KR20090041766A - 미러로부터 분리된 액츄에이터를 구비한 멤스 스캐너 - Google Patents

미러로부터 분리된 액츄에이터를 구비한 멤스 스캐너 Download PDF

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KR20090041766A
KR20090041766A KR1020070107433A KR20070107433A KR20090041766A KR 20090041766 A KR20090041766 A KR 20090041766A KR 1020070107433 A KR1020070107433 A KR 1020070107433A KR 20070107433 A KR20070107433 A KR 20070107433A KR 20090041766 A KR20090041766 A KR 20090041766A
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Abstract

개시된 멤스 스캐너는, 고정 프레임과, 고정 프레임의 내측에 배치되며 중심축 둘레를 회전 진동할 수 있도록 고정 프레임에 현가된 1차 가동 스테이지와, 1차 가동 스테이지의 내측에 배치되며 중심축 둘레를 회전 진동할 수 있도록 1차 가동 스테이지에 현가된 2차 가동 스테이지와, 1차 가동 스테이지를 회전 진동시키는 구동력을 제공하는 액츄에이터를 구비한다. 상기 고정 프레임과 1차 가동 스테이지는 이들 사이에 배치된 1차 토션 스프링에 의해 서로 연결되고, 상기 1차 가동 스테이지와 2차 가동 스테이지는 이들 사이에 배치된 2차 토션 스프링에 의해 서로 연결될 수 있다. 상기 1차 가동 스테이지는 액츄에이터에 의해 직접 구동되고, 2차 가동 스테이지는 1차 가동 스테이지의 구동에 의해 간접적으로 구동될 수 있다. 상기 액츄에이터로는 전자기 액츄에이터 또는 정전 액츄에이터가 사용될 수 있다.

Description

미러로부터 분리된 액츄에이터를 구비한 멤스 스캐너{MEMS scanner having actuator separated from mirror}
본 발명은 멤스 스캐너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미러가 액츄에이터로부터 분리되어 간접 구동되는 구조를 가진 멤스 스캐너에 관한 것이다.
최근, 디스플레이, 프린팅 장치, 정밀 측정, 정밀 가공 등 다양한 기술 분야에서 반도체 공정기술에 의해 제조되는 멤스(MEMS; Micro Electro Mechanical System) 디바이스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 광원으로부터 입사된 광을 소정의 화면영역에 대해 주사하여 영상을 구현하는 디스플레이 분야 또는 소정의 화면영역에 대해 광을 주사하고 반사된 광을 수광하여 화상 정보를 읽어들이는 스캐닝 분야에서는 미소 구조의 광 스캐너가 주목받고 있다.
특히, 프린팅 기술의 발전에 따라 고속 프린팅, 정숙성 및 소형 경량화가 프린팅 장치의 성능 향상을 위해 필요하게 되었다. 이러한 필요성에 따라, 기존의 프린팅 장치의 레이저 스캐닝 유닛(LSU; Laser Scanning Unit)에 사용되는 폴리곤 미러와 f-θ 광학계를 멤스 스캐너와 아크사인(arcsine) 미러로 바꾸는 것이 좋은 해법 중의 하나로 알려져 있다. 또한, 이러한 멤스 스캐너는 실리콘을 이용한 반도체 공정기술에 의해 소형으로 제작 가능하며 대량 생산에 용이하여 가격경쟁력도 갖추고 있다.
전형적인 전자기 방식의 멤스 스캐너는, 일반적으로 가동 코일(moving coil) 방식과 가동 자석(moving magnet) 방식으로 구별될 수 있다. 가동 코일 방식은 코일을 미러에 부착하고 미러 외부에 자석을 배치하는 구조로서, 소형화에 적합한 반면에 제조 공정이 복잡하고 작동 시 코일의 열변형에 의해 미러가 변형됨으로써, 반사면의 높은 편평도를 유지하기 어려운 단점이 있다. 가동 마그네트 방식은 미러에 자석을 부착하고 코일을 미러 외부에 배치하는 구조로서, 제조 공정이 비교적 간단한 반면에, 작동 부위의 질량이 커지게 되어 소형화에 불리하고 질량 편심 및 응력 집중 등이 일어나는 단점이 있다.
