KR102429862B1 - 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 가공 장치는, 제1 레이저 빔을 출력하는 제1 레이저 발진기와 제2 레이저 빔을 출력하는 제2 레이저 발진기와 상기 제1 레이저 빔을 빔 조합부로 전송하는 제1 빔 전송계와 상기 제2 레이저 빔을 빔 조합부로 전송하는 제2 빔 전송계와 상기 제1 레이저 빔을 투과시키고, 상기 제2 레이저 빔을 반사시키되, 상기 투과된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔을 조합하여 동일한 경로로 제1 전송하는 제1 광학계를 포함하는 빔 조합부와 상기 동일 경로로 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔의 빔 형상을 디자인하고, 상기 각각 디자인된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 제2 전송하는 빔 형상 디자인부와 일정 속도로 회전하며 상기 제2 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 스캔함으로써, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 폴리곤 미러와 상기 빔 조합부의 기울임 각도를 조절함으로써, 상기 가공 대상물 상의 상기 조사된 제1 레이저 빔과 상기 조사된 제2 레이저 빔 각각의 조사 위치가 결정되도록 제어하는, 제어부를 포함할 수 있다.

Description

이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR LASER PROCESSING USING LASER BEAMS OF DIFFERENT WAVELENGTH AND METHOD THEREOF}

본 발명은, 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은, 이종파장의 레이저 빔을 동일한 빔 전송 광학계로 전송하여, 레이저 가공을 수행하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

레이저 가공 방법에 있어서, 광학계를 이송시킴으로써 단일 파장의 레이저 빔의 반사거리가 변경되도록 제어하여, 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔을 목적하는 형상으로 디자인할 수 있는 레이저 가공 방법이 제공되고 있다.

이 같은 레이저 가공 방법은, 레이저 빔의 형상을 가공 목적에 따라 다양하게 디자인할 수 있는 장점이 있으나, 단일 가공 대상물의 영역별 또는 적층된 층별로 레이저 흡수율이 다르거나, 가공 목적이 다른 경우에는 가공 효율성이 떨어지는 한계를 노출한다.

이러한 한계점을 극복하고 레이저 가공 시의 효율성 극대화를 위하여 최적의 레이저 파장 선정이 요구되며, 이를 위해 파장이 서로 다른 복수의 레이저 빔을 조합하는 레이저 가공 방식이 고려될 수 있다.

그러나, 복수의 레이저 빔을 조합 시에, 각 파장별로 서로 다른 빔 전달 광학계를 사용하여 개별 집광을 하게 되면, 복수개의 레이저 빔의 형상과 조사 위치를 일정하게 유지하기 어려운 문제점이 발생한다. 고속 스캐닝 기능이 포함된 광학계 구성이 포함된 경우엔 더욱 더 어려워지며, 특히, 렌즈 형태의 굴절 광학계를 이용하는 경우엔, 굴절률이 파장의 함수인 이유로 서로 다른 파장의 레이저 빔을 하나의 광학계로 전송하는 것이 불가하다.

한국등록특허 제 2046015 호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 복수의 레이저의 빔을 동일한 반사 광학계를 이용하여 동일한 경로로 전송하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. 구체적으로, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 빔 형상을 디자인하고 집광 후 폴리곤 미러를 이용하여 고속 스캔을 하는 경우에도, 가공 대상물 상에서 동일한 빔 형상 및 위치를 유지할 수 있도록 하는 레이저 가공 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 복수의 레이저 빔의 조사 위치 사이의 거리가 미리 설정된 범위 내에서 조정되도록, 상기 복수의 레이저 빔 각각의 조사 위치를 제어하는 레이저 가공 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 가공 대상물의 재질의 종류와 가공 조건에 따라 빔 조사 단면의 길이와 폭을 가변함으로써, 가공 대상물에 조사되는 최종 레이저 빔의 형상을 디자인하는 레이저 가공 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치는, 제1 레이저 빔을 출력하는 제1 레이저 발진기와 제2 레이저 빔을 출력하는 제2 레이저 발진기와 상기 제1 레이저 빔을 빔 조합부로 전송하는 제1 빔 전송계와 상기 제2 레이저 빔을 빔 조합부로 전송하는 제2 빔 전송계와 상기 제1 레이저 빔을 투과시키고, 상기 제2 레이저 빔을 반사시키되, 상기 투과된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔을 조합하여 동일한 경로로 제1 전송하는 제1 광학계를 포함하는 빔 조합부와 상기 동일 경로로 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔의 빔 형상을 디자인하고, 상기 각각 디자인된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 제2 전송하는 빔 형상 디자인부와 일정 속도로 회전하며 상기 제2 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 스캔함으로써, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 폴리곤 미러와 상기 빔 조합부의 기울임 각도를 조절함으로써, 상기 가공 대상물 상의 상기 조사된 제1 레이저 빔과 상기 조사된 제2 레이저 빔 각각의 조사 위치가 결정되도록 제어하는, 제어부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 레이저 가공 장치는, 상기 제1 빔 전송계로부터 상기 제1 광학계로 전송되는 제1 레이저 빔 및 상기 제2 빔 전송계로부터 상기 제1 광학계로 전송되는 제2 레이저 빔 중, 적어도 하나의 레이저 빔의 단면 사이즈를 조절하는 빔 사이즈 조절부를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 레이저 빔은, 상기 빔 사이즈 조절부를 통과하여 상기 단면 사이즈가 조절된 후, 상기 제1 광학계로 입사될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 광학계의 제1 면은, 상기 제1 빔 전송계를 통해 전송되는 제1 레이저 빔이 입사되고, 상기 입사된 제1 레이저 빔의 파장을 포함하는 미리 설정된 파장 범위에 대한 반사방지 코팅층이 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 광학계의 제2 면은, 상기 입사된 제1 레이저 빔의 파장을 포함하는 미리 설정된 파장 범위에 대한 반사방지 코팅층이 형성되고, 상기 코팅층은, 상기 제2 빔 전송계를 통해 전송되는 제2 레이저 빔을 반사시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 빔 형상 디자인부는, 적어도 하나의 경로 조절 미러 및 적어도 하나의 빔 디자인 미러를 포함하는 제2 광학계와 상기 제2 광학계에 포함된 상기 경로 조절 미러 및 상기 빔 디자인 미러 중 적어도 일부가 이송 미러 그룹 형성하고, 상기 이송 미러 그룹을 이송시키는 이송부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 빔 디자인 미러는, 제1 빔 디자인 미러 및 제2 빔 디자인 미러를 포함하되, 상기 빔 디자인 미러는 상기 가공 대상물에 조사되는 빔 형상의 폭 및 길이 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 이송 미러 그룹은, 상기 제2 빔 디자인 미러 및 상기 경로 조절 미러를 포함하고, 상기 제1 빔 디자인 미러는, 상기 동일한 경로로 제1 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 상기 이송 미러 그룹의 이송 방향으로 위치하는 상기 제2 빔 디자인 미러로 전송하고, 상기 제2 빔 디자인 미러는 상기 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 상기 경로 조절 미러로 전송하되, 상기 제어부는 상기 이송부를 제어하여 상기 이송 방향으로 상기 이송 미러 그룹을 이송시킴으로써, 상기 제1 빔 디자인 미러와 상기 제2 빔 디자인 미러 사이의 거리를 조절할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 경로 조절 미러는, 상기 이송 미러 그룹의 이송에 따른 상기 제2 빔 디자인 미러의 위치 변경 시, 상기 제2 빔 디자인 미러로부터 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔이 상기 폴리곤 미러에 상기 제2 전송되는 경로를 고정시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 레이저 가공 장치는, 상기 폴리곤 미러에 의해 스캔 된, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔이 상기 가공 대상물에 조사되기 전에, 상기 폴리곤 미러로부터 상기 스캔 된 제1 레이저 빔 및 상기 스캔 된 제2 레이저 빔을 전송받고, 상기 스캔 된 제1 레이저 빔 및 상기 스캔 된 제2 레이저 빔을 집광하는 집광부를 더 포함하고, 상기 집광부는, 입사되는 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 반사면을 통해 반사함으로써, 상기 가공 대상물에 조사되는 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔 각각의 폭 및 길이 중 적어도 하나를 상기 반사면의 곡률에 대응하여 축소시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제1 광학계의 기울임 각도를 미리 설정된 범위 내에서 조절함에 따라, 상기 반사되는 제2 레이저 빔이 상기 기울임 각도에 대응되는 반사각을 갖도록 상기 빔 조합부를 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 빔 조합부는, 상기 제1 광학계와 상기 제1 광학계를 기울임 운동시키고, 상기 제1 광학계의 상기 미리 설정됨 범위 내의 기울임 각도를 생성시키는 기울임 구동부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 빔 조합부는, 상기 제1 광학계와 상기 제1 광학계를 진동 운동시키고, 상기 진동 운동에 대한 진폭 및 진동수 중 적어도 하나의 값을 조절하는 진동자와 상기 진동 운동을 위해, 상기 제1 광학계의 일단에 탄성력을 제공하는 탄성부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 진동자는, 상기 제1 광학계 상에 입사되는 레이저 빔의 단면의 중심점으로부터 제1 각도 및 제1 거리로 배치되는 제1 진동자와 상기 레이저 빔의 단면의 중심점으로부터 상기 제1 각도와 다른 제2 각도 및 제2 거리로 배치되는 제2 진동자를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 조절된 적어도 하나의 값을 기초로, 상기 조사 위치가 결정된 제1 레이저 빔의 단면의 조사 영역 내부에서 상기 제2 레이저 빔의 단면의 조사 위치가 가변되도록 제어할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치는, 1 레이저 빔을 출력하는 제1 레이저 발진기와 제2 레이저 빔을 출력하는 제2 레이저 발진기와 상기 제1 레이저 빔을 빔 형상 디자인부로 전송하는 제1 빔 전송계와 상기 제2 레이저 빔을 빔 형상 디자인부로 전송하는 제2 빔 전송계와 상기 전송된 상기 제1 레이저 빔의 빔 형상을 디자인하고, 상기 빔 형상이 디자인된 제1 레이저 빔을 빔 조합부로 전송하는 제1 빔 형상 디자인부와 상기 전송된 상기 제2 레이저 빔의 빔 형상을 디자인하고, 상기 빔 형상이 디자인된 제2 레이저 빔을 빔 조합부로 전송하는 제2 빔 형상 디자인부와 상기 제1 레이저 빔을 투과시키고, 상기 제2 레이저 빔을 반사시키되, 상기 투과된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔을 조합하여 동일한 경로로 전송하는 광학계를 포함하는 빔 조합부와 일정 속도로 회전하며 상기 동일한 경로로 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 스캔함으로써, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 폴리곤 미러와 상기 빔 조합부의 기울임 각도를 조절함으로써, 상기 가공 대상물 상의 상기 조사된 제1 레이저 빔과 상기 조사된 제2 레이저 빔 각각의 조사 위치가 결정되도록 제어하는, 제어부를 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 방법은, 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치에 의해 수행되며, 상기 방법은, 제1 레이저 빔을 전송받고, 상기 제1 레이저 빔의 단면 형상을 제1 디자인하는 단계와 제2 레이저 빔을 전송받고, 상기 제2 레이저 빔의 단면 형상을 제2 디자인하는 단계와 광학계에 입사된 상기 제1 디자인된 제1 레이저 빔은 투과시키고, 상기 광학계에 입사된 상기 제2 디자인된 제2 레이저 빔은 반사시킴으로써, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 동일한 경로로 전송하는 단계와 일정 속도로 회전하는 폴리곤 미러를 이용하여, 상기 동일한 경로로 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 스캔하는 단계와 상기 스캔 된 제1 레이저 빔 및 상기 스캔 된 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 단계를 포함하되, 상기 광학계의 기울임 각도를 조절함으로써, 상기 가공 대상물 상의 상기 조사된 제1 레이저 빔과 상기 조사된 제2 레이저 빔 각각의 조사 위치가 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 가공 시에, 최종 빔의 형상 또는 조사 위치가 가변됨에 따라 가공 효율이 높아질 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 빔의 파장에 따라 가공 대상물의 반응성과 흡수율의 차이가 발생하는 경우에도, 최적의 레이저 파장을 선정하여 레이저 가공을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 레이저 빔의 형상 및/또는 조사 위치를 제어함으로써, 다층 구조를 갖고 있는 필름의 절단, 기저 물질에 코팅 등 부가된 제품에 대한 그루빙 또는 물성 개질 등 다양한 레이저 가공이 가능해진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 가공 과정에서 에너지 출력을 가변시킬 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, 가공되는 동안의 반응성을 조정하여 미소 예열 또는 후열 기능을 구현함으로써 결함을 줄여야 하는 용접 응용과 같이, 가공 과정에서 에너지 출력 조절이 필요한 공정 수행의 효율성이 높아진다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 형상을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치의 예시이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 이종파장 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치의 블록(Block)도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 빔 조합부의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는 빔 단면 형상의 디자인 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은, 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 빔 형상 디자인부의 예시이다.
도 9는, 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 집광부의 예시이다.
도 10은, 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 최종 레이저 빔 셋(set)의 예시이다.
도 11 및 도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사되는 레이저 빔의 위치 제어 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 조사된 제1 빔 단면 형상 내부에서 제2 빔 단면 형상의 운동을 설명하기 위한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

