KR20060124079A

KR20060124079A - 스캐닝 마이크로미러 및 전자력 구동 2축 스캐닝마이크로미러 디바이스

Info

Publication number: KR20060124079A
Application number: KR1020050045822A
Authority: KR
Inventors: 지창현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-05

Abstract

본 발명은 소정의 전류를 인가하여 입력광을 반사시키는 데 사용되는 마이크로미러 및 상기의 마이크로미러를 가동시킴으로써 반사광의 경로를 변조하는 광 스캐닝 디바이스에 관한 것이다. 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러는 1축 및 2축 방향으로 스캐닝을 조절할 수 있어 안정된 구조를 지니면서 빠른 속도로 넓은 범위에 스캐닝하는 데 적용이 가능하고, 상기와 같은 마이크로미러를 사용하는 스캐닝 마이크로미러 디바이스는 광원으로부터 출사된 빔을 1차원의 선 또는 2차원의 면의 소정의 영역에 주사하여 화상 등의 정보를 결상하거나 위치, 화상 등의 데이터를 읽어들이거나 또는 반사광의 경로를 임의로 조절하는 장치 등에 적용될 수 있다.

전자력, 스캐닝, 주사, 마이크로미러, 2축

Description

스캐닝 마이크로미러 및 전자력 구동 2축 스캐닝 마이크로미러 디바이스{MEMS scanning micromirror and Dual-axis electromagnetic MEMS scanning micromirror device}

도 1은 종래 기술에 의한 폴리곤 미러를 사용한 스캐닝 장치의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2a 내지 도 2b는 종래 기술에 의한 마이크로미러를 사용한 스캐닝 장치의 주사 원리를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 스캐닝 마이크로미러의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 스캐닝 마이크로미러의 마이크로미러부의 일 실시예의 사시도이다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 스캐닝 마이크로미러의 마이크로미러부의 다른 실시예들의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예를 위에서 바라본 평면도이다.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 8은 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예를 위에서 바라본 평면도로 도선을 함께 표시한 것이다.

도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 자기장 공급부의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 10은 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예를 도 8의 A-A'선을 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.

도 11은 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예를 위에서 바라본 평면도로 도선의 일부를 함께 표시한 것이다.

도 12는 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예를 위에서 바라본 평면도로 도선의 일부를 함께 표시한 것이다.

{도면의 주요부호에 대한 설명}

301,601,701,801 : 마이크로미러부

302,602,702,802 : 김블(gimbal)

303,603,703,803 : 내부 탄성 굴신 구조물

304,604,804 : 외부 탄성 굴신 구조물

401,501 : 미러판

402 : 프레임 구조물

403,503 : 토션 빔

504 : 다이아몬드 어레이 형 프레임 구조물

505 : 식각구멍

506 : 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지는 다이아몬드 어레이 형 프레임 구조물

711,811 : 제 1 미러 구동 코일

712,812 : 제 2 미러 구동 코일

813 : 제 1 김블 구동 코일

814 : 제 2 김블 구동 코일

901 : 지지대

902 : 내부자석

903 : 외부자석

본 발명은 소정의 전류를 인가하여 입력광을 반사시키는 마이크로미러를 가동시킴으로써 반사광의 경로를 변조하는 광 스캐닝 소자에 관한 것이다. 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러 디바이스는 광원으로부터 출사된 빔을 1차원의 선 또는 2차원의 면의 소정의 영역에 주사하여 화상 등의 정보를 결상하거나 위치, 화상 등의 데이터를 읽어들이는 레이저 프린터, 공초점 현미경, 바코드 스캐너, 스캐닝 디 스플레이 및 각종 센서 등에 적용 가능하다. 또한, 스캐닝 외에도 반사광의 경로를 임의로 조절하는 광 스위치 소자 등에도 적용이 가능하다.

최근 광소자 기술의 발전과 더불어 각종 정보의 입출력단 및 정보 전달의 매개체로 광을 사용하는 다양한 기술들이 대두하고 있다. 광원에서 나오는 빔을 주사하여 사용하는 방법도 이들 중 하나로 바코드 스캐너나 기초적인 수준의 스캐닝 레이저 디스플레이 등을 이러한 기술의 전통적인 응용 사례로 꼽을 수 있다. 이러한 빔 스캐닝 기술은 적용 사례에 따라 다양한 주사 속도와 주사 범위를 요구하게 되는데, 기존의 빔 스캐닝은 갈바닉 미러나 회전형 폴리곤 미러 등의 구동되는 미러의 반사면과 입사광이 이루는 입사 각도를 조절하여 구현하는 방법이 주류를 이루고 있다. 갈바닉 미러의 경우 수 내지 수십 헤르쯔(Hz) 정도의 주사 속도를 요구하는 응용에 적합하며, 폴리곤 미러의 경우 수 킬로헤르쯔(kHz) 정도의 주사 속도를 구현하는 것이 가능하다.

제반 기술의 발달과 더불어 최근에는 빔 스캐닝 기술을 새로운 디바이스에 적용하거나, 이러한 기술을 채용하고 있는 기존의 적용 사례에서 성능을 더욱 향상시키려는 노력이 계속되고 있는데, 레이저 스캐닝을 사용한 고해상도의 원색 재현력이 뛰어난 투사 방식 디스플레이 시스템이나 두부 장착형 디스플레이, 레이저 프린터 등이 그 좋은 예이다. 이러한 높은 공간 분해능이 요구되는 빔 스캐닝을 필요로 하는 시스템에서는 통상적으로 빠른 주사 속도와 큰 각변위를 구현할 수 있는 스캐닝 미러가 요구되는데, 종래의 폴리곤 미러를 사용하는 방법의 경우 고속으로 회전하는 모터에 폴리곤 미러가 부착되어 있는 형태를 취하기 때문에, 주사 속도는 폴리곤 미러의 회전 각속도에, 나아가서 구동부 모터의 회전 속도에 비례하여 통상의 모터 회전 속도의 한계로 인하여 주사 속도를 증가시키는 데 한계가 있고, 전체 시스템의 부피와 전력 소모를 감소시키기 어려운 단점이 있다. 또한, 구동 모터부의 기계적 마찰 소음을 근본적으로 해결하여야 하며, 복잡한 구조로 인해 원가 절감을 기대하기 어렵다.

