KR20090091610A - 멤스 미러 및 이를 채용한 스캐닝 액츄에이터 - Google Patents
멤스 미러 및 이를 채용한 스캐닝 액츄에이터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090091610A KR20090091610A KR1020080016975A KR20080016975A KR20090091610A KR 20090091610 A KR20090091610 A KR 20090091610A KR 1020080016975 A KR1020080016975 A KR 1020080016975A KR 20080016975 A KR20080016975 A KR 20080016975A KR 20090091610 A KR20090091610 A KR 20090091610A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- permanent magnet
- blade
- mems mirror
- anchors
- ribs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/085—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by electromagnetic means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
- G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
- G02B6/3518—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror the reflective optical element being an intrinsic part of a MEMS device, i.e. fabricated together with the MEMS device
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/3564—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details
- G02B6/3584—Mechanical details of the actuation mechanism associated with the moving element or mounting mechanism details constructional details of an associated actuator having a MEMS construction, i.e. constructed using semiconductor technology such as etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/04—Optical MEMS
- B81B2201/042—Micromirrors, not used as optical switches
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
스캐닝 액츄에이터가 개시된다. 개시된 스캐닝 액츄에이터는 일면에 영구자석이 마련되고, 상기 일면의 이면이 반사면으로 형성된 블레이드; 상기 블레이드의 양측 각각에 이격 형성된 제1 및 제2앵커; 상기 블레이드의 회전을 지지하는 것으로, 상기 블레이드와 상기 제1 및 제2앵커를 각각 연결하는 복수의 힌지바; 상기 영구자석에 회전력을 제공하기 위해 마련된 것으로, 요크 및 상기 요크를 둘러싼 코일을 포함하는 전자석부;를 포함하며, 상기 요크가 상기 영구자석을 마주하는 부분의 형상이 상기 영구자석의 형상을 따라 형성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 입사광을 반사시키는 멤스 미러 및 멤스 미러를 회전 구동시킴으로써 광을 스캐닝 하는 스캐닝 액츄에이터에 관한 것이다.
광원으로부터 출사된 빔을 소정 영역에 주사하는 빔 스캐닝 기술은 레이저 프린터, 스캐닝 디스플레이 등 다양한 분야에서 응용된다.
최근, 프린터 시장의 경향이 인쇄 속도가 증가하는 방향으로 진행됨에 따라 고속 인쇄 구현을 위해 인쇄속도를 결정하는 폴리건 미러 동작의 고속화가 요구되고 있다.
도 1은 폴리건 미러를 사용하는 스캐닝 장치에 대한 일반적인 개략도이다. 도면을 참조하면, 광원(1)에서 출사된 광은 광학계(2)를 통과하여 폴리건 미러(3)에 입사되고 폴리건 미러(3)에 의해 반사된다. 폴리건 미러(3)는 스핀들모터(4)에 장착되어 회전 구동되며, 폴리건 미러(3)가 화살표 A 방향으로 회전 구동됨에 따라 폴리건 미러(3)에서 반사된 광은 화살표 B 방향으로 스캐닝된다.
이러한 스캐닝 장치는 고속 회전하는 스핀들 모터(4)에 폴리건 미러(3)가 장 착된 형태로서 스핀들 모터(3)의 진동, 소음 등의 문제 때문에 스캐닝 속도를 증가시키는데 한계가 있으며, 또한, 전체 시스템의 부피를 감소시키는데도 한계가 있다.
따라서, 보다 높은 빔 스캐닝 속도를 구현하기 위해, 스핀들 모터 및 폴리건 미러를 대체할 수 있는 새로운 기구물이 요구되고 있다.
