KR102431673B1 - Beam-forming prism - Google Patents

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KR102431673B1 KR1020200033392A KR20200033392A KR102431673B1 KR 102431673 B1 KR102431673 B1 KR 102431673B1 KR 1020200033392 A KR1020200033392 A KR 1020200033392A KR 20200033392 A KR20200033392 A KR 20200033392A KR 102431673 B1 KR102431673 B1 KR 102431673B1
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Abstract

실시예의 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘은 광선 다발이 입사되는 입사면과, 상기 입사면에 입사된 상기 광선 다발을 반사시키는 제1 반사면과, 상기 제1 반사면으로부터 반사된 상기 광선 다발을 반사시키는 제2 반사면과, 상기 제2 반사면으로부터 반사된 상기 광선 다발을 출사시키는 출사면을 포함하고, 상기 출사면은 수직축을 기준으로 소정의 경사 각도를 가질 수 있다.The prism for adjusting the beam size of the ray bundle of the embodiment includes an incident surface on which the ray bundle is incident, a first reflective surface that reflects the ray bundle incident on the incident surface, and reflects the ray bundle reflected from the first reflective surface and a second reflective surface, and an emitting surface for emitting the bundle of rays reflected from the second reflective surface, wherein the emitting surface may have a predetermined inclination angle with respect to a vertical axis.

Description

광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘{BEAM-FORMING PRISM}A prism for adjusting the beam size of a light bundle {BEAM-FORMING PRISM}

실시예는 레이저광선 다발의 빔크기를 조절하는 프리즘에 관한 것이다.The embodiment relates to a prism for adjusting the beam size of a laser beam bundle.

일반적으로, 시준(Beam collimation)이란, 레이저 빔(Laser beam)이 퍼지지 않고 평행하게 진행하도록 레이저의 지향성(directivity)을 향상시키는 작업으로 광학 도구들을 사용해 광선의 진행 방향을 조절한다. 레이저를 광원으로 사용할 경우 빛이 상대적으로 빠르게 퍼지는 축(수직)을 Fast axis, 느리게 퍼지는 축(수평)을 Slow axis라고 하며 이로 인해 레이저의 빛의 단면은 타원형이 된다. In general, the collimation (Beam collimation) is an operation of improving the directivity of a laser so that the laser beam does not spread and travels in parallel, and the direction of the beam is adjusted using optical tools. When a laser is used as a light source, the axis in which light spreads relatively quickly (vertical) is called the Fast axis, and the axis in which the light spreads slowly (horizontal) is called the Slow axis.

이처럼 빛이 퍼지는 각도가 축 방향 별로 다르기 때문에 평행광을 만들기 위해선 축 별로 차별화된 렌즈를 적용해야 한다. Fast axis에는 수평축에서 봤을 때 볼록한 FAC(Fast Axis Collimator)를, Slow axis에는 수직하게 봤을 때 볼록한 SAC(Slow Axis Collimator)를 적용해 시준하며, 다수의 레이저가 포함되는 레이저 다이오드 바에도 필요한 작업으로 그 크기에 맞는 FAC혹은 SAC와 같은 광학 도구가 필요하다. 다수의 광원을 사용하게 되어 발광 면적이 커지게 되면 광학 도구들의 크기도 커지게 되는 문제점이 있다.Since the angle at which the light spreads is different for each axis direction, a differentiated lens for each axis must be applied to create parallel light. The fast axis is collimated by applying a convex FAC (Fast Axis Collimator) when viewed from the horizontal axis and a convex SAC (Slow Axis Collimator) when viewed vertically to the slow axis. You will need an optical tool such as a FAC or SAC that fits the size. When a plurality of light sources are used and the light emitting area is increased, there is a problem in that the size of the optical tools is also increased.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 실시예는 레이저 빔을 시준할 때, 발광 면적이 증가하여 FAC 또는 SAC와 같은 광학 도구들이 크기가 커지지 않도록 하여 비용을 절감시키기 위한 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above-mentioned problem, the embodiment provides a prism for adjusting the beam size of a light bundle to reduce costs by not increasing the size of optical tools such as FAC or SAC by increasing the emission area when collimating a laser beam to do that for that purpose.