상기 예에서 보는 바와 같이 광원(101)에서 출사된 입력광(111)은 각종 렌즈 등의 광학계(102)를 통과하여 폴리곤 미러(103)에 의해 반사된다. 모터(104)를 사용하여 모터 위에 부착된 폴리곤 미러(103)를 회전시킴으로써 반사광(112)을 폴리곤 미러의 회전 방향(113)에 의해 정의되는 소정의 방향(114)으로 주사할 수 있다. 폴리곤 미러를 사용한 주사 장치의 경우 단방향의 비교적 빠른 스캐닝을 구현할 수 있으나, 고해상도의 디스플레이 등에 적용하는 데에는 한계가 있다.

도 2a에 나타난 바와 같이 마이크로미러(201)가 양쪽에 형성된 토션 빔(torsion beam, 202)을 축으로 회전함에 따라 반사 광(212)의 경로가 변경되어 빔 스캐닝을 구현하게 된다. 마이크로미러를 사용한 주사 장치의 경우 양 방향 주사가 가능하고, 수십 킬로헤르쯔(kHz)에 이르는 빠른 주사 속도를 구현할 수 있으나, 이러한 가혹 조건에서 구동할 경우 구동 원리상 도 2b에서 보는 바와 같이 마이크로미러가 펄럭이는 이른바 동적 변형 현상이 발생하여 반사면 및 반사 광(212)의 형상 및 특성을 왜곡시키는 원인이 된다.

따라서 고성능의 광 주사 장치를 구현하기 위해서는 이러한 동적 변형 현상을 억제할 수 있는 마이크로미러의 재질 및 구조 선정이 필요하다. 수직 방향의 빗살 모양 전극을 사용하는 종래의 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 경우, 제작 공정상 가동부와 고정부의 높은 정렬 정밀도가 요구되고, 회전 각도를 증가시키기 위해서는 높은 종횡비를 갖도록 구조물을 제작해야 하는 어려움이 있다. 또한, 미러 판에 부착되는 가동 빗살 모양 전극과 이에 인접한 고정부 빗살 모양 전극 모두 구동시 감쇄를 증가시키는 요인으로 작용하게 되는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 동적 변형 현상이 억제되고 빠른 주사 속도와 넓은 주사 범위를 구현할 수 있는 스캐닝 마이크로미러를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 전자력으로 구동되어 구동전압을 현저히 낮출 수 있고 종래의 마이크로미러에 비해 구조적 안정성과 광학적 성능이 향상되어 빠른 주사 속도와 넓은 주사 범위를 구현할 수 있는 스캐닝 마이크로미러 디바이스를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 스캐닝 마이크로미러는, 입력광을 반사시키는 반사면이 형성된 미러판 박막과 상기 미러판 박막을 지지하는 프레임 구조물을 구비하는 마이크로미러부; 상기 마이크로미러부에 각각의 일단이 연결되어 상기 마이크로미러부를 지지하는 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물을 포함한다.

본 발명에서, 상기 스캐닝 마이크로미러는 상기 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물 각각의 타단이 연결되고 상기 마이크로미러부를 둘러싸는 김블(gimbal) 및 상기 김블에 각각의 일단이 연결되어 상기 김블을 지지하는 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 반사면은 금속 또는 유전체 또는 금속과 유전체의 적층 가운데 선택되는 1종 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 프레임 구조물은 적어도 하나 이상의 단위 프레임 구조물이 어레이 형태로 배치되어 형성되는 것이 바람직하고, 상기 프레임 구조물은 다이아몬드형 프레임을 사용하는 것 또는 속에 빈 공간을 구비하는 것 또는 상기 마이크로미러부 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지는 것 중에서 선택되는 한 가지 이상의 특징을 더 구비하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서, 상기 마이크로미러부는 원형인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 김블은 원형의 고리의 형태인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 내부 탄성 굴신 구조물 또는 상기 외부 탄성 굴신 구조물 은 각각 외팔보 또는 비틀림 보 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물은 각각의 일단이 상기 마이크로미러부의 중심부의 일점에 대해 대칭되는 두 점에서 상기 마이크로미러부에 각각 연결되며, 상기 내부 탄성 굴신 구조물이 연결된 두 점을 잇는 축을 중심축으로 상기 마이크로미러부가 회전운동할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물은 각각의 일단이 상기 김블의 중심부의 일점에 대해 대칭되는 두 점에서 상기 김블에 각각 연결되며, 상기 외부 탄성 굴신 구조물이 연결된 두 점을 잇는 축을 중심축으로 상기 김블이 회전운동할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 내부 탄성 굴신 구조물과 외부 탄성 굴신 구조물은 각자가 위치한 축이 서로 수직하도록 각각 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스는, 디바이스 전 영역에 걸쳐서 자기장을 형성하는 자기장 공급부; 상기 자기장 공급부의 위쪽에 위치하고, 한쪽 면에는 전류가 흐를 수 있는 미러구동용 도선이 형성되고 반대쪽 면에는 입력광을 반사시키는 반사면이 형성된 미러판 박막과 상기 미러판 박막을 지지하는 프레임 구조물을 구비하며, 상기 자기장 공급부에 의한 자기장과 상기 도선에 흐르는 전류의 상호작용에 의한 전자력이 작용하여 운동하는 마이크로미러부; 및 상기 마이크로미러부에 각각의 일단이 연결되어 상기 마이크로미러부를 지지하는 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물을 포함한다.