본 명세서에서 레이저 빔의 형상 또는 빔 단면 형상은, 레이저 빔의 진행방향에서 보이는 단면의 형상 또는 레이저 빔이 가공 대상물에 조사되어 표현되는 레이저 빔의 형상을 의미한다. 특히, 이하, 레이저 빔이 가공 대상물에 조사되어 형성되는 빔 형상은 최종 빔 형상이라 칭할 수 있다.

이하, 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치는 레이저 가공 장치로, 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 방법은, 레이저 가공 방법으로 각각 약칭될 수 있다.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔의 형상을 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 레이저 가공 장치는, 빔 형상을 가변할 수 있으며, 빔 단면 형상의 폭(x)과 길이(y)를 독립적으로 가변할 수 있다.

도 1을 참조하면, 레이저 빔(1)은, X, Y 및 Z 축으로 표현할 때, Z축은 레이저 빔의 진행 방향이며, 상기 Z축에 수직한 X, Y 방향의 형상으로 분리하여 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 레이저 가공 장치는, 진행 방향에서 보이는 X, Y 평면으로 표현되는 레이저 빔의 단면(3)의 형상을 디자인할 수 있다.

빔 형상(5)는, 레이저 가공 장치에 의해 가공 대상물에 조사된 최종 빔 형상의 예시이다. 이하, 최종 빔 형상(5)의 구성 중, X 방향의 좁은 부분을 '폭' 으로, 상대적으로 긴 Y 방향을 '길이' 로 표현할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 이종파장의 레이저 빔을 이용한 초점 형상 디자인 장치의 예시이다. 또한, 도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 이종파장 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치의 블록(Block)도이다.

도 2를 참조하면, 이종파장의 레이저 빔을 이용한 초점 형상 디자인 장치는, 제1 레이저 발진기(10), 제2 레이저 발진기(20), 제1 빔 전송계(15), 제2 빔 전송계(25), 빔 조합부(30), 빔 형상 디자인부(40), 폴리곤 미러(50) 및 제어부(70)를 포함할 수 있다. 도2의 제1 레이저 발진기(10) 및 제2 레이저 발진기(20)는 각각 도 3 및 도 4에서 레이저 1(10) 및 레이저 2(20)로 도시되었다.

일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 레이저 발진기(10, 20)은 CO2 레이저 등의 FIR 파장영역 레이저, fiber 레이저 등의 IR 파장영역 레이저, 그린(Green) 레이저, 블루(Blue) 레이저, UV 레이저의 소스 중 어느 하나일 수도 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않으며 본 발명이 속한 기술 분야에서 널리 알려진 다양한 레이저 중 어느 하나일 수 있다. 상기 제1 및 제2 레이저 발진기(10, 20)는 각각 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)을 출력한다.

일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 빔 전송계(15, 25)는, 상기 제1 및 제2 레이저 발진기(10, 20)에 의해 생성된 레이저 빔을 이송하는 광 파이버일 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 및 제2 빔 전송계(15, 25)는 렌즈나 반사 미러를 구비한 빔 전송계일 수도 있다. 빔 전송계(15, 25)는 레이저 빔을 빔 조합부(30)의 광학계로 이송할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 빔 전송계(15, 25)가 광 파이버인 경우 연계 디바이스는, 각각 제1 광 파이버 커넥터(17) 및 제2 광 파이버 커넥터(27)일 수 있다.

