KR102217738B1 - 레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템 - Google Patents

레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템 Download PDF

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김종원
서영석
이지영
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원텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 레이저 빔을 발진하는 레이저 발생 유닛; 상기 레이저 발생 유닛에서 발진된 레이저 빔의 편광상태를 변조하며, 편광 방향에 따라 다른 경로로 진행하도록 상기 레이저 빔의 진행 경로를 두 경로로 분리하는 편광조절부; 상기 편광조절부를 통과한 레이저 빔의 진행경로를 안내하는 가이드부; 입사된 레이저 빔을 측정하기 위한 센서부를 구비하여, 상기 가이드부를 통해 안내된 레이저 빔을 감지하는 복수의 검출부; 및 상기한 각부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔의 조사위치 검출이 가능한 광학 시스템을 제공한다.

Description

레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템 {OPTICAL SYSTEM FOR MEASURING IRRADIATION POSITION OF LASER BEAM}
본 발명은 레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 빔의 조사위치를 판독하여 오차 없이 레이저 빔을 조사할 수 있는 광학 시스템에 관련된 기술이다.
레이저 빔은 피부나 조직에 조사된 경우, 조직의 응고, 절개, 소독 등의 효과를 낼 수 있다. 이에, 외과, 피부과 및 안과 등 다양한 의료분야에서 레이저 빔을 이용한 치료가 시행되고 있다.
이때, 레이저를 조사하기 위한 광학 시스템과 관련된 종래기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0007531호(출원일 : 2009.07.16., 공개일 : 2011.01.24.), 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0057690호(출원일 : 2011.11.24., 공개일 : 2013.06.03.) 등이 제시된 바 있다.
한편, 종래기술 등에 제시된 광학 시스템은 레이저를 발진하는 레이저 발진 유닛 및 레이저 발진 유닛에서 발진된 레이저가 피조사체에 조사되도록 안내하는 광 전달 유닛을 포함하여 구성되는 것이 일반적이다.
이때, 피사체에 조사되는 레이저 빔의 출력특성 즉, 출력, 사이즈 및 형태 등은 광학 시스템을 구성하는 장치와 해당 장치들의 특성 등에 의해 달라질 수 있다. 이로 인해, 실제 조사되는 레이저 빔의 출력특성은 원하는 치료 효과를 구현하기 위해 의도된 레이저 빔의 출력특성과 차이가 발생하게 된다.
만약, 실제 조사된 레이저 빔의 스폿 사이즈가 의도된 것보다 크게 형성된다면, 과도한 피부 손상이 발생하고, 이로 인해 회복 속도가 늦어지게 될 뿐 아니라 흉터가 남는 등의 부작용이 발생하게 된다.
이에, 레이저 빔에 의한 부작용 발생 가능성을 최소화하도록 광학 시스템을 통해 조사되는 레이저 빔이 치료에 적합한 출력특성을 가지면서, 의도된 조사위치에 정확히 조사될 수 있는 기술이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0007531호 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0057690호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 레이저 빔의 출력특성 측정을 통해 레이저 빔의 조사위치를 조정함으로써, 기 설정된 조사위치로 레이저 빔을 정확하게 조사할 수 있는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템은 레이저 빔을 발진하는 레이저 발생 유닛; 상기 레이저 발생 유닛에서 발진된 레이저 빔의 편광상태를 변조하며, 편광 방향에 따라 다른 경로로 진행하도록 상기 레이저 빔의 진행 경로를 두 경로로 분리하는 편광조절부; 상기 편광조절부를 통과한 레이저 빔의 진행경로를 안내하는 가이드부; 입사된 레이저 빔을 측정하기 위한 센서부를 구비하여, 상기 가이드부를 통해 안내된 레이저 빔을 감지하는 복수의 검출부; 및 상기한 각부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 복수의 검출부는 상기 편광조절부에서 분리되어 진행하는 레이저 빔의 진행 경로 상에 각각 위치하며, 검출부에 입사한 레이저 빔의 크기, 출력 및 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 출력 특성을 측정하고, 상기 제어부는 상기 복수의 검출부 중 적어도 어느 하나의 검출부가 측정한 출력특성을 분석하여 상기 레이저 빔의 조사위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가이드부는, 입사된 레이저 빔의 스폿 사이즈를 변경하는 빔 익스펜더; 상기 빔 익스펜더를 통과한 레이저 빔이 상기 검출부를 향하도록 레이저 빔의 진행 경로를 변경하는 폴딩미러; 및 일 지점에 초점을 형성하도록 입사된 레이저 빔을 집광시키는 포커싱렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 검출부는, 입사된 레이저 빔의 출력특성을 측정하는 센서부; 입사된 레이저 빔을 상기 편광조절부 방향으로 반사하는 반사미러; 전면에 상기 센서부와 반사미러가 구비되는 회전 플레이트; 레이저 빔의 진행 경로 상에 상기 센서부 또는 반사미러가 위치하도록 상기 회전 플레이트를 회전시키는 제1 구동장치; 및 상기 회전 플레이트를 전후방향으로 이동시키는 제2 구동장치;를 포함하고, 상기 제2 구동장치는, 상부에 상기 회전 플레이트가 결합되는 제1 플레이트; 및 상기 제1 플레이트의 하부에 결합되며, 상기 회전 플레이트의 전후방향으로 상기 제1 플레이트의 이동을 안내하는 제2 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 검출부에서 측정된 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 레이저 빔의 최소 스폿 사이즈가 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 검출하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 폴딩미러가 갈바노미러(galvano mirror)로 마련된 경우, 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 기 설정된 레이저 빔의 패터닝과 일치하는 레이저 빔의 패터닝이 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 검출하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부는, 상기 레이저 빔이 상기 검출부에 입사한 경우, 상기 센서부가 레이저 빔의 진행 경로 상에서 전후 방향으로 이동하며 레이저 빔의 출력특성을 측정하도록 상기 검출부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템에 의한 레이저 빔의 조사위치 측정방법은 레이저 발생 유닛이 레이저 빔을 발진하는 발진단계; 상기 발진단계에서 발진된 레이저 빔이 복수의 검출부 중 어느 하나의 검출부에 감지될 경우, 제어부가 상기 검출부에서 감지된 값을 수신하여 레이저 빔의 발진 여부를 판단하는 판단단계; 상기 판단단계에서 레이저 빔이 발진된 것으로 판단되면, 제어부의 제어에 의해 상기 검출부가 동작하며 발진된 레이저 빔의 크기, 출력 및 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 출력특성을 측정하는 측정단계; 및 상기 측정단계에서 측정된 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 레이저 빔의 조사위치를 검출하는 분석단계; 를 포함하고, 상기 측정단계는, 상기 복수의 검출부 중 적어도 어느 하나의 검출부의 회전 플레이트를 레이저 빔의 진행경로 상에서 전후 방향으로 이동시키며 레이저 빔의 출력 특성을 측정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 분석단계는, 상기 측정단계에서 측정된 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 레이저 빔의 스폿 사이즈를 검출하고, 최소 스폿 사이즈가 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 결정하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 분석단계는, 상기 측정단계에서 측정된 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 레이저 패터닝을 검출하고, 기 설정된 레이저 빔의 패터닝과 일치하는 레이저 빔의 패터닝의 형성 위치를 레이저 빔의 조사위치로 결정하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 도출될 수 있다.
