KR101356204B1 - 라인 레이져 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라인 레이져 모듈에 관한 것으로, 그 주된 목적은 높은 광효율과 전체적으로 고르게 분포되는 라인 광을 얻도록 하며, 라인 레이져의 중앙부위와 가장자리 부위의 빛의 균질도가 고르게 나타나도록 함으로서, 빛의 균질도 편차가 거의 없도록 하는 것이다.
이러한 목적을 이루기 위한 본 발명은, 1차 광을 광원소스로 발광 다이오드(LED) 또는 레이져 다이오드(LD)중 어느 하나가 선택적으로 사용되는 1차 광원부와, 상기 1차 광원부에서의 1차 광을 반사 및 투과될 수 있도록, 상기 1차 광원부의 일단에 적어도 하나 이상 구비되어 상호 직각인 두 갈래의 빛을 구성하는 빔 스프리터와, 상기 빔 스프리터를 통해 반사 및 투과된 두 갈래로 분리된 빛들을 반사시키도록 대칭형으로 구비되어 결맞음 반사광을 생산하는 컨트롤 미러와, 상기 컨트롤 미러를 통해 반사된 빛을 보강간섭에 의한 증폭된 균질한 반사광으로 반사시키는 2차 광원부로 이루어진 레이져 모듈에 관한 것으로,
상기 2차 광원부는 평판 형태로 구비된 격자판 일면에 0.1㎛ 이상 10mm 이하의 피치간격으로 이루어진 적어도 2개 이상 다수 형성된 반사체 라인들로 이루어진 격자 반사체를 포함하며;
상기 컨트롤 미러는, 미러지지대 상단 좌, 우에 있는 조절레버로 상기 격자판 일면에 구비된 격자반사체에 조사되는 광을 조절하여 라인의 모양과 균질도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 높은 광효율과 전체적으로 고르게 분포되는 라인 광을 얻도록 하며, 라인 레이져의 중앙부위와 가장자리 부위의 빛의 균질도가 고르게 나타나도록 함으로서, 빛의 균질도 편차가 거의 없도록 하는 이점이 있다.

Description

라인 레이져 모듈{A LINE LASER MODULE}

본 발명은 레이져에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1차 광원부에서 생성된 1차 광을 빔 스프리터(Beam Spiltter)를 통해 두 갈래의 빛으로 컨트롤 미러에 조사하고, 이 컨트롤 미러에서는 2차 광원부의 격자(Grating) 반사체에 1차 광을 조사함으로서, 결맞은 반사광을 얻도록 하여 높은 광효율과, 라인 레이져의 중앙부위와 가장자리 부위의 빛의 균질도가 고르게 나타나도록 함으로서, 빛의 균질도 편차가 거의 없는 라인 레이져 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 레이져(LASER, Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation)는 "유도 방출에 의한 빛의 증폭"의 영어표기를 한글화한 것으로서, 광자를 결맞은 빛으로 방출하는 광원이며 전형적인 레이저 광은 단색, 즉, 오직 하나의 파장이나 색으로 이루어져 있다.

보통의 빛은, 렌즈를 써서 아주 가늘게 만들 수 있기는 하지만 곧 크게 퍼져 버리고, 여러 가지 파장, 즉, 여러 가지 색의 빛이 섞여 있으므로, 비교적 순수한 빛이랄 수 있는 네온사인등의 방전에 의한 빛도 원자의 운동에 의한 도플러 효과로 약간의 파장폭을 가지고 있다.

이에 비해, 레이져는 좁고 긴 관을 수만번 왕복한 빛이기 때문에 멀리까지 갈 수 있는 상태로 아주 잘 빚어져서 거의 퍼지지 않고 직진하게 되고, 공명상태의 빛을 방출하므로, 거의 단일한 파장을 갖는 순수한 빛을 방출한다.

이와 같은, 레이져는 일반적으로 점(Dot) 방식의 레이져를 많이 활용하여 왔으나, 근래 산업발전에 따라 선형 레이져, 다시 말해서, 라인 레이져가 많은 산업현장에서 활용되고 있다.

도 1에 도시한 바와 같은, 라인 레이져 모듈(MD)(이하, "모듈"이라 칭한다)이 그 대표적인 것으로, 그 내용은 다음과 같다.

도시한 바를 참조하면, 모듈(MD)은 광원(LS)과 제 1렌즈(LZ1)와 제 2렌즈(LZ2)로 이루어진다.

광원(LS)은 1차 광을 광원소스로 발광 다이오드(LED) 또는 레이져 다이오드(LD)중 어느 하나가 선택적으로 사용될 수 있다.

이와 같은, 광원(LS)은 제 1렌즈(LZ1)를 통해 일차적으로 빛을 투과시키며 너비방향으로 넓게 퍼진 라인에너지(LL1)가 생산되고, 이 라인에너지(LL1)는 제 2렌즈(LZ2)를 통해 더 넓은 라인레이져(LL2)를 형성한다.