본 발명에서, 상기 반사면 및 프레임 구조물은 앞서 언급한 스캐닝 마이크로미러의 반사면 및 프레임 구조물과 유사한 특징을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 미러구동용 도선은 상기 마이크로미러부의 중심부의 일점에 대해서 대칭되는 한 쌍으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스는 상기 내부 탄성 굴신 구조물 각각의 타단이 연결되고 상기 마이크로미러부를 둘러싸며 전류가 흐를 수 있는 김블구동용 도선을 구비하고 상기 자기장 공급부에 의한 자기장과 상기 김블구동용 도선에 흐르는 전류의 상호작용으로 인한 전자력이 작용하여 운동하는 김블(gimbal) 및 상기 김블에 각각의 일단이 연결되어 상기 김블을 지지하는 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 김블구동용 도선은 상기 외부 탄성 구조물이 김블에 연결된 두 점을 잇는 축에 대해서 대칭되는 한 쌍으로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 내부 탄성 굴신 구조물 및 상기 외부 탄성 굴신 구조물은 앞서 언급한 스캐닝 마이크로미러의 내부 탄성 굴신 구조물 및 외부 탄성 굴신 구조물과 유사한 특징을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 자기장 공급부는 지지대 및 상기 지지대 위에 부착되어 고정되는 적어도 하나 이상의 영구자석을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 영구자석은 원통형의 내부자석과 상기 내부자석을 소정의 간격을 두고 둘러싼 속이 빈 원통형의 외부자석으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 어레이는 상기 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스를 평면 상에 소정의 개수의 행과 소정의 개수의 열로 이루어진 행렬의 형태로 배열하여 이루어진다.

본 발명의 광 스캐닝 장치는 상기 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스를 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 스캐닝 마이크로미러의 일 실시예를 나타낸 사시도로, 같은 실시예에 대하여 도 3a는 마이크로미러부의 반사면이 형성된 쪽에서 바라본 경우이고, 도 3b는 도선이 형성된 면 쪽에서 바라본 경우이다.

도 3a 내지 도 3b의 실시예에서 스캐닝 마이크로미러는, 가장 안쪽의 원형의 마이크로미러부(301), 상기 마이크로미러부에 각각의 일단이 연결된 내부 탄성 굴신 구조물(303), 상기 마이크로미러부를 바깥에서 둘러싸고 상기 내부 탄성 굴신 구조물 각각의 타단이 연결되며 원형의 고리의 형상을 띤 김블(302), 및 상기 김블에 각각의 일단이 연결된 외부 탄성 굴신 구조물(304)을 포함하고 있다.

상기 실시예에서, 상기 마이크로미러부(301)는 일면에 입사하는 빛을 반사시키는 반사면이 형성된 미러판 박막과 상기 미러판 박막을 지지하는 프레임 구조물을 구비한다. 상기 반사면은 금속 또는 유전체 또는 금속과 유전체의 적층 가운데 선택되는 1종 이상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 프레임 구조물의 세부에 대해서는 도 4a 내지 도 4b 및 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한다.

상기 내부 탄성 굴신 구조물(303)과 외부 탄성 굴신 구조물(304)은 각각 마이크로미러부와 김블을 지지하는데, 그 형상은 일단과 타단이 존재하는 것이라면 어떤 것이라도 무방하고, 외팔보 또는 비틀림 보 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

상기 실시예에서, 상기 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물(303)은 상기 마이크로미러부의 중심을 지나는 X-X'축 상에 위치하고 서로 대칭되는 형태로 연결되며, 상기 마이크로미러부는 상기 X-X'축을 중심으로 회전운동할 수 있다.

상기 실시예에서, 상기 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물(304)은 상기 김블의 중심을 지나는 Y-Y'축 상에 위치하고 서로 대칭되는 형태로 연결되며, 상기 김블은 상기 Y-Y'축을 중심으로 회전운동할 수 있다.

상기 실시예에서, 상기 내부 탄성 굴신 구조물이 놓인 X-X'축과 상기 외부 탄성 굴신 구조물이 놓인 Y-Y'축은 서로 같은 평면상에 위치하며 마이크로미러부의 중심점에서 직교한다.

상기 김블(302)은 상기 마이크로미러부가 놓인 평면의 바깥을 둘러싸되 마이크로미러부의 상기 반사면이 형성된 면 쪽으로 빛이 들고 나는 경로를 막지 않는다면 전체적으로 어떤 형상을 띠어도 무방하나, 상기의 회전운동을 고려하여 전체적인 외곽이 원형의 형상을 띠는 것이 바람직하다. 특히 상기 실시예에 나타난 바와 같이 상기 마이크로미러부(301)는 원형으로, 상기 김블(302)은 상기 마이크로미러부가 놓인 것과 동일한 평면에 놓인 원형의 고리의 형상으로 각각 형성되는 것이 바람직하다.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 스캐닝 마이크로미러의 마이크로미러부의 일 실시예의 사시도로, 같은 실시예에 대해서 도 4a는 위쪽에서 바라본 경우이고 도 4b는 아래쪽에서 바라본 경우이다.

도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 마이크로미러부는 두 개의 토션빔(torsion beam, 403)으로 표현된 내부 탄성 굴신 구조물에 의해 지지되며, 상기 토션빔을 축으로 회전 운동을 하게 된다. 미러판(401)의 두께는 프레임 구조물(402)의 두께에 비해 상대적으로 작은 값을 갖기 때문에 미러 구동시 동적 변형의 크기는 하부의 프레임 구조물에 의해 결정되며, 프레임보다 큰 미러판을 사용하였으므로 최적의 광 효율을 얻을 수 있다.

