KR101649215B1 - 라인변환 광학계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라인변환 광학계에 관한 것으로서, 광원으로부터 조사된 빛을 전달하는 광가이드 파이프에 연결되며 광가이드 파이프를 통해 전달되는 빛을 집광하고 초점을 맞추는 볼렌즈와, 볼렌즈를 통해 반사된 빛을 일측방향으로 확산시키는 확산로드와, 확산로드를 통해 전달된 빛을 일측방향에 대하여 직각인 방향으로 모으는 실린더렌즈를 구비하고, 확산로드와 실린더렌즈는 광가이드 파이프의 길이방향에 대하여 직각인 방향에 배치되며, 볼렌즈는 구면이 광가이드 파이프에 접하고 후면이 확산로드 및 광가이드 파이프에 대하여 각각 경사지도록 배치되어, 종래와 같이 라인 형태의 빔을 생성하기 위하여 복수의 자외선 램프를 일렬로 배치할 필요 없이, 상기 볼렌즈와 상기 확산로드 및 상기 실린더 렌즈의 구성에 의해 소형의 광학계 헤드로도 라인 형태의 빔을 생성할 수 있고, 광원과 상기 광학계 헤드를 분리하여 설치할 수 있으므로, 다른 기구물들에 의해 방해를 받거나 공간이 협소한 경우에도 용이하게 설치할 수 있다.

Description

라인변환 광학계{LINE BEAM CONVERSING OPTICAL SYSTEM}

본 발명은 라인변환 광학계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원으로부터 전달된 빛을 라인 형태의 빔으로 생성함으로서 협소한 공간에서도 설치가 가능한 라인변환 광학계에 관한 것이다.

일반적으로, 자외선도료는 자외선(100~400nm)의 에너지에 의해 광화학반응을 일으켜, 액상으로부터 고상으로 경화하는 재료로서, 환경친화성과 경제성 그리고 작업성 및 생산성의 향상과 에너지의 절감 효과 등으로 점차 그 사용이 증가 되고 있다.

이러한 자외선 도료는 자외선 경화기와의 관계에 따라, 반응시간 및 도막의 물성이 달라지는 특성을 지니게 된다. 이러한 자외선도료 및 자외선 경화기는 대형 가구 및 마루바닥재의 제조뿐만 아니라, 반도체 및 휴대폰과 같은 가전제품의 제조 등에도 널리 이용되고 있다.

자외선 경화기는 기존의 가열식 건조장치와는 달리 강한 자외선 파장의 빛을 조사하여 피도물과의 파장 및 조사각도, 거리, 시간 등이 정확히 일치되었을 때 순간경화 되는 화학적 반응을 이용한 첨단 건조장치이다.

또한, 자외선 경화기는 합판 가구코팅, 인쇄회로기판, 인쇄, 스크린인쇄, 플라스틱 코팅 및 인쇄, 콘덴서, 유리, 의료기, 반도체, 전자부품, 화장품 용기 인쇄, 모터, 릴레이 스위치, 악세사리, 모노륨, 낚시대, 카드코팅, 건축자재 코팅, 철판스크린 인쇄등 건조 및 경화공정에 널리 사용되고 있다.

종래의 자외선 경화기는 일반적으로 자외선 램프를 이용하고 있는데, 도 1에 나타낸 바와 같이, 넓은 기판상에 자외선 도료를 경화시키고 생산성을 향상시키기 위하여 라인 형태로 다수개가 배열될 자외선 램프를 사용하고 있다.

그러나, 상술한 종래의 자외선 경화기는 다수의 자외선 램프가 일렬로 배열된 광학계를 포함하고 있기 때문에, 광학계 헤드의 크기가 매우 커지게 되어 전체적으로 자외선 경화기의 크기가 커지게 되고, 공간이 협소한 장소에서는 설치가 곤란하다는 문제점이 있었다.

