KR20100069131A - 스캐너 구동 보상 장치 및 방법 - Google Patents

스캐너 구동 보상 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100069131A
KR20100069131A KR1020080127729A KR20080127729A KR20100069131A KR 20100069131 A KR20100069131 A KR 20100069131A KR 1020080127729 A KR1020080127729 A KR 1020080127729A KR 20080127729 A KR20080127729 A KR 20080127729A KR 20100069131 A KR20100069131 A KR 20100069131A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
scanner
driving
output
signal
time
Prior art date
Application number
KR1020080127729A
Other languages
English (en)
Inventor
여인재
이성일
김선기
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020080127729A priority Critical patent/KR20100069131A/ko
Publication of KR20100069131A publication Critical patent/KR20100069131A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/40—Picture signal circuits
    • H04N1/40025—Circuits exciting or modulating particular heads for reproducing continuous tone value scales
    • H04N1/4005—Circuits exciting or modulating particular heads for reproducing continuous tone value scales with regulating circuits, e.g. dependent upon ambient temperature or feedback control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 스캐너 구동 보상 장치는, 상기 스캐너의 회전을 감지한 센싱 신호를 출력하는 회전 감지 장치; 및 입력된 스캐너 구동 신호에 따라 상기 스캐너가 정상 회전하였을 때 상기 회전 감지 장치로부터 미리 지정된 기준 센싱 신호가 출력될 것으로 예상된 예상 시점과 상기 스캐너의 실제 회전에 따라 상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점 간의 시간차를 산출하고, 상기 산출된 시간차에 기초하여 상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정한 보상 구동 신호를 출력하는 구동 보상부를 포함한다.
Figure P1020080127729
스캐너, 포토 인터럽터, 광차폐판, 구동 보상.

Description

스캐너 구동 보상 장치 및 방법{Apparatus and method for compensating driving of scanner}
본 발명은 스캐너에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 스캐너의 구동 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
스캐너는 레이저 프린터, 광 주사 유니트, 프로젝션 디스플레이 장치 등과 같은 다양한 화상 형성 장치에 이용된다. 특히, 영상 디스플레이로의 활용에서는 스캐너에 포함된 스캐닝 미러를 통해 영상 정보가 담겨진 광빔을 반사시켜 스크린 상에 결상시킴으로써 2차원 또는 3차원의 영상을 구현하는 역할을 한다. 최근에는 모바일 기기와 같은 소형의 디스플레이 장치에서 영상의 프로젝션 디스플레이를 구현하기 위해, 초소형 스캐너의 제작에 관한 관심이 높아지고 있으며, 이를 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
휴대형 영상 기기로의 적용을 위한 초소형 스캐너는 그 크기 및 부피 그리고 소비 전력에 대한 제한이 큰 반면, 양질의 영상 구현을 위해 유효 구간 내에서의 구동 선형성 및 반복성 또한 만족하여야 한다. 또한, 스캐너는 일정한 유효 구간 내에서는 등속 회전 운동을 함과 동시에 그 유효 구간 밖에서는 짧은 시간 내에 회전 방향을 정반대로 바꾸어주어야 하는 구동 특성상 그 장치의 관성 모멘트가 작을 필요가 있다. 스캐너의 관성 모멘트가 증가할수록 회전 방향의 전환시 큰 구동 토크를 발생시키기 위한 높은 소비 전력이 든다.
이와 같이 휴대형 영상 기기에 적용하기 위한 초소형 스캐너는 다양한 설계 사양(크기, 부피, 소비전력, 구동 선형성, 반복성, 관성 모멘트 등)을 만족시킬 필요가 있는 바, 초소형 스캐너를 위한 회전 감지 장치 또한 상기의 설계 사양에 상응하여 제작될 필요가 있다.
즉, 초소형 스캐너의 경우에는 일반적인 회전 감지 장치(예를 들어, 포지션 센서 등과 같은 회전 감지 센서)를 적용할 공간적 여유가 없음은 물론, 일반적인 회전 감지 장치를 설치하는 경우에는 스캐너 자체의 관성 모멘트가 크게 증가하여 구동 특성이 나빠지게 된다. 또한, 일반적인 회전 감지 센서를 적용할 경우 센서로부터 출력된 감지 신호를 각도 정보(혹은 위치 정보, 속도 정보, 가속도 정보 등)로 가공하는데 필요한 주변 회로의 구성이 복잡해짐은 물론, 전체적인 장치 구성의 비용이 증가하게 된다.
상기와 같은 문제점들을 고려하여, 초소형 스캐너를 위한 종래의 회전 감지 장치의 대표적 예로서 엔코더(encoder)와 포토 인터럽터(photo interrupter)를 이용한 구성 방식이 있었다. 그러나 상기와 같은 구성 방식 또한 많은 문제점들을 가지고 있다. 이를 이하 도 1a 내지 도 2c를 참조하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b에서 스캐너는 회전축(110)과, 피구동체로서 회전축(110)에 고정 설치된 스캐닝 미러(20)와, 회전축(110)의 회전을 유도하기 위한 구동력을 제공하는 액츄에이터(30)와, 외곽 구조물(10)을 포함한다. 이때, 액츄에이터(30)는 도면에 도시된 바와 같이 영구 자석(31)과 코일(32)로 구성될 수도 있지만, 이외에도 다양한 구동 방식(예를 들어, 구동 모터를 통한 구동 방식, 압전 액츄에이터를 통한 구동 방식 등)이 이용될 수 있음은 자명하다.
스캐너의 회전을 감지하기 위한 종래 기술에 따른 회전 감지 장치는 포토 인터럽터(120)와 엔코더(50)로 구성되며, 이를 통한 회전 감지 방법은 다음과 같다. 이를 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한다. 도 2a에서 참조번호 60은 버퍼(buffer)를 나타낸다.
엔코더(50)는 스캐너의 회전축(110)에 고정 부착됨으로써, 회전축(110)의 회전과 연동하여 포토 인터럽터(120)의 수광부(122)를 차례로 지나간다. 이에 따라 엔코더(50)의 광차폐 영역(도 2a에서 엔코더(50)의 검은색 줄무늬 패턴 참조)이 수광부(122)를 지나갈 때에는 포토 인터럽터(120)의 발광부(121)로부터 출사된 광이 상기 광차폐 영역에 의해 차폐됨으로써, 포토 인터럽터(120)로부터 출력되는 출력 전압(Vout)이 저전압값(도 2b의 VL 참조)을 갖는다. 반대로 엔코더(50)의 광투과 영역(도 2a에서 엔코더(50)의 검은색 줄무늬 패턴들 사이 영역 참조)이 수광부(122)를 지나갈 때에는 포토 인터럽터(120)로부터 출력되는 출력 전압이 고전압값(도 2b의 VH 참조)을 갖는다.
따라서, 종래 기술에 따른 회전 감지 장치는 도 2b에 도시된 바와 같은 출력 전압의 변화의 횟수를 일정 시간 동안 카운트하여, 해당 시간 동안의 스캐너의 회전 각도 변화를 계산하였다. 그러나 상술한 종래의 회전 감지 방식은 다음과 같은 문제점이 존재한다.
첫째, 종래 방식은 해당 시간 동안의 상대적 각도 변위만을 감지할 수 있고 스캐너 회전시의 절대 각도를 감지할 수 없다는 한계가 있다. 둘째, 종래 방식은 출력 전압의 변화를 카운트하기 위한 아날로그-디지털 회로가 더 필요함은 물론, 회전 방향의 변화를 감지하기 위해서는 또한 별도의 감지 장치가 또한 구비되어야 하는 문제점이 있다. 셋째, 상기 출력 전압이 VL 또는 VH 상태일 때는 각도 변화를 감지하지 못하는 문제가 발생한다. 넷째, 고정밀의 각도 감지를 위해서는 분해능 높은 엔코더를 사용하여야 하는데 엔코더 제작의 정밀도 한계로 인하여 분해능이 높은 엔코더일수록 그 부피가 커지고 또한 가격도 높아지는 문제점이 있다.
