KR100767134B1 - 관성 구동 스캐닝 기구 및 방법 - Google Patents

Abstract

광 스캐닝 기구은 프레임에 힌지로 지지되는 스캔 소자를, 높은 스캔 속도 및 낮은 전력 소모로서 진동시키기 위하여, 관성 구동에 의해 직접 이동되는 프레임을 포함한다.

관성구동, 스캐닝 장치, 광 다이오드, 바코드 판독기,

Description

관성 구동 스캐닝 기구 및 방법{Inertial Drive Scanning Arrangement and Method}

본 발명은 광 스캐닝의 기구(light scanning arrangement) 및 스캐닝 대상 예를 들면, 광학적 코드 등을 개별적으로 스캐닝하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 그러한 스캐닝 기구가 높은 스캔 속도 및 전력의 사용을 최소화할 수 있는 낮은 전력하에서 수행되는 것에 관한 것이다.

다양한 광학적 코드 판독기는 지금까지, 대상물체 위의 기호(symbol) 등을 광학적으로 읽음으로써 그 물체를 구별하기 위해 그 물체 위에 새겨지는 바코드 기호(bar code symbol)와 같은 광학적 코드를 판독하기 위해 개발되어 왔다. 이러한 바코드 기호 자체는 다양한 폭을 갖는 일련의 바(bar)를 포함하는 암호화된 패턴으로 형성되는데, 서로 공간을 두고 다양한 폭의 공간으로 구분되고 이 바 및 공간들은 서로다른 빛 반사 성분을 갖게된다. 이 판독기는 암호화된 패턴(pattern)들을 대상 물체를 묘사하는 복수의 디지털 표현으로 전자-광학적으로 해독한다. 이러한 일반적인 형태의 판독기는 예를 들면, 미국 특허 번호 4,251,798에 공지되어 있다.

공지된 바와 같이, 그러한 실시예 중에서도, 특히, 광선, 바람직하게는 가스 레이저(gas laser)나 레이저 다이오드 등의 광원으로부터 생성된 레이저빔을 조사 하고, 판독을 위하여 이 레이저 빔으로 대상물체 위의 기호를 읽을 수 있는 우수한 실시예들이 있다. 그 경로는 레이저빔을 물체에 대고 조사한 후 반사된 빛이 스캐닝 부품의 광 반사기(light reflector)를 거치는 경로로서, 이 스캐닝(scanning) 부품은 주기적으로 반사기를 이동시킴으로써, 레이저빔이 대상이 되는 기호를 각각 스캔(scan)할 수 있도록 해주는데, 그 기호는 입사된 레이저빔을 반사시킨다. 이 기호를 반사한 입사 광선의 일부는 예를 들어 판독기의 광 다이오드 등의 탐지 부품에 의해 탐지되고 수집된다. 이 광 다이오드는 시계(視界)를 구비하는데, 이 시계를 통해 탐지된 빛은 전기 디코드(Decode) 회로에 의해 후속 과정을 위해 해독된다. 주기적으로 이동하는 반사기는 그 기호를 가로질러 레이저빔을 훑어 지나고 및/또는 소정의 스캔 속도로 스캔하는 동안 위 시계를 훑어 지난다.

다른 몇 가지 형태의 스캐닝 부품이 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 번호 4,251,798에 의하면, 각 면에 거울상의 외부면을 구비하는 다각형 다면 훨(polygonally-shaped multi-faced wheel)이 공지된다. 이 휠은 회전가능하게 지지되어 각 거울상의 외부면이 교대로 광로(光路)상에 위치하며 입사되는 레이저 빔이 각 기호를 가리키고 스캔한다. 미국 특허 4,251,798에 공지되는 다른 스캐닝 부품에 의하면 각 부품이 진동 미러(mirror)를 구비하는 스피커 형태의 진동 소자뿐만 아니라 이형(bimorph) 또는 강 유전체(ferroelectric)형 진동소자도 공지되어 있다.