멤스(MEMS, micro electro-mechanical system) 구조물을 이용한 스캐닝 장치는 양방향 스캐닝 및 고속 스캐닝이 가능하고, 반도체 공정에 의해 초소형으로 제작될 수 있다는 이점이 있어, 폴리건 미러를 사용하는 스캐닝 장치를 대체할 수 있는 대안이 되고 있으며, 이에 따라 다양한 구조의 멤스 스캐닝 장치가 개발되고 있다. 회전축을 중심으로 회전하는 스캐닝 구조물은 회전체의 질량중심과 회전중심을 맞추는 것이 역학적으로 중요하여 공차를 확보할 수 있는 설계가 필요하다. 또한, 회전에 따른 선형성을 유지할 수 있는 설계가 필요하다.
본 발명은 상술한 필요성에 따라 안출된 것으로, 고속 스캐닝을 구현할 수 있고 회전 특성이 우수한 멤스 미러 및 이를 이용한 스캐닝 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 멤스 미러는 일면에 영구자석이 부착되고, 상기 일면의 이면이 반사면으로 형성된 블레이드; 상기 블레이드의 양측 각각에 이격 형성된 제1 및 제2앵커; 상기 블레이드의 회전을 지지하는 것으로, 상기 블레이드와 상기 제1 및 제2앵커를 각각 연결하는 복수의 힌지바;를 포함하며, 상기 복수의 힌지바는 지그재그형으로 마주하는 두 개가 한 쌍을 이루어 상기 제1 및 제2 앵커에 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 블레이드의 일면에는 복수의 강성 보강 리브가 형성될 수 있다.
상기 복수의 강성 보강 리브는 상기 블레이드의 회전축과 수직인 방향으로 형성된 제1리브 및/또는 상기 제1리브와 함께 잎맥 형상을 형성하는 형태로 마련된 복수의 제2리브 및/또는 상기 영구자석의 위치를 고정하도록 상기 영구자석의 주위를 둘러싸는 형태로 마련된 제3리브를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스캐닝 액츄에이터는 일면에 영구자석이 마련되고, 상기 일면의 이면이 반사면으로 형성된 블레이드; 상기 블레이드의 양측 각각에 이격 형성된 제1 및 제2앵커; 상기 블레이드의 회전을 지지하는 것으로, 상기 블레이드와 상 기 제1 및 제2앵커를 각각 연결하는 복수의 힌지바; 상기 영구자석에 회전력을 제공하기 위해 마련된 것으로, 요크 및 상기 요크를 둘러싼 코일을 포함하는 전자석부;를 포함하며, 상기 요크가 상기 영구자석을 마주하는 부분의 형상이 상기 영구자석의 형상을 따라 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 영구자석은 원통 형상이고, 상기 요크가 상기 영구자석을 마주하는 부분의 형상은 상기 원통과 동축 원통면 형상일 수 있다.
상기 복수의 힌지바는 지그재그형으로 마주하는 두 개가 한 쌍을 이루어 상기 제1 및 제2 앵커에 각각 연결될 수 있다.
상기 블레이드의 일면에는 복수의 강성 보강 리브가 형성될 수 있으며, 상기 복수의 강성 보강 리브는 상기 블레이드의 회전축과 수직인 방향으로 형성된 제1리브 및/또는 상기 제1리브와 함께 잎맥 형상을 형성하는 형태로 마련된 복수의 제2리브 및/또는 상기 영구자석의 위치를 고정하도록 상기 영구자석의 주위를 둘러싸는 형태로 마련된 제3리브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 멤스 미러 조립방법은 내부에 홀이 형성되고, 돌출된 복수의 보스가 형성된 지그를 준비하는 단계; 본 발명의 실시예에 의한 멤스 미러에 형성된 제1 및 제2홀을 상기 복수의 보스에 각각 끼움으로써 상기 멤스 미러와 상기 지그를 연결하는 단계; 및 상기 노치부와 상기 프레임 안쪽면을 분리하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 멤스 미러는 복수의 힌지바를 채용하여, 제작 공차 에 대한 민감도를 감소시키고 있으며, 따라서, 제작 공차에 따른 성능 열화를 줄일 수 있는 구조를 가진다. 또한, 힌지바의 증가에 따른 스트레스의 증가는 힌지바의 형태를 지그재그형으로 형성하여 완화하고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 멤스 미러는, 또한, 조립성 측면에서도 유리한 구조를 가지며, 이에 의해 조립 양산성이 향상되는 멤스 미러 조립방법을 제공하고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 액츄에이터는 본 발명의 실시예에 의한 멤스 미러를 채용하고 또한 개선된 요크 형상을 가짐으로써 토크 특성 및 선형성이 향상된다는 이점을 가진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 스캐닝 액츄에이터(300)의 구조를 개략적으로 보이는 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 스캐닝 액츄에이터(300)에 채용된 멤스 미러(200)에 대한 정면 및 배면 사시도이다.
