and the form accuracy of the mold core. The DOE has been done in order to discover the optimal grinding conditions which minimize the surface roughness with factors such as work spindle revolution, turbine spindle revolution, federate and cutting depth. And the compensation machining is used to generate high form accuracy of the mold core. From various experiments and analyses, we could obtain the best surface roughness 5 nm in Ra, form accuracy $0.167\;{\mu}m$ in PV.
As the various manufacturing technology of optical glass is developed, the aspherical lenses are applied to many fields. However, It is still very difficult to manufacture glass lens because of the high cost and the short life of core. In recent years, the demands of the aspherical glass lenses increase since it is difficult to obtain the desirable performance in the plastic lens. In the glass mold lens, it has merits of high productivity and reproductivity since lens is manufactured by the only forming with high precision mold. The fabricating conditions for glass mold lens are glass surface that does not cause fusion, viscosity of 108-1013 poise for the $0.2{\mu}m$ accuracy, and viscoelasticity for the roughness less than 100 angstrom. In this thesis, ultra-precision grinding characteristics of tungsten carbide for forming the aspherical glass lens core were studied and the result of it is applied to manufacture the tungsten carbide-base core of the glass lens used to the laser scanning unit and the camera phone.
As various manufacturing technology of optical glass is developed, the aspheric lenses are supplied to many fields. Electronic or measuring instruments equipped with aspheric lens have recently been used since aspheric lens is more effective than spheric one. However, it is still difficult manufacture glass lens because of high cost and the short life of core. The demands of the aspheric glass lenses increase since it is difficult to obtain the desirable performance in the plastic lens. For the mass production of aspheric lens, specific molds with precisely machined cores should be prepared. In order to obtain competitiveness in the field of industrial manufacturing, a reduction in the development period for the batch machining of products is required. It is essential to analyze the stress distribution and deformations of machining system which is used for manufacturing the aspheric lens using FEM software ANSYS. Finite element simulations have been performed in order to study the influence of machining system which is developed in this study on structures. It is very important to understand the structural behavior of machining system. This paper investigated the static analysis and dynamic analysis of machining system for aspheric lens to predict the damage due to loading.
본 연구는 수술실 무영등용 PMMA 렌즈를 무결함 상태로 사출성형하는 조건을 조사하였다. 렌즈 제작용 수지는 PMMA를 적용하였으며 금형은 자체 제작한 가열-냉각 방식의 금형을 사용하였다. 사출성형 시 금형의 가열온도가 낮을수록 플라스틱 수지의 유동성에 영향을 미쳐 미성형이 발생하거나 웰드 라인, 플로우 마크가 발생하고, 가열온도가 높으면 휨 변형이 발생하였다. 이러한 결함은 냉각시간이 길어짐에 따라 PMMA 수지 결정화에 기인하는 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 PMMA 수지로 결함이 없는 렌즈를 성형하는 최적의 조건은 금형 코어의 가열온도는 110[$^{\circ}C$]였으며, 냉각시간은 25[sec]임을 밝혀내어 최적의 가열-냉각 온도 프로파일링을 확립하는 계기를 마련하였다. PMMA소재를 이용한 광학렌즈의 제작은 낮은 생산단가를 구현할 수 있으며 이로 인해 수술실 무영등에 적용된 플라스틱 광학렌즈에 적극 활용될 것으로 기대된다.
구면 렌즈는 굴절력에 따라 크게 (+)디옵터와 (-)디옵터 렌즈로 구분할 수 있다. 렌즈에 가해지는 외력에 의해 발생되는 변형은 디옵터의 증가 또는 감소에 따라 다르게 발생된다. 본 논문에서는 수년간 광계측 분야에서 널리 사용되고 있는 ESPI를 이용하여 렌즈에 발생되는 변형을 정량적으로 측정 하였다. ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry: ESPI)는 빛의 가간섭성을 이용하여 대상물의 변형을 비접촉으로 정밀하게 측정할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 실험은 총 16종의 플라스틱 안경 렌즈를 대상으로 수행 하였다. 동일한 변위를 주었을 때, (+)렌즈는 디옵터가 증가함에 따라 변형량이 감소하고, (-)렌즈의 경우 (+)디옵터 렌즈와는 반대로 디옵터가 감소함에 따라 변형량이 증가한다는 것을 확인 하였다. 또한 (+)디옵터 렌즈가 (-)디옵터 렌즈에 비해 상대적으로 변형량이 적게 발생한 사실을 알 수 있었다. 따라서 본 논문의 결과는 다양한 렌즈에 외부 변위가 가해지는 경우 렌즈의 변형에 의한 광학적 결함 등을 정량적으로 측정 할 수 있는 가능성을 제시하고 렌즈 산업 분야에 다양하게 응용 될 것으로 기대된다.