첫째, 센서부와 반사미러를 구비한 검출부의 회전플레이트를 레이저 빔의 진행방향 상에서 전후방향으로 이동시키며, 센서부의 전면에 위치한 다수개의 픽셀 중 레이저 빔이 조사된 어느 하나의 픽셀로부터 광량과 그 광량을 측정한 픽셀의 좌표값을 수신하여 위치에 따른 레이저 빔의 크기, 출력 및 형상을 포함하는 출력특성을 측정할 수 있다. 이를 통해, 초점거리에서 레이저 빔의 스폿 사이즈를 정확하고 용이하게 측정할 수 있다.
둘째, 검출부의 회전플레이트가 전후방향으로 이동하면서 레이저 빔의 출력특성을 측정하고, 제어부가 이를 분석하여 위치에 따른 레이저 빔의 스폿 사이즈 또는 패터닝을 검출함에 따라, 사용자가 원하는 치료효과를 구현하기 적합한 출력특성을 가지는 레이저 빔의 조사위치를 검출한다. 이에 따라, 해당 위치로 레이저 빔의 조사위치를 조정할 수 있다.
셋째, 시술 전 레이저 빔의 출력특성 측정을 통해 레이저 빔의 조사위치를 조정함으로써, 피조사체가 위치하게 되는 조사위치로 레이저 빔을 정확하게 조사할 수 있어, 부작용 발생을 최소화할 수 있다.
넷째, 가이드부의 폴딩미러가 갈바노미러로 마련될 경우, 제어부는 검출부가 측정한 레이저 빔의 출력특성을 검토하여 기 설정된 레이저 빔의 패터닝과 일치하는 레이저 빔의 패터닝이 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 검출할 수 있다. 즉, 갈바노미러로부터 진행경로가 변경된 레이저 빔의 조사위치를 정확히 측정할 수 있다.
다섯째, 제어부는 검출부가 측정한 결과를 분석하여 갈바노미러에 의해 변경되는 레이저 빔의 진행경로가 사용자가 입력한 레이저 빔의 패터닝과 동일하게 변경되는지 확인하고, 실제 조사되는 레이저 빔의 패터닝이 사용자가 설정한 레이저 빔의 패터닝과 동일한 패터닝을 가지도록 조정할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템(이하, ‘광학 시스템’이라 칭함)을 개략적으로 도시한 것이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부를 도시한 것이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부의 동작을 도시한 것이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템에서 레이저 빔의 진행 경로 상에서 검출부의 동작을 개략적으로 도시한 것이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템에서 센서부에 조사된 레이저 빔을 도시한 것이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템에서 검출부가 레이저 빔의 출력 특성을 측정하기 위한 방법을 설명하기 위해 도시한 것이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템에서 검출부의 전반사미러에 의해 반사되어 진행하는 레이저 빔 진행 경로를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 시스템에서 센서부에 조사된 레이저 빔을 도시한 것이다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템에 의한 레이저 빔의 조사위치 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
<레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템에 대한 설명>
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔의 조사위치 검출이 가능한 레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템(이하, ‘광학 시스템’이라 칭함)을 개략적으로 도시한 것이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)은 레이저 발생 유닛(100), 편광 조절부(200), 가이드부(300), 복수의 검출부(400, 500), 디스플레이부(600) 및 제어부(700)를 포함하여 구성된다.
레이저 발생 유닛(100)은 레이저 빔을 발진한다. 좀 더 자세히 말하자면, 레이저 발생 유닛(100)은 펄스 레이저 빔을 조사할 수 있는 출력 가변형 광원으로, ND :YAG 레이저, CO2 레이저 등일 수 있다.
이때, 레이저 발생 유닛(100)은 밀리초(mi : millisecond), 나노초(Ns: Nanosecond) 및 펨토초(Fs: Femtosecond) 등의 범위의 펄스 지속시간(pulse duration)을 가지는 펄스 레이저를 발생시킬 수 있다. 그리고, 레이저 발생 유닛(100)은 광섬유 레이저(fiber laser)의 형태를 취할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 레이저 발생 유닛(100)은 적외선 영역, 가시광 영역 등에 포함되는 범위 내 파장을 가지는 레이저를 발생시킬 수 있다. 일 예로, 레이저 발생 유닛(100)은 1020 nm 내지 1070 nm의 적외선 영역에 포함되는 파장을 가지는 레이저를 발생시킬 수 있으며, 좀 더 구체적으로는 1040 nm의 파장을 가지는 레이저를 발생시킬 수 있다. 또 다른 예로, 레이저 발생 유닛(100)은 532 nm 내지 595 nm의 가시광 영역에 포함되는 파장을 가지는 레이저를 발생시킬 수 있다.
편광조절부(200)는 레이저 발생 유닛(100)에서 발진된 레이저 빔의 편광상태를 변조하며, 편광 방향에 따라 다른 경로로 진행하도록 상기 레이저 빔의 진행 경로를 두 경로로 분리한다. 여기서, 편광조절부(200)는 레이저 발생 유닛(100)에서 발진된 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하여 입사된 레이저 빔의 편광 및 위상을 변조한다. 이때, 편광조절부(200)에서 변조된 레이저 빔은 후술할 가이드부(300)에 입사될 수 있다.
여기서, 편광조절부(200)는 복수의 편광판(210,220), 편광 빔 분리기(230) 및 위상변환부(240)를 포함하여 구성된다.
복수의 편광판(210, 220)은 특정 편광 방향으로 진행하는 레이저 빔을 투과시킨다. 즉, 복수의 편광판(210, 220)은 레이저 빔을 편광시키는 역할을 수행한다.
여기서, 복수의 편광판 중 어느 하나의 편광판(210, 이하, ‘제1 편광판’이라 칭함)은 레이저 발생 유닛(100)과 후술할 편광 빔 분리기(230) 사이에 위치하여, 레이저 발생 유닛(100)으로부터 발생된 레이저 빔에서 P 편광의 레이저 빔 또는 S 편광의 레이저 빔 중 어느 하나만 통과시킨다. 좀 더 자세히 설명하자면, 제1 편광판(210)은 P 편광의 레이저 빔(또는 S 편광의 레이저 빔)은 투과시키고, 다른 편광인 S 편광의 레이저 빔(또는 P 편광의 레이저 빔)은 흡수할 수 있다.