본 발명은 미러가 액츄에이터로부터 분리되어 간접 구동되는 구조를 가진 멤스 스캐너를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너는,
고정 프레임; 상기 고정 프레임의 내측에 배치되며, 중심축 둘레를 회전 진동할 수 있도록 상기 고정 프레임에 현가된 1차 가동 스테이지; 상기 1차 가동 스테이지의 내측에 배치되며, 상기 중심축 둘레를 회전 진동할 수 있도록 상기 1차 가동 스테이지에 현가된 2차 가동 스테이지; 및 상기 1차 가동 스테이지를 회전 진동시키는 구동력을 제공하는 액츄에이터;를 구비한다.
상기 1차 가동 스테이지는 상기 액츄에이터에 의해 직접 구동되고, 상기 2차 가동 스테이지는 상기 1차 가동 스테이지의 구동에 의해 간접적으로 구동될 수 있다.
상기 2차 가동 스테이지의 상면과 저면에는 입사된 광을 반사하는 반사면이 마련될 수 있다.
상기 고정 프레임, 1차 가동 스테이지, 및 2차 가동 스테이지는 하나의 실리콘 기판에 일체로 형성될 수 있다.
상기 고정 프레임과 상기 1차 가동 스테이지는 이들 사이에 배치된 1차 토션 스프링에 의해 서로 연결되고, 상기 1차 가동 스테이지와 상기 2차 가동 스테이지 는 이들 사이에 배치된 2차 토션 스프링에 의해 서로 연결될 수 있다. 그리고, 상기 1차 토션 스프링은 상기 2차 토션 스프링에 비해 큰 강성을 가질 수 있다.
상기 1차 토션 스프링과 상기 2차 토션 스프링은 상기 중심축 상에 위치하고, 상기 중심축을 따라 연장된 막대 형상을 가질 수 있으며, 상기 1차 토션 스프링은 상기 2차 토션 스프링에 비해 두꺼운 폭을 가질 수 있다.
상기 1차 토션 스프링은 접힌 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 1차 토션 스프링은 상기 1차 가동 스테이지의 서로 마주보는 두 개의 가장자리 각각에 두 개씩 마련되거나, 상기 1차 가동 스테이지의 네 개의 가장자리 각각에 두 개씩 마련될 수 있다.
상기 액츄에이터는 영구자석들과 전자석을 포함하는 전자기 액츄에이터일 수 있다.
상기 영구자석들은 상기 1차 가동 스테이지의 저면 양측에 각각 부착될 수 있다. 이 경우, 상기 영구자석들은 동일한 자극이 동일한 방향을 향하도록 상기 1차 가동 스테이지에 부착될 수 있다.
상기 전자석은 코어와, 상기 코어의 둘레에 감긴 코일을 포함하고, 상기 코어의 양단부 각각은 상기 영구자석들 각각과 소정 간격을 두고 마주보도록 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 액츄에이터는 가동 콤과 고정 콤을 포함하는 정전 액츄에이터일 수 있다. 이 경우, 상기 가동 콤에 수직 방향의 정전력이 가해지도록 상기 고정 콤은 상기 가동 콤과는 수직 방향으로 서로 다른 높이에 배치될 수 있다.
상기 액츄에이터는 상기 1차 가동 스테이지의 양측 아래쪽에 각각 배치되어 상기 고정 콤을 지지하는 고정 스테이지들을 더 포함할 수 있다.
상기 가동 콤은 상기 1차 가동 스테이지의 양 측면으로부터 수평으로 돌출 형성되고, 상기 고정 콤은 상기 고정 스테이지들 각각의 일 측면으로부터 수평으로 돌출 형성되어 상기 가동 콤과 엇갈리도록 배치될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 멤스 스캐너를 상세히 설명한다. 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 표시된 A-A' 선을 따른 멤스 스캐너의 단면도이다.
