구면연마

본문내용

여주는 공정(충진), 이 렌즈를 기준이 되는 툴에 물의 표면장력을 이용하여 붙여주는 공정(흡부), 렌즈를 접착시킬 툴에 고주파로 열을 가하여 피치를 약간 녹여 렌즈를 접착시키는 공정(프레스)등으로 세분될 수 있다. 이중 우리가 한 것은 피치에 고주파로 열을 가하여 녹인 후 렌즈를 고정시키는 방법으로 하였다.
렌즈 접착 순서
① 고체의 피치를 고주파 가열기를 이용하여 완전히 녹인다.
② 피치를 부을 평면 연마 툴의 가장자리에 종이테이프 등으로 일정한 높이로 맞추어 붙인다.
③ 접착시킬 렌즈를 연마할 면에 바셀린을 바른 후 연마반에 올려놓는다.
④ 피치가 잘 붙게 하기 위하여 테이프를 붙인 연마 툴을 가열한 후 피치를 붙는다. (피치가 뜨겁기 때문에 조심하여야 한다.)
⑤ 빠른 시간에 바셀린을 이용하여 렌즈를 붙인 연마반을 피치를 부은 연마 툴 위에 살짝 올려놓는다. (연마반의 무게 때문에 렌즈가 피치 속으로 적당히 들어가 여러 개의 렌즈가 모두 같은 높이로 된다.)
⑥ 피치가 어느 정도 굳으면 연마반을 옆으로 밀어 떼어버린다.
⑦ 피치가 적당히 굳으면 연마 툴 가장자리의 테이프를 뜯어버리고 가장자리를 칼을 이용해 다듬어 연마 시 떨어져서 연마제와 섞이는 일이 없도록 한다.
⑧ 피치가 완전히 굳을 때까지 놓아둔다.
일차연마
일차연마는 smoothing에 해당하는 공정을 나타낸 말로 SiC(산화규소)로 된 연마제를 사용하여 커브제너레이션에 의해 가공된 면을 보다 곱고, 좀 더 완성품의 치수에 가까운 렌즈면으로 가공해주는 역할을 한다.
#800연마제를 사용한다. 렌즈를 붙인 연마 툴을 연마반 위에 올려놓고 전원을 켠 뒤 연마제가 적당량이 적당한 곳에 뿌려 지도록 잘 조절한다. 빠른 시간에 연마하기 위하여 위에 무거운 추를 올려놓아도 된다. ＃800으로 연마를 마친 후 깨끗하게 씻은 후 다른 연마제에서 연마를 하여야 한다.
이차연마
Polishing에 해당하는 공정으로 CeO2(산화세륨)를 사용하여 렌즈의 가공면을 투명하게 해주는 역할을 한다. 유리의 가공량이 매우 작기 때문에 일차연마에서 가공이 잘못된 것을 이 단계에서 수정한다는 것은 매우 어려우므로, 불량이 발생한 경우에는 앞의 일차연마 공정으로 되돌아가서 다시 작업을 해야 한다. 면의 형상을 원기를 써서 그 간섭무늬를 관찰함으로써 보다 정밀하게 파악할 수 있으며, 가공 중에 생긴 흠집. 즉, 이차연마 후에 남아있는 일차연마의 흔적들이 문제가 된다.
연마 순서
① 일차연마가 끝난 연마 툴을 깨끗이 씻은 후 Polishing을 할 수 있는 연마대의 연마반 위에 올려놓는다.
② 제어 Box에서 PUMP ON 버튼을 누른 후 연마제의 양과 위치를 적당히 조절한다.
③ MAIN ON 버튼을 누른다.
표면검사
이차 연마가 끝난 렌즈는 틀에서 떼어내기 전에 이차연마 중에 생긴 흠집이나 이차연마 후에도 남아있는 일차연마의 흔적들에 대해서 검사를 실시한다. 또한 면의 형상이나 곡률반경에 대해서는 원기를 사용하여 검사한다. 만일 이 단계에서 불량이 발견되면 일차연마부터 다시 가공하거나 렌즈의 두께가 다시 가공하기 어려울 정도로 얇아진 경우는 폐기해 버리게 된다.