그리고, 복수의 편광판 중 다른 하나의 편광판(220, 이하, 제2 편광판이라 칭함)은 상기 편광 빔 분리기(230)의 일측에 위치하여, 편광 빔 분리기(230)에서 반사된 레이저 빔이 투과될 수 있다. 제1 편광판(210)과 상이한 편광의 레이저 빔을 투과시킨다. 예를 들어, 제1 편광판(210)이 P 편광의 레이저 빔을 투과시킨다면, 제2 편광판(220)은 S 편광의 레이저빔을 투과시키도록 마련될 수 있다. 즉, 제1 편광판(210)과 제2 편광판(220)은 서로 다른 편광 방향을 가지는 레이저 빔을 투과시킨다.
편광 빔 분리기(230)는 편광 방향에 따라 입사된 레이저 빔의 진행방향을 두 방향으로 분리한다. 이때, 편광 빔 분리기(230)는 입사된 레이저 빔의 편광 방향에 따라 투과 또는 반사시킬 수 있다. 일예로, 편광 빔 분리기(230)는 P 편광의 레이저 빔은 투과시키고, S 편광의 레이저 빔은 반사시킬 수 있다.
위상변환부(240)는 편광 빔 분리기(230)를 투과한 레이저 빔의 위상을 변조하여 편광형태를 변경한다. 좀더 구체적으로 설명하면, 위상변환부(240)는 입사되는 선형편광된 레이저 빔 혹은 무편광된 레이저 빔을 원형편광 또는 타원편광 형태로 변화시킨다. 예를 들어, 위상변환부(240)는 원형편광 또는 타원편광을 선형편광으로, 선형편광을 원형편광 또는 타원편광으로 바꿀 수 있다. 또한, 무편광의 경우, 선형편광으로 바꾼 다음 바뀐 선형편광을 다시 원형편광 또는 타원편광으로 편광 형태를 바꿀 수 있다. 이때, 위상변환부(240)는
Figure 112019092628663-pat00001
파장판으로 마련될 수 있다.
여기서, 위상변환부(240)는 레이저 빔의 경로 상에서 편광 빔 분리기(230)를 기준으로 제1 편광판(210)과 대응되는 위치에 구비된다. 즉, 위상변환부(240)는 제1 편광판(210)의 맞은편인 편광 빔 분리기(230)의 전방에 위치하며, 편광 빔 분리기(230)와 후술할 가이드부(300) 사이에 구비될 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)은 레이저 발생 유닛(100)에서 조사된 레이저 빔이 두 개의 편광판을 지나 진행하게 되므로, 진행하는 레이저 빔의 편광 상태가 최적화될 수 있다. 이때, 두 개의 편광판 중 하나는 제1 편광판(210) 또는 제2 편광판(220)을 의미하고, 나머지 하나는 위상변환부(240)를 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)의 편광조절부(200)는 커플러(미도시)와 같은 구성에 의해 제1 편광판(210), 제2 편광판(220), 편광 빔 분리기(230) 및 위상변환부(240)가 하나의 결합된 형태로 마련될 수 있다. 이 경우, 편광조절부(200) 전체를 용이하게 탈착시킴으로써, 해당 위치에 렌즈, 필터 등의 다른 광학장치를 결합시킬 수 있다.
가이드부(300)는 편광조절부(200)를 통과한 레이저 빔의 진행경로를 안내한다. 이때, 가이드부(300)는 편광조절부(200)와 후술할 제1 검출부(400) 사이에 배치되어, 레이저 발생 유닛(100)으로부터 조사된 레이저 빔이 제1 검출부(400)를 향할 수 있도록 안내한다. 여기서, 가이드부(300)는 빔 익스펜더(310), 폴딩미러(320) 및 포커싱렌즈(330)을 포함하여 구성된다.
빔 익스펜더(310)는 입사된 레이저 빔의 스폿 사이즈를 변경하여, 레이저 빔을 원하는 크기로 확대 또는 축소시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서 빔 익스펜더(330)는 레이저 빔의 크기를 확대하고 발산광을 생성하는 역할을 수행한다. 이때, 빔 익스펜더(310)는 위상변환부(240)와 후술할 폴딩미러(320) 사이에 구비되어, 위상변환부(240)를 통과한 레이저 빔이 빔 익스펜더(310)에 입사된 경우, 해당 레이저 빔의 스폿 사이즈를 증가시켜 폴딩미러(320)로 전달할 수 있다.
폴딩미러(320)는 빔 익스펜더(310)를 통과한 레이저 빔이 후술할 검출부(400)를 향하도록 레이저 빔의 진행 경로를 변경한다.
일 예로, 폴딩미러(320)는 45°의 경사를 이루는 반사미러로 마련되어 위상변환부(240)를 통과한 레이저 빔의 진행 경로를 90°의 각도로 변경 시킬 수 있다. 또 다른 예로, 폴딩미러(320)는 갈바노미러로 마련되어, 입사된 레이저 빔의 진행 경로를 X축 및 Y축 방향으로 변경시킬 수 있다.
포커싱렌즈(330)는 일 지점에 초점을 형성하도록 입사된 레이저 빔을 집광시킨다. 이때, 포커싱렌즈(330)는 입사되는 레이저 빔을 집광하며, 조사되는 레이저 빔의 크기, 발산각 및 수렴각을 변화시킬 수 있다. 일 예로, 포커싱렌즈(330)는 f-θ렌즈일 수 있다. 이 경우, 포커싱렌즈(330)는 폴딩미러(320)에서 결정된 레이저 빔의 진행 경로에 관계없이 일정한 초점 거리(L) 내에서 레이저 빔의 초점(S)을 형성시킬 수 있다.
한편, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부를 도시한 것이고, 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부의 동작을 도시한 것이며, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템에서 레이저 빔의 진행 경로 상에서 검출부의 동작을 개략적으로 도시한 것이다. 또한, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템에서 센서부에 조사된 레이저 빔을 도시한 것이고, 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템에서 검출부가 레이저 빔의 출력 특성을 측정하기 위한 방법을 설명하기 위해 도시한 것이며, 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템에서 검출부의 반사미러에 의해 반사되어 진행하는 레이저 빔 진행 경로를 설명하기 위해 도시한 것이다.
이하에서는, 도2 내지 도7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부(400, 500)를 설명하고자 한다.
복수의 검출부(400, 500)는 입사된 레이저 빔을 측정하기 위한 센서부(410, 510)를 구비하여, 가이드부(300)를 통해 안내된 레이저 빔을 감지한다. 이때, 복수의 검출부(400, 500)는 편광조절부(200)에서 분리되어 진행하는 레이저 빔의 진행 경로 상에 각각 위치하며, 검출부(400, 500)에 입사한 레이저 빔의 크기, 출력 및 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 출력 특성을 측정한다.