미국 특허 번호 4,387,297 및 미국 특허 번호 4,496,831에 의하면, 모터의 출력축에 대해 상대적으로 원주상으로 반대편의 반사기를 왕복 진동시키는 전기모 터의 작동을 포함하는 스캐닝 부품이 공지되고, 미국 특허 번호 4,387,297에 의하면, 5각형 이형(penta-bimorph) 스캐닝 부품이 공지되며, 미국 특허 번호 5,099,110에 의하면 스캔미러가 힌지에 축적된 에너지의 방전을 통해 진동하는 전력 절감 스캐닝 부품이 제시된다.

광반사기는 하나의 평면 미러(mirror)일 필요가 없음에도 전술한 미국 특허 번호 4,760,248에서와 같이, 일부 오목하고 일부 편평한 구조를 갖는 광학 부품으로 형성되어 왔다. 이 반사기는 미국 특허 번호 4,496,831에 서술된 바와 같이, 360°미만의 호의 길이를 따라 원주 방향으로 교대로(alternate) 전기모터에 의해 구동되거나 다소 변형된 형태로서 미국 특허 번호 4,816,661에 나타난 바와 같이, 축 둘레를 완전히 회전할 수 있다.

다른 구조로서 미국 특허 번호 5,144,120에 의하면, 스캐닝 동작을 위해 반사기를 사용하기보다 소위 "미러(mirror) 없는"설계로서 반사기를 생략하여, 하나 또는 그 이상의 판독기 부품이 서로 간에 함께 또는 따로 이동하여 전기 모터에 의해 구동되는 왕복하는 스캐닝 효과를 낼 수 있다. 다른 판독기 부품은 예를 들어 레이저 다이오드 등의 광원 부품, 및/또는 초점렌즈 등의 광학 부품 및/또는 광 다이오드 등의 광탐지기 부품을 포함한다.

전술한 모든 스캐닝 부품에 있어서, 그 스캐닝 속도는 상대적으로 100Hz 미만의 정도로 낮은데, 미국 특허 번호 5,412,198에 의하면, 350Hz에서 1200Hz 정도의 비율 범위로 증가시키기 위해 스캔 미러가 영구자석 및 전자석 코일 사이에서 형성되는 자기장 상호작용에 의해 진동하도록 하는 공명 비대칭 스캔 소자가 개시된다.

이 영구자석 또는 전자석 코일을 직접 스캐닝 미러에 장착하여 자기 유동 진동이 가능한 미러 조립체를 형성하는 것은 공지기술인데, 전극을 정전기 유도 진동이 가능한 미러 조립체 내부의 스캔 미러에 직접 장착하는 방법도 알려져 있다. 그러나 이러한 방법은 위 진동조립체의 질량을 증가시키고 그 결과 이 조립체의 구동 전력을 더 요구하므로 스캔 속도를 제한하게 된다. 전력이 내장형 건전지에 의해 공급되는 손잡이형 판독기에 있어서, 전력 요구량이 커지면 건전지의 가동 수명이 감소된다. 또한, 1200Hz를 초과하는 고속의 스캔 속도 및 실제로 20kHz 이상의 비가청(非可聽) 주파수가 요구되는, 바코드 기호를 읽는데 제한되지 않는 응용례들도 많이 있다.

본 발명의 하나의 목적은 바코드 기호와 같은 광학적 코드를 전기-광학적으로 읽을수 있는 판독기의 종래 기술의 상태를 진보시키는 것이며, 또 다른 본 발명의 목적은 그러한 판독기의 전력 소비를 최소화하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 판독기의 스캔 속도를 증가시키는 것이다.

더욱이, 본 발명의 또 다른 목적은, 낮은전력과 높은 스캔 속도 및 광학적 코드를 읽어 들이는데 제한이 없는 무수한 응용예의 스캐닝 광원용 기구뿐만 아니라, 제한하지 않는 예로서 표시면에 이미지를 전사(projecting)하거나 그 대상으로부터 이미지를 캡쳐(capture)할 수 있는 스캐닝 광원용 기구을 제공하는 것이다.