도면들을 참조하면, 스캐닝 액츄에이터(300)는 회전자(rotor)를 형성하는 멤스 미러(200)와 고정자(stator)를 형성하는 전자석부(100)를 포함한다. 멤스 미러(200)는 영구자석(240)을 포함하는 구조로서, 전자석부(100)에 의해 형성되는 자기장 내에 영구자석(240)이 위치하도록 배치되어 있다.
멤스 미러(200)는 블레이드(230), 복수의 힌지바(221,222,223,224), 제1 앵커(211) 및 제2앵커(212)를 포함한다. 블레이드(230)의 일면에는 영구자석(240)이 부착되고, 상기 일면의 이면은 광을 반사시킬 수 있는 반사면(230a)으로 형성되어 있다. 제1 및 제2앵커(211,212)는 블레이드(230)의 양측에서 각각 이격되게 마련되어 있다.
제1 및 제2앵커(211,212)와 블레이드(230) 사이에는 블레이드(230)의 회전을 지지하기 위한 복수의 힌지바(211,212,213,214)가 마련된다. 예를 들어, 회전축(R)에 대해 대칭적으로 형성된 두 개의 힌지바(211,212)가 한 쌍을 이루어 블레이드(230)의 일측과 제1앵커(211)를 연결하며, 또한, 회전축(R)에 대해 대칭적으로 형성된 두 개의 힌지바(213,214)가 한 쌍을 이루어 블레이드(230)의 타측과 제2앵커(212)를 연결한다. 이렇게 회전축을 중심으로 대칭되어 있는 힌지바(211,213)와 힌지바(212,214)는 영구자석(240)이 자기장 내에서 회전력을 받을 때 서로 반대 방향으로 힘을 받아 블레이드(230)를 회전시킨다. 상기 힌지바(211,212,213,214)들은 예를 들어 지그재그형을 가질 수 있다. 이러한 지그재그 형상은 블레이드(230)의 회전시 발생하는 스트레스를 제한된 공간내에서 최대한 분산시켜 경감시키는 역할을 한다.
제1 및 제2앵커(211,212)에는 각각 제1 및 제2홀(213,214)이 형성될 수 있으며, 제1 및 제2홀(213,214)은 멤스 미러(200)를 다른 구조물에 조립하는 것을 용이하게 하기 위한 것이다. 또한, 제1 및 제2앵커(211,212)의 일단에는 각각 제1 및 제2노치(215,216)가 마련될 수 있다.