실시예의 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘은 광선 다발이 입사되는 입사면과, 상기 입사면에 입사된 상기 광선 다발을 반사시키는 제1 반사면과, 상기 제1 반사면으로부터 반사된 상기 광선 다발을 반사시키는 제2 반사면과, 상기 제2 반사면으로부터 반사된 상기 광선 다발을 출사시키는 출사면을 포함하고, 상기 출사면은 수직축을 기준으로 소정의 경사 각도를 가질 수 있다.The prism for adjusting the beam size of the ray bundle of the embodiment includes an incident surface on which the ray bundle is incident, a first reflective surface that reflects the ray bundle incident on the incident surface, and reflects the ray bundle reflected from the first reflective surface and a second reflective surface, and an emitting surface for emitting the bundle of rays reflected from the second reflective surface, wherein the emitting surface may have a predetermined inclination angle with respect to a vertical axis.

상기 출사면은 상기 수직축과 15도 내지 45도의 경사 각도를 가질 수 있다.The exit surface may have an inclination angle of 15 degrees to 45 degrees with respect to the vertical axis.

상기 제2 반사면과 상기 출사면 사이의 각도는 상기 제2 반사면과 상기 수직축 사이의 각도와 상기 출사면과 상기 수직축 사이의 각도의 합일 수 있다.The angle between the second reflective surface and the emitting surface may be a sum of an angle between the second reflective surface and the vertical axis and an angle between the emitting surface and the vertical axis.

상기 출사면의 경사 각도와 상기 출사면으로부터 출사되는 출사광의 진행각도는 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.The inclination angle of the emitting surface and the traveling angle of the emitting light emitted from the emitting surface may be determined by Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020028752910-pat00001
Figure 112020028752910-pat00001

상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면은 동일한 초점을 가지도록 형성될 수 있다.The first reflective surface and the second reflective surface may be formed to have the same focus.

상기 제1 반사면 및 상기 제2 반사면은 포물선 형태로 형성될 수 있다.The first reflective surface and the second reflective surface may be formed in a parabolic shape.

상기 제1 반사면(y2)은 수학식 2에 의해 결정되고 상기 제2 반사면(y1)은 수학식 3에 의해 결정될 수 있다.The first reflective surface y 2 may be determined by Equation 2, and the second reflective surface y 1 may be determined by Equation 3.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112020028752910-pat00002
Figure 112020028752910-pat00002

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112020028752910-pat00003
Figure 112020028752910-pat00003

상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면은 점 대칭을 이룰 수 있다.The first reflective surface and the second reflective surface may have point symmetry.

상기 출사면은 평면 형태를 포함할 수 있다.The emission surface may have a planar shape.

실시예는 다수의 레이저를 시준하기 위해 프리즘을 적용하게 되면, 프리즘에 입사된 광선들이 포물선 형태의 두 광학구조면 중, 더 큰 초점거리를 갖는 면에 전반사 되어 초점에 모인 후, 작은 초점거리를 갖는 면에 다시 전반사 되어 입사했을 때와 같은 발산 각도의 광선이 프리즘을 투과했을 때, 선들 간의 폭이 두 면의 초점거리 비와 동일한 비율로 축소된다. 축소된 광선을 통해 시준하는 것으로 광학 도구의 크기 또한 소형화가 가능해지며 혹은 다수의 광원이 광선을 발산하는 면적에 변동이 있더라도 광학 도구의 크기를 일정하게 유지하는 것이 가능해지는 효과가 있다.In the embodiment, when a prism is applied to collimate a plurality of lasers, the rays incident on the prism are totally reflected on a surface having a larger focal length among two parabolic optical structure surfaces, and after being focused, a small focal length is obtained. When a ray of the same divergence angle as when it is totally reflected and incident on the surface having the same divergence angle passes through the prism, the width between the lines is reduced at the same rate as the focal length ratio of the two surfaces. By collimating through the reduced light beam, the size of the optical tool can also be reduced, or even if the area where a plurality of light sources emit light varies, it is possible to keep the size of the optical tool constant.