상기 제 1렌즈(LZ1)는 실린더렌즈(Cylinder Lenz)로서, 실린더렌즈는 일반적으로 적어도 일면이 실린더형상을 갖는 렌즈로서, 상기 광원(LS)으로 부터 입사된 빛을 수평방향의 선형(線形) 광으로 투과시킨다.

또한, 제 2렌즈(LZ2)는 오목렌즈로서 초점을 향해서 입사된 빛은 굴절 후, 평행하게 나가는 오목렌즈의 원리를 이용한 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 모듈은 렌즈를 통한 광흡수에 의해 광효율이 낮고, 라인 광이 중앙에만 집중되는 문제가 있었다.

또한, 빛의 균질도 면에서도 중앙부위와 가장자리의 편차가 심하게 나타나는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광 손실이 거의 없는 격자(Grating) 반사체를 통해 높은 광효율과 전체적으로 고르게 분포되는 라인 광을 얻도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 중앙부위와 가장자리 부위의 빛의 균질도가 고르게 나타나도록 함으로서, 빛의 균질도 편차가 거의 없도록 하는데 있다.

이와 같은 목적으로 이루어진 본 발명은,

1차 광을 광원소스로 발광 다이오드(LED) 또는 레이져 다이오드(LD)중 어느 하나가 선택적으로 사용되는 1차 광원부와, 상기 1차 광원부에서의 1차 광을 반사 및 투과될 수 있도록, 상기 1차 광원부의 일단에 적어도 하나 이상 구비되어 상호 직각인 두 갈래의 빛을 구성하는 빔 스프리터와, 상기 빔 스프리터를 통해 반사 및 투과된 두 갈래로 분리된 빛들을 반사시키도록 대칭형으로 구비되어 결맞음 반사광을 생산하는 컨트롤 미러와, 상기 컨트롤 미러를 통해 반사된 빛을 보강간섭에 의한 증폭된 균질한 반사광으로 반사시키는 2차 광원부로 이루어진 레이져 모듈에 관한 것으로,

상기 2차 광원부는 평판 형태로 구비된 격자판 일면에 0.1㎛ 이상 10mm 이하의 피치간격으로 이루어진 적어도 2개 이상 다수 형성된 반사체 라인들로 이루어진 격자 반사체를 포함하며;

상기 컨트롤 미러는, 미러지지대 상단 좌, 우에 있는 조절레버로 상기 격자판 일면에 구비된 격자반사체에 조사되는 광을 조절하여 라인의 모양과 균질도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

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상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 라인 레이져 구조에 의하면, 높은 광효율과 전체적으로 고르게 분포되는 라인 광을 얻도록 하는 효과가 있다.

또한, 라인 레이져의 중앙부위와 가장자리 부위의 빛의 균질도가 고르게 나타나도록 함으로서, 빛의 균질도 편차가 거의 없도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 라인 레이져 모듈의 구성을 보인 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 라인 레이져 모듈의 구성을 보인 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 라인 레이져 모듈의 다른 실시예를 보인 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 라인 레이져 모듈(1)(이하, "모듈"이라 칭한다)은 1차 광원부(10)와 빔 스프리터(100)와 컨트롤 미러(200)와 2차 광원부(300)로 이루어진다.

1차 광원부(10)는 1차 광을 만들어 내는 장치로서, 발광 다이오드(LED) 또는 레이져 다이오드(LD)중 어느 하나를 선택적으로 사용해도 무방하다.

이 1차 광원부(10)의 일단에 빔 스프리터(100)가 구비되는데, 빔 스프리터(100)는 상기한 1차 광원부(10)로 부터 비춰지는 1차 광을 상호 직각 방향으로 반사 및 투과시키는 역할을 하는 것이다.

이와 같이, 두 방향으로 나누어진 1차 광은 컨트롤 미러(200)에 조사(照射)되는데, 이 컨트롤 미러(200)는 레이저 라인용 미러로 일단에 힌지(210)가 구비되고, 이 힌지(210)에 대향하는 타단에 조절레버(230)가 구비되어 있다.

이 힌지(210)는 상기한 빔 스프리터(100)를 통해 조사되는 1차 광의 조사각을 조절할 수 있도록, 컨트롤 미러(200)의 상단 좌, 우 방향으로 구비된 조절레버(230)를 조절하여 후술하는 2차 광원부(300)를 통해 조사되는 라인 레이져의 균질도를 높일 수 있다.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 컨트롤 미러(200)에 반사된 1차 광은 2차 광원부(300)로 조사된다.

2차 광원부(300)는 상기한 1차 광원부(10)의 1차 광이 투과 및 반사되어 보강간섭에 의해 증폭된 균질한 반사광인 2차 광을 출사시키는 격자체로서, 이, 2차 광원부(300)는 격자판(310)과 격자 반사체(330)와 렌즈 또는 렌즈 어레이(350)로 대별된다.

격자 반사체(330)는 다중 반사체로서, 평판으로 이루어진 격자판(310)의 상부에 일정한 간격, 예를 들면, 1차 광 파장의 정수 배에 해당하는 0.1㎛ 이상~10mm 이하의 간격으로 형성하는 것이 바람직하다.

