KR102425179B1 - Line beam forming device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라인빔을 좀 더 간단한 구성으로 형성하면서 빔 효율이 개선되는 라인빔 형성장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해, 광원과, 상기 광원에 의해 출사된 빔을 확대하기 위한 빔 확대부와, 상기 빔 확대부에 의해 확대된 빔을 변환하기 위한 빔 변환부로 이루어지며, 상기 빔 확대부는, 상기 광원의 후단에 설치되는 구면 렌즈와, 상기 구면 렌즈의 후단에 설치되는 한 쌍의 실린더 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본원 발명은 빔 확대부의 구성을 종래기술에 비해 실린더 렌즈의 개수를 2개 감소시키면서도 동일한 빔 형성작용을 하면서도 장치의 구성이 간단하게 되는 작용을 하게 된다. 또한, 종래기술에서는 빔 변환장치를 통과한 이후에 빔을 다시 확대하는 장치가 요구되었으나 본원 발명에서는 이러한 장치가 불요하여 장치의 구성이 더욱 간결하게 되는 작용을 하게 된다.
게다가, 빔 변환시에 빔에 대한 축소 및 확대 작용이 불요하게 되므로 광량손실을 방지하여 빔의 효율이 개선되는 효과를 가지게 된다.An object of the present invention is to provide a line beam forming apparatus in which beam efficiency is improved while forming a line beam in a simpler configuration.
The present invention consists of a light source, a beam expander for expanding the beam emitted by the light source, and a beam converter for converting the expanded beam by the beam expander, The beam expander may include a spherical lens installed at a rear end of the light source and a pair of cylinder lenses installed at a rear end of the spherical lens.
The present invention serves to simplify the configuration of the device while performing the same beam forming operation while reducing the number of cylinder lenses by two compared to the prior art in the configuration of the beam expanding unit. In addition, in the prior art, a device for enlarging the beam again after passing through the beam converting device is required, but in the present invention, such a device is unnecessary, so that the configuration of the device becomes simpler.
In addition, since reduction and enlargement of the beam is unnecessary during beam conversion, loss of light quantity is prevented and beam efficiency is improved.
Description
본 발명은 라인빔 형성장치에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는 라인빔을 좀 더 간단한 구성으로 형성하면서 빔 효율이 개선되는 라인빔 형성장치에 대한 것이다.The present invention relates to a line beam forming apparatus, and more particularly, to a line beam forming apparatus in which beam efficiency is improved while forming a line beam in a simpler configuration.
레이저 방사선의 전파 방향은, 특히 레이저 방사선이 평면파가 아니거나 또는 적어도 부분적으로 발산되는 경우, 레이저 방사선의 중간 전파 방향을 의미한다.The direction of propagation of laser radiation means the intermediate direction of propagation of laser radiation, in particular if the laser radiation is not a plane wave or is at least partially divergent.
광빔, 부분 빔 또는 빔은 달리 표현되지 않으면, 기하학적 광학 시스템의 이상적인 빔을 의미하는 것이 아니라, 실제 광빔,예컨대 극미하게 작은 빔 횡단면이 아니라 연장된 빔 횡단면을 가진, 가우스 프로파일 또는 변형된 가우스 프로파일의 레이저 빔이다.A light beam, partial beam or beam, unless otherwise indicated, does not mean the ideal beam of a geometrical optical system, but of an actual light beam, e.g. a Gaussian profile or a modified Gaussian profile, with an extended beam cross-section and not an extremely small beam cross-section. is a laser beam.
전술한 방식의 장치는 충분히 공지되어 있다. 이러한 장치들의 전형적인 레이저 광원들은 예컨대 Nd-YAG 레이저 또는 엑시머 레이저이다. Devices of the above-described manner are well known. Typical laser light sources of these devices are, for example, Nd-YAG lasers or excimer lasers.
예컨대 싱글-모드 레이저로서 작동되지 않는 Nd-YAG 레이저는 약 8 내지 25의 회절율(beam quality factor) M2을 갖는다. 회절율 M2은 레이저 빔의 품질에 대한 척도이다. 예컨대, 가우스-프로파일을 가진 레이저 빔은 1의 회절율 M2을 갖는다. For example, an Nd-YAG laser that is not operated as a single-mode laser has a beam quality factor M 2 of about 8 to 25. The diffraction index M 2 is a measure of the quality of the laser beam. For example, a laser beam with a Gaussian-profile has a diffraction index M 2 of 1.
회절율 M2 은 레이저 방사선의 모드의 수에 대략 상응한다.The diffraction rate M 2 approximately corresponds to the number of modes of laser radiation.
회절율 M2 은 레이저 방사선의 포커싱 가능성에 영향을 준다. 가우스-프로파일을 가진 레이저 빔에 있어서, 포커스 영역 내의 두께(d. 스폿의 크기) 또는 빔 웨이스트는 포커싱될 레이저 빔의 파장(λ)에 비례하고, 역으로 포커싱 렌즈의 개구수 NA 에 비례한다. 포커스 영역에서 레이저 빔의 두께(스폿의 크기)에 대해 하기 식이 성립된다:The diffraction rate M 2 influences the focusing potential of the laser radiation. For a laser beam with a Gaussian-profile, the thickness (d. spot size) or beam waist in the focus area is proportional to the wavelength (λ) of the laser beam to be focused, and inversely proportional to the numerical aperture NA of the focusing lens. For the thickness of the laser beam (size of the spot) in the focus area, the following equation holds:
가우스형 프로파일을 갖지 않거나 또는 1 보다 큰 회절율 M2 을 가진 레이저 빔에서는 포커스 영역에서 최소 두께(스폿의 크기) 또는 포커스 영역에서 빔 웨이스트가 하기 식에 따라 추가로 회절율에 비례한다.For laser beams that do not have a Gaussian profile or have a diffraction rate M 2 greater than 1, the minimum thickness (spot size) in the focus region or the beam waist in the focus region is additionally proportional to the diffraction rate according to the equation
회절율이 크면 클수록, 레이저 방사선의 빔 웨이스트를 작게 포커싱하기 어렵다. 회절율 M2은 레이저 방사선의 전파 방향에 대해직각인 2개의 방향에 대해 상이한 크기일 수 있다.The larger the diffraction index, the more difficult it is to focus the beam waist of the laser radiation to a smaller size. The diffraction rate M 2 may be of different magnitudes for two directions perpendicular to the direction of propagation of the laser radiation.
이러한 회절율을 고려하여 빔 선형 장치를 구성하는 종래 기술이 한국특허등록공보 제10-951370호에 개시되어 있다.A prior art for configuring a beam linear device in consideration of such a diffraction rate is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-951370.
