KR102154285B1 - 레이저 빔 드릴링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 빔 드릴링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 빔의 광축의 각도가 선택적으로 조절될 수 있음으로써 가공 대상물에 대한 홀 가공시, 가공 정확도가 향상될 수 있으며, 테이퍼진 형태의 홀 가공을 수행할 수 있으므로 가공 형태의 선택 폭이 넓어질 수 있는 레이저 빔 드릴링 장치에 관한 것이다.

Description

레이저 빔 드릴링 장치{DRILLING APPARATUS USING LASER BEAM}
본 발명은 레이저 빔 드릴링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 빔의 광축의 각도가 선택적으로 조절될 수 있음으로써 가공 대상물에 대한 홀 가공시, 가공 정확도가 향상될 수 있으며, 테이퍼진 형태의 홀 가공을 수행할 수 있으므로 가공 형태의 선택 폭이 넓어질 수 있는 레이저 빔 드릴링 장치에 관한 것이다.
도 1 은 종래 기술에 의한 레이저 홀 드릴링 장치의 일 예를 나타낸 것이다. 종래 기술에 의한 레이저 홀 드릴링 장치는, 레이저 빔의 초점을 가변시키는 초점 가변 모듈(10), 레이저 빔의 조사 위치를 가변시키는 제1 스캐너 모듈(20)과 제2 스캐너 모듈(30), 레이저 빔을 집광시키는 포커스 렌즈 모듈(f-theta lens)(40)을 포함하여 구성된다. 상기 각 장치를 통과한 레이저 빔은 소정의 피조사면(50)에 조사된다.
도 2 는 드릴링 된 가공 대상물의 예를 각각 도시한 도면이다. 종래 기술에 의한 레이저 홀 드릴링 장치의 경우, (b) 와 같이 직선 형태의 홀(straight hole)의 가공은 가능하나, (a) 와 같은 하방향으로 내경이 작아지게 테이퍼된 홀(taper hole), 및 (c) 와 같이 역 테이퍼된 홀(reverse taper hole)의 가공은 불가능하다. 즉, 가공 형태가 한정적이며, 고심도의 홀 가공이 어렵다.
뿐만 아니라, 종래 기술에 따른 레이저 홀 드릴링 장치의 스캐너 모듈에서는, x 축, y 축에 의한 왜곡이 발생하게 된다. 즉, 도 4 의 (a), (b), (c) 에 도시된 바와 같이, 피조사면에 조사되는 레이저 빔의 형상에 왜곡이 발생할 수 있으며, 이를 보정하기 위해서 소정의 연산식이 필요하다.
따라서, 이러한 한계를 해소하며 가공 정확도 및 가공 형태의 선택 가능성을 높일 수 있는 레이저 홀 드릴링 장치가 필요하다.
공개특허 제2015-0126948호
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저 빔의 광축의 각도가 선택적으로 조절될 수 있음으로써 가공 대상물에 대한 홀 가공시, 가공 정확도가 향상될 수 있으며, 테이퍼진 형태의 홀 가공을 수행할 수 있으므로 가공 형태의 선택 폭이 넓어질 수 있는 레이저 빔 드릴링 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 레이저 빔을 생성하는 레이저 발진부; 레이저 빔의 초점 거리를 가변시키는 가변 초점 모듈; 레이저빔이 피조사면의 전체에 걸쳐 원하는 위치에 조사되도록 동작하는 스캐너 모듈; 상기 스캐너 모듈을 통과한 레이저 빔이 통과하는 포커스 렌즈 모듈; 을 포함하며, 상기 포커스 렌즈 모듈은, 렌즈 축을 공유하는 복수 개의 렌즈가 적층된 복합 렌즈로 구성되며, 상기 포커스 렌즈 모듈은, 상기 렌즈 축과 이격된 위치에 광축이 위치하는 레이저 빔이 상기 포커스 렌즈 모듈에 입사하면, 상기 포커스 렌즈 모듈을 통과한 상기 레이저 빔의 광축이 상기 렌즈 축의 연장선상을 통과하도록 상기 레이저 빔을 굴절시킨다.
바람직하게는, 상기 포커스 렌즈 모듈은, 4 개의 렌즈를 포함한다.
바람직하게는, 상기 포커스 모듈의 렌즈는 제1 내지 제4 렌즈로 구성되되, 상기 제1 내지 제4 렌즈는 각각, 하기 표 1 의 제원을 갖는다.