도 1은 실시예에 따른 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘이 구비된 모습을 나타낸 레이저 다이오드 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘을 나타낸 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘의 반사면의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래 프리즘에 대한 광 균일도 및 0.1mm, 20mm 떨어진 곳의 광선 단면을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘에 대한 광 균일도 및 0.1mm, 20mm 떨어진 곳의 광선 단면을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a laser diode module showing a state in which a prism for adjusting a beam size of a light bundle according to an embodiment is provided.
2 is a cross-sectional view showing a prism for adjusting a beam size of a light bundle according to an embodiment.
3 is a view for explaining the shape of the reflective surface of the prism for adjusting the beam size of the light bundle according to the embodiment.
4 is a view showing the light uniformity of the conventional prism and the beam cross-section at a distance of 0.1 mm and 20 mm.
5 is a view showing the light uniformity of the prism for adjusting the beam size of the light bundle according to the embodiment and the light beam section at a distance of 0.1 mm and 20 mm.

이하, 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 실시예에 따른 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘이 구비된 모습을 나타낸 레이저 다이오드 모듈을 나타낸 도면이고, 도 2는 실시예에 따른 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘을 나타낸 단면도이고, 도 3은 실시예에 따른 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘의 반사면의 형상을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 종래 프리즘에 대한 광 균일도 및 0.1mm, 20mm 떨어진 곳의 광선 단면을 나타낸 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘에 대한 광 균일도 및 0.1mm, 20mm 떨어진 곳의 광선 단면을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a laser diode module having a prism for adjusting the beam size of a light bundle according to an embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a prism for adjusting the beam size of a light bundle according to an embodiment, FIG. 3 is It is a view for explaining the shape of the reflective surface of the prism for adjusting the beam size of the light bundle according to the embodiment, and FIG. 4 is a view showing the light uniformity and the light ray section at a distance of 0.1 mm and 20 mm for a conventional prism, FIG. It is a view showing the light uniformity of the prism for adjusting the beam size of the light bundle according to the embodiment and the light beam section at a distance of 0.1 mm and 20 mm.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘(이하 '프리즘'이라 칭함, 100)은 레이저 다이오드 모듈(200)의 일측에 배치될 수 있다. 레이저 다이오드 모듈(200)을 복수의 레이저 다이오드 바(210)를 포함하고, 상기 레이저 다이오드 바(210)에는 복수의 레이저 다이오드(220)가 이격 배치되어 있다.Referring to FIG. 1 , a prism (hereinafter, referred to as a 'prism', 100 ) for adjusting a beam size of a light bundle according to an embodiment may be disposed on one side of the laser diode module 200 . The laser diode module 200 includes a plurality of laser diode bars 210 , and a plurality of laser diodes 220 are spaced apart from each other in the laser diode bar 210 .

실시예에 따른 프리즘(100)은 복수의 레이저 다이오드 바(210)가 배치된 영역에 배치되어 레이저 다이오드(220)로부터 출사되는 레이저의 빔을 제어하게 된다. The prism 100 according to the embodiment is disposed in the region where the plurality of laser diode bars 210 are disposed to control the laser beam emitted from the laser diode 220 .

