KR20210076423A - 트레파닝 광학 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트레파닝 광학 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속 가공 시 트레파닝 가공과 일반 가공을 지연(Delay)없이 연속적으로 시행 가능한 트레파닝 광학 장치에 관한 것이다.
실시 형태에 따른 트레파닝 광학 장치는, 레이저 광원으로부터 제1 경로를 따라 진행하는 레이저 빔을 수신하여 상기 제1 경로 또는 제2 경로로 출력하는 제1 광학 변조기; 상기 제1 광학 변조기로부터 출력되어 상기 제1 경로를 따라 진행하는 상기 레이저 빔을 수신하여, 상기 레이저 빔을 제3 경로로 시프트시키는 트레파닝 모듈; 상기 트레파닝 모듈 일 측에 배치되고, 상기 제1 광학 변조기로부터 수신되는 레이저 빔을 상기 제2 광학 변조기로 반사하는 광학 반사기; 및 상기 트레파닝 모듈로부터 수신되는 레이저 빔을 상기 제3 경로로 출력하거나, 상기 광학 반사기로부터 수신되는 레이저 빔을 상기 제1 경로로 복귀시켜 출력하는 제2 광학 변조기;를 포함한다.

Description

트레파닝 광학 장치{TREPANNING OPTIC APPARATUS}
본 발명은 트레파닝 광학 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기구적 간소화와 회전저항을 최소화할 수 있는 트레파닝 광학 장치에 관한 것이다.
트레파닝 드릴링은 광학기구를 이용하여 집속 빔을 고속으로 회전시키면서 재료를 천공시키는 방법으로 집속 빔보다 큰 직경의 드릴링을 하게 된다. 트레파닝 드릴링을 하기 위해서는 빔을 회전시키기 위한 트레파닝 광학계(trepanning optics)가 필요하다.
트레파닝 광학계(trepanning optics)는 레이저 드릴링의 효과적인 가공을 위해서 사용되는 광학계를 의미한다. 이러한 트레파닝 광학계를 구성하는 방법에는 렌즈의 편심을 이용한 방법, 2축 스캐너를 이용하는 방법, 도브 프리즘(dove prism)을 이용하는 방법, 및 웨지(wedge)를 이용하는 방법으로 크게 분류할 수 있다. 이들 중 웨지를 이용하는 방법이 가장 널리 사용되고 있는데, 서로 마주보고 위치하는 다수의 웨지를 이용하여 레이저 빔을 시편에 입사시킬 수 있다. 이때, 다수의 웨지 간의 거리 또는 상대적인 각도 등을 이용하여 시편에 입사되는 레이저 빔의 각도를 조절할 수 있다. 하지만 웨지의 거리를 자동으로 조절할 수 있는 다양한 방안들에 대한 연구 개발이 미비한 실정이다.
종래의 트레파닝 모듈은 트레파닝 기능 사용을 변환할 때, 기구적 이동이나 웨지를 여러 개 사용하여 일반 광 경로와 트레파닝 광 경로를 변경하였는데, 이러한 광 경로 변경에 의하면, 광 경로 변경 시간의 지연(Delay)이 발생하고, 연속적인 광 경로 변경이 불가능한 문제가 있다.
KR 10-2019-0061144 A
본 발명은 고속 가공 시 트레파닝 가공과 일반 가공을 지연(Delay)없이 연속적으로 시행 가능한 트레파닝 광학 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 기구적 간소화와 회전저항을 최소화시킬 수 있는 트레파닝 광학 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 선택적으로 사용할 수 있는 트레파닝 광학 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 가공 선택성을 높일 수 있는 트레파닝 광학 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
실시 형태에 따른 트레파닝 광학 장치는, 레이저 광원으로부터 제1 경로를 따라 진행하는 레이저 빔을 수신하여 상기 제1 경로 또는 제2 경로로 출력하는 제1 광학 변조기; 상기 제1 광학 변조기로부터 출력되어 상기 제1 경로를 따라 진행하는 상기 레이저 빔을 수신하여, 상기 레이저 빔을 제3 경로로 시프트시키는 트레파닝 모듈; 상기 트레파닝 모듈 일 측에 배치되고, 상기 제1 광학 변조기로부터 수신되는 레이저 빔을 상기 제2 광학 변조기로 반사하는 광학 반사기; 및 상기 트레파닝 모듈로부터 수신되는 레이저 빔을 상기 제3 경로로 출력하거나, 상기 광학 반사기로부터 수신되는 레이저 빔을 상기 제1 경로로 복귀시켜 출력하는 제2 광학 변조기;를 포함한다.