렌즈 재질 두께 이전 렌즈 거리 면 곡률(mm)
제1 렌즈 BK7 5 mm - 전면 131.9 mm
후면 -70.5 mm
제2 렌즈 BK7 5 mm 2 mm 전면 -48.5 mm
후면 -139.0 mm
제3 렌즈 BK7 5 mm 0.1 mm 전면 96.4 mm
후면 318.1 mm
제4 렌즈 BK7 5 mm 1.0 mm 전면 34.6 mm
후면 272.5 mm
바람직하게는, 상기 가변 초점 모듈과 상기 스캐너 모듈 사이에 배치되고 볼록 렌즈로 구성되는 미들 렌즈 모듈;을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 미들 렌즈 모듈을 통과한 레이저 빔은, 상기 스캐너 모듈 내에서 수렴한 후 발산하는 초점 거리를 갖는다.
바람직하게는, 상기 스캐너 모듈은, 제1 스캐너 장치와 제2 스캐너 장치를 포함하며, 상기 제1 스캐너 장치와 제2 스캐너 장치는, 각각 레이저빔을 반사시키는 제1 미러 및 제2 미러와, 상기 제1 미러 및 제2 미러를 각각 회전시키는 제1 모터와 제2 모터를 포함한다.
바람직하게는, 상기 가변 초점 모듈은, 사이 거리가 가변되는 복수 개의 렌즈를 포함한다.
본 발명에 따른 레이저 빔 드릴링 장치에 의하면, 레이저 빔의 광축의 각도가 선택적으로 조절될 수 있음으로써 가공 대상물에 대한 홀 가공시, 가공 정확도가 향상될 수 있다.
또한, 테이퍼진 형태의 홀 가공을 수행할 수 있으므로 가공 형태의 선택 폭이 넓어질 수 있다.
도 1 은 종래의 레이저 빔 드릴링 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2 는 레이저 빔 드릴링 장치에 의한 가공 대상물의 홀 가공 형태를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4 는 종래의 레이저 빔 드릴링 장치에서 발생하는 왜곡을 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 제1 스캐너 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 포커스 렌즈 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 포커스 렌즈 모듈을 통과한 레이저 빔의 광 경로를 나타낸 도면이다.
도 10 은 종래 기술에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 레이저 빔과, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 레이저 빔을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12 는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치를 사용한 홀 가공 형태를 나타낸 도면이다.
이하, 도 5 내지 도 9 를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 빔 드릴링 장치에 대해서 설명한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 구조를 나타낸 도면이다. 단, 도 5 는 단지 본 발명의 개념을 나타내기 위해서 단순화시킨 도면이며, 구체적인 도면이 아니다. 특히, 제1 스캐너 장치 (400), 및 제2 스캐너 장치 (500)가 도 5 에 도시된 바와 같은 형상을 갖는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 드릴링 장치는, 레이저 빔을 생성하는 레이저 발진부(미도시); 레이저 빔의 초점 거리를 가변시키는 가변 초점 모듈(100); 레이저빔이 피조사면의 전체에 걸쳐 원하는 위치에 조사되도록 동작하는 스캐너 모듈(300); 상기 스캐너 모듈(300)을 통과한 레이저 빔이 통과하는 포커스 렌즈 모듈(600); 을 포함하며, 상기 가변 초점 모듈(100)과 스캐너 모듈(300) 사이에 배치되는 미들 렌즈 모듈(200);을 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 발진부는, 레이저 빔을 발진하는 구성으로서, 도면에는 도시되지 아니하였다. 본 실시예의 경우, 레이저 발진부는 펄스 형태의 레이저빔을 발진할 수 있다. 레이저의 종류는 제한이 없으며 다양하게 사용가능하다. 레이저 발진부의 구성은 한정하지 아니하나, 일 예로, 플래쉬램프와 EO큐스위치를 포함하며, 소정의 제어 신호에 따라 EO큐스위치 드라이버에 의해 동작하여 레이저빔을 발진시킬 수 있다.
가변 초점 모듈(100)은 레이저 발진부의 후방에 위치하며, 레이저 빔의 초점 거리를 가변시킬 수 있는 장치이다.
예컨대, 가변 초점 모듈(100)은, 서로 사이 거리가 가변되는 복수 개의 렌즈를 포함하며, 렌즈 사이의 거리가 가변함으로써, 가변 초점 모듈(100)을 통과한 레이저 빔의 초점 거리가 가변될 수 있다.