또한, 스캐너의 회전 감지 방법으로서 엔코더를 적용시에는 그 분해능이 좋지 않은 관계로 스캐너에 발생한 미세한 구동 지연 등은 감지해내지 못하는 문제점이 있다. 이는 도 2c를 참조하여 설명한다.
일반적으로 회전축(110)의 직경이 1mm이고, 그 회전축(100)의 중심으로부터 엔코더(50)까지의 거리(반경)이 3mm라고 할 경우, 50㎛ 피치(pitch)의 엔코더의 각 분해능은 0.477°(= 360°/(2π×3/0.05))에 불과할 정도로 매우 낮은 수준이다.
따라서, 엔코더의 각 분해능 이하의 미세한 구동 지연이 스캐너에 발생한 경 우에는 이를 감지해낼 수 없다. 즉, 스캐너의 구동 지연(도 2c의 첫번째 도면 참조)을 감지해내기 위해서는 그 구동 지연 정도가 상기의 각 분해능 이상이 각도를 가져, 엔코더로부터 카운트된 출력 펄스의 수의 변화가 감지될 수 있는 경우(도 2c의 두번째와 세번째 도면 참조)에 한정되는 것이다.
또한, 종래 기술에 따르면, 스캐너의 실제 회전 구동에 따라 엔코더로부터 카운트된 수치가 스캐너의 정상 구동시 카운트될 것으로 예상되었던 수치보다 작을 경우(즉, 스캐너에 구동 지연이 발생하였을 경우), 스캐너의 액츄에이터(30)에 인가될 구동 전압 또는 전류를 증가시켜 스캐너가 보다 빠른 속도로 회전되도록 보상한다. 반대로, 스캐너의 실제 회전 구동에 따라 엔코더로부터 카운트된 수치가 스캐너의 정상 구동시 카운트될 것으로 예상되었던 수치보다 큰 경우(즉, 스캐너에 구동 진상(lead)이 발생하였을 경우), 스캐너의 액츄에이터(30)에 인가될 구동 전압 또는 전류를 감소시켜 스캐너가 보다 천천히 회전되도록 보상한다.
그러나 상기와 같은 종래의 보상 방법에 의하면, 예상 수치와 실제 수치 간의 카운팅 오차를 소거하기 위하여, 구동 전압(또는 전류)의 크기를 증감시키는 방식을 이용하므로, 그 발생 오차값이 수시로 바뀌는 경우 구동 전압값 자체를 그에 상응하여 계속적으로 변화시켜야 한다. 이는 곧 그 구동 회로 및 보상 회로 그리고 제어 과정이 복잡해진다는 것을 의미한다.
또한, 스캐너의 구동 지연 발생이 불연속적이고, 그 지연량이 엔코더 주기의 1/2을 넘어서는 경우에는 제어 불능 상태에 빠질 수도 있다.
따라서, 본 발명은 고속 반복 회전 운동을 하는 초소형 스캐닝 미러 스캐너에 있어서 장시간 구동시의 열 발생 또는 기구적 마모 등의 원인으로 구동 특성의 변화(구동 지연 또는 구동 진상)가 발생되는 경우, 이를 간단한 구성의 회전 감지 장치를 통하여 감지할 수 있고, 감지된 구동 특성의 변화에 상응하여 구동 파형의 데이터 출력 시점을 조정함으로써 스캐너 구동 특성의 변화를 보상할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 스캐너의 회전을 감지한 센싱 신호를 출력하는 회전 감지 장치; 및 입력된 스캐너 구동 신호에 따라 상기 스캐너가 정상 회전하였을 때 상기 회전 감지 장치로부터 미리 지정된 기준 센싱 신호가 출력될 것으로 예상된 예상 시점과 상기 스캐너의 실제 회전에 따라 상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점 간의 시간차를 산출하고, 상기 산출된 시간차에 기초하여 상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정한 보상 구동 신호를 출력하는 구동 보상부를 포함하는 스캐너 구동 보상 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 회전 감지 장치는, 일면에 발광부가 위치하고, 상기 일 면과 대향되는 타면에 수광부가 위치하며, 상기 수광부에 의해 수광된 광량에 비례하는 상기 센싱 신호를 출력하는 포토 인터럽터와, 상기 스캐너의 회전축과 연동됨으로써 상기 발광부와 상기 수광부 사이를 가로지르는 일 평면 상을 회전하고, 회전 중심으로부터 외곽까지의 선분의 길이가 시작단으로부터 끝단을 향한 각도 증가에 따라 선형적으로 변화하는 형상으로 제작되는 광차폐판을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회전 감지 장치는, 발광부와 수광부가 일면에 함께 위치하며, 상기 발광부로부터 출사되어 상기 수광부에 의해 수광된 광량에 비례하는 상기 센싱 신호를 출력하는 포토 인터럽터와, 상기 발광부로부터 출사되는 광의 주출사 방향에 존재하는 일 평면 상에 고정 위치함으로써, 상기 발광부로부터 출사된 광을 반사시키는 반사판과, 상기 스캐너의 회전축과 연동됨으로써 상기 발광부 및 상기 수광부가 위치한 상기 일면과 상기 반사판 사이를 가로지르는 일 평면 상을 회전하고, 회전 중심으로부터 외곽까지의 선분의 길이가 시작단으로부터 끝단을 향한 각도 증가에 따라 선형적으로 변화하는 형상으로 제작되는 광차폐판을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스캐너 구동 신호는 상기 스캐너가 일정한 구동 주기를 가지고 반복 회전할 수 있도록, 상기 스캐너의 1 구동 주기 동안의 시간 대 출력 신호 파형의 상관 관계가 미리 정의된 신호이되, 상기 1 구동 주기 동안의 시간에 따른 상기 출력 신호 파형의 프로파일은 일정 시간 간격으로 디지털 데이터화되어 룩업 테이블 형태로 저장될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점이 상기 예상 시점 보다 늦은 경우, 상기 구동 보상부는 상기 시간차에 상응하는 만큼 앞당겨진 시점의 출력 신호 파형이 상기 스캐너에 입력될 수 있도록 상기 스캐너 구동 신호의 데이터 출력 시점을 조정한다.
일 실시예에서, 상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점이 상기 예상 시점보다 빠른 경우, 상기 구동 보상부는 상기 시간차에 상응하는 만큼 뒤진 시점의 출력 신호 파형이 상기 스캐너에 입력될 수 있도록 상기 스캐너 구동 신호의 데이터 출력 시점을 조정한다.
일 실시예에서, 상기 구동 보상부는 상기 스캐너의 매 구동 주기마다 또는 상기 구동 주기의 N(N은 2 이상의 임의의 자연수)배에 상응하는 시간마다 상기 보상 구동 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 회전 감지 장치가 상기 스캐너의 회전을 감지하는 단계; 입력된 스캐너 구동 신호에 따라 상기 스캐너가 정상 회전하였을 때 상기 회전 감지 장치로부터 미리 지정된 기준 센싱 신호가 출력될 것으로 예상된 예상 시점과 상기 스캐너의 실제 회전에 따라 상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점 간의 시간차를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 시간차에 기초하여 상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정하는 단계를 포함하는 스캐너 구동 보상 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 스캐너 구동 신호는 상기 스캐너가 일정한 구동 주기를 가지고 반복 회전할 수 있도록, 상기 스캐너의 1 구동 주기 동안의 시간 대 출력 신호 파형의 상관 관계가 미리 정의된 신호이되, 상기 1 구동 주기 동안의 시간에 따른 상기 출력 신호 파형의 프로파일은 일정 시간 간격으로 디지털 데이터화되어 룩업 테이블 형태로 저장될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정하는 단계는, 상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점이 상기 예상 시점보다 늦은 경우, 상기 시간차에 상응하는 만큼 앞당겨진 시점의 출력 신호 파형이 상기 스캐너에 입력될 수 있도록 상기 스캐너 구동 신호의 데이터 출력 시점을 조정하는 단계일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정하는 단계는, 상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점이 상기 예상 시점보다 빠른 경우, 상기 시간차에 상응하는 만큼 뒤진 시점의 출력 신호 파형이 상기 스캐너에 입력될 수 있도록 상기 스캐너 구동 신호의 데이터 출력 시점을 조정하는 단계일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정하는 단계는, 상기 스캐너의 매 구동 주기마다 또는 상기 구동 주기의 N(N은 2 이상의 임의의 자연수)배에 상응하는 시간마다 한번씩 수행될 수 있다.
