532 nm 파장 레이저용 텔레센트릭 F-theta 렌즈의 설계 (Design of Telecentric F-theta Lens for 532 nm Wavelength Laser)

서지정보

· 발행기관 : 한국안광학회
· 수록지 정보 : 한국안광학회지 / 24권 / 4호 / 447 ~ 454페이지
· 저자명 : 박승환, 김순동, 이동희

초록

목적: 본 연구는 532 nm 파장의 레이저용 텔레센트릭 F-theta 렌즈 설계에 관한 것이다. 방법: 레이저 빔의 직경 11 mm 이내, 결상 점의 spot 직경 10 μm 이내, 광학계의 두께 112 mm 이내, telecentricity 2.0o 이내, 작업거리 약 197 mm, 유효 결상 정사각형 면적의 대각선 길이 약 111 mm 이상인 사용자 조건을 만족하는 텔레센트릭 F-theta렌즈를 설계하기 위해, 두 X Y 갈바노미러 구동각을 9가지 상태로 분리하고, 상기 사용자 조건을 구속조건으로 하여 두 매 의 (−,+) 굴절력의 구성에서 출발하여 렌즈 매수를 늘리면서 점진적으로 최적화하는 방법을 사용하였다. 결과: 최적화 되어진 텔레센트릭 F-theta 렌즈는 굴절력의 부호가 (−, +, −, +, +, +)의 순서이고, 초자의 구성이 (NLAF2, NLAF2, NSF4, NLAF2, NLAK12, NSK16)의 순서로 되는 6매의 렌즈로 구성되었다. 분해 가능한 선폭은 50.0 lps/mm(@ 30% MTF)이며, 유효 초점거리는 약 162.7 mm이며, 작업거리는 약 197.0 mm이며, 유효결상면 면적이 약 8.7 × 78.7 mm2이며, 갈바노미러의 최대 구동각이 ± 6.93o인 특성을 가지게 되었다. 결론: 본 연구에서 우리는 두 X Y 갈바노미러 구동각의 조합을 9가지 상태로 나누고, 각 구동각 상태에서의 유한광선 수차 및 주광선의 telecentricity를 최소화하는 방법을 사 용하여, 초점거리가 162.7 mm인 텔레센트릭 F-theta 렌즈를 개발하였다. 개발된 렌즈는 관통홀 가공기, 마킹기, 3D 프린 팅 장비 등에 사용될 수 있다.

영어초록

Purpose: In this study, a telecentric F-theta lens is designed for a 532 nm wavelength laser. Methods: To design the telecentric F-theta lens for satisfying the user's conditions, the following parameters are noted: the diameter of the laser beam does not exceed 11 mm, the spot diameter of the imaging point is no more than 10 μm, the thickness of the optical system does not exceed 112 mm, the working distance is approximately 197 mm, and the diagonal length of the effective imaging square is not less than 111 mm. We used a method of gradual optimization while increasing the number of lenses, starting from the configuration of two lenses with (−, +) refractive powers and applying the user conditions mentioned above as the constraint conditions upon separating the two X Y galvanomirror driving angles into nine states. Results: The optimized telecentric F-theta lens consists of six lenses wherein the symbols of the refractive powers are in the order (−, +, −, +, +, +), and the compositions of materials are in the order (NLAF2, NLAF2, NSF4, NLAF2, NLAK12, NSK16). This system has a line width resolution of 50.0 lps/mm (@ 30% MTF value), focal length of approximately 162.7 mm, working distance of 197.0 mm, area of the effective image plane of approximately 78.7 × 78.7 mm2, and maximum galvanomirror driving angle of ± 6.93o. Conclusions: In this study, we developed a telecentric F-theta lens with EFL of 162.7 mm by dividing the combination of two galvanomirror driving angles into nine states and by using the method of minimizing the finite ray aberrations and the telecentricities of the principal rays in these nine states. The developed lens can be applied in through-hole making machines, laser marking machines, and 3D printing equipments, etc.

참고자료

· 없음