예컨대, 가변 초점 모듈(100)은, 레이저 빔의 광 경로 방향으로 나란하게 배치되는 오목렌즈, 볼록렌즈, 및 상기 오목렌즈 또는 볼록렌즈의 위치를 이동시키는 무빙 모듈을 포함할 수 있다. 따라서, 오목렌즈와 볼록렌즈 사이의 거리가 조정됨으로써, 가변 초점 모듈(100)을 통과한 레이저 빔의 초점거리가 조절될 수 있다.
미들 렌즈 모듈(200)은 가변 초점 모듈(100)의 후방에 위치할 수 있다. 미들 렌즈 모듈(200)은 가변 초점 렌즈 모듈을 통과한 레이저 빔의 초점 거리를 단축시켜서, 레이저 빔 드릴링 장치 전체의 크기를 축소하며 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 가공 정확도를 향상시킬 수 있다.
일 예로, 미들 렌즈 모듈(200)은 볼록 렌즈로 구성될 수 있으며, 미들 렌즈 모듈(200)을 통과한 레이저 빔은 후술하는 스캐너 모듈(300)의 제1 스캐너 장치(400)와 제2 스캐너 장치(500) 사이에 초점 거리가 위치할 수 있다. 따라서, 제1 스캐너 장치(400)와 제2 스캐너 장치(500) 사이에서 수렴한 후, 다시 발산하는 형태로 레이저 빔이 진행할 수 있다.
한편, 미들 렌즈 모듈(200)의 제원은 이하와 같을 수 있다. 예컨대, 초점 거리 300 mm 의 Meniscus Lens 일 수 있으며, BK7 의 재질을 갖고, 2.5 mm 의 두께를 가지며, 곡률은, 전면이 100.9 mm, 후면이 -288.2 mm 일 수 있다.
스캐너 모듈(300)은 미들 렌즈 모듈(200) 후방에 위치한다. 스캐너 모듈(300)은 미들 렌즈 모듈(200)을 통과한 레이저 빔이 사전에 결정된 가공 대상물의 피조사면의 전체에 걸쳐서 사전 결정된 경로를 따라 연속적으로 혹은 단속적으로 원하는 위치에 조사되도록 동작한다.
스캐너 모듈(300)은 2 개의 스캐너 장치를 포함할 수 있다. 이에 따라서, 제1 스캐너 장치(400)와 제2 스캐너 장치(500)가 구비될 수 있다. 각각의 스캐너 장치는 소위 X-Y 스캐너 장치일 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 제1 스캐너 장치(400)의 구조를 나타낸 도면이다. 제1 스캐너 장치(400)는, 레이저 빔을 반사시키는 제1 미러(412), 및 제2 미러(422)와, 상기 제1 미러(412) 및 제2 미러(422)를 각각 회전시키는 제1 모터(414), 및 제2 모터(424)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라서, 제1 스캐너 장치(400)는 제1 미러(412)와 제1 모터(422)를 포함하는 제1 미러 모듈(410), 및 제2 미러(414)와 제2 모터(424)를 포함하는 제2 미러 모듈(420)를 포함할 수 있다. 이와 같이 제1 스캐너 장치(400)를 구성하는 제1 미러(412), 및 제2 미러(422)의 회전이 조합되어 레이저 빔이 원하는 위치에 조사될 수 있다. 이와 같은 미러, 및 모터에 의한 스캐너 장치의 작동은 종래 기술에 의한 것이 적용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
제2 스캐너 장치(500)는 제1 스캐너 장치(400)와 본질적으로 상통하는 구성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 제1 미러, 제2 미러, 제1 모터 및 제2 모터를 포함할 수 있으며, 그 구체적인 형태는 도시 및 설명을 생략한다. 제2 스캐너 장치(500)의 제1 미러 및 제2 미러는 미세하게 구동하여, 제1 스캐너 장치(400)를 통과한 레이저 빔에 미세한 떨림을 부여할 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 가공성을 향상시킬 수 있다.