특히, 도 2에서, 제1 광 파이버 커넥터(17)를 통해, 제1 레이저 빔(11)이 출력되어, 빔 조합부(30)의 광학계로 전송되는 경우가 예로써 도시되었다. 또한, 제2 광 파이버 커넥터(27)를 통해, 제2 레이저 빔(21)이 출력되어, 빔 조합부(30)의 광학계로 전송되는 경우가 예로써 도시되었다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)는 파장이 두 레이저 빔의 조사 위치 가변 방법을 제공할 수 있다.

두 레이저 빔, 즉, 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)은 서로 다른 파장을 가질 수 있다. 상기 본 발명의 실시예에 따른 두 레이저 빔의 파장은 IR 영역인 1070nm 내외와 532nm 내외의 green 파장이 될 수 있다. 또한 10.6um 나 9.3~9.7 um 대역의 FIR 파장의 CO₂ 레이저와 1080nm 내외 파장대의 fiber 레이저 일 수도 있다. FIR 레이저의 경우엔 광 파이버 대신 일반적인 광학계를 사용한 빔 전송계를 사용하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른, 상기 제1 레이저 빔(11) 및 상기 제2 레이저 빔(21)의 모드는 싱글모드(single mode)와 멀티모드(multi mode) 모두 적용이 가능하며 원하는 빔 형상, 가공 목적에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 절단이나 그루빙 등 물질을 제거하는 용도의 응용에는 작은 빔 형성이 가능한 싱글 모드가, 반대로 다소 큰 빔의 구성이 필요할 경우엔 멀티 모드가 이용될 수 있다.

빔 조합부(30)의 광학계를 통과한 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)은, 빔 형상을 디자인하는 빔 형상 디자인부(40)로 전송될 수 있다. 빔 조합부(30)의 광학계는 빔 형상 디자인부(40)의 광학계와 구별하기 위해, 제1 광학계로 칭할 수 있다.

제1 광학계는 상기 제1 레이저 빔(11)과 제2 레이저 빔(21)을 동일한 경로로 빔 형상 디자인부(40)로 전송(31)한다. 제1 광학계로부터 제1 레이저 빔(11)과 제2 레이저 빔(21)이 동일한 경로로 전송되는 것을 제1 전송(31)이라 칭할 수 있다.

구체적으로, 제1 광학계는 제1 레이저 빔(11)을 투과시키고, 제2 레이저 빔(21)을 반사시킬 수 있으며, 투과된 제1 레이저 빔(11)과 반사된 제2 레이저 빔(21)을 조합하여 동일한 경로로 제1 전송(31)할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 레이저 빔(11)과 제2 레이저 빔(21)은 서로 다른 파장을 가지며, 동일한 경로로 빔 형상 디자인부(40)에 포함된 광학계로 입사될 수 있다.

빔 형상 디자인부(40)는, 제1 광학계로부터 제1 전송(31)된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)의 단면 형상을 디자인할 수 있다. 구체적으로, 빔 형상 디자인부(40)는 제1 레이저 빔(11)의 X 방향의 성분 및 Y 방향의 성분의 집속 거리를 다르게 구성하여 빔 형상을 디자인 할 수 있다. 빔 형상 디자인부(40)는, 제2 레이저 빔(21)에 대하여도 마찬가지 X 방향 및 Y 방향의 성분별 집속 거리를 달리하여 빔 형상을 디자인할 수 있다.

이 같은 빔 형상 디자인을 위해 빔 형상 디자인부(40)의 광학계는 복수개의 빔 쉐이핑 미러를 포함할 수 있으며, 일 실시예에서, 미러 면은 오목 또는 볼록 면 중 어느 하나의 형태를 갖거나, 영역 별로 오목한 부분 및 볼록한 부분이 혼재되어 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 빔 형상 디자인부(40)의 광학계의 미러 면은, 구형의 오목 또는 볼록이 아닌 쌍곡선형, 포물선형 및 이들이 조합된 구조를 가질 수도 있다.

빔 형상 디자인부(40)에서 형상이 디자인된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)은 폴리곤 미러(50)로 전송(41)된다. 상기 동일한 경로로의 제1 전송(31)과 구별하기 위해, 형상이 디자인된 레이저 빔의 전송을 제2 전송(41)이라 한다.

한편 도 3을 참조하면, 빔 형상 디자인부(40)는 레이저 빔의 X 방향 형상을 결정하는 빔 폭 조절부(401)와 레이저 빔의 Y 방향 형상을 결정하는 빔 길이 조절부(403)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 조합부(30)에서 제1 전송(31)된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)은 먼저 빔 폭 조절부(401)에 입사되어 레이저 빔의 X 방향 형상이 디자인될 수 있다. 이때, 빔 폭 조절부(401)에서 Y 방향 형상은 영향을 주지 않고, 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)은 빔 길이 조절부(403)에 의해 Y 방향 형상이 디자인된다.

상기 빔 형상 디자인부(40) 내부의 레이저 빔 형상 디자인 순서는 예시일 뿐, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 빔의 길이 디자인 후 빔 폭이 디자인될 수도 있다.

또한 X, Y 방향을 독립적으로 조정하지 않고 사전 설계에 따라 정해진 비율로 조정하면 될 경우엔, X, Y 분리 없이 하나의 셋(Set)으로 빔 형상 디자인부를 구성 할 수 있다. 즉, 빔 폭조절부(401)와 빔 길이 조절부(403)가 하나의 구성요소로 형성될 수 있다. 이에 따르면, 필요에 따라 빔 디자인 미러만을 교체하는 방식으로도 다양한 빔 형상 구현이 가능하다.

폴리곤 미러(50)는 일정한 속도로 회전하며, 제2 전송(41)된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)을 스캔할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스캔된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(22)는 최종 빔 형상(51)으로 가공 대상물(200)에 조사될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리곤 미러(50)는 가공 대상물(200)에 X 방향 및 Y 방향 중 어느 한 방향으로 형상이 디자인된 빔을 빠르게 이송(scan)할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 폴리곤 미러(50) 외에 필요에 따라 미러의 반복 운동을 이용한 갈바노 스캐너가 적용될 수도 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 레이저 가공 장치(100)는 집광부(60)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 스캔된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(22)은 집광부(60)로 이송되어 최종 쉐이핑 과정을 거칠 수도 있다. 스캔된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)은 집광부(60)에 의한 집광 및 반사되어 최종 빔의 형상으로 디자인될 수 있으며, 최종 빔 형상으로 가공 대상물(200)에 조사될 수 있다.

제어부(70)는 레이저 가공 장치(100)의 적어도 일부의 전반적인 동작 및 기능을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(70)는 레이저 발진기(10, 20)를 제어하여 레이저 빔의 파장 및 세기 등을 결정할 수 있고, 빔 조합부(3)의 제 1 광학계(300)의 기울임, 빔 형상 디자인부(40) 의 이송 미러 그룹의 위치 이동 등을 제어할 수 있으며, 이를 위해, 레이저 가공 장치(100)에 구비된 서보 모터, 기울임 구동부, 이송부, 진동자의 동작을 제어할 수 있다. 이를 통해, 제어부(70)는, 조사된 제1 레이저 빔(11)과 상기 조사된 제2 레이저 빔(21)의 최종 빔 형상(51)이 가공 대상물(200) 상에 조사되는 위치를 결정할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 레이저 가공 장치(100)는, 제1 빔 전송계(15)로부터 제1 광학계로 전송되는 제1 레이저 빔(11) 및 제2 빔 전송계(25)로부터 제1 광학계로 전송되는 제2 레이저 빔(21) 중, 적어도 하나의 레이저 빔의 단면 사이즈를 조절하는 빔 사이즈 조절부를 더 포함할 수 있다.

도 3에서 특히, 제2 레이저 빔(21)의 단면 사이즈를 조절하는 빔 사이즈 조절부(29)가 예로써 도시되었다. 이 경우, 제2 레이저 빔(21)는 먼저 빔 사이즈 조절부(29)에서 단면 사이즈가 조절된 후, 빔 조합부(30)에 전송될 수 있다.