여기서, 상기 제1 광학 변조기와 상기 제2 광학 변조기는, 음향 광학 변조기일 수 있다.
여기서, 상기 트레파닝 모듈은, 다수개의 웨지 광학계; 길이 방향으로 관통 홀이 형성되고, 상기 관통 홀에 상기 다수개의 웨지 광학계가 서로 이격되어 배치되는 웨지 회전체; 및 상기 웨지 회전체를 회전시키는 구동부;를 포함하고, 상기 구동부는 중공형 모터이고, 상기 중공형 모터의 중공부에 상기 웨지 회전체가 배치될 수 있다.
여기서, 상기 웨지 회전체는 모듈 지지부에 의해 지지되고, 상기 모듈 지지부는 제1 모듈 지지부 및 제2 모듈 지지부를 포함하고, 상기 제1 모듈 지지부는 상기 웨지 회전체의 일 단부를 지지하고, 상기 제2 모듈 지지부는 상기 웨지 회전체의 타 단부를 지지하고, 상기 웨지 회전체는 상기 모듈 지지부에 지지된 상태에서 상기 구동부의 구동력에 의해 회전할 수 있다.
여기서, 상기 웨지 광학계는 제1 및 제2 웨지 광학계를 포함하고, 상기 제1 웨지 광학계는 상기 중공부를 기준으로 일측부에 위치되고, 상기 제2 웨지 광학계는 상기 중공부를 기준으로 타측부에 위치될 수 있다.
여기서, 감지부;를 더 포함하고, 상기 감지부는 상기 웨지 회전체의 특정의 회전위치를 감지하고, 상기 감지부가 상기 웨지 회전체의 상기 특정의 회전위치를 감지한 경우에만 상기 레이저 빔이 상기 웨지 광학계에 도달되도록 제어될 수 있다.
본 발명의 실시 형태들에 따른 트레파닝 광학 장치는 고속 가공시 트레파닝 가공과 일반 가공을 지연(Delay)없이 연속적으로 시행 가능할 수 있다.
또한, 기구적 간소화와 회전저항을 최소화시킬 수 있다.
또한, 선택적으로 트레파닝 모듈을 사용할 수 있다.
또한, 가공 선택성을 높일 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 트레파닝 광학 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 트레파닝 모듈(100)의 일 예에 대한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 트레파닝 모듈(100)을 위에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 트레파닝 모듈(100)을 일 측에서 바라본 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 트레파닝 모듈(100)의 단면도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 형태들을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성요소 중 종래기술에 의하여 통상의 기술자가 명확하게 파악할 수 있고 용이하게 재현할 수 있는 것에 관하여는 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 그 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
이하에서는, 본 발명의 실시 형태에 따른 트레파닝 광학 장치(trepanning module Apparatus)에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 트레파닝 광학 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 트레파닝 광학 장치는 트레파닝 모듈(100), 광학 변조기(300a, 300b) 및 광학 반사기(500)를 포함한다.
이하, 각 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
<트레파닝 모듈(100)>
도 2는 도 1에 도시된 트레파닝 모듈(100)의 일 예에 대한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 트레파닝 모듈(100)을 위에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 트레파닝 모듈(100)을 일 측에서 바라본 도면이고, 도 5는 도 2에 도시된 트레파닝 모듈(100)의 단면도이다.
트레파닝 모듈(100)은 제1 광학 변조기(300a)로부터 출력되어 제1 경로를 따라 진행하는 레이저 빔을 수신하고, 수신된 레이저 빔을 제1 경로와 다른 제3 경로로 시프트시킬 수 있다. 여기서, 제1 경로는 레이저 광원으로부터 출력되는 레이저 빔의 경로일 수 있고, 제3 경로는 제1 경로와 평행한 경로일 수 있다. 제3 경로는 트레파닝 모듈(100)의 제어에 따라 가변될 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 트레파닝 모듈(100)은 다수개의 웨지 광학계(wedge optics)(110), 다수개의 웨지 광학개(110)가 배치되는 웨지 회전체(130) 및, 웨지 회전체(130)를 회전시키는 구동부(150)를 포함한다.
