KR100738114B1 - 액츄에이터 및 이차원 스캐너 - Google Patents

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KR100738114B1
KR100738114B1 KR1020060044637A KR20060044637A KR100738114B1 KR 100738114 B1 KR100738114 B1 KR 100738114B1 KR 1020060044637 A KR1020060044637 A KR 1020060044637A KR 20060044637 A KR20060044637 A KR 20060044637A KR 100738114 B1 KR100738114 B1 KR 100738114B1
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신성호
이진호
조진우
고영철
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삼성전자주식회사
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Abstract

액츄에이터 및 이차원 스캐너가 개시된다. 본 발명의 액츄에이터 및 이차원 스캐너는 베이스 판, 서로 직교하는 가상의 제1축 또는 제2축 중 적어도 어느 하나를 중심으로 회동되는 가동판, 상기 제1축 위치에서 최소 크기를 갖고 상기 제2축에 평행한 방향으로 작용하는 자기력을 형성하는 자기장 형성부, 상기 제1축 또는 제2축 중 어느 하나와 동축으로 마련되며 상기 베이스 판 및 가동판을 연결하고 상기 가동판의 회동축이 되는 지지 부재, 상기 제1축과 동축으로 배치되는 동축부와 상기 동축부와 상기 제2축 방향으로 이격되는 이격부 및 상기 동축부와 이격부를 연결하는 연결부를 구비하는 구동 코일부를 포함한다.

Description

액츄에이터 및 이차원 스캐너{Actuator and two dimensional scanner}
도 1은 두 쌍의 영구 자석을 구비한 종래의 액츄에이터를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 액츄에이터에서 자속이 왜곡되는 상태를 도시한 평면도.
도 3은 한 쌍의 영구 자석과 경사지게 배치되는 종래의 스캐너 몸체를 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 스캐너 몸체에 대한 상세도.
도 5는 도 4에 대하여 자기력과 모멘트의 관계를 도시한 설명도.
도 6은 본 발명에 있어서 이차원 스캐닝 방법을 도시한 설명도.
도 7은 본 발명의 자기장 형성부를 도시한 평면도.
도 8a 는 본 발명에 있어서 자기력의 크기 구배를 수치해석적으로 구한 그래프.
도 8b는 도 8a의 결과를 얻기 위한 자석의 배치 관계를 도시한 사시도.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 있어서 곡선 형상의 연결부에 대한 효과를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명에 있어서 제2축과 동축으로 위치되는 지지 부재를 구비한 액츄에이터의 주요부를 도시한 평면도.
도 11은 본 발명에 있어서 제1축과 동축으로 위치되는 지지 부재를 구비한 액츄에이터의 주요부를 도시한 평면도.
도 12는 도 11의 실시예에 있어서 보조 코일부를 더 구비한 액츄에이터의 주요부를 도시한 평면도.
도 13은 도 12의 실시예에 있어서 구동 코일부 및 보조 코일부가 서로 다른 가닥의 코일로 마련되는 액츄에이터의 주요부를 도시한 평면도.
도 14는 본 발명에 있어서 짐발을 구비한 액츄에이터의 주요부를 도시한 평면도.
도 15는 본 발명의 이차원 스캐너의 주요부를 도시한 평면도.
도 16은 본 발명에 있어서 진동 억제판을 구비한 이차원 스캐너의 주요부를 도시한 평면도.
도 17a 및 도 17b는 본 발명에 있어서 가동판 및 짐발의 진동 모델을 도시한 설명도.
도 18a 및 도 18b는 본 발명에 있어서 가동판, 진동 억제판, 및 짐발의 진동 모델을 도시한 설명도.
도 19는 도 17a 및 도 17b의 진동 모델에 대한 주파수 응답을 도시한 그래프.
도 20은 도 18a 및 도 18b의 진동 모델에 대한 주파수 응답을 도시한 그래프.
도 21 및 도 22는 본 발명에 있어서 진동 억제판의 진동 억제 효과에 관한 수치 해석 결과를 도시한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
80...제1축 및 제2축의 교점 100...베이스 판
110...단자부 120...보조 단자부
151...제1축 지지 부재 152...제2축 지지 부재
153...중간 지지 부재 200...자기장 형성부
210a,210b...자석 220...요크
300...가동판 320...미러부
401,402...코일 400...구동 코일부
410...이격부 420...동축부
430...연결부 500...보조 코일부
600...짐발(gimbal) 700...진동 억제판
본 발명은 액츄에이터 및 이차원 스캐너에 관한 것으로, 특히 자석과 코일 사이에 작용하는 전자기력에 의하여 작동되는 액츄에이터 및 이차원 스캐너에 관한 것이다.
액츄에이터 및 이차원 스캐너는 바코드(bar code) 등의 1차원 광 신호 또는 동영상 등의 2차원 광 신호를 가시 화상으로 스캔하여 출력하는 디스플레이 장치나, 직선상에 배열된 1차원 광 신호 또는 평면상에 배열된 2차원 광 신호를 읽어 들여 이진(binary) 데이터화 하는 리딩(reading) 장치 등 여러 가지 용도로 사용된다. 이에 관하여 빔 프로젝터, 휴대용 프로젝터, 광 자이로스코프, 이미지 리더기, 기타 디스플레이 장치 등 다양한 예를 들 수 있다.
2차원 디스플레이 장치의 예를 들면, 액츄에이터 및 이차원 스캐너는 광을 반사하는 미러부를 구비하며 상기 미러부를 수평 및 수직 방향으로 회동시키면서 광 신호를 스캔함으로써 임의의 평면상에 프레임(frame) 단위의 가시 화상을 생성한다. 미러부가 수평 주파수 및 수직 주파수로 회동되면서 광 신호를 수평 및 수직 방향으로 주사하면, 복수의 주사선을(여기서 복수의 주사선은 미러부의 수평 주파수에 상응하는 회동으로써 구현된다.) 갖는 단위 프레임이(여기서 단위 프레임은 미러부의 수직 방향 1 주기 회동으로써 구현된다.) 단위 시간당 복수 개 스캔되면서 고해상도의 동화상을(여기서 동화상은 미러부의 수평 및 수직 주파수에 상응하는 회동으로써 구현된다.) 구현할 수 있다.
도 1은 두 쌍의 영구 자석(4,5)을 구비한 종래의 액츄에이터를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 액츄에이터에서 자속이 왜곡되는 상태를 도시한 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 수평축을 따라 대면되는 한 쌍의 자석(4,5), 수직축을 따라 대면되는 한 쌍의 자석(4',5'), 상기 두 쌍의 자석(4,4',5,5') 사이에 위치하며 구동 전원이 인가되는 코일부를 구비하는 스캐너 몸체(10), 상기 스캐너 몸체(10)에 마련되어 수평축 및 수직축을 중심으로 회동되면서 광을 반사하는 미러부(16)가 도시된다.
미러부(16)는 서로 직교하는 수평축 및 수직축 방향으로 각각 광을 반사함으 로써 가상의 이차원 평면에 원하는 광 화상을 스캔하기 위한 것이다. 서로 대면되는 두 쌍의 자석(4,4',5,5')은 수평축 및 수직축 각각에 평행한 자기장을 형성하고 스캐너 몸체(10)에 마련된 코일부에 구동 전원이 인가됨으로써, 수평축 및 수직축 각각을 중심으로 미러부(16)를 회동시키는 모멘트력(M1,M2)이 발생된다.
그러나, 4개의 자석(4,4',5,5') 배치를 위한 공간과 비용이 필요하므로 MEMS(micro electro mechanical system) 공정에 의하여 반도체 칩 형태의 마이크로 스캐너(1)로서 구현되는 경우, 칩 소형화가 곤란하고 부품 단가가 상승되는 문제점이 발생한다. 또한, 서로 직교하도록 배치된 두 쌍의 자석(4,4',5,5')에 의하여 자기장의 상호 간섭 및 교란이 발생하며, 이는 미러부(16)를 거동시키는 전자기력에 대하여 노이즈(noise)성분으로 작용하는 문제점이 있다.
도 3은 한 쌍의 영구 자석(4,5)과 경사지게 배치되는 종래의 스캐너 몸체(10)를 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3의 스캐너 몸체(10)에 대한 상세도이다. 도 5는 도 4에 대하여 자기력과 모멘트의 관계를 도시한 설명도이다. 도 1 및 도 2의 설명에서 언급된 자기장의 간섭 및 교란 문제를 개선하기 위하여, 도 3 내지 도 5에 도시된 스캐너(1)는 한 쌍의 자석(4,5)만을 구비하고 자기력선에 경사지게 배치된 스캐너 몸체(10)를 구비한다. 도 3 내지 도 5에 개시된 스캐너(1)는 미국특허 제 5,912,608호에 개시된다.