영구자석(240)이 부착된 블레이드(230)의 일면에는 블레이드(230)의 강성을 보강하기 위한 복수의 강성 보강 리브가 형성될 수 있다. 강성 보강 리브는 회전 관성모멘트를 낮추면서 블레이드(230)의 강성을 높게 하여 고주파 특성을 확보하기 위해 마련된다. 예를 들어, 불레이드(230)의 회전축과 수직인 방향으로 형성된 제1리브(231)가 형성될 수 있다. 이러한 형태의 제1리브(231)는 블레이드(230)의 회전시 회전 방향으로 블레이드(230)가 휘는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 제1리브(231)와 함께 잎맥 형상을 형성하는 형태로 복수의 제2리브(232)가 더 형성될 수 있다. 이러한 형태의 제2리브(232)는 회전 방향에 수직인 방향으로 강성을 보강하는 역할을 한다. 또한, 영구자석(240)의 위치를 고정하기 위해 영구자석(240)의 둘레를 둘러싸는 형태의 제3리브(233)가 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의해 블레이드(230)의 강성이 향상되며, 따라서, 힌지바(221,222,223,224)의 공진 모드가 수 kHz 정도인 것에 비해 블레이드(230)의 공진 모드가 수백 kHz정도로 상승되게 된다. 즉, 힌지바(221,222,223,224) 모드와 블레이드(230) 모드가 충분히 분리될 수 있어, 스캐닝 동작시에 발생할 수 있는 커플링이 방지될 수 있다.
전자석부(100)는 요크(120)와 요크(120)를 둘러싼 코일부(150)를 포함한다. 요크(120)는 코일부(150)에 전류가 인가되는 경우 이에 의해 형성되는 자기장의 자로를 형성되는 것이다. 요크(120)는 예를 들어, 자성재료로 형성될 수 있다. 요크(120)의 양단은 소정 거리로 이격되어 서로 마주하고 있다. 요크(120)의 양단에서 특히, 영구자석(240)과 마주하는 제1 및 제2단부(120a,120b)의 형상은 영구자석(240)의 형상을 따라 형성되어 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 영구자 석(240)은 원통형의 형상을 가지며 요크(120)가 영구자석(240)과 마주하는 제1 및 제2단부(120a,120b)는 영구자석(240)과 동축 원통면 형상으로 되어 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 Ⅵ-Ⅵ' 단면도로서, 스캐닝 액츄에이터(300)의 구동원리를 설명하기 위한 개념도이다. 코일부(150)에 전류가 인가되면 전류의 방향에 따라 요크(120)의 양단은 도 4a와 같이 각각 S/N의 극성을 띠거나 또는 도 4b와 같이 각각 N/S의 극성을 띠게 된다. 즉, 코일부(150)에 전류가 인가되면 요크(120)의 제1 및 제2단부(120a,120b) 사이에는 N극에서 S극을 향하는 방향으로 자기장이 형성된다. 자기장 내에 놓이는 자기모멘트(magnetic moment)는 자기모멘트를 자기장의 방향을 따라 정렬하게 하는 방향으로 토크(torque)를 받게 된다. 도면들에서 영구자석(240)은 아래쪽이 N극으로 형성된 경우를 도시하고 있으며, 따라서, 도 4a 및 도 4b에 도시된 화살표 방향으로 블레이드(230)가 회전한다.
이와 같이, 요크(120)의 제1 및 제2단부(120a,120b) 사이에 형성되는 자기장 분포는 영구자석(240)이 부착된 블레이드(230)의 회전 특성에 직접적인 영향을 미치는 요소이다. 본 발명에서는 도 2, 도 3a 및 도 3b의 도면에서 설명한 것과 같이 요크(120)가 영구자석(240)과 마주하는 제1 및 제2단부(120a,120b)의 형상을 영구자석(240)의 형상과 동일한 형태를 갖도록 하고 있으며, 이는 발생 토크는 증가시키면서도 토크의 변화량은 감소시키는 자기장 분포를 형성하는 설계로 제안된 것이다. 즉, 자기장 분포는 요크(120)의 물성, 형상 뿐 아니라 영구자석(240)에서 발생하는 자속(magnetic flux) 분포에 의해서도 영향을 받으며, 영구자석(240)에서 발생하는 자속은 영구자석(240)의 위치 변화에 의해서 달라지는데, 본 발명에서는 영구자석(240)의 회전에 의한 위치 변화에 따른 자속 분포 변화에 의해 요크(120)의 제1 및 제2단부(120a,120b) 사이에 형성되는 자기장 분포 변화를 최소로 유지하는 설계를 채택하고 있다. 이러한 설계에 의해 선형성 및 추력이 향상되게 되며, 이 효과에 대해서는 도 6, 도 7의 그래프에서 후술한다.