상기 실시예에서 프레임 구조물은 미러 끝단으로 갈수록 질량이 작아지는 모든 형태의 구조가 적용 가능하며, 미러 끝단으로 갈수록 상기 실시예와 같이 폭이 줄어들거나 또는 두께가 얇아지는 것이 바람직하다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 스캐닝 마이크로미러의 마이크로미러부의 일 실시예의 사시도이다.

도 5a 내지 도 5b의 실시예는 각각 마이크로미러부가 도 4b의 실시예와는 다른 형태의 프레임 구조물을 포함하는 경우로, 프레임 구조물을 제외한 나머지 구성요소는 도 4b의 실시예의 구성과 동일하다.

도 5a는 적어도 하나 이상의 단위 프레임 구조물(504)이 어레이 형태로 배치되어 형성된 프레임 구조물을 포함하고, 특히 상기 단위 프레임 구조물은 미러 끝단으로 갈수록 폭이 줄어드는 다이아몬드 형 프레임으로 형성된 경우이다. 상기 프레임 구조물을 상기 도 5a와 같이 형성하는 경우는 도 4b와 같이 하나의 프레임 구조물을 사용하는 경우와 비교할 때, 동일한 동적 변형 감소 효과를 얻으면서 미러판 박막의 전체적인 강성을 증가시킬 수 있다.

도 5b는 도 5a의 어레이 형태의 프레임 구조물(504)에 식각 구멍(505)을 형성한 경우로, 프레임 구조물의 질량과 관성을 추가로 감소시키는 효과를 얻을 수 있다. 상기 식각 구멍의 형상은 당업자의 수준에 맞추어 다양하게 형성되는 것이 가능하나 본 발명에서는 벌집 형태의 육각형 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.

도 5c는 도 5a의 다이아몬드 어레이 형 프레임 구조물이 미러 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지도록 형성된 프레임 구조물(506)을 포함하는 경우로, 도 5a의 다이아몬드 형 단위 프레임이 어레이로 배열된 프레임을 사용하는 경우보다 프레임의 질량과 관성을 현저히 감소시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예를 위에서 바라본 평면도로 아래에 있는 자기장 공급부를 제외한 나머지 부분을 나타내고 있다.

도 6의 실시예에서, 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스는 가장 안쪽의 마이크로미러부(601)와, 상기 마이크로미러부를 바로 바깥쪽에서 둘러싼 김블(602)과, 상기 가장 밖에서 둘러싼 기판(605)과, 상기 상기 사이에 각각 연결되는 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물(603), 및 상기 가장 바깥쪽의 기판 사이에 각각 연결되는 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물(604)을 포함한다.

상기 실시예에서, 상기 마이크로미러부(601)의 구성은 도 7의 실시예의 마이크로미러부와 크게 다르지 않으므로, 도 7을 참조하여 설명한다.

상기 실시예에서, 상기 내부 탄성 굴신 구조물(603)과 외부 탄성 굴신 구조물(604)은 각각 외팔보, 비틀림 보 가운데 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

상기 실시예에서, 상기 내부 탄성 굴신 구조물(603)은 서로 대칭하는 형상으로 형성된 한 쌍으로 이루어지고, 상기 한 쌍 각각의 일단은 마이크로미러부(601)의 중심부의 일 점에 대해 대칭되는 두 점에서 상기 마이크로미러부에 연결된다. 상기 마이크로미러부는 상기 내부 탄성 굴신 구조물이 마이크로미러부에 연결된 두 점을 잇는 축인 X-X'축을 중심축으로 김블(602)에 대해서 회전운동을 할 수 있다. 상기 회전운동에 대해서는 도 11을 참조하여 설명한다.

상기 실시예에서, 상기 외부 탄성 굴신 구조물(604)은 서로 대칭하는 형상으 로 형성된 한 쌍으로 이루어지고, 상기 한 쌍 각각의 일단은 김블(602)의 중심부의 일 점에 대해서 대칭되는 두 점에서 상기 김블에 연결된다. 상기 김블은 상기 외부 탄성 굴신 구조물이 김블에 연결된 두 점을 잇는 축인 Y-Y'축을 중심축으로 기판(605)에 대해서 회전운동을 할 수 있다. 상기 회전운동에 대해서는 도 12를 참조하여 설명한다.

상기 실시예에서, 마이크로미러부(601)는 X-X'축을 중심으로 회전운동을 하고 상기 마이크로미러부가 연결된 김블(602)은 Y-Y'축을 중심으로 회전운동을 할 수 있어, 상기 마이크로미러부는 X_X'와 Y-Y'의 두 축 모두에 대해 각변위가 달라지며 전체 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스는 2축의 방향으로 스캐닝을 조절할 수 있다.

상기 X-X'축과 Y-Y'축이 상기 실시예에 나타난 것과 같이 동일한 평면상에서 서로 직교하는 경우 상기 마이크로미러부의 일면에 형성된 반사면에서 반사된 빛을 3차원 공간의 모든 범위에 대해 주사할 수 있으므로, 상기 내부 탄성 굴신 구조물이 놓인 X-X'축과 외부 탄성 굴신 구조물이 놓인 Y-Y'축은 동일한 평면상에서 서로 직교하는 것이 바람직하다.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예에서 자기장 공급부를 제외한 나머지 부분을 모두 나타낸 사시도로, 같은 실시예에 대해서 도 7a는 마이크로미러부의 반사면이 형성된 쪽에서 바라본 경우이고, 도 7b는 도선이 형성된 면 쪽에서 바라본 경우이다. 그리고 상기 도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 스캐닝 마이크로미러의 일 실시예를 나타낸 것이기도 하다.