도 1과 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너는, 고정 프레임(stationary frame, 110)과, 1차 가동 스테이지(first movable stage, 120)와, 2차 가동 스테이지(second movable stage, 130)와, 전자기 액츄에이터(electromagnetic actuator, 140)를 구비한다.
상기 고정 프레임(110)은 소정 두께의 판 형상을 가지고 있으며, 그 내측에 상기 1차 가동 스테이지(120)가 배치된다. 상기 1차 가동 스테이지(120)는 중심축(C) 둘레를 소정 각도로 회전 진동할 수 있도록 상기 고정 프레임(110)에 현가된다. 이를 위해, 상기 고정 프레임(110)과 1차 가동 스테이지(120)는 이들 사이에 배치된 1차 토션 스프링(first tortional spring, 122)에 의해 서로 연결될 수 있 다. 상기 1차 토션 스프링(122)은 상기 중심축(C) 상에 위치할 수 있으며, 상기 중심축(C)을 따라 연장된 막대 형상(bar shape)을 가질 수 있다.
상기 2차 가동 스테이지(130)는 상기 1차 가동 스테이지(120)의 내측에 배치되며, 상기 중심축(C) 둘레를 소정 각도로 회전 진동할 수 있도록 상기 1차 가동 스테이지(120)에 현가된다. 이를 위해, 상기 1차 가동 스테이지(120)와 2차 가동 스테이지(130)는 이들 사이에 배치된 2차 토션 스프링(second tortional spring, 132)에 의해 서로 연결될 수 있다. 상기 2차 토션 스프링(132)은 상기 중심축(C) 상에 위치할 수 있으며, 상기 중심축(C)을 따라 연장된 막대 형상을 가질 수 있다.
상기 2차 가동 스테이지(130)의 상면에는 입사된 광을 반사하는 반사면(135), 즉 미러가 마련될 수 있으며, 또한 후술하는 바와 같이 2차 가동 스테이지(130)의 저면에도 반사면(135)이 마련될 수 있다.
상기한 고정 프레임(110), 1차 가동 스테이지(120), 2차 가동 스테이지(130), 1차 토션 스프링(122) 및 2차 토션 스프링(132)은 하나의 실리콘 웨이퍼에 일체로 형성될 수 있으며, 이에 따라 제조 공정이 단순화될 수 있다.
상기 전자기 액츄에이터(140)는 상기 1차 가동 스테이지(120)를 회전 진동시키는 기능을 하는 것으로, 영구자석들(141, 142)과 전자석(144)을 포함할 수 있다. 상기 영구자석들(141, 142)은 상기 1차 가동 스테이지(120)의 저면 양측에 각각 부착될 수 있다. 상기 영구자석들(141, 142)은 동일한 자극, 예컨대 S극이 동일한 방향, 예컨대 아래쪽 방향을 향하도록 1차 가동 스테이지(120)에 부착될 수 있다. 상기 전자석(144)은 코어(145)와, 상기 코어(145)의 중간부 둘레에 감긴 코일(146)을 포함할 수 있다. 상기 코어(145)의 양단부(145a, 145b) 각각은 상기 영구자석들(141, 142) 각각과 소정 간격을 두고 마주보도록 배치된다.