이하 분명해질 목적과 관련하여, 본 발명의 한가지 특징은, 요약하면, 광 스캐닝 기구 및 방법으로서, 이동 가능한 프레임이 진동가능한 스캔 소자가 입사광을 반사할 수 있도록 지지한다. 힌지축을 따라 연장형성된 힌지는 이 프레임과 스캔 소자 사이에 연결된다. 관성 구동장치(drive)는 이 프레임을 직접 움직일 수 있도록 동작하며, 관성에 의해 간접적으로 이 스캔 소자를 진동시켜 입사광을 스캔할 수 있도록 형성된다.

본 발명에 의하면, 스캔 소자는 적은 질량을 가지며, 영구자석이나 전자석 코일, 전극 등이 장착되거나 연결되는 일이 없어 스캔 소자가 1kHz이상에서 바람직하게는 20kHz 이상의 범위의 고속으로 자유롭게 이동할 수 있다.

바람직하게는 프레임, 힌지 및 스캔 소자가 일반적으로 평탄한, 실리콘 기판으로부터 일체형 구조로 제조된다. 정반사 코팅이 스캔소자에 코팅되는것이 바람직하며, 프레임은 이 스캔 소자를 둘러싸고 나머지 부분의 일반적인 면에 스캔소자와 함께 배치되는 것이 바람직하다. 이 스캔 소자는 150㎛ 범위의 두께 및 실리콘의 고품질(Q)상수 때문에, 스캔 소자는 바람직한 낮은 완충(damping) 특성을 갖는다.

이 스캔 소자의 진동은 관성력에 의해 얻어지는데, 직접 얻어지는 것이 아니라 상기 이동형 프레임이 직접 구동된다. 일 실시예에 의하면 이 프레임은 스캔소자의 질량 중심을 통하여 연장되는 힌지축을 중심으로 진동될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 이 힌지축은 질량중심을 통과하는 축에 평행하게 가로지르는 방향을 따라 떨어질 수 있다. 이 경우에, 일반적으로 이 가로지르는 방향에 수직한 일직선 방향으로 이 프레임을 움직이는 것은 상기 스캔 소자를 상기 힌지축을 중심으로 진동하게 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 관성 구동장치는 하나 또는 그 이상의 상기 프레임에 동 작가능하게 연결된 압전장치로부터 만들어진다. 각 압전소자는 전기적으로 에너지를 얻으면 기계적인 힘을 발생시킨다. 바람직한 일 실시예에 의하면, 2개의 압전소자는 상기 힌지축의 반대측에서 상기 프레임에 연결된다. 동작에 있어서는, 하나의 장치가 상기 프레임의 일측을 힌지축을 중심으로 원주방향으로 미는 한편, 타측은 상기 프레임의 반대편 측을 그 반대의 원주방향으로 당긴다. 이러한 밀고 당기는 힘은 번갈아가며 상기 힌지를 통해 상기 스캔 소자로 전달된다. 그 결과, 상기 스캔 소자는 휴식 상태(비진동상태)에서 출발하고, 상기 이동형 프레임으로부터 힘을 받아, 공급된 힘과 같은 경로와 방향을 따라 움직이기 시작한다. 상기 스캔 소자는 상기 밀고 당기는 힘이 동일한 주파수에서 발생되는 경우에 그 공명주파수로 진동하게 된다. 상기 프레임으로부터 요구되는 운동량은 상기 스캔 소자의 바람직한 운동량을 상기 Q 상수로 나눈 값에 비례하는데 바람직한 실시예에 의하면, 상기 프레임의 행정(stroke)은 1㎛ 이하이고 상기 스캔 소자는 기계적으로 -8°에서 +8° 사이의 원호상을 따라 이동한다.