여기서, 복수의 검출부(400, 500) 중 어느 하나의 검출부(400, 이하, ‘제1 검출부’라 칭함)는 포커싱렌즈(330)의 전방에 위치하고, 다른 하나의 검출부(500, 이하, ‘제2 검출부’라 칭함)는 편광조절부(200)의 일 측에 위치할 수 있다.
즉, 제1 검출부(400)는 포커싱렌즈(330)를 통과한 레이저 빔을 감지하고, 제2 검출부(500)는 포커싱렌즈(330)를 통과한 레이저 빔이 후술할 제1 검출부(400)의 반사미러(420)에 의해 포커싱렌즈(330) 방향으로 반사되어, 입사하는 레이저 빔을 감지할 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서 복수의 검출부(400, 500)는 동일한 구조로 마련되기에, 설명의 편의를 위해 중복되는 설명은 생략하고자 한다.
여기서, 검출부(400)는 센서부(410), 반사미러(420), 회전 플레이트(430), 제1 구동장치(440) 및 제2 구동장치(450)를 포함하여 구성된다.
센서부(410)는 입사된 레이저 빔의 출력특성을 측정한다. 좀 더 자세히 설명하자면, 센서부(410)는 레이저 발생 유닛(100)으로부터 발진된 레이저 빔을 감지하여, 레이저 빔의 발진여부와 입사 영역을 측정할 수 있다.
일예로, 센서부(410)는 광량을 측정할 수 있는 다수개의 픽셀(411)이 매트릭스 형태로 배치되어 있다. 센서부(410)에 레이저 빔이 입사될 경우, 적어도 하나 이상의 픽셀(411)에서 입사된 레이저 빔의 광량을 측정하고, 측정한 광량에 대한 데이터를 산출하여 후술할 제어부(700)로 송신할 수 있다. 이때, 센서부(410)가 측정한 레이저 빔의 광량을 토대로 레이저 빔의 출력을 산출할 수 있다.
또한, 센서부(410)가 측정한 광량을 토대로 레이저 빔의 스폿 사이즈(spot size)를 산출할 수 있다. 이때, 스폿 사이즈는 레이저 빔의 크기를 의미한다.
참고로, 센서부(410)는 입사되는 레이저 빔의 출력을 산출하기 위한 구성으로, 광량 측정이 가능한 형태로 마련될 수 있다. 이때, 센서부(410)는 상술한 형태 외에도 파라메타 측정기 등으로 마련될 수 있다.
반사미러(420)는 입사된 레이저 빔을 상기 편광조절부(200) 방향으로 반사한다. 즉, 레이저 발생 유닛(100)으로부터 발진된 레이저 빔을 레이저 발생 유닛(100)을 향하도록 반사시킬 수 있다. 이때, 반사미러(420)는 일면이 평면으로 형성되는 평면거울로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 오목 거울 및 볼록 거울 등으로 다양하게 마련될 수 있다.
회전 플레이트(430)는 전면에 센서부(410)와 반사미러(420)가 구비된다. 이때, 센서부(410)와 반사미러(420)는 상호 이격 배치된다. 회전 플레이트(430)는 후술할 제1 구동장치(440)로부터 회전구동력을 제공받아 회전하며 레이저 빔의 진행 경로 상에 센서부(410) 또는 반사미러(420)가 가변적으로 위치하도록 한다.
제1 구동장치(440)는 레이저 빔의 진행 경로 상에 센서부(410) 또는 반사미러(420)가 위치하도록 회전 플레이트(430)를 회전시킨다. 좀 더 자세히 설명하면, 제1 구동장치(440)는 회전 플레이트(430) 후면에 결합되어 회전 플레이트(430)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있는 구동력을 제공할 수 있다. 일 예로, 제1 구동장치(440)는 스텝모터로 마련될 수 있으며, 이 경우, 제1 구동장치(440)는 회전플레이트(430)를 소정의 각도로 회전시킬 수 있다.
제2 구동장치(450)는 회전 플레이트(430)를 레이저 빔의 진행 경로 상에서 전후방향으로 이동시킨다. 즉, 제2 구동장치는 회전 플레이트(430)의 전방에 구비된 센서부(410) 및 반사미러(420)를 함께 레이저 빔의 진행 경로 상에서 이동시킬 수 있다. 여기서, 제2 구동장치(450)는 제1 플레이트(451) 및 제2 플레이트(452)를 포함하여 구성된다.
제1 플레이트(451)는 상부에 회전 플레이트(430)가 결합된다.
제2 플레이트(452)는 제1 플레이트(451)의 하부에 결합되며, 회전 플레이트(430)의 전후방향으로 제1 플레이트(451)의 이동을 안내한다.
좀 더 자세히 살펴보면, 제1 플레이트(451)는 제2 플레이트(452) 상부에 슬라이드 이동 가능하게 결합된다. 이때, 제2 구동장치(450)는 모터(M)로부터 구동력을 제공받아 제1 플레이트(451)를 슬라이딩 이동시킴으로써, 제1 플레이트(451)에 결합된 회전 플레이트(430) 또한 이동시킬 수 있는 것이다.
상술한 구성에 의해 검출부(400, 500)는 레이저 빔의 출력특성 측정 뿐 아니라 레이저 빔의 출력, 크기 및 형상 중 적어도 어느 하나를 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
일 예로, 레이저 빔의 초점(S)을 기준으로 검출부(400, 500)의 위치를 전방 또는 후방에 위치시킴에 따라 검출부(400), 500)에 입사하는 레이저 빔의 스폿 사이즈와 형상이 달라질 수 있다. 예를 들어, 초점거리(L)보다 가깝거나 먼 거리에 검출부(400, 500)가 위치할 경우에 초점거리에 위치하는 경우에 비해 검출부(400, 500)에 입사하는 레이저 빔의 스폿 사이즈가 증가하게 된다.
이를 통해, 최소 스폿 사이즈 뿐 아니라 사용자가 원하는 치료효과를 구현하기에 적합한 스폿 사이즈를 측정하여 해당 스폿 사이즈가 측정되는 위치를 조사위치로 제공할 수 있다.
참고로, 도6을 참조하여 검출부(400, 500)를 통한 최소 스폿 사이즈 측정에 관하여 구체적으로 설명하면, 센서부(410)를 이동 시키는 과정에서 레이저 빔의 광량을 측정한 픽셀(411)의 수가 감소하여 최소가 되는 거리를 초점거리(L)라 판단할 수 있다. 그리고, 픽셀(411) 수의 감소는 레이저 빔의 초점(S) 위치를 기준으로 전후방 소정 거리 내에서는 크게 변동하지 않기에, 이 거리를 초점 깊이(P)로 판단할 수 있다.
