KR100957918B1 - 레이저빔 조사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발사체의 진행을 가이드하는 중공이 형성된 배럴; 발사체에 추진력을 가하여 상기 배럴의 외부로 발사하는 추진력 제공부; 및 상기 배럴의 중공에 레이저빔의 광축이 정렬되도록 구비되어 상기 발사체의 진행방향으로 레이저빔을 조사하는 레이저모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 조사장치를 개시한다.

레이저빔, 발사체, 추진력, 탄도, 잔상효과

Description

레이저빔 조사장치{LASER BEAM IRRADIATION APPARATUS}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따라 레이저빔의 진행궤적이 시각적으로 보여지게 되는 원리를 개략적으로 도식화한 도면,

도 2는 도 1의 과정에 따라 잔상효과를 통해 레이저빔의 진행궤적이 표시되는 모습을 개략적으로 도식화한 도면,

도 3은 본 발명에 따라 레이저빔을 점멸제어함으로써 공간상에 문자를 표시한 모습을 보여주는 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 조사장치의 구성을 도시하는 도면,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저빔 조사장치의 구성을 도시하는 도면이다.

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<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

1...발사체 10...배럴 11...레이저모듈

12...에어탱크부 13...에어공급관 14...구동밸브

15...고정핀

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본 발명은 레이저빔 조사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진행궤적이 보여질 수 있도록 레이저빔을 조사하여 다양한 분야에 응용이 가능하도록 하는 레이저빔 조사장치에 관한 것이다.

레이저빔은 위상이 고른 단색광으로서 잘퍼지지 않고 직진성 및 집광성이 뛰어난 특성으로 인해 정밀가공, 계측, 디스플레이 장치 등 다양한 산업분야에 널리 활용이 되고 있다.

이러한 레이저빔은 물체에 충돌하여 반사나 산란될 경우에만 관찰이 가능하 므로 빔의 진행경로 상에 먼지나, 연기, 물방울 등의 산란체를 뿌려놓기 전에는 그 진행궤적을 육안으로 확인할 수 없는 것이 사실이다.

따라서 종래의 레이저는 주로 스폿(spot) 형태로 이용이 되었으며, 뛰어난 직선성을 가지는 빔의 궤적부분은 시각적으로 활용할 수 없는 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점에 착안하여 창출된 것으로서, 레이저빔의 진행궤적을 표시할 수 있도록 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사장치를 제공하는 데 목적이 있다.

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상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 레이저빔 조사방법은, 추진력을 가하여 발사체를 발사하는 단계; 및 상기 발사체가 직진운동하는 범위 내에서 상기 발사체의 후방으로부터 상기 발사체로 레이저빔을 조사하는 단계;를 포함한다.

상기 레이저빔의 조사 시, 레이저빔이 이산적으로 표시되도록 상기 레이저 모듈의 점멸패턴을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 발사체의 후방으로부터 상기 발사체 방향으로 레이저빔의 조사가 가능하도록 구비된 레이저모듈; 및 상기 발사체에 추진력을 가하기 위한 추진력 제공부;를 포함하고, 추진력에 의해 상기 발사체가 직진운동하는 범위 내에서 상기 레이저모듈을 구동하여 상기 발사체에 레이저빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 조사장치가 제공된다.

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부가적으로 본 발명에는 레이저빔의 진행궤적이 이산적으로 표시되도록 상기 레이저모듈의 점멸패턴을 제어하는 점멸제어부;가 더 포함될 수 있다.

부가적으로, 상기 발사체의 표면에는 자외선 여기 형광체층이 형성되고, 상기 레이저모듈에서 자외선 영역의 레이저빔이 방사되도록 구성될 수 있다.

상기 발사체의 표면에는 광반사층 또는 광산란층 중 어느 하나가 형성되는 것이 바람직하다.

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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따라 레이저빔의 진행궤적이 시각적으로 보여지게 되는 원리를 개략적으로 도식화한 것이다.

도면에서 단계A는, 내부 중공에 발사체(1)가 수용되는 배럴(barrel)(10)을 구비함과 더불어, 발사체(1)의 진행축과 동일축 상에 놓이도록 발사체(1)의 후방에 고정되어 발사체(1)측으로 레이저빔을 조사하게 되는 레이저모듈(11)을 구비한 상태를 나타내는 도면이다.

이러한 상태에서 발사체(1)에 추진력을 가하여 발사체(1)를 발사시킴과 더불어 상기 레이저모듈(11)을 구동하여 발사체(1)에 레이저빔을 조사하게 되면, 단계B, 단계C 및 단계D에 순차적으로 나타난 바와 같이 발사체(1)는 그 표면에 레이저빔이 조사되어 반사 혹은 산란된 상태로 전방으로 진행하게 된다.