종래 기술에서는 빔 변환장치로 빔이 입사되기 전에 축소시킨 다음 입사시키게 되는 바, 이로 인해 광량 손실이 발생하는 문제점이 존재하고 있다.In the prior art, there is a problem in that the beam is reduced before being incident to the beam converting device and then incident, resulting in loss of light quantity.
또한, 축소된 빔을 다시 확대하기 위해 별도의 장치가 추가되어야 하는 바, 전반적으로 장치의 구성이 복잡한 단점이 존재한다.In addition, since a separate device must be added to re-enlarge the reduced beam, there is a disadvantage in that the overall configuration of the device is complicated.
본 발명은 라인빔을 좀 더 간단한 구성으로 형성하면서 빔 효율이 개선되는 라인빔 형성장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a line beam forming apparatus in which beam efficiency is improved while forming a line beam in a simpler configuration.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해 빔을 출사하는 광원과, 상기 광원에 의해 출사된 빔을 확대하기 위한 빔 확대부와, 상기 빔 확대부에 의해 확대된 빔을 변환하기 위한 빔 변환부로 이루어지며, 상기 빔 확대부는, 상기 광원의 후단에 설치되는 구면 렌즈와, 상기 구면 렌즈의 후단에 설치되는 한 쌍의 실린더 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention consists of a light source for emitting a beam to solve the above problems, a beam expanding unit for expanding the beam emitted by the light source, and a beam converting unit for converting the expanded beam by the beam expanding unit , and the beam expanding unit includes a spherical lens installed at the rear end of the light source, and a pair of cylinder lenses installed at the rear end of the spherical lens.
본 발명의 라인 빔 형성장치에서, 상기 빔 변환부는, 상기 한 쌍의 실린더 렌즈 후단에 설치되며 단부면이 절단된 복수의 구면 렌즈가 연결되어 이루어지는 전단 구면렌즈 어레이와, 상기 전단 구면렌즈 어레이의 후단에 설치되며 복수의 구면 렌즈 각각에 대응하여 각각 설치되어 부분 빔을 회전시키는 복수의 빔 변환수단으로 이루어지는 빔 변환수단 어레이와, 상기 빔 변환수단의 후단에 설치되며 단부면이 절단된 복수의 구면 렌즈가 연결되어 이루어지는 후단 구면렌즈 어레이로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the line beam forming apparatus of the present invention, the beam converting unit includes a front end spherical lens array provided at the rear end of the pair of cylinder lenses and connected to a plurality of spherical lenses with cut end surfaces, and a rear end of the front end spherical lens array. A beam converting means array installed in the spherical lens and each installed corresponding to each of a plurality of spherical lenses and comprising a plurality of beam converting means for rotating a partial beam, and a plurality of spherical lenses having an end surface cut off and installed at the rear end of the beam converting means It is characterized in that it consists of a rear-end spherical lens array formed by being connected.
본 발명의 라인 빔 형성장치에서, 상기 각 빔 변환수단은 입사된 부분 빔이 회전하여 상하반전되어 출사되도록 복수의 프리즘의 조합 또는 거울의 조합 또는 프리즘 및 거울의 조합으로 이루어지며, 상기 각 빔 변환수단은 빔 진행방향(z 방향)에 수직한 xy 평면상에서 경사지게 배치되고, 상하방향으로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.In the line beam forming apparatus of the present invention, each of the beam converting means is composed of a combination of a plurality of prisms or a combination of mirrors or a combination of prisms and mirrors so that the incident partial beam is rotated and output is vertically inverted, and each beam is converted The means are arranged obliquely on the xy plane perpendicular to the beam traveling direction (z direction), and are characterized in that they are arranged in a line in the vertical direction.
본 발명의 라인 빔 형성장치에서, 상기 각 빔 변환수단은 정면에서 볼 때 서로 대칭각으로 형성되어 하방으로 정점을 형성하도록 배치되는 2개의 제1,2거울과, 상기 정점의 하부에 수평하게 배치되는 제3거울로 이루어지며, 상기 제1,2거울의 외부에는 각각 제1,2반사면이 형성되어 있으며, 상기 제3거울의 상면에는 제3반사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the line beam forming apparatus of the present invention, each of the beam converting means is formed at a symmetrical angle to each other when viewed from the front, and the first and second mirrors are arranged to form an apex downward, and are horizontally disposed below the apex. It is made of a third mirror that is formed, wherein the first and second reflective surfaces are respectively formed on the outside of the first and second mirrors, it is characterized in that the third reflective surface is formed on the upper surface of the third mirror.
본 발명의 라인 빔 형성장치에서, 상기 광원과 빔 확대부의 사이에는 빔 전달 광학계가 설치되고, 상기 빔 전달 광학계는 빔 직경 조절 광학계를 포함하며, 상기 빔 직경 조절 광학계는 상기 광원에서 출사되는 빔의 직경을 일정하게 조절하기 위한 무초점 줌 렌즈 광학계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the line beam forming apparatus of the present invention, a beam delivery optical system is installed between the light source and the beam expander, the beam delivery optical system includes a beam diameter control optical system, and the beam diameter control optical system includes a beam output from the light source. It is characterized in that it consists of an afocal zoom lens optical system for uniformly adjusting the diameter.
본 발명의 라인 빔 형성장치에서, 상기 빔 전달 광학계는 상기 빔 직경 조절 광학계의 후방에 배치되는 스페클 저감부를 포함하며, 상기 스페클 저감부는, 상부 프리즘과 상기 상부 프리즘의 하부에 설치되는 하부 프리즘과, 상기 상부 프리즘 및 하부 프리즘 사이에 설치되며 서로 대향하도록 배치되는 2개의 빔 스플리터로 이루어지며, 상기 2개의 빔 스플리터의 투과 반사율은 상기 광원의 간섭 가능 거리보다 광원의 지연거리가 더 크도록 결정되는 것을 특징으로 한다.In the line beam forming apparatus of the present invention, the beam delivery optical system includes a speckle reducing part disposed behind the beam diameter adjusting optical system, and the speckle reducing part includes an upper prism and a lower prism installed below the upper prism. and two beam splitters installed between the upper prism and the lower prism and arranged to face each other, and the transmittance reflectance of the two beam splitters is determined so that the delay distance of the light source is greater than the possible interference distance of the light source. characterized by being
본 발명의 라인 빔 형성장치에서, 상기 빔 변환수단의 후방에는 단축 빔 직경 조절 광학계가 설치되며, 상기 단축 빔 직경 조절 광학계는 무초점 줌 광학계로 형성되어 상기 빔 변환수단에서 출사된 단축 방향의 빔의 직경을 확대하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In the line beam forming apparatus of the present invention, a uniaxial beam diameter adjusting optical system is installed behind the beam converting means, and the uniaxial beam diameter adjusting optical system is formed as a non-focus zoom optical system, and the beam of the uniaxial direction emitted from the beam converting means is It is characterized in that it is formed to enlarge the diameter of.
본 발명의 라인 빔 형성장치에서, 상기 단축 빔 직경 조절 광학계의 후방에서는 장축 광학계가 설치되며, 상기 장축 광학계는 서로 대향하여 배치되어 장축 빔의 밝기를 균일화하기 위한 플라이 아이 렌즈부와, 상기 플라이 아이 렌즈 부의 후방에 배치되며 줌광학계로 이루어져 장축의 길이를 조절하기 위한 장축 투사 결상 광학계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the line beam forming apparatus of the present invention, a long-axis optical system is installed at the rear of the short-axis beam diameter control optical system, the long-axis optical systems face each other and a fly's eye lens unit for equalizing the brightness of the long-axis beam, and the fly's eye It is disposed at the rear of the lens unit and it is characterized in that it consists of a zoom optical system and a long axis projection imaging optical system for adjusting the length of the long axis.
본 발명의 라인 빔 형성장치에서, 상기 장축 광학계의 후방에는 단축 투사 결상 광학계가 설치되며, 상기 단축 투사 결상 광학계는 단축방향의 선폭을 조절할 수 있도록 줌 렌즈 광학계로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the line beam forming apparatus of the present invention, a short axis projection imaging optical system is installed behind the long axis optical system, and the short axis projection imaging optical system is formed as a zoom lens optical system to adjust the line width in the short axis direction.
본원 발명에서는 빔 직경 조절 광학계가 설치되어 광원에서 출사되는 빔의 직경을 일정하게 조절하는 작용을 하게 된다.In the present invention, a beam diameter control optical system is installed to constantly adjust the diameter of the beam emitted from the light source.
또한, 스페클 저감부를 설치함으로써 스페클에 의하여 라인빔의 균일하지 않고 자글자글하게 불균일하게 분포되는 것이 방지되는 효과를 가지게 된다.In addition, by providing the speckle reducing unit, it has an effect of preventing the non-uniform distribution of the line beam by speckle from being non-uniform to small particles.
본원 발명은 빔 확대부의 구성을 종래기술에 비해 실린더 렌즈의 개수를 2개 감소시키면서도 동일한 빔 형성작용을 하는 것이 가능하게 됨으로써 장치의 구성이 간단하게 되는 작용을 하게 된다.The present invention makes it possible to perform the same beam forming operation while reducing the number of cylinder lenses by two compared to the prior art in the configuration of the beam expanding unit, thereby simplifying the configuration of the device.
또한, 종래기술에서는 빔 변환장치를 통과한 이후에 빔을 다시 확대하는 장치가 요구되었으나 본원 발명에서는 이러한 장치가 불요하여 장치의 구성이 더욱 간단하게 됨으로써 원가절감 및 장치제작에 소요되는 시간 및 노력이 절감되는 효과를 가지게 된다.In addition, in the prior art, a device for enlarging the beam again after passing through the beam converting device was required, but in the present invention, such a device is unnecessary and the configuration of the device becomes simpler, thereby reducing the cost and time and effort required for manufacturing the device. have a savings effect.
게다가, 빔 변환시에 빔에 대한 축소 및 확대를 위한 별도의 작용이 불요하게 되므로 광량손실을 방지하여 빔의 효율이 개선되는 효과를 가지게 된다.In addition, since a separate action for reducing and expanding the beam is unnecessary during beam conversion, loss of light quantity is prevented, thereby improving the efficiency of the beam.
본원 발명에서는 단축 결상광학계의 설치로 인해 입사하는 광선의 직경을 조정하여 NA(Numeric Aperture. 개구수)를 가변시키면서 단축 스폿의 크기를 변화시키는 역할을 한다.In the present invention, the size of the uniaxial spot is changed while changing the NA (Numerical Aperture) by adjusting the diameter of the incident light beam due to the installation of the uniaxial imaging optical system.
또한, 장축 광학계로서 플라이 아이 렌즈 부(610. Fly Eye Lens)를 설치하여 장축 빔을 균일화하고, 줌렌즈 광학계로 이루어진 장축 투사 결상 광학계를 설치하여 장축의 길이를 조절가능하게 하는 작용효과를 가진다.In addition, as a long-axis optical system, a fly-eye lens unit (610. Fly Eye Lens) is installed to equalize the long-axis beam, and a long-axis projection imaging optical system composed of a zoom lens optical system is installed to adjust the length of the long axis.
게다가, 줌렌즈 광학계로 이루어지는 단축 투사 결상광학계를 설치하여 단축방향의 선폭을 조절하여 12mm의 입사빔에 대하여 초점거리가 300mm (NA 0.02)에서 600mm(NA 0.01)까지 가변하게 하는 효과를 가지게 된다.In addition, by installing a single-axis projection imaging optical system consisting of a zoom lens optical system, the line width in the short axis direction is adjusted to have the effect of changing the focal length from 300 mm (NA 0.02) to 600 mm (NA 0.01) for an incident beam of 12 mm.
도 1 은 본 발명에 따른 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2 은 본 발명에서 빔 직경 조절 광학계를 도시하는 도면이다.
도 3 은 본 발명에서 스페클 저감 소자부를 도시하는 도면이다.
도 4 은 본 발명에서 빔 확대부를 도시하는 도면이다.
도 5 은 본 발명에서 빔 변환부를 도시하는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 빔 변환부에서 구면 렌즈 어레이를 도시하는 도면이다.
도 7 내지 도 9 는 본 발명의 빔 변환부에서 빔 변환수단의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 10 는 본 발명에서 단축 빔 직경 조절 광학계를 도시하는 도면이다.
도 11 은 본 발명에서 장축 광학계를 도시하는 도면이다.
도 12 은 본 발명에서 단축 투사 결상 광학계를 도시하는 도면이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of an apparatus according to the present invention.
2 is a view showing a beam diameter adjusting optical system in the present invention.
3 is a view showing a speckle reducing element portion in the present invention.
4 is a view showing a beam expander in the present invention.
5 is a diagram illustrating a beam converter in the present invention.
6 is a view showing a spherical lens array in the beam converter of the present invention.
7 to 9 are views showing an embodiment of the beam converting means in the beam converting unit of the present invention.
10 is a view showing a uniaxial beam diameter adjusting optical system in the present invention.
11 is a diagram showing a long-axis optical system in the present invention.
12 is a diagram showing a single-axis projection imaging optical system in the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of an apparatus according to the present invention.
본 발명에 따른 빔 형성 장치는 광원(100), 상기 광원(100)의 빔 조사방향 후방에 설치되는 빔 전달 광학계(200)와, 상기 빔 전달 광학계(200)의 후방에 설치되는 빔 확대부(300)와, 상기 빔 확대부(300)의 후방에 설치되는 빔 변환부(400)와, 상기 빔 변환부(400)의 후방에 설치되는 단축 빔 직경 조절 광학계(500)와, 상기 단축 빔 직경 조절 광학계(500)의 후방에 설치되는 장축 광학계(600)와, 상기 장축 광학계(600)의 후방에 설치되는 단축 광학계(700)로 이루어진다.The beam forming apparatus according to the present invention includes a
광원(100)은 예컨대 Nd-YAG- 레이저 또는 엑시머 레이저로 실시될 수 있다. 광원(100)으로부터 나온 레이저 방사선은 원형 횡단면을 가지도록 형성된다. The
본 실시예에서 레이저 광원(100)의 방사선은 x-방향 및 y-방향으로 회절율 Mx2 = My 2 = 14 를 가진다.In this embodiment, the radiation of the
본 발명에는 빔의 진행방향을 z 방향으로 하고, z 방향에 수직한 평면에서 라임 빔의 장축 방향을 x 축 방향으로 하고, 단축 방향을 y 방향으로 정의한다.In the present invention, the traveling direction of the beam is defined as the z direction, the long axis direction of the lime beam is defined as the x axis direction in a plane perpendicular to the z direction, and the short axis direction is defined as the y direction.
광원(100)에서 출사되는 빔(b)의 직경은 5 ±1.0mm 로 이루어진다.The diameter of the beam (b) emitted from the
도 2 은 본 발명에서 빔 직경 조절 광학계를 도시하는 도면이다.2 is a view showing a beam diameter adjusting optical system in the present invention.
빔 전달 광학계(200)는 빔 직경 조절 광학계(210)와, 스페클 저감부(220)로 이루어진다.The beam delivery
빔 직경 조절 광학계(210)는 무초점계 및 줌광학계로 이루어진다. 여기서 무초점계란 평행으로 입사한 광선이 평행으로 출사하는 광학계를 의미하는 것으로 망원경 광학계라고도 한다. 또한, 줌광학계란 광학계의 배율 또는 초점거리가 연속적으로 변하는 광학계를 의미한다.The beam diameter control
빔 직경 조절 광학계(210)는 광이 입사되는 방향에서 순차적으로, 양의 굴절력을 가지는 제1군의 렌즈(211), 음의 굴절력을 가지는 제2군의 렌즈(212)와, 음의 굴절력을 가지는 제3군의 렌즈(213)와, 양의 굴절력을 가지는 제4군의 렌즈(214)로 이루어진다. Beam diameter control
본 실시예에서 빔 직경 조절 광학계(210)의 복수의 렌즈군은 양, 음, 음, 양의 굴절력을 가지는 순서로 구성되나 줌렌즈 광학계로 이루어진다면 다른 순서로 구성되어도 무방하다.In the present embodiment, the plurality of lens groups of the beam diameter control
제1군의 렌즈(211) 및 제4군의 렌즈(214)는 고정된 상태에서 제2군의 렌즈(212)와 제3군의 렌즈(213)가 줌 궤적을 따라 비선형적으로 움직이도록 구성된다. The
광원(100)에서 출사된 빔(b)의 직경은 4 내지 6 mm 로 다양한 크기를 가지게 되는 데, 전술한 바와 같은 빔 직경 조절 광학계(210)의 줌 작용에 의해 출사되는빔(b)의 직경이 도 2 에 도시된 바와 같이 일정한 5mm 의 빔으로 조절되는 작용을 하게 된다.The diameter of the beam b emitted from the
도 3 은 본 발명에서 스페클 저감 소자부를 도시하는 도면이다.3 is a view showing a speckle reducing element portion in the present invention.
스페클 저감부(220)는 2개의 프리즘(P1,P2)과 2개의 빔 스플리터(BS1, BS2)로 이루어진다.The
제1,2 프리즘(P1,P2)은 공지된 구성으로 삼각 기둥형상으로 형성되며 각각의 장변이 저면을 향하면서 제1 빔 스플리터(BS1)및 제2 빔 스플리터(BS2)의 상부 및 하부에 배치된다.The first and second prisms P1 and P2 are formed in a triangular prism shape with a known configuration, and are disposed on the upper and lower portions of the first beam splitter BS1 and the second beam splitter BS2 while each long side faces the bottom. do.
제1,2 빔 스플리터(BS1,BS2)는 공지된 구성으로서 빛을 일정한 비율로 2개로 분할하는 장치로서 서로 대향하도록 배치된다.The first and second beam splitters BS1 and BS2 are devices for splitting light into two at a constant ratio as a known configuration, and are arranged to face each other.
제1,2 빔 스플리터(BS1,BS2)에서 광 투과반사율은 임의로 정할 수 있으며 본 In the first and second beam splitters (BS1, BS2), the light transmittance and reflectance can be arbitrarily determined.
실시예에서는 2개 빔 스플리터 모두 투과 50% 반사 50% 인 경우에 대해 설명한다. 여기서 P1, P2, 및 경계면에서는 100% 투과한다고 가정한다.In the embodiment, a case in which both beam splitters have 50% transmission and 50% reflection will be described. Here, 100% transmission is assumed at P1, P2, and the interface.
먼저, 빔 직경 조절 광학계(210)를 통과하여 좌측에서 입사한 빔은 제1 빔 스플리터(BS1)을 통과하면서 50% 는 투과되고 50% 는 반사된다.First, while passing through the beam diameter control
제1 빔 스플리터(BS1)을 통과한 50%의 투과빔은 제2 빔 스플리터(BS2)에서도 50% 만이 투과되어 최초 입사빔의 25% 가 출사하게 된다.Only 50% of the transmitted beam passing through the first beam splitter BS1 is transmitted through the second beam splitter BS2, and 25% of the first incident beam is emitted.
한편, 제1 빔 스플리터(BS1)에서 반사된 50% 의 반사빔은 제1프리즘(P1)에서 반사되고 제2 빔 스플리터(BS2)로 입사되어 마찬가지로 50% 만이 반사되므로 25% 만이 출사된다.On the other hand, 50% of the reflected beam reflected from the first beam splitter BS1 is reflected by the first prism P1 and is incident on the second beam splitter BS2.
따라서, 1차 빔의 합계는 총 50% 가 된다.Therefore, the sum of the primary beams totals 50%.
한편, 제1 빔 스플리터(BS1)을 통과한 50%의 투과빔은 제2 빔 스플리터(BS2)에서도 50% 가 반사되어 제2프리즘(P2)으로 입사되고 반사되어 다시 제1 빔 스플리터(BS1)에서 반사되고 제2 빔 스플리터(BS2)를 통해 출사하게 되므로, 최초 입사빔의 6.25% 만이 출사하게 된다.On the other hand, 50% of the transmitted beam passing through the first beam splitter BS1 is reflected by 50% of the second beam splitter BS2, is incident on the second prism P2, and is reflected back to the first beam splitter BS1. Since it is reflected from and emitted through the second beam splitter BS2, only 6.25% of the first incident beam is emitted.
또한, 제1 빔 스플리터(BS1)에서 반사된 50% 의 반사빔은 제2 빔 스플리터(BS2)에서도 50% 가 반사되어 최초 입사빔의 6.25% 만이 출사하게 된다.In addition, 50% of the reflected beam reflected by the first beam splitter BS1 is also reflected by the second beam splitter BS2 by 50%, so that only 6.25% of the first incident beam is emitted.
따라서, 2차 빔은 합계는 12.5% 가 된다.Therefore, the sum of the secondary beams becomes 12.5%.
한편, 제1,2 빔 스플리터(BS1,BS2)에서 광 투과반사율은 임의로 정할 수 있는 것인 바, 다른 실시예로서 제1 빔 스플리터(BS1)는 투과 80% 반사 20%, 제2 빔 스플리터(BS2)는 투과 20% 반사 80% 인 경우에 대해 설명한다. 여기서 P1, P2, 및 경계면에서는 100% 투과한다고 가정한다.On the other hand, the light transmittance and reflectance in the first and second beam splitters BS1 and BS2 can be arbitrarily determined. As another embodiment, the first beam splitter BS1 transmits 80% and reflects 20%, and the second beam splitter ( BS2) describes the case of 20% transmission and 80% reflection. Here, 100% transmission is assumed at P1, P2, and the interface.
좌측에서 입사한 빔은 제1 빔 스플리터(BS1)를 통과하면서 80% 는 투과되고 20%는 반사되며 제2 빔 스플리터(BS2) 투과 20% 반사 80% 되므로 제1,2 빔 스플리터(BS1,BS2)를 모두 투과하게 되면 최초 입사 빔의 16% 만이 출사하게 된다.As the beam incident from the left passes through the first beam splitter BS1, 80% is transmitted and 20% is reflected, and the second beam splitter BS2 transmits 20% and reflects 80%, so the first and second beam splitters BS1, BS2 ), only 16% of the first incident beam is emitted.
한편, 제1,2 빔 스플리터(BS1,BS2)에서 모두 반사된 경우에는 최초 입사빔의 16% 가 출사하게 된다.On the other hand, when both the first and second beam splitters BS1 and BS2 are reflected, 16% of the first incident beam is emitted.
따라서, 전체적으로 1차 빔의 32% 만이 출사하게 된다.Therefore, as a whole, only 32% of the primary beam is emitted.
즉, 2가지 경우를 비교하면 전자의 경우 1차 투과 빔은 50% 인 반면, 후자의 경우 1차 투과빔은 32% 이므로 제1,2 빔 스플리터(BS1, BS2)의 투과 반사율을 조정하면 광선이 소자내에서 더 많이 회전하여 광로가 지연됨을 알 수 있다.That is, when comparing the two cases, in the former case, the primary transmitted beam is 50%, whereas in the latter case, the primary transmitted beam is 32%, so if the transmittance of the first and second beam splitters BS1 and BS2 is adjusted, the light beam It can be seen that the more rotation in this device causes the optical path to be delayed.
이와 같이 광원(100)의 간섭 가능 거리보다 광로의 지연거리가 더 크게 되도록 제1,2 빔 스플리터(BS1, BS2)의 투과 반사율을 조정하게 되면 예를 들어 레이저의 가능 간섭성에 의하여 발생하는 스페클에 의하여 라인빔의 균일하지 않고 자글자글하게 불균일하게 분포되는 것이 방지되는 작용을 하게 된다.As described above, if the transmit reflectance of the first and second beam splitters BS1 and BS2 is adjusted so that the delay distance of the optical path is larger than the possible interference distance of the
도 4 는 본 발명에서 빔 확대부를 도시하는 도면이다.4 is a view showing a beam expander in the present invention.
빔 확대부(300)은 본 발명에서 구면 렌즈(310)와 한 쌍의 실린더 렌즈(320,330)로 이루어진다.The
구면 렌즈(310) 및 한 쌍의 실린더 렌즈(320,330) 각각은 일반적으로 공지된 구성으로 이루어진다.Each of the
원형 단면의 빔(b1)은 구면 렌즈(310) 및 한 쌍의 실린더 렌즈(320,330)로 이루어지는 빔 확대부(400)를 통과하면서 도 4 에 도시된 바와 같이 장축이 확대되어 타원 단면의 빔(b2)으로 형성된다. The beam b1 of circular cross-section is enlarged as shown in FIG. 4 while passing through the
레이저 광원(100)에서 출사된 원형 단면 빔(b1)의 직경 5mm 인 경우 빔 확대부(20)에 의해 확대된 빔(b2)은 단축이 5mm 이면서 장축은 7배 확대된 35mm 로 확대된다.When the diameter of the circular cross-section beam b1 emitted from the
빔 확대부(20)를 통과하여 확대된 빔(b2)의 경우에도 레이저 광원(100)의 출사 빔은 여전히 x-방향 및 y-방향으로 회절율 Mx2 = My 2 = 14 를 가진다.Even in the case of the expanded beam b2 passing through the beam expanding unit 20 , the output beam of the
본원 발명의 경우 빔 확대부(300)으로 1개의 구면렌즈(310)와, 한 쌍의 실린더 렌즈(320,330)로 이루어지는 바, 4개의 실린더 렌즈를 사용하여 타원으로 빔을 확장하는 종래 기술에 비해 동일한 효과를 발휘하면서 실린더 렌즈의 개수가 2개가 감소함으로써 장치는 간단하게 구성되는 장점을 가지게 된다.In the case of the present invention, the
실린더 렌즈는 가공이 용이하지 않아 제작에 비용 및 시간이 소요되는 단점이 존재하기 때문에 가급적 적게 사용하는 것이 유리하다.Since the cylinder lens is not easy to process, it is advantageous to use it as little as possible because there are disadvantages in that it takes cost and time to manufacture.
도 5 은 본 발명에서 빔 변환부를 도시하는 도면이다. 도 6 은 본 발명의 빔 변환부에서 구면 렌즈 어레이를 도시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating a beam converter in the present invention. 6 is a view showing a spherical lens array in the beam converter of the present invention.
빔 변환부(400)는 전단 구면렌즈 어레이(410), 상기 전단 구면렌즈 어레이(410)의 후단에 설치되는 빔 변환수단 어레이(420), 상기 빔 변환수단 어레이(420)의 후단부에 설치되는 후단 구면렌즈 어레이(430)로 이루어진다.The
전단 구면 렌즈 어레이(410) 및 후단 구면렌즈 어레이(430)는 도 6 에 도시된 바와 같이, 구면 렌즈(s)의 상단 및 하단을 평면 절단하고 이 평면에서 복수 개의 구면 렌즈(s)를 상하방향으로 적층하여 형성된다.The front-end
본 실시예에서는 전단 구면렌즈 어레이(410)은 각 구면렌즈(s)의 촛점이 빔 변환수단(420)의 빔 진행방향(z 방향) 중앙에 위치하도록 배치된다. In this embodiment, the front end
이러한 경우 빔 변환수단(t)의 소재에 파손이 발생할 수도 있으므로 후술하는 실시예에서와 같이 프리즘(p) 사이의 이격시킨 공간(c)으로 촛점이 형성되게 하는 것도 가능하다.In this case, since damage may occur to the material of the beam converting means (t), it is also possible to form a focus in the space (c) spaced between the prisms (p) as in an embodiment to be described later.
전술한 실시예에서 전단 구면렌즈 어레이(410)은 각 구면렌즈(s)의 촛점이 빔 변환수단(420)의 빔 진행방향(z 방향) 중앙에 위치하도록 배치되나 이에 한정되는 것은 아니다.In the above-described embodiment, the front-end
즉, 전단 구면렌즈 어레이(410)은 각 구면렌즈(s)의 촛점은 빔 변환수단(t)에만 형성되어야 하는 것이며 빔 변환수단(t)의 z 방향 전방이나 후방에 맺히도록 형성되어도 무방하다.That is, in the front end
도 7 내지 도 9 는 본 발명의 빔 변환부에서 빔 변환수단의 실시예를 도시하는 도면이다.7 to 9 are views showing an embodiment of the beam converting means in the beam converting unit of the present invention.
빔 변환수단 어레이(420)는 복수의 빔 변환수단(t)으로 이루어진다.The beam converting
각 빔 변환수단(t)은 복수의 프리즘의 조합 또는 프리즘 및 거울의 조합으로 이루어지며 다양한 실시예가 가능하다. Each beam converting means (t) is made of a combination of a plurality of prisms or a combination of prisms and mirrors, and various embodiments are possible.
본 실시예에서 각 빔 변환수단(t)은 정면에서 볼 때 서로 대칭각으로 형성되어 하방으로 정점(p)을 형성하도록 배치되는 2개의 제1,2거울(421,422)과, 상기 정점(p)의 하부에 수평하게 배치되는 제3거울(423)로 이루어진다.In this embodiment, each beam converting means (t) is formed at a symmetrical angle to each other when viewed from the front, and the two first and
제1,2거울(421,422)의 외부에는 각각 제1,2반사면(m1,m2)이 형성되어 있으며, 제3거울(423)의 상면에는 제3반사면(m3)이 형성되어 있다.The first and second reflective surfaces m1 and m2 are formed on the outside of the first and
한편, 각 빔 변환수단(t)은 xy 평면에서 볼 때 45도로 경사지게 배치되어 상하방향으로 일렬로 배치되도록 형성됨으로써 빔 변환수단 어레이(420)를 형성하게 된다.On the other hand, each beam converting means (t) is inclined at 45 degrees when viewed in the xy plane and is formed to be arranged in a line in the vertical direction, thereby forming the beam converting
빔 변환수단(t)에서는 프리즘의 조합에 의해 입사된 상이 상하반전되어 출사하도록 구성된다.In the beam converting means (t), the image incident by the combination of the prisms is vertically inverted and emitted.
빔 확대부(300)을 통과하여 확대된 타원 단면 빔(b2)은 전단 구면렌즈 어레이(410)를 통과하면서 부분 빔으로 분할된 형태의 빔(b3)으로 변환된다.The elliptical cross-section beam b2 enlarged by passing through the
전단 구면렌즈 어레이(410)를 통과한 후에도 전체 빔(b3)의 회절율은 Mx2 = My 2 = 14 를 유지하게 되나, x축 방향으로 7개로 분할되므로 각 부분 빔은 Mx2 = 2, My 2 = 14 의 회절율을 가지게 된다.Even after passing through the front-end
본원 발명에서는 부분 빔이 전단 구면 렌즈 어레이(410)의 구면 렌즈(s)를 통과하므로 빔이 축소되지 않은 상태로 빔 변환수단(420)을 통과하게 된다.In the present invention, since the partial beam passes through the spherical lens s of the front end
따라서, 종래 기술에서와 같이 빔이 실린더 렌즈를 통과하면서 축소시킨 다음 빔 변환부를 통과하게 함으로써 광량 손실이 발생하는 작용이 근본적으로 방지하는 작용을 하게 된다.Therefore, as in the prior art, the beam is reduced while passing through the cylinder lens and then passed through the beam converting unit, thereby fundamentally preventing the loss of light quantity.
즉, 본원 발명에서는 빔이 전단 구면렌즈 어레이(410)를 통과하면서 수축되지 않으므로 종래 기술에서와 같이 빔을 다시 확대하기 위한 장치가 필요하지 않게 되는 바, 동일한 작용효과를 단순한 구성에 의해 달성할 수 있게 되는 장점을 가지게 된다.That is, in the present invention, since the beam is not contracted while passing through the front-end
한편, 전단 구면렌즈 어레이(410)를 통과하면서 분할된 부분 빔은 빔 변환수단(420)을 통과하면서 회전하게 된다. On the other hand, the partial beam divided while passing through the front end
즉, 빔 변환수단(420)을 통과한 후의 부분 빔의 회절율은 Mx2 = 14, My 2 = 2 로 되며, 전체 빔(b4)의 회절율은 Mx2 = 98, My 2 = 2 를 가지게 된다.That is, the diffraction index of the partial beam after passing through the
이러한 부분 빔은 구면렌즈 어레이(430)를 통과하여 라인 빔 형상(b4)으로 형성된다.This partial beam passes through the
도 10 는 본 발명에서 단축 빔 직경 조절 광학계를 도시하는 도면이다.10 is a view showing a uniaxial beam diameter adjusting optical system in the present invention.
단축 빔 직경 조절 광학계(500)는 줌 광학계로 이루어지며 본 실시예에서는 4군의 렌즈로 이루어지며 각 군의 렌즈는 실린더 렌즈로 이루어진다.The uniaxial beam diameter control
입사방향의 좌측의 제1군의 렌즈(510) 및 후측의 제4군의 렌즈(540)는 고정되어 있는 상태에서 제1군의 렌즈(510) 및 제4군의 렌즈(540) 사이에 설치된 제2군의 렌즈(520) 및 제3군의 렌즈(530)가 줌 궤적에 맞게 비선형으로 움직이도록 구성된다.The
단축 빔 직경 조절 광학계(500)는 줌배율은 1.5배에서 2.4배로 하였다. 즉 빔 변환부(400)에서 5mm로 출사한 빔을 실린더렌즈를 이용하여 7.5mm에서 최대 12mm까지 단축의 방향으로만 확대하여 단축 결상광학계로 입사하는 광선의 직경을 조정하여 NA(Numeric Aperture. 개구수)를 가변시키면서 단축 스폿의 크기를 변화시키는 역할을 한다.The uniaxial beam diameter control
도 11 은 본 발명에서 장축 광학계를 도시하는 도면이다.11 is a diagram showing a long-axis optical system in the present invention.
장축 광학계(600)는 플라이 아이 렌즈 부(610. Fly Eye Lens)와 장축 투사 결상 광학계(620)로 이루어진다.The long-axis
플라이 아이 렌즈 부(610)는 공지된 구성으로서 2개의 렌즈를 서로 대향하여 배치되도록 형성되며, 장축 빔을 균일화하여 밝기를 균일화하는 작용을 한다.The fly's
장축 투사 결상 광학계(620)는 통상적으로는 고정 초점 광학계로 구성하나 본 실시예에서는 장축의 길이를 원하는 길이에서 ±10% 정도 조절이 가능하도록 줌 렌즈로 구성된다.The long-axis projection imaging
즉, 장축 투사 결상 광학계(620)는 본 실시예에서는 3군의 렌즈로 이루어지며 각 군의 렌즈는 실린더 렌즈로 이루어진다.That is, the long-axis projection imaging
입사방향의 좌측에서 제1군의 렌즈(621), 제2군의 렌즈(622) 및 제3군의 렌즈(623)가 순차적으로 설치되며, 제3군의 렌즈(623)가 고정된 상태에서 제1군의 렌즈(621) 및 제2군의 렌즈(622)가 줌궤적에 맞게 비선형으로 움직이도록 구성된다.A first group of
장축 투사 결상 광학계(620)를 줌광학계로 구성하여 장축방향의 길이를 연속적으로 조절이 가능하게 하는 작용을 하게 된다.By configuring the long-axis projection imaging
도 12 은 본 발명에서 단축 투사 결상 광학계를 도시하는 도면이다.12 is a diagram showing a single-axis projection imaging optical system in the present invention.
단축 투사 결상 광학계(700)는 전체적으로 4군의 렌즈(710,720,730,740)가 입사방향으로 순차적으로 설치된다.In the single-axis projection imaging
제1군의 렌즈(710) 및 제4군의 렌즈(740)가 고정된 상태에서 제2군의 렌즈(720. 통상 변환자 variator 라고 함)가 직선으로 움직이면 제3군의 렌즈(730. 통상 보상자, Compansator라고 함)가 줌궤적에 맞게 비선형으로 움직이도록 구성된다.When the lenses of the second group (720, usually referred to as a variator) move in a straight line while the first group of
단축 투사 결상광학계(700)는 단축방향의 선폭을 조절할 수 있도록 12mm의 입사빔에 대하여 초점거리가 300mm (NA 0.02)에서 600mm(NA 0.01)까지 가변하는 줌 렌즈로 설계된다.The single axis projection imaging
참고로, 레이저 광학계의 스폿 사이즈과 심도(Depth of Focus)는 아래 식으로 결정된다For reference, the spot size and depth of focus of the laser optical system are determined by the following formula
스폿 사이즈 = ( 2 / π ) * ( λ / NA ) * M² Spot size = ( 2 / π ) * ( λ / NA ) * M²
심도 = ( 2 / π ) * ( λ / NA² ) * M² Depth = ( 2 / π ) * ( λ / NA² ) * M²
= 스폿 사이즈 / NA = spot size / NA
여기서 λ : 파장, NA : 개구수, M : 회절율where λ: wavelength, NA: numerical aperture, M: diffraction
본 발명의 작용을 정리하면 다음과 같다.The operation of the present invention is summarized as follows.
본 발명에서는 광원(100)에서 출사된 빔은 줌렌즈 광학계로 이루어지는 빔 직경 조절 광학계(200)에 의해 직경이 일정하게 조절된 다음 스페클 저감부(220)에 의해 광로가 분리되면서 가능 간섭거리 이상으로 지연되어 스페클이 저감된 상태로 출사된다.In the present invention, the beam emitted from the
다음으로 빔 확대부(300)에 의해 원형 빔에서 타원으로 확대된 다음 빔 변환부(400)에 의해 y 축 방향으로 포커스된 스폿의 크기가 작은 라인 빔이 형성되는 작용을 하게 된다.Next, a line beam having a small size of a spot focused in the y-axis direction is formed by the
그런 다음, 줌렌즈 광학계로 이루어지는 단축 빔 직경 조절 광학계(500)에 의해 단축 방향으로의 빔의 직경을 확대하는 작용을 한다.Then, it acts to enlarge the diameter of the beam in the short axis direction by the short axis beam diameter control
한편, 단축 빔 직경 조절 광학계(500)에서 출사된 빔은 장축 광학계(600)의 플라이 아이 렌즈 부(610)을 통과하면서 장축 빔의 밝기가 균일화된 다음, 줌렌즈 광학계로 이루어지는 장축 투사 결상 광학계(620)를 통과하면서 빔의 장축 길이가 조절되는 작용을 하게 된다.On the other hand, the beam emitted from the short-axis beam diameter control
다음으로, 줌렌즈 광학계로 이루어지는 단축 투사 결상 광학계(700)를 통과하면서 단축 방향의 선폭을 조절하는 작용을 하게 된다.Next, while passing through the uniaxial projection imaging
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations.
100 : 광원 200 : 빔 전달 광학계
300 : 빔 확대부 400 : 빔 변환부
500 : 단축 빔 직경 조절부 600 : 장축 광학계
700 : 단축 광학계100: light source 200: beam delivery optical system
300: beam expanding unit 400: beam converting unit
500: short-axis beam diameter control unit 600: long-axis optical system
700: single axis optical system
Claims (9)
상기 광원에 의해 출사된 빔을 확대하기 위한 빔 확대부와,
상기 빔 확대부에 의해 확대된 빔을 변환하기 위한 빔 변환부로 이루어지며,
상기 빔 확대부는,
상기 광원의 후단에 설치되는 구면 렌즈와,
상기 구면 렌즈의 후단에 설치되는 한 쌍의 실린더 렌즈로 이루어지고,
상기 빔 변환부는,
상기 한 쌍의 실린더 렌즈 후단에 설치되며 단부면이 절단된 복수의 구면 렌즈가 연결되어 이루어지는 전단 구면렌즈 어레이와,
상기 전단 구면렌즈 어레이의 후단에 설치되며 복수의 구면 렌즈 각각에 대응하여 각각 설치되어 부분 빔을 회전시키는 복수의 빔 변환수단으로 이루어지는 빔 변환수단 어레이와,
상기 빔 변환수단의 후단에 설치되며 단부면이 절단된 복수의 구면 렌즈가 연결되어 이루어지는 후단 구면렌즈 어레이로 이루어지며,
상기 각 빔 변환수단은 입사된 부분 빔이 회전하여 상하반전되어 출사되도록 복수의 프리즘의 조합 또는 거울의 조합 또는 프리즘 및 거울의 조합으로 이루어지며,
상기 각 빔 변환수단은 빔 진행방향(z 방향)에 수평한 xy 평면상에서 경사지게 배치되고, 상하방향으로 일렬로 배치되고,
상기 각 빔 변환수단은 xy 평면에서 볼 때 서로 45도의 대칭각으로 경사지게배치되어 하방으로 정점을 형성하도록 배치되는 2개의 제1,2거울과, 상기 정점의 하부에 수평하게 배치되는 제3거울로 이루어지며,
상기 제1,2거울의 외부에는 각각 제1,2반사면이 형성되어 있으며, 상기 제3거울의 상면에는 제3반사면이 형성됨으로써,
상기 제1거울의 제1반사면으로 입사된 상이 상기 제3거울의 제3반사면에서 반사된 다음 상기 제2거울의 제2반사면에서 반사되어 상하반전되어 출사하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 라인 빔 형성장치.a light source emitting a beam, and
a beam expanding unit for expanding the beam emitted by the light source;
Consists of a beam converting unit for converting the expanded beam by the beam expanding unit,
The beam expander,
a spherical lens installed at the rear end of the light source;
Consists of a pair of cylinder lenses installed at the rear end of the spherical lens,
The beam converter,
a front-end spherical lens array installed at the rear end of the pair of cylinder lenses and connected to a plurality of spherical lenses with cut end surfaces;
a beam converting means array installed at the rear end of the front end spherical lens array and comprising a plurality of beam converting means installed in correspondence with each of a plurality of spherical lenses to rotate a partial beam;
It is installed at the rear end of the beam converting means and consists of a rear end spherical lens array in which a plurality of spherical lenses with cut end surfaces are connected,
Each of the beam converting means consists of a combination of a plurality of prisms or a combination of mirrors or a combination of a prism and a mirror so that the incident partial beam is rotated and output is vertically inverted,
Each of the beam converting means is disposed obliquely on the xy plane horizontal to the beam traveling direction (z direction), arranged in a line in the vertical direction,
Each of the beam converting means includes two first and second mirrors disposed to be inclined at a symmetric angle of 45 degrees to each other when viewed in the xy plane to form a vertex downward, and a third mirror disposed horizontally under the vertex. is made,
The first and second reflective surfaces are respectively formed on the outside of the first and second mirrors, and a third reflective surface is formed on the upper surface of the third mirror,
characterized in that the image incident on the first reflective surface of the first mirror is reflected by the third reflective surface of the third mirror, and then is reflected from the second reflective surface of the second mirror and is vertically inverted to output line beam forming device.
상기 광원과 빔 확대부의 사이에는 빔 전달 광학계가 설치되고,
상기 빔 전달 광학계는 빔 직경 조절 광학계를 포함하며,
상기 빔 직경 조절 광학계는 상기 광원에서 출사되는 빔의 직경을 일정하게 조절하기 위한 무초점 줌 렌즈 광학계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 라인 빔 형성장치.The method according to claim 1,
A beam delivery optical system is installed between the light source and the beam expander,
The beam delivery optical system includes a beam diameter control optical system,
The beam diameter adjusting optical system is a line beam forming apparatus, characterized in that the non-focus zoom lens optical system for constantly adjusting the diameter of the beam emitted from the light source.
상기 빔 전달 광학계는 상기 빔 직경 조절 광학계의 후방에 배치되는 스페클 저감부를 포함하며,
상기 스페클 저감부는,
상부 프리즘과 상기 상부 프리즘의 하부에 설치되는 하부 프리즘과,
상기 상부 프리즘 및 하부 프리즘 사이에 설치되며 서로 대향하도록 배치되는 2개의 빔 스플리터로 이루어지며,
상기 2개의 빔 스플리터의 투과 반사율은 상기 광원의 간섭 가능 거리보다 광원의 지연거리가 더 크도록 결정되는 것을 특징으로 하는 라인 빔 형성장치.6. The method of claim 5,
The beam delivery optical system includes a speckle reduction unit disposed behind the beam diameter control optical system,
The speckle reduction unit,
an upper prism and a lower prism installed under the upper prism;
It is installed between the upper prism and the lower prism and consists of two beam splitters disposed to face each other,
The transmission reflectance of the two beam splitters is determined so that the delay distance of the light source is greater than the interference possible distance of the light source.
상기 빔 변환수단의 후방에는 단축 빔 직경 조절 광학계가 설치되며,
상기 단축 빔 직경 조절 광학계는 무초점 줌 광학계로 형성되어 상기 빔 변환수단에서 출사된 단축 방향의 빔의 직경을 확대하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 라인 빔 형성장치.7. The method of claim 6,
A single axis beam diameter control optical system is installed behind the beam converting means,
The uniaxial beam diameter adjusting optical system is formed as a non-focus zoom optical system to enlarge the diameter of the beam in the uniaxial direction emitted from the beam converting means.
상기 단축 빔 직경 조절 광학계의 후방에서는 장축 광학계가 설치되며,
상기 장축 광학계는 서로 대향하여 배치되어 장축 빔의 밝기를 균일화하기 위한 플라이 아이 렌즈부와,
상기 플라이 아이 렌즈 부의 후방에 배치되며 줌광학계로 이루어져 장축의 길이를 조절하기 위한 장축 투사 결상 광학계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 라인 빔 형성장치.8. The method of claim 7,
A long-axis optical system is installed at the rear of the short-axis beam diameter control optical system,
The long-axis optical system is disposed opposite to each other, and a fly-eye lens unit for equalizing the brightness of the long-axis beam;
A line beam forming apparatus, which is disposed at the rear of the fly's eye lens unit and comprises a long-axis projection imaging optical system for adjusting the length of the long-axis by a zoom optical system.
상기 장축 광학계의 후방에는 단축 투사 결상 광학계가 설치되며,
상기 단축 투사 결상 광학계는 단축방향의 선폭을 조절할 수 있도록 줌 렌즈 광학계로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 라인 빔 형성장치.9. The method of claim 8,
A short-axis projection imaging optical system is installed behind the long-axis optical system,
The single-axis projection imaging optical system is a line beam forming apparatus, characterized in that it is formed as a zoom lens optical system to adjust the line width in the short axis direction.
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