도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 프리즘(100)은 광선(L) 다발이 입사되는 입사면(110)과, 상기 입사면(110)에 입사된 상기 광선(L) 다발을 반사시키는 제1 반사면(120)과, 상기 제1 반사면(120)으로부터 반사된 상기 광선(L) 다발을 반사시키는 제2 반사면(130)과, 상기 제2 반사면(130)으로부터 반사된 상기 광선(L) 다발을 출사시키는 출사면(140)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the prism 100 according to the embodiment reflects the incident surface 110 on which the light beam L bundle is incident, and the light beam L bundle incident on the incident surface 110 . A first reflective surface 120 , a second reflective surface 130 for reflecting the bundle of light rays L reflected from the first reflective surface 120 , and the second reflective surface 130 reflected from the second reflective surface 130 . It may include an exit surface 140 for emitting a bundle of light rays (L).

입사면(110)은 복수의 레이저 다이오드 바(210)의 면적에 대응되는 면적으로 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 레이저 다이오드 바(210)의 전체 가로 길이가 10mm이고 전체 세로 길이가 17mm일 경우, 입사면(210)은 가로 길이를 10mm, 세로 길이를 16.1mm로 형성할 수 있으나, 그 수치는 이에 한정되지 않는다. 이로 인해 입사면(110)은 복수의 레이더 다이오드(220)로부터 출사되는 광선 다발을 효과적으로 입사시킬 수 있다. 입사면(110)은 평평한 형태로 형성될 수 있다.The incident surface 110 may have an area corresponding to the area of the plurality of laser diode bars 210 . For example, when the total horizontal length of the plurality of laser diode bars 210 is 10 mm and the total vertical length is 17 mm, the incident surface 210 may have a horizontal length of 10 mm and a vertical length of 16.1 mm, but the numerical value is However, the present invention is not limited thereto. Due to this, the incident surface 110 may effectively incident the light bundles emitted from the plurality of radar diodes 220 . The incident surface 110 may be formed in a flat shape.

제1 반사면(120)은 입사면(110)으로부터 입사된 광선(L) 다발을 전반사시킬 수 있다. 제2 반사면(130)은 제1 반사면(120)으로부터 반사된 광선(L) 다발을 출사면을 향해 전반사시킬 수 있다. 제1 반사면(120) 및 제2 반사면(130)은 측면에서 바라볼 경우, 포물선 형태로 형성될 수 있다. The first reflective surface 120 may totally reflect the bundle of light rays L incident from the incident surface 110 . The second reflective surface 130 may totally reflect the light beam L bundle reflected from the first reflective surface 120 toward the emitting surface. When viewed from the side, the first reflective surface 120 and the second reflective surface 130 may be formed in a parabolic shape.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 반사면(120)은

Figure 112020028752910-pat00004
을 가지는 식에 의해 형성된 포물선일 수 있다. 제2 반사면(130)은
Figure 112020028752910-pat00005
을 가지는 식에 의해 형성된 포물선 일 수 있다. 여기서, P,P'는 준선 수치를 의미할 수 있다. 이때, P'와 P의 비율인
Figure 112020028752910-pat00006
에 따라 광선의 간격과 모드 크기의 변화 비율이 결정될 수 있다. 여기서, 제1 반사면(120)과 제2 반사면(130)은 동일한 초점을 가질 수 있다. 즉, 동일한 좌표상에서 도시하는 경우, y2의 x 값을
Figure 112020028752910-pat00007
이라 하는 것으로 y1과 y2는 점 대칭이며 P'와 P는 동일한 좌표계상에서 위치가 같을 수 있다.3, the first reflective surface 120 is
Figure 112020028752910-pat00004
It may be a parabola formed by an equation having . The second reflective surface 130 is
Figure 112020028752910-pat00005
It may be a parabola formed by an equation having . Here, P, P' may mean direct line values. In this case, the ratio of P' to P
Figure 112020028752910-pat00006
According to this, the rate of change of the distance between the rays and the mode size may be determined. Here, the first reflective surface 120 and the second reflective surface 130 may have the same focus. That is, when plotting on the same coordinates, the x value of y 2 is
Figure 112020028752910-pat00007
y 1 and y 2 are point symmetric, and P' and P may have the same position in the same coordinate system.

