KR0161493B1 - 광학 결정 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 가공 대상물을 상부에 배치시킨 상태에서 회전 가능한 정반(51), 중심에 통공(26)이 형성되며 저부에 요부(27)가 형성된 원통형 본체 부재(21), 상기 본체 부재(21)의 요부(27)에 부착되며 상기 통공(26)과 상호 연통 가능한 통공을 지니는 수평 조절판 지지부재(23), 상기 수평 조절판 지지부재(23)의 하부에 조절 가능하게 부착되며 상기 통공(26)과 상호 연통 가능한 통공을 지니는 수평 조절 부재(24), 상기 수평 조절판 지지 부재(23)와 상기 수평 조절 부재(24) 사이의 거리를 조절할 수 있게 하는 조절 수단, 상기 원통형 본체 부재(21)를 상기 정반(51)위에 회전 가능하게 유지시키는 아암 부재(52) 및, 상기 원통형 본체 부재(21)의 상부에 설치된 자동 시준기(22)를 구비한 광학 결정 연마 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 광학 결정 연마 장치는 경면 가공시에 결정의 평면을 정밀 가공할 수 있다는 장점이 있다.

Description

광학 결정 연마 장치
제1도는 광학 결정의 연마 가공 단계를 순차적으로 도시한 개략도.
제2도는 본 발명의 광학 결정 연마 장치를 도시하는 단면도.
제3도는 제2도의 A부분을 확대 도시하는 단면도.
제4도는 제2도의 B부분을 확대 도시하는 사시도.
제5도는 광학 결정 연마 장치를 이용한 가공을 도시하는 전체적인 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 본체 지그 22 : 자동 시준기
23 : 수평 조절판 지지대 24 : 수평 조절판
25 : 광학 결정 26 : 통공
본 발명은 광학 결정 연마 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광학용 단결정의 표면을 경면(鏡面) 형성하도록 연마 가공하는 광학 결정 연마 장치에 관한 것이다.
최근 영상 및 음향 기기 연구 분야에서는 선명한 화질과 잡음없는 음질을 얻기 위하여 광 디스크에 영상과 음성 신호를 레이저로 동시에 기록하는 등의 레이저 응용 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 레이저 영상 및 음향 기기의 내부에는 광학 부품으로서 각종 광학용 단결정이 이용되고 있으며, 여기에 광학 부품으로 사용되는 광학 단결정 소자의 가공 정밀도는 레이저 빔의 출력과 효율에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 단결정 소자의 표면 가공에는 각도상의 오차 없는 정밀한 절단을 필요로 하며, 면의 평활도와 함께 대향하는 면들 사이의 평행도등이 소자의 성능 및 품질에 대한 중요 인자가 된다.
통상적인 광학용 단결정의 가공 방법은 제1도에 도시된 바와 같으며, 이것은 다음과 같이 설명될 수 있다.
우선 원상태의 광학 단결정을 소정의 방위로 절단하여 벌크(bulk)상의 결정으로 만든다. 다음에 벌크 결정을 소자의 크기로 절단한다. 소자 크기의 결정은 경면 가공을 위하여 유리판 위에 마운팅되어야 한다. 유리판에 대한 결정의 마운팅은 왁스를 이용하게 된다. 왁스 마운팅된 결정은 마찰에 의한 경면 가공을 받게 된다. 일면에 대한 경면 가공이 완료되면 결정을 뒤집는다. 이후에 다른 면에 다시 왁스를 도포하여 유리판에 접촉시키고 경면 가공을 수행한다. 결정의 평행한 양면에 대한 경면 가공이 완료된 이후에는 유기 용제로 왁스를 세척함으로써 가공을 완료하게 된다.
