KR20240080364A - Mirror-like finishing method for chalcogenide glass material - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칼코겐유리소재의 경면 가공방법에 관한 것으로, 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 2 종 이상의 칼코겐 원소를 포함하는 칼코겐유리소재의 경면 가공방법에 있어서, 칼코겐유리소재에 열을 가하는 열처리 단계(S110)와; 상기 열처리 단계(S110)가 수행된 칼코겐유리소재 표면의 녹여서 표면을 경면화하는 경면화 단계(S120)를 포함한다.The present invention relates to a mirror processing method of a chalcogenous glass material. A heat treatment step of applying heat (S110); It includes a mirror-finishing step (S120) of melting the surface of the chalcogenous glass material on which the heat treatment step (S110) was performed to mirror-finish the surface.
Description
본 발명은 칼코겐유리소재의 경면 가공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of mirror processing of chalcogenous glass material.
적외선 투과 렌즈의 채용이 필수적인 열화상 카메라 시스템에 대한 수요가 야간 투시경 등을 포함하는 군수분야에서 차량용 나이트 비전, 보안/감시 등의 민수분야로 급속히 확대되고 있다. 특히, 최근 들어 스마트폰에 장착하여 사용할 수 있는 수준으로 크기가 작아진 외장형 적외선 카메라가 상용화되며, 또한 열화상카메라가 자율주행 차량의 핵심센서로 부각되면서 관련 핵심부품(광학부품, 센서)의 시장규모가 급성장 할 것으로 전망되고 있다. 따라서 향후 적외선 카메라 모듈은 다양한 종류의 이동 전자기기에 내장될 수 있도록 크기가 더욱 작아질 것이며, 이와 동시에 열 화상의 해상도 역시 높아질 것으로 예측되고 있다.The demand for thermal imaging camera systems, which require the adoption of infrared transmission lenses, is rapidly expanding from the military field, including night vision goggles, to the civilian field, such as vehicle night vision and security/surveillance. In particular, external infrared cameras whose size has recently become small enough to be mounted on a smartphone have been commercialized, and thermal imaging cameras have emerged as a core sensor for self-driving vehicles, leading to the market for related core components (optical components, sensors). The scale is expected to grow rapidly. Therefore, it is predicted that in the future, infrared camera modules will become smaller in size so that they can be embedded in various types of mobile electronic devices, and at the same time, the resolution of thermal images will also increase.
적외선 카메라 모듈이 이동 전자기기에 직접 내장될 수 있을 정도로 소형화되기 위해서는 우선적으로 적외선 렌즈부의 크기가 작아지면서도, 광학적 성능은 개선될 수 있어야 한다. 즉, 기본적으로 굴절률이 높은 소재가 필요하고, 이와 더불어 색 수차 및 온도 수차의 보정을 위해서는 고분산 소재와 저분산 소재가 추가적으로 필요하다.In order for an infrared camera module to be miniaturized enough to be directly embedded in a mobile electronic device, the size of the infrared lens unit must first be reduced while the optical performance must be improved. In other words, a material with a high refractive index is basically required, and in addition, a high-dispersion material and a low-dispersion material are additionally needed to correct chromatic aberration and temperature aberration.
또한 이동 전자소자에 내장되거나 부착되는 형태의 적외선 카메라 모듈에 대한 민수분야의 수요를 감당하기 위해서는, 이에 삽입되는 적외선 렌즈의 경우 대량생산이 용이해야 하고 원료소재의 단가가 낮아야만 한다.In addition, in order to meet the civil demand for infrared camera modules built into or attached to mobile electronic devices, the infrared lenses inserted into them must be easy to mass produce and the unit cost of raw materials must be low.