이제 도면을 참조함에 있어서, 도면부호 10은 통(11)과 핸들(handle, 12)을 갖는 손잡이형 총 모양 헤드를 가리킨다. 수동 트리거(trigger, 13)는 이 핸들(12) 상부의 앞을 향하는 부분인 통(11)의 하부에 배치된다. 전술한 공지의 특허 기술과 같이 광원 부품은, 반드시 그런 것은 아니나, 전형적으로 사용되는 레이저로서 헤드(head, 10)의 내부에 장착된다. 이 광원 부품은 판독대상인 바코드와 같은 표시에 대향하는 투과창(14)을 통하여 외부로 연장되는 전송로를 따라 광 빔(light beam)을 방사한다. 또한, 시계를 갖는 광 다이오드와 같은 광탐지 부품은 상기 헤드 내에 장착되어 상기 심볼(symbol) 등의 표시 기호로부터 복귀 경로를 따라 상기 창(14)를 통해 회귀하는 반사된 빛을 모으는 동작을 하게 된다.

스캐닝 부품은 상기 헤드(10) 내부에 장착되며, 상기 광 다이오드의 상기 시계 및/또는 표시기호를 스캐닝하는 동작을 한다. 상기 스캐닝 부품은 반드시 그런 것은 아니나 일반적으로 이 복귀경로(the return path) 및/또는 전송로(the transmission path)에 배치되는 적어도 하나의 스캔 소자 또는 광 반사기를 포함한다. 상기 스캔 소자는 축을 중심으로 상대적으로 원주방향으로 번갈아가며 전기적으로 동작되는 드라이브(drive)에 의해 구동된다.

상기 광 탐지기(photo-detector)는 반사된 빛의 강도 변화를 표시하는 전기적 아날로그 신호를 발생시키는데, 이 신호는 아날로그-디지털 변환 회로에 의해서 디지털 신호로 변환된다. 이 디지털 신호는 일 실시예에 따르면, 전선(15)을 따라 상기 헤드(10)의 외부에 위치한 디코드 모듈(decode module, 16)로 전달되는데, 이 디코드 모듈(16)은 상기 디지털 신호를 상기 기호를 묘사하는 기술자료(data descriptive)로 해독한다. 외부의 본체(host device, 17)로는 일반적으로 컴퓨터를 사용하며 주로 상기 디코드 모듈(16)에 의해 생성된 자료를 저장하여 후속처리를 돕는, 주로 자료 창고로서의 역할을 한다.

다른 실시예에 의하면, 상기 디코드 모듈(16)은 상기 헤드 내부에 장착되며내장형 메모리(on-board memory)가 후속 다운로드(download)를 위하여 해독된 신호를 저장하는데 이용되며, 유/무선의 연결이 가능하다.

사용에 있어서, 사용자가 기호를 읽고자 할 때에는 헤드를 기호에 대고 트리거(13)를 당겨서 기호를 읽어 들이기 시작한다. 그 기호는 각각 소정의 스캔 속도로 초당 수회 스캔된다. 그 기호가 성공적으로 읽혀지고 해독되자 마자 상기 스캐닝 동작은 자동으로 끝나고 그것에 의해서 이 스캐너가 다음 차례에 읽혀질 다음 기호를 향해 조준될 수 있다.

도 2 내지 도 4에는 광 빔(the light beam)을 스캐닝하기에 적절한 광 스캐닝 기구(20) 및/또는 광학적 코드를 전기-광학적으로 읽어내기 위한 도 1에 예시된 형태의 시스템 내부에 형성되는 시계가 나타나 있다. 상기 기구(20)는 특히 평면거울과 같은, 입사광을 반사하기 위한 진동 스캔 소자(22)를 포함한다. 이 빛은 스캔되고 해독되기 위한 기호에 반사될 목적으로 광원으로부터 발원되며, 대상 기호로부터 돌아와서 시계(視界)를 통해 스캔되고 형상화된다.

상기 기구(20)는 또한 이동형 프레임(24)을 포함하는데, 힌지축(30)을 따라 연장되는 힌지에 의하여 상기 스캔 소자(22)를 지지한다. 도 4에 잘 나타낸 바와 같이, 상기 힌지는 상기 스캔 소자(22)의 반대편 영역과 상기 프레임의 반대편 영역 사이에 연결되는 한 쌍의 직선상의 힌지부(26, 28)를 포함하며, 상기 프레임(24)는 나타낸 바와 같이, 상기 스캔 소자를 둘러쌀 필요는 없다.