도 7a 내지 도 7b의 실시예에서, 상기 마이크로미러부(701)는 전체적인 외곽은 원의 형상을 띠고, 한쪽 면에는 전류가 흐를 수 있는 미러구동용 도선이 형성되고 반대쪽 면에는 입력광을 반사시키는 반사면이 형성된 미러판 박막과 상기 미러판 박막을 지지하고 다이아몬드 형 단위 프레임 구조물이 어레이 형태로 배치된 프레임 구조물을 구비하며, 서로 대칭하는 형태로 구성된 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물(703)은 각각의 일단이 상기 마이크로미러부 중심점에 대해 대칭되는 점에서 마이크로미러부에 연결된다.

상기 반사면은 금속 또는 유전체 또는 금속과 유전체의 적층 가운데 선택되는 1종 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 실시예에서 상기 프레임 구조물은 다이아몬드 형 단위 프레임 구조물이 어레이 형태로 배치된 것으로, 그 전체적인 외곽이 원의 형상을 띠는 것 외에는 도 5a 내지 도 5c에 나타난 실시예 중의 하나의 것과 구성이 크게 다르지 않다.

상기 도 7b의 실시예에는 전류가 상기 내부 탄성 굴신 구조물을 통해서 마이크로미러부로 진입하고 마이크로미러부의 외곽의 절반을 지나며 마이크로미러부를 지름 방향으로 가로지르고 상기 마이크로미러부에 진입할 때 통과한 것과 같은 내부 탄성 굴신 구조물을 통해 마이크로미러부 밖으로 빠져나가도록 배치된, 서로 대칭되는 형태의 2개의 도선, 제 1 및 제 2 미러 구동 코일(711,712)이 표시되어 있다. 상기 두 도선의 배치와 발생하는 상기 두 도선에 흐르는 전류와 자기장의 상호작용에 의해 발생하는 전자력에 대해서는 도 8 및 도 11을 참조하여 설명한다.

상기 실시예는 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예 중 1축의 방향으로 스캐닝을 조절하는 디바이스에서 자기장 공급부를 제외한 나머지 부분을 나타낸 것이다. 상기 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물의 마이크로미러부와 연결되지 않은 타단이 외부와 직접 연결되고 하부에 자기장 공급부를 구비하여 구동되는 경우, 마이크로미러부가 내부 탄성 굴신 구조물에 의해 지지되면서 회전운동하므로 전체 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스는 1축의 방향으로 스캐닝을 조절한다. 이는 상기 도 6의 실시예에서 김블 및 외부 탄성 굴신 구조물이 없어 마이크로미러부가 외부의 기판과 직접 연결되고 X-X'축을 중심으로 회전운동하여 스캐닝을 조절하는 것과 같은 구성이다.

도 8은 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예를 위에서 바라본 평면도로, 상기 도 6에 도선의 배치를 추가하여 나타낸 것이다.

도 8의 실시예는 도 6의 실시예의 구성에 4개의 도선과 기판에 구비된 8개의 전극을 더 포함하여 표현되었다. 이하 도 8에 나타난 바를 토대로 제 1 및 제 2 김블 구동 코일과 제 1 및 제 2 미러 구동 코일의 4개의 도선을 상술한다.

제 1 미러 구동 코일(811)은 위쪽의 제 1 미러 구동 코일용 전극1(821)과 제 1 미러 구동 코일용 전극2(822)에 양단이 각각 연결되고 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물 중 위쪽의 것, 김블, 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물 중 왼쪽의 것, 및 마이크로미러부에 걸쳐서 구비된다. 제 2 미러 구동 코일(812)은 아래쪽의 제 2 미러 구동 코일용 전극1(823)과 제 2 미러 구동 코일용 전극2(824)에 양단이 각각 연결 되고 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물 중 아래쪽의 것, 김블, 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물 중 오른쪽의 것, 및 마이크로미러부에 걸쳐서 배치된다.

제 1 김블 구동 코일(813)은 위쪽의 제 1 김블 구동 코일용 전극1(825)과 아래쪽의 제 1 김블 구동 코일용 전극2(826)에 양단이 각각 연결되고 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물과 김블에 걸쳐서 배치된다. 제 2 김블 구동 코일(814)은 위쪽의 제 2 김블 구동 코일용 전극1(827)과 아래쪽의 제 2 김블 구동 코일용 전극2(828)에 양단이 각각 연결되고 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물과 김블에 걸쳐서 배치된다.

상기 실시예에 나타난 것과 같이, 제 1 김블 구동 코일과 제 2 김블 구동 코일은 상기 외부 탄성 굴신 구조물이 김블에 연결된 두 점을 잇는 축인 Y-Y'축을 중심으로 서로 대칭되는 형태로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 실시예에 나타난 것과 같이, 제 1 미러 구동 코일과 제 2 미러 구동 코일은 상기 마이크로미러부의 중심부의 일 점, 특히 마이크로미러부가 원형으로 구성된 경우는 그 중심점에 대해서 서로 대칭되는 형태로 배치되는 것이 바람직하다.

도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 자기장 공급부의 일 실시예를 나타낸 사시도로, 특히 도 9b는 본 발명에서 자기장 공급부 상부에 전류가 흐르는 경로의 일 실시예를 포함한 나타낸 것이다.

도 9a의 실시예에서, 상기 자기장 공급부는 지지대(901) 및 상기 지지대 위에 구비된 두 개의 영구자석, 지지대의 가운데에 구비된 원통형의 내부자석(902)과 소정의 간격을 두고 상기 내부자석을 둘러싼 속이 빈 원통형의 외부자석(903)을 포함한다.

도 9b의 실시예에서, 전류가 흐르는 경로는 상기 도 9a의 실시예의 자기장 공급부가 놓인 평면과 평행하면서 위쪽에 위치한 평면상에 위치하고 상기 자기장 공급부의 중심점의 수직 위쪽을 지나는 상기 평면상의 소정의 선(L)에 대칭되며 각기 직선 가운데에 반원의 형상을 포함하도록 형성된 한 쌍으로 구성되어 있다.