실시예에서는 P를 3mm로, P'을 9mm로 설정할 수 있다. 같은 좌표계상에서 xy 축으로 대칭된 포물선 진행을 표현하기 위해서 y2의 x는 음의 값이 될 수 있다. 또한, 동일한 초점을 위해 y2의 x값에 12mm(여기서 12mm=P'+P')를 더하였다. 제1 반사면(120)과 제2 반사면(130)은 동일한 초점을 갖기 때문에 두 포물선에 반사되는 평행광은 같은 초점으로 모이게 되고, 이 원리를 이용해 준선 수치의 차이를 두는 것으로 두 번 전반사가 이뤄지는 평행 광선의 광선 간 폭과 모드의 크기를 조절할 수 있다.In the embodiment, P may be set to 3 mm, and P' may be set to 9 mm. In order to express a symmetrical parabolic progression along the xy axis in the same coordinate system, x of y 2 can be negative. In addition, 12mm (here, 12mm=P'+P') was added to the x value of y 2 for the same focus. Since the first reflective surface 120 and the second reflective surface 130 have the same focus, the parallel light reflected by the two parabolas is collected at the same focus. You can adjust the width and mode size of the parallel rays that are formed.

프리즘(100)에 입사하는 광선(L)의 발산각도가 0°를 초과할 경우, 두번의 전반사가 이루어진 광선(L)은 퍼지지는 방향이 반대로 진행되며 한번 교차하기 때문에 일정 거리에서 모이게 되는 현상이 발생한다. 프리즘(100)의 주 적용 대상인 적층 레이저 다이오드 바과 같이 다수의 광원을 사용하는 경우 각 광원 별로 프리즘을 통과하는 길이가 다르며 이로 인해 두번의 전반사가 이루어진 후 광선이 모이는 현상이 일어나는 거리가 각 광원의 위치에 따라 다르게 된다. 광선이 모이는 거리가 광원 별로 다르게 되면 프리즘(100)을 통과한 광선(L) 다발의 균일성이 저하되기 때문에 프리즘(100) 출사면(140)의 경사 각도를 조절하게 되면 상기 문제를 해결할 수 있다.When the divergence angle of the light beam L incident on the prism 100 exceeds 0°, the light beam L, which has been totally reflected twice, proceeds in the opposite direction in spreading and is gathered at a certain distance because it intersects once. Occurs. When a plurality of light sources are used, such as a multilayer laser diode bar, which is the main application of the prism 100, the length passing through the prism is different for each light source. varies according to Since the uniformity of the bundle of light rays (L) passing through the prism 100 is lowered when the distance at which light rays are collected is different for each light source, the above problem can be solved by adjusting the inclination angle of the prism 100 emitting surface 140. .

출사면(140)은 수직축을 기준으로 소정의 경사 각도를 가지도록 형성될 수 있다. 출사면(140)은 상기 수직축과 15도 내지 45도의 경사각도를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 여기서, 출사면(140)에 입사되는 광선 예컨대, 제2 반사면(140)으로부터 출사된 광선은 지표면과 평행한 방향으로 진행될 수 있다. 또한, 출사면(140)에 입사되는 광선은 상기 입사면(110)에 입사되는 광의 방향과 대응될 수 있다.The emission surface 140 may be formed to have a predetermined inclination angle with respect to the vertical axis. The exit surface 140 may have an inclination angle of 15 degrees to 45 degrees with respect to the vertical axis, but is not limited thereto. Here, the light rays incident on the emitting surface 140, for example, the light rays emitted from the second reflective surface 140 may proceed in a direction parallel to the ground surface. In addition, the light incident on the exit surface 140 may correspond to the direction of the light incident on the incident surface 110 .