위와 같은 가공 방법을 이용하고 단결정의 경면 가공은 몇가지 문제점을 지닌다. 원결정을 처음에 소정 방위로 절단한 이후에는 절단면이 각도 오차 없이 유지되어야 하는데, 위와 같은 경면 가공 중에 절단면에 변형이 발생하여 절단면의 최초 상태를 유지하기가 곤란하다. 또한 면의 평활도와 특히 면과 면 사이의 평행도등 가장 중요한 가공 정밀도에 있어서, 가공중에 이를 측정할 수 있는 방법에 없으므로 가공 정밀도가 저하된다. 광학 결정의 각도 및 면 정밀도의 오차는 레이저의 출력과 효율을 저하시키는 요인 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 정말한 가공이 가능한 광학 결정 연마 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광학 결정의 경면 가공중에 평행면의 평행도를 측정하면서 연마 가공을 수행할 수 있는 광학 결정 연마 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광학 결정의 경면 가공중에 평행면의 평행도를 조절하면서 연마 가공을 수행할 수 있는 광학 결정 연마 방치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 가공 대상물을 상부에 배치시킨 상태에서 회전 가능한 정반, 중심에 통공이 형성되며 저부에 요부가 형성된 원통형 본체 부재, 상기 본체 부재의 요부에 부착되며 상기 통공과 상호 연통 가능한 통공을 지니는 수평 조절판 지지 부재, 상기 수평 조절판 지지 부재의 하부에 조절 가능하게 부착되며 상기 통공과 상호 연통 가능한 통공을 지니는 수평 조절 부재, 상기 수평 조절판 지지 부재와 상기 수평 조절 부재 사이의 거리를 조절할 수 있게 하는 조절 수단, 상기 원통형 본체 부재를 상기 정반위에 회전 가능하게 유지시키는 아암 부재 및, 상기 원통형 본체 부재의 상부에 설치된 자동 시준기를 구비한 광학 결정 연마 장치가 제공된다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 조절 수단은, 상기 수평 조절 부재에 형성된 통공을 통해서 상기 수평 조절판 지지 부재에 나사 결합되는 고정 나사, 상기 수평 조절 부재와 상기 수평 조절판 지지 부재를 상호 이격시키는 방향의 탄성력을 제공하는 탄성 부재, 상기 수평 조절판에 나사 결합되며 단부가 상기 수평 조절판 지지 부재의 표면에 접촉하는 조절 나사를 구비한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 고정 나사는 2개 이상 구비되며, 상기 조절 나사는 3개가 구비된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 조절 나사를 회전시킴으로써 상기 수평 조절 부재의 수평 기울기 각도가 조정될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 자동 시준기는, 상기 본체 지그에 형성된 통공을 통해서 빛을 입사는 조명 수단과, 상기 본체 지그에 형성된 통공을 통해서 반사되는 빛의 경로룰 변경하는 반사용 거울을 구비한다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.
제2도는 본 발명에 따른 광학 결정 연마 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
제2도를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 결정 연마 장치는 중심 부분에 통공(26)을 지니는 본체 지그(21)와, 상기 본체 지그(21)의 상부에 부착된 자동 시준기(auto collimator, 10)와, 상기 본체 지그의 하부에 부착된 수평 조절판 지지대(23) 및, 수평 조절판(24)을 구비한다. 수평 조절판 지지대(23) 및, 수평 조절판(24)에는 상기 본체 지그(21)의 통공(26)과 일렬로 배치되는 통공이 형성되어 있다. 수평 조절판(24)의 하부에는 경면 연마 가공을 받는 광학 결정(25)이 배치된다. 본체 지그(21)의 하부에는 도면 부호 27로 지시된 요부(凹部)가 형성되며, 요부(27)내에 상기 수평 조절판 지지대(23), 수평 조절판(24) 및 광학 결정(25)이 배치된다. 광학 결정(25)의 저부 표면은 본체 지그(21)의 저부 표면으로부터 돌출한다.