상기 프레임, 힌지부 및 스캔 소자는 대체로 보통 평탄형인 대략 두께가 150㎛ 정도인 실리콘 기판(substrate)으로 일체형으로 제조된다. 이 실리콘은 에칭기법을 이용하여 'Ω' 형상의 슬롯(32, 34)으로 형성되어 그 상부에 평행한 슬롯 구역(36, 38), 그 하부에 평행한 슬롯 구역(40, 42) 및 'U'형상의 중앙 슬롯 구역(44, 46)을 구비하게 된다. 상부 힌지부(26)는 상부 슬롯 구역(36, 38) 사이에 위치하고 하부 힌지부(28)는 하부 슬롯구역(40, 42) 사이에 위치한다. 상기 스캔 소자(22)는 바람직하게는 달걀모양 형상으로 상기 슬롯(44, 46) 내에서 자유롭게 움직이는데, 바람직하게는 상기 타원 형상의 스캔 소자의 축을 따라 그 범위는 749㎛ x 1600㎛ 이다. 각각의 힌지부는 폭이 27㎛이고 길이가 1130㎛이며, 상기 프레임은 3100㎛의 폭 및 4600㎛의 길이를 갖는 직사각형의 모양으로 형성된다.

관성 구동장치(drive)는 일반적으로 평탄한 지지구조물로서 프린트기판(PCB, 48)에 장착되고 상기 프레임을 직접 이동시키도록 작동하며, 관성에 의해 상기 힌지축(30)을 중심으로 상기 스캔 소자(22)를 직접 진동시킨다. 일 실시예에 의하면 관성구동장치는 한 쌍의 압전 변환기(50, 52)를 포함하는데, 이 변환기는 상기 기판(48)에 수직하게 연장되고, 상기 힌지부(26)의 양측면에서 상기 프레임(24)의 이격되어 떨어져있는 부분과 접한다. 각 프레임부와 각 변환기의 일단부 사이에 영구적인 접착을 보장하기 위해 접착제(adhesive)가 사용될 수 있으며, 각 변환기의 반대편 일단부는 상기 기판(48)의 후방으로 돌출되어 전선(54, 55)을 통하여 주기적인 교류 전압 공급장치(도시 생략)에 전기적으로 연결된다.

사용에 있어서, 주기적인 신호는 각 변환기에 주기적인 구동 전압을 인가함으로써 각 변환기를 교대로 길이방향으로 출몰시킨다. 상기 압전 변환기(50)가 뻗으면 이에 대응하여 다른 변환기(52)가 수축되며 이런 방식으로 동시에 이격되어 떨어져 있는 프레임 부분을 밀고 당기게 되며, 그 결과 상기 프레임은 상기 힌지축(30)을 중심으로 뒤틀림 운동을 하게 된다. 구동 전압은 상기 스캔 소자의 공명 주파수(resonant frequency)에 대응하는 주파수를 가지며, 상기 스캔 소자는 초기의 휴식 상태에서부터 힌지축을 중심으로 상기 공명 주파수로 진동할 때까지 움직이게 된다. 바람직한 실시예에 의하면, 상기 프레임 및 스캔 소자는 약 150 ㎛의 두께를 가지며, 상기 스캔 소자는 높은 Q 상수를 가지며, 각 변환기에 의한 1 ㎛ 범위의 움직임에 의해 그 스캔소자의 진동이 20kHz 이상의 스캔 속도를 갖게 된다.

다른 한 쌍의 압전 변환기(60, 62)는 상기 기판(48)에 수직하게 연장되고 힌지부(28)를 중심으로 그 양쪽에서 상기 프레임(24)의 이격되어 떨어진 부분에 영구적으로 접촉하게 되는데, 이 변환기(60, 62)는 피드백(feed back) 장치로서, 상기 프레임의 진동 움직임을 모니터(monitor)하여 발생시키며, 전기 피드백 신호를 전선(64, 66)을 통하여 피드백 제어장치(도시 생략)로 보낸다.