제2 반사면(130)과 출사면 사이의 경사 각도는 제2 반사면과 수직축 사이의 각도와 출사면과 수직축 사이의 각도의 합일 수 있다.The inclination angle between the second reflective surface 130 and the emitting surface may be the sum of the angle between the second reflective surface and the vertical axis and the angle between the emitting surface and the vertical axis.

출사면(140)으로부터 출사되는 경사 각도를 θ, 출사광의 진행 각도를 φ라고 할 경우, n1sinθ=n2sinφ일 수 있다. 여기서, n1은 프리즘(100)의 굴절률을 의미하며, n2는 외부 공간의 굴절률을 의미할 수 있다. SAC 또는 FAC와 같은 광학 도구를 실시예의 프리즘(100)에 적용할 경우, 도구 접촉면의 기울기는 수직한 축을 기준으로 θ-φ가 될 수 있다. When the inclination angle emitted from the emission surface 140 is θ and the travel angle of the emitted light is φ, n 1 sinθ=n 2 sinφ may be defined. Here, n 1 may mean the refractive index of the prism 100, and n 2 may mean the refractive index of the external space. When an optical tool such as SAC or FAC is applied to the prism 100 of the embodiment, the inclination of the tool contact surface may be θ-φ with respect to a vertical axis.

앞서 설명한 출사면(140)에 위치한 준선 수치 P'로 정해지는 포물선 형태의 제2 반사면(130)에서 광선이 반사될 때, 그 구간의 평균 기울기에 따라 경사각도θ는 유동적이며, 이로 인해 프리즘의 크기와 준선 수치 비율, 광원의 위치에 따라 경사 각도가 정해지게 된다. 이로 인해 프리즘(100)은 돌출부를 추가함으로써, 경사 각도θ를 제어할 수 있다.When a ray is reflected from the parabolic second reflective surface 130 determined by the tangent value P' located on the emitting surface 140 described above, the inclination angle θ is flexible according to the average slope of the section, and thus the prism The angle of inclination is determined according to the size of the line, the ratio of the directrix, and the position of the light source. For this reason, the prism 100 can control the inclination angle θ by adding a protrusion.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 프리즘(100)은 제1 반사면과 제2 반사면의 초점 거리의 비율이 3:1이며, n1=1.5, n2=1로 하고, 광원을 세로폭이 16.1mm인 8x1 레이저 다이오드 바로 가정하였을 경우, 출사면의 경사각도는 θ=35도 일 수 있다. 위 수식에 따라 출사면을 기준으로 한 광선의 각도 φ는 59도로 종래에 비해 24도 각도로 꺽여 진행함을 알 수 있다.4 and 5, in the prism 100 according to the embodiment, the ratio of the focal lengths of the first reflective surface and the second reflective surface is 3:1, n 1 =1.5, n 2 =1. and, assuming that the light source is an 8x1 laser diode bar having a vertical width of 16.1 mm, the inclination angle of the emission surface may be θ=35 degrees. According to the above formula, it can be seen that the angle φ of the light beam with respect to the exit surface is 59 degrees, which is bent at an angle of 24 degrees compared to the conventional one.

경사 각도에 따른 광선의 균일성을 살펴보면, 종래에는 높이가 다른 각 광원의 결상거리가 광선의 진행 방향에 수직하지 않고 기울어 있고 이에 따라 프리즘 출사부에서부터 0.1mm, 10mm 떨어진 거리에서 광선의 단면을 확인했을 때 위치에 따라 광선이 퍼진 정도가 불균등한 것을 확인할 수 있다. Looking at the uniformity of the light beam according to the inclination angle, conventionally, the imaging distance of each light source of different height is inclined rather than perpendicular to the direction of the light beam. It can be seen that the degree of spread of the light beam is uneven depending on the position.