도 3을 참조하면, MEMS(micro electro mechanical system) 장치의 일종으로서 반도체 칩 형태로 마련되는 이차원 스캐너(1)가 도시된다. 도시된 이차원 스캐너(1)는, 실리콘 기판(11) 등의 절연판(2)(insulating plate)과, 상기 절연판(2) 상에 회동 가능하게 마련되며 광을 반사하여 이차원 화상을 스캔하는 스캐너 몸체(10)(scanner body)와, 상기 스캐너 몸체(10)와 대각선 방향으로 배치되는 한 쌍의 자석(4,5)과, 자석(4,5)의 주위에 마련되어 자기력선의 누설을 방지하는 자성체 요크(3)(yoke)와, 외부로부터 스캐너 몸체(10)에 구동 전원을 입력하는 연결핀(6)(connector pin)과, 스캐너 몸체(10)에 마련된 코일부(도 4 참조, 15A 및 15B)에 구동 전원을 공급하기 위하여 연결핀(6)과 코일부를 연결하는 본딩 와이어(8)(bonding wire) 및 본딩 패드(7)(bonding pad)를 구비한다.
도 4를 참조하면, 한 쌍의 자석(4,5) 사이에 대각선 방향으로 배치된 스캐너 몸체(10)가 도시된다. 스캐너 몸체(10)는 기판(11)(substrate)과, 기판(11)에 연결되는 제1 토션바(13A)(a first torsion bar)를 중심으로 회동되는 외부 가동판(12A)(outer movable plate)과, 제1 토션바(13A)와 수직인 상태로 외부 가동판(12A)에 연결되는 제2 토션바(13B)(a second torsion bar)를 중심으로 회동되는 내부 가동판(12B)(inner movable plate)과, 외부 가동판(12A) 상에 마련되는 외부 코일(15A)과, 내부 가동판(12B) 상에 마련되는 내부 코일(15B)과, 외부 코일(15A)의 양단부에 마련되는 외부 코일 단자(14A)와, 내부 코일(15B)의 양단부에 마련되는 내부 코일 단자(14B)와, 내부 가동판(12B)에 마련되어 광을 반사하는 미러부(16)를 구비한다.
도 5를 참조하면, 외부 코일(15A)에 전원 인가시 제1 토션바(13A)를 중심으로 외부 가동판(12A)을 회동시키는 모멘트력(H2) 및 내부 코일(15B)에 전원 인가시 제2 토션바(13B)를 중심으로 내부 가동판(12B)을 회동시키는 모멘트력(H1)이 도시 된다. 두 개의 모멘트력을 동시에 조절하면서 그 합력을 제어하면 자기력에 수직한 방향 및 평행한 방향을 중심으로 한 내부 가동판(12B)의 회동을 제어할 수 있다.
그러나, 내부 코일(15B) 및 외부 코일(15A) 중 어느 하나에 인가되는 전원을 독립적으로 제어하는 것이 아니라 내부 코일(15B) 및 외부 코일(15A)에 인가되는 전원을 동시에 제어해야 비로소 내부 가동판(12B)의 1축 제어(예를 들어 자기력에 평행한 방향을 중심으로 한 내부 가동판(12B)의 회동 제어)가 가능하므로, 내부 가동판(12B)을 원하는 진동수로 회동시키기 위한 제어 동작이 복잡해지는 문제가 있다.
2축 제어(자기력에 평행 및 수직 방향을 중심으로 한 내부 가동판(12B)의 회동 제어)시 그 제어 동작은 더욱 복잡해지는데, 내부 코일(15B) 및 외부 코일(15A)을 동시에 제어하여 자기력에 평행한 방향을 중심으로 한 모멘트력의 합력을 제어함은 물론, 자기력에 수직한 방향을 중심으로 한 모멘트력의 합력도 독립적으로 제어하여야 한다.
또한, 스캐너 몸체(10)의 경사진 배치는 칩 소형화를 곤란하게 하고, 자석(4,5)과 스캐너 몸체(10)의 이격 거리가 증가됨으로써 모멘트력의 분력이 낭비되므로 입력(내부 코일(15B) 및 외부 코일(15A)에 인가되는 전원) 대비 출력(내부 가동판(12B)의 회동각)의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 자기장의 누설이나 교란이 방지되고, 가동판의 회동 제어가 용이하며, 칩 소형화 및 효율화 에 유리한 액츄에이터 및 이차원 스캐너를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액츄에이터는,
베이스 판;
서로 직교하는 가상의 제1축 또는 제2축 중 적어도 어느 하나를 중심으로 회동되는 가동판;
상기 제1축 위치에서 최소 크기를 갖고 상기 제2축에 평행한 방향으로 작용하는 자기력을 형성하는 자기장 형성부;
상기 제1축 또는 제2축 중 어느 하나와 동축으로 마련되며 상기 베이스 판 및 가동판을 연결하고 상기 가동판의 회동축이 되는 지지 부재;
상기 가동판의 구동 전원이 인가되며 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭 형상을 갖도록 상기 가동판 상에 마련되는 것으로, 상기 제1축과 동축으로 배치되는 동축부, 상기 동축부와 상기 제2축 방향으로 이격되는 이격부, 및 상기 동축부와 이격부를 연결하는 연결부를 구비하는 구동 코일부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액츄에이터는,
베이스 판;
서로 직교하는 가상의 제1축 또는 제2축 중 상기 제1축 위치에서 최소 크기를 갖고 상기 제2축에 평행한 방향으로 작용하는 자기력을 형성하는 자기장 형성부;
상기 제1축과 동축으로 마련되며 상기 베이스 판에 연결되는 제1축 지지 부재를 중심으로 회동되는 짐발;
상기 짐발의 내측에 위치하는 것으로, 상기 제2축과 동축으로 마련되며 상기 짐발에 연결되는 제2축 지지 부재를 중심으로 회동되는 가동판;
상기 가동판의 구동 전원이 인가되며 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭 형상을 갖도록 상기 가동판 상에 마련되는 것으로, 상기 제1축과 동축으로 배치되는 동축부, 상기 동축부와 상기 제2축 방향으로 이격되는 이격부, 및 상기 동축부와 이격부를 연결하는 연결부를 구비하는 구동 코일부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이차원 스캐너는,
베이스 판;
서로 직교하는 가상의 제1축 또는 제2축 중 상기 제1축 위치에서 최소 크기를 갖고 상기 제2축에 평행한 방향으로 작용하는 자기력을 형성하는 자기장 형성부;
상기 제1축과 동축으로 마련되며 상기 베이스 판에 연결되는 제1축 지지 부재를 중심으로 회동되는 짐발;
상기 짐발의 내측에 위치하며 광을 반사하는 미러부를 구비하는 것으로, 상기 제2축과 동축으로 마련되며 상기 짐발에 연결되는 제2축 지지 부재를 중심으로 회동되는 가동판;
상기 가동판의 구동 전원이 인가되며 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭 형상을 갖도록 상기 짐발 상에 마련되는 것으로, 상기 제1축과 동축으로 배치되는 동축부, 상기 동축부와 상기 제2축 방향으로 이격되는 이격부, 및 상기 동축부와 이격부를 연결하는 연결부를 구비하는 구동 코일부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이차원 스캐너는,
베이스 판;
서로 직교하는 가상의 제1축 또는 제2축 중 상기 제1축 위치에서 최소 크기를 갖고 상기 제2축에 평행한 방향으로 작용하는 자기력을 형성하는 자기장 형성부;
상기 제1축과 동축으로 마련되며 상기 베이스 판에 연결되는 제1축 지지 부재를 중심으로 회동되는 짐발;
상기 짐발의 내측에 위치하는 것으로, 상기 제1축과 동축으로 마련되며 상기 짐발에 연결되는 중간 지지 부재를 중심으로 회동되는 진동 억제판;
상기 진동 억제판의 내측에 위치하며 광을 반사하는 미러부를 구비하는 것으로, 상기 제2축과 동축으로 마련되며 상기 진동 억제판에 연결되는 제2축 지지 부재를 중심으로 회동되는 가동판;
상기 가동판의 구동 전원이 인가되며 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭 형상을 갖도록 상기 짐발 상에 마련되는 것으로, 상기 제1축과 동축으로 배치되는 동축부, 상기 동축부와 상기 제2축 방향으로 이격되는 이격부, 및 상기 동축부와 이격부를 연결하는 연결부를 구비하는 구동 코일부; 를 포함하는 것을 특징 으로 한다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 첨부 도면에 도시된 바에 국한되지 않으며, 동일한 발명의 범위내에서 다양하게 변형될 수 있음을 밝혀둔다.