한국특허 10-0400200(자외선 램프를 이용한 경화기)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 광원으로부터 전달된 빛을 광학계 헤드에서 라인 형태의 빔으로 생성함으로서 협소한 공간에서도 설치가 가능한 라인변환 광학계를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 라인변환 광학계는, 광원으로부터 조사된 빛을 전달하는 광가이드 파이프에 연결되며 광가이드 파이프를 통해 전달되는 빛을 집광하고 초점을 맞추는 볼렌즈와, 볼렌즈를 통해 반사된 빛을 일측방향으로 확산시키는 확산로드와, 확산로드를 통해 전달된 빛을 일측방향에 대하여 직각인 방향으로 모으는 실린더렌즈를 구비하고, 확산로드와 실린더렌즈는 광가이드 파이프의 길이방향에 대하여 직각인 방향에 배치되며, 볼렌즈는 구면이 광가이드 파이프에 접하고 후면이 확산로드 및 광가이드 파이프에 대하여 각각 경사지도록 배치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 확산로드 유니트는 투명재질의 원통형 봉 형상의 확산로드가 복수개 마련되고, 상기 확산로드는 상기 일측방향에 대하여 직각인 방향으로 단층 또는 복수층으로 복수개가 배치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 실린더렌즈는 반원통형 형상으로 형성되고 구면이 상부를 향하도록 상기 확산로드 유니트의 상부에 배치되고 상기 확산로드의 배치방향에 대하여 직각인 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 볼렌즈는 후면에 반사코팅층이 형성된 반구형 볼렌즈인 것을 특징으로 한다.

삭제

여기서, 상기 볼렌즈는 구형 볼렌즈이고, 상기 확산로드와 상기 실린더렌즈는 상기 광가이드 파이프의 길이방향과 동일한 방향에 배치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 실린더 렌즈는 길게 형성되고, 실린더 렌즈의 길이방향으로, 복수의 확산로드 유니트가 실린더 렌즈와 이격되어 상호 간에 병렬배치되고, 복수의 볼렌즈가 복수의 확산로드 유니트에 대응되게 병렬배치되어, 광원에서 조사된 빛이 복수의 볼렌즈와 복수의 확산로드를 경유하여 실린더 렌즈를 통과하면서 라인 빔을 형성하고, 확산로드 유니트는 복수의 확산로드가 단층 또는 복수층으로 배치되어 형성된 것이 바람직하다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 종래와 같이 라인 형태의 빔을 생성하기 위하여 복수의 자외선 램프를 일렬로 배치할 필요 없이, 상기 볼렌즈와 상기 확산로드 및 상기 실린더 렌즈의 구성에 의해 소형의 광학계 헤드로도 라인 형태의 빔을 생성할 수 있으므로, 공간이 협소한 경우에도 광학계를 생성할 수 있고, 이를 이용한 자외선 경화기 시스템을 용이하게 설치할 수 있다.

또한, 광원과 상기 광학계 헤드를 분리하여 설치할 수 있으므로, 다른 기구물들에 의해 방해를 받거나 공간이 협소한 경우에도 용이하게 설치할 수 있다.

또한, 필요에 따라 상기 실린더 렌즈를 길게 형성하고, 여기에 복수의 확산로드 유니트와 복수의 볼렌즈가 병렬 배치하여 구성할 수 있으므로, 필요에 따라 생성되는 라인의 길이를 조절할 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 라인 빔 자외선 경화기를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 라인변환 광학계를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 라인변환 광학계가 설치되는 자외선 경화기의 일예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 볼렌즈의 일예를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 확산로드 유니트와 실린더 렌즈를 통해 확산 및 집중되는 빛의 경로를 라인 빔의 길이방향 및 그 직각방향에서 본 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 라인변환 광학계의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 7은 도 6의 라인변환 광학계가 설치되는 자외선 경화기의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 도 6의 라인변환 광학계의 확산로드 유니트와 실린더 렌즈를 통해 확산 및 집중되는 빛의 경로를 라인 빔의 길이방향 및 그 직각방향에서 본 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 라인변환 광학계에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 라인변환 광학계(1)는 자외선 경화기에 적용되는 것을 예로 하지만, 반드시 이에 한정되지 않고 일반적인 라인 조명 등에 적용될 수도 있음은 물론이다.

본 발명에 의한 라인변환 광학계(1)를 구비하는 자외선 경화기는, 기판 글라스(5)상에 도료공급부(6)로부터 공급된 자외선 도료를 라인 형상의 빔에 의해 경화시키는 것을 예로 한다.

상기 라인변환 광학계(1)는 광학계 헤드(10)에 설치된다. 상기 광학계 헤드(10)에는 광가이드 파이프(3)가 연결되어 있으며, 상기 광가이드 파이프(3)내에는 광섬유가 배치되어 광원(2)으로부터 조사된 빛을 상기 광학계 헤드(10)에 전달하도록 구성된다.