한편, 이와 같은 회전 구동시 힌지바(221,222,223,224)는 앵커(211,212)에 고정되어 블레이드(230)의 회전을 지지하게 되는데, 본 발명은 회전축과 소정 거리로 대칭 이격된 두 개의 힌지바(221,222)가 블레이드(230)의 일측과 제1앵커(211)를 연결하고, 회전축과 소정 거리로 대칭 이격된 두 개의 힌지바(223,224)가 블레이드(230)의 타측과 제2앵커(212)를 연결하는 구조를 가진다. 이와 같은 구성을 채택한 것은 블레이드(230)가 회전 구동시 질량중심과 회전중심이 일치하지 않음에 의한 특성 열화를 줄이기 위한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 회전축에 한 개의 힌지가 놓인 경우 및 회전축과 이격된 두 개의 힌지가 놓인 경우를 예시하여, 질량 중심과 회전 중심이 일치하지 않은 경우의 구동 특성에 미치는 영향에 대해 설명하기 위한 개념도이다.
도 5a를 참조하면, 블레이드(b)의 회전 중심(G)과 블레이드(b) 위에 놓인 영구자석(pm)의 질량중심(M)에 e 만큼의 편차가 있다. 이 경우 자중에 의한 자체 토크 T=mg*e (T는 토크, m은 질량, g는 중력가속도)가 발생할 수 있으며, 이에 의해 구조물의 피로(fatigue)가 증가하게 된다. 도 5b도 마찬가지로 블레이드(230)의 회전 중심(G)과 블레이드(230) 위에 놓인 영구자석(240)의 질량중심(M)에 e 만큼의 편차가 있는 경우이다. 그러나, 이 경우는 거리 r로 이격된 두 개의 힌지 바(221,222)가 회전축에 대칭적인 위치에 형성되어 있으며, 따라서, 편차 e가 상기 거리 r 이내에 있는 경우, T=0 이며, 즉, 토크가 발생하지 않는다.
질량중심과 회전중심이 일치하지 않는 편차는 영구자석(240)의 제작공차 및 이를 블레이드(230)에 부착시킬 때 일어나는 공차에 의한 것이며, 통상 편측 50um 이상이 되는 것으로 알려져 있다. 본 발명과 같이 복수개의 힌지바(221,222,223,224)를 채용하는 경우 회전중심과 질량중심이 일치하지 않는 경우의 특성 민감도를 경감시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예와 비교예의 경우에 대하여 스캐닝 액츄에이터의 토크 특성을 나타낸 그래프이고, 도 8은 실시예와 비교예의 요크 형상을 비교하여 보인 도면으로, 점선 형상이 비교예에 해당한다.
도 6을 참조하면, 그래프의 가로축은 코일부(150)에 인가된 전류(current [A])이며, 세로축은 발생된 단위 전류당 토크(generation torque, [Nm/A])를 나타낸다. 도시된 그래프는 실측점(■, ◆)들을 직선에 피팅한 그래프로서, 실시예의 경우 실측점(■)과 직선의 피팅도가 비교예의 경우보다 좋아 선형성이 우수할 뿐만 아니라 단위 전류당 발생하는 토크 자체의 크기도 큰 것을 알 수 있다.
도 7은 발생된 단위 전류당 토크(generation torque, [Nm/A])를 시간에 대해 나타낸 그래프이다. 실시예의 경우 비교예의 경우보다 토크 특성이 더 우수함을 알 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 의한 멤스 미러 조립방법을 설명하는 도면이다. 본 발명의 멤스 미러 조립방법은 크기가 매우 작은 멤스 미러를 안전 하게 핸들링하고 파손 없이 목적하는 위치에 부착하는 방법을 제시하기 위한 것이다.
