KR20180103208A - 광학소재의 경면 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광학소재의 경면 가공방법에 있어서, 광학소재에 열을 가하는 열 처리 단계; 및 열 처리 단계가 수행된 광학소재 표면의 경면화 단계; 를 포함하며, 경면화 단계는 열 처리 단계가 수행된 광학소재 표면의 적어도 일부를 녹여서 표면을 경면화 시키는 단계인 것을 특징으로 하는, 광학소재의 경면 가공방법이 개시된다.

Description

광학소재의 경면 가공방법{Mirror-like finishing for optical material}

본 발명은 광학소재의 경면 가공방법에 관한 것이다.

광학 렌즈, 광학 윈도우, 광학 미러, 또는 프리즘 등과 같은 광학소재들은 빛의 경로를 제어하여 광학 성능을 구현하기 위해 표면을 경면화 하여 투과율이나 반사율이 좋은 상태가 요구된다.

종래에는 광학소재들의 표면을 연삭하여 제거하거나(선행기술1), 또는 연마패드에 의해 표면을 연마하는 방법(선행기술2)에 의해 광학 소재의 경면을 형성하였다.

그러나 선행기술들과 같이 광학소재를 연삭 또는 연마하여 경면화하는 방법들은 연삭 또는 연마하기 위한 복잡한 구조의 장치 및 제조공정을 필요로 하여 경면화 하는데 많은 시간이 소요되어 생산성이 낮고, 장치를 마련하는데 많은 비용이 드는 문제가 있으며, 연삭 면에 크랙(crack)이 생겨 광학 소재를 손상시키는 문제가 있다.

또한, 연마 또는 연삭 방법의 기계식 가공의 경우 슬러지 등의 환경유해물질이 발생되는 문제가 있다.

일본 특허 공개 (평)11-335979호 공보 한국 특허 공개 10-2014-0034144 공보

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 경면화 시간 단축 및 비용 절감이 가능하며, 광학재료의 손상 없이 경면화 할 수 있는 광학소재의 경면 가공방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 슬러지와 같은 환경유해물질이 발생되지 않는 광학소재의 경면 가공방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광학소재의 경면 가공방법에 있어서,

광학소재에 열을 가하는 열 처리 단계; 및 상기 열 처리 단계가 수행된 광학소재 표면의 경면화 단계; 를 포함하며, 상기 경면화 단계는 열 처리 단계가 수행된 광학소재 표면의 적어도 일부를 녹여서 상기 표면에 경면을 형성시키는 단계인 것을 특징으로 하는, 광학소재의 경면 가공방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광학소재에 열을 가하여 경면화하는 열처리 공정을 이용함으로써 생산 공정의 간이화, 생산성 향상 및 광학소재의 손상이 없는 광학소재를 얻을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광학소재에 열을 가하여 경면화하는 열처리 공정을 이용함으로써 슬러지와 같은 환경유해물질이 발생되지 않으면서 광학소재의 경면을 가공할 수 있다.

도 1 및 도 2은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학소재의 경면 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열처리 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학소재의 경면 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 도 6의 실시 예에 따른 경면 가공방법을 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 위치될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한 본 명세서에서 구성 요소간의 위치 관계를 설명하기 위해 사용되는 '상부(위)', '하부(아래)', '좌측', '우측', '전면', '후면' 등의 표현은 절대적 기준으로서의 방향이나 위치를 의미하지 않으며, 각 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 때 해당 도면을 기준으로 설명의 편의를 위해 사용되는 상대적 표현이다.

본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

그리고 이하의 실시 예를 설명함에 있어 편의를 위해 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 한다.

용어의 정의

본원 명세서에서, ‘열처리 공정’이라고 함은, 광학소재에 열을 가하는 열 처리 단계와 가해진 열에 의해 광학소재의 표면이 경면화 되는 단계를 포함하는 것으로 해석된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학소재의 경면 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 광학소재의 경면 가공은 광학소재에 열을 가하는 열 처리 단계(S10); 및 열 처리 단계(S10)가 수행된 광학소재의 표면의 경면화 단계(S20)를 포함하는 열처리 공정에 의해 수행될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 광학소재 경면 가공방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 1를 참조하면, 광학소재(10)는, 도 3을 참조하여 설명한 열 처리 단계(S10) 및 경면화 단계(S20)에 의한 열처리 공정을 거침으로써 표면이 매끄러워 질 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 열 처리 단계(S10) 및 경면화 단계(S20)에 의한 열처리 공정을 거침으로써 광학 렌즈, 광학 윈도우, 광학 미러, 프리폼의 표면을 매끄럽게 할 수 있다.일 실시 예에 따르면, 광학소재는 광학 렌즈, 광학 윈도우, 광학 미러 또는 프리즘일 수 있다. 여기서 광학 렌즈, 광학 윈도우, 광학 미러 또는 프리즘은 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 자에 의해 일반적으로 사용되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

다른 실시 예에 따르면, 광학소재는 산화물 유리 또는 비산화물 유리일 수 있다.

비산화물 유리는, 예를 들면 연화점이 낮고 내산성이 뛰어난 칼코겐화물유리(Chalcogenide glass)와 칼코겐 원소(S, Se, Te 등)를 주성분으로 하는 유리상 물질일 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 열 처리 단계를 설명하기 위한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 열 처리 단계(S10)는 광학소재와 열적으로 결합된 열원을 사용한다.

일 실시 예에 따르면, 열 처리 단계(S10)는, 열원으로 히터, IR-ramp 및 UV 중 적어도 하나를 이용한다.