이때, 레이저 빔은, 스캐너 모듈(300)에 의해 이동되면서 조사될 수도 있고, 일단 이동한 후 정지상태에서 조사되고 다시 조사가 멈추면 이동하는 동작이 반복될 수도 있다
아울러, 미들 렌즈 모듈(200)과 제1 스캐너 장치(400) 사이의 거리 d1, 제1 스캐너 장치(400)와 제2 스캐너 장치(500) 사이의 거리 d2, 제2 스캐너 모듈(500)과 포커스 렌즈 모듈(600) 사이의 거리 d3, 및 포커스 렌즈 모듈(600)의 초점 거리 f 는 아래와 같을 수 있다. 단, 아래 수치는 일 예시일 뿐이며, 적용분야나 목적에 따라서 변경될 수 있다.
d1 : 200 mm ~100 mm, 바람직하게는, 150 mm
d2 : 200 mm ~ 400 mm, 바람직하게는, 300 mm,
d3 : 10 mm ~ 100 mm, 바람직하게는, 50 mm,
f : 10 mm ~ 100 mm, 바람직하게는, 50 mm
아울러, 앞서 설명한 바와 같이, 미들 렌즈 모듈(200)을 통과한 광은, 제1 스캐너 장치(400)와 제2 스캐너 모듈(500) 사이에서 수렴한 후, 발산하도록 소정의 초점 거리를 가질 수 있다.
도 7 및 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 포커스 렌즈 모듈(600)의 구조를 나타낸 도면이고, 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 포커스 렌즈 모듈(600)을 통과한 레이저 빔의 광 경로를 나타낸 도면이다. 단, 도 8 에서 각 렌즈의 곡률 및 거리는 형태의 용이한 파악을 위해서 과장되게 도시되어 있다.
포커스 렌즈 모듈(600)은 렌즈 축 C1 을 공유하는 복수 개의 렌즈가 적층된 복합 렌즈로 구성된다.
실시예에 의하면, 포커스 렌즈 모듈(600)은 4 개의 렌즈를 포함할 수 있다. 이때, 4 개의 렌즈는 각각 제1 렌즈(610), 제2 렌즈(620), 제3 렌즈(630), 및 제4 렌즈(640)이며, 각각의 렌즈는 레이저 빔의 진행 방향에 따라서 전면과 후면을 갖는다. 각각의 면을 제1 렌즈 전면(612), 제1 렌즈 후면(614), 제2 렌즈 전면(622), 제2 렌즈 후면(624), 제3 렌즈 전면(632), 제3 렌즈 후면(634), 제4 렌즈 전면(642), 제4 렌즈 후면(644)이라고 칭한다.
제1 내지 제4 렌즈(610, 620, 630, 640)의 제원, 및 각각의 렌즈 사이의 간격은 아래 표 2 와 같을 수 있다. 다만, 이는 바람직한 실시예에 의한 일 예일 뿐이며, 한정하지 아니한다.
렌즈 재질 두께 이전 렌즈 거리 면 곡률(mm)
제1 렌즈(610) BK7 5 mm - 전면(612) 131.9 mm
후면(614) -70.5 mm
제2 렌즈(620) BK7 5 mm 2 mm 전면(622) -48.5 mm
후면(624) -139.0 mm
제3 렌즈(630) BK7 5 mm 0.1 mm 전면(632) 96.4 mm
후면(634) -318.1 mm
제4 렌즈(640) BK7 5 mm 1.0 mm 전면(642) 34.6 mm
후면(644) 272.5 mm
즉, 제1 렌즈(610)는, 전면(612)의 곡률 중심이 후방에 위치하고, 후면(614)의 곡률 중심이 전방에 위치할 수 있다. 또한, 제2 렌즈(620)는, 전면(622)의 곡률 중심이 전방에 위치하고, 후면(624)의 곡률 중심도 전방에 위치할 수 있다. 아울러, 제3 렌즈(630)는 전면(632)의 곡률 중심이 후방에 위치하고, 후면(634)의 곡률 중심은 전방, 또는 후방에 위치할 수 있다. 또한, 제4 렌즈(640)는 전면(642)의 곡률 중심이 후방에 위치하며, 후면(644)의 곡률 중심도 후방에 위치할 수 있다. 다만, 이에 반드시 한정하는 것은 아니다.
포커스 렌즈 모듈(600)이 상기와 같은 구성을 가짐에 따라서, 포커스 렌즈 모듈(600)을 통과한 레이저 빔(출사광)의 광축은 포커스 렌즈 모듈(600)의 렌즈 축 C1 의 연장선상을 통과한다. 즉, 포커스 렌즈 모듈(600)에 입사되는 레이저 광(입사광)은, 그 광축이 포커스 렌즈 모듈(600)의 광축과 다른 위치에 위치할 경우에도, 그 출사광이 포커스 렌즈 모듈(600)의 렌즈 축 C1 의 연장선상을 통과하게 된다.