제2도에서 도면 부호 A로 표시된 부분은 자동 시준기(22)로서, 자동 시준기(22)는 본체 지그(21)의 중심부에 형성된 통공(26)을 통해서 본체 지그(21)의 요부(27)에 배치된 광학 결정을 관찰할 수 있다. 자동 시준기(22)의 원리는 제3도에 도시된 바와 같다. 자동 시준기에는 조명 수단(31)이 설치되어 있으며, 이 조명 수단(32)으로부터 방출되는 빛은 본체 지그(21)의 통공과, 수평 조절판 지지대(23) 및, 수평 조절판(24)의 통공을 통해 광학 결정(25)에 입사된다. 광학 결정(25)에 입사된 빛은 광학 결정(25)에 의해 반사되며, 반사된 빛(34)은 다시 통공들을 통과하게 된다. 자동 시준기(22)의 내부에는 반사용 거울(36)이 설치되어 있으므로, 반사광(34)은 거울(36)에 의해 경로가 직각으로 변경된다. 경로가 변경된 반사광(34)을 투시구(35)를 통해 관찰함으로써 광학 결정(25)의 표면 상태를 인식할 수 있다.
제4도는 제2도에서 도면 부호 B로 표시된 부분을 확대하여 도시한 것이다. 제4도에서 알 수 있는 바와같이, 수평 조절판 지지대(23)와 수평 조절판(24)은 상호간의 거리가 조절 가능하도록 고정 나사(43)로 고정된다. 고정 나사(43)는 수평 조절판 지지대(23)에 형성된 나사공(47)에 나사 결합되며, 수평 조절판(24)에 형성된 통공(44)을 통과한다. 고정 나사(43)의 헤드는 통공(4)의 내경보다 크게 형성되므로 수평 조절판(24)은 고정 나사(43)로부터 이탈될 수 없다. 수평 조절판 지지대(23)와 수평 조절판(24) 사이에서 고정 나사(43)에는 코일 스프링(42)이 결합된다. 코일 스프링(42)은 수평 조절판 지지대(23)와 수평 조절판(24)을 상호 이격될 수 있게 하는 탄성력을 제공한다.
수평 조절 나사(41)는 수평 조절판(24)의 나사공(48)에 나사 결합되며, 수평 조절 나사(41)의 단부(45)는 수평 조절판 지지대(23)의 저부 표면에 접촉한다. 수평 조절판(24)과 수평 조절판 지지대(23) 사이의 거리는 수평 조절 나사(41)를 회전시킴으로써 조절될 수 있다. 고정 나사(43)는 최소한 2개 이상이 제공되는 것이 바람직스러우며, 수평 조절 나사(41)는 원형의 수평 조절판 지지대(23)의 원형을 120도 분할하는 등간격으로 3개가 제공되는 것이 바람직스럽다.
작업자는 수평 조절 나사(41)를 회전시킴으로써 수평 조절판(24)의 수평 상태를 조절할 수 있다. 수평 조절판(24)은 스프링(24)의 탄성력에 의해 수평 조절판 지지대(23)로부터 이격되는 방향의 힘을 받고 있으므로, 3개의 수평 조절 나사(41)들중 하나를 조절함으로써 수평 조절판(24)의 수평 상태가 조절 가능한 것이다. 작업자는 제3도에 도시된 자동 시준기(22)의 투시구(35)를 통해 광학 결정(25)의 경면 가공상태를 관찰하면서 수평이 이루어졌는지의 여부를 검사한다. 만일 광학 결정(25)의 경면 가공이 수평 상태에서 이루어지지 않는다면 작업을 중지하고 조절 나사(41)를 조절함으로써 수평 조절판(24)의 기울기를 조정한다. 작업자는 3점 지지된 수평 조절 나사(41)들중 하나를 조절하여 수평 조절판(24)의 기울기를 조정할 수 있으며, 필요에 따라 작업 도중에 몇번이라도 수평 조절판(24)의 기울기를 조정할 수 있다.
