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제안 방법
- 00D 렌즈의 천연 다이아몬드 초정밀가공은 국내에서는 처음으로 시도 되는 것으로 초정밀가공기와 초정밀도의 형상을갖는 공구, 초정밀 지그를 필요로 하였다. Fig. 9 에서 보여주듯이 Freeform 700A 를 이용하여 직경 70 ㎜ 의 비구면 안경렌즈를 가공 하였다.
- 본 연구에서는 이러한 선행연구를 기반으로 구면을 가진 안경렌즈를 통하여 비축 방향으로 물체를 바라볼 때 발생할 수 있는 비점수차 량을 정량적으로 분석하였고 이를 반영하여 비점수차를 최소화할 수 있는 렌즈 면의 곡률반경과 원추상수(conic constant)를 구했다. 그 결과, 비점수차를 보정하여 선명한 주변시(peripheral vision)를 줄 수 있는 근시용 안경렌즈를 설계하였다. 그리고 이 설계 값을 가지고 직접 렌즈를 가공하여 그 결과를 분석하였다.
- 60 Index Resign 의 초정밀 절삭특성을 파악하기 위하여 Freeform 700A 자유곡면가공기와 천연다이아몬드 공구를 사용하였다. 그리고 실험계획법의 완전요인 배치법을 이용하여 초정밀절삭조건(윗면경사각, 절삭속도, 이송속도, 절삭깊이)에 따른 표면거칠기를 측정 및 분석하여 다음과 같은 초정밀가공 조건과 결과를 얻을 수 있었다.
- 그 결과, 비점수차를 보정하여 선명한 주변시(peripheral vision)를 줄 수 있는 근시용 안경렌즈를 설계하였다. 그리고 이 설계 값을 가지고 직접 렌즈를 가공하여 그 결과를 분석하였다. 본 연구에서는 안경렌즈 설계와 고굴절 안경렌즈 소재에 대하여 실험계획법을 이용한 최적절삭 조건을 찾아 비구면 안경렌즈를 초정밀 가공하였다.
- 00D 렌즈를 설계하였다. 또한 이 렌즈의 가공을 위해 렌즈 소재가 되는 1.60 Index Resign 의 초정밀 절삭특성을 파악하기 위하여 Freeform 700A 자유곡면가공기와 천연다이아몬드 공구를 사용하였다. 그리고 실험계획법의 완전요인 배치법을 이용하여 초정밀절삭조건(윗면경사각, 절삭속도, 이송속도, 절삭깊이)에 따른 표면거칠기를 측정 및 분석하여 다음과 같은 초정밀가공 조건과 결과를 얻을 수 있었다.
- 본 연구는 위의 (1)식부터 (5)식까지를 이용하여 비축 방향의 비점수차를 최소화하고 렌즈 두께가 주는 영향을 고려한 근시 교정용 렌즈를 설계하였다. 설계에 사용된 렌즈 재료는 굴절률 ne가 1.
- 본 연구에서는 3 차 근사를 이용해 비점수차량을 계산하고 비구면 정도를 결정하는 원추상수 K 를 조절하여 눈의 회전에 따른 주변시의 비점수차를 제거한 -4.00D 렌즈를 설계하였다. 또한 이 렌즈의 가공을 위해 렌즈 소재가 되는 1.
- 본 연구에서는 실험을 통하여 얻어진 -4.00D 렌즈의 초정밀 최적가공조건을 이용하여 비구면 안경렌즈를 가공 하였다. -4.
- 그리고 이 설계 값을 가지고 직접 렌즈를 가공하여 그 결과를 분석하였다. 본 연구에서는 안경렌즈 설계와 고굴절 안경렌즈 소재에 대하여 실험계획법을 이용한 최적절삭 조건을 찾아 비구면 안경렌즈를 초정밀 가공하였다.3
- 최근에는 3 차 근사에 입각한 수차 이론과 비구면을 이용하여 안경렌즈의 주변부에서 발생하는 비점수차의 특성을 분석한 연구가 Atchison1 과 Miks2 등에 의해 수행되었다. 본 연구에서는 이러한 선행연구를 기반으로 구면을 가진 안경렌즈를 통하여 비축 방향으로 물체를 바라볼 때 발생할 수 있는 비점수차 량을 정량적으로 분석하였고 이를 반영하여 비점수차를 최소화할 수 있는 렌즈 면의 곡률반경과 원추상수(conic constant)를 구했다. 그 결과, 비점수차를 보정하여 선명한 주변시(peripheral vision)를 줄 수 있는 근시용 안경렌즈를 설계하였다.
- 안경렌즈를 설계할 때 반드시 고려해야 할 것은 주변시를 볼 때 생기는 비점수차의 영향이다. 이것은 곡률을 가진 렌즈에서 필연적으로 나타날 수 밖에 없는 제한 요소인데 이것을 제거하기 위해 3 차 근사(third-order approximation)에 입각한 방정식을 통해 비점수차 량을 계산하고 이것을 최소화할 수 있는 곡률반경과 원추상수를 찾고자 한다. 그림 1은 회전하는 눈에 대한 3 차 근사 광선추적을 보여주고 있다.
- 표면거칠기는 표면 형상 측정기 NT 2000 을 이용해 측정하여 표면조도를 얻었고 가공된 렌즈의 형상 정밀도는 초고정도 3 차원 측정기인 UA3P 를이용하여 측정 및 분석 하였다.
대상 데이터
- 1 ㎚이고 autofocusing 타입이다. 비구면 형상 측정은 초고정도 3 차원 표면형상측정기(ultra high accuracy 3-D profilometer) UA3P 를 이용하였다.
- 본 연구는 위의 (1)식부터 (5)식까지를 이용하여 비축 방향의 비점수차를 최소화하고 렌즈 두께가 주는 영향을 고려한 근시 교정용 렌즈를 설계하였다. 설계에 사용된 렌즈 재료는 굴절률 ne가 1.597 이고 Abbe 값이 42 인 1.60 Index Resin 을 사용했는데, 이 재료는 플라스틱이라 가볍고 높은 굴절률로 인하여 같은 도수라도 저 굴절률 렌즈 보다 두께를 더 얇게 만들 수 있어 경량화에 유리하다.
- 여기에서 렌즈와 눈의 중심까지의 거리 1/ L2’는 일반적으로 알려진 27 mm 를 사용하였다.
- 표면거칠기 측정장비는 비접촉식 표면형상 측정기 NT2000 을 사용하였으며 측정기의 측정범위는 최대 100 ㎜×100 ㎜이며, 높이방향 측정범위로는 0.1 ㎚~150 ㎛, 분해능은 0.1 ㎚이고 autofocusing 타입이다.
데이터처리
- 00D 렌즈의 초정밀 최적절삭조 건을 찾기 위해 실험계획법 상의 Kn 요인배치법을 이용하여 실험 테이블을 작성하였다. Table 3 에 보여주듯이 표기한 각각의 인자들을 3 수준으로 하여 각각의 변화에 따른 표면 거칠기를 MINITAB 의 분산분석기법을 이용하여 평가하였고 이것이 초정밀 절삭가공에 미치는 영향을 분석하였다.
이론/모형
- 앞서 설계한 -4.00D 렌즈의 초정밀 최적절삭조 건을 찾기 위해 실험계획법 상의 Kn 요인배치법을 이용하여 실험 테이블을 작성하였다. Table 3 에 보여주듯이 표기한 각각의 인자들을 3 수준으로 하여 각각의 변화에 따른 표면 거칠기를 MINITAB 의 분산분석기법을 이용하여 평가하였고 이것이 초정밀 절삭가공에 미치는 영향을 분석하였다.
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