이후, 제1 광학계로 입사된 제2 레이저 빔(21)은 제1 광학계에 입사되고 반사되며, 상술한 실시예와 마찬가지로 제1 광학계를 투과한 제1 레이저 빔(11)과 동일한 경로를 형성할 수 있다.

일반적으로, 레이저 빔의 파장이 긴 경우가 짧은 경우보다 빔 형상이 크게 형성되며, 멀티모드가 싱글모드보다 큰 빔 형상을 얻게 될 수 있다. 또한 입사 레이저 빔의 사이즈가 작을 경우가 반대 경우보다 큰 빔 형상으로 조사된다.

따라서, 두 레이저 빔의 형상 크기를 대비시킬 필요가 있거나, 개개의 레이저 빔 크기 조절이 필요할 경우 두개의 레이저 빔 중 적어도 하나에 빔 시이즈 조절부(29)를 둠으로써 상기 크기 대비 또는 개별 크기 조절 구현이 가능해진다. 예를 들어 빔 익스팬더가 빔 사이즈 조절부(29)로 이용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 레이저 가공 장치(100)는, 빔 형상 크기를 대비시키거나, 레이저 빔 마다 개별 사이즈 및/또는 형상 제어를 위해, 복수개의 빔 형상 디자인부(40, 410)를 포함할 수도 있다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)은 각각 제1 빔 형상 디자인부(40) 및 제2 빔 형상 디자인부(410)로 전송될 수 있다.

이 경우, 제1 레이저 빔(11)은 상술한 빔 형상 디자인부(40)의 실시예와 마찬가지로, 빔 폭 조절부(401)와 빔 길이 조절부(403)를 거쳐 빔 조합부(30)로 전송된다. 제2 레이저 빔(21)의 경우, 제2 빔 형상 디자인부(410)에 입사되어 빔 폭 조절부(411) 및 빔 길이 조절부(413)을 거쳐 빔 조합부(30)로 전송된다.

빔 형상이 디자인된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)은 각각 빔 조합수(30)에서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 동일한 경로 형성하며 폴리곤 미러(50)로 전송(31)된다.

폴리곤 미러(50)는 전송된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)을 가공 대상물에 최종 빔 형상(51)을 조사할 수 있으며, 레이저 가공 장치(100)가 집광부(60)를 추가로 구비하는 경우, 집광부(60)를 통해 가공 대상물에 최종 빔 형상(51)이 조사될 수도 있다.

상기와 같이 두개의 레이저 빔에 대하여 동일한 제1 광학계를 사용하는 경우, 조사되는 두 레이저의 형상은 동일한 모양을 갖는 것이 일반적이지만, 본 발명의 실시예에 따라, 두개의 레이저 빔의 파장을 서로 다르게 설정하거나, 빔 모드, 입사되는 빔 사이즈의 조절 등을 수행함에 따라, 조사되는 최종 빔 형상(51)의 크기가 달라질 수 있으며, 사전에 가공 목적에 따른 설계를 통해 최종 빔 형상(51)이 결정될 수 있다.

최종 빔 형상(51)의 크기뿐만 아니라, 레이저 가공의 목적 및 효율성 극대화를 위해 두 레이저 빔의 최종 빔 형상이 각각 조사되는 위치를 결정하는 것 또한 매우 중요한 과제이다. 최종 빔 형상의 조사 위치 결정은 빔 조합부(30)에서 수행될 수 있다.

이어서, 도 5 및 도 6을 참조하여, 빔 조사 위치의 제어 방법을 설명한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 빔 조합부의 예시도이다.

도 5에서, 빔 조합부(30)의 제1 광학계(300)가 예로써 도시되었다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 레이저 빔(11)은 제1 광학계(300)에 입사됨에 따라, 경로(501), 경로(501-1), 경로(501-2)를 거쳐 전송 경로를 형성할 수 있다.

이를 위해, 제1 광학계(300)의 입사면에 해당하는 제1 면(510)은, 입사된 제1 레이저 빔(11)의 파장을 포함하는 미리 설정된 파장 범위에 대한 반사방지(anti-reflection) 코팅층이 형성될 수 있다,

또한, 제1 광학계(300)의 재질 역시 제1 레이저 빔의 파장 범위를 투과하도록 결정되며, 출사면에 해당하는 제2 면(520)도 상기 미리 설정된 파장 범위에 대한 반사방지 코팅층을 형성한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 레이저 빔(21)은 제1 광학계(300)의 제2 면(520)에서 반사된다. 제2 레이저 빔(21)은 경로(503)으로 입사되어, 경로(503-1)로 반사된다. 이에 따라, 제1 레이저 빔(11)의 경로(501-2) 및 제2 레이저 빔(21)의 경로(503-1)이 동일한 경로를 형성한다. 즉, 제1 레이저 빔(11)과 제2 레이저 빔(21)은 동일한 경로로 전송될 수 있다.

제1 레이저 빔(11)의 출사면의 반사방지 코팅층에서 제2 레이저 빔(21)의 반사가 이뤄지며, 제2 레이저 빔(21)의 파장에 따라 제2 면(520)의 반사방지 효율이 달라질 수 있다. 즉, 광학계(300)는 제1 레이저 빔(11)의 출사면인 제2 면(520)에서 제2 레이저 빔(21)의 파장을 전부 반사하는 코팅이 이뤄져야 하기 때문이다. 반대로, 제1 레이저 빔(11)의 파장에 따라 제2 레이저 빔(21)의 반사 효율이 달라질 수도 있다. 상기 입사면(510) 및 출사면(520)의 코팅층은 적어도 하나의 다양한 속성을 갖는 코팅층이 적용되어 형성될 수 있다. 특히, 상술한 제1 레이저 빔(11)의 투과 및 제2 레이저 빔(21)의 반사의 효율성을 높이기 위하여 제1 및 제2 레이저의 파장에 따라, 최적의 반사방지 파장범위 및/또는 반사 파장범위를 갖는 적어도 하나의 코팅층이 적용될 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1 광학계(300)가 제어부(70)에 의해 기울임 운동을 수행할 수 있다. 각도(610)으로 제1 광학계(300)가 기울어진 경우를 예로 들어 설명한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 빔 조합부(30)의 제1 광학계(300)의 각도를 미세하게 조정함으로 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)의 진행 경로의 각도 차이가 발생할 수 있다. 제어부(70)는 상기와 같은 각도 차이를 발생시킴으로써, 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)의 진행 방향을 조절 할 수 있다.

빔 조합부(30)의 제1 광학계(300)의 각도를 미세하게 바꾸어도 투과하는 제1 레이저 빔(11)의 각도는 변하지 않는다. 엄밀히 말해, 제1 레이저 빔(11)의 입사 및 출사 위치가 미세하게 바뀌지만 최종 빔 형상(51)의 조사 위치에 영향을 미치지 않는다. 반면, 반사하는 제2 레이저 빔(21)의 각도(620)는 각도(610) 대비 큰 변화를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 각도(620)은 각도(610)의 2배 가질 수 있다. 이 같은 방법으로, 레이저 가공 장치(100)는 두 레이저 빔의 최종 빔 형상(51)의 조사 위치를 변화시키고 제어할 수 있다.

구체적으로, 제1 레이저 빔(11)의 경우, 제1 광학계(300)가 각도(610)만큼 기울어져도, 도 5의 경로(501), 경로(501-1) 및 경로(501-2)와 같은 경로를 거친다. 실제로 도 5와 도 6의 입사 및 출사 경로는 미세 변경이 발생하나, 가공 대상물(200)에 조사되는 최종 빔 형상(51)의 조사 위치에 영향을 거의 끼치지 않는다.

반면, 제2 레이저 빔(21)의 경우, 제1 광학계(300)가 각도(610)만큼 기울어짐에 따라, 입사각이 달라지고 기울임 발생 이전 대비 각도(620)의 변화를 일으키며 반사됨으로써, 최종 빔 형상의 조사 위치 또한 달라진다.

예를 들어, 최종 빔 형상(51)을 유지하고 조사 위치의 조절의 임계 범위 내의 기울임 각도(610)는 약 0.1도 이내일 수 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 한 정되지 않는다.