그러나, 기존의 고사양 적외선 카메라 시스템에 채용되는 Ge 또는 ZnSe 등의 결정질 소재는 태생적으로 소재의 가격이 높고 또한 렌즈 가공과정에 절삭 등의 직접가공 공정이 필요하기 때문에 대량생산에 적합하지 않다. 또한, 결정질 소재의 경우, 그 특성상 조성을 거의 변화시킬 수 없기 때문에 이를 통한 광학적 물성을 변화시키는 것이 매우 어렵다. 이에 반해, 칼코게나이드 유리 소재는 높은 적외선 투과도를 가지며 몰드 성형공정이 가능하고 유리소재의 특성상 구성성분을 용이하게 변경할 수 있고 이를 통하여 물성을 다양하게 조절할 수 있는 장점이 있다.However, crystalline materials such as Ge or ZnSe used in existing high-end infrared camera systems are inherently expensive and require direct processing processes such as cutting during lens processing, so they are not suitable for mass production. Additionally, in the case of crystalline materials, their composition can hardly be changed due to their nature, so it is very difficult to change their optical properties. On the other hand, chalcogenide glass material has a high infrared transmittance and can be subjected to a mold forming process. Due to the nature of the glass material, the composition can be easily changed, and through this, the physical properties can be adjusted in various ways.
특히, 칼코게나이드 유리 소재 중에서 Ge-Sb-Se 삼성분계 유리는, 15 ㎛ 까지 높은 투과도를 보이며 열적/화학적 안정성이 뛰어나고 비교적 넓은 유리형성영역을 가짐으로써 조성변화의 폭이 넓음에 따라 기존의 결정질 렌즈를 대체할 소재로 알려져 있다.In particular, among chalcogenide glass materials, Ge-Sb-Se ternary glass exhibits high transmittance up to 15 ㎛, has excellent thermal/chemical stability, and has a relatively wide glass formation area, resulting in a wide range of compositional changes, thus reducing the existing crystalline quality. It is known as a material that can replace lenses.
Ge-Sb-Se 삼성분계 유리 시스템에서 게르마늄은 열적/기계적 물성뿐 만 아니라 적외선 투과단의 위치에 큰 영향을 미치는 구성원소이다. 따라서, 열적/기계적 물성을 전반적으로 향상시키기 위해서는 게르마늄의 함량을 높이는 것이 유리하다. 하지만, 게르마늄의 원료 가격은 여타 구성원소에 비해 매우 고가여서, 적외선 투과렌즈로 적용될 수 있는 수준으로 여타 물성을 유지할 수 있도록 게르마늄의 함량을 유지하면서 Ge-Sb-Se 삼성분계유리 소재의 생산가격을 낮추기는 어려운 문제점이 있었다.In the Ge-Sb-Se ternary glass system, germanium is a constituent element that greatly affects not only thermal/mechanical properties but also the location of the infrared transmission edge. Therefore, in order to overall improve thermal/mechanical properties, it is advantageous to increase the content of germanium. However, the raw material price of germanium is very expensive compared to other constituent elements, so the production price of Ge-Sb-Se ternary glass material is lowered while maintaining the content of germanium so that other physical properties can be maintained at a level that can be applied as an infrared transmission lens. There was a problem that was difficult to lower.
이에, 유리 조성물 성분의 함량을 조절함으로써 유리 조성물의 굴절률 분산 특성, 열적 기계적 특성 등을 조절하기 위한 연구가 필요하다. 또한 이러한 칼코겐유리소재를 광학소재로 사용하기 위한 전제로 이를 효과적으로 경면화하기 위한 방법이 절실히 요구된다. Accordingly, research is needed to control the refractive index dispersion characteristics, thermal and mechanical properties, etc. of the glass composition by controlling the content of the glass composition components. Additionally, as a prerequisite for using these chalcogenous glass materials as optical materials, a method for effectively mirroring them is urgently needed.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 개선하고자 하는 것으로서, 칼코겐유리소재의 경면 가공방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention seeks to improve the problems of the prior art and to provide a mirror processing method for chalcogenous glass material.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법은, 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 2 종 이상의 칼코겐 원소를 포함하는 칼코겐유리소재의 경면 가공방법에 있어서, 칼코겐유리소재에 열을 가하는 열처리 단계와; 상기 열처리 단계가 수행된 칼코겐유리소재 표면의 적어도 일부를 녹여서 표면을 경면화하는 경면화 단계를 포함한다.In order to achieve this purpose, the mirror processing method of a chalcogenous glass material according to the present invention includes germanium (Ge), antimony (Sb), and two or more types of chalcogenous elements, A heat treatment step of applying heat to the chalcogen glass material; It includes a mirror-finishing step of melting at least a portion of the surface of the chalcogenous glass material on which the heat treatment step has been performed to mirror-finish the surface.