본 발명은 고속 반복 회전 운동을 하는 초소형 스캐닝 미러 스캐너에 있어서 장시간 구동시의 열 발생 또는 기구적 마모 등의 원인으로 구동 특성의 변화(구동 지연 또는 구동 진상)가 발생되는 경우, 이를 간단한 구성의 회전 감지 장치를 통하여 감지할 수 있고, 감지된 구동 특성의 변화에 상응하여 구동 파형의 데이터 출 력 시점을 조정함으로써 스캐너 구동 특성의 변화를 보상할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
본 발명의 스캐너 구동 보상 장치는, 스캐너의 회전을 감지하기 위한 구성으로서 회전 감지 장치와, 상기 스캐너의 회전 운동 과정 중 발생한 구동 지연/구동 진상과 같은 구동 특성의 변화를 보상하기 위한 구성으로서 구동 보상부를 포함한다.
본 발명의 스캐너 구동 장치에 이용될 회전 감지 장치는 특별한 제한 없이 공지의 회전 감지 장치를 포함한 다양한 장치들이 채용 가능함은 물론이다. 다만, 본 명세서를 통해서 이하 소개될 회전 감지 장치는, 초소형 스캐닝 미러 스캐너에 적용하기에 보다 적합한 형태를 가짐으로써, 스캐너 전체의 크기, 부피, 관성 모멘트, 제작 비용 등을 크게 줄일 수 있고 또한 고속, 고정밀의 회전 감지가 가능하다는 점에서 앞서 설명한 종래 기술에 따른 회전 감지 장치와는 구별되는 특징적 요소들을 포함하고 있다.
아울러, 본 발명의 구동 보상 장치는, 스캐너의 구동 특성의 변화를 보상함에 있어서 구동 보상부를 통해 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정하는 방식을 이용한다는 점에서 또한 종래 기술과 구별되는 핵심적 특징 요소를 포함하고 있다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치가 갖는 제1 특징으로서 본 발명에 적용되는 회전 감지 장치에 관하여 도 3a 내지 도 7b를 참조하여 먼저 설명한 후, 연이어 구동 보상부를 통한 스캐너 구동의 보상 방법에 관하여 도 8 내지 도 10b를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치에 적용 가능한 회전 감지 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 도 3a에서의 회전 감지 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3c는 도 3a 및 도 3b에서의 광차폐판의 형상을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3c의 광차폐판의 형상 조건을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3a를 참조할 때에도 스캐너 자체의 구성(즉, 회전축(110), 피구동체로서의 스캐닝 미러(20), 영구자석(31) 및 코일(32)로 구성된 액츄에이터(30), 스캐너의 외곽 구조물(10) 등)은 앞서 설명한 도 1a 및 도 1b에서와 달라지는 것은 아니며, 이러한 스캐너의 구성은 또한 다양히 변형, 변경될 수 있음은 물론이다. 이는 본 발명이 스캐너 자체의 구성에 어떠한 특징을 두고 있는 것은 아니기 때문이다.
본 발명의 스캐너 구동 보상 장치에 적용 가능한 회전 감지 장치는, 도 3a 및 도 3b에서와 같이 광차폐판(130)과 포토 인터럽터(120)를 포함한다.
포토 인터럽터(120)는 스캐너 외곽 구조물(10)의 특정 위치에 고정 설치된다. 포토 인터럽터(120)는 예를 들어 일면에 발광부(121)가 위치하고, 그 일면과 대향되는 타면에 수광부(122)가 위치하는 형태로 제작됨으로써, 발광부(121)로부터 출사되어 수광부(122)에 의해 수광된 광량에 비례하는 센싱 신호를 출력하게 된다. 이때, 포토 인터럽터(120)로부터 출력되는 센싱 신호는 감지 전류일 수도 있을 것이나, 본 명세서에서는 감지 전압(도 3b에서 포토 인터럽터(120)로부터 버퍼(60)를 거쳐 출력된 감지 전압(Vout) 참조)인 경우를 중심으로 설명한다. 또한, 발광부(121)는 LED, OLED, LD 등으로 구현될 수 있으며, 수광부(122) 역시 포토 다이오드, 포토 디덱터, 세그멘티드 포토 디텍터 등으로 다양히 구현될 수 있다. 다만, 포토 인터럽터(120)의 구성은 도 1b 및 도 2a에서 설명한 포토 인터럽터와 다른 구성을 갖는 것은 아닌 바, 그 외의 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 적용되는 회전 감지 장치는 종래 기술에서의 엔코더(encoder)를 대체하는 구성으로서 광차폐판(130)을 이용한다. 이하, 광차폐판(130)의 재질, 설치 위치, 형상 조건 등에 관하여 상세히 설명한다.
광차폐판(130)은 용어의 의미 그대로 광을 차단하는 기능(즉, 광의 진행 경로를 중간에서 가로막아 더 이상 그 진행 방향으로 전달되지 않도록 하는 기능)을 수행할 수 있으면 족한 것이므로, 그 재질 등에 별다른 제한을 둘 필요는 없음은 물론이다. 즉, 광차폐판(130) 전체가 불투명 재질, 광반사 재질, 광흡수 재질 등을 가질수도 있지만, 광차폐판(130) 중 광입사면에 해당하는 표면만이 불투명 재질, 광반사 재질, 광흡수 재질 등을 가질수도 있음은 자명하다.
또한, 광차폐판(130)은 스캐너의 회전 감지를 위해서 스캐너의 회전축(110)과 연동하여 움직일 수 있도록 설치된다. 이를 위해, 광차폐판(130)은 도면을 통해 도시된 바와 같이 스캐너의 회전축(110)에 직접 고정 부착될 수도 있지만, 스캐너의 회전축(110)과 연동하여 움직일 수만 있다면 어떠한 설치 방식이라도 적용될 수 있음은 물론이다. 다만 이때, 광차폐판(130)은 스캐너 회전축(110)과 연동된 회전에 따라 포토 인터럽터(120)의 발광부(121)로부터 출사된 광의 진행 경로를 가로막는 역할을 하여야 하므로, 포토 인터럽터(120)의 발광부(121)와 수광부(122) 사이를 가로지르는 일 평면 상을 회전할 수 있도록 설치될 필요가 있다.
아울러, 반드시는 아니지만, 광차폐판(130)과 수광부(130) 간의 수직 이격 간격이 커질수록 발광부(130)로부터 출사된 광이 광차폐판(130)에 의해 차단되지 못하고 수광부(130)로 수광될 가능성이 커질 것이므로, 수광부(130)에 보다 근접할 수 있는 위치에 광차폐판(130)이 설치되는 것이 바람직할 수도 있다(도 3a의 광차폐판(130)의 설치 위치 참조).
또한, 광차폐판(130)은 앞서 설명한 본 발명의 목적들을 달성하기 위해, 특별한 형상 조건을 만족하도록 제작될 필요가 있으며, 그 형상 조건은 하기의 수학식 1로 표현될 수 있다. 이와 같은 광차폐판(130)의 형상 조건에 관해서는 도 3c 및 도 4를 참조하여 설명한다.