이때, 후술할 제어부(700)는 제1 검출부(400)를 초점 깊이(P)내에서 이동시키는 과정에서 레이저 빔의 광량을 측정한 픽셀(411)의 수가 최소가 되는 위치를 레이저 빔의 조사영역(LP) 즉, 스폿 사이즈가 최소가 되는 초점(S)으로 판단할 수 있다.
그리고, 검출부(400, 500)는 탈착 가능하도록 마련될 수 있으며, 검출부(400, 500)가 배치되는 위치에 렌즈, 거울 등의 다른 광원장치들이 배치될 수 있다.
디스플레이부(600)는 검출부(400, 500)에서 측정된 측정값을 출력한다. 이때, 디스플레이부(600)에는 검출부(400, 500)가 측정한 레이저 빔의 출력특성 및 측정된 출력특성을 토대로 분석한 결과값 중 적어도 어느 하나를 포함하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(600)에는 센서부(410)로부터 송신되는 레이저 빔의 광량에 대한 데이터 값이 출력될 수 있다.
제어부(700)는 레이저 발생 유닛(100), 편광조절부(200), 가이드부(300), 검출부(400,500) 및 디스플레이부(600)를 제어한다. 그리고, 복수의 검출부(400, 500) 중 적어도 어느 하나의 검출부가 측정한 출력특성을 분석하여 레이저 빔의 조사위치를 결정한다.
일 예로, 제어부(700)는 검출부(400, 500)에서 측정된 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 레이저 빔의 스폿 사이즈를 검출하고, 최소 스폿 사이즈가 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 결정할 수 있다.
도7을 참조하여 좀 더 자세히 설명하면, 제어부(700)의 제어에 의해 제1 검출부(400)의 회전 플레이트(430)가 회전하여 레이저 빔의 진행 경로 상에 반사미러(420)가 위치할 경우, 제2 검출부(500)는 포커싱렌즈(330)를 통과한 이후 제1 검출부(400)에서 반사되어 입사된 레이저 빔을 감지하여 해당 레이저 빔의 출력특성을 측정할 수 있다.
이때, 제어부(700)는 제1 검출부(400)의 회전 플레이트(430)가 레이저 빔의 진행경로 상에서 전후 방향으로 이동하며 제1 검출부(400)에 입사하는 레이저 빔을 반사시키도록 제1 검출부(400)의 동작을 제어한다, 제어부(700)는 제2 검출부(500)가 측정한 레이저 빔의 출력특성을 데이터베이스화하고, 이를 검토하여 레이저 빔의 최소 스폿 사이즈를 검출한다.
이후, 제어부(700)는 최소 스폿 사이즈가 측정된 위치에 제1 검출부(400)가 배치되도록 제1 검출부(400)의 동작을 제어한다. 이때, 제1 검출부(400)가 배치된 위치에서 제어부(700)의 제어에 의해 제1 검출부(400)의 회전 플레이트(430)가 회전하여 레이저 빔의 진행 경로 상에 센서부(410)가 위치하게 되고, 센서부(410)를 통해 측정된 레이저 빔의 출력특성이 제2 검출부(500)에서 검출한 결과와 일치할 경우에 측정을 종료한다.
그러나, 일치하지 않는다면 제어부(700)는 제1 검출부(400) 및 제2 검출부(500)의 동작을 제어하여 재 측정한 뒤 상호 측정 결과가 일치하는 경우에 측정을 종료한다. 이때, 제어부(700)는 제1 검출부(400) 및 제2 검출부(500)의 측정결과가 일치하는 지점 즉, 최소 스폿 사이즈가 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 검출할 수 있다.
경우에 따라, 제어부(700)에는 사용자가 원하는 치료효과를 구현하기 적합한 레이저 빔의 스폿 사이즈가 기 설정되어 저장되며, 이 경우, 제어부(700)는 제2 검출부(500)가 측정한 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 기 설정된 스폿 사이즈가 출력되는 위치를 검출하고, 해당 위치를 레이저 빔의 조사위치로 판단할 수 있다.
참고로, 제어부(700)는 검출부(400, 500)가 실시간으로 측정한 레이저 빔의 출력특성을 수신하고, 센서부(410)의 다수개의 픽셀(411) 중 레이저 빔이 조사된 어느 하나 이상의 픽셀(411)로부터 광량과 그 광량을 측정한 픽셀(411)의 좌표값 중 적어도 어느 하나를 포함하여 광량값으로 검출할 수 있다.
예를 들면, 제어부(700)는 제2 검출부(500)를 통해 측정된 출력특성을 통해 레이저 빔이 조사될 경우에 레이저 빔의 조사 영역(LP)에 해당하는 각각의 픽셀(411)로부터 광량값을 검출하고, 최소 스폿 사이즈가 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 판단할 수 있다. 이후, 제어부(700)는 최소 스폿 사이즈가 측정된 위치에 제1 검출부(400)를 배치시켜 레이저 빔의 측정을 수행하고, 제1 검출부(400)가 측정한 광량값이 제2 검출부(500)를 통해 측정된 최소 스폿 사이즈에 대한 광량값 동일한지 여부를 검토할 수 있다. 이로서, 제어부(700)는 센서부(410)의 픽셀(411)로부터 광량값을 수신하여 그 광량값과 기 설정된 광량값의 동일 여부를 판단할 수 있다.
한편, 도8 내지 도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템을 설명하기 위하여 도시한 것으로, 도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템을 개략적으로 도시한 것이며, 도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 시스템에서 센서부에 조사된 레이저 빔을 도시한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 폴딩미러(320)가 갈바노미러(galvano mirror)로 마련될 수 있다. 이때, 폴딩미러(320)가 갈바노미러로 마련될 경우, 제어부(700)는 제1 검출부(400)가 측정한 레이저 빔의 출력특성을 검토하여 기 설정된 레이저 빔의 패터닝과 일치하는 레이저 빔의 패터닝이 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 검출한다.
도9를 참조하면, 제어부(700)는 갈바노미러를 통해 기 설정된 패터닝을 가지고 제1 검출부(400)의 센서부(410)로 조사되고, 조사된 레이저 빔의 광량을 측정한 픽셀(411)을 기준으로 레이저 빔의 조사위치를 판단할 수 있다. 즉, 기 설정된 패터닝과 비교하여 정상적인 패터닝으로 레이저 빔이 조사되는지 확인할 수 있다. 이를 통해, 정상적인 패터닝이 출력되는 레이저 빔의 조사위치를 검출할 수 있다.