도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는 빔 단면 형상의 디자인 방법을 설명하기 위한 예시도이다. 이하, 결정된 빔 구성요소에 의해 디자인되는 빔 형상을 설명한다.

도 7에서, 레이저 빔의 디자인 요소로 수평성분 X에 대한 그래프(710), 수직성분 Y에 대한 그래프(720)로 도시되었다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(70)는, 빔 형상 디자인부(40)의 광학계를 이송시킴으로써, 레이저 빔을 디자인할 수 있다. 특히, 광학계 이송에 따라 다양한 레이저 빔의 단면이 디자인 요소로 선정될 수 있다.

도 7에서, 상기 디자인 요소로 선정될 수 있는 레이저 빔의 단면의 수평성분의 예로써, 제1 X 요소(711), 제2 X 요소(713) 및 제3 X 요소(715)가 도시 되었다. 또한, 상기 디자인 요소로 선정될 수 있는 레이저 빔의 단면의 수직성분의 예로써, 제1 Y 요소(721), 제2 Y 요소(723) 및 제3 Y 요소(725)가 도시 되었다.

그래프(710)과 그래프 (720)에서 보듯이 광학계의 이송에 따라, 수평성분과 수직성분의 초점거리는 상호 다르게 되고, 빔 형상 디자인부(40)는 레이저 빔의 진행 경로 상의 무수히 많은 수평성분 및 수직성분의 요소 중 가공 목적에 맞는 각 요소를 선정하여 결합함으로써 빔 형상을 디자인할 수 있다.

예를 들어, 제1 디자인된 빔 단면 형상(731)은, 수평성분 제1 X 요소(711) 및 수직요소 제1 Y 요소(721)로 구성되도록 디자인될 수 있다. 제2 디자인된 빔 단면 형상(732)은, 수평성분 제2 X 요소(713)와 수직성분 제2 Y 요소(723)로 구성되도록 디자인될 수 있다. 또한, 제3 디자인 빔 단면 형상은 수평성분 제3 X 요소(715) 수직성분 제3 Y 요소(725)로 구성되도록 디자인될 수 있다. 상기 예외에도, 제1 X 요소(711)와 제3 Y 요소(723)의 구성과 같이 그래프(710) 및 그래프(720)에서 다른 위치의 요소 간의 결합도 가능하며, 이를 위해 제어부(70)는 광학계의 미러 개수, 이송 거리, 이송 각도 및/또는 이송 방향 등 다양한 설정 변경을 수행할 수 있다.

제어부(70)는 빔 형상 디자인부(40)의 광학계를 이송함으로써, 레이저 빔의 수평성분과 수직성분 상의 형상을 적절히 선택 및 조합함으로써 빔 형상을 디자인 할 수 있다.

도 8은, 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 빔 형상 디자인부의 예시이다.

도 8을 참조하면, 빔 형상 디자인부(40)는, 빔 디자인 미러(433), 빔 디자인 미러(435) 및 적어도 하나의 경로 조절 미러(437)을 포함할 수 있다. 빔 디자인 미러(433, 435)는 빔 쉐이핑 미러로 칭할 수도 있다. 도 8에서 광학계의 빔 경로 조절 미러로 미러(437) 외에, 미러(431)이 추가된 경우가 예로써 도시되었다. 미러(431)은, 레이저 빔(11, 21)의 진행 경로에 따라 제외할 수 있으며, 필수적 구성은 아니다.

도 8에 도시된 다양한 미러 및 상기 다양한 미러의 구조는 광학계를 형성할 수 있다. 이하, 빔 형상 디자인부(40)의 광학계를, 빔 조합부(30)의 제1 광학계(300)와 구별하기 위해 제2 광학계라 칭하기로 한다.

빔 조합부(30)로부터 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)이 전송되면, 경로 조절 미러(431)이 빔 디자인 미러(433)에 반사시킨다. 이때, 경로 조절 미러(431)는 레이저 빔의 전송을 원활히 하기 위한 것으로 평면 미러일 수 있다.

제2 광학계에 포함된 경로 조절 미러(431. 437) 및 빔 디자인 미러(433, 435) 중, 적어도 일부는 이송 미러 그룹(800)을 형성할 수 있다.

빔 형상 디자인부(40)는 제어부(70)의 제어 하에, 이송 미러 그룹(800)을 이송시키는 이송부를 포함할 수 있다. 이송부는 예를 들어 모터 구동 방식으로 이송 미러 그룹을 이송시킬 수 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다.

이송부가 이송 미러 그룹(800)을 이송 방향(810)으로 이송시킴에 따라, 빔 디자인 미러(433)와 빔 디자인 미러(435)의 거리(801)는 멀어진다. 빔 디자인 미러(433) 및 빔 디자인 미러(435)는, 예를 들어 바이코닉(Biconic) 미러 또는 원통형(Cylinder) 미러일 수 있고 여러 곡면을 조합한 비정형 미러 (free from surface)일 수도 있다.

경로 조절 미러(431)로부터 전송된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)은 빔 디자인 미러(433)로 이송되어 반사됨에 따라 빔 디자인 미러(435)로 전송된다. 이때, 빔 디자인 미러(433)와 빔 디자인 미러(435)의 거리(801)는 멀어짐에 따라, 빔 형상이 디자인될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 바와 같이, 빔 형상 디자인부(40)에서 빔 폭 조절부(401)에 의해 X 방향 형상이 디자인되고, 빔 길이 조절부(403)에 의해 Y 방향 형상이 디자인될 수 있다. 빔 폭 조절부(401)와 빔 길이 조절부(403)는 각각 제2 광학계와 동일하게 구성될 수 있다.

빔 디자인 미러(435)와 경로 조절 미러(437)는 이송 미러 그룹(800)으로 동시에 이송 방향(810)으로 이동된다. 이 같은 구조로 인해, 빔 디자인 미러(433)과 빔 디자인 미러(435)의 거리(801)가 가변되면서도, 경로 조절 미러(437)가 빔 형상 디자인부(40) 이후의 레이저 빔의 진행 경로를 고정시킬 수 있다.

예를 들어, 경로 조절 미러(437)가 없다면, 두 개의 빔 디자인 미러 사이의 거리(801)가 가변 될 때마다, 빔 디자인 미러(435)에서 반사시키는 레이저 빔의 경로 또한 가변되게 되는 문제점이 발생한다.

일 예로 빔 형상 디자인부(40) 다음의 진행 경로가 폴리곤 미러(50)인 경우, 레이저 빔은 폴리곤 미러(50)의 일정한 면에서 스캔될 수 없게 되어 가공 대상물에 균일한 레이저 빔 형상을 조사시킬 수 없게 된다.

다른 예로, 빔 형상 디자인부(40) 다음의 진행 경로가 빔 조합부(30)인 경우에도, 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)의 입사 위치가 지속적으로 가변됨에 따라, 가공 대상물(200) 상의 조사 위치를 제어할 수 없게 되는 문제가 발생한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 경로 조절 미러(437)을 빔 디자인 미러(435)와 이송 미러 그룹으로 묶어 동시에 이송시킴으로써, 이송에 따른 빔 디자인 미러(435)의 위치 변경에도, 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)이 전송되는 경로를 고정시킬 수 있는 장점이 있다.

상기에서, 빔 형상 디자인부(40)에서 X 방향의 빔 폭 조절부(401)에서 빔 폭의 형상을 조절하고, Y 방향의 빔 길이 조절부(403)에서 빔 길이의 형상을 조절하는 2단계의 빔 형상 디자인을 수행하는 방법 및 구성에 대해 설명하였다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 빔 형상 디자인부(40)에서 X 방향의 빔 폭의 형상 및 Y 방향의 빔 길이 형상을 한 단계로 디자인할 수도 있다.