바람직하게는, 상기 광학소재를 성형용 프리폼으로 제작하는 프리폼 제작단계를 더 포함하며, 상기 프리폼 제작단계는 상기 열처리 단계 이전에 수행된다.Preferably, it further includes a preform manufacturing step of manufacturing the optical material into a preform for molding, and the preform manufacturing step is performed before the heat treatment step.
바람직하게는, 상기 열처리 단계는 히터, IR 램프 및 UV 램프 중 적어도 하나를 열원으로 사용하며, 상기 히터, IR 램프 및 UV 램프는 상기 칼코겐유리소재의 주위에 위치되어 상기 칼코겐유리소재에 열을 가한다.Preferably, the heat treatment step uses at least one of a heater, an IR lamp, and a UV lamp as a heat source, and the heater, the IR lamp, and the UV lamp are located around the chalcogenous glass material to provide heat to the chalcogenous glass material. apply.
본 발명에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법은, 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 2 종 이상의 칼코겐 원소를 포함하는 칼코겐유리소재의 경면 가공방법에 있어서, 칼코겐유리소재에 열을 가하는 열처리 단계와; 상기 열처리 단계가 수행된 칼코겐유리소재 표면의 적어도 일부를 녹여서 표면을 경면화하는 경면화 단계를 포함하여, 종래기술과 대비하여 슬러지와 같은 환경유해물질을 발생하지 않으면서도 소재의 경면 가공이 이루어질 수 있으며, 또한 공정이 간단하고 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.The mirror processing method of a chalcogenous glass material according to the present invention is a method of mirror processing of a chalcogenous glass material containing germanium (Ge), antimony (Sb), and two or more types of chalcogenous elements, by applying heat to the chalcogenous glass material. A heat treatment step of applying; Including a mirror-finishing step of melting at least a portion of the surface of the chalcogenous glass material on which the heat treatment step was performed to mirror-finish the surface, compared to the prior art, mirror-finishing of the material can be achieved without generating environmentally harmful substances such as sludge. In addition, the process is simple and has the effect of increasing productivity.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법을 보여주는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법에 의한 표면 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)(b)는 본 발명의 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법에서 열처리 방법을 예시하여 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 도 4의 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a flow chart showing a mirror processing method of a chalcogenous glass material according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining the surface change caused by the mirror processing method of chalcogenous glass material according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 (a) (b) is a diagram showing an example of a heat treatment method in the mirror processing method of chalcogenous glass material according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart showing a mirror processing method of a chalcogenous glass material according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram for explaining a mirror processing method of a chalcogenous glass material according to the embodiment of Figure 4.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are merely illustrative for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. Additionally, it should not be construed as being limited to the embodiments described in this specification, but should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법을 보여주는 흐름도이다.Figure 1 is a flow chart showing a mirror processing method of a chalcogenous glass material according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법은, 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 2 종 이상의 칼코겐 원소를 포함하는 칼코겐유리소재의 경면 가공방법에 있어서, 칼코겐유리소재에 열을 가하는 열처리 단계(S110)와; 상기 열처리 단계(S110)가 수행된 칼코겐유리소재 표면의 경면화 단계(S120)를 포함하며, 경면화 단계(S120)는 열처리 단계(S110)가 수행된 칼코겐유리소재 표면의 적어도 일부를 녹여서 표면을 경면화 시키는 것을 특징으로 한다.Referring to Figure 1, the mirror processing method of a chalcogenous glass material according to an embodiment of the present invention is a mirror processing method of a chalcogenous glass material containing germanium (Ge), antimony (Sb), and two or more types of chalcogenous elements. In the heat treatment step (S110) of applying heat to the chalcogenous glass material; It includes a mirroring step (S120) of the surface of the chalcogenous glass material on which the heat treatment step (S110) has been performed, and the mirroring step (S120) is performed by melting at least a portion of the surface of the chalcogenous glass material on which the heat treatment step (S110) has been performed. It is characterized by mirroring the surface.