이때, 제어부(700)는 레이저 빔의 조사위치가 기 설정된 패터닝과 동일하지 않을 경우, 갈바노미러(320)의 X축 및 Y축의 회전 방향 및 각도를 제어하여 레이저 빔의 조사위치를 조정할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 제1 검출부(400)가 측정한 레이저 빔의 출력특성 중 기 설정된 패터닝과 일치하는 패터닝이 검출되지 않는다면, 갈바노미러(320)를 제어하여 형성되는 패터닝을 보정하고, 제1 검출부(400)를 통한 재측정을 수행할 수 있다. 기 설정된 패터닝과 일치하는 패터닝이 검출된다면 측정을 종료한다.
좀 더 구체적으로 설명하자면, 갈바노미러(320)에 의해 제1 검출부(400)의 센서부(410)에서 측정되는 레이저 빔의 패터닝은 다수개의 레이저 빔의 스폿이 모여 원형, 사각형 등의 다양한 형상으로 형성된다. 만약, 레이저 빔의 패터닝 형상이 원형일 경우, 제어부(700)는 센서부(410, 510)에 입사된 레이저 빔의 패터닝이 사용자가 기 설정한 패터닝과 상이한 직경을 갖는다면 이를 오류로 판단할 수 있다. 이에, 제어부(700)는 실제 조사된 레이저 빔이 기 설정된 패터닝과 동일한 직경을 가지도록 갈바노미러(320)를 제어하여 레이저 빔의 조사위치를 조정할 수 있다. 이때, 센서부(410, 510)에 입사된 레이저 빔의 패터닝 직경은 레이저 빔의 광량을 측정한 픽셀(411, 511)을 기준으로 측정될 수 있다.
이하에서는, 상술한 광학 시스템(10)에 의한 레이저 빔의 조사위치 측정방법에 대하여 설명하고자 한다.
<광학 시스템의 제어 방법에 대한 설명>
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템에 의한 레이저 빔의 조사위치 측정방법을 도시한 흐름도이다.
제1 실시예
제1 실시예에 따른 레이저 빔의 조사위치 측정방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템을 설명하기 위해 도시한 도1 내지 도7와, 도10을 참조하여 설명하고자 한다.
1. 레이저 발진단계(S100)
레이저 발진단계(S100)는 레이저 발생유닛(100)이 레이저 빔을 발진하는 단계이다.
2. 판단단계(S200)
판단단계(S200)는 발진단계(S100)에서 발진된 레이저 빔이 복수의 검출부(400, 500) 중 적어도 어느 하나의 검출부(400 또는 500)에 감지될 경우, 상기 제어부(700)가 검출부(400, 500)에서 감지된 값을 수신하여 레이저 빔의 발진 여부를 판단하는 단계이다.
이때, 검출부(400, 500)가 감지한 값은 레이저 빔의 광량일 수 있다. 좀 더 자세히 설명하면, 검출부(400, 500)는 센서부(410, 510)에 입사한 레이저 빔의 광량을 측정하며, 제어부(700)는 검출부(400, 500)가 측정한 광량값 정보를 수신하여 레이저 빔의 발진 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제어부(700)는 센서부(410, 510)의 다수개의 픽셀(411, 511) 중 레이저 빔이 조사된 어느 하나 이상의 픽셀(411, 511)로부터 광량과 그 광량을 측정한 픽셀(411, 511)의 좌표값을 수신할 수 있다.
3. 측정단계(S300)
측정단계(S300)는 판단단계(S200)에서 레이저 빔이 발진된 것으로 판단되면, 제어부(700)의 제어에 의해 검출부(400, 500)가 동작하며 발진된 레이저 빔의 크기, 출력 및 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 출력특성을 측정하는 단계이다.
일 예로, 도7에 도시된 바와 같이, 측정단계(S300)는 복수의 검출부(400, 500) 중 어느 하나의 검출부(400, 이하,‘ 제1 검출부’라 칭함)에 반사되어 진행된 레이저 빔을 다른 하나의 검출부(500, 이하, ’제2 검출부‘라 칭함)가 측정할 수 있다.
이때, 제1 검출부(400)는 레이저 빔의 진행경로 상에서 전후방향으로 이동하며 입사한 레이저 빔을 반사시킨다. 여기서, 반사된 레이저 빔은 편광조절부(200)에 입사되어, 편광조절부(200)의 일측에 위치한 제2 검출부(500)에 입사된다.
참고로, 레이저 빔의 거동에 대해 구체적으로 설명하자면, 레이저 발생유닛(100)에서 발진한 레이저 빔이 제1 편광판(210)을 통과하며, P편광 레이저빔이 편광 빔 분리기(230)로 향하고, P편광 레이저 빔은 편광 빔 분리기(230)를 투과하여 위상변환부(240)를 향해 진행한다. 그리고, 위상변환부(240)를 지남에 따라 편광형태가 변조되어 원형 또는 타원편광으로 진행하고, 가이드부(300)를 지나 제1 검출부(400)에 입사하게 된다.
이때, 제1 검출부(400)에 입사한 레이저 빔이 반사미러(420)에 의해 반사될 경우, 원형 또는 타원 편광으로 진행하던 레이저 빔은 가이드부(300)를 지나 위상변환부(240)를 통과한다. 여기서, 위상변환부(240)를 투과한 레이저 빔은 편광상태가 S편광 레이저 빔으로 변조되어, 편광 빔 분리기(240) 방향으로 진행한다. 이때, S편광 레이저 빔은 편광 빔 분리기(230)에서 반사되어 제2 검출부(500)에 입사하게 되는 것이다.
측정단계(S300)에서 제어부(700)는 복수의 검출부(400, 500)의 동작을 제어하며, 회전플레이트(430, 530)를 회전시켜 각각 센서부(410, 510) 또는 반사미러(420, 520)가 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하도록 한다. 좀 더 자세히 말하자면, 제1 검출부(400)는 반사미러(420)가 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하도록 동작한 상태이고, 제2 검출부(500)는 센서부(510)가 레이저 빔의 진행 경로 상에 위치하도록 동작된 상태이다.
그리고, 제어부(700)는 제1 검출부(400)의 회전 플레이트(430)가 레이저 빔의 진행 경로 상에서 전후방향으로 이동하도록 제2 구동장치(450)를 제어한다. 이때, 제어부(700)는 제1 검출부(400)의 반사미러(420)를 초점거리(S)에 근접하게 위치시킨 상태에서 포커싱렌즈(330)와의 이격 거리가 증가 또는 감소되도록 회전 플레이트(430)를 이동시킨다.
그리고, 제2 검출부(500)는 제1 검출부(400)의 회전 플레이트(430)가 이동하면서 반사되어 입사한 레이저 빔의 출력특성을 측정한다. 이때, 제어부(700)는 제2 검출부(500)가 측정한 레이저 빔의 출력특성을 수집하여 데이터베이스화 할 수 있다. 여기서, 제어부(700)가 수집한 데이터에는 제1 검출부(400)의 위치에 따른 레이저 빔의 광량값 및 스폿 사이즈 등이 포함될 수 있다.