다수개의 웨지 광학계(110)는 서로 마주보도록 배치되고, 레이저 빔(10, 이하에서는 도면번호 10을 생략한다)이 다수개의 웨지 광학계(110)를 관통한 후 대상물에 입사된다. 대상물은 입사된 레이저 빔에 의해 가공된다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨지 광학계(110a, 110b)를 2개 사용하는 경우, 제1 경로를 따라 직선으로 진행하는 레이저 빔은 2개의 웨지 광학계(110a, 110b)를 관통하면서 제3 경로로 변경된다. 여기서, 제3 경로는 제1 경로와 평행한 경로일 수 있다.
또한, 2개의 웨지 광학계(110a, 110b)가 회전하면서 직선으로 진행하는 레이저 빔이 회전하는 직선 레이저 빔으로 바뀐다. 회전하는 직선 레이저 빔이 대상물에 입사되면서 대상물이 가동된다.
다수개의 웨지 광학계(110) 간의 이격 거리 또는 상대적인 각도 등을 이용하여 대상물에 입사되는 레이저 빔의 회전반경이나 진행 경로 등을 조절할 수 있다.
다수개의 웨지 광학계(110) 각각은 형상이나 크기 등이 동일할 수 있고, 다를 수도 있다.
다수개의 웨지 광학계(110)는 웨지 회전체(130)의 관통 홀에 이격되어 서로 마주보도록 배치된다. 여기서, 다수개의 웨지 광학계(110)는 제1 웨지 광학계(110a)와 제2 웨지 광학계(110b)를 포함한다.
웨지 회전체(130)는 소정의 길이를 갖고, 길이 방향으로 관통 홀(hole)이 형성된 원통일 수 있다. 여기서 관통 홀의 단면의 지름은 길이 방향으로 일정하거나 다를 수 있다.
웨지 회전체(130)의 관통 홀의 단면의 지름이 길이 방향으로 다른 경우, 다수개의 웨지 광학계(110)의 크기(또는 지름)는 배치되는 관통 홀의 단면의 지름에 대응하여 서로 다를 수 있다.
웨지 회전체(130)는 구동부(150)에 배치되어 회전한다.
구동부(150)는 웨지 회전체(130)를 회전시킨다.
구동부(150)가 웨지 회전체(130)를 회전시키므로, 웨지 회전체(130) 내에 배치된 다수개의 웨지 광학계(110)는 웨지 회전체(130)와 함께 회전한다.
구동부(150)는 내부가 비어있는 중공형 모터(motor)일 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 따라 중공형 모터는 중공형 BLDC(brushless DC) 모터일 수 있다.
중공형 모터의 중공 부분에 웨지 회전체(130)가 배치되고, 중공형 모터가 구동하면 웨지 회전체(130)가 회전한다.
웨지 회전체(130)는 중공형 모터의 중공 부분을 관통하여 중공형 모터에 배치(체결)될 수 있다. 즉 웨지 회전체(130)의 길이 방향으로 웨지 회전체(130)의 일 단부와 타 단부 사이에 중공형 모터가 배치될 수 있다. 중공형 모터는 웨지 회전체(130)를 회전시킨다.
웨지 회전체(130)는 하기에서 설명하는 모듈 지지부(170)에 의해 지지된다. 구체적으로 웨지 회전체(130)의 일 단부와 타 단부는 모듈 지지부(170)의 제1 모듈 지지부(170a)와 제2 모듈 지지부(170b)에 의해 지지된다. 웨지 회전체(130)는 모듈 지지부(170)에 의해 지지되면서도 회전할 수 있다.
웨지 회전체(130)에는 다수개의 웨지 광학계(110)가 서로 이격되어 배치된다. 구체적으로 웨지 회전체(130)의 관통 홀에는 다수개의 웨지 광학계(110)가 서로 마주보도록 배치된다. 도 2에 도시된 웨지 회전체(130)의 관통 홀에는 2개의 제1 및 제2 웨지 광학계(110a, 110b)가 소정 거리 이격되어 배치되어 있다.
웨지 회전체(130)가 중공형 모터에 의해 회전하면 다수개의 웨지 광학계(110)도 회전하기 때문에 레이저 빔이 다수개의 웨지 광학계(110)를 지나면서 회전하는 직선 빔으로 된다.