구체적인 예를 들면, 열 처리 단계(S10)는, 도 4에 도시된 바와 같이 열원이 광학소재(20)의 상부(21a) 또는 하부(21b)에 위치되어 광학소재(20)의 표면에 열을 전달하도록 수행될 수 있다.

다른 예를 들면, 열 처리 단계(S10)는, 열원으로 레이저 광을 생성하는 레이저 장치를 이용할 수 있다. 예를 들면, 열 처리 단계(S10)는 레이저 장치가 레이저 광을 광학소재(30)에 조사하도록 수행될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들면, 열 처리 단계(S10)는 레이저 장치가 광학소재(30)의 상부(31a) 및/또는 하부(31b)에 위치되어 광학소재(30)의 표면에 레이저를 조사하도록 수행될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 광학소재(20)에 조사되는 레이저 광의 파장은 광학소재(20)의 종류에 따라 달라 질 수 있다.

예를 들면, 광학소재(30)가 산화물 유리인 경우, 약 10μm 파장을 가지는 레이저 광을 생성하는 CO2 레이저 장치에 의해 생성된 레이저 광이 광학소재(30)에 조사될 수 있다. 다른 예를 들면, 광학용 유리 재료(30)가 비산화물 유리인 경우, 투과되지 않는 1.5μm 이하 파장을 가지는 레이저 광을 생성하는 Nd-Yag 레이저 장치 또는 Fiber 레이저 장치에 의해 생성되는 레이저 광이 광학소재(30)에 조사될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 경면화 단계(S20)는 열 처리 단계(S10)가 수행 된 광학소재의 표면의 적어도 일부를 녹여서 표면을 경면화 시키는 단계이다.

경면화 단계(S20)는 광학소재(30) 표면의 거칠기를 낮춤으로써 균일한 고경면(高鏡面) 반사의 평활면으로 마무리하는 단계이다. 본 실시 예에서, 경면화 단계(S20)는, 광학소재(30)가 완전히 녹거나 뭉개 지지 않을 정도의 열을 광학소재(30)에 가함으로써 광학소재(30)의 표면을 균일한 고경면 반사의 평활면으로 형성시킨다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학소재의 경면 가공방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 광학소재의 경면 가공방법은,

광학소재를 성형용 프리폼 형상으로 제작하는 프리폼 제작단계(S110); 프리폼 형상의 광학소재에 열을 가하는 열 처리 단계(S120); 열 처리 단계가 수행된 광학소재 표면의 경면화 단계(S130)를 포함할 수 있다.

본 실시 예는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 상술한 실시 예와 달리 프리폼 제작단계(S130)가 더 포함된 점에 차이가 있으므로 이하에서는 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

플라스틱렌즈는 용융된 렌즈소재를 금형 내에 유입시키는 사출성형방식이 사용되지만 전이온도가 높고 취성이 큰 세라믹 광학유리는 사출성형공정 적용이 어렵다. 따라서 세라믹유리를 사용한 정밀광학렌즈 성형 시에는 광학유리소재를 일정한 형상으로 예비 가공하여 프리폼(preform, 가성형물)을 만들고 프리폼에 최종 성형작업을 하여 렌즈를 제작하는 것이 일반적이다.

따라서, 프리폼 제작단계(S130)는 열 처리 단계(S110) 이전에 수행될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이 광학소재(40)에 열처리 공정을 수행하여 표면이 경면화 된 프리폼(400)을 제작할 수 있으며, 여기서 열처리 공정은 광학소재(40)에 열을 가하는 열 처리 단계(S110)와 경면화 단계(S120)를 모두 포함하는 의미이다.

이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10, 20, 30, 40: 광학소재
100, 400: 열처리 공정이 수행된 광학소재

Claims (6)

1. 광학소재의 경면 가공방법에 있어서,
   광학소재에 열을 가하는 열 처리 단계; 및
   상기 열 처리 단계가 수행된 광학소재 표면의 경면화 단계; 를 포함하며,
   상기 경면화 단계는 상기 열 처리 단계가 수행된 광학소재 표면의 적어도 일부를 녹여서 상기 표면을 경면화 시키는 단계인 것을 특징으로 하는, 광학소재의 경면 가공방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광학소재를 성형용 프리폼으로 제작하는 프리폼 제작단계; 를 더 포함하며,
   상기 프리폼 제작단계는,
   상기 열 처리 단계 이전에 수행되는 것인, 광학소재의 경면 가공방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 열 처리 단계는,
   히터, IR-ramp 및 UV 중 적어도 하나를 이용할 수 있으며,
   상기 히터, IR-ramp 및 UV는 상기 광학소재의 주위에 위치되어 상기 광학소재에 열을 가하는 것을 특징으로 하는, 광학소재의 경면 가공방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 광학소재는,
   위한 광학 렌즈, 광학 윈도우, 광학 미러 및 프리즘 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 광학소재의 경면 가공방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 열 처리 단계는,
   레이저 광을 상기 광학소재에 조사하는 단계이며,
   상기 레이저 광의 파장은 상기 광학소재의 종류에 따라 다른 것을 특징으로 하는, 광학소재의 경면 가공방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 광학소재는 산화물 유리 또는 비산화물 유리 중 적어도 하나를 포함하며,
   상기 광학소재가 산화물 유리인 경우, 상기 레이저 광은 CO2 레이저 장치에 의해 생성된 것이고,
   상기 광학소재가 비산화물 유리인 경우, Nd-Yag 레이저 와 Fiber 레이저 장치 중 어느 하나에 의해 생성된 것을 특징으로 하는, 광학소재의 경면 가공방법.

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