빛은 상기 스캔 소자의 외부면에서 반사되어 나옴에도 불구하고, 상기 소자(22)의 표면은 금, 은, 알루미늄 등의 물질을 이용하여 코팅하는 거울면 코팅(specular coating)을 하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 상기 힌지축(30)은 상기 스캔 소자의 질량중심을 통하여 연장되는 대칭축과 일직선 상에 형성됨으로써, 상기 프레임이 진동할 때 대응되게 진동하는 이 스캔 소자가 균형을 유지한다. 본 발명은 또한 도 5 및 도 6의 개략도에 나타낸 바와 같이, 상기 힌지축(30)이 상기 스캔 소자의 질량중심을 통과하여 연장되는 대칭축(70)으로부터 가로지르는 방향으로 이격되어 떨어져 있는 질량 편중 스캔 소자(22)일 수도 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 힌지축(30)은 축(70)으로부터 수평으로 떨어져 형성될 수 있는 반면에, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 힌지축(30)이 축(70)으로부터 수직으로 떨어져 형성될 수도 있다. 만약, 도 5의 상기 프레임이 양방향 화살표 72의 방향으로 수직하게 이동한다면, 상기 스캔 소자(22)는 힌지축(30)을 중심으로 진동할 것이고, 만약, 도 6의 프레임(24)이 양방향 화살표 74의 방향으로 수평하게 이동한다면, 상기 스캔 소자(22)는 힌지축(30)을 중심으로 진동할 것이다. 그 결과, 도 5 및 도 6은 상기 스캔 소자가 상기 프레임의 선형 움직임에 의해서도 진동될 수 있다는 사실을 보여준다.

이러한 프레임의 움직임은 반드시 압전 변환기로부터 얻어질 필요는 없으며, 다른 구동장치가 적용될 수도 있다. 예를 들어 도 7에 의하면, 하나의 전극(76)이 프레임(24)에 장착되고 다른 하나의 전극(78)이 기판(48)에 장착된다. 스페이서(spacer, 82)는 상기 프레임(24)을 상기 기판(48)으로부터 떨어지도록 지지하며 이 전극들이 서로 반대의 극성을 갖도록 함으로써, 상기 프레임(24)은 양방향 화살표 80의 방향으로 수평으로 이동되므로, 상기 스캔 요소(22)는 도 6과 관련하여 전술된 바와 유사한 방식으로 진동하게 된다. 이처럼 자기적 구동장치가 사용될 수도 있다.

여기에 서술된 광 스캐닝 부품(20)은 기호화된 표시를 읽어서 판독하는 것과 관련한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 광 빔(light beam)이 스캔되는 선의 래스터(raster) 패턴(pattern) 내에서 대상면(viewing surface)을 가로질러 훑어 지나가고, 상기 광 빔이 각 스캔 선을 따라 선택된 위치에서 단지 가시적으로 변화되는 화상 프로젝션(image projection) 분야에도 요긴하게 적용될 수 있다.

본 출원인이 출원한 이러한 화상 프로젝션 디스플레이 장치는 2000년 6월 27일자 미국특허번호 09/604,196 및 미국특허번호 09/604197 에 설명되어 있다. 본 출원에서 신규한 것으로 주장되어 특허에 의해 보호받고자 하는 사항은 특허청구범위로서 기술된다.

도 1은 광학적 코드를 전기-광학적으로 읽어들이는 손잡이형 판독기의 사시도.

도 2는 도 1의 판독기에 사용되는 광 스캐닝 기구의 바람직한 실시예의 전면 사시도.

도 3은 도 2의 실시예의 후면 사시도.

도 4는 도 2의 기구의 확대된 전면 상세도.

도 5는 본 발명에 따른 광 스캐닝 기구의 제2 실시예의 개략도.

도 6은 본 발명에 따른 광 스캐닝 기구의 제3 실시예의 개략도.

도 7은 본 발명에 따른 광 스캐닝 기구의 제4 실시예의 개략도.