상기한 구성을 가진 전자기 액츄에이터(140)에 있어서, 상기 코일(146)에 전원(147)으로부터 소정 주파수의 교류 전압을 인가하면, 전류의 방향에 따라 상기 코어(145)의 양단부(145a, 145b)의 극성도 변하게 된다. 이에 따라, 영구자석들(141, 142)과 코어(145)의 양단부(145a, 145b) 사이에 형성되는 상호 인력 또는 척력에 의해 상기 1차 가동 스테이지(120)는 중심축(C) 둘레를 소정 주파수로 회전 진동하게 된다. 상기 1차 가동 스테이지(120)의 회전 진동은 후술하는 바와 같이 1차 가동 스테이지(120)에 현가된 2차 가동 스테이지(130)의 회전 진동을 유발하게 된다. 즉, 상기 전자기 액츄에이터(140)에 의해 1차 가동 스테이지(120)가 직접 구동되고, 반사면(135)을 가진 2차 구동 스테이지(130)는 1차 구동 스테이지(120)의 회전 진동에 의해 간접적으로 회전 진동하게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 반사면(135)을 가진 2차 가동 스테이지(130)에는 코일이나 자석 등이 부착되지 않으므로, 2차 가동 스테이지(130)의 질량이 최소화될 수 있다. 이에 따라, 2차 가동 스테이지(130)를 지지하는 2차 토션 스프링(132)의 크기를 감소할 수 있으며 이에 인가되는 응력도 감소될 수 있어서, 구조에 대한 신뢰성이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 2차 가동 스테이지(130)의 최대 회전 각도도 증가될 수 있다.
상기 1차 가동 스테이지(120)에는 상기한 바와 같이 영구자석(141, 142)이 부착된다. 따라서, 상기 1차 가동 스테이지(120)를 지지하는 1차 토션 스프링(122) 은 영구자석(141, 142)의 부착시 파손을 방지하고 외부 충격 등에 대해 견고하도록 1차 가동 스테이지(120)의 회전 강성에 비해 충분히 큰 강성을 가질 수 있다. 그리고, 1차 가동 스테이지(120)를 지지하는 1차 토션 스프링(122)은 2차 토션 스프링(132)에 비해 큰 강성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 2차 토션 스프링(132)에 비해 1차 토션 스프링(122)의 폭이 더 두꺼울 수 있으며, 이에 따라 2차 토션 스프링(132)에 비해 1차 토션 스프링(122)의 공진주파수가 높아지게 된다.
그리고, 상기 2차 가동 스테이지(130)에는 코일이나 자석 등이 부착되지 않으므로, 그 상면뿐만 아니라 저면에도 반사면(135), 즉 미러가 마련될 수 있다. 이에 따라, 레이저 스캐닝 유닛에 사용되는 스캐너의 수가 반으로 줄어들 수 있어서, 레이저 스캐닝 유닛의 크기가 감소되고 제조 비용도 저감될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 멤스 스캐너의 1차 가동 스테이지와 2차 가동 스테이지의 진동에 대한 상사 시스템(equivalent system)을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 멤스 스캐너는 자유도(DOF; Degree Of Freedom)가 2인 동적 모델(dynamic model)로 상사될 수 있다. 구체적으로, 가동 요소인 1차 가동 스테이지(120)와 2차 가동 스테이지(130)는 각각 질량 m1과 m2로 모델링될 수 있으며, 각각의 회전 변위는 x1과 x2로 나타낼 수 있다. 그리고, 1차 토션 스프링(122)과 2차 토션 스프링(132)은 각각 회전 강성 k1과 k2로 모델링 될 수 있다. 한편, 1차 가동 스테이지(120)와 2차 가동 스테이지(130)에 관여된 댐핑 요소는 미약하므로 고려하지 않을 수 있다.
도 3을 보면, 질량 m1에 해당하는 1차 가동 스테이지에 외력 F가 가해지면, 1차 가동 스테이지는 x1의 변위를 일으킨다. 그리고, 1차 가동 스테이지의 변위 x1에 2차 토션 스프링의 회전 강성 k2가 곱해진 값이 질량 m에 해당하는 2차 가동 스테이지에 가진력으로 작용한다. 이때, 1차 가동 스테이지를 전자기 액츄에이터를 통해 2차 가동 스테이지의 공진주파수로 가진하면, 반사면을 가진 2차 가동 스테이지가 공진을 일으켜 최대 변위 x2를 나타내게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 스캐너를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 표시된 B-B' 선을 따른 멤스 스캐너의 단면도이다.
