Pyrex 기반 일체형 마이크로렌즈 어레이 설계·제작

Pyrex 기반 일체형 마이크로렌즈 어레이 설계·제작

광학 설계부터 헥사고널 마이크로렌즈 어레이 시제품 제작까지 대응합니다.

NANO-I는 광 조사 균일화, 빔 정형, 집광 및 광 분포 제어가 필요한 응용 분야를 대상으로 Pyrex 기반 일체형 마이크로렌즈 어레이 설계·제작을 지원합니다. 고객의 광원 조건, 조사 거리, 유효 면적, 초점 특성, 배열 구조 요구사항을 검토하여 목적에 맞는 마이크로 광학 구조를 설계하고, 시제품 제작까지 연계합니다.

Pyrex는 일반 플라스틱 소재에 비해 열에 강하고, 장시간 사용 환경에서도 치수 안정성이 우수한 유리계 소재입니다. 따라서 LED, 레이저, 의료·바이오 광학 모듈과 같이 열 발생 가능성이 있거나 반복적인 광 조사가 필요한 장치에서 안정적인 광학 구조를 구현하는 데 유리합니다.

또한 Pyrex 계열 보로실리케이트 유리는 가시광 및 근적외선 영역의 광학 응용에 검토 가능한 소재로, 사용 파장, 굴절률, 두께, 표면 상태, 코팅 조건을 함께 고려하여 마이크로렌즈 어레이의 초점 특성, 집광 특성 및 광 분포를 설계할 수 있습니다.

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헥사고널 마이크로렌즈 어레이

헥사고널 마이크로렌즈 어레이는 육각 배열 구조를 기반으로 미세 렌즈를 고밀도로 배치한 광학 부품입니다. 일반적인 단일 렌즈 또는 단순 확산판과 달리, 입사광을 미세 렌즈 단위로 분할·집광·확산시켜 원하는 광 분포를 형성할 수 있습니다.

특히 헥사고널 배열은 제한된 면적 안에서 렌즈를 조밀하게 배치할 수 있어, 소형 광학 모듈, LED·레이저 광원 제어, 피부미용 광조사 장치, 센서 광학계 등에 적용하기 적합합니다.

Pyrex 기반 일체형 구조

본 마이크로렌즈 어레이는 Pyrex 기반의 일체형 구조로 설계·제작 대응이 가능합니다. 개별 렌즈를 조립하거나 접합하는 방식이 아니라, 기판과 렌즈 배열부가 일체화된 구조를 적용할 수 있어 광학 정렬 안정성, 소형화, 내열성 및 치수 안정성 측면에서 장점을 가질 수 있습니다.

Pyrex는 열적 안정성이 우수하여 광원 구동 중 발생하는 온도 변화에 의한 변형 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한 유리계 소재 특성상 표면 안정성, 화학적 안정성, 내구성이 우수하여 산업용 광학 장치나 의료·바이오 광학 모듈처럼 장시간 안정성이 요구되는 분야에 적용하기 적합합니다.

특히 마이크로렌즈 어레이를 Pyrex 기판 위에 일체형으로 구현하면, 별도 렌즈 부품을 조립하는 방식에 비해 정렬 오차를 줄이고, 반복 사용 조건에서도 광학 배열 구조를 안정적으로 유지할 수 있습니다.

Pyrex 소재 적용 장점

• 우수한 내열성 : LED·레이저 광원 구동 시 발생하는 열 환경에 대응하기 유리합니다.
• 치수 안정성 : 온도 변화나 장시간 사용 조건에서도 구조적 안정성을 확보하는 데 도움이 됩니다.
• 광학적 안정성 : 투명 유리계 소재를 기반으로 광 전달 및 마이크로 광학 구조 구현에 적합합니다.
• 화학적 안정성 : 의료·바이오·산업용 장치와 같이 사용 환경 안정성이 필요한 분야에 적용하기 좋습니다.
• 일체형 구조 구현 : 기판과 렌즈 어레이를 하나의 구조로 설계하여 조립 오차를 줄일 수 있습니다.
• 소형 광학 모듈 적용성 : 얇고 안정적인 마이크로 광학 부품으로 소형 장치 내부에 적용할 수 있습니다.

Pyrex의 광학적 특성 검토

Pyrex 기반 마이크로렌즈 어레이는 단순히 열에 강한 유리 소재라는 장점뿐만 아니라, 광학 설계 관점에서도 파장별 투과 특성, 굴절률, 광원 파장 조건을 함께 검토할 수 있다는 장점이 있습니다. LED, Laser, 센서 광학계와 같이 특정 파장대의 광을 사용하는 장치에서는 사용 파장에 대한 투과 가능성, 집광 특성, 초점 조건, 광 분포 변화를 함께 고려해야 합니다.

일반적으로 Pyrex 계열 보로실리케이트 유리는 가시광 영역에서 투명도가 높고, 근적외선 영역까지 다양한 광학 응용에 검토될 수 있습니다. 또한 대표적인 Pyrex 7740 계열 자료에서는 589.3 nm 파장에서 굴절률이 약 1.474 수준으로 제시되며, 예를 들면 2mm 두께 기준으로 200 nm에서 3700 nm 영역의 광투과 곡선 자료가 제공됩니다.

다만 자외선, 가시광, 근적외선, 적외선 영역의 실제 투과율은 소재 등급, 두께, 표면 상태, 코팅 유무 및 가공 조건에 따라 달라질 수 있으므로 적용 파장별 검토가 필요합니다.

따라서 NANO-I는 마이크로렌즈 어레이 설계 시 단순 형상 설계뿐만 아니라, 사용 광원의 중심 파장, 파장 대역폭, 목표 조사 거리, 목표 면적, 초점 특성, 소재 굴절률 및 투과 특성을 함께 고려하여 적용 가능성을 검토합니다.

