• 제목/요약/키워드: diamond turning

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연삭기법을 이용한 패터닝 기술 (Grinding Technology for Surface Texturing)

  • 고태조;한두섭;구강;박종권
    • 한국정밀공학회지
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    • 제31권5호
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    • pp.367-373
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    • 2014
  • Surface texturing is a machining process on the surface to give engineering functions. The representative process of the surface texturing is lotus effect to give hydrophobic property by the lithography and chemical etching, which is the bio mimic from the nature. Surface texturing can be manufactured by a lot of processes, in particular using mechanical method such as a precise diamond turning, grinding, rolling, embossing, vibrorolling, and abrasive jet machining (AJM). Among them, the grinding process is notable in terms of the wide range of texturing area and fast processing time. The patterning by grinding is done by the grooved grinding wheel on the work piece. In this case, the pattern shape is determined by the grinding conditions as well as the wheel dressing conditions. In this paper, experimental study on the pattern shapes were done and provide the feasibility in use for the large area patterning.

열변형 보정을 통한 열화상카메라용 초정밀 칼코지나이드 유리렌즈 몰드성형 및 특성 평가 (Molding and Evaluation of Ultra-Precision Chalcogenide-Glass Lens for Thermal Imaging Camera Using Thermal Deformation Compensation)

  • 차두환;김정호;김혜정
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제27권2호
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    • pp.91-96
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    • 2014
  • Aspheric lenses used in the thermal imaging are typically fabricated using expensive single-crystal materials (Ge and ZnS, etc.) by the costly single point diamond turning (SPDT) process. As a potential solution to reduce cost, compression molding method using chalcogenide glass has been attracted to fabricate IR optic. Thermal deformation of a molded lens should be compensated to fabricate chalcogenide aspheric lens with form accuracy of the submicron-order. The thermal deformation phenomenon of molded lens was analyzed ant then compensation using mold iteration process is followed to fabricate the high accuracy optic. Consequently, it is obvious that compensation of thermal deformation is critical and useful enough to be adopted to fabricate the lens by molding method.

Head Mounted Display 광학계 초정밀 가공특성에 관한 연구 (A Study on the Characteristics on Ultra Precision Machining of HMD Optical System)

  • 양순철;김건희;김효식;신현수;김명상;원종호
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.184-187
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    • 2005
  • This paper is described about the technique of ultra-precision machining for optical parts in HMD system. Machining technique for PMMA and BK7 with single point diamond turning machining is reported in this paper. The main factors influencing on the machined surface quality are discovered and regularities of machining process are drawn. The purpose of our research is to find the optimum machining conditions fur cutting of PMMA and grinding of BK7. Also, apply the SPDTM technique to the manufacturing of ultra precision optical components of HMD system. Aspheric PMMA lens without a polishing process, the surface roughness of 5 nm Ra, and the form error of ${\lambda}/2\;({\lambda}=632.8nm)$ for reference curved surface 30 mm has been required.

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Surface Error Generation of Freeform Mirror Based on Zernike Polynomial for Optical Performance Prediction

  • Lee, Sunwoo;Park, Woojin;Han, Jimin;Ahn, Hojae;Kim, Yunjong;Lee, Dae-Hee;Kim, Geon Hee;Pak, Soojong
    • 천문학회보
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    • 제45권1호
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    • pp.67.2-67.2
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    • 2020
  • Not only the magnitude of the mirror surface error, the pattern matters as it produces certain aberrations. In particular, the surface error of the freeform mirrors, which are optimized to eliminate specific aberrations, might show much higher sensitivity in optical performance. Therefore, we analyze the mirror surface error with Zernike polynomials with the goal of generating a realistic error surface. We investigate the surface error of the freeform mirror fabricated by diamond turning machine to analyze the realistic tendency of the error. The surface error with 0.22 ㎛ root-mean-square value is fitted to the Zernike terms using the incremental fitting method, which increases the number of the fitting coefficients through steps. Furthermore, optical performance via surface error pattern based on Zernike terms is studied to see the influences of each term. With this study, realistic error surface generation may allow higher accuracy not only for the feasibility test but also for all tests and predictions using optical simulations.

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Electroless Nickel Plating of Alumiun Mirrors for Off-Axis Telescope System

  • Kim, Sanghyuk;Pak, Soojong;Kim, Geon Hee;Lee, Gil Jae;Lee, Jong-Ho;Lee, Su-Min;Chang, Seunghyuk;Im, Myungshin;Lee, Hyuckee
    • 천문학회보
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    • 제38권2호
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    • pp.83.1-83.1
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    • 2013
  • 선형비점수차를 완벽하게 제거한 비축반사경 이론을 천체 관측용 분광기의 전단 광학계 등에 응용하면 색수차가 없는 기기 제작이 가능하다. 이러한 비축 반사경은 DTM(Diamond Turning Machine)을 이용하여 알루미늄으로 만들면 제작 시간이 단축된다. 그러나 DTM을 이용해 알루미늄과 같이 무른 금속을 가공할 경우 툴마크가 발생하게 된다. 툴마크는 회절현상을 발생시키며 이러한 회절현상은 알루미늄 반사경을 이용한 광학계 개발에 제약이 된다. 툴마크는 DTM 가공 이후 연마를 통해 제거할 수 있지만 알루미늄의 무른 특성으로 인해 연마 과정에서 반사경의 형상이 변할 가능성이 크다. 이러한 알루미늄 반사경의 형상 변화를 최소화하기 위한 방법으로는 알루미늄 반사경 표면에 무전해니켈도금을 하는 것이다. 하지만 도금 과정에서 반사경의 형상이 변할 가능성이 있기 때문에 두가지 방법을 사용하여 툴마크를 제거할 계획이다. 첫 번째 방법은 DTM 가공된 알루미늄 반사경을 5 um의 무전해니켈도금 이후 연마하여 툴마크를 제거하고 반사율 증가를 위해 그 위에 다시 알루미늄 코팅을 하는 방법니다. 두 번째 방법은 100 um의 무전해니켈도금 이후 DTM 가공을 하고 다시 연마를 통해 툴마크를 제거하는 방법이다. 이번 발표에서는 툴마크를 제거하기 위한 2가지 방법의 장단점을 확인하고 툴마크를 제거한 알루미늄 반사경을 제작하기 위한 과정을 설명하였다. 본 연구에서 개발한 비축 반사경은 서울대학교 창의연구단의 광학/적외선 카메라 CQUEAN의 차세대 모델에 적용할 계획이다.

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벌크비정질합금(BMG)의 절삭특성 평가 (Evaluation of Cutting Characteristics in Bulk Metallic Glasses)

  • 신형섭;최호연
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권6호
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    • pp.591-598
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    • 2012
  • 본 연구에서는 CNC선반을 사용하여 다양한 공구재질과 절삭속도에서 벌크금속유리(BMG)의 절삭 특성을 평가하였다. 선반가공시 Zr-기 BMG의 표면거칠기와 칩 형상을 관찰하여 가공조건에 따른 절삭력과 공구툴 마모 등 절삭 특성을 비교 검토하였다. 직경 8 mm $Zr_{50}Cu_{40}Al_{10}$ BMG시험편의 절삭에는 네 종류의 절삭공구를 사용하였다. 가공후 BMG 시험편의 표면거칠기를 측정하였고, 표면거칠기에 미치는 공구 회전속도의 영향을 조사하였다. 회전속도가 빠를수록 낮은 표면거칠기를 나타내었고, 공구 재질의 영향도 크게 나타났다. 칩 형상의 관찰 결과, 산화를 일으키지 않은 BMG 칩은 단열 전단띠 발생과 함께 나선형상의 형태를 나타내지만, 산화를 일으킨 칩은 국부적으로 용융과 함께 칩들이 뭉치는 현상을 나타내었다. BMG시험편을 가공하는 동안 발생한 절삭력은 TiN-WC에서 가장 큰 값을 나타내고, PCD가 그 다음, Cermet툴에서 가장 작은 값을 나타내었다.

MR Fluid를 이용한 비구면 렌즈 연마 시스템 개발 및 기초 연마 특성 분석 (Development of the Aspherical Lens Polishing System with MR Fluid and Analysis of the Basic Polishing Characteristic of MR Polishing System)

  • 이정원;조명우;하석재;홍광표;조용규;김병민
    • 한국기계가공학회지
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    • 제13권1호
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    • pp.92-99
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    • 2014
  • An aspherical lens, which resolves several problems with a spherical lens,typically serves asa key part of an optical system. Generally, an aspherical lens is fabricated using a diamond turning machine or by mean of injection molding. However, residual stress and/or tool marks can arise when using a commercial fabricating method such as DTM or injection molding. A polishing process, thus, is commonly used to obtain a high-precision aspherical lens. In this study, a polishing method using MR fluid was applied to minimize several problems, in this case residual stress and the creation of tool marks, during the cutting process. The MR polishing system was developed to polish aspherical lenses. A series of experiments were performed to obtain a very fine surface roughness. PMMA (the lens material for molding) was used as a workpiece, and the gap size, magnetic field intensity, wheel speed and feed rate were selected as the parameters in this study. Finally, a very fine surface roughness of Ra=2.12nm was obtained after MR polishing.

극저온 절대복사계에 소급한 칸델라 국가표준 실현 (Realization of the national standard of candela traceable to the absolute cryogenic radiometer at KRISS)

  • 박승남;김용완;이동훈
    • 한국광학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.443-448
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    • 2004
  • 국제단위계 중의 하나인 칸델라 눈금을 두 개의 광도계를 사용하여 실현하였다. 광도계의 분광감응도는 광출력을 전기출력으로 치환하여 측정하는 극저온 절대복사계에 소급하여 측정하였다. 광도계 외부에 설치된 정밀 개구는 다이아몬드 회전가공기로 가공하였으며 그 면적은 불확도 0.05%(k = 1) 이내로 측정하였다. 이 광도계를 사용하여 광도 벤치 위에서 1 kW FEL 전구로 칸델라 단위를 실현할 때 불확도를 분광감응도, 감응도의 공간 균일도, 개구 면적, FEL 전구의 색온도와 위치 재현성을 고려하여 평가한 결과 0.25%(k = 1)를 얻었다. 실현한 눈금의 유효성을 확인하기 위하여 미국 NIST의 눈금과 비교한 결과 0.1% 이내에서 일치하였다.

Design and Development of a Single-photon Laser and Infrared Common Aperture Optical System

  • Wu, Hongbo;Zhang, Xin;Tan, Shuanglong;Liu, Mingxin;Wang, Lingjie;Yan, Lei;Liu, Yang;Shi, Guangwei
    • Current Optics and Photonics
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    • 제6권2호
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    • pp.171-182
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    • 2022
  • A single-photon laser and mid-wave infrared (MWIR) common aperture optical system was designed and developed to detect and range a long-distance civil aviation aircraft. The secondary mirror of the Ritchey-Chretien (R-C) optical system was chosen as a dichroic lens to realize the design of a common aperture system for the laser and MWIR. Point spread function (PSF) ellipticity was introduced to evaluate the coupling efficiency of the laser receiving system. A small aperture stop and narrow filter were set in the secondary image plane and an afocal light path of the laser system, respectively, and the stray light suppression ability of the small aperture stop was verified by modeling and simulation. With high-precision manufacturing technology by single point diamond turning (SPDT) and a high-efficiency dichroic coating, the laser/MWIR common aperture optical system with a 𝜑300 mm aluminum alloy mirror obtained images of buildings at a distance of 5 km with great quality. A civil aviation aircraft detection experiment was conducted. The results show that the common aperture system could detect and track long-distance civil aviation aircraft effectively, and the coverage was more than 450 km (signal-to-noise ratio = 6.3). It satisfied the application requirements for earlier warning and ranging of long-range targets in the area of aviation, aerospace and ground detection systems.

LED 빔조형에 의한 초소형 이미징 장치의 제조 기술 (LED Beam Shaping and Fabrication of Optical Components for LED-Based Fingerprint Imager)

  • 주재영;송상빈;박순섭;이선규
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권10호
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    • pp.1189-1193
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    • 2012
  • 본 연구는 초소형 광학 시스템을 구현할 수 있는 설계 및 제작의 방법론을 제시하고자 한다. 초소형 광학계에서는 조명 및 결상 광학소자의 성능과 소형화가 조광면의 균질도와 결상 된 이미지의 선명도에 중요한 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 얇은 두께로 실효 광도를 배가시키기 위한 초박형의 LED 빔조형 렌즈를 설계 제작하였다. 상기 렌즈는 중앙부의 비구면렌즈와 외각의 전반사 프레넬 가장자리 부로 구성되어 있다. 설계된 LED 빔조형 렌즈(직경 4.7 mm, 두께 0.6 mm)는 다이아몬드 선삭으로 중앙 비구면부의 전반사(TIR) 가장자리가 정밀하게 가공되었으며, LED 의 빔각을 150 도에서 17.5 도로 축소 시켰다. 다른 광학소자들 마이크로 프리즘, 결상광학용 프레넬 렌즈, 광가이드는 다양한 마이크로 나노 크기의 제조공정으로 일체형으로 성형되었다. 시작품으로 제작된 초소형 광학계($6.8{\times}2.2{\times}2.5mm$)는 마이크로 패턴을 결상의 가능성을 보여주었고, 지문인식용 초소형광학계로서의 성능을 검증하였다.