이를 위해, 2개의 빔 디자인 미러(433, 435)는 각각 X방향 및 Y방향으로 독립적인 곡률을 갖는 미러 쌍으로 구성될 수 있다. 빔 디자인 미러(433, 435)는 예를 들어, 환상형(toroidal surface) 또는 표면 미러 또는 프리폼서피스(free form surface) 미러일 수 있다. 단, 이 경우 두 빔 디자인 미러(433, 435) 사이의 거리 가변 량이 많아지면 X 방향 빔 폭의 영향이 커져, Y 방향 빔 길이의 가변 범위가 제한될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 빔 형상 디자인부(40)의 빔 폭 조절부(401) 및 빔 길이 조절부(403)은 각각 레이저 빔의 폭과 레이저 빔의 길이 조절에 1개씩의 빔 디자인 미러만 적용하여 구성될 수도 있다. 수 um 수준의 고 집적된 빔의 형상이 필요하지 않은 경우엔 빔 디자인 공차(tolerance)를 다소 크게 가져갈 수 있다. 이 같은 경우, 1개의 빔 디자인 미러만을 적용하여 빔 형상 디자인부(40) 구성이 가능하다.

도 9는, 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 집광부의 예시이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 가공 장치(100)는, 폴리곤 미러(50)에 의해 스캔된, 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)이 가공 대상물(200)에 조사되기 전에, 폴리곤 미러(50)로부터 스캔된 제1 레이저 빔(11) 및 스캔된 제2 레이저 빔(21)을 전송받고, 스캔된 제1 레이저 빔(11) 및 스캔된 제2 레이저 빔(21)을 집광하는 집광부(60)를 더 포함할 수 있다.

집광부(60)는, 입사되는 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)을 반사함으로써, 가공 대상물(200)에 조사되는 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21) 각각의 폭 및 길이 중 적어도 하나를 집광부(60)의 반사면의 곡률에 대응하여 축소시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 9의 집광부(900)는 최종 집광 기능을 하는 광학계로서, 레이저 빔의 X 방향의 집광 기능을 하며 Y 방향으로는 별도의 집광 기능을 갖지 않는다. 단. 스캔하는 길이가 길어질 경우 발생할 수 있는 경로 차에 의한 왜곡을 보상하기 위한 곡률을 가질 수도 있다. 도 9에서, 반사면은 X 방향의 파라볼릭 곡률(903)을 갖고 Y 방향의 평평한 곡률(901)을 갖는 경우가 예로써 도시되었다. 하다.

일 실시예에 따르면, 집광부(900)에서 레이저 빔(910)이 입사되고 수직 방향으로 반사(911)되는 기능을 두어 가공 대상물(200)을 향하는 초점 거리가 조정될 수 있다. 또한, 집광부(900)는 추가적인 최종 빔 형상의 폭을 급격히 변화시킬 수 있다.

도 10은, 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 최종 레이저 빔 셋(set)의 예시이다.

레이저 가공에 있어, 레이저 빔이 스캔되는 방향에 따라 어떤 빔이 가공 대상물(200)에 선행되어 조사되는 지 여부는 가공 효율성에 영향을 미친다.

도 10을 참조하면, 레이저 가공 장치(100)는 제1 레이저 빔(11)과 제2 레이저 빔(21)의 형상을 디자인하여, 최종 레이저 빔 셋(1010, 1020, 1030, 1040)을 생성하고, 가공 대상물(200)에 조사할 수 있다. 제1 레이저 빔(11)에 의한 빔 형상이 최종 빔 형상(1003)이고, 제2 레이저 빔(21)에 의한 빔 형상이 최종 빔 형상(1001)인 경우를 설명한다. 이하, 스캔 방향은 왼쪽에서 오른쪽으로 진행된다고 가정한다.

최종 레이저 빔 셋(1010)의 경우, 넓은 영역의 빔(1003)이 선행하여 예열 효과를 주고 후행 빔(1001)이 주요 가공을 하는 경우에 유리하다.

최종 레이저 빔 셋(1020)의 경우, 다층 구조를 이루고 있어 층별로 레이저 흡수율이 다른 제품의 가공에 효과적이며, 절단이나 그루빙 같은 에너지 집중도가 높아야 하는 가공에 효과적이다.

최종 레이저 빔 셋(1030, 1040)의 경우, 높은 에너지의 가공 후 발생할 수 있는 결함 등을 감소시킬 목적의 가공, 절단 면의 돌출부(burr) 등을 줄이는 후 가공이 필요할 경우에 매우 유용하다.

최종 빔 형상(1001) 및 최종 빔 형상(1003)의 조사 위치 차이는 빔 조합부의 기울임 각도 차이에 의해 결정될 수 있다.

도 11 및 도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사되는 레이저 빔의 위치 제어 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

앞서 도 6을 참조하여, 제1 광학계(300)가 제어부(70)에 의해 기울임 운동을 수행하는 경우를 설명하였다. 보다 자세히, 제어부(70)는, 제1 광학계(300)의 기울임 각도(610)를 미리 설정된 범위 내에서 조절함에 따라, 반사되는 제2 레이저 빔(21)이 기울임 각도에 대응되는 반사각(620)을 갖도록 빔 조합부(30)를 제어할 수 있다.

특히, 빔 조합부(30)는, 제1 광학계(300)를 기울임 운동 시키고, 제1 광학계(300)의 미리 설정됨 범위 내의 기울임 각도를 생성시키는 기울임 구동부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 기울임 구동부는, 광학계(300)의 적어도 일단에 물리적으로 미는 힘을 전달하여 기울임을 생성할 수 있으며, 서보 모터를 포함하고 제어부(70)에 의해 구동될 수 있다.

도 11을 참조하면, 빔 조합부(30)는, 제1 광학계(300)와 제1 광학계(300)를 진동 운동 시키고, 상기 진동 운동에 대한 진폭 및 진동수 중 적어도 하나의 값을 조절하는 진동자(1110)과 상기 진동 운동을 위해, 제1 광학계(30)의 일단에 탄성력을 제공하는 탄성부(1111)를 포함할 수 있다.

도 11은 제1 광학계(300)의 측면도로서, 진동자(1110) 및 탄성부(1111)는 제1 광학계(300)의 일 단에 위치하는 홀더(1101)에 포함되고, 제1 광학계(300)의 일 단의 정면 및 배면에 각각 구비될 수 있다.

진동자(1110)는 제어부(70)에 의해 제어되며, 전기적으로 구동된다.

진동자(1110)가 제어부(70)에 의해 결정된 진폭 및/또는 진동수로 진동하면, 제1 광학계(300)에 진동자(1110)의 진동에 의한 힘이 전달되고, 진동자(1110)가 제1 광학계(300)를 밀면, 탄성부(1111)에 의해 제공되는 탄성력으로 제1 광학계(300)는 진동 운동을 수행한다.

제1 광학계(300)의 타 단에 위치하는 홀더(1102)는 탄성부(1112, 1113)을 포함하고, 탄성부(1112, 1113)은 제1 광학계(300)의 진동 운동을 보조한다.

도 11에서 진동자(1110)가 1개 부착된 경우가 예로써 도시되었으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다.

제1 광학계(300)가 진동 운동을 수행하더라도, 상술한 실시예와 같이, 제1 레이저 빔(11)의 경로는 경로(501, 501-1, 501-2)로 조사 위치에 영향을 주지 않는다. 반면, 제2 레이저 빔(21)의 경로는, 경로(503)으로 입사되되, 제1 광학계(300)의 진동 운동에 의해 반사 경로가 경로(513) 또는 경로(523)으로 반사각이 변경된다. 이 같은 반사각 변경에 대응하여 제2 레이저 빔(21)에 의한 최종 빔 형상의 조사 위치가 빠르게 변화될 수 있다.

상기에서 진동자 1개가 구비되어 2차원의 진동 운동이 수행되고, 이에 따른 최종 빔 형상의 조사 위치 변화를 설명하였다. 진동자 1개의 진동으로 1차원의 진동 운동이 수행되고, 이에 따라 조사 위치가 변경되는 최종 빔 형상을 1차원의 다이내믹 빔이라 칭할 수 있다.

이하, 복수개의 진동자에 의한 진동 운동 시, 생성되는 최종 빔 형상에 대하여 설명한다.

도 12를 참조하면, 제1 광학계(200)는 상단에 진동자(1210) 및 진동자(1110)으로 복수 개의 진동자를 구비할 수 있다. 이와 같이, 2개의 진동자(1110, 1210)를 적용함으로써, 진동자 각각의 진폭과 진동수 및 위상차를 조합하여 2차원의 다이내믹 빔이 형성될 수 있다. 이때, 위상차는 진동 시작점의 위치로 결정될 수 있다. 도 12는 제1 광학계(300)의 정면도이다.