4. 분석단계(S400)
분석단계(S400)는 측정단계(S300)에서 측정된 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 레이저 빔의 조사위치를 결정하는 단계이다. 이때, 분석단계(S400)는 측정단계(S300)에서 측정된 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 레이저 빔의 최소 스폿 사이즈를 검출하고, 최소 스폿 사이즈가 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 결정한다.
또한, 분석단계(S400)는 검토단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 검토단계는 검출된 레이저 빔의 최소 스폿 사이즈가 측정된 위치에 제1 검출부(400)를 배치하고, 제1 검출부(400)를 통해 검출된 최소 스폿 사이즈와 동일한 스폿 사이즈를 가지는 레이저 빔이 측정되는지 검토하는 단계이다. 이때, 동일한 결과가 도출된다면, 제어부(700)의 제어에 의해 제1 검출부(400) 및 제2 검출부(500)의 작동을 정지시키며 레이저 빔 측정이 정지될 수 있다.
여기서, 제1 검출부(400)에서 측정한 레이저 빔의 스폿 사이즈가 제2 검출부(500)에서 측정한 레이저 빔의 스폿 사이즈와 동일하지 않을 경우, 제어부(700)는 재측정이 이루어질 수 있도록 제1 검출부(400)와 제2 검출부(500)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 제2 검출부(500)에서의 측정 결과와 제1 검출부(400)에서의 측정결과가 동일할 때까지 측정단계(S300)부터 이후 단계를 순차적으로 수행할 수 있다.
참고로, 기 설정된 스폿사이즈를 검출하여, 해당 스폿사이즈가 검출되는 조사위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 검출부(400)와 제2 검출부(500)를 통한 측정 방식이 상호 변경되어, 먼저 제1 검출부(400)를 통해 레이저 빔의 출력특성을 측정하여 데이터 베이스화한 뒤, 제2 검출부(500)에서 측정되는 결과와 비교 분석하여 일치 여부를 검토하는 방식으로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 빔의 조사위치 측정 방법은 분석단계(S400)에서 분석한 결과를 디스플레이부(700)에 출력하는 출력단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 디스플레이부(700)에는 검출부(400, 500)가 측정한 레이저 빔의 출력특성, 제어부(700)가 분석한 분석값 및 상기 분석값을 토대로 결정된 레이저 빔의 조사위치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 정보가 출력될 수 있다.
제2 실시예
제2 실시예에 따른 레이저 빔의 조사위치 측정방법은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 시스템을 설명하기 위해 도시한 도8 내지 도9와, 도10을 참조하여 설명하고자 한다.
1. 레이저 발진단계(S100)
레이저 발진단계(S100)는 레이저 발생유닛(100)이 레이저 빔을 발진하는 단계이다.
2. 판단단계(S200)
판단단계(S200)는 발진단계(S100)에서 발진된 레이저 빔이 복수의 검출부(400, 500) 중 적어도 어느 하나의 검출부에 감지될 경우, 상기 제어부(700)가 검출부(400, 500)에서 감지된 값을 수신하여 레이저 빔의 발진 여부를 판단하는 단계이다.
이때, 검출부(400, 500)가 감지한 값은 레이저 빔의 광량일 수 있다. 좀 더 자세히 설명하면, 검출부(400, 500)는 센서부(410, 510)에 입사한 레이저 빔의 광량을 측정하며, 제어부(700)는 검출부(400, 500)가 측정한 광량값 정보를 수신하여 레이저 빔의 발진 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제어부(700)는 센서부(410, 510)의 다수개의 픽셀(411, 511) 중 레이저 빔이 조사된 어느 하나 이상의 픽셀(411, 511)로부터 광량과 그 광량을 측정한 픽셀(411, 511)의 좌표값을 수신할 수 있다.
3. 측정단계(S300)
측정단계(S300)는 판단단계(S200)에서 레이저 빔이 발진된 것으로 판단되면, 제어부(700)의 제어에 의해 검출부가 동작하며 발진된 레이저 빔의 크기, 출력 및 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 출력특성을 측정하는 단계이다.
일 예로, 복수의 검출부 중 어느 하나의 검출부(400, 이하, ‘제1 검출부’라 칭함)는 폴딩미러(320)에 의해 레이저 빔의 진행 경로가 X축 및 Y축 방향으로 변경됨으로써 형성되는 레이저 빔의 조사 패터닝을 측정한다.
이때, 제어부(700)는 제1 검출부(400)의 회전 플레이트(430)가 레이저 빔의 진행 경로 상에서 전후 방향으로 이동하며 센서부(410)가 레이저 빔의 조사 패터닝을 측정하도록, 제1 검출부(400)의 동작을 제어한다.
좀 더 자세히 설명하자면, 제어부(700)는 제1 검출부(400)의 센서부(410)를 초점거리(S)에 근접하게 위치시킨 상태에서 포커싱렌즈(330)와의 이격 거리가 증가 또는 감소되도록 회전 플레이트(430)를 이동시키고, 제1 검출부(400)는 센서부(410)에 입사한 레이저 빔의 출력특성을 측정한다.
이때, 제어부(700)는 제1 검출부(400)가 측정한 레이저 빔의 출력특성을 수집하여 데이터베이스화 할 수 있다. 이때, 제어부(700)가 수집한 데이터에는 위치에 따른 레이저 빔의 광량값 및 조사 패터닝 등이 포함될 수 있다.
참고로, 측정단계(S300)는 제1 검출부(400)가 레이저 빔의 패터닝을 측정하기 이전에, 레이저 빔의 최소 스폿 사이즈가 검출되는 위치를 찾는 과정이 선행될 수 있다. 이 경우, 검출부(400, 500) 중 어느 하나의 검출부(400 또는 500)가 센서부(410 또는 510)의 위치에 따른 레이저 빔을 측정하고, 제어부(700)는 검출부(400 또는 500)의 측정값을 분석하여 최소 스폿 사이즈를 검출한 뒤, 해당 위치에 제1 검출부(400)를 배치시킬 수 있다. 이후, 측정단계(S300)를 수행하여, 제1 검출부(400)를 통해 레이저 빔의 패터닝을 측정할 수 있다.
4. 분석단계(S400)
분석단계(S400)는 측정단계(S300)에서 측정된 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 레이저 빔의 조사위치를 결정하는 단계이다. 이때, 분석단계(S400)는 측정단계(S300)에서 측정된 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 레이저 빔의 패터닝을 검출하고, 기 설정된 레이저 빔의 패터닝과 일치하는 레이저 빔의 패터닝 형성 위치를 레이저 빔의 조사위치로 결정한다. 참고로, 제1 검출부(400)의 센서부(410)를 통해 측정되는 레이저 빔의 패터닝은 도9에 도시되었다.
