초기의 레이저의 발명 후 여러가지 소재의 컷팅, 마킹, 드릴링 등으로 가공하기 시작하였습니다. 초기에는 소재가 직접 이동시키는 컨베이어 또는 스테이지에 소재를 로딩하여 가공하였습니다. 초기에는 문제가 없었지만 고도화 및 양산화에 따라 가공시간이 오래 걸리고 대상물에 따라 스테이지가 차지하는 공간도 컸습니다. 이러한 단점을 극복하기 위해 현재는 X-Y Galvano mirror를 motor로 틸트시켜 여러 방향으로 레이저 빔을 전달하는 스캐너가 개발되었으며 스캐너를 통과한 레이저 빔을 투과하여 평면위에 빔을 모을 때 발생하는 렌즈의 (상면만곡) 수차를 보정하기 위한 F-theta 렌즈가 개발되었습니다.
F-theta 렌즈는 레이저를 이용하여 컷팅, 마킹, 드릴링, 웰딩 등에 사용되는 렌즈입니다. X-Y Galvanometer와 함께 사용되는 렌즈로 평면에 레이저 빔을 집광시키는 용도로 사용되는 스캔 렌즈입니다. 레이저 빔을 세타 각도로 포커싱하여 scan field 내에서 거의 일정한 Spot size를 제공하도록 특수하게 설계된 렌즈입니다. ZENOPS의 F-theta 렌즈는 ZProTEC™ 최신 기술을 적용하여 257nm~1064nm에 이르기까지 다양한 파장의 레이저를 사용할 수 있습니다. 고품질의 Fused silica 렌즈의 적용으로 까다로운 시장의 요구사항에 최적의 광학 솔루션을 제공합니다. 우리의 제품은 다음과 같은 다양한 산업분야에서 최적화되어 사용하고 있습니다.
F-theta 렌즈의 곡률은 일정하게 평평한 시점을 확보하도록 여러 렌즈를 사용하여 특별하게 설계되었습니다. 렌즈로 들어오는 레이저 빔은 각 렌즈에서 굴절되어 방향을 scan field의 Focus를 향해 전환합니다. 각 렌즈의 간격과 곡률을 적용하여 특정 파장과 DOF 맞게 최적화할 수 있습니다. 이를 통해 넓은 스캔필드를 형성하여 정밀하게 레이저 빔을 공정에 따라 응용할 수 있습니다. 렌즈는 기본적으로 AR 코팅을 적용하여 후면 반사로 인해 손실되는 에너지를 최소화하고 있습니다. 또한 각 파장에 따른 최적화된 코팅은 투과율을 더 높여 더 효율적인 공정을 달성하였습니다. 제놉스의 F-theta 렌즈는 대부분의 고정밀 산업에서 안정적으로 적용되고 있습니다.
Telecentric f-theta lens는 특별하게 설계하여 작업전체 영역에서 Spot size와 형상을 일정하게 유지하거나 공정에서 정확한 거리를 보증하기 어려운 경우 왜곡을 최소화하기 위해 개발되었습니다. Standard lens와 달리 레이저빔과 scan field가 거의 수직으로 스캐닝 범위에 작용하므로 standard에 비해 더 일정한 Spot과 resolution을 형성할 수 있습니다. ZENOPS의 데이터시트에 작성된 Telecentric error는 작업 평면과 수직에서의 최대 오차입니다. 이 값은 센터보다는 외곽으로 갈수록 더 커집니다. ZENOPS는 최적의 Telecentricity를 달성하기 위해 이상적인 Mirror 배치와 곡률을 설정하고 X-Y 스캔 미러의 Center에 위치하도록 설계하고 다양한 필드테스트를 통해 왜곡을 최소화한 lens를 제조하고 있습니다.
ZENOPS의 datasheet에서 언급되는 Spot properties는 필드에서 Spot 직경의 변화를 색상으로 표현합니다. 색상의 변화는 범주를 기준으로 가장 작은 값에서 큰 값까지 이며 축의 눈금은 작업 포지션과 원점을 나타냅니다. Beam diameter는 레이저 품질 계수 M2와 입사동에 따라 다르며 M2를 1로 설정하고 실제 M2을 곱하여 추정치를 나타냅니다. Spot diameter는 pulse laser 파워의 86.5%(1/e2)를 포함하는 직경입니다. 아래 ZENOPS F-theta lens의 예시를 통해 Spot properties 자료가 제공하는 참조하시기 바랍니다. 본 항목에 대한 더 자세한 기술적인 문의가 필요하시면 ZENOPS의 영업 담당자 또는 sales@zenops.co.kr로 문의주시기 바랍니다.
● The Spot size is simulation result, the actual spot size will
be subject to material property and working condition etc.
● Spot radius in μm at 86.5% level for a Gaussian laser beam
(M²=1) with 30.0 mm diameter at 1/e², clipped at 1/e² 30.0mm
● Field size and mirror distances as given above for 2 mirror
scan system.
● PRAM parameters: mechanical mirror scan angle
● This product does not have color difference correction applied.
F-theta 렌즈는 기본적으로 fused silica 또는 Quartz와 같은 고품질의 광학 소재로 제작하여 투과율을 극대화하고 빔의 왜곡을 최소화합니다. Fused silica는 항공기나 우주선의 window로도 사용될 만큼 저항이 매우 강하고 다른 Glass 소재에 비해서 열팽창 계수가 더 낮습니다. Laser beam의 Thermal effect를 최소화하기 위해 사용됩니다. ZENOPS의 모든 F-theta lens 및 object lens 등 광학 렌즈는 특수하게 설계된 ZPrOPS™의 기술을 적용하여 Thermal damage를 최소화하면서도 투과율을 높였습니다. 또한 사용되는 모든 소재는 RoHS 인증을 받은 소재입니다.
ZENOPS의 대부분의 F-theta lens는 2개에서 6개 사이의 렌즈가 장착됩니다. Application에 따라 최적화된 광학 설계를 통해 결정되며 Protect window를 포함하여 오랜 기간 외부 환경으로부터 보호할 수 있습니다.
ZENOPS의 Data sheet의 마지막 항목에는 Back reflection에 대한 항목이 있습니다. 아래 각 항목에 대한 간략한 설명을 통해 시스템 설계에 참조하시기 바랍니다.
● Please refer to the above data when installing this product and apply it to the scanner.
● This contents is not an essential part of the guarantee, so please use it as a reference.
● Please contact the scanner manufacturer for the objective mount kit and correction file.
ZENOPS의 최신 Data sheet에 각 F-theta렌즈의 Specification이 정의되어 있습니다. 귀사의 이상적인 시스템 설계에 도움이 되기를 바라며 Standard lens에서 정의되지 않은 유형의 제품이 필요하시면 최적화된 Customize 설계로 고객에 니즈에 가장 적합한 제품을 제안하고 있습니다. ZENOPS Data sheet는 아래와 같이 레이저 시스템 설계에 필요한 항목을 담고 있습니다.
● Lens Image
● Key Features
● Outline Dimension
● Basic structure of F-theta lens
● Optical Parameter
● Spot Properties
● Certain Mirror Spacing & Back reflection point.