그 이유로는, 상호 이웃한 격자점에서 나온 광들이 위상차로 인해 서로 보강간섭하게 됨으로, 상기한 격자 반사체(330)에 의해 형성된 2차 광들이 서로 중첩하여 증폭된다.

또한, 상기한 격자 반사체(330)의 간격을 가능하면 작게 조절함으로서, 2차광의 회절현상을 효과적으로 나타나게 하여 빛의 확산 및 중첩효과를 증대시킬 수 있다.

상기한 격자 반사체(330)의 전면에 렌즈 어레이(350)가 배치되어 있다.

렌즈 어레이(350)는 상기한 격자 반사체(330)로 부터 반사되는 반사광의 균일도를 높이기 위해서 배치된다.

상기한 렌즈 또는 렌즈 어레이(350) 대신 슬릿(Slit)을 채용해도 본 발명에 따른 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

슬릿이란, 폭이 좁고 긴 틈을 다수 형성하여 단색의 빛을 비추게 되면 틈의 각 부분을 통과하는 빛이 멀리 진행하면서 서로 간섭이 되어 위치에 따라 밝고 어두운 무늬가 생기는 효과를 얻을 수 있는 광학장치이다.

계속해서, 도시한 바를 참조로 하여 본 발명에 따른 라인 레이져 모듈(10)의 작용 효과를 설명한다.

우선, 1차 광원부(10) 에서 1차 광이 조사(照射)되면, 이 1차 광은 본 발명에 따른, 빔 스프리터(100)를 통해 상호 직각방향으로 반사 및 투과되는 두 갈래의 빛으로 나누어진다.

이와 같이, 나누어진 1차 광은 대칭형으로 구비된 컨트롤 미러(200)를 통해 2차 광원부(300)에 다수 구비된 격자 반사체(330)에 반사되며, 2차 광, 즉, 라인 레이져를 생산하는 것이다.

상기한 격자 반사체(330)를 통해 생산된 라인 레이져는 서로 중첩하여 증폭됨으로서, 높은 광효율과 전체적으로 고르게 분포되는 라인 광을 얻었으며, 중앙부위와 가장자리 부위의 빛의 균질도가 고르게 나타나도록 함으로서, 빛의 균질도 편차가 거의 없도록 하였다.

나아가, 상술한 격자 반사체(330)의 보강간섭 작용에 의해 증폭된 결맞음 반사광을 얻을 수 있다.

도 3에 도시한 것은 본 발명에 따른 라인 레이져 모듈(10)의 다른 실시예를 보이 것으로, 상술한 빔 스프리터(100)와 컨트롤 미러(200)와 2차 광원부(300)를 다수 구비하여 다양한 방향으로 라인레이져를 생산할 수 있다.

이와 같이, 하나의 1차 광원부(10)에 다수의 빔 스프리터(100)와 컨트롤 미러(200) 및 2차 광원부(300)를 구성해도 본 발명에 따른 소기의 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형실시는 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 있게 된다.

1 : 라인 레이져 모듈 10 : 1차 광원부
100 : 빔 스프리터 200 : 컨트롤 미러
300 : 2차 광원부 310 : 격자판
330 : 격자 반사체 350 : 렌즈 어레이

Claims (6)

1. 삭제
2. 1차 광을 광원소스로 발광 다이오드(LED) 또는 레이져 다이오드(LD)중 어느 하나가 선택적으로 사용되는 1차 광원부와, 상기 1차 광원부에서의 1차 광을 반사 및 투과될 수 있도록, 상기 1차 광원부의 일단에 적어도 하나 이상 구비되어 상호 직각인 두 갈래의 빛을 구성하는 빔 스프리터와, 상기 빔 스프리터를 통해 반사 및 투과된 두 갈래로 분리된 빛들을 반사시키도록 대칭형으로 구비되어 결맞음 반사광을 생산하는 컨트롤 미러와, 상기 컨트롤 미러를 통해 반사된 빛을 보강간섭에 의한 증폭된 균질한 반사광으로 반사시키는 2차 광원부로 이루어진 레이져 모듈에 있어서,
   상기 2차 광원부는 평판 형태로 구비된 격자판 일면에 0.1㎛ 이상 10mm 이하의 피치간격으로 이루어진 적어도 2개 이상 다수 형성된 반사체 라인들로 이루어진 격자 반사체를 포함하며;
   상기 컨트롤 미러는, 미러지지대 상단 좌, 우에 있는 조절레버로 상기 격자판 일면에 구비된 격자반사체에 조사되는 광을 조절하여 라인의 모양과 균질도를 조절하는 것을 특징으로 하는 라인 레이져 모듈.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 2항에 있어서,
   상기 2차 광원부는 상기 격자반사체로 부터의 반사광 방향의 균일도를 높이기 위해 상기 격자 반사체 전면에 배치한 렌즈(렌즈 어레이) 또는 슬릿중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 레이져 모듈.
   

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