레이저 빔이 회전하는 다수개의 웨지 광학계(110)를 관통한 후 대상물에 입사된다. 제1 경로를 따라 직선으로 진행하는 레이저 빔은 다수개의 웨지 광학계(110)를 관통하면서 제3 경로로 변경되고, 다수개의 웨지 광학계(110)가 회전하면서 직선으로 진행하는 레이저 빔이 회전하는 직선 레이저 빔으로 바뀌게 된다. 회전하는 직선 레이저 빔이 대상물에 입사되면서 대상물이 가공된다.
트레파닝 모듈(100)은 웨지 광학계(110), 웨지 회전체(130) 및 구동부(150) 이외에도 구동부(150) 및/또는 웨지 회전체(130)를 지지하는 모듈 지지부(170)를 더 포함할 수 있다.
모듈 지지부(170)는 본 발명의 실시 형태에 따른 트레파닝 광학 장치의 베이스부(A) 상에 배치된다. 본 발명의 실시 형태에 따라, 모듈 지지부(170)를 베이스부(A)에 고정하는 다른 부재들이 존재할 수 있다. 즉 모듈 지지부(170)는 베이스부(A)에 고정된 다른 부재들에 체결될 수 있고, 다른 부재들에 의해 지지될 수 있다.
모듈 지지부(170)는 구동부(150)인 중공형 모터 및/또는 웨지 회전체(130)를 지지할 수 있고, 웨지 회전체(130)가 회전 가능하도록 지지할 수 있다.
모듈 지지부(170)는 제1 모듈 지지부(170a)와 제2 모듈 지지부(170b)를 포함할 수 있다.
제1 모듈 지지부(170a)는 웨지 회전체(130)의 일 단부를 지지할 수 있고, 제2 모듈 지지부(170b)는 웨지 회전체(130)의 타 단부를 지지할 수 있다. 웨지 회전체(130)는 모듈 지지부(170)에 지지된 상태에서 구동부(150)의 구동력에 의해 회전할 수 있다.
구동부(150)인 중공형 모터는 제1 모듈 지지부(170a) 또는 제2 모듈 지지부(170b) 중 어느 하나에 고정될 수 있다. 여기서 구동부(150)가 고정되는 방식은 특정한 방식에 한정되지 않고, 다양한 체결부재 또는 체결방식에 의해 고정될 수 있다.
제1 모듈 지지부(170a)와 제2 모듈 지지부(170b)는 관통 홀을 가질 수 있다.
제1 모듈 지지부(170a)의 관통 홀에는 웨지 회전체(130)의 일 단부가 배치될 수 있고, 제2 모듈 지지부(170b)의 관통 홀에는 웨지 회전체(130)의 타 단부가 배치될 수 있다.
웨지 회전체(130)가 모듈 지지부(170)에 지지된 상태에서 구동부(150)의 구동력에 의해 회전하기 위해서는, 제1 모듈 지지부(170a)의 관통 홀과 웨지 회전체(130)의 일 단부 사이 및, 제2 모듈 지지부(170b)의 관통 홀과 웨지 회전체(130)의 타 단부 사이에는 일종의 볼 베어링이 배치될 수 있다.
레이저 빔은 트레파닝 모듈(100)을 통과하여 대상물에 입사된다. 구체적으로 레이저 빔은 제1 모듈 지지부(170a)의 관통 홀, 웨지 회전체(130)의 관통 홀, 다수개의 웨지 광학계(110), 제2 모듈 지지부(170b)의 관통 홀을 통과하여 대상물에 입사된다. 이때 웨지 회전체(130) 및 웨지 회전체(130)에 배치된 다수개의 웨지 광학계(110)는 구동부(150)의 구동력에 의해 회전한다.