※ 파장별 투과율, 굴절률, 초점거리 및 광학 성능은 적용 소재 등급, 두께, 가공 조건, 표면 상태 및 고객 요구 사양에 따라 달라질 수 있으므로 프로젝트별로 별도 검토합니다.

NANO-I의 설계 대응 범위

NANO-I는 단순 부품 소개가 아니라, 적용 목적에 맞는 광학 구조 검토와 설계 대응을 수행합니다. 광원 특성, 조사 거리, 유효 면적, 모듈 크기, 사용 온도 조건, 파장 조건 등을 함께 고려하여 실제 장치에 적용 가능한 마이크로렌즈 어레이 구조를 검토합니다.

• 마이크로렌즈 어레이 기본 구조 설계
• 헥사고널 렌즈 배열 구조 검토
• Pyrex 기반 일체형 광학 구조 검토
• Pyrex 소재의 파장별 투과 특성 검토
• 소재 굴절률 기반 초점거리 및 집광 특성 검토
• 사용 광원 파장대별 마이크로렌즈 적용 가능성 검토
• 광원 조건에 따른 집광·확산 특성 검토
• 조사 거리 및 유효 면적 기반 광학 설계
• LED·Laser 광원 적용 가능성 검토
• 열 발생 광원 모듈 적용 가능성 검토
• 시제품 제작용 설계 파일 작성
• 제작 가능성 검토 및 샘플 제작 연계
• 광학 모듈 적용 구조 검토

주요 적용 분야

피부미용 및 스킨케어 광조사 모듈

LED 또는 레이저 광원을 피부 조사 영역에 균일하게 전달하기 위한 광학 부품으로 적용할 수 있습니다. 마이크로렌즈 어레이를 이용하면 광원의 국부적인 밝기 편차를 완화하고, 조사 면적 내 광 분포를 목적에 맞게 조정할 수 있습니다. Pyrex 기반 구조는 반복적인 광 조사와 열 발생 가능성이 있는 광원 모듈에 적용하기 유리합니다.

레이저 빔 정형 및 균일화

가우시안 형태의 레이저 빔을 목적에 맞게 분산하거나, 일정 영역에 보다 균일하게 조사하기 위한 광학계로 활용할 수 있습니다. 소형 레이저 모듈, 스캐닝 광학계, 광 조사 장치 등에 적용 가능합니다. 사용 파장과 굴절률 조건을 반영하면 초점거리, 빔 확산각, 조사 면적을 목적에 맞게 검토할 수 있습니다.

센서 및 검출 광학계

광을 특정 영역에 집광하거나, 센서 수광부에 맞게 광 분포를 조정하는 용도로 활용할 수 있습니다. Pyrex 기반 마이크로렌즈 어레이는 소형 센서 모듈, 바이오 센서, 검사 장비, 계측용 광학 모듈 등에 적용할 수 있습니다. 특히 850 nm, 940 nm, 1064 nm 등 근적외선 영역을 사용하는 센서 광학계에서는 파장별 투과 특성과 렌즈 형상 검토가 중요합니다.

의료·바이오 광학 모듈

소형 광학 모듈 내부에서 조사 균일성, 집광 효율, 부품 정렬 안정성이 필요한 경우 마이크로렌즈 어레이 구조를 검토할 수 있습니다. Pyrex 소재는 내열성, 화학적 안정성, 치수 안정성이 요구되는 광학 모듈에 적합한 후보 소재입니다.

산업용 광학 검사 장치

표면 검사, 패턴 조명, 광원 균일화, 미세 구조 관찰용 조명계 등에 적용 가능하며, 장비 구조에 맞는 주문형 광학 설계가 가능합니다. 장시간 구동되는 산업용 광원 장치에서는 Pyrex 기반의 내열성 및 구조 안정성이 장점으로 작용할 수 있습니다.

기술 차별성

NANO-I는 고객이 요구하는 단순 부품 사양만 검토하는 것이 아니라, 실제 적용 장치의 광학 조건을 함께 분석합니다. 광원 특성, 조사 거리, 모듈 크기, 유효 면적, 광 균일도 요구 조건을 기준으로 마이크로렌즈 어레이 구조를 검토하고, 제작 가능한 형태로 설계 방향을 제안합니다.

특히 헥사고널 배열 기반 마이크로렌즈 어레이는 소형 광학계에서 공간 활용성이 높고, 광 분포 제어에 유리하여 고부가가치 광학 모듈에 적용할 수 있습니다. 여기에 Pyrex 기반 일체형 구조를 적용하면 내열성, 치수 안정성, 광학 정렬 안정성을 함께 고려한 맞춤형 마이크로 광학 부품 설계가 가능합니다.

또한 NANO-I는 단순 형상 제작에 머무르지 않고, 사용 파장, 파장별 투과율, 소재 굴절률, 목표 조사 거리, 초점 특성, 모듈 장착 구조를 함께 검토하여 실제 제품 적용 가능성을 높이는 방향으로 설계를 지원합니다.

개발 프로세스

1. 적용 목적 및 광원 조건 확인
2. 사용 파장, 광원 출력, 파장 대역폭 검토
3. 조사 거리, 유효 면적, 광 분포 요구사항 검토
4. 사용 온도, 장착 구조, 모듈 환경 검토
5. Pyrex 소재의 투과 특성 및 굴절률 기반 광학 조건 검토
6. 마이크로렌즈 배열 구조 및 광학 조건 설계
7. Pyrex 기반 제작 가능성 검토
8. 시제품 제작 연계
9. 샘플 평가 및 응용 모듈 적용 검토