KR940007601B1 - 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치

제 1 도는 종래의 레이저빔 주사장치에 대한 개념도.

제 2 도는 본 발명에 따른 홀로그램격자가 제작된 회전원통체의 회전축방향에서 본 정면도.

제 3 도는 제 2 도의 회전원통체를 회전축방향에서 수직하게 바라본 측면도.

제 4 도는 홀로그램격자를 성형하기 위한 장치의 구성도.

제 5 도는 본 발명에 따른 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치에 대한 개념도.

제 6 도는 본 발명의 타 실시예로서 홀로그램격자가 복수 형성된 회전원통체의 회전축방향에서 본 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 레이저빔 발생장치 30 : 회전드럼

70 : 회전원통체

본 발명은 회전드럼상에 정해진 궤적을 따라 레이저빔을 주사하는 장치에 관한 것으로서, 특히 원통체의 표면에 축방향을 따라 나선형상의 홀로그램격자(Blazed Holographic Grating)를 형성하여, 원통체를 회전시킴에 따라 회전축방향으로 입사하는 고정된 레이저빔을 회전드럼상에 정해진 궤적을 따라 주사하도록 하는 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치에 관한 것이다.

1960년대에 발명된 레이저는 인위적으로 만들어진 간섭성이 아주 강한 빛을 발생시키는 것으로서 매우 다양하게 과학기술분야에 응용되고 있다. 그 응용분야중의 하나가 레이저프린터기라 할 수 있다.

제 1 도는 종래의 레이저빔 주사장치를 설명하기 위한 사시도로서, 크게 구분하면 레이저빔 발생장치(10)와 회전다면경(20) 및 여러형태의 렌즈들(15, 17)과 반사거울(19)을 결합하여 경로조정을 하여주는 복합광학시스템으로 이루어져 있다.

레이저빔 발생장치로부터 발생된 레이저빔은 반사거울(19) 및 렌즈(15)를 통하여 회전다면경(20)으로 입사하여 반사되는데, 그 다면경의 회전함으로써 표면에 대한 레이저빔의 입사각이 변화하고 이에 따라서 공간상의 정해진 궤적을 따라서 레이저빔이 주사된다. 다면경의 회전에 의해서 주사되는 레이저빔은 렌즈(17)를 통하여 회전드럼(30)상에 입사하게 되는데 드럼의 축방향으로 그 형태가 균일하게 형성되지 않기 때문에 이를 보정하기 위하여 중간에 여러개의 렌즈들(15, 17)로 구성된 광학시스템이 사용된다. 경로가 보정된 레이저빔은 회전드럼의 축상의 임의의 위치에서 균일한 형태를 갖게 된다.

이와같은 종래의 레이저빔 주사방식은 레이저빔의 주사범위가 회전드럼의 길이를 포함할 수 있어야 하므로 상당히 넓은 공간을 필요로 하게 되며, 회전드럼에 직선궤적을 형성하기 위하여 중간에 여러개의 렌즈들로 구성된 복잡한 광학시스템을 설치함은 물론 동시에 다수개의 출력을 만들어 내기가 매우 어려운 문제점들이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점들을 해소하여 간단하면서도 공간을 최적, 최소화시킬 수 있는 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다수의 레이저빔도 동시에 주사할 수 있는 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적들은 회전드럼상에 궤적을 따라 레이저빔을 주사하는 장치에 있어서, 회전드럼과 평행하며 회전할수 있도록 설치되고, 입사하는 레이저빔을 소정각도로 변경하여 회전드럼상의 유효궤적에 주사되도록 축방향에 따라 나선형의 홀로그램격자가 형성된 표면을 구비한 원통체; 및 상기 원통체에 레이저빔을 발사하는 수단을 포함하는 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치에 의하여 달성된다.

이하, 본 발명에 따른 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 2 도와 제 3 도는 표면을 회전축(43) 방향에 따라 나선형으로 가공한 원통체(70)를 나타낸 것으로서, 제 2 도는 축방향으로 본 정면도이고 제 3 도는 축방향에 수직하게 바라본 측변도이다. 원통체(70) 둘레의 일부 두께를 축방향으로 나선형이 되도록 가공하여 만든 표면(40)상에 홀로그램격자(blazed holographic grating)가 만들어 지는데 이 홀로그램격자가 하는 역할은 축방향을 따라 원통체(70)의 표면상(40)에 입사하는 레이저빔(50)을 축에 수직한 방향으로 꺾이도록 하는 것이다. 홀로그램격자는 그 특성상 회전원통체의 길이나 나선형으로 가공된 표면의 기울기에 상관없이 원통체를 향하여 입사하는 레이저빔(50)과 꺽이는 출력 레이저빔(60) 사이의 각도를 원하는대로 맞출수 있다. 따라서, 제 3 도에 나타낸 것처럼 원통체의 구조에 상관없이 축에 수직한 방향을 갖도록 할 수 있다. 제 2 도에서 α는 원통체의 표면에 형성된 홀로그램격자의 유효영역에 대한 형성각이고, β는 여유각을 나타내는 것이다.