반면, 실시예는 각 광원의 결상거리가 광선의 진행 방향에 수직하며 출사부로부터 0.1mm, 10mm 떨어진 거리에서 광선의 단면을 확인했을 때 광선이 퍼진 정도가 균등해진 것을 확인할 수 있다. 또한, 20mm에서 광선의 단면의 넓이를 비교했을 때 출사부를 수정한 후 광선 단면의 세로방향 길이가 약 47mm에서 40.5mm로 줄어들었음을 확인할 수 있다.On the other hand, in the embodiment, when the imaging distance of each light source is perpendicular to the traveling direction of the light beam and the cross section of the light beam is checked at a distance of 0.1 mm and 10 mm from the emission part, it can be confirmed that the degree of spread of the light beam is uniform. In addition, when comparing the width of the cross section of the light beam at 20 mm, it can be confirmed that the longitudinal length of the light beam cross section is reduced from about 47 mm to 40.5 mm after correcting the emission part.

따라서, 실시예의 프리즘은 다수의 광원을 사용할 경우 출사광이 광원에 위치에 따라 퍼지는 정도에 차이가 발생하던 문제를 해결하게 되었고 광선의 균일성을 개선한 것과 광선 간 간격과 모드의 크기를 포물선 형태의 광학구조면의 준선 수치의 비율보다 축소시킨 것을 확인할 수 있다.Therefore, the prism of the embodiment solves the problem of a difference in the degree of spread of the emitted light depending on the location of the light source when a plurality of light sources are used, and the uniformity of the light beam is improved, and the distance between the beams and the size of the mode are parabolic. It can be seen that the ratio of the directrix value of the optical structure surface of

도 1로 돌아가서, 준선 수치의 비율이 3:1이고 출사부의 경사각도가 35도인 프리즘을 발산 각도가 0도인 8X1 레이저 다이오드 바에 적용했을 경우, 광선의 진행을 구현해 보면, 준선 수치의 비율에 따라 광선 다발의 세로폭이 3:1의 비율로 감소한 것에 더해 출사부의 수정으로 인해 16.1mm에서 3.3mm로 약 5:1의 비율로 감소했음을 확인할 수 있다.Returning to Fig. 1, when a prism with a ratio of direct line values of 3:1 and an inclination angle of the emission part of 35 degrees is applied to an 8X1 laser diode bar with a divergence angle of 0 degrees, the propagation of the beam is realized, It can be seen that in addition to the decrease in the longitudinal width of the bundle by a ratio of 3:1, it was reduced by a ratio of about 5:1 from 16.1mm to 3.3mm due to the modification of the exit part.

상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made to the embodiments without departing from the spirit of the embodiments described in the claims below. will be able

100: 프리즘
110: 입사면
120: 제1 반사면
130: 제2 반사면
140: 출사면100: prism
110: incident surface
120: first reflective surface
130: second reflective surface
140: exit surface

Claims (9)

광선 다발이 입사되는 입사면;
상기 입사면에 입사된 상기 광선 다발을 반사시키는 제1 반사면;
상기 제1 반사면으로부터 반사된 상기 광선 다발을 반사시키는 제2 반사면;
상기 제2 반사면으로부터 반사된 상기 광선 다발을 출사시키는 출사면을 포함하고,
상기 출사면은 지표면과 수직인 수직축을 기준으로 소정의 경사 각도를 가지고,
상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면은 동일한 초점을 가지는 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘.an incident surface on which the bundle of rays is incident;
a first reflective surface for reflecting the bundle of rays incident on the incident surface;
a second reflective surface for reflecting the bundle of rays reflected from the first reflective surface;
and an emitting surface for emitting the bundle of rays reflected from the second reflective surface,
The exit surface has a predetermined inclination angle with respect to a vertical axis perpendicular to the ground surface,
The first reflective surface and the second reflective surface are a prism for adjusting a beam size of a light bundle having the same focus. 제1항에 있어서,
상기 출사면은 상기 수직축과 15도 내지 45도의 경사 각도를 가지는 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘.According to claim 1,
The exit surface is a prism for adjusting the beam size of the light bundle having an inclination angle of 15 degrees to 45 degrees with the vertical axis. 제1항에 있어서,
상기 제2 반사면과 상기 출사면 사이의 각도는 상기 제2 반사면과 상기 수직축 사이의 각도와 상기 출사면과 상기 수직축 사이의 각도의 합인 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘.According to claim 1,
The angle between the second reflective surface and the exit surface is the sum of the angle between the second reflection surface and the vertical axis and the angle between the exit surface and the vertical axis. 제1항에 있어서,
상기 출사면의 경사 각도와 상기 출사면으로부터 출사되는 출사광의 진행각도는 수학식 1에 의해 결정되는 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘.
[수학식 1]
Figure 112020028752910-pat00008