Figure 112008086334815-PAT00001
여기서, d(θ)는 광차폐판(130)의 회전 중심(111)으로부터 외곽까지의 선분의 길이를 나타내고, k는 임의의 실수인 비례 상수를 나타내며, θ는 광차폐판(130)의 시작단으로부터 끝단 방향으로의 이격 각도를 나타내고, dini는 광차폐판(130)의 회전 중심(111)으로부터 상기 시작단의 외곽까지의 선분 길이를 나타낸다. 수학식 1에서 kθ는 도 4에서 dθ로 표현하였다.
즉, 광차폐판(130)은 상기 수학식 1에서와 같이, 그 회전 중심(111)으로부터 외곽까지의 선분의 길이가 임의의 일 시작단으로부터 끝단을 향한 이격 각도의 증가에 따라 선형적으로 변화하는 형상을 갖도록 제작된다.
이때, 광차폐판(130)의 시작단 및 끝단이란 전반적으로 유선형의 형상을 갖는 광차폐판(130)에서 그 유선 형상이 끝나는 양측단(도 3a에서 길이가 d0 및 dmax인 선분 부분 참조) 중 어느 하나와 다른 하나를 나타낸다. 즉, 선분 길이가 d0인 일측단을 시작단으로 보는 경우 선분 길이가 dmax인 타측단이 끝단이 되고, 선분 길이가 dmax인 타측단을 시작단으로 보는 경우 선분 길이가 d0인 일측단이 끝단이 될 것이 다. 전자의 경우, dini는 d0이고 비례 상수 k는 양의 실수값을 가지며, 후자의 경우, dini는 dmax이고 비례 상수 k는 음의 실수값을 갖게 된다.
다만, 이는 광차폐판(130)의 어느쪽 측단을 시작단으로 가정하느냐에 따른 수학식에서의 계수 변경에 불과할 뿐, 상기 두 가지 중 어떤 경우도 광차폐판(130)의 물리적 형상 자체가 변경되는 것은 아님을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이하에서는 그 설명의 편의를 위해, 광차폐판(110)의 양측단 중 그 선분의 길이가 보다 짧은 쪽이 시작단인 것(즉, 시작단으로부터 끝단으로 갈수록 그 이격 각도의 증가에 비례하여 그 선분의 길이가 선형적으로 증가하는 경우, 도 4 및 도 5b 참조)으로 가정한다.
상기와 같은 형상 조건을 갖는 광차폐판(130)을 이용한 스캐너의 회전 감지 원리를 도 5a를 참조하여 설명한다. 본 명세서에서는 스캐너의 회전 각도를 감지하는 경우를 중심으로 설명할 것이지만, 이는 다른 물리량(회전 위치, 속도 등)으로도 가공, 변환될 수 있는 것임은 자명하다.
앞서 설명한 바와 같이, 포토 인터럽터(120)는 수광부(122)에서 수광된 광량에 비례하는 센싱 신호를 출력한다. 이때, 수광된 광량은 수광부(122)의 수광 면적과 비례 관계에 있다. 따라서, 광차폐판(130)의 회전시 광차폐판(130)이 수광부(122)의 수광면을 가리는 면적(즉, 위에서 바라보았을 때, 광차폐판(130)과 수광부(122)의 수광면 간이 오버랩되는 면적)은 광차폐판(130)의 회전 각도 변화에 상 응하여 대체적으로 선형적인 관계를 가지면서 변화하게 될 것이다.
상기와 같은 이유로, 수광부(122)가 발광부(121)로부터 출사된 광을 수광할 수 있는 수광 면적 또한 광차폐판(130)의 회전시의 각도 변화에 상응하여 대략 선형적으로 변화하게 되며, 결국 포토 인터럽터(120)로부터 출력되는 출력 전압은 도 5c 또는 도 5d의 형태를 가질 수 있다.
여기서, 도 5c는 도 5a에서 광차폐판(130)이 반시계방향으로 회전하는 경우의 각도 변화에 따른 포토 인터럽터(120)로부터의 출력 전압을, 도 5d는 도 5a에서 광차폐판(130)이 시계 방향으로 회전하는 경우의 각도 변화에 따른 포토 인터럽터(120)로부터의 출력 전압을 예시한 그래프이다.
다만, 도 5c 및 도 5d의 그래프를 참조하면, 포토 인터럽터(120)로부터 출력되는 출력 전압이 완전히 선형적인 관계(즉, 회전 각도를 변수로 한 1차 직선 관계)를 가지는 것과 같이 도시하였지만, 실제로는 이와 같지 않을 수 있음은 물론이다. 이는 광차폐판(130)의 형상 조건이 각도 변화에 따라 선형적 관계를 가진다 하여, 광차폐판(130)의 회전시 수광부(122)의 수광 면적의 변화도 반드시 선형적인 관계를 가질 것으로 기대할 수는 없기 때문이다. 물론, 이는 수광부(122)의 수광면이 갖는 자체 형상의 변형에 따라서도 그러할 것이다.
그러나 포토 인터럽터(120)로부터 실제로 출력되는 전압이 선형적인지 아닌지는 스캐너의 회전 각도 감지의 측면에서는 크게 중요한 문제는 아니다. 광차폐판(130)의 회전시, 수광부(122)의 수광 면적은 계속적으로 변화될 것이고, 이에 따라 포토 인터럽터(120)로부터 출력되는 출력 전압은 어떠한 경우든 최소한 단조 감 소 혹은 단조 증가 함수의 형태는 유지하게 될 것인 바, 스캐너의 회전 각도의 변화를 감지해내는데는 전혀 무리가 없을 것이다. 스캐너의 회전 각도의 변화와 포토 인터럽터(120)로부터 출력되는 실제 출력 전압 간의 정확한 관계를 측정해 둠으로써 쉽게 해결될 수 있기 때문이다.
다시, 도 5a를 참조하면, 도 5a는 스캐너가 유한한 회전각 범위(즉, 0 ≤ θ ≤ θmax) 내에서 회전 운동하는 경우를 예시하고 있다. 즉, 스캐너가 특정 회전각 범위 내에서의 유한 회전 운동을 하는 이유로, 그와 연동하여 움직이는 광차폐판(130)도 도면에서와 같이 동일 회전각 범위 내에서 회전 운동을 하고 있다. 이는 갈바노 미러(galvanometer mirror), 회전바(rotating bar) 등을 이용한 영상의 스캐닝시 일어날 수 있는 케이스이다.
이 경우, 광차폐판(130)의 시작단으로부터 끝단까지의 이격 각도는 최소한 스캐너의 최대 회전각(즉, θmax)과 동일하게는 설정될 필요가 있다. 가능하다면, 광차폐판(130)의 시작단으로부터 끝단까지의 이격 각도는 스캐너의 최대 회전각과 동일하게 설정되는 것도 바람직할 수 있다. 이와 같이 설정된 경우, 스캐너의 회전 범위 전체에서의 각도 감지에도 문제가 없음은 물론, 광차폐판(130) 자체의 크기, 부피, 무게 등도 줄여 장치 전체의 관성 모멘트도 줄일 수 있기 때문이다.
이와 유사한 관점에서 볼 때, 광차폐판(130)의 시작단 선분의 길이(도 3c의 d0 참조)는 광차폐판(130)의 회전 중심(111)으로부터 수광부(122)의 시작단(보다 정확하게는 수광면의 시작단, 이하 이와 같음)까지의 거리와 최소한 같도록 설정되 고, 수광부(130)의 끝단까지의 거리보다는 작도록 설정될 수 있다(도 5a의 첫번째 도면 참조).
마찬가지로, 광차폐판(130)에서 그 시작단으로부터 스캐너의 최대 회전각(θmax)과 동일 각도 만큼 이격된 위치에서의 선분의 길이(도 5c의 세번째 도면에서는 광차폐판(130)의 끝단 선분의 길이 dmax와 동일함)는 광차폐판(130)의 회전 중심(111)으로부터 수광부(122) 끝단까지의 거리를 초과하지 않도록 설정될 수 있다.