상기 실시예에서 왼쪽과 오른쪽의 전류가 흐르는 경로에는 전류(I)가 모두 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 흐르고, 자기장 공급부의 중심으로부터 방사상으로 뻗어나가는 성분의 자기장(Br)이 상기 전류가 흐르는 경로에 영향을 준다. 상기 전류와 자기장의 상호작용에 의해 전자력이 발생하는데, 상기 두 전류가 흐르는 경로 중 직선부분에서는 전류의 방향과 자기장의 방사상 성분의 방향이 서로 평행하여 본 발명의 작용과 관련해 의미 있는 크기의 전자력이 발생하지 않으나, 반원의 형상 부분에서는 왼쪽의 전류가 흐르는 경로에는 아래쪽 방향으로, 오른쪽의 전류가 흐르는 경로에는 위쪽 방향으로 전자력이 발생하여 작용한다.

전체 전류가 흐르는 경로의 양쪽 끝이 고정되어 있는 경우라면, 상기 반원의 형상 부분에 발생한 전자력은 상기 전류가 흐르는 경로가 서로 대칭되는 기준인 선(L)을 축으로 회전운동을 일으키는 토크(T)로 작용하여, 전체 전류가 흐르는 경로는 회전운동을 하게 된다.

도 10은 마이크로미러부 아래에 도 9a에 나타난 자기장 공급부의 일 실시예 를 구비한 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예를 도 8의 A-A'선을 따라 자른 단면을 나타낸 것이다.

도 10의 실시예에서 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스는 아래쪽에 위치한 지지대(901)와 그 위에 부착된 내부자석(902)과 외부자석(903)의 두 영구자석을 구비한 자기장 공급부, 상기 자기장 공급부 위쪽 가운데에 위치한 도선이 형성된 면이 아래쪽으로 향한 마이크로미러부(801), 상기 마이크로미러부가 놓인 것과 동일한 평면에서 상기 마이크로미러부를 바로 바깥에서 둘러싼 김블(802), 및 상기 김블을 가장 바깥에서 둘러싼 기판(805)을 포함한다.

본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스는 두 개의 축을 중심으로 스캐닝을 조절할 수 있는데, 이를 위해서는 미러판이 형성된 평면상에서 중심으로부터 외부로 향하는 방사상의 자기장을 사용하는 것이 효율적이다. 상기 자기장의 방사상 방향의 성분을 크게 하기 위해 상기 자기장 공급부가 지지대 위에 구비하는 적어도 1개 이상의 영구자석은 원통형인 것이 바람직하다.

상기 자기장 공급부에는 하나의 영구자석만을 사용할 수도 있으나 상기 실시예에 나타난 것과 같이 원통형의 내부자석(902)과 소정의 간격(904)을 두고 상기 내부자석을 둘러싼 속이 빈 원통형의 외부자석(903)의 2개의 영구자석을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 실시예에서 내부자석은 수직 위쪽 방향으로 자화되어 있고, 외부자석은 수직 아래쪽 방향으로 자화되어 있어 중심으로부터 방사상으로 뻗어나가는 자기장(B)이 마이크로미러부에 작용하는데, 상기 방사상의 자기장(B)은 수직 위쪽 방향으로 자화된 내부자석 하나만이 있는 경우보다 크기가 현저하게 증 가한다. 자기장의 크기가 증가하면 전체 전자력의 크기도 자기장의 크기에 비례하여 증가하므로, 상대적으로 작은 크기의 전류로 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러를 구동할 수 있어 효율적이다.

상기 실시예에서, 전체 영구자석 영역의 하부에 배치되는 지지대(901)의 재료가 되는 물질의 비투자율(relative permeability)이 높을수록 영구자석에 의한 자기장의 대칭성이 증대되어, 방사상 방향 이외의 방향의 자기장에 의한 전자력이 더 효율적으로 상쇄된다. 따라서 상기 지지대는 비투자율이 높은 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

도 11은 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예를 위에서 바라본 평면도로, 마이크로미러부의 회전운동과 관련 있는 부분을 나타낸 것이다.

도 11의 실시예는 도 8의 일부분만을 나타낸 것으로, 4개의 도선 중에서 제 1 및 제 2 미러 구동 코일(811,812)만을 표시한 것을 제외하면 나머지 구성은 도 9의 그것과 같다.

상기 실시예에서, 제 1 미러 구동 코일(811)에는 제 1 미러 구동 코일용 전극1(821)에서 제 1 미러 구동 코일용 전극2(822)로 전류가 흐르며, 제 2 미러 구동 코일(812)에는 제 2 미러 구동 코일용 전극1(823)에서 제 2 미러 구동 코일용 전극2(824)로 전류가 흐른다. 상기 마이크로미러부의 중심부의 바로 아래 쪽에 중심부가 위치하는 자기장 공급부는 도 8a의 실시예와 같은 것으로 마이크로미러부의 중 심점으로부터 방사상으로 뻗어나가는 자기장을 형성한다.

상기 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 미러 구동 코일의 여타의 부분에서는 자기장과 전류의 방향이 평행하여 전자력이 발생하지 않거나 서로 반대방향으로 전류가 흐르는 도선끼리 인접해 있어 자기장과 전류의 상호작용에 의한 전자력이 거의 작용하지 않으나, 마이크로미러부(801)의 끝단을 따라 형성된 두 반원의 형상의 부분에서는 본 발명의 작용과 관련해 의미 있는 전자력이 발생 및 작용한다.

상기 두 반원의 형상 중 제 1 미러 구동 코일(811)에 해당하는 위쪽의 반원에 흐르는 전류에 의한 전자력은 아래쪽으로 들어가는 방향으로 발생하고, 제 2 미러 구동 코일(812)에 해당하는 아래쪽의 반원에 흐르는 전류에 의한 전자력은 위쪽으로 나오는 방향으로 발생한다.