도 4와 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 스캐너는, 고정 프레임(110)과, 1차 가동 스테이지(120)와, 2차 가동 스테이지(130)와, 정전 액츄에이터(electrostatic actuator, 240)를 구비한다.
상기 1차 가동 스테이지(120)는 상기 고정 프레임(110)의 내측에 배치되고, 중심축(C) 둘레를 소정 각도로 회전 진동할 수 있도록 1차 토션 스프링(122)에 의해 상기 고정 프레임(110)에 현가된다. 상기 2차 가동 스테이지(130)는 상기 1차 가동 스테이지(120)의 내측에 배치되며, 상기 중심축(C) 둘레를 소정 각도로 회전 진동할 수 있도록 2차 토션 스프링(132)에 의해 상기 1차 가동 스테이지(120)에 현가된다. 상기 2차 가동 스테이지(130)의 상면과 저면에는 입사된 광을 반사하는 반사면(135), 즉 미러가 마련될 수 있다. 상기 고정 프레임(110), 1차 가동 스테이지(120), 1차 토션 스프링(122), 2차 가동 스테이지(130) 및 2차 토션 스프링(132)은 도 1에 도시된 일 실시예에 따른 멤스 스캐너에서와 동일하므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 정전 액츄에이터(240)는 상기 1차 가동 스테이지(120)를 회전 진동시키는 기능을 하는 것으로, 1차 가동 스테이지(120)에 마련된 가동 콤(movable comb, 242)과 고정 스테이지들(246)에 형성된 고정 콤(stationary comb, 244)을 포함할 수 있다. 상기 가동 콤(242)은 상기 1차 가동 스테이지(120)의 양 측면으로부터 수평으로 돌출 형성될 수 있다. 상기 고정 스테이지(246)는 1차 가동 스테이지(120)의 양측 아래쪽에 각각 배치되며, 상기 고정 콤(244)은 상기 고정 스테이지들(246) 각각의 일 측면으로부터 수평으로 돌출 형성되어 상기 가동 콤(242)과 엇갈리도록 배치된다. 상기 고정 콤(244)은 가동 콤(242)과는 서로 다른 높이에 배치되며, 이에 따라 가동 콤(242)에는 수직 방향의 정전력이 가해지게 된다.
상기한 구성을 가진 정전 액츄에이터(240)에 있어서, 상기 가동 콤(242)과 고정 콤(244)에 인가되는 전압차에 따라 가동 콤(242)에 수직 방향의 정전력이 인가되고, 이 정전력의 방향에 따라 상기 1차 가동 스테이지(120)는 중심축(C) 둘레를 회전 진동할 수 있게 된다. 상기 1차 가동 스테이지(120)의 회전 진동은 1차 가동 스테이지(120)에 현가된 2차 가동 스테이지(130)의 회전 진동을 유발하게 된다. 즉, 상기 정전 액츄에이터(240)에 의해 1차 가동 스테이지(120)가 직접 구동되고, 반사면(135)을 가진 2차 구동 스테이지(130)는 1차 구동 스테이지(120)의 회전 진동에 의해 간접적으로 구동될 수 있다.