진동자(1110)는, 제1 광학계(300) 상에 입사되는 레이저 빔의 단면의 중심점(1230)으로부터 제1 각도(1201) 및 제1 거리(1211)로 배치될 수 있다.

또한, 진동자(1210)는 레이저 빔의 단면의 중심점(1230)으로부터 제1 각도(1201)와 다른 제2 각도(1202) 및 제2 거리(1212)로 배치될 수 있다.

제어부(70)는, 상기 제1 각도(1201)와 제1 거리(1211), 제2 각도(1202)와 제2 거리(1212)로부터 추출되는 위상차와 진폭 및 진동수 중 적어도 하나를 조절하여, 2차원의 다이내믹 빔을 구성할 수 있다. 제1 광학계(300)는 2차원 평면의 진동 운동을 수행하며, 이에 따른 최종 빔 형상의 조사 위치가 변경될 수 있다.

제1 광학계(300)는 하단에 탄성부(1113, 1213)을 구비할 수 있다.

상술한 진동자(1110, 1210) 및 탄성부(1113, 1213)은 제1 광학계(300)에 부착될 수 있고, 특히, 진동자(1110, 1210)는 전기적으로 구동되며, 전력 공급을 위한 구조는 도 12에서 생략되었다.

도 11과 도 12에서 다이내믹 빔 형상이 구성됨에 따라, 제어부(70)는, 조사 위치가 결정된 제1 레이저 빔(11)의 단면의 조사 영역 내부에서 제2 레이저 빔(21)의 단면의 조사 위치가 가변되도록 제어할 수 있다.

특히, 도 12에서, 진동자의 위치를 조정하면 더 다양한 다이내믹 빔의 형성이 가능하다.

도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조되는, 조사된 제1 빔 단면 형상 내부에서 제2 빔 단면 형상의 운동을 설명하기 위한 예시도이다.

도 13을 참조하면, 최종 빔 형상(1310)은 도 11에서 참조된 1차원 다이내믹 빔의 예시이고, 최종 빔 형상(1320)은 도 12에서 참조된 2차원 다이내믹 빔의 예시이다.

최종 빔 형상(1310)은 제1 레이저 빔(11)이 가공 대상물(200)에 조사된 최종 형상(1003) 및 1차원의 진동 운동에 의해 Y 축의 길이 방향으로 조사 위치가 가변되는 제2 레이저 빔(21)의 조사된 최종 형상(1001)을 포함한다.

최종 빔 형상(1320)은, 제1 레이저 빔(11)이 가공 대상물(200)에 조사된 최종 형상(1003)과, 2차원의 진동 운동에 의해 X축의 폭 방향 및 Y 축의 길이 방향으로 조사 위치가 가변되는 제2 레이저 빔(21)의 조사된 최종 형상(1001)을 포함한다.

최종 빔 형상(1310, 1320)에서, 최종 빔 형상(1003)의 내부에서, 최종 빔 형상(1001)이 직선운동을 하는 경우가 도시되었으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다.

특히, 레이저 가공 장치(100)는 제1 레이저 빔(11)의 최종 빔 형상(1003) 내부뿐만 아니라 외부에서, 제2 레이저 빔(21)에 의한 최종 빔 형상(1001)이 운동하도록 제어할수 있다. 또한, 레이저 가공 장치(100)는 최종 빔 형상(1003)의 내부에 최종 빔 형상(1001)이 진입했다가 다시 외부로 이탈하는 운동을 수행하도록 제어할 수도 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 레이저 가공 장치(100)는 최종 빔 형상(1003, 1001)이 직선 운동 외에 평면을 구성하는 반복운동을 수행하도록 제어할 수도 있다. 예를 들어, 레이저 가공 장치(100)는 최종 빔 형상(1003) 내부에서, 최종 빔 형상(1001)이 숫자 '8', '0', 원형, 타원형, 무한대 기호 등 다양한 반복운동을 수행하도록 제어할 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 최종 빔 형상(1320)은, 레이저 가공 장치(100)에 집광부(900)가 구비되는 경우, 제2 레이저 빔(21)의 X 축 방향의 진폭은 Y 방향에 비해 작을 수 있다.

다음으로, 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치에 의해 수행되는, 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 방법을 설명한다.

레이저 가공 장치(100)는 제1 레이저 빔(11)을 전송받고, 제1 레이저 빔(110)의 단면 형상을 제1 디자인할 수 있다.

다음으로, 레이저 가공 장치(100)는 제2 레이저 빔(21)을 전송받고, 상기 제2 레이저 빔(21)의 단면 형상을 제2 디자인할 수 있다.

레이저 가공 장치(100)는 광학계에 입사된 제1 디자인된 제1 레이저 빔(11)은 투과시키고, 광학계에 입사된 제2 디자인된 제2 레이저 빔(21)은 반사시킴으로써, 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)을 동일한 경로로 전송할 수 있다.

다음으로, 레이저 가공 장치(100)는 일정 속도로 회전하는 폴리곤 미러(50)를 이용하여, 동일한 경로로 전송된 제1 레이저 빔(11) 및 제2 레이저 빔(21)을 스캔할 수 있다.

마지막으로, 레이저 가공 장치(100)는 스캔된 제1 레이저 빔(11) 및 스캔된 제2 레이저 빔(21)을 가공 대상물(200)에 조사할 수 있다. 특히, 레이저 가공 장치(100)는 광학계의 기울임 각도를 조절함으로써, 가공 대상물(200) 상의 조사된 제1 레이저 빔(11)과 조사된 제2 레이저 빔(21) 각각의 조사 위치가 결정될 수 있다.

지금까지 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예에 따른 제어부(70)의 결정 및/또는 연산 방법들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현된 컴퓨터프로그램의 실행에 의하여 수행될 수 있다. 상기 컴퓨터프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 제1 컴퓨팅 장치로부터 제2 컴퓨팅 장치에 송신되어 상기 제2 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 제2 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다. 상기 제1 컴퓨팅 장치 및 상기 제2 컴퓨팅 장치는, 서버 장치, 데스크탑 PC와 같은 고정식 컴퓨팅 장치, 노트북, 스마트폰, 태블릿 피씨와 같은 모바일 컴퓨팅 장치를 모두 포함한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10 제1 레이저 발진기 20 제2 레이저 발진기
15 제1 빔 전송계 25 제2 빔 전송계
30 빔 조합부 300 제1 광학계
40 빔 형상 디자인부
50 폴리곤 미러
60 집광부
70 제어부
100 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치
200 가공 대상물

Claims (16)