이때 발사체(1)가 비행함에 따라 도 2에 나타난 바와 같이 잔상효과가 얻어지므로 발사체(1)에서 반사/산란된 광은 연속적인 직선을 그리며 진행하여 결국 레이저빔의 진행궤적이 시각적으로 보여지게 된다. 레이저빔의 진행궤적이 시각적으로 보여질 수 있는 최대 유효거리는 비행중인 발사체(1)가 레이저빔의 폭(Width) 방향 영향권으로부터 완전히 벗어나는 지점까지로 제한된다. 따라서, 대기중에서 발사체(1)가 발사된 경우 중력, 바람, 공기저항 등 갖가지 요인으로 인하여 발사체(1)의 궤적이 이상적인 직선으로부터 다소 벗어나더라도 레이저빔의 빔폭 내에 발사체(1)가 일부분이라도 위치하는 거리 범위내에서는 본 발명의 목적을 달성할 수 있음을 당업자라면 잘 알 수 있을 것이다. 상기 최대 유효거리는 발사체(1)가 발사되는 주위 환경이나 발사속도, 레이저 빔폭 등에 따라 다양하게 변형 가능하다.

바람직하게 본 발명은 레이저빔의 조사와 발사체(1)의 발사가 동시에 이루어지도록 구성되나, 이에 한정되지 않고 레이저모듈(11)을 먼저 구동하여 목표물에 레이저빔을 조사한 상태에서, 배럴(10) 내부에 발사체(1)를 수용한 후 추진력을 가하여 발사가 이루어지도록 할 수도 있음은 물론이다.

또한, 본 발명은 일단 발사체(1)를 발사한 후 레이저모듈(11)의 점멸패턴을 제어하여 레이저빔의 진행궤적이 이산적으로 표시되도록 하는 것도 가능하다. 즉, 소정 주파수로 레이저모듈(11)을 점멸시킬 경우 레이저빔이 발사체(1)에 조사된 시점에 상응하는 발사체(1)의 위치에서만 광의 반사/산란이 이루어지게 되므로 미리 설정된 프로그램에 따라 발사체(1) 궤적상의 특정 지점에서만 시각적 표시가 이루어지도록 할 수 있다.

한편, 발사체(1)의 표면에 바람직하게 자외선 여기 형광체로 이루어지는 형광체층(미도시)을 형성하고, 상기 레이저모듈(11)로서 자외선 발진영역의 레이저를 채용하여 발사체(1)에 방사하게 되면 형광체의 종류에 따라 다양한 칼라의 빔 패턴을 얻을 수 있다. 예를 들어, 녹색 형광체가 그 표면에 코팅된 발사체(1)를 발사시킬 경우 녹색 레이저빔 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면 공간상의 특정 지점에 대하여 레이저광으로 마킹을 하는 것이 가능하게 되고, 레이저모듈(11)이 설치된 배럴(10)을 병렬로 복수개 구성한 후 레이저모듈(11)의 점멸패턴을 제어할 경우 예컨대, 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 소정의 문자나 이미지를 공간상에 표시하는 것도 가능하다.

비록, 도면에는 도시되지 않았으나 본 발명은 배럴(10)의 후단부를 축(axis)으로 하여 회동 혹은 회전시키면서 발사체(1)를 발사하고, 이에 동기하여 레이저모듈(11)의 점멸패턴을 제어함으로써 문자나 이미지를 공간상에 표시하도록 구성될 수도 있다.

도 4에는 상기와 같은 동작을 위한 레이저빔 조사장치의 일 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명은 배럴(10); 레이저모듈(11); 에어탱크부(12) 및 구동밸브(14)를 포함한다.

배럴(10)은 발사체(1)의 진행을 가이드하도록 내부 중공이 형성되어 있는 원통체에 해당한다.

배럴(10)의 중공 일측에 수용되는 발사체(1)로는 통상의 BB탄이나 페인트볼과 같은 구형체가 바람직하게 채용될 수 있으며, 그밖에 원통체 등 다양한 변형이 가능하다. 아울러, 상기 발사체(1)의 재료는 반드시 고체재료에 한정되지 않고 젤(gel)상태나, 예컨대 비누방울과 같은 유체상태의 재료로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 발사체(1)의 표면에는 예컨대, 크롬코팅을 통해 반사층을 형성하거나 미세 투명분말을 코팅하여 산란층을 형성하는 것이 바람직하며, 그밖에 대안으로 산란구조가 형성된 투명 혹은 반투명체로 구성됨으로써 시각적으로 보여지는 레이저빔의 휘도가 향상되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 발사체(1)의 후방, 즉 진행방향 반대편에는 발사체(1)의 진행축과 일치하는 광축(optical axis)으로 레이저모듈(11)이 고정설치되어 상기 발사체(1)로 레이저빔을 조사하게 된다. 이때, 상기 레이저모듈(11)로는 바람직하게 레이저다이오드가 채용되며, 그밖에 각종 기체레이저, 고체레이저 등의 레이저발생수단이 채용될 수 있다.