도 2에 예시된 것과 같이, 이러한 경면 가공 전의 칼코겐유리소재(110)의 표면(111)은 거친 표면을 갖는 반면에, 열처리 단계와 경면화 단계를 거친 가공 후의 칼코겐유리소재(120)의 표면(121)은 매끄러운 상태를 갖는다.As illustrated in FIG. 2, the surface 111 of the chalcogenous glass material 110 before mirror processing has a rough surface, while the surface 111 of the chalcogenous glass material 120 after processing through the heat treatment step and mirror polishing step has a rough surface. The surface 121 is in a smooth state.
도 3의 (a)(b)는 본 발명의 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법에서 열처리 방법을 예시하여 보여주는 도면이다.Figure 3 (a) (b) is a diagram showing an example of a heat treatment method in the mirror processing method of chalcogenous glass material according to an embodiment of the present invention.
도 3의 (a)에 예시된 것과 같이, 본 발명의 열처리 단계는 가공전의 칼코겐유리소재(110)의 주변으로 다수의 열원(131)이 배치되어 칼코겐유리소재(110)의 표면에 열을 전달할 수 있다. 열원(131)은 칼코겐유리소재(110)의 상부와 하부에 배치될 수 있으며, 가공할 칼코겐유리소재(110)의 크기나 형태에 따라서 표면에 열이 균일하게 전달될 수 있는 범위 내에서 열원(131)의 배치는 다양하게 변형될 수 있다 이러한 열원(131)으로는 IR 램프 또는 UV 램프일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As illustrated in (a) of Figure 3, in the heat treatment step of the present invention, a plurality of heat sources 131 are disposed around the chalcogenous glass material 110 before processing to generate heat on the surface of the chalcogenous glass material 110. can be transmitted. The heat source 131 may be disposed at the upper and lower parts of the chalcogenous glass material 110, within a range where heat can be uniformly transferred to the surface depending on the size or shape of the chalcogenous glass material 110 to be processed. The arrangement of the heat source 131 may be modified in various ways. The heat source 131 may be an IR lamp or a UV lamp, but is not limited thereto.
다음으로 도 3의 (b)에 예시된 것과 같이, 본 발명의 열처리 단계는 가공전의 칼코겐유리소재(110)의 주변에 복수의 레이저 소스(141)가 배치되어 레이저 광을 조사하여 칼코겐유리소재(110)의 표면에 열을 전달할 수 있다.Next, as illustrated in (b) of Figure 3, in the heat treatment step of the present invention, a plurality of laser sources 141 are disposed around the chalcogenous glass material 110 before processing to irradiate laser light to form chalcogenous glass. Heat can be transferred to the surface of the material 110.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법을 보여주는 흐름도이며, 도 5는 도 4의 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 4 is a flowchart showing a mirror processing method of a chalcogenous glass material according to another embodiment of the present invention, and Figure 5 is a diagram for explaining a mirror processing method of a chalcogenous glass material according to the embodiment of Figure 4.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼코겐유리소재의 경면 가공방법은, 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 2 종 이상의 칼코겐 원소를 포함하는 칼코겐유리소재의 경면 가공방법에 있어서, 프리폼 제작단계(S210), 열처리 단계(S220) 및 경면화 단계(S230)를 포함한다.Referring to Figures 4 and 5, the mirror processing method of a chalcogenous glass material according to another embodiment of the present invention is a chalcogenous glass material containing germanium (Ge), antimony (Sb), and two or more types of chalcogenous elements. The mirror surface processing method includes a preform manufacturing step (S210), a heat treatment step (S220), and a mirror surface processing step (S230).