상술한 회전 감지 장치로부터 출력되는 센싱 신호(즉, 감지 전압)의 파형은 장치 설계 조건(광차폐판(130)의 형상 조건, 포토 인터럽터(120)의 수광부(122) 면적, 형상 등) 및 스캐너 구동 방식(스캐너의 구동(회전) 범위, 회전 운동의 방향 등)의 변경에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 이를 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한다.
도 6a는 스캐너가 일정 회전각 범위 내에서 양방향 회전을 하는 경우, 광차폐판과 포토 인터럽터 간의 위치 관계를 나타낸 도면이고, 도 6b는 도 6a의 경우 포토 인터럽터로부터 출력되는 출력 전압을 나타낸 그래프이다.
도 6a를 참조하면, 스캐너가 유한한 회전각 범위(즉, 0 ≤ θ ≤ θmax) 내에서 양방향 회전을 하고 있으며, 광차폐판(130)의 형상 조건이 도 5a에서와 다르게 설계되고 있다. 따라서, 도 6a에 도시된 광차폐판(130)이 시계 방향으로 회전하다가 다시 반시계 방향으로 회전하는 경우에는, 스캐너 회전의 시간 순서에 따라 도 6b에서와 같은 출력이 나오게 된다.
물론, 이외에도 앞서 상술한 바와 같은 수광 면적의 변화에 따른 광량 조절 원리를 이용하면, 도 5c, 도 5d, 도 6b의 그래프에서와 또다른 형태의 출력 신호를 특정한 목적 및 필요에 따라 다양히 만들어낼 수 있을 것임을 당업자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명에 적용 가능한 일 실시 형태에 따른 회전 감지 장치를 설명하였는 바, 이하에서는 앞서 설명한 내용을 토대로 하여 회전 감지 장치에 관한 다른 변형례들을 소개하기로 한다. 다만, 앞선 실시 형태에서와 동일히 적용될 수 있는 기술 내용(특히 광차폐판의 형상 조건에 관한 내용 전부)에 관해서는 중복되는 설명은 생략하고, 다른 새로운 특징에 관해서만 구체적으로 설명한다.
도 7a는 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치에 적용 가능한 회전 감지 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 7b는 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치에 적용 가능한 회전 감지 장치의 또다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 7b는 도 7a의 일부 변형례이다.
도 8a 및 도 8b를 참조할 때에도 스캐너 자체의 구성(즉, 회전축(110), 피구동체로서의 스캐닝 미러(20), 영구자석(31) 및 코일(32)로 구성된 액츄에이터(30), 스캐너의 외곽 구조물(10))은 앞선 실시 형태에서와 동일하다.
다른 실시 형태에 따른 회전 감지 장치는 포토 인터럽터(120), 광차폐 판(130) 그리고 반사판(140)을 포함한다. 이때, 앞선 실시 형태에서와 다른 특징점은 포토 인터럽터(120)의 발광부(121)와 수광부(122)가 모두 같은 면에 위치한다는 점이다. 따라서, 앞선 실시 형태에 비해 포토 인터럽터(120) 자체의 부피가 줄어들 수 있는 이점이 있다. 대신, 다른 실시 형태에서는 발광부(121)로부터 출사된 광이 동일면에 위치하는 수광부(122)에 수광될 수 있게 하기 위해서 반사판(140)을 더 설치하고 있다.
반사판(140)은 포토 인터럽터(120)의 발광부(121)로부터 출사되는 광을 반사시킬 수 있는 위치라면 특별한 제한 없이 설치될 수 있는 것이기는 하나, 반사 효율의 측면에서 볼 때에는 발광부(121)로부터 출사되는 광의 주출사 방향에 존재하는 일 평면 상에 고정 위치하는 것이 바람직할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 광차폐판(130)은 포토 인터럽터(120)에서 발광부(121) 및 수광부(122)가 위치하는 면과 반사판(140) 사이에 위치함으로써, 스캐너의 회전과 연동하여 그 사이 평면을 가로지르는 형태로 회전하게 된다.
광차폐판(130)을 상기와 같이 배치시키면, 발광부(121)로부터 출사된 광이 반사판(140)에 의해 반사됨으로써 수광부(122)로 수광되는 과정에서 그 수광될 광량을 선형적으로 제어할 수 있게 된다. 이러한 광량의 조절은 광차폐판(130)으로 발광부(121) 자체를 가려 발광부(121)로부터 출사되어 반사판(140)에 의해 반사되는 광량 자체를 조절하는 방법(도 8a 참조) 혹은 광차폐판(130)으로 수광부(122) 자체를 가려 수광 면적의 변화에 따라 수광되는 광량을 직접 조절하는 방법(도 8b 참조)이 이용될 수 있다.
이상에서는 도 3a 내지 도 7b를 참조하여, 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치에 적용 가능한 회전 감지 장치에 관하여 설명하였는 바, 이하에서는 도 8 내지 도 10b를 참조하여 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치의 또다른 핵심 구성인 구동 보상부의 역할 및 기능에 관하여 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스캐너 구동 보상 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스캐너 구동 보상 장치를 이용한 스캐너 구동 보상 방법에 관한 순서도이다. 또한, 도 10a는 스캐너에 구동 지연이 발생하였을 때, 구동 지연을 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 10b는 스캐너에 구동 진상이 발생하였을 때, 구동 진상을 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
앞서도 간략히 설명한 바이지만, 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치에서의 구동 보상부는, 스캐너의 회전 구동을 위해 입력되는 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정하는 방식을 이용하여 스캐너의 구동 특성의 변화를 보상한다는 점에서 종래 기술과 구별되는 핵심 특징을 가진다. 종래 기술의 경우에는 스캐너의 구동 오차에 상응하는 만큼 그 구동 신호(구동 전압 등)의 크기 자체를 증감시키는 방식을 이용하였다.
이를 위해, 본 발명에서의 구동 보상부는, 스캐너에 입력된 스캐너 구동 신호에 따라 상기 스캐너가 정상 회전하였을 때 상술한 회전 감지 장치로부터 출력될 센싱 신호 중 미리 지정된 기준 센싱 신호가 출력될 것으로 예상된 시점과, 상기 스캐너의 실제 회전에 따라 상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점 간의 시간차를 산출하고, 그 산출된 시간차에 기초하여 상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정한다.
이하, 구분의 편의를 위해, 스캐너의 구동 특성 변화의 보상을 위해 상기와 같이 출력 시점이 조정되어 출력되는 스캐너 구동 신호를 보상 구동 신호라 명명한다.
상기와 같은 기능을 수행하기 위하여, 구동 보상부(150)는 회전 감지 장치로부터 출력된 센싱 신호를 입력받을 수 있는 포트(port)(도 8의 "센싱 신호 입력단"참조)를 구비하며, 스캐너의 액츄에이터(30)에 입력될 스캐너 구동 신호를 출력하기 위한 포트(도 8의 "스캐너 구동 신호 출력단" 참조)를 구비할 수 있다.
이외에도, 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치에는, 회전 감지 장치로부터 출력된 센싱 신호를 증폭시켜 구동 보상부(150)의 센싱 신호 입력단으로 입력시키는 증폭부(amplifier)와, 구동 보상부(150)로부터 출력된 스캐너 구동 신호의 미약한 파형을 액츄에이터(30)가 동작할 수 있을 만큼의 크기의 파형으로 증폭시켜주기 위한 드라이버(driver) 혹은 디지털 신호 형태의 스캐너 구동 신호를 아날로그 신호 형태로 변환시켜주기 위한 DAC(Digital to Analog Converter) 등이 더 포함될 수 있음은 물론이다(도 8 참조).