레이저모듈(11)은 배럴(10)의 내부중공에 고정설치되는 것이 바람직하나, 대 안으로 배럴(10)의 후단에 결합되어 고정된 상태로 설치되도록 하는 것도 가능하다.

부가적으로, 상기 레이저모듈(11)에는 점멸제어부(11a)가 전기적으로 접속되어 미리 설정된 점멸패턴 모드에 따라 레이저모듈(11)의 온오프(ON/OFF) 동작을 제어하도록 하는 것이 바람직하다.

에어탱크부(12)는 발사체(1)에 추진력을 가하기 위한 추진력 제공부로서, 배럴(10)에 수용된 상기 발사체(1)와 레이저모듈(11) 사이로부터 분기되는 에어공급관(13)을 경유하여 발사체(1)에 에어압력을 가하게 된다. 이때, 상기 에어탱크부(12)는 배럴(10)과 일체로 구성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 착탈결합된다. 상기 에어탱크부(12)에 수용되는 에어는 압축공기일 수 있으며, 특정 성분의 가스일 수도 있다.

에어공급관(13)은 발사체(1)에 가해지는 에어압력을 보다 높이도록 배럴(10)의 후방으로 기울어진 형태로 분기되는 것이 바람직하나, 대안으로 배럴(10)의 길이방향과 수직을 이루며 분기된 형태로 구성될 수도 있다.

상기 에어공급관(13)은 구동밸브(14)를 통해 선택적으로 개폐된다. 이때, 에어공급관(13)을 개폐하기 위한 밸브는 공지되어 있는 다양한 기술이 채용될 수 있으므로 그 상세 구조에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 5에는 본 발명에 따른 레이저빔 조사장치의 다른 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에 의하면 특히, 레이저모듈(11)의 후방으로부터 에어가 유입되어 발사체(1)에 가해지는 추진력을 보다 증대시키게 된다.

이를 위해, 레이저모듈(11)은 발사체(1)의 진행축과 동일축으로 발사체(1)의 후방에 고정설치되는 한편, 에어유입을 위한 통로를 형성하도록 상기 배럴(10)의 내벽으로부터 이격되며 설치되어 발사체(1)로 레이저빔을 조사하게 된다.

또한, 에어탱크부(12)는 상기 레이저모듈(11)의 후방에 설치되고, 내부 공간에는 발사체(1)에 추진력을 제공하기 위한 에어가 충진된다.

상기 레이저모듈(11)을 배럴(10)의 내벽으로부터 이격시키기 위해서는 배럴(10)의 지름을 가로지르는 고정핀(15)으로 레이저모듈(11)의 몸통부분을 고정시키는 것이 바람직하다.

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이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따르면 레이저빔의 진행궤적이 탄도를 따라 표시되므로 흥미진진함을 제공함은 물론, 임의의 공간상에서 선형 혹은 이산적 광 표시가 요구되는 다양한 분야에 폭넓게 응용될 수 있는 효과가 있다.

예를 들어, 본 발명은 레이저빔 울타리나, 폭발위험이 전혀 없는 불꽃놀이 수단으로 사용될 수 있으며, 공항에서의 새쫓는 수단으로 사용될 수 있고, 광축과 탄도가 일치하므로 정확한 조준이 가능한 레이저 사이트로도 활용이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 형광체가 표면에 코팅된 발사체와 자외선 방사 레이저모듈을 구성하여 다양한 칼라의 레이저빔 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 임의의 공간상에 소정 패턴의 이미지를 표출하는 것이 가능하다.

Claims (12)

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3. 발사체의 진행을 가이드하는 중공이 형성된 배럴;

   발사체에 추진력을 가하여 상기 배럴의 중공을 통해 외부로 발사하는 추진력 제공부; 및

   상기 배럴의 중공에 레이저빔의 광축이 정렬되도록 구비되어 상기 발사체의 진행방향으로 레이저빔을 조사하는 레이저모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 조사장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 발사체의 비행중에 상기 레이저모듈의 점멸패턴을 제어하는 점멸제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저빔 조사장치.
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