렌즈 떼기
검사결과 양품으로 판정 받은 렌즈는 냉동실 내에 넣어져 온도를 낮추어서 유리와 피치의 열팽창률이 다른 점을 이용하여 접착되어 있던 틀로부터 분리시키게 된다. 이때 잘 떨어지지 않는 렌즈는 고무망치로 약하게 치거나 대나무 조각으로 밀어서 떼어낸다.
세척
떼어낸 렌즈는 초음파 세척을 해주게 된다. 초음파 세척기는 여러 개의 약품 조로 이루어져 있다. 각 조에는 각기 다른 약품이 들어있어 여러 종류의 오염을 제거할 수 있도록 되어 있다. 유리의 종류에 따라서는 재질이 약해서 초음파 세척에 의해 잔금이 생기는 것이 있으므로 이때에는 초음파의 강도를 낮추는 등의 조치를 취한다. 그러나 실험실에 초음파 세척기가 없으므로 피치가 지용성인 것을 이용하여 휘발성 액체를 이용하여 마지막으로 렌즈에 붙어있는 피치 조각을 제거하였다.
보호막 칠하기
연마된 면은 공기중의 먼지나 연마제, 취급상의 부주의 등에 의하여 흠집이 생기기 쉽고 피치용액으로 된 보호막을 칠해주게 된다. 이러한 보호막은 뒤에 렌즈를 접착시키기 위하여 열을 가하게 될 때에도 변색을 막아주는 효과가 있다. 두 번째 면에 대한 렌즈 붙이기에서 세척까지의 공정은 첫 번째 면을 연마할 때와 동일하다.
검사
두 번째 면까지의 연마가 끝난 후에 하는 검사는 앞서 흠집검사 이외에 렌즈의 두께 등이 추가로 검사된다. 또한 툴에 부착되어 있을 때에는 좋은 표면 형상을 나타내던 렌즈도 툴에서 떼어내고 나면 형상이 변하는 수가 있으므로 다시 뉴턴링 검사를 한다.
3. 실험결과
1) 곡률 측정
R1
R2
곡률(R2-R1)
오차
82.1
180.5
98.4
-1.6
2) 초점거리 측정
배율
0.5
1
2
3
평균
측정치
193.5
97
48.5
32.4
초점거리
96.75
97
97
97.2
96.99
3) 뉴턴링
A
B
a
b
4) 렌즈
4. 고찰
이번 실험은 1학기 때 했던 평면 렌즈 가공에서 구면 렌즈가공으로 바뀐 것 말고는 가공하는 단계가 모두 같아 쉽게 할 수 있었다. 하지만 평면 렌즈 때와는 다르게 조금 어려운 점이 있었다면 피치를 붙일 때 평면 렌즈보다 더 얇게 했어야 구면의 모양이 잘 유지가 되는데 조금 높게 만드는 바람에 다시 붙여야했다. 우여곡절 끝에 렌즈를 피치에 붙였으나 너무 낮게 붙여버려 1차 연마를 한때 떨어져버릴 위험이 있어 충분한 시간을 주지 못하고 끝내게 되었다. 그러나 다행히도 연마가 잘 돼서 2차 연마를 들어갈 수 있었다. 첫 번째 면의 실수에 의해서 두 번째 면의 가공은 쉽게 진행 할 수 있었다. 하지만 연마기 위에 너무 무거운 추를 올려놓고 또 속도도 빨리 했으면서 너무 장시간을 가공하다보니 렌즈가 조금씩 깨지는 일이 벌어졌다. 그러면서 어떻게 하는 것이 렌즈가공에 좋은 속도와 시간인지를 알 수 있었다. 이렇게 해서 피치를 어떻게 해야 잘 붙이는 것인지와 연마기의 속도, 시간 등을 제대로 알 수 있는 실험이 되었다. 이렇게 가공한 렌즈를 이용하여 앞으로 있을 실험에 사용을 할 수 있을 것이다.

키워드

구면,   연마,   렌즈가공