도 8에서는 구동 보상부(150)가 하나의 마이크로프로세서(microprocessor)만으로 구현되는 경우를 도시하고 있지만, 본 발명에서의 구동 보상부(150)는 이외에 도 다양한 구현 방식에 의해 구현될 수 있음은 굳이 자세히 설명하지 않더라도 당업자라면 자명히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 스캐너 구동 보상 방법의 이해를 위해서는 먼저, 스캐너 구동 신호에 관한 이해가 필요하다. 본 발명에서, 스캐너 구동 신호는 스캐너가 일정한 구동 주기를 가지고 반복 회전할 수 있도록, 상기 스캐너의 1 구동 주기 동안의 시간 대 출력 신호 파형의 상관 관계가 미리 정의된 신호이다.
즉, 스캐너 구동 신호는 상기 스캐너의 매 구동 주기마다 동일한 시퀀스를 가지고 상기 스캐너에 연속적으로 입력됨으로써, 상기 스캐너가 구동 주기별로 동일한 회전 운동을 반복하게끔 한다.
상기와 같은 스캐너 구동 신호는, 일 실시예에서, 상기 1 구동 주기 동안의 시간 변화에 따라 상기 출력 신호 파형이 갖는 프로파일(profile)이 일정 시간 간격(도 10a 및 도 10b의 각각의 첫번째 도면의 'Td2'참조)으로 디지털 데이터화된 룩업 테이블(LUT, Lookup table)의 형태로 구동 보상부(150) 내에 미리 저장되어 있을 수 있다.
이하, 도 9의 순서도를 중심으로 도 10a 및 도 10b를 함께 참조하여, 본 발명에서의 구동 보상부(150)가 행하는 스캐너 구동 보상 방법을 설명한다. 다만, 도 9의 순서도는 본 발명의 스캐너 구동 보상 방법에 관한 일 실시예에 따른 순서도에 불과할 뿐인 바, 이외에도 다양한 구현 알고리즘이 존재할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
본 발명의 스캐너 구동 보상 방법은 크게 분류할 때, 두 개의 단계를 포함한다. 스캐너가 입력된 스캐너 구동 신호에 따라 정상 회전하였을 때를 가정한 기준 센싱 신호의 예상 출력 시점과 실제 회전에 따른 기준 센싱 신호의 실제 출력 시점 간의 시간차를 산출하는 단계가 그 하나이고, 상기 산출된 시간차에 기초하여 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 실제로 조정하는 단계가 다른 하나이다. 이는 각각 다른 펑션(Function)으로서 도 9를 통해 도시되어 있다.
Tsw0는 입력된 스캐너 구동 신호에 따라 스캐너가 정상 회전하였을 때 회전 감지 장치로부터 미리 지정된 기준 센싱 신호가 출력될 것으로 예상된 예상 출력 시점을 의미한다. 이는 미리 측정되어진 시간 값(혹은 하기와 같은 일정 시간 간격을 기준으로 한 카운팅 횟수)일 수 있다.
Shift_Index는 매 주기마다의 구동 파형(즉, 스캐너 구동 신호) 출력시, 앞서 설명한 바와 같은 미리 정의되어 있는 룩업 테이블(LUT)로부터 첫번째로 출력될 출력 데이터에 관한 인덱스를 의미한다. 만일 스캐너에 구동 특성의 변화가 발생하지 않는 상태라면 Shift_Index는 그 룩업 테이블의 첫번째 데이터에 관한 인덱스 값을 그대로 유지하게 될 것이나, 구동 특성에 변화가 발생하여 구동 지연 또는 구동 진상이 발생된 경우라면 Shift_Index 값도 바뀌게 될 것이다.
도 9의 S900를 참조하면, Tsw0 및 Shift_Index 값이 특정의 초기값으로 저장 된 상태에서, 스캐너는 입력된 스캐너 구동 신호에 상응하여 최초 회전을 수행하게 된다. 이때는 스캐너에 구동 특성의 변화가 발생하지 않은 상태일 것이기 때문에, 룩업 테이블에 미리 정의된 구동 파형의 프로파일 그대로의 시퀀스에 따라 스캐너를 구동시키게 된다. 앞으로의 스캐너 구동 특성의 변화 발생 여부를 모니터링 하기 위해, 스캐너 구동 신호의 최초 출력 시점에서부터 시간을 카운팅 시킨다. 이러한 시간의 카운팅은 구동 보상부(150) 내부에 구비된 타이머(timer) 또는 카운터(counter)를 이용하거나 시스템 클럭(system clock)을 이용하는 등의 방법으로 간단히 할 수 있을 것이다.
이후부터 진행될 상기의 시간차 산출 단계에 관하여 도 9의 펑션 1(Function 1)을 참조하여 설명하면 아래와 같다.
스캐너 구동 신호에 의한 구동 파형 출력의 매 일정 시점(도 9, 도 10a 및 도10b의 Tp0 참조)이 되면(도 9의 S911), 그 시점으로부터 일정 시간 간격(도 9의 Td1 참조) 마다 카운팅 횟수(도 9의 Tsw 참조)를 1씩 증가시킨다(도 9의 S912). 그 카운팅 과정 중 회전 감지 장치로부터 출력된 센싱 신호가 미리 지정된 값의 기준 센싱 신호와 같아지면(도 9의 S913), 그 카운팅을 중단하고 그때까지 카운팅된 횟수(Tsw)를 기준 센싱 신호의 실제 출력 시점(도 9, 도 10a 및 도 10b의 TswE 참조)으로 저장한다(도 9의 S914).
이때, 상 출력 시점(Tsw0)과 상기 측정된 실제 출력 시점(TswE) 간의 차이가 소정의 허용 오차 범위를 벗어나지 않는 경우에는, 입력된 스캐너 구동 신호에 따 른 스캐너의 실제 구동이 정상 구동 상태에 있다고 판단되는 경우이므로, 별도의 구동 특성 보상이 필요 없게 되나, 그 반대의 경우에는 스캐너의 실제 구동이 정상 구동 상태를 벗어난 것으로 판단되는 경우이므로 구동 특성의 보상이 필요하다(도 9의 S915). 다만, 도 9의 S915는 본 순서도에 있어서 생략되어도 무방하다.
스캐너 구동 특성의 보상이 필요한 경우, 예상 출력 시점(Tsw0)과 실제 출력 시점(TswE) 간의 차이에 소정의 스케일 팩터(scale factor, 도 9의 'C' 참조)를 곱한 값을 Shift_Index 값으로 저장한다(도 9의 S916). 이후, 종전 카운팅 횟수(Tsw)는 추후의 재카운팅을 위해 리셋(reset)된다(도 9의 S917).
여기서, 스캐일 팩터(C)는 펑션 1에서의 카운팅 시간 간격(Td1)과 펑션 2에서의 단위 출력 간격(Td2)이 서로 불일치하는 경우에 이를 보정하기 위한 것에 불과한 바, 양자가 같은 시간 간격으로 설정된 경우에는 1로 결정될 것이다.
또한 여기서, Shift_Index 값이 + 값을 갖는 것은 스캐너 구동시 구동 지연이 발생하였음을 의미하고, - 값을 갖는 것은 구동 진상이 발생하였음을 의미하게 될 것이다.
이후, 스캐너가 1 구동 주기(도 9의 Tscan_period 참조)에 따른 회전 운동을 완료하면(도 9의 S918), 그 다음 구동 주기에서의 구동 특성 변화를 모니터링하기 위해 시간을 다시 리셋한다(도 9의 S919).
다음으로, 상기의 출력 시점 조정 단계에 관하여 도 9의 펑션 2(Function 1)을 참조하여 설명하면 아래와 같다.
펑션 1의 S916에서 Shift_Index 값이 결정되면, 이를 인덱스 값으로 지정하여(도 9의 S921), 룩업 테이블(LUT)에서 그 인덱스 값에 상응하는 출력 데이터에서부터 스캐너 구동 신호의 출력을 시작한다(도 9의 S922).