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19. 입사광선을 반사시키는 진동가능한 스캔 소자(scan element, 22); 상기 스캔 소자(22)를 지지하는 이동가능한 프레임(frame, 24); 상기 프레임(24) 및 상기 스캔 소자(22) 사이에 연결되고 힌지축(30)을 따라 연장되는 힌지(hinge, 26, 28); 평탄한 지지구조물(48); 및 상기 프레임(24)을 직접 이동시키며, 관성에 의해, 입사된 빛을 스캔하기 위해 상기 힌지축을 중심으로 상기 스캔 소자를 간접적으로 진동시키는 관성 구동장치(inertial drive)를 포함하는 광 스캐닝 기구(20)에 있어서,

    상기 평탄한 지지구조물(48)에 수직하게 연장되며, 첫번째 일단부가 상기 평탄한 지지 구조물(48)에 연결되고 반대편의 두번째 일단부가 상기 힌지축(30)의 양대향면에서 상기 프레임(24)에 연결되는 한 쌍의 압전소자(50, 52)를 더 포함하며,

    상기 압전소자(50, 52)는 상기 프레임(24)을 기계적으로 지지하도록 동작하고, 그리고 주기적인 구동 신호에 의해 전기적 에너지를 얻으면 상기 스캔 소자(22)를 진동시키기 위해 상기 프레임(24)의 양대향면을, 상기 힌지축을 중심으로 반대편 원주 방향으로 각각 밀고 당기도록 서로 반대편의 선형방향들을 따라 길이방향으로 연장하여 접촉하여 있는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 기구.
20. 제19항에 있어서,

    상기 스캔 소자(22), 상기 프레임(24) 및 상기 힌지(26, 28)가 일체형의 평탄한 실리콘 기판(silicon substrate)인 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 기구.
21. 제20항에 있어서,

    상기 스캔 소자(22)는 거울면 코팅(specular coating)을 갖는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 기구.
22. 제19항에 있어서,

    상기 힌지(26, 28)는, 상기 힌지축(30)을 따라 연장되는 2개의 연장된 힌지부를 포함하며, 각각의 힌지부가 상기 프레임(24)에 연결되는 일단부 영역 및 상기 스캔 소자(22)에 연결되는 반대편 타단부 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 기구.
23. 제19항에 있어서,

    상기 프레임(24)은 상기 스캔 소자(22)를 둘러싸며, 상기 광 스캐닝 기구(20)의 비(非)진동시에서 상기 스캔 소자와 공통 평면(common plane)내에 위치하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 기구.
24. 제19항에 있어서,

    상기 스캔 소자(22)는 이 스캔 소자(22)의 질량 중심을 통하여 연장되는 대칭축을 가지며, 상기 힌지축(30)은 이 대칭축과 동일 선상이며, 상기 관성 구동장치는 상기 프레임(24)을 직접 진동시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 기구.
25. 제19항에 있어서,

    상기 스캔 소자(22)는 이 스캔 소자(22)의 질량 중심을 통하여 연결되는 대칭축을 가지며, 상기 힌지축(30)은 이 대칭축에 평행하게 가로지르는 방향을 따라서 떨어져 있으며, 상기 관성 구동장치는 상기 가로지르는 방향에 수직한 구동 방향으로 상기 프레임을 선형적으로 직접 이동시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 기구.
26. 제19항에 있어서,

    상기 관성 구동장치는 1kHz 이상의 주파수 및 기계적으로 ±8° 범위(order)의 정교한 거리 이상으로 상기 스캔 소자를 진동시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 기구.
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30. 제19항에 있어서,

    상기 평탄한 지지구조물(48)에 연결되는 첫번째 일단부 및 상기 힌지축(30)의 양 대향면에서 상기 프레임(24)에 연결되는 반대편의 두번째 일단부를 구비하며 상기 평탄한 지지구조물(48)의 수직하게 연장되는 다른 한 쌍의 연장된 압전소자(60, 62)를 더 포함하며,

    상기 압전소자(60, 62)는 상기 한 쌍의 압전소자(50, 52)와 함께 상기 프레임(24)을 기계적으로 지지하도록 동작하며, 상기 압전소자(60, 62)는 상기 프레임(24)의 진동 동작을 모니터(monitor)하고 그로부터 전기 피드백(feedback) 신호를 발생시켜 이를 전달하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 기구.
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