제 4 도는 본 발명에 따른 홀로그램격자를 성형하기 위한 장치의 구성을 나타낸 것이다. 이 장치는 제 2 도 및 제 3 도에 도시한 바와같은 표면(40)을 구비한 원통체(70)와 이 원통체의 회전축과 평행하게 수평거울(80)을 이동시킬 수 있는 장치를 구비하고 있다. 한편으로는 레이저빔 발생장치(10)가 빔스플리터(90)를 통해 하나의 빔은 원통체의 회전축방향으로 원통체(70)의 표면(40)에 입사되게 하고, 다른 빔은 수평이동거울(80)을 통해 원통체의 축방향에 수직하는 방향으로 원통체의 표면(40)에 입사되어 동일한 위치에서 만나도록 설치한다.

상기와 같이 구성된 홀로그램격자 성형장치를 이용하여 본 발명에 따른 홀로그램격자의 성형과정을 설명하면, 먼저 제 2 도 및 제 3 도에 도시한 바와 같이 홀로그램격자가 성형되기 위한 표면(40)위에 감광제를 입힌 다음 원통체(70)를 회전시킴과 동시에 수평이동거울(80)도 옆으로 이동하도록 함으로써, 레이저빔 발생장치(10)에서 만들어진 레이저빔이 빔스플리터(90)에서 갈라진 다음 원통체상에서 서로 만나는 위치가 이동하여 연속적인 홀로그램상이 나선형의 표면(40)을 따라서 만들어지도록 한 것이다. 이때 수평이동거울이 이동하는 간격은 레이저빔이 주사되어지기 위한 회전드럼상의 유효영역이 되도록 한다. 이와같이 홀로그램간섭상의 회전원통체상에 만든 다음 감광제를 화학약품등을 사용하여 현상하고 이온에칭을 시킴으로써 원하는 홀로그램격자(blazed holographic grating)가 만들어진다. 이와같은 홀로그램격자는 하나의 원통체상에 다수개가 만들어 질 수 있다는 것은 부가적설명을 요하지 아니하는 것이다.

제 5 도는 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서의 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치를 도시한 것으로서, 정해진 궤적을 따라 레이저빔이 주사되어지기 위한 회전드럼(30)과, 제 4 도에서와 같이 성형된 홀로그램격자를 구비한 표면을 갖는 원통체(70)가 회전드럼(30)과 평행하고 회전할 수 있도록 설치된다. 아울러, 레이저빔 발생장치(10)가 반사거울(47)을 통해 원통체(70)의 회전축방향으로 원통체의 홀로그램격자에 입사되도록 구성되어 있다. 도면에서 점선부분은 원통체(70)가 회전되었을 경우의 표면위치 및 레이저빔의 주사경로를 도시한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치의 동작을 설명하면, 레이빔 발생장치(10)를 통하여 나오는 레이저빔은 반사거울(47)을 통해 회전원통체(70)의 축방향을 따라서 입사하고 입사하는 레이저빔(50)은 그 입사위치에 있는 홀로그램격자 부분에 의해서 축에 수직한 방향으로 꺾이게 된다. 이때 원통체가 회전하게 되면 원통체의 축방향으로 입사하는 레이저빔(50)이 만나게 되는 홀로그램격자의 위치가 바뀌게 되므로 회전축에 수직으로 꺾이게 되는 레이저빔(60)이 축방향을 따라서 옆으로 이동하게 된다. 이와같이 출력 레이저빔(60)이 회전원통체의 축에 수직하게 방향을 갖고 축방향을 따라서 좌우로 이동이 가능하기 때문에 드럼(30)과의 간격을 최대한으로 좁히는 것이 가능하며 종래의 주사방식과는 달리 단순하고 많은 공간을 필요로 하지 않는다. 또한 나선형의 홀로그램격자는 회전원통체의 둘레를 분할하여 여러개가 동시에 제작될 수도 있으며 제 6 도는 그 중에서 두개의 홀로그램격자가 제작된 경우의 원통체의 정면도를 나타낸 것이다. 따라서, 이와같은 경우에는 두개의 드럼을 서로 반대방향에 놓이도록 하고 그 중간에서 제 6 도와 같은 원통체를 놓는다면 동시에 두개의 출력을 뽑아낼 수도 있다. 하나의 원통체상에 몇개의 홀로그램격자를 제작하는가는 경우에 따라서 다를 수 있지만 근본적으로 그 갯수에 제한은 없다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치는 공간을 최소화하므로서 장치를 소형화할 수 있으며, 하나의 원통체상에 두개 이상의 홀로그램격자를 제작하므로써 동시에 다수의 출력을 뽑아낼 수 있는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 회전드럼상에 정해진 궤적을 따라 레이저빔을 주사하는 장치에 있어서, 회전드럼과 평행하며 회전할 수 있도록 설치되고, 입사하는 레이저빔을 소정각도로 변경하여 회전드럼상의 유효궤적에 주사되도록 회전축방향에 따라 나선형의 홀로그램격자가 형성된 표면을 구비한 원통체; 및 상기 원통체에 레이저빔을 발사하는 수단을 포함하는 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치.)
2. 제 1 항에 있어서, 상기 원통체는 회전축방향에 따른 나선형의 홀로그램격자가 다수개 형성된 표면을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 레이저빔은 상기 회전드럼의 표면에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 홀로그램격자를 이용한 레이저빔의 주사장치.