예를 들어, 결정된 Shift_Index 값이 +2인 경우, 룩업 테이블(LUT)로부터 최초 출력될 출력 데이터는 룩업 테이블(LUT)에서 인덱스 값 2로 정해져 있는 데이터(인덱스 값이 0에서부터 시작한다고 가정할 때, 정상 구동시라면 3번째 순서에 출력되어야 할 데이터)가 될 것이다.
이후, 인덱스 값을 1씩 증가하고(도 9의 S923), 증가된 인덱스 값에 상응하는 구동 파형을 단위 출력 간격(Td2)마다 출력한다(도 9의 S926). 이는 그 증가된 인덱스 값이 Index_max 값보다 작을 때까지 루프 반복되고(도 9의 S924), Index_max 값보다 커진 경우에는 그 인덱스 값을 다시 초기화하여 루프 반복된다(도 9의 S925).
여기서, Index_max는 룩업 테이블(LUT)에 저장된 1 구동 주기 동안의 출력될 출력 데이터의 개수에 상응하며, 1 구동 주기(Tscan_period)를 단위 출력 간격(Td2)으로 나눈 값에 해당한다.
상기와 같은 과정을 통한 스캐너 구동 신호의 출력 시점의 조정은, 스캐너가 1 구동 주기(Tscan_period)에 따른 회전 운동을 완료할 때(도 9의 S927) 함께 중단된 다. 이후, 그 다음 구동 주기에서의 구동 특성 변화를 보상하기 위해, 시간은 다시 리셋된다(도 9의 S928).
이제까지 도 9의 순서도를 통해 본 발명의 스캐너 구동 보상 방법을 설명하였다. 다만, 이는 앞서도 설명한 바와 같이 일 예에 불과하다. 도 9에서는 예상 출력 시점과 실제 출력 시점 간의 시간차를 카운트 횟수로서 산출하고 있지만, 이와 달리 시간 간격 자체일 수 있다. 또한, 도 10a 및 도 10b에서는 기준 센싱 신호는 회전 감지 장치로부터 출력된 센싱 신호가 하이(High)에서 로우(Low)로 교번되는 시점으로 가정하고 있다. 그러나 기준 센싱 신호는 센싱 신호에서 단조 증가 또는 감소되는 부분 중에 존재하는 일 지점이라면 임의 선택이 가능함은 물론이다. 또한, 도 9 및 도 10a, 도 10b에서는 구동 특성의 보상을 매 구동 주기마다 또한 새로운 구동 주기가 시작하는 시점에 실행하는 것으로 가정하였다. 그러나 스캐너 구동 특성의 보상은 몇 주기에 한번씩만 실행될 수도 있으며, 새로운 구동 주기가 시작되기 이전에 해당 구동 주기 내에서 바로 실행될 수도 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스캐너 구동 보상 방법은, 정상 구동일 때와 실제로 구동될 때의 스캐너 구동의 시간차를 산출하고, 이에 기초하여 스캐너 구동 신호의 출력 시점(즉, 데이터의 출력 순서)을 조정함으로써, 스캐너에 발생된 구동 특성의 변화를 보상한다.
즉, 미리 지정된 기준 센싱 신호가 실제로 출력된 시점이 본래 예상했던 시 점보다 늦는 구동 지연이 발생한 경우, 구동 보상부는 그 시간차에 상응하는 만큼 앞당겨진 시점의 출력 신호 파형이 스캐너로 입력될 수 있도록, 스캐너 구동 신호의 데이터 출력 시점(순서)를 조정한다.
반대로, 기준 센싱 신호가 실제로 출력된 시점이 예상 시점보다 빠른 구동 진상이 발생한 경우, 구동 보상부는 그 시간차에 상응하는 만큼 뒤진 시점의 출력 신호 파형이 스캐너로 입력될 수 있도록, 스캐너 구동 신호의 데이터 출력 시점을 조정한다.
이는 도 10a 및 도 10b를 통해 자세히 설명되어지고 있다. 여기서, 도 10a 및도 10b의 각각의 첫번째 도면의 좌측은 룩업 테이블(LUT)에 저장된 그대로의 출력 순서에 따라 출력된 스캐너 구동 신호를, 우측은 그 출력 순서가 조정된 보상 구동 신호를 나타낸다.
도 10a 및 도 10b의 각각의 두번째 도면은 도 10a 및 도 10b의 각각의 첫번째 도면에서와 같은 스캐너 구동 신호가 입력되었을 때의 스캐너의 실제 구동을 나타낸다. 그리고 도 10a 및 도 10b의 각각의 세번째 도면은 스캐너의 정상 구동시를 가정할 때의 회전 감지 장치로부터 출력될 센싱 신호의 파형을, 각각의 네번째 도면은 스캐너의 실제 구동에 따른 센싱 신호의 파형을 나타낸다.
이제까지 설명한 본 발명에 따른 스캐너 구동 보상 방법 및 이를 수행하는 장치에 의하면, 종래 기술에 따른 구동 보상 방법 및 장치에 비해 다음과 같은 이점이 존재한다. 종래 기술은 스캐너에 발생한 구동 특성의 변화를 보상하는 방법으 로서, 스캐너 구동 전압 또는 전류의 크기를 그 구동 오차에 상응하는 만큼씩 계속적으로 증감시키는 방식을 이용하므로, 그 구동 회로/보상 회로/제어 회로의 구성이 복잡한 문제가 있었다.
그러나 본 발명에 의하면, 미리 정의된 상태의 스캐너 구동 신호를 그대로 이용하되, 그 구동 신호의 출력 시점(데이터 출력 순서)만을 조정해주는 방식을 이용하기 때문에 그 보상 회로/제어 회로가 간단한 이점이 있다. 또한, 본 발명에서는 상술한 카운팅 시간 간격(Td1)이 시스템 클럭과 동기시키는 경우, 그 분해능을 최대 마이크로 프로세서가 갖는 클럭 주파수에 상응하는 값까지 올릴 수 있어, 보다 정밀한 구동 보상이 가능한 이점도 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1a는 회전축과 회전축에 고정된 스캐닝 미러를 중심으로 개략적으로 도시한 스캐너의 사시도.
도 1b는 종래 기술에 따른 회전 감지 장치를 포함하는 스캐너를 개략적으로 도시한 수직 단면도.
도 2a는 종래 기술에 따라 엔코더와 포토 인터럽터로 이루어진 회전 감지 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2b는 도 2a에서 포토 인터럽터로부터 출력되는 출력 전압의 파형도.
도 2c는 스캐너의 정상 구동시와 구동 지연 발생시의 도 2a의 회전 감지 장치로부터 출력된 출력 전압을 비교한 도면.
도 3a는 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치에 적용 가능한 회전 감지 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3b는 도 3a에서의 회전 감지 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3c는 도 3a 및 도 3b에서의 광차폐판의 형상을 도시한 도면.
도 4는 도 3c의 광차폐판의 형상 조건을 보다 구체적으로 도시한 도면.
도 5a는 회전 각도의 변화에 따른 도 4의 광차폐판의 회전을 도시한 도면.
도 5b는 도 4의 광차폐판의 형상과 회전 각도의 변화 간의 상관 관계를 도시한 그래프.
도 5c 및 도 5d는 도 4의 광차폐판 회전시의 회전 각도의 변화와 포토 인터럽터로부터 출력되는 출력 전압 간의 상관 관계를 도시한 그래프.
도 6a는 스캐너가 일정 회전각 범위 내에서 양방향 회전을 하는 경우, 광차폐판과 포토 인터럽터 간의 위치 관계를 나타낸 도면.
도 6b는 도 6a의 경우 포토 인터럽터로부터 출력되는 출력 전압을 나타낸 그래프.
도 7a는 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치에 적용 가능한 회전 감지 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 7b는 본 발명의 스캐너 구동 보상 장치에 적용 가능한 회전 감지 장치의 또다른 예를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스캐너 구동 보상 장치를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스캐너 구동 보상 장치를 이용한 스캐너 구동 보상 방법에 관한 순서도.