즉, 포커스 렌즈 모듈(600)은, 렌즈 축과 이격된 위치에 광축이 위치하는 레이저 빔이 포커스 렌즈 모듈(600)에 입사하면, 포커스 렌즈 모듈(600)을 통과한 레이저 빔의 광축이 렌즈 축 C1 의 연장선상을 통과하도록 레이저 빔을 굴절시킨다.
이에 따라서, 포커스 렌즈 모듈(600)의 렌즈 축과 레이저 빔의 광축 사이의 거리를 선택함에 의하여, 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 광축의 각도가 선택적으로 조절될 수 있다. 예컨대, 도 9 의 (a), (b), (c) 에 도시된 바와 같이, 렌즈 축 C1 과, 광축 C2 사이의 거리가 M, N 과 같이 가변함으로써, 레이저 빔의 광축과 렌즈 축 사이의 사이각 θ1, θ2 이 선택적으로 조절될 수 있다.
아울러, 포커스 렌즈 모듈(600)의 초점 거리를 기준으로 하여, 포커스 렌즈 모듈(600)과 가공 대상물 사이의 거리를 가변시킴으로써, 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 형상을 선택적으로 가변시킬 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
이하에서는 본 발명에 따른 레이저 빔 드릴링 장치의 작동 및 효과에 대해서 설명한다.
도 10 은 종래 기술에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 레이저 빔과, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 레이저 빔을 비교하여 나타낸 도면이다.
여기서, (a) 는 종래 기술에 따른 f-theta 렌즈와 빔 경로를 나타낸 것이며, (b) 는 다른 종래 기술에 따른 렌즈와 빔 경로를 나타낸 것이고, (c) 는 본 발명에 따른 레이저 빔 드릴링 장치에 구비되는 포커스 렌즈 모듈(600)과 빔 경로를 나타낸 것이다.
(a), (b), (c) 모두, 렌즈 축을 통과하는 레이저 빔은 렌즈 축과 레이저 빔의 광축이 동일하다. 그러나, 렌즈 축과 상이한 위치에 입사한 광의 광 경로는 서로 상이하게 나타난다. 예컨대, (a) 의 경우, 렌즈 축 C 와 상이한 위치에 입사한 레이저 빔 L1 은, 렌즈 축 C 에 대하여 반경 방향 외측으로 확산되는 형태의 광 경로를 갖는다. 아울러, (b) 는, 렌즈 축 C 와 상이한 위치에 입사한 레이저 빔 L2 는, 렌즈 축 C 와 평행한 광 경로를 갖는다. 반면에, (c) 와 같이 본 발명에 따른 레이저 빔 드릴링 장치의 포커스 렌즈 모듈(600)의 경우에는, 렌즈 축 C 와 상이한 위치에 입사한 레이저 빔 L3 의 경우에도, 출사광의 광 경로가 렌즈 축 C 의 연장선을 지나도록 굴절된다.
도 11 및 도 12 는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔 드릴링 장치를 사용한 홀 가공 형태를 나타낸 도면이다.
도 11 및 12 에 도시된 바와 같이, 포커스 렌즈 모듈(600)의 초점 거리를 기준으로 하여, 포커스 렌즈 모듈(600)과 가공 대상물(P) 사이의 거리를 조절함으로써, 가공 형태를 가변시킬 수 있다. 예컨대, 도 11 과 같이 포커스 렌즈 모듈(600)과 가공 대상물(P) 사이의 거리가 포커스 렌즈 모듈(600)의 초점 거리보다 작을 경우, 위에서 아래로 갈수록 내경이 좁아지는 형태의 테이퍼 홀(H)을 가공할 수 있다. 아울러, 도 12 와 같이 포커스 렌즈 모듈(600)과 가공 대상물(P) 사이의 거리가 포커스 렌즈 모듈(600)의 초점 거리보다 클 경우, 위에서 아래로 갈수록 내경이 커지는 형태의 테이퍼 홀(H)을 가공할 수 있다.