PMMA(poly-methyl methacrylate) microlens array is fabricated using transparent acrylic resin. PMMA is commonly used material for plastic lens due to its excellent visibility larger than 90% and other optical characteristics so much close to those of glass. Orthodontic resin (DENTSPLY International Inc.), commonly used in dentistry, is an transparent acrylic resin kit including MMA liquid and polymerization powder. Their mixture results in PMMA through polymerization. Using the resin PMMA layer is formed on the substrate through spin-coating. Designed pattern of lens structure is transferred to PMMA layer by RIE (Reactive Ion Etching) with oxygen plasma. Final lens shape is formed by thermal treatment that causes PMMA to reflow, The thickness of PMMA spun on the substrate is $17{\mu}m$ that is also final sag of microlens, Designed diameters of the microlenses are $200{\mu}m$, $300{\mu}m$,and $500{\mu}m$, respectively.
하드코팅에 의해 광변색과 경성의 성질을 갖는 플라스틱 렌즈를 제조하고, 그것들의 광학적 성질과 표면 특성을 평가하였다. 무색 상태의 자외선 스펙트럼과 유색 상태의 가시광선 스펙트럼에서 광변색 효과를 관찰할 수 있었다. 광변색 렌즈의 가시광선 투과율은 무색 상태에서 83.44%(검정)에서 87.15%(청)였으며, 유색 상태에서 71.10%(적)에서 79.98%(황)이었다. 적색 광변색 렌즈는 다른 렌즈에 비해 광학 밀도(${\Delta}$OD)와 색차(${\Delta}$$E^{\ast}_\;{ab}$)가 컸다. 하드코팅을 적용한 광변색 렌즈는 부착성, 내온수성, 내약품성 및 표면 현상이 우수하였으며, 또한 경도와 내마모성은 무코팅 렌즈에 비하여 증가하였다. 따라서 이와 같은 코팅 시스템으로 광변색과 하드코팅 성질과 같은 기능성을 안경렌즈에 부여할 수 있었다.
착탈식의 플라스틱 디스크와 부상형 광헤드를 사용하는 광드라이브에서 부상형 광헤드의 부상안정성 문제는 고밀도 표면기록의 신뢰성 확보를 위해 매우 중요한 요소로 고려되어야 한다. 플라스틱 디스크와 광헤드의 포커싱 제어를 위해 부상형광헤드의 광학적 조립오차와 플라스틱디스크의 보호층의 오차를 보상해주는 추가적인 엑츄에이터의 몇 가지 설계방안에 대해 검토한다. 또한 본 논문에서는 부상형 광헤드의 부상안정성을 위하여 디스크의 굴곡에 대한 부상특성과 안정성을 해석하고, 특히 로드/언로드 시의 부상안정성에 대해서도 검토해 본다.
보호층 0.1mm두께의 20GB이상의 광디스크를 기록·재생하는 High Density Optical System에서는 Blue-violet laser와 NA(Numerical Aperture)0.85의 High NA의 대물렌즈를 사용한 Optical Pick Up이 필요로 된다. 종래의 대물렌즈는 glass 또는 plastic제의 2매 조합 대물렌즈가 많이 사용되어지고 있는데, 이는 두 렌즈간의 거리를 일정하게 유지시키기 위한 홀더 조립시의 공차가 엄격히 요구되며, 2매 조합 대물렌즈를 구동시키기 위한 actuator의 부피와 무게를 증가시킴으로서 구동감도를 감소시키는 단점이 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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