도 6과 도 7은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너의 변형예들을 도시한 평면도들이고, 도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 스캐너의 변형예를 도시한 평면도이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 고정 프레임(110)과 1차 가동 스테이지(120)를 연결하는 1차 토션 스프링(124)은 접힌 형상(folded shape)을 가질 수 있다. 상기 1차 토션 스프링(124)은, 도 4에 도시된 바와 같이 1차 가동 스테이지(120)의 서로 마주보는 두 개의 가장자리 각각에 두 개씩 마련될 수 있으며, 또는 도 5에 도시된 바와 같이 1차 가동 스테이지(120)의 네 개의 가장자리 각각에 두 개씩 마련될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 스캐너에 있어서도, 상기 고정 프레임(110)과 1차 가동 스테이지(120)를 연결하는 1차 토션 스프링(124)은 접힌 형상(folded shape)을 가질 수 있다. 상기 1차 토션 스프링(124)은, 1차 가동 스테이지(120)의 네 개의 가장자리 각각에 두 개씩 마련될 수 있으며, 또는 1차 가동 스테이지(120)의 서로 마주보는 두 개의 가장자리에만 각각 두 개씩 마련될 수 있다. 그리고, 도 8에 도시된 바와 같이 1차 가동 스테이지(120)의 네 개의 가장자리 각각에 1차 토션 스프링(124)이 두 개씩 마련된 경우, 상기 정전 액츄에이터(240)의 가동 콤(242)은 두 개의 1차 토션 스프링(124) 사이에 배치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 1차 토션 스프링(124)이 접힌 형상을 가지게 되면, 1차 가동 스테이지(120)를 보다 안정되고 견고하게 지지할 수 있게 되어 구조적 신뢰성이 높아지게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 표시된 A-A' 선을 따른 멤스 스캐너의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 멤스 스캐너의 1차 가동 스테이지와 2차 가동 스테이지의 진동에 대한 상사 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 스캐너를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 표시된 B-B' 선을 따른 멤스 스캐너의 단면도이다.
도 6과 도 7은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너의 변형예들을 도시한 평면도들이다.
도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 스캐너의 변형예를 도시한 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110...고정 프레임 120...1차 가동 스테이지
122,124...1차 토션 스프링 130...2차 가동 스테이지
132...2차 토션 스프링 135...반사면(미러)
140...전자기 액츄에이터 141,142...영구자석
144...전자석 145...코어
146...코일 147...전원
240...정전 액츄에이터 242...가동 콤
244...고정 콤 246...고정 스테이지

Claims (19)

  1. 고정 프레임;
    상기 고정 프레임의 내측에 배치되며, 중심축 둘레를 회전 진동할 수 있도록 상기 고정 프레임에 현가된 1차 가동 스테이지;
    상기 1차 가동 스테이지의 내측에 배치되며, 상기 중심축 둘레를 회전 진동할 수 있도록 상기 1차 가동 스테이지에 현가된 2차 가동 스테이지; 및
    상기 1차 가동 스테이지를 회전 진동시키는 구동력을 제공하는 액츄에이터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 가동 스테이지는 상기 액츄에이터에 의해 직접 구동되고, 상기 2차 가동 스테이지는 상기 1차 가동 스테이지의 구동에 의해 간접적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 2차 가동 스테이지의 상면과 저면에는 입사된 광을 반사하는 반사면이 마련된 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고정 프레임, 1차 가동 스테이지, 및 2차 가동 스테이지는 하나의 실리콘 기판에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 고정 프레임과 상기 1차 가동 스테이지는 이들 사이에 배치된 1차 토션 스프링에 의해 서로 연결되고, 상기 1차 가동 스테이지와 상기 2차 가동 스테이지는 이들 사이에 배치된 2차 토션 스프링에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 1차 토션 스프링은 상기 2차 토션 스프링에 비해 큰 강성을 가지는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 1차 토션 스프링과 상기 2차 토션 스프링은 상기 중심축 상에 위치하고, 상기 중심축을 따라 연장된 막대 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 1차 토션 스프링은 상기 2차 토션 스프링에 비해 두꺼운 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 1차 토션 스프링은 접힌 형상을 가진 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 1차 토션 스프링은 상기 1차 가동 스테이지의 서로 마주보는 두 개의 가장자리 각각에 두 개씩 마련된 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 1차 토션 스프링은 상기 1차 가동 스테이지의 네 개의 가장자리 각각에 두 개씩 마련되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 영구자석들과 전자석을 포함하는 전자기 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 