도 9a를 참조하면, 멤스 미러(200')는 도 2a의 멤스 미러(200)에 비해 프레임(250)을 더 포함하는 구조로 되어 있으며, 제1 및 제2앵커(211,212) 일단에 형성된 제1 및 제2노치(215,216)가 프레임(200) 안쪽 면과 연결된 구조이다. 이와 같은 구조는 조립 또는 운반시 멤스 미러(200')의 핸들링의 편이를 위해 채택된 것이다.
다음, 도 9b와 같이 내부에 홀(262)이 형성되고 제1 및 제2보스(263,264)를 가지는 지그(260)를 준비한다. 이 때, 지그(260)에 형성된 홀(262)은 블레이드(230)의 회전 공간이 되며 반사광이 통과할 수 있도록 마련된 것이다.
다음, 도 9c와 같이 제1홀(213)에 제1보스(263)를 끼우고, 제2홀(214)에 제2보스(264)를 끼움으로써, 지그(260)에 멤스 미러(200)를 설치한다.
다음, 도 9d와 같이 제1 및 제2노치(215,216)를 프레임(250) 안쪽 면으로부터 떼어 냄으로써 프레임(250)을 분리해낸다.
이와 같은 과정에 의해 멤스 미러를 원하는 위치에 조립할 수 있다.
설명에서 제시한 지그(260)의 형상은 예시적인 것이며, 멤스 미러(200)를 구동시킬 구동원이 되는 구조물, 예를 들어, 도 2의 전자석부(100)가 장착될 수 있는 형태를 가질 수 있다.
이러한 본원 발명은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이 다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 폴리건 미러를 사용하는 스캐닝 장치에 대한 일반적인 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 스캐닝 액츄에이터의 구조를 개략적으로 보이는 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 스캐닝 액츄에이터에 채용된 멤스 미러에 대한 정면 및 배면 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 Ⅵ-Ⅵ' 단면도로서, 스캐닝 액츄에이터의 구동원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 회전축에 한 개의 힌지가 놓인 경우 및 회전축과 대칭 이격된 두 개의 힌지가 놓인 경우를 예시하여, 질량 중심과 회전 중심이 일치하지 않을 때 구동 특성에 미치는 영향에 대해 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예와 비교예의 경우에 대하여 스캐닝 액츄에이터의 토크 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예와 비교예의 요크 형상을 비교하여 보인 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 의한 멤스 미러 조립방법을 설명하는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...전자석부 120...요크
150...코일부 200,200'..멤스 미러
211,212...제1, 제2앵커 213,214...제1, 제2홀
215,216...제1,제2노치 221,222,223,224...제1~제4힌지바
230...블레이드 231,232,233...제1~제3리브
240...영구자석 250...프레임
260...지그 262...홀
263,264...제1,제2보스
Claims (16)
- 일면에 영구자석이 부착되고, 상기 일면의 이면이 반사면으로 형성된 블레이드;상기 블레이드의 양측 각각에 이격 형성된 제1 및 제2앵커;상기 블레이드의 회전을 지지하는 것으로, 상기 블레이드와 상기 제1 및 제2앵커를 각각 연결하는 복수의 힌지바;를 포함하며,상기 복수의 힌지바는 지그재그형으로 마주하는 두 개가 한 쌍을 이루어 상기 제1 및 제2 앵커에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 멤스 미러.
- 제1항에 있어서,상기 일면에는 복수의 강성 보강 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 미러.
- 제2항에 있어서,상기 복수의 강성 보강 리브는 상기 블레이드의 회전축과 수직인 방향으로 형성된 제1리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 미러.
- 제3항에 있어서,상기 복수의 강성 보강 리브는 상기 제1리브와 함께 잎맥 형상을 형성하는 형태로 마련된 복수의 제2리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 미러.