도 6은 본 발명에 있어서 이차원 스캐닝 방법을 도시한 설명도이다. 도 6의 (a)에서 수직축은 수평 주사각, 수평축은 시간을 나타낸다. 후술될 도 10을 참조하면 가동판(300) 중앙부에는 미러부(320)가 마련되어 광 신호를 반사한다. 여기서, 수평 주사각은 제2축을 중심으로 한 가동판(도 10 참조, 300)의 회동각이다. 수평 진동수는 제2축을 중심으로 한 가동판(300)의 회전 진동수로서 수직 진동수보다 고주파이다. 예를 들어, 가동판(300)은 수평 주사각 -15°~ 15°범위에서 수평 진동수 25 kHz로 정방향 및 역방향으로 주기적 회동된다.
도 6의 (b)에서 수직축은 수직 주사각, 수평축은 시간을 나타낸다. 여기서 수직 주사각은 제1축을 중심으로 한 가동판(300)의 회동각이다. 수직 진동수는 제1축을 중심으로 가동판(300)의 회동 주파수로서 수평 진동수보다 저주파이다. 예를 들어, 가동판(도 10 참조, 300)은 수직 주사각 -7 ~ 7°범위에서 수직 진동수 60 Hz로 정방향 및 역방향으로 주기적 회동된다. 편의를 위하여, 도 6에는 수직 주사각의 범위를 0 ~ 7°에 대해서만 도시하였다.
도 6의 (c)에서 수직축은 가동판의 수직 주사각, 수평축은 수평 주사각을 나타낸다. 가동판이 수평 주사각 및 수직 주사각 만큼 동시에 회동되면 한 프레임(frame)의 가시 화상이 형성된다. 주사선의 왜곡이 심한 프레임의 가장 자리는 버리고 유효 프레임 영역만을 디스플레이 영역으로 사용하는 것이 바람직하다. 수 평 진동수가 25 kHz이고 수직 진동수가 60 Hz인 경우, 약 400 개(즉, 25000/60 개이다.)의 주사선으로 구성되는 하나의 유효 프레임이 1초당 60개 디스플레이됨으로써 고해상도의 가시 화상을 디스플레이할 수 있다. 여기서, 수평 주사각, 수직 주사각, 수평 진동수, 및 수직 진동수에 관한 구체적인 수치는 설명의 편의상 예를 든 것일 뿐이며, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.
도 7은 본 발명의 자기장 형성부(200)를 도시한 평면도이다. 도 8a는 본 발명에 있어서 자기력의 크기 구배를 수치해석적으로 구한 그래프이다. 도 8b는 도 8a의 결과를 얻기 위한 자석(210a,210b)의 배치 관계를 도시한 사시도이다. 도 7 내지 도 8b를 함께 참조하면, 자기장 형성부(200)는 한 쌍의 자석(210a,210b)을 구비한다. 자기장 형성부(200)는, 자석(210a,210b)의 주변을 감싸며 자성체로 된 요크(220)를 함께 구비하는 것이 더욱 바람직하다. 도 8b에는 설명의 편의상 요크가 도시되지 않았다. 이하에서 제1축은 자기력선에 수직인 방향(x축 방향과 일치한다.)을 말하고, 제1축에 직교하는 제2축은 자기력선에 평행한 방향(y축 방향과 일치한다.)으로 정의된다.
자기장 형성부(200)는 제1축 위치에서 최소 크기를 갖고 제2축에 평행한 방향으로 작용하는 자기력을 형성한다. 요크(220)는 누설되는 자기력을 방지하며 자기력을 y축 방향으로 유도한다. 도 8a에는 한 쌍의 자석(210a,210b)이 이격되는 거리(D) 및 착자 조건을 달리하는 경우에, 자기력의 크기 구배가 도시된다. 도 8a의 수평축은 제1축 및 제2축의 교점(80)으로부터 제2축을 따른 거리를, 수직축은 자기력의 크기를 나타낸다. 자기력의 크기는 제1축 및 제2축의 교점(80) 위치에서 제1 축을 따라 최소값(B min)을 갖고, 제2축을 따라 자석(210a,210b)에 접근할수록 증가되며, 자석(210a,210b)의 표면에서 최대값(B max)을 갖는다.
도 10은 본 발명에 있어서 제2축과 동축으로 위치되는 지지 부재를 구비한 액츄에이터의 주요부를 도시한 평면도이다. 베이스 판(100), 가동판(300), 지지 부재, 자석(210a,210b), 구동 코일부(400)가 도시된다. 도 10 이하에서는 설명의 편의상 자석(210a,210b) 주위에 마련되는 요크(220)가 생략되었다. 베이스 판(100)은 액츄에이터 본체(미도시)에 고정된다. 베이스 판(100)에는 구동 코일부(400)의 말단이 연결되어 구동 신호가 입출력되는 단자부(110)가 마련된다. 자기장 형성부(200)로서 가동판(300)의 주위에 한 쌍의 자석(210a,210b)이 마련되어 제2축에 평행한 방향의 자기력을 가동판(300)에 작용한다. 자기력의 크기는 제1축 및 제2축의 교점(80)에서 최소값을 갖고 자석(210a,210b)의 표면에서 최대값을 갖는다.
가동판(300)은 제1축 또는 제2축 중 적어도 어느 하나를 중심으로 회동된다. 도 10에 도시된 가동판(300)의 경우, 제2축을 중심으로 회동되면 1차원 액츄에이터가 되고, 제1축 및 제2축으로 동시에 회동되면 2차원 액츄에이터가 된다. 지지 부재는 제1축 또는 제2축 중 어느 하나와 동축으로 마련되며 베이스 판(100) 및 가동판(300)을 연결하고 가동판(300)의 회동축이 된다. 도 10에 도시된 지지 부재는 제2축 지지 부재(152)로서 제2축과 동축으로 마련되며 가동판(300)의 회동축이 된다. 가동판(300)의 회동 방향에 따라 휨 또는 비틀림 변형되는 지지 부재는 탄성을 갖는 재질로 마련되는 것이 바람직하다. 도시된 제2축 지지 부재(152)는 가동판(300)의 제1축 회동시 휨 변형(bending deformation)되며, 가동판(300)의 제2축 회동시 비틀림 변형(torsional deformation)된다.
구동 코일부(400)는 동축부(420), 이격부(410), 및 연결부(430)를 구비하며 제1축 및 제2축의 교점(80)에 대하여 점대칭 형상을 갖도록 가동판(300) 상에 마련된다. 구동 코일부(400)에는 가동판(300)의 구동 전원이 인가된다. 동축부(420)는 제1축과 동축으로 배치되며, 이격부(410)는 동축부(420)와 제2축 방향을 따라 소정 거리 이격된다. 동축부(420)와 이격부(410)는 서로 평행하게 이격된 직선 형상인 것이 바람직하다. 연결부(430)는 동축부(420)와 이격부(410)를 서로 연결한다. 연결부(430)는 동축부(420)와 이격부(410)를 곡선 형상으로써 연결하며, 특히 일정한 곡률을 갖는 원호 형상인 것이 바람직하다.
즉, 이격부(410)는 제1축 및 제2축의 교점(80)으로부터 제2축 방향으로 이격된 위치에서 시작하여 제1축에 평행하게 연장되며, 연결부(430)는 이격부(410)의 말단에서 시작하여 제1축에 도달되기까지 원호 형상으로 연장되고, 동축부(420)는 연결부(430)의 말단에서 시작하여 제1축 및 제2축의 교점(80)을 향하여 이격부(410)와 동일한 길이만큼 직선 형상으로 연장되는 것이 바람직하다. 구동 코일부(400)는, 서로 연결되는 이격부(410), 연결부(430), 및 동축부(420)를 복수로 구비함으로써 제1축 및 제2축의 교점(80)에 대하여 점대칭을 이루는 폐곡선 형상으로 배치되는 것이 바람직하다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 있어서 곡선 형상의 연결부(430)에 대한 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 9a에는 곡선 형상의 연결부(430)를 갖는 라운드형 코일(401)을 도시하였고, 도 9b에는 직각으로 꺾인 연결부(430')를 갖는 사각형 코 일(401')을 도시하였다. 다음의 표 1에는 이들 코일(401)의 성능에 대한 수치 해석 결과를 표시하였다.