이렇듯, 본 발명의 실시 형태에 따른 트레파닝 모듈은 웨지 광학계(110)가 배치된 웨지 회전체(130)를 중공형 모터 내에 배치하여 회전시킴으로써, 웨지 광학계(110)를 회전시키기 위한 벨트나 기어 등의 여러 기구적 요소들을 필요로 하지 않는다. 따라서, 본 발명의 실시 형태에 따른 트레파닝 모듈은 여러 기구적 요소들을 삭제하여 기구적 간소화를 꾀할 수 있고, 그에 따른 회전저항이나 비용을 최소화시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 형태에 따른 트레파닝 광학 장치는, 수신된 레이저 빔을 트레파닝 모듈(100)이 제공받아 웨지 광학계(110)를 이용하여 대상물을 가공할 수 있고, 레이저 빔을 트레파닝 모듈(100)로 보내지 않고 레이저 빔 그 자체를 이용하여 대상물을 가공할 수 있다. 레이저 빔이 트레파닝 모듈(100)의 웨지 광학계(110)로 보내지지 않는 경우에도, 레이저 빔은 레이저 빔이 웨지 광학계(110)로 보내지는 경우와 다른 경로를 형성할 수 있다. 이는 레이저 빔의 경로를 변경함으로써 가능하며, 레이저 빔의 경로는 하기에서 설명하는 광학 변조기(300a, 300b) 및 광학 반사기(500)에 의해 변경된다.
<광학 변조기(300a, 300b)>
도 1을 참조하면, 광학 변조기(300a, 300b)는 입사되는 레이저 빔(laser beam)의 경로를 변경 또는 시프트시킬 수 있다.
광학 변조기(300a, 300b)는 외부로부터의 제어 신호에 기초하여 입사되는 레이저 빔의 경로를 시프트하거나 상기 레이저 빔을 그대로 투과시킬 수 있다.
광학 변조기(300a, 300b)는 제1 광학 변조기(300a)와 제2 광학 변조기(300b)를 포함한다.
제1 광학 변조기(300a)는 레이저 빔을 출력하는 레이저 광원(미도시)와 트레파닝 모듈(100) 사이에 배치되어, 레이저 빔에서 트레파닝 모듈(100)로 입사되는 레이저 빔을 제1 경로 그대로 출력시키거나, 제1 경로와 다른 제2 경로로 시프트하여 출력시킬 수 있다.
제1 광학 변조기(300a)는 레이저 광원으로부터의 제1 경로를 따라 진행하는 레이저 빔을 수신하고, 수신되는 레이저 빔을 그대로 투과시켜 트레파닝 모듈(100)로 보내거나, 제1 경로와 다른 제2 경로로 시프트시켜 광학 반사기(500)로 보낼 수 있다.
제1 광학 변조기(300a)는 수신된 제어 신호에 따라 입사되는 레이저 빔을 광학 반사기(500) 또는 트레파닝 모듈(100)로 보낼 수 있다. 트레파닝 모듈(100)로 보내기 위한 제1 제어 신호는, 제2 경로 상에 위치한 광학 반사기(500)로 레이저 빔을 보내기 위한 제2 제어 신호와 다를 수 있다.
제2 광학 변조기(300b)는 트레파닝 모듈(100)과 대상물 사이에 배치되어, 트레파닝 모듈(100)에서 제3 경로를 따라 출력되는 레이저 빔을 그대로 통과시키거나, 광학 반사기(500)로부터 수신되는 레이저 빔을 제1 경로로 시프트시켜 상기 대상물로 보낼 수 있다.
제2 광학 변조기(300b)는 수신된 제어 신호에 따라 입사되는 레이저 빔을 대상물로 보낼 수 있다. 트레파닝 모듈(100)로부터 제3 경로를 따라 진행하는 레이저 빔을 대상물로 보내기 위한 제1 제어 신호는 광학 반사기(500)로부터 반사된 레이저 빔을 제1 경로를 따라 진행시키기 위한 제2 제어 신호와 다를 수 있다.
트레파닝 모듈(100)로부터 수신되어 제2 광학 변조기(300b)에서 출력되는 레이저 빔의 제3 경로는, 광학 반사기(500)로부터 수신되어 제2 광학 변조기(300b)에서 출력되는 빔의 제1 경로와 다를 수 있다. 여기서, 제1 경로는 제1 광학 변조기(300a)로 입사되는 레이저 빔의 경로와 동일하고, 제3 경로는 트레파닝 모듈(100)에서 출력되는 레이저 빔의 경로와 동일할 수 있다.
제1 광학 변조기(300a) 또는/및 제2 광학 변조기(300b)는 브래그 셀(bragg cell)로도 불리우는 음향 광학 변조기(Acousto-Optic Modulator)일 수 있다.