상기 마이크로미러부(801)의 끝단을 따라 형성된 두 코일에 작용하는 전자력은 마이크로미러부를 운동시키는데, 상기 마이크로미러부 전체는 내부 탄성 굴신 구조물(803)에 의해 동일한 평면상에 놓인 김블(802)에 연결되어 지지되고 있어, 상기 내부 탄성 굴신 구조물이 놓인 평면상의 축을 중심으로 회전운동을 하게 된다. 상기 회전운동의 정도는 발생하는 전자력의 크기에 따라 달라지는데, 자기장의 크기 또는 자기장 공급부와 마이크로미러부 사이 거리의 조절보다는 주로 제 1 및 제 2 미러 구동 코일에 흐르는 전류의 크기에 따라 달라진다. 전자력의 크기가 줄어들면, 탄성체로 이루어진 상기 내부 탄성 굴신 구조물에 의한 반발력으로 상기 마이크로미러부는 회전운동 전의 모습으로 복귀한다.

도 12는 본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스의 일 실시예를 위에서 바라본 평면도로, 김블의 회전운동과 관련 있는 부분을 나타낸 것이다.

도 12의 실시예는 도 8의 일부분만을 나타낸 것으로, 4개의 도선 중에서 제 1 및 제 2 김블 구동 코일(813,814)만을 표시한 것을 제외하면 나머지 구성은 도 9의 그것과 같다.

상기 실시예에서, 제 1 김블 구동 코일(813)에는 제 1 김블 구동 코일용 전극1(825)에서 제 1 김블 구동 코일용 전극2(826)로 전류가 흐르며, 제 2 김블 구동 코일(814)에는 제 2 김블 구동 코일용 전극1(827)에서 제 2 김블 구동 코일용 전극2(828)로 전류가 흐른다. 상기 김블의 중심부의 바로 아래 쪽에 중심부가 위치하는 자기장 공급부는 도 8a의 실시예와 같은 것으로 김블의 중심점으로부터 방사상으로 뻗어나가는 자기장을 형성한다.

상기 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 김블 구동 코일의 여타의 부분에서는 자기장과 전류의 방향이 평행하여 전자력이 발생하지 않으나, 김블의 끝단을 따라 형성된 두 반원의 형상의 부분에서는 본 발명의 작용과 관련해 의미 있는 전자력이 발생 및 작용한다.

상기 두 반원의 형상 중 제 1 김블 구동 코일(813)에 해당하는 왼쪽의 반원에 흐르는 전류에 의한 전자력은 아래쪽으로 들어가는 방향으로 발생하고, 제 2 김블 구동 코일에 해당하는 오른쪽의 반원에 흐르는 전류에 의한 전자력은 위쪽으로 나오는 방향으로 발생한다.

상기 김블(802)의 끝단을 따라 형성된 두 코일에 작용하는 전자력은 김블을 운동시키는데, 상기 김블 전체는 외부 탄성 굴신 구조물(804)에 의해 동일한 평면상에 놓인 기판(805)에 연결되어 지지되어, 상기 외부 탄성 굴신 구조물이 놓인 평면상의 축을 중심으로 회전운동을 하게 된다. 상기 회전운동의 정도는 발생하는 전자력의 크기에 따라 달라지는데, 자기장의 크기 또는 자기장 공급부와 마이크로미러부 사이 거리의 조절보다는 주로 제 1 및 제 2 김블 구동 코일에 흐르는 전류의 크기에 따라 달라진다. 전자력의 크기가 줄어들면, 탄성체로 이루어진 상기 외부 탄성 굴신 구조물에 의한 반발력으로 상기 김블은 회전운동 전의 모습으로 복귀한다.

본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스는 하나의 광원으로부터 입사하는 빛을 반사시켜 주사하는데 용이하게 사용된다. 복수 개의 광원으로부터 입사하는 빛의 주사를 조절하기 위해서는 상기 디바이스가 어레이로 배열되는 것이 바람직하다. 미세 가공 기술 또는 마이크로머시닝 공정을 통해 형성된 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스가 소정의 수 개의 행과 수 개의 열로 이루어진 어레이로 배열된 경우, 상기 어레이에 입사하는 빛을 반사시킨 광의 파면의 주사를 조절할 수 있다.

본 발명의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스는 마이크로미러를 사용하는 종래의 통상적인 광 스캐닝 장치에 사용될 수 있다. 종래의 통상적인 광 스캐닝 장치에 있어서 마이크로미러 및 상기 미러를 구동하는 전자력 구동기 또는 스텝 모터 등의 구동부 대신에 상기 디바이스를 사용하여 광 스캐닝 장치를 구성하는 것이 바람직하며, 이 경우 광 스캐닝 장치는 더 넓은 주사범위와 더 빠른 주사속도를 가진다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 스캐닝 마이크로미러의 동적 변형 현상이 억제되고 2축 구동으로 넓은 주사 범위와 빠른 주사 속도가 구현 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 1축 또는 2축 구동방식을 모두 적용할 수 있어 양산성이 높아 경제성이 높고, 전자력으로 구동되어 구동전압을 현저히 낮출 수 있으며, 종래의 마이크로미러에 비해 구조적 안정성과 광학적 성능이 향상되어 빠른 주사 속도와 넓은 주사 범위를 구현할 수 있는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스가 제공된다.