도 9a의 라운드형 코일 도 9b의 사각형 코일 비율 (라운드형 코일/사각형 코일
전류(mA) 46.3 49.3 0.93
모멘트(μNㆍμm) 5094095 5093555 1.00
코일 길이(μm) 577934 620580 0.93
소모 전력(mW) 105 127 0.827
표 1을 참조하면, 도 9a에 도시된 곡선형 연결부(430)를 갖는 라운드형 코일(401)이 도 9b에 도시된 직각 연결부(430')를 갖는 사각형 코일(401')에 비하여 모멘트 동일 조건에서 전류 소모량, 코일 길이, 소모 전력 측면에서 유리한 효과(전류 소모량 및 코일 길이 약 7%, 소모 전력 약 17%)를 갖는 것을 알 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 가동판(300)은 플레밍의 왼손 법칙에 따라 제1축을 중심으로 회동된다. 즉, 자기력의 방향 및 전류의 방향(도시된 바에 의하면 시계 방향)이 도시된 바와 같다고 하면, 제1사분면(I) 및 제2사분면(II)에 위치한 이격부(410) 및 연결부(430)에는 x-y평면으로부터 돌출되는 방향(z축 양의 방향)의 전자기력(411)이 발생하고, 음(-)의 x축과 동축으로 위치한 동축부(420)에는 x-y평면으로부터 돌출되는 방향(z축 양의 방향)의 전자기력이 발생하며, 제3사분면(III) 및 제4사분면(IV)에 위치한 이격부(410) 및 연결부(430)에는 x-y평면을 향해 들어가는 방향(z축 음의 방향)의 전자기력이 발생하며, 양(+)의 x축과 동축으로 위치한 동축부(420)에는 x-y평면을 향해 들어가는 방향(z축 음의 방향)의 전자기력(421)이 발생한다.
동축부(420)에 발생하는 전자기력은 제1축을 중심으로 한 모멘트력(Tx)에 영향을 미치지 못한다. 이격부(410) 및 연결부(430)에 발생하는 전자기력이 제1축에 대하여 대칭이므로, 제1축을 중심으로 한 모멘트력(Tx)이 발생되는 것은 플레밍의 왼손 법칙에 따라 당연하다.
이하에서는 제1사분면(I) 및 제4사분면(IV)에 위치한 이격부(410), 동축부(420), 연결부(430)를 참조하며 제2축을 중심으로 한 모멘트력(Ty)에 대하여 알아본다. 가동판(300)은 제2축을 따른 자기력의 크기 구배 및 구동 코일부(400)의 배치 형상에 의하여 발생되는 회전 모멘트에 의하여 제2축을 중심으로 회동된다.
즉, 동축부(420) 위치에서 자기력의 크기가 최소이므로 동축부(420)에서 발생되는 전자기력은 이격부(410)에서 발생되는 전자기력보다 작다. 제1사분면(I) 및 제4사분면(IV)에 위치한 연결부(430)에서 비슷한 크기의 전자기력이 발생되지만, 제1사분면(I)에 위치한 연결부(430)가 제2축으로부터 더 멀리 떨어져 있다. 따라서, 제1사분면(I) 및 제4사분면(IV)에서 발생되는 전자기력의 합력은 x-y평면으로부터 돌출되는 방향(z축 양의 방향)으로 작용하고, 제2사분면(II) 및 제3사분면(III)에서 발생되는 전자기력의 합력은 이와 대칭으로서 x-y평면을 향해 들어가는 방향(z축 음의 방향)으로 작용하며, 가동판(300)은 제2축을 중심으로 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 회동된다.
제2축을 중심으로 한 모멘트력(Ty)의 크기는 구동 코일부(400)의 형상이 도 10과 같다고 가정하면 자기력의 크기 구배에 따라 달라진다. 표 2는 자기력의 크기 구배에 따라, 제1축을 중심으로 한 모멘트력(Tx)과 제2축을 중심으로 한 모멘트력(Ty)의 크기에 대한 수치 해석 결과를 나타낸다.
Bmin/Bmax Tx Ty
1.0 514 0
0.9 506 23
0.8 498 46
0.7 490 69
0.6 483 92
0.5 475 115
0.4 467 138
일 실시예로서, 가동판(300)은 제1축 또는 제2축 중 어느 하나를 중심으로 공진에 의하여 회동됨으로써, 제1축 및 제2축을 중심으로 서로 다른 진동수로 회동된다. 구동 코일부(400)에는 가동판(300)의 회동을 위한 구동 전원이 인가된다. 일 실시예로서, 제1진동수 및 제2진동수(가동판(300)의 제2축 회동에 대한 고유진동수와 일치한다.)를 중첩적으로 갖는 구동 전원이 구동 코일부(400)에 인가됨으로써, 가동판(300)은 제1축을 중심으로 제1진동수로 회동되고 제2축을 중심으로 제2진동수로 공진에 의하여 회동된다.
단일한 가닥의 코일(401)로써 마련되는 구동 코일부(400)에 단일한 주파수의 구동 전원이 입력되면, 가동판(300)은 제1축 및 제2축을 중심으로 동일한 진동수로 회동된다. 구동 코일부(400)에 2개 이상의 주파수가 중첩된 구동 전원이 입력되면, 가동판(300)은 제1축 및 제2축을 중심으로 서로 다른 진동수로 회동될 수 있다. 예를 들어 구동 전원에 제1진동수 및 제2진동수가 중첩되어 있고 가동판(300)의 제2축 회동에 대한 고유 진동수가 제2진동수와 일치하는 경우, 가동판(300)은 제1축을 중심으로 제1진동수로 회동되고 제2축을 중심으로 제2진동수로 공진에 의하여 회동된다. 물론, 구동 전원의 주파수 중첩으로 인하여, 제1축을 중심으로 한 제2진동수의 회동 성분이 존재하지만 상대적으로 고주파인 제2진동수 성분은 제1진동수에 대한 노이즈(noise)로서 무시될 수 있고, 제2축을 중심으로 한 제1진동수의 회동 성분이 존재하지만 그 진폭(정역 방향의 회동각을 말한다.)이 제2축을 중심으로 한 제2진동수의 공진 진폭에 비하여 작으므로 무시될 수 있다.
도시된 바에 한정되지 않고 구동 코일부(400)가 두 가닥의 코일(401)로써 마련되는 경우, 하나의 구동 코일부(400)에 제1진동수의 구동 전원이 입력되고 나머지 구동 코일부(400)에 제2진동수의 구동 전원이 입력되는 실시예도 가능하다. 이 경우에도, 가동판(300)의 제1축 및 제2축을 중심으로 한 거동은 상술한 바와 동일하다.
도 11은 본 발명에 있어서 제1축과 동축으로 위치되는 지지 부재를 구비한 액츄에이터의 주요부를 도시한 평면도이다. 도시된 가동판(300)의 경우, 제1축을 중심으로 회동되면 1차원 액츄에이터가 되고, 제1축 및 제2축으로 동시에 회동되면 2차원 액츄에이터가 된다. 도시된 지지 부재는 제1축 지지 부재(151)로서 제1축과 동축으로 마련되며, 베이스 판(100)과 가동판(300)을 탄력적으로 연결하고, 가동판(300)의 회동축이 된다. 제1축 지지 부재(151)는 가동판(300)의 제2축 회동시 휨 변형(bending deformation)되며, 가동판(300)의 제1축 회동시 비틀림 변형(torsional deformation)된다. 도 10과 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타내므로 구성 및 작용에 대한 설명의 중복적인 기재는 생략한다.
도 12는 도 11의 실시예에 있어서 보조 코일부(500)를 더 구비한 액츄에이터의 주요부를 도시한 평면도이다. 도시된 액츄에이터는 보조 코일부(500)를 더 구비한다. 보조 코일부(500)는 구동 코일부(400)의 둘레에 배치되는 것으로 제1축 및 제2축의 교점(80)을 중심으로 난원(卵圓) 형상으로 배치된다. 보조 코일부(500)에 시계 방향의 전류가 인가된다고 하면, 제1축을 기준으로 일측의 전자기력은 x-y평면으로부터 돌출되는 방향(z축 양의 방향)으로 작용하고, 타측의 전자기력은 이와 x축 대칭으로서 x-y평면을 향해 들어가는 방향(z축 음의 방향)으로 작용하며, 가동판(300)은 제1축을 중심으로 위에서 아래쪽으로 회동된다.