1. 제1 레이저 빔을 출력하는 제1 레이저 발진기;
   제2 레이저 빔을 출력하는 제2 레이저 발진기;
   상기 제1 레이저 빔을 빔 조합부로 전송하는 제1 빔 전송계;
   상기 제2 레이저 빔을 빔 조합부로 전송하는 제2 빔 전송계;
   상기 제1 레이저 빔을 투과시키고, 상기 제2 레이저 빔을 반사시키되, 상기 투과된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔을 조합하여 동일한 경로로 제1 전송하는 제1 광학계를 포함하는 빔 조합부;
   상기 동일 경로로 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔의 빔 형상을 디자인하고, 상기 각각 디자인된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 제2 전송하는 빔 형상 디자인부;
   일정 속도로 회전하며 상기 제2 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 스캔함으로써, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 폴리곤 미러;
   상기 빔 조합부의 기울임 각도를 조절함으로써, 상기 가공 대상물 상의 상기 조사된 제1 레이저 빔과 상기 조사된 제2 레이저 빔 각각의 조사 위치가 결정되도록 제어하는 제어부; 및
   상기 폴리곤 미러에 의해 스캔된, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔이 상기 가공 대상물에 조사되기 전에, 상기 폴리곤 미러로부터 상기 스캔된 제1 레이저 빔 및 상기 스캔된 제2 레이저 빔을 전송받고, 상기 스캔된 제1 레이저 빔 및 상기 스캔된 제2 레이저 빔을 집광하는 집광부;를 포함하고,
   상기 집광부는, 입사되는 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 반사면을 통해 반사함으로써, 상기 가공 대상물에 조사되는 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔 각각의 폭 및 길이 중 적어도 하나를 상기 반사면의 곡률에 대응하여 축소시키는,
   이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 가공 장치는,
   상기 제1 빔 전송계로부터 상기 제1 광학계로 전송되는 제1 레이저 빔 및 상기 제2 빔 전송계로부터 상기 제1 광학계로 전송되는 제2 레이저 빔 중, 적어도 하나의 레이저 빔의 단면 사이즈를 조절하는 빔 사이즈 조절부를 더 포함하고,
   상기 적어도 하나의 레이저 빔은, 상기 빔 사이즈 조절부를 통과하여 상기 단면 사이즈가 조절된 후, 상기 제1 광학계로 입사되는,
   이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 광학계의 제1 면은,
   상기 제1 빔 전송계를 통해 전송되는 제1 레이저 빔이 입사되고, 상기 입사된 제1 레이저 빔의 파장을 포함하는 미리 설정된 파장 범위에 대한 반사방지 코팅층이 형성되는,
   이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 광학계의 제2 면은,
   상기 입사된 제1 레이저 빔의 파장을 포함하는 미리 설정된 파장 범위에 대한 반사방지 코팅층이 형성되되, 상기 코팅층은, 상기 제2 빔 전송계를 통해 전송되는 제2 레이저 빔을 반사시키는,
   이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 빔 형상 디자인부는,
   적어도 하나의 경로 조절 미러 및 적어도 하나의 빔 디자인 미러를 포함하는 제2 광학계; 및
   상기 제2 광학계에 포함된 상기 경로 조절 미러 및 상기 빔 디자인 미러 중 적어도 일부가 이송 미러 그룹 형성하고, 상기 이송 미러 그룹을 이송시키는 이송부를 포함하는,
   이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 빔 디자인 미러는, 제1 빔 디자인 미러 및 제2 빔 디자인 미러를 포함하되, 상기 빔 디자인 미러는 상기 가공 대상물에 조사되는 빔 형상의 폭 및 길이 중 적어도 하나를 결정하는,
   이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 이송 미러 그룹은, 상기 제2 빔 디자인 미러 및 상기 경로 조절 미러를 포함하고,
   상기 제1 빔 디자인 미러는, 상기 동일한 경로로 제1 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 상기 이송 미러 그룹의 이송 방향으로 위치하는 상기 제2 빔 디자인 미러로 전송하고,
   상기 제2 빔 디자인 미러는 상기 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 상기 경로 조절 미러로 전송하되,
   상기 제어부는 상기 이송부를 제어하여 상기 이송 방향으로 상기 이송 미러 그룹을 이송시킴으로써, 상기 제1 빔 디자인 미러와 상기 제2 빔 디자인 미러 사이의 거리를 조절하는,
   이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 경로 조절 미러는,
   상기 이송 미러 그룹의 이송에 따른 상기 제2 빔 디자인 미러의 위치 변경 시, 상기 제2 빔 디자인 미러로부터 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔이 상기 폴리곤 미러에 상기 제2 전송되는 경로를 고정시키는,
   이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 광학계의 기울임 각도를 미리 설정된 범위 내에서 조절함에 따라, 상기 반사되는 제2 레이저 빔이 상기 기울임 각도에 대응되는 반사각을 갖도록 상기 빔 조합부를 제어하는,
    이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 빔 조합부는,
    상기 제1 광학계; 및
    상기 제1 광학계를 기울임 운동 시키고, 상기 제1 광학계의 상기 미리 설정됨 범위 내의 기울임 각도를 생성시키는 기울임 구동부를 포함하는,
    이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 빔 조합부는,
    상기 제1 광학계;
    상기 제1 광학계를 진동 운동 시키고, 상기 진동 운동에 대한 진폭 및 진동수 중 적어도 하나의 값을 조절하는 진동자; 및
    상기 진동 운동을 위해, 상기 제1 광학계의 일단에 탄성력을 제공하는 탄성부를 포함하는,
    이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 진동자는,
    상기 제1 광학계 상에 입사되는 레이저 빔의 단면의 중심점으로부터 제1 각도 및 제1 거리로 배치되는 제1 진동자; 및
    상기 레이저 빔의 단면의 중심점으로부터 상기 제1 각도와 다른 제2 각도 및 제2 거리로 배치되는 제2 진동자를 포함하는,
    이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 조절된 적어도 하나의 값을 기초로, 상기 조사 위치가 결정된 제1 레이저 빔의 단면의 조사 영역 내부에서 상기 제2 레이저 빔의 단면의 조사 위치가 가변되도록 제어하는,
    이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
15. 제1 레이저 빔을 출력하는 제1 레이저 발진기;
    제2 레이저 빔을 출력하는 제2 레이저 발진기;
    상기 제1 레이저 빔을 빔 형상 디자인부로 전송하는 제1 빔 전송계;
    상기 제2 레이저 빔을 빔 형상 디자인부로 전송하는 제2 빔 전송계;
    상기 전송된 상기 제1 레이저 빔의 빔 형상을 디자인하고, 상기 빔 형상이 디자인된 제1 레이저 빔을 빔 조합부로 전송하는 제1 빔 형상 디자인부;
    상기 전송된 상기 제2 레이저 빔의 빔 형상을 디자인하고, 상기 빔 형상이 디자인된 제2 레이저 빔을 빔 조합부로 전송하는 제2 빔 형상 디자인부;
    상기 제1 레이저 빔을 투과시키고, 상기 제2 레이저 빔을 반사시키되, 상기 투과된 제1 레이저 빔과 상기 반사된 제2 레이저 빔을 조합하여 동일한 경로로 전송하는 광학계를 포함하는 빔 조합부;
    일정 속도로 회전하며 상기 동일한 경로로 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 스캔함으로써, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 폴리곤 미러;
    상기 빔 조합부의 기울임 각도를 조절함으로써, 상기 가공 대상물 상의 상기 조사된 제1 레이저 빔과 상기 조사된 제2 레이저 빔 각각의 조사 위치가 결정되도록 제어하는 제어부; 및
    상기 폴리곤 미러에 의해 스캔된, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔이 상기 가공 대상물에 조사되기 전에, 상기 폴리곤 미러로부터 상기 스캔된 제1 레이저 빔 및 상기 스캔된 제2 레이저 빔을 전송받고, 상기 스캔된 제1 레이저 빔 및 상기 스캔된 제2 레이저 빔을 집광하는 집광부;를 포함하고,
    상기 집광부는, 입사되는 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 반사면을 통해 반사함으로써, 상기 가공 대상물에 조사되는 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔 각각의 폭 및 길이 중 적어도 하나를 상기 반사면의 곡률에 대응하여 축소시키는,
    이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치.
16. 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 장치에 의해 수행되는, 이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 방법에 있어서,
    제1 레이저 빔을 전송받고, 상기 제1 레이저 빔의 단면 형상을 제1 디자인하는 단계;
    제2 레이저 빔을 전송받고, 상기 제2 레이저 빔의 단면 형상을 제2 디자인하는 단계;
    광학계에 입사된 상기 제1 디자인된 제1 레이저 빔은 투과시키고, 상기 광학계에 입사된 상기 제2 디자인된 제2 레이저 빔은 반사시킴으로써, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 동일한 경로로 전송하는 단계;
    일정 속도로 회전하는 폴리곤 미러를 이용하여, 상기 동일한 경로로 전송된 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 스캔하는 단계;
    상기 폴리곤 미러에 의해 스캔된, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔이 가공 대상물에 조사되기 전에, 상기 폴리곤 미러로부터 상기 스캔된 제1 레이저 빔 및 상기 스캔된 제2 레이저 빔을 전송받고, 상기 스캔된 제1 레이저 빔 및 상기 스캔된 제2 레이저 빔을 집광하는 단계; 및
    상기 스캔된 제1 레이저 빔 및 상기 스캔된 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 단계;를 포함하되,
    상기 광학계의 기울임 각도를 조절함으로써, 상기 가공 대상물 상의 상기 조사된 제1 레이저 빔과 상기 조사된 제2 레이저 빔 각각의 조사 위치가 결정되고,
    상기 집광하는 단계에서는, 입사되는 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 반사면을 통해 반사함으로써, 상기 가공 대상물에 조사되는 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔 각각의 폭 및 길이 중 적어도 하나를 상기 반사면의 곡률에 대응하여 축소시키는,
    이종파장의 레이저 빔을 이용한 레이저 가공 방법.

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