이에 반하여, 도 10 의 (a), (b) 에 도시된 종래 기술에 의한 레이저 빔 드릴링 장치의 경우, 대상물에 대해 레이저 빔 드릴링 가공을 수행할 때, 서로 상이한 위치에 드릴링을 하는 형태의 가공을 행할 수 있으나, 일 위치에 대한 정밀한 홀 가공이 어렵게 된다. 특히, 도 12 와 같이 테이퍼진 형태의 홀 가공은 행할 수 없다.
따라서, 본 발명에 따른 레이저 빔 드릴링 장치에 의하면, 가공 대상물에 대한 홀 가공시, 가공 정확도가 향상될 수 있으며, 테이퍼진 형태의 홀 가공을 수행할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 가변 초점 모듈
200: 미들 렌즈 모듈
300: 스캐너 모듈
400: 제1 스캐너 장치
500: 제2 스캐너 장치
600: 포커스 렌즈 모듈

Claims (7)

  1. 레이저 빔을 생성하는 레이저 발진부;
    레이저 빔의 초점 거리를 가변시키는 가변 초점 모듈(100);
    레이저빔이 피조사면의 전체에 걸쳐 원하는 위치에 조사되도록 동작하는 스캐너 모듈(300);
    상기 스캐너 모듈(300)을 통과한 레이저 빔이 통과하는 포커스 렌즈 모듈(600); 및
    상기 가변 초점 모듈(100)과 상기 스캐너 모듈(300) 사이에 배치되고 볼록 렌즈로 구성되는 미들 렌즈 모듈(200);
    을 포함하며,
    상기 미들 렌즈 모듈(200)을 통과한 레이저 빔은,
    상기 스캐너 모듈(300) 내에서 수렴한 후 발산하는 초점 거리를 갖고,
    상기 포커스 렌즈 모듈(600)은,
    렌즈 축을 공유하는 복수 개의 렌즈가 적층된 복합 렌즈로 구성되며,
    상기 포커스 렌즈 모듈(600)은,
    상기 렌즈 축과 이격된 위치에 광축이 위치하는 레이저 빔이 상기 포커스 렌즈 모듈(600)에 입사하면, 상기 포커스 렌즈 모듈(600)을 통과한 상기 레이저 빔의 광축이 상기 렌즈 축의 연장선상을 통과하도록 상기 레이저 빔을 굴절시키며,
    상기 포커스 렌즈 모듈은, 제1 내지 제4 렌즈(610, 620, 630, 640)를 포함하며,
    상기 제1 렌즈(610)는 BK7 의 재질로 구성되고, 5 mm 의 두께를 가지며, 전면(612)의 곡률 반경은 131.9 mm 이고, 후면(614)의 곡률 반경은 -70.5 mm 이며,
    상기 제2 렌즈(620)는 BK7 의 재질로 구성되고, 5 mm 의 두께를 가지며, 전면(622)의 곡률 반경은 -48.5 mm 이고, 후면(624)의 곡률 반경은 -139.0 mm 이며,
    상기 제3 렌즈(630)는 BK7 의 재질로 구성되고, 5 mm 의 두께를 가지며, 전면(632)의 곡률 반경은 96.4 mm 이고, 후면(634)의 곡률 반경은 -318.1 mm 이며,
    상기 제4 렌즈(640)는 BK7 의 재질로 구성되고, 5 mm 의 두께를 가지며, 전면(642)의 곡률 반경은 34.6 mm 이고, 후면(644)의 곡률 반경은 272.5 mm 이며,
    상기 제1 렌즈(610)와 제2 렌즈(620) 사이의 거리는 2 mm 이고, 상기 제2 렌즈(620)와 제3 렌즈(630) 사이의 거리는 0.1 mm 이며, 상기 제3 렌즈(630)와 제4 렌즈(640) 사이의 거리는 1.0 mm 인 레이저 빔 드릴링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스캐너 모듈(300)은,
    제1 스캐너 장치(400)와 제2 스캐너 장치(500)를 포함하며,
    상기 제1 스캐너 장치(400)와 제2 스캐너 장치(500)는,
    각각 레이저빔을 반사시키는 제1 미러(412) 및 제2 미러(422)와, 상기 제1 미러(412) 및 제2 미러(422)를 각각 회전시키는 제1 모터(414)와 제2 모터(424)로 구성된 레이저 빔 드릴링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가변 초점 모듈(100)은,
    사이 거리가 가변되는 복수 개의 렌즈를 포함하는 레이저 빔 드릴링 장치.
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