일 실시예로서, 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)가 동일한 가닥의 코일(401)로써 마련되는 경우, 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)의 말단은 동일한 단자부(110)에 연결된다. 또한, 제1진동수 및 제2진동수(가동판(300)의 제2축 회동에 대한 고유진동수와 일치한다.)를 중첩적으로 갖는 구동 전원이 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)에 인가됨으로써, 가동판(300)은 제1축을 중심으로 제1진동수로 회동되고 제2축을 중심으로 제2진동수로 공진에 의하여 회동된다. 제1축을 중심으로 한 모멘트력(Tx)은 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500) 모두에 의하여 발생되므로, 보조 코일부(500)는 제1축 모멘트력(Tx)을 증가시키는 역할을 한다. 제2축을 중심으로 한 모멘트력(Ty)은 구동 코일부(400)에 의하여서만 발생된다. 도 11과 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타내므로 구성 및 작용에 대한 설명의 중복적인 기재는 생략한다.
도 13은 도 12의 실시예에 있어서 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)가 서로 다른 가닥의 코일(401,402)로 마련되는 액츄에이터의 주요부를 도시한 평면도이다. 일 실시예로서, 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)는, 서로 다른 가닥의 코일(401,402)로 마련됨으로써 서로 다른 진동수의 구동 전원을 독립적으로 인가할 수 있다.
일 실시예로서, 제1진동수를 갖는 구동 전원이 보조 코일부(500)에 인가되고 제2진동수(가동판(300)의 제2축 회동에 대한 고유진동수와 일치한다.)를 갖는 구동 전원이 구동 코일부(400)에 각각 인가됨으로써, 가동판(300)은 제1축을 중심으로 제1진동수로 회동되고 제2축을 중심으로 제2진동수로 공진에 의하여 회동된다.
일 실시예로서, 베이스 판(100)에는 구동 코일부(400)의 양단부가 연결되는 단자부(110)와, 보조 코일부(500)의 양단부가 연결되는 보조 단자부(120)가 마련된다. 도 12와 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타내므로 구성 및 작용에 대한 설명의 중복적인 기재는 생략한다.
도 14는 본 발명에 있어서 짐발(600)을 구비한 액츄에이터의 주요부를 도시한 평면도이다. 도시된 액츄에이터는 베이스 판(100), 한 쌍의 자석(210a,210b), 짐발(600)(gimbal), 가동판(300), 구동 코일부(400), 제1축 지지 부재(151)를 구비한다. 짐발(600)은 제1축 지지 부재(151)를 중심으로 회동된다. 제1축 지지 부재(151)는 베이스 판(100)과 짐발(600)을 탄력적으로 연결하며 짐발(600)의 회동축이 된다. 가동판(300)은 짐발(600)의 내측에 위치하며 제2축 지지 부재(152)를 중심으로 회동된다. 제2축 지지 부재(152)는 짐발(600)과 가동판(300)을 탄력적으로 연결하며 가동판(300)의 회동축이 된다. 도시된 제1축 및 제2축 지지 부재(152)는 짐발(600) 및 가동판(300)의 회동 방향에 따라 휨 변형될 수도 있지만, 서로 독립적으로 비틀림 변형만 되는 것도 무방하다. 즉, 제1축 지지 부재(151) 및 제2축 지지 부재(152)가 모두 마련되는 경우, 짐발(600) 및 가동판(300)의 제1축 회동시 제1축 지지 부재(151)가 비틀림 변형되고, 짐발(600)의 제2축 회동은 제1축 지지 부재(151)에 의하여 억제되며, 가동판(300)의 제2축 회동시 제2축 지지 부재(152)가 비틀림 변형되는 것이 바람직하다.
구동 코일부(400)는 가동판(300) 상에 마련되며 동축부(420), 이격부(410), 연결부(430)를 구비한다. 보조 코일부(500)는 짐발(600) 상에 마련되며 제1축 및 제2축의 교점(80)을 중심으로 난원(卵圓) 형상으로 배치된다.
가동판(300)은, 제2축을 따른 자기력의 크기 구배 및 구동 코일부(400)의 배치 형상에 의하여 발생되는 회전 모멘트에 의하여 제2축을 중심으로 회동된다. 짐발(600) 및 가동판(300)은 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)에서 발생되는 전자기력에 의하여 제1축을 중심으로 회동된다.
일 실시예로서, 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)는 동일한 가닥의 코일(401)로써 마련된다. 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)에 단일 주파수의 구동 전원이 인가되면 짐발(600) 및 가동판(300)은 동일한 진동수로 회동될 것이다. 제1진동수 및 제2진동수(가동판(300)의 제2축 회동에 대한 고유진동수와 일치한다.)를 중첩적으로 갖는 구동 전원이 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)에 인가됨으로써, 짐발(600) 및 가동판(300)은 제1축을 중심으로 제1진동수로 회동되고 가동판(300)은 제2축을 중심으로 제2진동수로 공진에 의하여 회동된다. 베이스 판(100)은 구동 코일부(400)에 전원을 인가하는 단자부(110)를 구비한다.
도시되지는 않았지만, 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)는, 서로 다른 가닥의 코일(401,402)로 마련됨으로써 서로 다른 진동수의 구동 전원을 독립적으로 인가할 수 있다. 일 실시예로서, 제1진동수를 갖는 구동 전원이 보조 코일부(500)에 인가되고 가동판(300)의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 갖는 구동 전원이 구동 코일부(400)에 각각 인가됨으로써, 짐발(600) 및 가동판(300)은 제1축을 중심으로 제1진동수로 회동되고 가동판(300)은 제2축을 중심으로 제2진동수로 공진에 의하여 회동된다. 베이스 판(100)은 보조 코일부(500)에 전원을 인가하는 보조 단자부(120)를 더 구비할 수 있다.
가동판(300)에는 광을 반사하는 미러부(320)가 구비된다. 예를 들어 짐발(600)이 수직 주사각 -7 ~ 7°범위에서 수직 진동수 60 Hz로 정방향 및 역방향으로 주기적 회동된다. 수직 진동수는 제1진동수를 말한다. 한편, 가동판(300)의 제2축 중심 회동에 대한 고유 진동수는 25 kHz이다. 가동판(300)은 수평 주사각 -15°~ 15°범위에서 수평 진동수 25 kHz로 정방향 및 역방향으로 공진에 의하여 회동된다. 수평 진동수는 제2진동수를 말한다. 짐발(600) 및 가동판(300)이 수직 진동수로 회동되고, 가동판(300)이 수평 진동수로 회동된다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 약 400 개(즉, 25000/60 개이다.)의 주사선으로 구성되는 하나의 유효 프레임이 1초당 60개 디스플레이되면서 고해상도의 가시 화상을 디스플레이할 수 있다. 가동판(300)은 상술한 바와 같은 2차원 화상의 스캐너 장치 외에, 도시되지 않은 다양한 용도로 사용될 수 있다. 도 13과 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타내므로 구성 및 작용에 대한 설명의 중복적인 기재는 생략한다.
도 15는 본 발명의 이차원 스캐너의 주요부를 도시한 평면도이다. 본 발명의 이차원 스캐너는 베이스 판(100), 한 쌍의 자석(210a,210b), 짐발(600), 가동판(300), 짐발(600) 상에 마련되는 구동 코일부(400)를 구비한다.
짐발(600)은 제1축과 동축으로 베이스 판(100)에 연결되는 제1축 지지 부재(151)를 중심으로 회동된다. 가동판(300)은 짐발(600)의 내측에 위치하며, 광을 반사하는 미러부(320)를 구비하고, 제2축과 동축으로 짐발(600)에 연결되는 제2축 지지 부재(152)를 중심으로 회동된다. 구동 코일부(400)는 제1축 및 제2축의 교점(80)에 대하여 점대칭 형상으로 마련되며, 제1축과 동축으로 배치되는 동축부(420), 동축부(420)와 제2축 방향으로 이격되는 이격부(410), 및 동축부(420)와 이격부(410)를 연결하는 연결부(430)를 구비한다. 구동 코일부(400)의 둘레에 배치되는 것으로 상기 제1축 및 제2축의 교점(80)을 중심으로 난원(卵圓) 형상으로 배치되는 보조 코일부(500)가 더 마련되는 것이 바람직하다.
구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)에 대한 구성 및 작용은 이미 상술된 바와 동일하다. 수직 주사각 및 수직 진동수와 수평 주사각 및 수평 진동수에 대한 가동판(300)의 거동도 이미 상술된 바와 동일하다. 구동 코일부(400)가 짐발(600) 상에 설치되는 것이 도 14의 실시예와 구별되며, 이러한 차이점에 의하여 가동판(300)의 크기 및 회전 관성을 줄일 수 있고 가동판(300)의 고유 진동수를 도 14에 비하여 증가시킬 수 있다. 도 14와 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타내므로 구성 및 작용에 대한 설명의 중복적인 기재는 생략한다.