프리폼 제작단계(S210)는 가공전의 칼코겐유리소재(210)를 최종 형상으로 성형하기 위한 중간 성형품 단계로써 성형용 프리폼(reform)으로 제작하는 프리폼 제작하는 과정이다. 이러한 프리폼 단계는 광학렌즈 등의 정밀부품의 제작에 유리하다. 프리폼 제작단계(S210) 이후의 열처리 단계(S220)와 경면화 단계(S230)는 앞서의 실시예와 동일하게 수행될 수 있으며, 가공 전의 칼코겐유리소재(210)의 표면(211)은 가친 상태인 반면에, 가공 후의 칼코겐유리소재(220)의 표면(221)은 매끄러운 상태를 갖는다.The preform manufacturing step (S210) is an intermediate molding step for molding the chalcogenous glass material 210 before processing into the final shape, and is a process of manufacturing a preform for molding. This preform step is advantageous for manufacturing precision parts such as optical lenses. The heat treatment step (S220) and the mirror polishing step (S230) after the preform manufacturing step (S210) can be performed in the same manner as the previous embodiment, and the surface 211 of the chalcogenous glass material 210 before processing is in a roughened state. On the other hand, the surface 221 of the chalcogenous glass material 220 after processing is in a smooth state.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention as is known in the technical field to which the present invention pertains. It will be clear to those who have the knowledge of.
110, 210 : 칼코겐유리소재(가공전)
210, 220 : 칼코겐유리소재(가공후)
131 : 열원
141 : 레이저 소스110, 210: Chalcogen glass material (before processing)
210, 220: Chalcogen glass material (after processing)
131: heat source
141: laser source
Claims (3)
칼코겐유리소재에 열을 가하는 열처리 단계와;
상기 열처리 단계가 수행된 칼코겐유리소재 표면의 적어도 일부를 녹여서 표면을 경면화하는 경면화 단계를 포함하는 칼코겐유리소재의 경면 가공방법.In the mirror processing method of chalcogenous glass material containing germanium (Ge), antimony (Sb) and two or more types of chalcogenous elements,
A heat treatment step of applying heat to the chalcogen glass material;
A mirror-finishing method of a chalcogenous glass material, comprising a mirror-finishing step of melting at least a portion of the surface of the chalcogenous glass material on which the heat treatment step was performed to mirror-finish the surface.
상기 칼코겐유리소재를 성형용 프리폼으로 제작하는 프리폼 제작단계를 더 포함하며, 상기 프리폼 제작단계는 상기 열처리 단계 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 칼코겐유리소재의 경면 가공방법.According to paragraph 1,
A mirror surface processing method of a chalcogenous glass material, further comprising a preform manufacturing step of manufacturing the chalcogenous glass material into a preform for molding, wherein the preform manufacturing step is performed before the heat treatment step.
상기 열처리 단계는 히터, IR 램프 및 UV 램프 중 적어도 하나를 열원으로 사용하며, 상기 히터, IR 램프 및 UV 램프는 상기 칼코겐유리소재의 주위에 위치되어 상기 칼코겐유리소재에 열을 가하는 것을 특징으로 하는 칼코겐유리소재의 경면 가공방법.According to claim 1 or 2,
The heat treatment step uses at least one of a heater, an IR lamp, and a UV lamp as a heat source, and the heater, IR lamp, and UV lamp are located around the chalcogenous glass material to apply heat to the chalcogenous glass material. Mirror processing method of chalcogenous glass material.
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| KR20220130440A (en) | 2021-03-18 | 2022-09-27 | 주식회사 한진지티씨 | Electric vehicle fire suppression system |
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