상기 라이변환 광학계(1)가 설치되는 상기 광학계 헤드(10)는 상기 광원(2)과 일체로 형성될 수도 있으나, 본 실시예에 있어서, 상기 광학계 헤드(10)는 상기 광원(2)과 별도로 설치되되 상기 광가이드 파이프(3)가 플렉서블하게 연결되도록 구성되어, 다른 기구물들에 의해 방해를 받거나 공간이 협소한 경우 상기 광학계 헤드(10)만을 별도로 설치하도록 구성된다.

<실시예 1>

도 2 내지 도 5b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 라인변환 광학계(1)는 볼렌즈(20)와, 확산로드 유니트(30)와, 실린더 렌즈(40)를 포함한다.

본 실시예에 있어서, 상기 볼렌즈(20)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 반구형상의 볼렌즈로 형성되며, 상기 광원(2)으로부터 조사된 빛을 전달하는 상기 광가이드 파이프(3)에 연결되며 상기 광가이드 파이프(3)를 통해 전달되는 빛을 집광하고 초점을 맞추도록 구성된다.

상기 볼렌즈(20)의 후면, 즉 반구형상의 상기 볼렌즈의 평평한 면측에는 반사코팅층이 형성되어 상기 광가이드 파이프(3)를 통해 전달된 광을 상기 확산로드 유니트(30)를 향하여 반사하도록 구성된다.

상기 볼렌즈(20)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 반구형상의 구면이 상기 광가이드 파이프(3)에 접하고 후면이 상기 확산로드 유니트(30) 및 상기 광가이드 파이프(3)에 대하여 각각 45°정도 경사지도록 배치되어, 상기 광가이드 파이프(3)를 통해 전달되는 빛을 상기 확산로드 유니트(30)를 향하여 반사하되, 상기 광가이드 파이프(3)를 통해 전달되는 빛을 반구형 볼렌즈에 의해 집광하고 초점을 맞추도록 구성된다

상기 볼렌즈(20)를 통해 반사된 빛은 상기 확산로드 유니트(30)에 전달된다.

상기 광원(2)에서의 광을 점형상의 광이라 할 때, 상기 광가이드 파이프(3) 및 상기 볼렌즈(20)를 통해 전달된 빛은 약간의 손실율을 가지면서 상기 확산로드 유니트의 전방에서 점 형상으로 형성된다.

상기 확산로드 유니트(30)는 복수개의 확산로드를 단층 또는 복수층으로 배치하여 이루어지며, 상기 확산로드는 투명재질의 원통형 봉 형상으로 형성된다.

상기 확산로드는, 상기 광가이드 파이프(3)의 길이방향, 즉 도 4의 X축 방향인 상술한 일측방향에 대하여 직각인 방향으로 복수개가 배치된다.

상기 확산로드는, 상기 광가이드 파이프(3)의 직경보다 훨씬 작은 직경을 가지도록 형성되어 2개층으로 적층되어 형성된다.

복수층으로 적층된 상기 확산로드에 의해 구성된 상기 확산로드 유니트(30)는, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 상기 볼렌즈(20)로부터 전달된 빛을 상술한 일측방향, 즉 도 5a의 Z축 방향으로 확산시킨다.

상기 확산로드 유니트(30)로부터 전달된 빛은 상기 실린더 렌즈(40)로 입사된다. 상기 실린더 렌즈(40)는 상기 확산로드 유니트를 통해 전달된 빛을 상기 일측방향에 대하여 직각인 방향, 즉 도 5b의 X축 방향으로 모으도록 구성된다.

상기 실린더렌즈(40)는 반구형 형상으로 형성되고 구면이 상부를 향하고, 평평한 면이 상기 확산로드 유니트(30)측을 향하도록 상기 확산로드 유니트의 상부에 배치된다.

상기 실린더 렌즈(40)는 상기 확산로드의 배치방향에 대하여 직각인 방향으로, 즉 상기 광가이드 파이프의 길이방향에 대하여 직각인 방향에 배치되어, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 상기 확산로드 유니트를 통해 전달된 빛을 상기 일측방향에 대하여 직각인 방향, 즉 도5b의 X축 방향으로 모으도록 구성된다.

상기 실린더 렌즈(40)에 의해 X축 방향으로 모인 빛은 출사되어, 디텍터(4)측에서 라인 형태의 빔을 생성한다.

이로써, 복수의 자외선 램프를 일렬로 배치하지 않고도 상기 볼렌즈와 상기 확산로드 및 상기 실린더 렌즈의 구성에 의해 소형의 광학계 헤드로도 라인 형태의 빔을 생성할 수 있다.