제5도에는 위에 설명된 광학 결정 연마 장치를 이용하여 경면 가공을 실시하는 것이 도시되어 있다. 본체 지그(21)는 경면 연마용 정반(51)의 상부 표면에 배치된다. 제4도에 도시된 바와같이, 광학 결정(25)의 하부 표면은 본체 지그(21)의 하부 표면보다 아래에 위치하므로, 경면 연마용 정반(51)의 상부 표면과 접촉하는 것은 광학 결정의 하부 표면이다. 정반(51)과 결정(25) 사이에는 왁스를 도포한다. 원통형 본체 지그(21)의 외주면은 아암(52)에 의해 지지된다. 경면 연마 가공시에는 경면 연마용 정반(51)이 일방향으로 회전하며, 그에 따라 정반(51)과 결정(25) 사이에 발생하는 마찰력에 의해 연마 가공이 이루어진다. 결정(25)이 정반(51)의 회전력을 받으면 본체 지그(21)도 회전하게 되며, 따라서 정반(51)과 본체 지그(21)는 같은 방향으로 상대 회전 운동을 하게 된다. 위에 설명한 바와 같이 작업자는 자동 시준기(22)를 통해 결정(25)의 경면 상태를 검사할 수 있으며, 결정(25)의 표면이 수평을 이루지 않으면 조절 나사(41)를 통해 수평 상태를 조정한다.
본 발명에 따른 광학 결정 연마 장치는 경면 가공시에 결정의 평면을 정밀 가공할 수 있다는 장점이 있다. 예를 들면 특정 방위로 절단한 결정을 평행한 면들 사이의 각도 오차가 ±0.001°이내가 되도록 가공할 수 있다. 이는 종래 기술에 따른 연마 장치의 가동 정밀도보다 500배 이상 향상된 값이다. 또한 정밀 가공이 가능하기 때문에 결정에서의 레이저 반사를 최소화할 수 있고, 레이저의 출려과 효율을 100% 발휘할 수 있게 한다. 본 발명의 광학 결정 연마 장치는 Nd:YAG, Nd:YVO4, LiNbO3, LiTaO3, KTP등의 결정 소자 가공에 유효하게 적용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 결정되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 가공 대상물을 상부에 배치시킨 상태에서 회전 가능한 정반(51), 중심에 통공(26)이 형성되며 저부에 요부(27)가 형성된 원통형 본체 부재(21), 상기 본체 부재(21)의 요부(27)에 부착되며 상기 통공(26)과 상호 연통 가능한 통공을 지니는 수평 조절판 지지 부재(23), 상기 수평 조절판 지지 부재(23)의 하부에 조절 가능하게 부착되며 상기 통공(26)과 상호 연통 가능한 통공을 지니는 수평 조절 부재(24), 상기 수평 조절판 지지 부재(23)와 상기 수평 조절 부재(24) 사이의 거리를 조절할 수 있게 하는 조절 수단, 상기 원통형 본체 부재(21)를 상기 정반(51)위에 회전 가능하게 유지시키는 아암 부재(52) 및, 상기 원통형 본체 부재(21)의 상부에 설치된 자동 시준기(22)를 구비한 광학 결정 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조절 수단은, 상기 수평 조절 부재(24)에 형성된 통공(44)을 통해서 상기 수평 조절판 지지 부재(23)에 나사 결합되는 고정 나사(43), 상기 수평 조절 부재(24)와 상기 수평 조절판 지지 부재(23)를 상호 이격시키는 방향의 탄성력을 제공하는 탄성 부재(42), 상기 수평 조절판(24)에 나사 결합되며 단부(45)가 상기 수평 조절판 지지 부재(23)의 표면에 접촉하는 조절 나사(41)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 결정 연마 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고정 나사(43)는 2개 이상 구비되며, 상기 조절 나사(41)는 3개 구비되는 것을 특징으로 하는 광학 결정 연마 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 조절 나사(41)를 회전시킴으로써 상기 수평 조절 부재(24)의 수평 기울기 각도가 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 결정 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자동 시준기(22)는, 상기 본체 지그(21)에 형성된 통공(26)을 통해서 빛을 입사하는 조명수단(32)과, 상기 본체 지그(21)에 형성된 통공(26)을 통해서 반사되는 빛의 경로는 변경하는 반사용 거울(36)을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 결정 연마 장치.
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