Claims

입력광을 반사시키는 반사면이 형성된 미러판 박막과 상기 미러판 박막을 지지하는 프레임 구조물을 구비하는 마이크로미러부; 상기 마이크로미러부에 각각의 일단이 연결되어 상기 마이크로미러부를 지지하는 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물을 포함하는 스캐닝 마이크로미러.
제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물 각각의 타단이 연결되고 상기 마이크로미러부를 둘러싸는 김블(gimbal) 및 상기 김블에 각각의 일단이 연결되어 상기 김블을 지지하는 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사면은 금속 또는 유전체 또는 금속과 유전체의 적층 가운데 선택되는 1종 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임 구조물은 적어도 하나 이상의 단위 프레임 구조물이 어레이 형태로 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 4항에 있어서, 상기 단위 프레임 구조물은 다이아몬드형 프레임을 사용하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 4항에 있어서, 상기 단위 프레임 구조물은 속에 빈 공간을 구비하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 4항에 있어서, 상기 단위 프레임 구조물은 상기 마이크로미러부 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로미러부는 원형인 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 탄성 굴신 구조물은 외팔보 또는 비틀림 보 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물은 각각의 일단이 상기 마이크로미러부의 중심부의 일점에 대해 대칭되는 두 점에서 상기 마이크로미러부에 각각 연결되며, 상기 내부 탄성 굴신 구조물이 연결된 두 점을 잇는 축을 중심축으로 상기 마이크로미러부가 회전운동할 수 있도록 형 성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 2항에 있어서, 상기 김블은 원형의 고리의 형태인 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 2항에 있어서, 상기 외부 탄성 굴신 구조물은 외팔보 또는 비틀림 보 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 2항에 있어서, 상기 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물은 각각의 일단이 상기 김블의 중심부의 일점에 대해 대칭되는 두 점에서 상기 김블에 각각 연결되며, 상기 외부 탄성 굴신 구조물이 연결된 두 점을 잇는 축을 중심축으로 상기 김블이 회전운동할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
제 2항에 있어서, 상기 내부 탄성 굴신 구조물과 외부 탄성 굴신 구조물은 각자가 위치한 축이 서로 수직하도록 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.
디바이스 전 영역에 걸쳐서 자기장을 형성하는 자기장 공급부; 상기 자기장 공급부의 위쪽에 위치하고, 한쪽 면에는 전류가 흐를 수 있는 미러구동용 도선이 형성되고 반대쪽 면에는 입력광을 반사시키는 반사면이 형성된 미러판 박막과 상기 미러판 박막을 지지하는 프레임 구조물을 구비하며, 상기 자기장 공급부에 의한 자기장과 상기 도선에 흐르는 전류의 상호작용에 의한 전자력이 작용하여 운동하는 마이크로미러부; 및 상기 마이크로미러부에 각각의 일단이 연결되어 상기 마이크로미러부를 지지하는 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물을 포함하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 15항에 있어서, 상기 반사면은 금속 또는 유전체 또는 금속과 유전체의 적층 가운데 선택되는 1종 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 15항에 있어서, 상기 프레임 구조물은 적어도 하나 이상의 단위 프레임 구조물이 어레이 형태로 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 17항에 있어서, 상기 단위 프레임 구조물은 다이아몬드형 프레임을 사용하는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 17항에 있어서, 상기 단위 프레임 구조물은 속에 빈 공간을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 17항에 있어서, 상기 단위 프레임 구조물은 상기 마이크로미러부 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 15항에 있어서, 상기 미러구동용 도선은 상기 마이크로미러부의 중심부의 일점에 대해서 대칭되는 한 쌍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 15항에 있어서, 상기 마이크로미러부는 원형인 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 15항에 있어서, 상기 내부 탄성 굴신 구조물은 외팔보 또는 비틀림 보 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 15항에 있어서, 상기 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물은 각각의 일단이 상기 마이크로미러부의 중심부의 일점에 대해 대칭되는 두 점에서 상기 마이크로미러부에 각각 연결되며, 상기 내부 탄성 굴신 구조물이 연결된 두 점을 잇는 축을 중심축으로 상기 마이크로미러부가 회전운동할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 15항에 있어서, 상기 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물 각각의 타단이 연결되고 상기 마이크로미러부를 둘러싸며 전류가 흐를 수 있는 김블구동용 도선을 구비하고 상기 자기장 공급부에 의한 자기장과 상기 김블구동용 도선에 흐르는 전류의 상호작용으로 인한 전자력이 작용하여 운동하는 김블(gimbal) 및 상기 김블에 각각의 일단이 연결되어 상기 김블을 지지하는 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 25항에 있어서, 상기 김블구동용 도선은 상기 외부 탄성 구조물이 김블에 연결된 두 점을 잇는 축에 대해서 대칭되는 한 쌍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 25항에 있어서, 상기 김블은 원형의 고리의 형태인 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 25항에 있어서, 상기 외부 탄성 굴신 구조물은 외팔보 또는 비틀림 보 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 25항에 있어서, 상기 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물은 각각의 일단이 상 기 김블의 중심부의 일점에 대해 대칭되는 두 점에서 상기 김블에 각각 연결되며, 상기 김블이 상기 외부 탄성 굴신 구조물이 연결된 두 점을 잇는 축을 중심축으로 기판에 대해 회전운동할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 25항에 있어서, 상기 내부 탄성 굴신 구조물과 외부 탄성 굴신 구조물은 각자가 위치한 축이 서로 수직하도록 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 15항에 있어서, 상기 자기장 공급부는 지지대 및 상기 지지대 위에 부착되어 고정되는 적어도 하나 이상의 영구자석을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 31항에 있어서, 상기 영구자석은 원통형의 내부자석과 상기 내부자석을 소정의 간격을 두고 둘러싼 속이 빈 원통형의 외부자석으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스.
제 15항의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스를 평면 상에 소정의 개수의 행과 소정의 개수의 열로 이루어진 행렬의 형태로 배열한 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 어레이.
제 15항의 전자력 구동 스캐닝 마이크로미러 디바이스를 사용하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 장치.