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레이저 가공을 수행하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치(100)에 있어서,레이저 광원에서 출사되어 가공 대상물(500)에 조사되는 레이저 빔의 광경로 상에 배치되며, 렌즈를 포함하여 이루어져 빔의 발산각을 조절하여 상기 가공 대상물(500) 상에 형성되는 가공점을 z축 방향으로 이동시키는 발산각 조절부(110);상기 발산각 조절부(110)에서 출사된 빔을 통과시키면서 빔 프로파일을 플랫탑 형태로 전환시키는 메인 슬릿부(120);적어도 하나의 스캐닝미러를 포함하여 이루어져 상기 메인 슬릿부(120)에서 출사된 빔의 광경로를 조절하여 상기 가공 대상물(500) 상에 형성되는 가공점을 x, y 2축 방향으로 이동시키는 스캐너(130);상기 스캐너(130)에서 출사된 빔의 광경로 상에 순차적으로 이격 배치되는 제1렌즈(141) 및 제2렌즈(142)를 포함하여 이루어져 빔의 경로 및 발산각을 유지하면서 결상 위치를 옮겨주는 릴레이 렌즈(140);상기 릴레이 렌즈(140)에서 출사된 빔을 상기 가공 대상물(500)의 가공 부위로 집광하는 대물렌즈(objective lens, 150);상기 스캐너(130) 및 상기 대물렌즈(150) 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 대물렌즈(150)의 손상을 방지하도록, 상기 스캐너(130)의 움직임에 의해 빔이 광축에 대해 기울어질 경우 상기 대물렌즈(150)로 입사되는 빔의 각도가 기설정된 각도 이상인 부분을 물리적으로 막아 제거함으로써, 상기 대물렌즈(150)로 입사되는 빔의 각도를 제한하는 서브 슬릿부(160);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 메인 슬릿부(120)는,레이저 광원으로부터 진행되어 온 레이저 빔의 일부만을 통과시키는 구멍을 구비하며, 상기 구멍의 크기 및 형상이 변경 가능하도록 형성되는 메인 슬릿(121),상기 메인 슬릿(121)을 통과하여 온 레이저 빔의 광경로 상에 배치되어 레이저 빔이 상기 가공 대상물(500) 상의 가공 부위에서 디포커싱(defocusing)되도록 레이저 빔을 집속하는 튜브 렌즈(tube lens, 122)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 2항에 있어서, 상기 메인 슬릿부(120)는,상기 메인 슬릿(121)을 통과하여 온 레이저 빔의 광경로 상에 상기 튜브 렌즈(122)를 배치시킴으로써 빔 프로파일을 플랫탑 형태로 전환하는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 2항에 있어서, 상기 메인 슬릿(121)은,상기 구멍의 크기가 가변되는 조리개 형태,다수 개의 서로 다른 크기 및 형상의 구멍들이 교체 배치되는 교체식 형태,상기 조리개 형태 및 상기 교체식 형태가 결합된 형태중 선택되는 어느 하나의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 발산각 조절부(110)는,렌즈(111A),상기 렌즈(111A)에 구비되는 진동자(112A)를 포함하여 이루어져,상기 진동자(112A)가 상기 렌즈(111A)에 진동을 가하여 굴절률을 조절함으로써 빔의 발산각을 조절하는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 발산각 조절부(110)는,광경로 상에 고정적으로 배치되는 제1콜리메이터 렌즈(111B),상기 광경로 상에 상기 제1콜리메이터 렌즈(111B)와 이격되며 상기 광경로에 나란한 방향으로 이동 가능하게 배치되는 제2콜리메이터 렌즈(112B),갈바노모터(113B),상기 갈바노모터(113B)의 회전 운동을 선형 운동으로 전환하여 상기 제2콜리메이터 렌즈(112B)로 전달하는 운동 변환부(114B)를 포함하여 이루어져,상기 제1콜리메이터 렌즈(111B) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(112B) 간 거리를 조절함으로써 빔의 발산각을 조절하는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 발산각 조절부(110)는,광경로 상에 고정적으로 배치되는 오목렌즈(111C),상기 광경로 상에 상기 오목렌즈(111C)와 이격되며 상기 광경로에 나란한 방향으로 이동 가능하게 배치되는 볼록렌즈(112C),압전소자를 이용하여 상기 볼록렌즈(112C)를 이동시키는 PZT 스테이지(113C)를 포함하여 이루어져,상기 오목렌즈(111C) 및 상기 볼록렌즈(112C) 간 거리를 조절함으로써 빔의 발산각을 조절하는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 릴레이 렌즈(140)는,상기 제1렌즈(141)의 일측 초점거리, 상기 제1렌즈(141)의 타측 초점거리, 상기 제2렌즈(142)의 일측 초점거리, 상기 제2렌즈(142)의 타측 초점거리가 모두 동일하게 형성되며,상기 제1렌즈(141) 및 상기 제2렌즈(142) 간 이격거리는 상기 초점거리의 2배로 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치(100)는,상기 스캐너(130)가 1축 스캐닝미러 2개로 이루어지되,1개의 상기 릴레이 렌즈(140)가 상기 스캐너(130)에서 출사되는 레이저 빔의 광경로 상에 배치되거나,2개의 상기 릴레이 렌즈(140)가 구비되되, 제1릴레이 렌즈(140a)가 상기 스캐너(130) 내 제1스캐닝미러(131) 및 제2스캐닝미러(132) 사이의 광경로 상에 배치되고, 제2릴레이 렌즈(140b)가 상기 스캐너(130)에서 출사되는 레이저 빔의 광경로 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 릴레이 렌즈(140)는,상기 제1렌즈(141) 및 상기 제2렌즈(142) 각각이 색수차가 보정된 아크로매틱(achromatic) 렌즈 또는 아포크로매틱(apochromatic) 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 서브 슬릿부(160)는,빔의 일부만을 통과시키는 구멍을 구비하는 서브 슬릿(161)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 서브 슬릿부(160)는,상기 스캐너(130) 및 상기 릴레이 렌즈(140) 사이의 광경로 상에 배치되거나,상기 릴레이 렌즈(140) 내 상기 제1렌즈(141) 및 상기 제2렌즈(142) 사이의 광경로 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치(100)는,상기 릴레이 렌즈(140) 및 상기 대물렌즈(150) 사이에서 상기 가공 대상물(500)로부터 반사되어 온 레이저 빔을 입사받아, 상기 가공 대상물(500)의 가공 부위 영상을 촬영하는 영상 획득부(170);를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치(100)는,상기 릴레이 렌즈(140) 및 상기 대물렌즈(150) 사이에서 상기 가공 대상물(500)로부터 반사되어 온 레이저 빔을 입사받아, 상기 가공 대상물(500)의 분광 스펙트럼을 측정하는 스펙트로미터(180);를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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제 1항에 있어서, 상기 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치(100)는,상기 릴레이 렌즈(140) 및 상기 대물렌즈(150) 사이에서 상기 가공 대상물(500)로부터 반사되어 온 레이저 빔을 입사받아, 상기 가공 대상물(500)의 가공 부위에서의 반사 신호 세기를 측정하는 광측정기(190);를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 고속 정밀 레이저 가공 장치
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