- 제4항에 있어서,상기 복수의 강성 보강 리브는 상기 영구자석의 위치를 고정하도록 상기 영구자석의 주위를 둘러싸는 형태로 마련된 제3리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 미러.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 멤스 미러를 둘러싸는 프레임과 상기 제1 및 제2앵커의 일단에 각각 마련된 노치를 더 포함하며,상기 노치가 상기 프레임 안쪽 면과 연결된 것을 특징으로 하는 멤스 미러.
- 제6항에 있어서,상기 제1 및 제2앵커에는 제1 및 제2홀이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 미러.
- 일면에 영구자석이 마련되고, 상기 일면의 이면이 반사면으로 형성된 블레이드;상기 블레이드의 양측 각각에 이격 형성된 제1 및 제2앵커;상기 블레이드의 회전을 지지하는 것으로, 상기 블레이드와 상기 제1 및 제2 앵커를 각각 연결하는 복수의 힌지바;상기 영구자석에 회전력을 제공하기 위해 마련된 것으로, 요크 및 상기 요크를 둘러싼 코일을 포함하는 전자석부;를 포함하며,상기 요크가 상기 영구자석을 마주하는 부분의 형상이 상기 영구자석의 형상을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 스캐닝 액츄에이터.
- 제8항에 있어서,상기 영구자석은 원통 형상이고,상기 요크가 상기 영구자석을 마주하는 부분의 형상은 상기 원통과 동축 원통면 형상인 것을 특징으로 하는 스캐닝 액츄에이터.
- 제8항에 있어서,상기 복수의 힌지바는 지그재그형으로 마주하는 두 개가 한 쌍을 이루어 상기 제1 및 제2 앵커에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 액츄에이터.
- 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 일면에는 복수의 강성 보강 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 스캐닝 액츄에이터.
- 제11항에 있어서,상기 복수의 강성 보강 리브는 상기 블레이드의 회전축과 수직인 방향으로 형성된 제1리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 액츄에이터.
- 제12항에 있어서,상기 복수의 강성 보강 리브는 상기 제1리브와 함께 잎맥 형상을 형성하는 형태로 마련된 복수의 제2리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 액츄에이터.
- 제13항에 있어서,상기 복수의 강성 보강 리브는 상기 영구자석의 위치를 고정하도록 상기 영구자석의 주위를 둘러싸는 형태로 마련된 제3리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 액츄에이터.
- 내부에 홀이 형성되고, 돌출된 복수의 보스가 형성된 지그를 준비하는 단계;제7항의 멤스 미러에 형성된 제1 및 제2홀을 상기 복수의 보스에 각각 끼움으로써 상기 멤스 미러와 상기 지그를 연결하는 단계;상기 노치부와 상기 프레임 안쪽면을 분리하는 단계;를 포함하는 멤스 미러 조립방법.
- 제15항에 있어서,상기 지그는 상기 멤스 미러에 회전력을 제공하는 전자석부가 장착될 수 있는 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080016975A KR20090091610A (ko) | 2008-02-25 | 2008-02-25 | 멤스 미러 및 이를 채용한 스캐닝 액츄에이터 |
PCT/KR2008/006798 WO2009107922A1 (en) | 2008-02-25 | 2008-11-19 | Micro electro-mechanical system mirror and scanning actuator employing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080016975A KR20090091610A (ko) | 2008-02-25 | 2008-02-25 | 멤스 미러 및 이를 채용한 스캐닝 액츄에이터 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090091610A true KR20090091610A (ko) | 2009-08-28 |
Family
ID=41016276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080016975A KR20090091610A (ko) | 2008-02-25 | 2008-02-25 | 멤스 미러 및 이를 채용한 스캐닝 액츄에이터 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20090091610A (ko) |
WO (1) | WO2009107922A1 (ko) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012020380A1 (en) | 2010-08-11 | 2012-02-16 | Primesense Ltd. | Scanning projectors and image capture modules for 3d mapping |
US9651417B2 (en) * | 2012-02-15 | 2017-05-16 | Apple Inc. | Scanning depth engine |
US9715107B2 (en) | 2012-03-22 | 2017-07-25 | Apple Inc. | Coupling schemes for gimbaled scanning mirror arrays |
KR101704160B1 (ko) | 2012-03-22 | 2017-02-07 | 애플 인크. | 짐발형 스캐닝 미러 어레이 |
