대형 포맷 CO₂ 레이저 마킹 장비용 F-θ 렌즈 설계

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Overview and Applications of Laser Marking Technology

기본적으로 공압식 각인과 같은 전통적인 마킹 방법을 대체했습니다. 레이저 마킹은 마이크로일렉트로닉스 산업, 자동차 제조, 항공우주, 섬유 및 예술 작품 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이는 고에너지 밀도의 레이저 빔을 이용하여 대상물에 작용함으로써 물질에 물리적 또는 화학적 변화를 유발시키고, 이에 따라 작업물 표면에 우수한 일관성을 갖는 임의의 패턴과 텍스트를 생성하는 것을 말합니다. 이것이 바로 레이저 마킹입니다.

F-세타 렌즈의 중요성 및 기존 제품들의 한계

F-세타 렌즈는 레이저 마킹 장비의 핵심 구성요소이며, 그 성능은 마킹 품질에 직접적인 영향을 미친다. 현재 국내외에서 f-세타 렌즈를 연구개발하는 업체가 다수 존재한다. 예를 들어 독일의 로덴슈톡(Rodenstock) GmbH, 리노스(Linos) GmbH, 싱가포르의 싱가포르 웨이블렝스(Singapore Wavelength) Pte. Ltd., 중국과학원 광학 및 전자공학연구소(CASIOE)의 광학가공부서 등에서 모두 자체 제품 시리즈를 개발하였다. 그러나 이들 업체의 f-세타 렌즈 작업 영역이 300mm×300mm에 달할 경우, 구조가 상대적으로 복잡해지거나 렌즈 자체가 상당히 두꺼워지는 경향이 있다. 이에 반해 CO₂ 레이저 10.6μm 파장의 적외선을 방출하며, 적외선용 광학 재료는 상대적으로 고가이기 때문에 구조가 간단하면서도 작업 영역이 큰 f-세타 렌즈를 새로 설계할 필요가 있다.

레이저 표시 기계의 작동 원리

레이저 마킹 장비의 작동 원리는 다음과 같습니다: 입사 레이저는 먼저 스캐닝 시스템을 통과하며, 스캐닝 시스템에서 나온 빔은 광학 시스템을 통해 초점 평면에 집속되어 레이저 마킹을 수행하게 됩니다.

두 개의 렌즈로 구성된 f-세타 렌즈의 설계 방안 및 성능

두 개의 렌즈로 구성된 f-세타 렌즈가 설계되었습니다. 구조적 단순성과 렌즈의 얇음 정도를 최대화하는 조건에서 스캔 영역이 확대되었습니다. 시야각이 0, 0.7 배, 그리고 전체 시야각 조건에서의 시스템 평균 빛 번짐은 모두 해당 에어리 디스크 내에 포함됩니다. 시스템의 MTF(Modulation Transfer Function) 곡선은 회절 한계에 근접하여 요구 사항을 충족합니다. CO₂ 레이저 마킹 장비 f-세타 렌즈용이다. 설계 결과는 구조를 단순화하고 비용을 절감하는 동시에 이 f-세타 렌즈 시스템이 우수한 평탄화 성능(우수한 초점 형성 능력 및 낮은 왜곡)과 함께 넓은 작업 영역을 달성함을 보여준다.

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