한편, 본 실시예에 있어서는, 상기 실린더 렌즈(40) 하나에는 하나의 확산로드 유니트와 하나의 볼렌즈가 배치되는 것을 예로 하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 상기 실린더 렌즈(40)를 길게 형성되고 상기 실린더 렌즈(40)의 하부에는 복수 개의 확산로드 유니트와 복수 개의 볼렌즈를 병렬 배치하여, 필요에 따라 생성되는 라인의 길이를 조절할 수 있고, 장치를 크게 하지 않고도 보다 큰 길이를 갖는 라인 빔을 생성할 수 있다.

<실시예 2>

도 6 내지 도 8b는 본 발명에 의한 라인변환 광학계의 다른 예를 나타내는 도면이다. 본 실시예의 라인변환 광학계는 광가이드 파이프에 대하여 절곡되어 형성되지 않고 같은 방향으로 형성되는 것을 예로 한다.

본 실시예에 있어서, 볼렌즈의 구성 및 볼렌즈와 확산로드 유니트의 배치구성이 상술한 실시예 1과 상이하고 다른 구성은 동일하므로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면번호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.

본 실시예에 있어서, 볼렌즈(20')는 상기 실시예 1의 반구형 볼렌즈와는 달리 구형 볼렌즈로 형성된다.

또한, 상기 확산로드(30)와 상기 실린더 렌즈(40)는, 상술한 실시예 1에서와 같이 광가이드 파이프에 대하여 직각방향으로 배치되지 않고, 상기 광가이드 파이프의 길이방향과 동일한 방향에 배치된다.

상기 볼렌즈(20')는 상기 광가이드 파이프(3)로부터 전달된 빛을 반사코팅층에 의해 반사시키거나 하지 않고 상기 광가이드 파이프(3)를 통해 전달되는 빛을 구형 볼렌즈에 의해 집광하고 초점을 맞추도록 구성된다.

본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.

1 : 라인변환 광학계
10 : 광학계 헤드
20, 20' : 볼렌즈
30 : 확산로드 유니트
40 : 실린더 렌즈

Claims (7)

1. 광원으로부터 조사된 빛을 전달하는 광가이드 파이프에 연결되며 상기 광가이드 파이프를 통해 전달되는 빛을 집광하고 초점을 맞추는 볼렌즈와,
   상기 볼렌즈를 통해 반사된 빛을 일측방향으로 확산시키는 확산로드와,
   상기 확산로드를 통해 전달된 빛을 상기 일측방향에 대하여 직각인 방향으로 모으는 실린더렌즈를 구비하고,
   상기 확산로드와 상기 실린더렌즈는 상기 광가이드 파이프의 길이방향에 대하여 직각인 방향에 배치되며,
   상기 볼렌즈는 구면이 상기 광가이드 파이프에 접하고 후면이 상기 확산로드 및 상기 광가이드 파이프에 대하여 각각 경사지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 라인변환 광학계.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 확산로드는 투명재질의 원통형 봉 형상으로 형성되고, 상기 일측방향에 대하여 직각인 방향으로 단층 또는 복수층으로 복수개가 배치되는 것을 특징으로 하는 라인변환 광학계.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 실린더렌즈는 반원통형 형상으로 형성되고 구면이 상부를 향하도록 상기 확산로드의 상부에 배치되고 상기 확산로드의 배치방향에 대하여 직각인 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 라인변환 광학계.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 볼렌즈는 후면에 반사코팅층이 형성된 반구형 볼렌즈인 것을 특징으로 하는 라인변환 광학계.
   
5. 삭제
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 볼렌즈는 구형 볼렌즈이고,
   상기 확산로드와 상기 실린더렌즈는 상기 광가이드 파이프의 길이방향과 동일한 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 라인변환 광학계.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 실린더 렌즈는 길게 형성되고,
   상기 실린더 렌즈의 길이방향으로, 복수의 확산로드 유니트가 상기 실린더 렌즈와 이격되어 상호 간에 병렬배치되고, 복수의 볼렌즈가 상기 복수의 확산로드 유니트에 대응되게 병렬배치되어, 상기 광원에서 조사된 빛이 상기 복수의 볼렌즈와 상기 복수의 확산로드를 경유하여 상기 실린더 렌즈를 통과하면서 라인 빔을 형성하고,
   상기 확산로드 유니트는 복수의 확산로드가 단층 또는 복수층으로 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 라인변환 광학계.

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