이미 상술된 바와 같이, 구동 코일부(400) 및 보조 코일부(500)에는 제1진동수 및 제2진동수를 중첩적으로 갖는 동일한 구동 전원이 입력되거나 제1진동수 및 제2 진동수를 갖는 독립된 구동 전원이 각각 입력될 수 있으며, 가동판(300)은 제1축 및 제2축을 중심으로 서로 다른 진동수로 회동될 수 있다.
예를 들어, 가동판(300)의 제2축 회동에 대한 고유 진동수가 제2진동수와 일치하고 제1축 지지 부재(151) 및 제2축 지지 부재(152)가 비틀림 변형만 가능한 경우, 짐발(600) 및 가동판(300)은 제1축을 중심으로 제1진동수로 회동되고 제2축을 중심으로 제2진동수로 회동된다. 여기서, 가동판(300)의 제2축을 중심으로 한 회동은 제2 진동수의 공진 회동이다. 물론, 구동 전원의 주파수 중첩으로 인하여, 제1축을 중심으로 한 제2진동수의 회동 성분이 존재하지만 상대적으로 고주파인 제2진동수 성분은 제1진동수에 대한 노이즈로서 무시될 수 있다. 또한, 제2축을 중심으로 한 제1진동수의 회동 성분이 존재하지만 그 진폭(정역 방향의 회동각을 말한다.)이 제2진동수의 공진 진폭에 비하여 작으므로 무시될 수 있다.
도 16은 본 발명에 있어서 진동 억제판(700)을 구비한 이차원 스캐너의 주요부를 도시한 평면도이다. 도시된 진동 억제판(700)은 짐발(600)의 내측에 위치하고, 제1축과 동축으로서 짐발(600)에 연결되는 중간 지지 부재(153)를 중심으로 회동된다. 가동판(300)은 진동 억제판(700)의 내측에 위치하며, 광을 반사하는 미러부(320)를 구비하고, 제2축과 동축으로서 진동 억제판(700)에 연결되는 제2축 지지 부재(152)를 중심으로 회동된다. 구동 코일부(400)는 짐발(600) 상에 마련된다.
도 15 이전의 실시예에서는, 제1진동수(도 6의 수직 진동수로서 예를 들어 60 Hz) 및 제2진동수(도 6의 수평 진동수로서 예를 들어 25 kHz)의 구동 전원이 모두 인가되는 경우, 제1축을 중심으로 한 제2진동수(25 kHz)의 회동 성분이 존재하지만 상대적으로 고주파인 제2진동수 성분은 제1진동수에 대한 노이즈로서 무시된다고 보았다.
그러나, 제1축을 중심으로 한 제2진동수의 회동 성분이 짐발(600)에 작용하는 것은 무시할 수 있지만 가동판(300)에 작용하는 성분은 제거되는 것이 바람직하다. 광 신호의 수직 진동수에 영향을 주는 것은 짐발(600)의 회동이 아니라 가동판(300)의 회동이며, 가동판(300)이 제1축을 중심으로 제1진동수(예를 들어 60 Hz) 및 제2진동수(예를 들어 25 kHz)로 회동되는 경우 수직 진동수에 중첩된 25 kHz의 성분을 진동 억제판(700)에 의하여 제거하면 스캔 품질을 크게 개선할 수 있다. 즉, 제1축을 중심으로 제1진동수 및 제2진동수가 중첩된 상태로 회동되는 가동판(300)에 대하여, 진동 억제판(700)은 제2진동수의 회동 성분을 억제한다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명에 있어서 가동판(300) 및 짐발(600)의 진동 모델을 도시한 설명도이다. 제1축 지지 부재(151)를 중심으로 한 짐발(600)의 회동각은 참조부호 θ2로 도시되었다. 제1축에 대한 회전체인 짐발(600) 및 가동판(300)의 질량 관성 모멘트(mass moment of inertia)는 J2, 제1축 지지 부재(151)의 비틀림 탄성계수(torsional elasticity coefficient)는 K2, 댐핑 계수(damping coefficient)는 B2, 구동 코일부(400)에서 발생된 모멘트력은 T2로 표시된다. J2,K2,B2는 일정한 상수이며, θ2 및 T2는 시간의 함수로서 변수이다. 상기 진동 모델의 동적 방정식(dynamic equation)은 다음과 같이 표현된다.
Figure 112006034684623-pat00001
T2(t)를 입력변수로 θ2(t)를 출력변수로 보고, 전달함수(transfer function)를 구하기 위하여, θ2(t)에 대한 초기 조건(initial condition)을 0 으로 놓는다. 그리고, 수학식 1을 라플라스 변환하고 전달함수 M2(s)를 구하면 다음과 같다.
Figure 112006034684623-pat00002
Figure 112006034684623-pat00003
Figure 112006034684623-pat00004
Wn는 고유진동수이며, ξ는 감쇠비(damping ratio)를 나타낸다. 전달함수 M2(s)에 대한 주파수 응답(frequency response) M2(jw)을 구하기 위하여 수학식 2에 s= jw 를 대입한다. 설명의 편의상, 이득(gain)성분인 1/K2의 영향을 제거하기 위하여 주파수 응답의 크기인 |M2(jw)| 를 정규화한다. 정규화된(normalized) 주파수 응답의 크기인 |m2(jw)| 는 다음과 같다.
Figure 112006034684623-pat00005
도 19는 도 17a 및 도 17b에 도시된 가동판(300) 및 짐발(600)의 진동 모델에 대한 주파수 응답을 도시한 그래프이다. x축은 진동수를 나타내고 y축은 정규화된(normalized) 주파수 응답의 크기 |m2(jw)| 를 나타낸다. 고유진동수가 상수인 경우에 감쇠비 ξ 의 변화가 주파수 응답의 크기 |m2(jw)| 에 주는 영향이 도시된다. 대부분의 시스템은 1보다 작은 감쇠비를 갖는 부족 감쇠 시스템(under damped system)이다. 감쇠비를 증가시키면 주파수 응답의 크기 |m2(jw)| 를 감소시킬 수 있다. 그러나, 댐핑 장치를 액츄에이터 또는 이차원 스캐너에 마련하는 것은 재질 선택 및 비용 측면에서 볼 때, 본 발명에서 추구하는 바는 아니다.
본 발명의 액츄에이터 또는 이차원 스캐너는 매우 작은 댐핑을 갖는다. 도 19를 참조하면 감쇠비 ξ가 0에 접근할 때 주파수 응답의 크기 |m2(jw)|가 1이 되는 진동수(설명의 편의상 이를 임계 진동수로 부른다.)는
Figure 112006034684623-pat00006
이다. 이는 수학식 2를 풀어 보면 쉽게 유도된다. 일반적인 진동 시스템에서 가진 주파수가 상기 임계 진동수보다 큰 경우 주파수 응답의 크기가 1보다 작아지므로 진동 억제 효과를 기대할 수 있다. 본 발명에서는 가동판(300) 및 짐발(600)에 진동 억제판(700)을 추가한 전체 시스템의 임계 진동수를 가진 주파수보다 작은 값이 되도록 하는 것이 목적이다. 이하에서는 이에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명에 있어서 가동판(300), 진동 억제판(700), 및 짐발(600)의 진동 모델을 도시한 설명도이다. 제1축 지지 부재(151)를 중심으로 한 짐발(600)의 회동각은 참조부호 θ2로 도시되었다. 짐발(600)의 질량 관성 모멘트(mass moment of inertia)는 J2, 제1축 지지 부재(151)의 비틀림 탄성계수(torsional elasticity coefficient)는 K2, 짐발(600)의 댐핑 계수(damping coefficient)는 B2, 구동 코일부(400)에서 발생되어 짐발(600)에 작용하는 모멘트력은 T2로 표시된다. J2,K2,B2는 일정한 상수이며, θ2 및 T2는 시간의 함수로서 변수이다.
중간 지지 부재(153)를 중심으로 한 진동 억제판(700) 및 가동판(300)의 회동각은 θ1, 중간 지지 부재(153)를 중심으로 한 진동 억제판(700) 및 가동판(300)의 질량 관성 모멘트는 J1, 중간 지지 부재(153)의 비틀림 탄성계수는 K1, 진동 억제판(700) 및 가동판(300)의 댐핑 계수는 B1, 진동 억제판(700) 및 가동판(300)에 작용하는 모멘트력은 T1으로 표시된다. J1,K1,B1은 일정한 상수이며, θ1 및 T1는 시간의 함수로서 변수이다. 제1축과 동축인 중간 지지 부재(153)를 중심으로 한 진동 억제판(700) 및 가동판(300)의 회동에 관심이 있으므로 입력은 T1이고 출력은 θ1이다. 제1진동수 및 제2진동수의 가진력을 포함한 입력 T1을 고려하는 조건에서 , θ1에 대한 주파수 응답을 구하면 도 20과 같다.