또한, 분석단계(S400)는 검토단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 검토단계는 검출단계(S410)에서 검출된 레이저 빔의 패터닝과 기설정된 레이저 빔 패터닝의 일치 여부를 검토하는 단계이다. 이때, 기 설정된 레이저 빔 패터닝과 일치한다면, 제1 검출부(400)의 동작을 정지시킨다. 참고로, 기 설정된 레이저 빔 패터닝과 일치하는 지점이 레이저 빔의 조사위치로 판단될 수 있다.
참고로, 센서부(410)에 조사된 레이저 빔의 광량을 측정하고, 해당 광량을 측정한 픽셀(411)을 기준으로 레이저 빔의 패터닝 일치 여부를 검토함으로써 레이저 빔의 조사 위치가 판단될 수 있다.
만약, 검출단계(S410)에서 검출된 레이저 빔의 패터닝과 기 설정된 레이저 빔 패터닝이 일치하게 형성되지 않은 경우에, 제어부(700)는 재측정이 이루어질 수 있도록 제1 검출부(400)의 동작을 제어한다.
예를 들어, 제어부(700)는 폴딩미러(320)의 X축 및 Y축의 회전 방향 및 각도를 제어하여 레이저 빔의 조사위치를 조정한 뒤, 제1 검출부에서의 측정 결과가 기 설정된 레이저 빔의 출력특성과 동일할 때까지 측정단계(S300)부터 이후 단계를 순차적으로 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 빔의 조사위치 측정 방법은 분석단계(S400)에서 분석한 결과를 디스플레이부(700)에 출력하는 출력단계를 더 포함할 수 있다.
참고로, 상술한 단계들을 종료한 이후에는 레이저 발생 유닛(100)에서 발진된 레이저 빔이 가이드부(300)를 통해 피조사체에 조사될 수 있도록 레이저 발생 유닛(100) 및 가이드부(300)의 구성을 제외한 나머지 구성요소를 탈거 시킬 수 있다. 경우에 따라, 구성이 탈거된 위치에 렌즈, 거울 등의 다른 광원장치들은 결합시킬 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.
10 : 광학 시스템
100 : 레이저 발생 유닛
200 : 편광조절부
210 : 제1 편광판
220 : 제2 편광판
230 : 편광 빔 분리기
240 : 위상변환부
300 : 가이드부
310 : 빔 익스펜더
320 : 폴딩미러
330 : 포커싱렌즈
400 : 제1 검출부
410 : 센서부
411 : 픽셀
420 : 반사미러
430 : 회전플레이트
440 : 제1 구동장치
450 : 제2 구동장치
451 : 제1 플레이트
452 : 제2 플레이트
500 : 제2 검출부
600 : 디스플레이부
700 : 제어부

Claims (9)

  1. 레이저 빔을 발진하는 레이저 발생 유닛;
    상기 레이저 발생 유닛에서 발진된 레이저 빔의 편광상태를 변조하며, 편광 방향에 따라 다른 경로로 진행하도록 상기 레이저 빔의 진행 경로를 두 경로로 분리하는 편광조절부;
    상기 편광조절부를 통과한 레이저 빔의 진행경로를 안내하는 가이드부;
    입사된 레이저 빔을 측정하기 위한 센서부를 구비하여, 상기 가이드부를 통해 안내된 레이저 빔을 감지하는 복수의 검출부; 및
    상기 각 부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 복수의 검출부는 상기 편광조절부에서 분리되어 진행하는 레이저 빔의 진행 경로 상에 각각 위치하며, 검출부에 입사한 레이저 빔의 크기, 출력 및 형상 중 적어도 어느 하나를 포함하는 출력 특성을 측정하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 검출부 중 적어도 어느 하나의 검출부가 측정한 출력특성을 분석하여 상기 레이저 빔의 조사위치를 결정하고,
    상기 검출부는,
    입사된 레이저 빔의 출력특성을 측정하는 센서부;
    입사된 레이저 빔을 상기 편광조절부 방향으로 반사하는 반사미러;
    전면에 상기 센서부와 반사미러가 구비되는 회전 플레이트;
    레이저 빔의 진행 경로 상에 상기 센서부 또는 반사미러가 위치하도록 상기 회전 플레이트를 회전시키는 제1 구동장치; 및
    상기 회전 플레이트를 전후방향으로 이동시키는 제2 구동장치;를 포함하고,
    상기 제2 구동장치는,
    상부에 상기 회전 플레이트가 결합되는 제1 플레이트; 및
    상기 제1 플레이트의 하부에 결합되며, 상기 회전 플레이트의 전후방향으로 상기 제1 플레이트의 이동을 안내하는 제2 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    입사된 레이저 빔의 스폿 사이즈를 변경하는 빔 익스펜더;
    상기 빔 익스펜더를 통과한 레이저 빔이 상기 검출부를 향하도록 레이저 빔의 진행 경로를 변경하는 폴딩미러; 및
    일 지점에 초점을 형성하도록 입사된 레이저 빔을 집광시키는 포커싱렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 검출부에서 측정된 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 레이저 빔의 최소 스폿 사이즈가 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 검출하는 것을 특징으로 하는
    레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 폴딩미러가 갈바노미러(galvano mirror)로 마련된 경우, 레이저 빔의 출력특성을 분석하여 기 설정된 레이저 빔의 패터닝과 일치하는 레이저 빔의 패터닝이 측정된 위치를 레이저 빔의 조사위치로 검출하는 것을 특징으로 하는
    레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 레이저 빔이 상기 검출부에 입사한 경우, 상기 센서부가 레이저 빔의 진행 경로 상에서 전후 방향으로 이동하며 레이저 빔의 출력특성을 측정하도록 상기 검출부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는
    레이저 빔의 조사위치 측정이 가능한 광학 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080266652A1 (en) * 2007-04-30 2008-10-30 General Electric Company Microscope with dual image sensors for rapid autofocusing
KR20110007531A (ko) 2009-07-16 2011-01-24 한국전기연구원 치료용 레이저 장치
KR20130057690A (ko) 2011-11-24 2013-06-03 주식회사 루트로닉 의료용 레이저 치료장치
KR20190046609A (ko) * 2017-10-26 2019-05-07 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 레이저가공장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080266652A1 (en) * 2007-04-30 2008-10-30 General Electric Company Microscope with dual image sensors for rapid autofocusing
KR20110007531A (ko) 2009-07-16 2011-01-24 한국전기연구원 치료용 레이저 장치
KR20130057690A (ko) 2011-11-24 2013-06-03 주식회사 루트로닉 의료용 레이저 치료장치
KR20190046609A (ko) * 2017-10-26 2019-05-07 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 레이저가공장치

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