JP2015014753A (ja) * | 2013-07-08 | 2015-01-22 | パイオニア株式会社 | アクチュエータ |
CN106415361B (zh) * | 2014-01-19 | 2018-11-13 | 苹果公司 | 用于装有万向接头的扫描镜阵列的耦接方案 |
US10639066B2 (en) | 2014-10-14 | 2020-05-05 | Us Patent Innovations, Llc | System for controlling displacement of an intervention device |
US9784838B1 (en) | 2014-11-26 | 2017-10-10 | Apple Inc. | Compact scanner with gimbaled optics |
US9835853B1 (en) | 2014-11-26 | 2017-12-05 | Apple Inc. | MEMS scanner with mirrors of different sizes |
JP6516516B2 (ja) * | 2015-03-16 | 2019-05-22 | スタンレー電気株式会社 | 光偏向器 |
US9525863B2 (en) | 2015-04-29 | 2016-12-20 | Apple Inc. | Time-of-flight depth mapping with flexible scan pattern |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6201629B1 (en) * | 1997-08-27 | 2001-03-13 | Microoptical Corporation | Torsional micro-mechanical mirror system |
US6757092B2 (en) * | 2001-12-10 | 2004-06-29 | Nayef M. Abu-Ageel | Micro-machine electrostatic actuator, method and system employing same, and fabrication methods thereof |
-
2008
- 2008-02-25 KR KR1020080016975A patent/KR20090091610A/ko not_active Application Discontinuation
- 2008-11-19 WO PCT/KR2008/006798 patent/WO2009107922A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009107922A1 (en) | 2009-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20090091610A (ko) | 멤스 미러 및 이를 채용한 스캐닝 액츄에이터 | |
CN107250876B (zh) | 混合mems扫描模块 | |
KR101345288B1 (ko) | 2축 구동 전자기 스캐너 | |
KR101143585B1 (ko) | 마이크로 액츄에이터 | |
US7250705B2 (en) | Resonant oscillating device actuator structure | |
EP1571482B1 (en) | Device for reducing speckles in laser projection displays | |
US6304359B1 (en) | High scan efficiency galvanometric laser scanning device | |
KR100531547B1 (ko) | 마이크로구조체 및 그의 제조방법 | |
JP2009104102A (ja) | ミラーから分離されたアクチュエータを備えたmemsスキャナ | |
US7218439B2 (en) | Apparatus and method for adjusting the resonant frequency of an oscillating device | |
EP1949168B1 (en) | Magnet on frame oscillating device | |
US20060144948A1 (en) | MEMS scanning mirror with distributed hinges and multiple support attachments | |
US20050045727A1 (en) | MEMS scanning mirror with distributed hinges and multiple support attachments | |
US20070053045A1 (en) | Two sided torsional hinged mirror and method of manufacturing | |
US7391553B2 (en) | Low cost torsional hinge mirror package with non-rotating magnetic drive | |
US20060119925A1 (en) | Single torsional hinge mirror package | |
US20230025894A1 (en) | Rotary reciprocating drive actuator | |
US7072089B2 (en) | Single torsional hinge mirror | |
JP5677054B2 (ja) | 駆動装置 | |
US20050159228A1 (en) | Rotor vibration damper | |
JP2011039313A (ja) | 光偏向器及び光偏向器の製造方法 | |
EP4152579A1 (en) | Rotary reciprocating drive actuator | |
CN116300054A (zh) | 一种集成温度传感器的一维电磁扫描微镜 | |
JP2008185621A (ja) | 光偏向器 | |
CN117631262A (zh) | 电磁驱动式mems微镜 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |