Demand for optical glass device used for lighting could increase rapidly because of LED lighting market growth. The optical glass devices that have been formed by hot press molding process the desired optical performance without being subjected to mechanical processing such as curve generation or grinding. EL-Max material has been used for many engineering applications because of their high wear resistance, high compressive strength, corrosion resistant and very good dimensional stability. EL-Max is very useful for a glass lens mold especially at high temperature and pressure. The performance and reliability of optical components are strongly influenced by the surface damage of EL-Max during grinding process. Therefore, the severe process condition optimization shall be necessary for the highly qualified EL-Max glass lens mold. To get the required qualified surface of EL-Max, the selection of type of the diamond wheel is also important. In this paper, we report best grinding conditions of ultra-precision grinding machining. The grinding machining results of the form accuracy and surface roughness have been analyzed by using Form Talysurf and NanoScan.
A Light Emitting Diode(LED) is a semiconductor device which converts electricity into light. LEDs are widely used in a field of illumination, LCD(Liquid Crystal Display) backlight, mobile signals because they have several merits, such as low power consumption, long lifetime, high brightness, fast response, environment friendly. In general, LEDs production does die bonding and wire bonding on board, and do silicon and phosphor dispensing to protect LED chip and improve brightness. Then lens molding process is performed using mixed liquid silicon rubber(LSR) by resin and hardener. A mixture of resin and hardener affect the optical characteristics of the LED lens. In this paper, computational design of static mixer was performed for mixing of liquid silicon. To evaluate characteristic of mixing efficiency, finite element model of static mixer was generated, and fluidic analysis was performed according to length of mixing element. Finally, optimal condition of length of mixing element was applied to static mixer from result of fluidic analysis.
본 연구에서 개발하는 성형렌즈는 그림1과 같이 한쪽 면이 비구면인 평볼록 형상이다. Glass렌즈의 고온압축성형을 위해서는 초정밀 가공기술로 제작된 성형Mold가 필요하며, Mold재질에 따른 성형기술의 확립이 필수적이다. 또한, 성형Mold의 표면과 융착반응이 없는 Glass소재가 요구된다. 본 실험을 위한 성형Mold는 코발트(Co) 함량 0.5 %의 초경합금(WC; 일본, Everloy社, 002K)을 초정밀 연삭가공하여 제작하였다. Glass소재는 전이점(Transformation Point; Tg) $572\;^{\circ}C$,항복점(Yielding Point; At) $630\;^{\circ}C$의 열적 특성을 갖는 K-BK7(일본, Sumita社)을 사용하였으며, d선에서 굴절률 및 아베수는 각각 1.51633, 64.1이다. 비구면 Glass렌즈 성형은 GMP(Glass Molding Press; 일본, Sumitomo社, Nano Press-S)장비를 사용하여 성형온도 $625\;^{\circ}C$, 서냉온도 $550\;^{\circ}C$로 고정하고 성형압력를 200-800 N 범위에서 변화시켰다. 표 1에 성형변수로 사용한 서냉속도와 서냉전환온도 조건을 나타낸다. 표1과 같이 각 서냉조건별로5장의 렌즈를 성형 후 특성값이 평균치에 가까운 3장을 선별하여 그 특성을 비교하였다. 각 조건에 따른 성형렌즈의 형상정도(일본, Panasonic社, UA3P, 자유곡면형상측정기), 두께(일본, Mitutoyo社, MDC-25M, 마이크로메터), 굴절률(일본, Shimatus社, KPR-200, 정밀굴절률측정기) 및 MTF[해상도](독일, Trioptics社, Image Master HR, MTF-Field)를 측정하여 각각의 광학적 특성을 비교 평가하였다. 비구면 Glass렌즈 성형장비와 형상측정기를 그림 2, 3에 각각 나타낸다.
차량용 HUD는 자동차 전면 유리창에 안전 운전과 편의 운전 관련 다양한 정보를 표시해 주는 장치로 중요한 역할을 수행한다. 본 논문에서는 증강현실 기술에 적용이 가능한 대면적 비구면 자유형상 미러를 가공하기 위해 초정밀 가공기를 이용하여 가공을 실시하였고 그 결과를 측정하였다. 초정밀 다이아몬드 절삭은 정밀도가 높을 뿐만 아니라 표면 거칠기와 잔류 응력을 낮게 할 수 있어서 우수한 표면 무결성을 갖는 고급 부품의 생산에 유리하다. 또한 비구면 자유 형상의 몰드를 사용함으로써 광학 전달 함수의 개선, 왜곡 경로의 감소 및 특수 이미지 필드 곡률의 실현과 같은 장점을 얻을 수 있다. 이와 같은 비구면 자유형상 금형을 가공하기 위한 방법으로는 초정밀가공기를 이용한 다이아몬드 절삭 방법을 사용하였으며, 제작된 비구면 자유형상 미러 금형의 평가는 비구면 형상 측정기를 이용하여 실시하였다. 이러한 방법에 의해 $1{\mu}m$ 이하의 형상 정밀도(PV)와 $0.02{\mu}m$ 이하의 표면 거칠기(Ra)를 갖는 비구면 자유형상 금형을 제작할 수 있었다.
폴리머 안경렌즈를 제조할 때 가시광선 영역에서 투과되는 빛을 증가시키고, 안경렌즈 표면에 형성되는 허상을 방지하는 반사방지 기능은 매우 중요하다. 본 연구에서는 굴절률 1.56, 1.60 및 1.67을 갖는 안경렌즈를 폴리머 렌즈 모노머 및 이염화 이부틸 주석 촉매제, 알킬 인산 에스터 이형제 등의 혼합물을 인젝션 몰드 방법으로 열중합 공정을 적용하여 제조하였다. 폴리머 안경렌즈 표면에서의 반사방지 효과를 조사하기 위하여 다층 박막 반사방지 코팅 구조(양면 또는 단면 코팅), 3층 박막의 Gaussian gradient-index profile 불연속 근사 반사방지 코팅 구조, 3층 박막의 quarter-wavelength 근사 반사방지코팅 구조 등 다양한 반사방지 코팅 구조를 설계하였고, E-beam 증착 시스템을 이용하여 열중합공정으로 제조된 폴리머 안경렌즈에 각각 코팅하였다. 폴리머 안경렌즈의 광학적 특성은 UV-visible spectrometer로 분석하였다. 반사방지 코팅 층을 구성하는 박막의 굴절률, 표면 거칠기 등의 소재 특성은 Ellipsometer와 원자힘 현미경(AFM)으로 분석하였다. 분석결과, 굴절률 1.56의 낮은 굴절률을 갖는 폴리머 안경렌즈에서 가장 효과적인 반사방지 코팅 구조는 다층 박막 반사방지 코팅 구조의 양면코팅이었다. 하지만 굴절률 1.67의 고굴절률 안경렌즈에 대해서는 3층 박막의 Gaussian gradient-index profile 불연속 근사반사방지 코팅 구조의 양면 코팅도 다층박막 반사방지 코팅구조의 양면코팅에 상응하는 반사방지 효과를 나타내었다.
Laser surface hardening technologies have been used to improve characteristics of wear and to enhance the fatigue resistance for mold parts. The objective of this research work is to investigate the influence of the process parameters, such as power of laser and defocused spot position, on the characteristics of laser surface hardening for the case of SKD61 steel. CW Nd:YAG laser is selected as the heat source. The optical lens with the elliptical profile is designed to obtain a wide surface hardening area with a uniform hardness. From the results of the experiments, it has been shown that the maximum hardness is approximatly 740 Hv when the power, focal position and the travel of laser are 1,095 W, +1mm and 0.3 m/min, respectively. In addition, the hardening width using the elliptical lens was three time larger than that using the defocusing of laser beam.
Laser surface hardening technologies have been used to improve characteristics of wear and to enhance the fatigue resistance fur mold parts. The objective of this research work is to investigate the influence of the process parameters, such as power of laser and defocused spot position, on the characteristics of laser surface hardening for the case of SKD61 steel. CW Nd:YAG laser is selected as the heat source. The optical lens with the elliptical profile is designed to obtain a wide surface hardening area with a uniform hardness. From the results of the experiments, it has been shown that the maximum average hardness is approximatly 780 Hv when the power, focal position and the travel of laser are 1,095 W, 0mm and 0.3 m/min, respectively. In samples treated with lower scanning speeds, some small carbide particles appear in the interdendritic regions. This region contains fine martensite and carbide in proportions which depend on the local thermal cycle.
Lee, Mu Hyeon;Ryu, Taesu;Kim, Young-Hoon;Yang, Jin-Kyu
Current Optics and Photonics
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제5권5호
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pp.500-505
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2021
We demonstrated a wide-fan-angle flat-top irradiance pattern with a very narrow linewidth by using an aspheric lens and a long-pitch reflective diffraction grating. First, we numerically designed a diffraction-based linear beam homogenizer. The structure of the Al diffraction grating with an isosceles triangular shape was optimized with 0.1-mm pitch, 35.5° slope angle, and 0.02-mm radius of the rounding top. According to the numerical results, the linear uniformity of the irradiance was more sensitive to the working distance than to the shape of the Al grating. The designed Al grating reflector was fabricated by using a conventional mold injection and an Al coating process. A uniform linear irradiance of 405-nm laser diode with a 100-mm flat-top length and 0.176-mm linewidth was experimentally demonstrated at 140-mm working distance. We believe that our proposed linear beam homogenizer can be used in various potential applications at a precise inspection system such as three-dimensional morphology scanner with line lasers.
LCD-BLU(Liquid Crystal Display - Back Light Unit) consists of several optical sheets: LGP(Light Guiding Plate), light source and mold frame. The LGP of LCD-BLU is usually manufactured by etching process and forming numerous dots with $50{\mu}m$ in diameter on the surface. But the surface roughness of LGP with etched dots is very high, so there is much loss of light. In order to overcome the limit of current etched dot patterned LGP, optical pattern design with microlens of $50{\mu}m$ diameter was applied in the present study. The microlens pattern fabricated by modified LiGA with thermal reflow process was applied to the optical design of LGP and optical simulation was carried out to know tendency of microlens patterned LGP simultaneously. The attention was paid to the effects of different aspect ratio(i.e. $0.2\sim0.5$) of optical pattern conditions to the brightness distribution of BLU with microlens patterned LGP. Finally, high aspect ratio microlens patterned LGP showed superior results to the one made by low aspect ratio in average luminance.
The usage of ultra-precision machining is increasing by the manufacturing of precision optical elements such as camera lens, laser printer, CD player, DVD and microscope parts etc.. The WC alloy material is in wide use by mold core to improve the productivity and accuracy in manufacturing those precision parts. The WC alloy mould core can be machined effectively by the parallel grinding process which is an excellent technique for manufacturing of surface profile hard to machining materials such as the hardened metal alloy, Ceramics, Glass and so on. Magnetic assisted polishing as a final polishing process has also been utilized to obtain ultra-precision mirror surface with the elimination of traces presented on ground surface. It is able to deduce the optimal ultra-precision machining conditions of the WC alloy material from the experiment and analyses results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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