도 20은 도 18a 및 도 18b에 도시된 가동판(300), 짐발(600), 및 진동 억제판(700)의 진동 모델에 대한 주파수 응답을 수치 해석적으로 구한 그래프이다. x축은 진동수를 나타내고 y축은 주파수 응답의 크기를 나타낸다. 도 19는 전달함수(θ 2/T2)의 주파수 응답으로서 임펄스 입력에 대한 주파수 응답을 도시한 그래프인데 반해, 도 20은 입력 T1을 구체적으로 고려하여 θ1의 주파수 응답을 도시한 그래프이다.
중간 지지 부재(153)는 제1축과 동축으로 마련되므로 첫번째 피크(peak)값은 제1진동수인 60Hz에서 발생된다. 두번째 피크값은 진동 억제판(700)의 고유 진동수(중간 지지 부재(153)를 중심으로 한 회동에 대한 것이다.)인 8kHz에서 발생된다. 세번째 피크값은 제2진동수인 25kHz에서 발생된다. 이외에도 다른 피크값이 존재할 수 있지만 크게 보면 상기 세개의 피크값이 대표적이다.
즉, 진동 억제판(700)은 제1축을 중심으로 한 회동에 대한 고유진동수가 제1진동수보다 크고 제2진동수보다 작은 값을 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 진동 억제판(700)은 제1축을 중심으로 한 회동에 대한 고유진동수가 제2진동수의 70% (즉,
Figure 112006034684623-pat00007
)이하인 값을 갖는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 가진 주파수인 제2진동수에서 주파수 응답 크기를 1보다 작은 값으로 억제하려면, 상술한 바와 같이 진동 억제판(700)을 추가한 전체 시스템의 임계 진동수를 제2진동수보다 작은 값이 되도록 해야 한다. 이는 가동판(300)의 질량 관성 모멘트 등을 무시하면 진동 억제판(700)의 고유 진동수(상기 임계 진동수의 70%에 근사한다.)가 제2진동수의 70% 이하인 값을 갖는 것과 등가이다. 그리고, 진동 억제판(700)의 고유 진동수가 제1진동수보다 큰 것은, 제1진동수에서 가동판(300)의 주파수 응답이 감쇠되는 것을 방지하기 위함이다.
도 20에 도시된 바에 의하면 진동 억제판(700)의 고유 진동수는 8kHz이며, 제1진동수인 60Hz보다 크고 제2진동수인 25kHz의 70% 이하인 값이다. 따라서, 진동 억제판(700)은 제1축을 중심으로 한 가동판(300)의 회동에 대하여 제1진동수 대역의 회동은 통과시키고 제2진동수 대역의 진동은 억제하는 저역 통과 필터가 된다.
도 21 및 도 22는 진동 억제판(700)의 진동 억제 효과에 관한 수치 해석 결과를 도시한 그래프이다. 수평축은 시간을 수직축은 수직 주사각을 나타낸다. 도 21은 제1축 지지 부재(151)를 중심으로 한 짐발(600)의 회동각인 θ2에 관한 제1진동수(수직 주파수로서 60Hz) 및 이에 중첩된 제2진동수(수평 주파수로서 25kHz) 성분을 도시한다. 도 22는 중간 지지 부재(153)를 중심으로 한 진동 억제판(700) 및 가동판(300)의 회동각인 θ1에 관한 제1진동수(수직 주파수로서 60Hz)를 도시한다. θ1에 있어서 제2진동수(수평 주파수로서 25kHz) 성분이 크게 억제되는 것을 볼 수 있다.
이상에서 구체적인 수치를 사용하여 진동 억제판(700)의 작용을 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 첨부 도면에는 설명의 편의를 위하여 본 발명의 실시예가 크게 확대되어 도시되지만 본 발명의 액츄에이터와 이차원 스캐너는 MEMS(micro electro mechanical system) 공정에 의하여 반도체 칩 형태의 마이크로 스캐너로서 구현되기에 매우 적합한 구조이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 액츄에이터 및 이차원 스캐너에 따르면, 한 쌍의 자석 및 요크가 마련되므로 자기장의 누설이나 교란이 방지되고, 구동 코일부 및 보조 코일부에 주파수 중첩된 전원을 인가하거나 서로 다른 주파수의 독립적인 구동 전원을 인가함으로써 가동판의 회동 제어가 용이하며, 구동 코일부의 형상이나 짐발 및 가동판의 배치가 혁신적으로 개선되어 칩 소형화 및 소모 전력이 감소되고, 진동 억제판에 의하여 가동판의 제2진동수 회동 성분이 억제됨으로써 스캔 품질이 크게 개선된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (47)

  1. 베이스 판;
    서로 직교하는 가상의 제1축 또는 제2축 중 적어도 어느 하나를 중심으로 회동되는 가동판;
    상기 제1축 위치에서 최소 크기를 갖고 상기 제2축에 평행한 방향으로 작용하는 자기력을 형성하는 자기장 형성부;
    상기 제1축 또는 제2축 중 어느 하나와 동축으로 마련되며 상기 베이스 판 및 가동판을 연결하고 상기 가동판의 회동축이 되는 지지 부재;
    상기 가동판의 구동 전원이 인가되며 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭 형상을 갖도록 상기 가동판 상에 마련되는 것으로, 상기 제1축과 동축으로 배치되는 동축부, 상기 동축부와 상기 제2축 방향으로 이격되는 이격부, 및 상기 동축부와 이격부를 연결하는 연결부를 구비하는 구동 코일부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가동판은,
    상기 제2축을 따른 상기 자기력의 크기 구배 및 상기 구동 코일부의 배치 형상에 의하여 발생되는 회전 모멘트에 의하여 상기 제2축을 중심으로 회동되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가동판은,
    상기 제1축 또는 제2축 중 어느 하나를 중심으로 공진에 의하여 회동됨으로써, 상기 제1축 및 제2축을 중심으로 서로 다른 진동수로 회동되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수 및 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 중첩적으로 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부에 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 지지 부재는,
    상기 가동판의 회동 방향에 따라 탄성적으로 비틀림 또는 휨 변형되는 빔 형상인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 자기장 형성부는,
    상기 제2축을 따라 서로 대면되는 한 쌍의 자석과,
    자성체로서 상기 자석의 주변을 감싸는 요크를 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 동축부와 이격부는,
    서로 평행하게 이격된 직선 형상인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 동축부와 이격부를 곡선 형상으로써 연결하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 연결부는,
    일정한 곡률을 갖는 원호 형상인 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 이격부는 상기 제1축 및 제2축의 교점으로부터 상기 제2축 방향으로 이 격된 위치에서 시작하여 상기 제1축에 평행하게 연장되며,
    상기 연결부는 상기 이격부의 말단에서 시작하여 상기 제1축에 도달되기까지 원호 형상으로 연장되고,
    상기 동축부는 상기 연결부의 말단에서 시작하여 상기 제1축 및 제2축의 교점을 향하여 상기 이격부와 동일한 길이만큼 직선 형상으로 연장되며,
    상기 구동 코일부는, 서로 연결되는 상기 이격부, 연결부, 및 동축부를 복수로 구비함으로써 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭을 이루는 폐곡선 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 코일부의 둘레에 배치되는 것으로 상기 제1축 및 제2축의 교점을 중심으로 난원(卵圓) 형상으로 배치되는 보조 코일부; 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 구동 코일부 및 보조 코일부는,
    동일한 가닥의 코일로 마련되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수 및 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 중첩적으로 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부 및 보조 코일부에 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 구동 코일부 및 보조 코일부는,
    서로 다른 가닥의 코일로 마련됨으로써 서로 다른 진동수의 구동 전원을 독립적으로 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수를 갖는 구동 전원이 상기 보조 코일부에 인가되고 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부에 각각 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 가동판에는 광을 반사하는 미러부가 마련되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  17. 베이스 판;
    서로 직교하는 가상의 제1축 또는 제2축 중 상기 제1축 위치에서 최소 크기를 갖고 상기 제2축에 평행한 방향으로 작용하는 자기력을 형성하는 자기장 형성부;
    상기 제1축과 동축으로 마련되며 상기 베이스 판에 연결되는 제1축 지지 부재를 중심으로 회동되는 짐발;
    상기 짐발의 내측에 위치하는 것으로, 상기 제2축과 동축으로 마련되며 상기 짐발에 연결되는 제2축 지지 부재를 중심으로 회동되는 가동판;
    상기 가동판의 구동 전원이 인가되며 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭 형상을 갖도록 상기 가동판 상에 마련되는 것으로, 상기 제1축과 동축으로 배치되는 동축부, 상기 동축부와 상기 제2축 방향으로 이격되는 이격부, 및 상기 동축부와 이격부를 연결하는 연결부를 구비하는 구동 코일부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 짐발 상에 마련되며 상기 제1축 및 제2축의 교점을 중심으로 난원(卵圓) 형상으로 배치되는 보조 코일부; 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 가동판은,
    상기 제2축을 따른 상기 자기력의 크기 구배 및 상기 구동 코일부의 배치 형상에 의하여 발생되는 회전 모멘트에 의하여 상기 제2축을 중심으로 회동되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 구동 코일부 및 보조 코일부는,