영구자석들은 상기 1차 가동 스테이지의 저면 양측에 각각 부착되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 영구자석들은 동일한 자극이 동일한 방향을 향하도록 상기 1차 가동 스테이지에 부착된 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 전자석은 코어와, 상기 코어의 둘레에 감긴 코일을 포함하고, 상기 코어의 양단부 각각은 상기 영구자석들 각각과 소정 간격을 두고 마주보도록 배치된 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 가동 콤과 고정 콤을 포함하는 정전 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 가동 콤에 수직 방향의 정전력이 가해지도록 상기 고정 콤은 상기 가동 콤과는 수직 방향으로 서로 다른 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 상기 1차 가동 스테이지의 양측 아래쪽에 각각 배치되어 상기 고정 콤을 지지하는 고정 스테이지들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 가동 콤은 상기 1차 가동 스테이지의 양 측면으로부터 수평으로 돌출 형성되고, 상기 고정 콤은 상기 고정 스테이지들 각각의 일 측면으로부터 수평으로 돌출 형성되어 상기 가동 콤과 엇갈리도록 배치된 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020032647A1 (ko) * 2018-08-09 2020-02-13 엘지전자 주식회사 스캐너, 스캐너 모듈 및 이를 구비한 전자기기
JP2021009220A (ja) * 2019-07-01 2021-01-28 パイオニア株式会社 駆動装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9291815B2 (en) * 2012-05-07 2016-03-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Optical reflection element
WO2014122781A1 (ja) * 2013-02-08 2014-08-14 パイオニア株式会社 アクチュエータ
DE102013206396A1 (de) 2013-04-11 2014-10-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. (FHG) Mikroaktuatoranordnung zur Ablenkung elektromagnetischer Strahlung
CN106094064B (zh) * 2016-06-08 2017-12-05 无锡微奥科技有限公司 一种热驱动mems微镜阵列器件及其制造方法
CN110832379B (zh) * 2017-07-06 2022-02-11 浜松光子学株式会社 光学装置
EP3650919B1 (en) 2017-07-06 2023-11-29 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
JP7112876B2 (ja) 2017-07-06 2022-08-04 浜松ホトニクス株式会社 光学デバイス
US11733509B2 (en) 2017-07-06 2023-08-22 Hamamatsu Photonics K.K. Optical device
US10775608B2 (en) 2017-08-09 2020-09-15 Futurewei Technologies, Inc. Electromagnetic activated mirror array with fluid damping and micro-fabricated recess for magnet assembly
WO2019097772A1 (ja) 2017-11-15 2019-05-23 浜松ホトニクス株式会社 光学デバイスの製造方法
CN110275284B (zh) * 2018-03-14 2021-10-29 铭异科技股份有限公司 双轴光学致动器的悬吊***
US20210080552A1 (en) * 2018-05-15 2021-03-18 Carrier Corporation Vibration based actuator system for cleaning of optical surface
US11209641B2 (en) 2018-12-31 2021-12-28 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Micromachined mirror assembly having reflective layers on both sides
CN110471045B (zh) * 2019-09-11 2021-08-17 深圳市镭神智能***有限公司 一种双轴振镜

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6912078B2 (en) * 2001-03-16 2005-06-28 Corning Incorporated Electrostatically actuated micro-electro-mechanical devices and method of manufacture
JP3987382B2 (ja) * 2002-06-11 2007-10-10 富士通株式会社 マイクロミラー素子およびその製造方法
JP2005165276A (ja) * 2003-11-10 2005-06-23 Olympus Corp 光偏向器
JP4027359B2 (ja) * 2003-12-25 2007-12-26 キヤノン株式会社 マイクロ揺動体、光偏向器、画像形成装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020032647A1 (ko) * 2018-08-09 2020-02-13 엘지전자 주식회사 스캐너, 스캐너 모듈 및 이를 구비한 전자기기
JP2021009220A (ja) * 2019-07-01 2021-01-28 パイオニア株式会社 駆動装置

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JP2009104102A (ja) 2009-05-14
US20090109512A1 (en) 2009-04-30

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