음향 광학 변조기는, 레이저와 같은 빛을 분할 또는 변조하는 장치를 말한다. 레이저가 통과하는 통로인 매질층에 음파나 초음파 진동을 가하면, 매질층의 굴절률이 주기적인 변화를 일으키고, 굴절률의 소밀이 회절 격자로 작용하여 입사되는 레이저 빔을 회절시켜 분할 또는 변조한다.
음향 광학 변조기는 유리 또는 석영과 같은 매질층과 음파를 생성하는 압전 변환기를 포함할 수 있다. 이러한 음향 광학 변조기는, RF 신호가 인가되어 압전 변환기가 진동하면 매질층도 함께 진동하여 매질층의 굴절률이 주기적으로 변화한다. 이 때, 레이저 빔이 매질층으로 입사되어 통과하면, 매질층의 굴절률의 변화로 발생하는 회절 격자에 의해 레이저 빔이 회절되어 회절된 레이저 빔이 출사된다. 반면, 매질층이 진동하지 않으면, 레이저 빔은 매질층을 통과하면 회절 격자가 발생되지 않기 때문에 회절되지 않은 원 레이저 빔이 출사된다.
음향 광학 변조기는, 광 경로를 수백 ns이내에 변경 가능한 이점이 있다. 따라서, 제1 광학 변조기(300a)와 제2 광학 변조기(300b)가 음향 광학 변조기이면, 고속으로 트레파닝 가공과 일반 가공을 지연없이 연속적으로 시행 가능한 이점이 있다. 여기서, 트레파닝 가공은 트레파닝 모듈(100)에 의한 가공으로서, 트레파닝 모듈(100)에서 제3 경로를 따라 출력되어 제2 광학 변조기(300b)에서 제3 경로를 따라 진행하는 레이저 빔에 의한 가공을 의미하고, 일반 가공은 제1 광학 변조기(300a)에 의해 시프트되어 광학 반사기(500)에서 반사된 후 제2 광학 변조기(300b)에 의해 제1 경로로 복귀된 레이저 빔에 의한 가공을 의미한다.
<광학 반사기(500)>
광학 반사기(500)는 트레파닝 모듈(100) 일 측에 배치된다.
광학 반시기(500)는 제1 광학 변조기(300a)로부터 수신되는 레이저 빔을 제2 광학 변조기(300b)로 반사한다.
광학 반사기(500)는 미러일 수 있다.
<감지부(500)>
도 2 내지 도 5를 참조하면, 감지부(500)는 웨지 회전체(130)의 회전 각도를 감지하는 센서이다. 구체적으로 감지부(500)는 회전하는 웨지 회전체(130)의 소정의 회전각도(또는 회전위치)를 감지할 수 있다.
웨지 회전체(130)가 회전하면 웨지 회전체(130) 내에 배치된 웨지 광학계(110)도 회전하게 된다. 이때 감지부(500)는 웨지 회전체(130)의 소정의 회전각도(또는 회전위치)를 감지할 수 있다. 감지부(500)가 웨지 회전체(130)의 소정의 회전각도를 감지한 경우에만 레이저 빔이 웨지 광학계(110)에 도달되고, 도달된 레이저 빔이 웨지 광학계(110)를 관통하여 대상물에 도달함으로써 대상물의 특정 위치를 가공할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 트레파닝 광학 장치에 감지부(500)를 장착(배치)하여, 웨지 회전체(130) 및 웨지 광학계(110)가 동축선상에서 회전할 때 웨지 회전체(130)의 소정의 회전각도(또는 회전위치)를 감지할 수 있고, 소정의 회전각도(또는 회전위치)에서만 레이저 빔을 사용함으로써 대상물의 특정 위치(특정 지점)만 선별적으로 가공할 수 있다. 감지부(500)를 배치함으로써 대상물의 가공 선택성을 향상시킬 수 있는 것이다.