(여기서, n1: 프리즘 굴절률, n2: 외부 굴절률,
Figure 112020028752910-pat00009
는 경사 각도,
Figure 112020028752910-pat00010
는 출사광의 진행각도)According to claim 1,
A prism for adjusting the size of a beam of a light bundle is determined by Equation (1), wherein the angle of inclination of the emitting surface and the traveling angle of the emitting light emitted from the emitting surface are determined by Equation (1).
[Equation 1]
Figure 112020028752910-pat00008

(where n1: prism refractive index, n2: external refractive index,
Figure 112020028752910-pat00009
is the angle of inclination,
Figure 112020028752910-pat00010
is the travel angle of the emitted light) 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 반사면 및 상기 제2 반사면은 포물선 형태로 형성되는 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘.According to claim 1,
The first reflective surface and the second reflective surface are a prism for adjusting a beam size of a light bundle formed in a parabolic shape. 제6항에 있어서,
상기 제1 반사면(y2)은 수학식 2에 의해 결정되고 상기 제2 반사면(y1)은 수학식 3에 의해 결정되는 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘.
[수학식 2]
Figure 112020028752910-pat00011

[수학식 3]
Figure 112020028752910-pat00012

(여기서, p와 p'은 준선 수치, y는 광선과 수직한 축, x는 광선의 진행축을 의미함.)7. The method of claim 6,
The first reflective surface (y 2 ) is determined by Equation 2 and the second reflective surface (y 1 ) is a prism for adjusting the beam size of a light bundle determined by Equation 3.
[Equation 2]
Figure 112020028752910-pat00011

[Equation 3]
Figure 112020028752910-pat00012

(Here, p and p' are the directrix values, y is the axis perpendicular to the ray, and x is the propagation axis of the ray.) 제1항에 있어서,
상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면은 점 대칭을 이루는 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘.According to claim 1,
The first reflective surface and the second reflective surface is a prism for adjusting the beam size of the light bundle forming point symmetry. 제1항에 있어서,
상기 출사면은 평면 형태를 포함하는 광선 다발의 빔크기 조절용 프리즘.According to claim 1,
The emitting surface is a prism for adjusting the beam size of the light bundle including a planar shape.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000193901A (en) * 1998-12-03 2000-07-14 Eastman Kodak Co Fluctuation correction monogon scanner for laser imaging system
JP2003121744A (en) * 2001-10-16 2003-04-23 Victor Co Of Japan Ltd Imaging element, imaging unit
US20170160553A1 (en) * 2013-04-06 2017-06-08 Robin Huang High brightness, monolithic, multispectral semiconductor laser

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4219102C2 (en) * 1992-06-11 1994-10-13 Hell Ag Linotype Beam deflector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000193901A (en) * 1998-12-03 2000-07-14 Eastman Kodak Co Fluctuation correction monogon scanner for laser imaging system
JP2003121744A (en) * 2001-10-16 2003-04-23 Victor Co Of Japan Ltd Imaging element, imaging unit
US20170160553A1 (en) * 2013-04-06 2017-06-08 Robin Huang High brightness, monolithic, multispectral semiconductor laser

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