    동일한 가닥의 코일로 마련되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수 및 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 중첩적으로 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부 및 보조 코일부에 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 구동 코일부 및 보조 코일부는,
    서로 다른 가닥의 코일로 마련됨으로써 서로 다른 진동수의 구동 전원을 독 립적으로 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수를 갖는 구동 전원이 상기 보조 코일부에 인가되고 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부에 각각 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  24. 제 17항에 있어서,
    상기 자기장 형성부는,
    상기 제2축을 따라 서로 대면되는 한 쌍의 자석과,
    자성체로서 상기 자석의 주변을 감싸는 요크를 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  25. 제 17항에 있어서,
    상기 이격부는 상기 제1축 및 제2축의 교점으로부터 상기 제2축 방향으로 이격된 위치에서 시작하여 상기 제1축에 평행하게 연장되며,
    상기 연결부는 상기 이격부의 말단에서 시작하여 상기 제1축에 도달되기까지 원호 형상으로 연장되고,
    상기 동축부는 상기 연결부의 말단에서 시작하여 상기 제1축 및 제2축의 교점을 향하여 상기 이격부와 동일한 길이만큼 직선 형상으로 연장되며,
    상기 구동 코일부는, 서로 연결되는 상기 이격부, 연결부, 및 동축부를 복수로 구비함으로써 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭을 이루는 폐곡선 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  26. 제 17항에 있어서,
    상기 가동판에는 광을 반사하는 미러부가 마련되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  27. 베이스 판;
    서로 직교하는 가상의 제1축 또는 제2축 중 상기 제1축 위치에서 최소 크기를 갖고 상기 제2축에 평행한 방향으로 작용하는 자기력을 형성하는 자기장 형성부;
    상기 제1축과 동축으로 마련되며 상기 베이스 판에 연결되는 제1축 지지 부재를 중심으로 회동되는 짐발;
    상기 짐발의 내측에 위치하며 광을 반사하는 미러부를 구비하는 것으로, 상기 제2축과 동축으로 마련되며 상기 짐발에 연결되는 제2축 지지 부재를 중심으로 회동되는 가동판;
    상기 가동판의 구동 전원이 인가되며 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭 형상을 갖도록 상기 짐발 상에 마련되는 것으로, 상기 제1축과 동축으로 배치되는 동축부, 상기 동축부와 상기 제2축 방향으로 이격되는 이격부, 및 상기 동축부와 이격부를 연결하는 연결부를 구비하는 구동 코일부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 가동판은,
    상기 제2축을 따른 상기 자기력의 크기 구배 및 상기 구동 코일부의 배치 형상에 의하여 발생되는 회전 모멘트에 의하여 상기 제2축을 중심으로 회동되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 가동판은,
    상기 제2축을 중심으로 공진에 의하여 회동됨으로써, 상기 제1축 및 제2축을 중심으로 서로 다른 진동수로 회동되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수 및 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 중첩적으로 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부에 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  31. 제 27항에 있어서,
    상기 자기장 형성부는,
    상기 제2축을 따라 서로 대면되는 한 쌍의 자석과,
    자성체로서 상기 자석의 주변을 감싸는 요크를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  32. 제 27항에 있어서,
    상기 이격부는 상기 제1축 및 제2축의 교점으로부터 상기 제2축 방향으로 이격된 위치에서 시작하여 상기 제1축에 평행하게 연장되며,
    상기 연결부는 상기 이격부의 말단에서 시작하여 상기 제1축에 도달되기까지 원호 형상으로 연장되고,
    상기 동축부는 상기 연결부의 말단에서 시작하여 상기 제1축 및 제2축의 교점을 향하여 상기 이격부와 동일한 길이만큼 직선 형상으로 연장되며,
    상기 구동 코일부는, 서로 연결되는 상기 이격부, 연결부, 및 동축부를 복수로 구비함으로써 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭을 이루는 폐곡선 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  33. 제 27항에 있어서,
    상기 구동 코일부의 둘레에 배치되는 것으로 상기 제1축 및 제2축의 교점을 중심으로 난원(卵圓) 형상으로 배치되는 보조 코일부; 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 구동 코일부 및 보조 코일부는,
    동일한 가닥의 코일로 마련되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수 및 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 중첩적으로 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부 및 보조 코일부에 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  36. 제 33항에 있어서,
    상기 구동 코일부 및 보조 코일부는,
    서로 다른 가닥의 코일로 마련됨으로써 서로 다른 진동수의 구동 전원을 독립적으로 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수를 갖는 구동 전원이 상기 보조 코일부에 인가되고 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부에 각각 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  38. 베이스 판;
    서로 직교하는 가상의 제1축 또는 제2축 중 상기 제1축 위치에서 최소 크기를 갖고 상기 제2축에 평행한 방향으로 작용하는 자기력을 형성하는 자기장 형성부;
    상기 제1축과 동축으로 마련되며 상기 베이스 판에 연결되는 제1축 지지 부재를 중심으로 회동되는 짐발;
    상기 짐발의 내측에 위치하는 것으로, 상기 제1축과 동축으로 마련되며 상기 짐발에 연결되는 중간 지지 부재를 중심으로 회동되는 진동 억제판;
    상기 진동 억제판의 내측에 위치하며 광을 반사하는 미러부를 구비하는 것으로, 상기 제2축과 동축으로 마련되며 상기 진동 억제판에 연결되는 제2축 지지 부재를 중심으로 회동되는 가동판;
    상기 가동판의 구동 전원이 인가되며 상기 제1축 및 제2축의 교점에 대하여 점대칭 형상을 갖도록 상기 짐발 상에 마련되는 것으로, 상기 제1축과 동축으로 배치되는 동축부, 상기 동축부와 상기 제2축 방향으로 이격되는 이격부, 및 상기 동축부와 이격부를 연결하는 연결부를 구비하는 구동 코일부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수 및 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 중첩적으로 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부에 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  40. 제 39항에 있어서,
    상기 진동 억제판은,
    상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수 및 제2진동수가 중첩된 상태로 회동되는 상기 가동판에 대하여, 상기 제2진동수의 회동 성분을 억제하는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  41. 제 40항에 있어서,
    상기 진동 억제판은,
    상기 제1축을 중심으로 한 회동에 대한 고유진동수가 상기 제1진동수보다 크고 상기 제2진동수보다 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  42. 제 41항에 있어서,
    상기 진동 억제판은,
    상기 고유진동수가 상기 제2진동수의 70% 이하인 값을 가짐으로써, 상기 제1축을 중심으로 한 상기 가동판의 회동에 대하여 저역 통과 필터가 되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  43. 제 38항에 있어서,
    상기 구동 코일부의 둘레에 배치되는 것으로 상기 제1축 및 제2축의 교점을 중심으로 난원(卵圓) 형상으로 배치되는 보조 코일부; 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  44. 제 43항에 있어서,
    상기 구동 코일부 및 보조 코일부는,
    동일한 가닥의 코일로 마련되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  45. 제 44항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수 및 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 중첩적으로 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부 및 보조 코일부에 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  46. 제 43항에 있어서,
    상기 구동 코일부 및 보조 코일부는,
    서로 다른 가닥의 코일로 마련됨으로써 서로 다른 진동수의 구동 전원을 독립적으로 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
  47. 제 46항에 있어서,
    상기 가동판은,
    제1진동수를 갖는 구동 전원이 상기 보조 코일부에 인가되고 상기 가동판의 고유진동수와 일치하는 제2진동수를 갖는 구동 전원이 상기 구동 코일부에 각각 인가됨으로써, 상기 제1축을 중심으로 상기 제1진동수로 회동되고 상기 제2축을 중심으로 상기 제2진동수로 공진되는 것을 특징으로 하는 이차원 스캐너.
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