예를 들어 대상물의 특정 위치를 좀더 깊게 가공하고자 하는 경우를 설명하면, 대상물의 특정 위치가 회전하는 웨지 회전체(130)의 회전각도(또는 회전위치) 40도에 해당하는 경우, 감지부(500)는 회전하는 웨지 회전체(130)의 회전각도(또는 회전위치)가 40도인 각도(위치)를 감지하여 신호를 발생시킬 수 있다. 감지부(500)의 신호에 의해 웨지 회전체(130)의 회전각도(또는 회전위치)가 40도인 경우에만 레이저 빔이 웨지 광학계(110)에 도달하도록 할 수 있다. 이때 웨지 광학계(110)에 도달된 레이저 빔은 대상물의 특정 위치에만 도달하게 되고, 대상물의 특정 위치는 좀더 깊게 가공될 수 있다.
감지부(500)는 홀 센서(Hall sensor)일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따라 홀 센서가 사용되는 경우에는 자석(미도시)이 웨지 회전체(130)에 배치될 수 있고, 자석 근처에 자석의 자기장을 감지할 수 있는 감지센서(미도시)가 배치될 수 있다.
감지부(500)는 회전하는 웨지 회전체(130)의 소정의 회전각도(또는 회전위치)를 감지할 수 있다면, 홀 센서 이외에 다양한 종류의 위치 감지 센서가 사용될 수 있다.
그리고 감지부(500)가 회전하는 웨지 회전체(130)의 회전 각도(또는 회전위치)를 감지할 수 있다면, 감지부(500)는 본 발명의 트레파닝 광학 장치 내 어디든 배치될 수 있다.
이렇듯, 감지부(500)를 배치시킴으로써 트레파닝 위치를 선별적으로 사용할 수 있고, 대상물의 가공 선택성을 높일 수 있다.
이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 즉, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 트레파닝 모듈
300a, 300b: 광학 변조기
500: 광학 반사기

Claims (6)

  1. 레이저 광원으로부터 제1 경로를 따라 진행하는 레이저 빔을 수신하여 상기 제1 경로 또는 제2 경로로 출력하는 제1 광학 변조기;
    상기 제1 광학 변조기로부터 출력되어 상기 제1 경로를 따라 진행하는 상기 레이저 빔을 수신하여, 상기 레이저 빔을 제3 경로로 시프트시키는 트레파닝 모듈;
    상기 트레파닝 모듈 일 측에 배치되고, 상기 제1 광학 변조기로부터 수신되는 레이저 빔을 상기 제2 광학 변조기로 반사하는 광학 반사기; 및
    상기 트레파닝 모듈로부터 수신되는 레이저 빔을 상기 제3 경로로 출력하거나, 상기 광학 반사기로부터 수신되는 레이저 빔을 상기 제1 경로로 복귀시켜 출력하는 제2 광학 변조기;
    를 포함하는 트레파닝 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 광학 변조기와 상기 제2 광학 변조기는, 음향 광학 변조기인, 트레파닝 광학 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 트레파닝 모듈은,
    다수개의 웨지 광학계;
    길이 방향으로 관통 홀이 형성되고, 상기 관통 홀에 상기 다수개의 웨지 광학계가 서로 이격되어 배치되는 웨지 회전체; 및,
    상기 웨지 회전체를 회전시키는 구동부;를 포함하고,
    상기 구동부는 중공형 모터이고,
    상기 중공형 모터의 중공부에 상기 웨지 회전체가 배치되는, 트레파닝 광학 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 웨지 회전체는 모듈 지지부에 의해 지지되고,
    상기 모듈 지지부는 제1 모듈 지지부 및 제2 모듈 지지부를 포함하고,
    상기 제1 모듈 지지부는 상기 웨지 회전체의 일 단부를 지지하고, 상기 제2 모듈 지지부는 상기 웨지 회전체의 타 단부를 지지하고,
    상기 웨지 회전체는 상기 모듈 지지부에 지지된 상태에서 상기 구동부의 구동력에 의해 회전하는, 트레파닝 광학 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 웨지 광학계는 제1 및 제2 웨지 광학계를 포함하고,
    상기 제1 웨지 광학계는 상기 중공부를 기준으로 일측부에 위치되고, 상기 제2 웨지 광학계는 상기 중공부를 기준으로 타측부에 위치되는, 트레파닝 광학 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    감지부;를 더 포함하고,
    상기 감지부는 상기 웨지 회전체의 특정의 회전위치를 감지하고,
    상기 감지부가 상기 웨지 회전체의 상기 특정의 회전위치를 감지한 경우에만 상기 레이저 빔이 상기 웨지 광학계에 도달되도록 제어되는, 트레파닝 광학 장치.
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