도 10a는 스캐너에 구동 지연이 발생하였을 때, 구동 지연을 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 10b는 스캐너에 구동 진상이 발생하였을 때, 구동 진상을 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 외곽 구조물 20 : 스캐닝 미러
30 : 액츄에이터 110 : 회전축
120 : 포토 인터럽터 121 : 발광부
122 : 수광부 130 : 광차폐판
140 : 반사판 150 : 구동 보상부

Claims (12)

  1. 스캐너 구동 보상 장치에 있어서,
    상기 스캐너의 회전을 감지한 센싱 신호를 출력하는 회전 감지 장치; 및
    입력된 스캐너 구동 신호에 따라 상기 스캐너가 정상 회전하였을 때 상기 회전 감지 장치로부터 미리 지정된 기준 센싱 신호가 출력될 것으로 예상된 예상 시점과 상기 스캐너의 실제 회전에 따라 상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점 간의 시간차를 산출하고, 상기 산출된 시간차에 기초하여 상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정한 보상 구동 신호를 출력하는 구동 보상부
    를 포함하는 스캐너 구동 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 감지 장치는,
    일면에 발광부가 위치하고, 상기 일면과 대향되는 타면에 수광부가 위치하며, 상기 수광부에 의해 수광된 광량에 비례하는 상기 센싱 신호를 출력하는 포토 인터럽터와,
    상기 스캐너의 회전축과 연동됨으로써 상기 발광부와 상기 수광부 사이를 가로지르는 일 평면 상을 회전하고, 회전 중심으로부터 외곽까지의 선분의 길이가 시작단으로부터 끝단을 향한 각도 증가에 따라 선형적으로 변화하는 형상으로 제작되 는 광차폐판을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐너 구동 보상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 감지 장치는,
    발광부와 수광부가 일면에 함께 위치하며, 상기 발광부로부터 출사되어 상기 수광부에 의해 수광된 광량에 비례하는 상기 센싱 신호를 출력하는 포토 인터럽터와,
    상기 발광부로부터 출사되는 광의 주출사 방향에 존재하는 일 평면 상에 고정 위치함으로써, 상기 발광부로부터 출사된 광을 반사시키는 반사판과,
    상기 스캐너의 회전축과 연동됨으로써 상기 발광부 및 상기 수광부가 위치한 상기 일면과 상기 반사판 사이를 가로지르는 일 평면 상을 회전하고, 회전 중심으로부터 외곽까지의 선분의 길이가 시작단으로부터 끝단을 향한 각도 증가에 따라 선형적으로 변화하는 형상으로 제작되는 광차폐판을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐너 구동 보상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스캐너 구동 신호는 상기 스캐너가 일정한 구동 주기를 가지고 반복 회전할 수 있도록, 상기 스캐너의 1 구동 주기 동안의 시간 대 출력 신호 파형의 상 관 관계가 미리 정의된 신호이되,
    상기 1 구동 주기 동안의 시간에 따른 상기 출력 신호 파형의 프로파일은 일정 시간 간격으로 디지털 데이터화되어 룩업 테이블 형태로 저장되는 것을 특징으로 하는 스캐너 구동 보상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점이 상기 예상 시점보다 늦은 경우, 상기 구동 보상부는 상기 시간차에 상응하는 만큼 앞당겨진 시점의 출력 신호 파형이 상기 스캐너에 입력될 수 있도록 상기 스캐너 구동 신호의 데이터 출력 시점을 조정하는 것을 특징으로 하는 스캐너 구동 보상 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점이 상기 예상 시점보다 빠른 경우, 상기 구동 보상부는 상기 시간차에 상응하는 만큼 뒤진 시점의 출력 신호 파형이 상기 스캐너에 입력될 수 있도록 상기 스캐너 구동 신호의 데이터 출력 시점을 조정하는 것을 특징으로 하는 스캐너 구동 보상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 보상부는 상기 스캐너의 매 구동 주기마다 또는 상기 구동 주기의 N(N은 2 이상의 임의의 자연수)배에 상응하는 시간마다 상기 보상 구동 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 스캐너 구동 보상 장치.
  8. 스캐너 구동 보상 장치가 상기 스캐너의 구동을 보상하는 방법에 있어서-여기서, 상기 스캐너 구동 보상 장치는 상기 스캐너의 회전을 감지한 센싱 신호를 출력하는 회전 감지 장치를 포함함-,
    상기 회전 감지 장치가 상기 스캐너의 회전을 감지하는 단계;
    입력된 스캐너 구동 신호에 따라 상기 스캐너가 정상 회전하였을 때 상기 회전 감지 장치로부터 미리 지정된 기준 센싱 신호가 출력될 것으로 예상된 예상 시점과 상기 스캐너의 실제 회전에 따라 상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점 간의 시간차를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 시간차에 기초하여 상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정하는 단계
    를 포함하는 스캐너 구동 보상 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스캐너 구동 신호는 상기 스캐너가 일정한 구동 주기를 가지고 반복 회전할 수 있도록, 상기 스캐너의 1 구동 주기 동안의 시간 대 출력 신호 파형의 상관 관계가 미리 정의된 신호이되,
    상기 1 구동 주기 동안의 시간에 따른 상기 출력 신호 파형의 프로파일은 일정 시간 간격으로 디지털 데이터화되어 룩업 테이블 형태로 저장되는 것을 특징으로 하는 스캐너 구동 보상 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정하는 단계는,
    상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점이 상기 예상 시점보다 늦은 경우, 상기 시간차에 상응하는 만큼 앞당겨진 시점의 출력 신호 파형이 상기 스캐너에 입력될 수 있도록 상기 스캐너 구동 신호의 데이터 출력 시점을 조정하는 단계인 것을 특징으로 하는 스캐너 구동 보상 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정하는 단계는,
    상기 기준 센싱 신호가 실제 출력된 시점이 상기 예상 시점보다 빠른 경우, 상기 시간차에 상응하는 만큼 뒤진 시점의 출력 신호 파형이 상기 스캐너에 입력될 수 있도록 상기 스캐너 구동 신호의 데이터 출력 시점을 조정하는 단계인 것을 특징으로 하는 스캐너 구동 보상 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 스캐너 구동 신호의 출력 시점을 조정하는 단계는, 상기 스캐너의 매 구동 주기마다 또는 상기 구동 주기의 N(N은 2 이상의 임의의 자연수)배에 상응하는 시간마다 한번씩 수행되는 것을 특징으로 하는 스캐너 구동 보상 방법.
KR1020080127729A 2008-12-16 2008-12-16 스캐너 구동 보상 장치 및 방법 KR20100069131A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080127729A KR20100069131A (ko) 2008-12-16 2008-12-16 스캐너 구동 보상 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080127729A KR20100069131A (ko) 2008-12-16 2008-12-16 스캐너 구동 보상 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100069131A true KR20100069131A (ko) 2010-06-24

Family

ID=42367282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080127729A KR20100069131A (ko) 2008-12-16 2008-12-16 스캐너 구동 보상 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20100069131A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7315164B2 (en) Drive unit provided with position detecting device
US10083331B2 (en) Positioning an object with respect to a target location
JP4428781B2 (ja) 光学式ロータリエンコーダ及びモータ制御装置
EP2848898B1 (en) Encoder and apparatus using encoder
TWI485368B (zh) 位置檢測用光偵測器、使用該偵測器之位置檢測裝置及位置檢測方法
JP6081830B2 (ja) 反射型フォトセンサを用いた位置検出装置
US20140184202A1 (en) Scale, displacement detection apparatus, lens apparatus, image pickup system, and assembling apparatus
JP2010256081A (ja) 光学式位置検出器及び光学装置
EP1984780A1 (en) Method and device for position sensing of an optical component in an imaging system
US10969563B2 (en) Lens barrel controlling linear driving of movable lens and optical apparatus equipped with lens barrel
KR20100069131A (ko) 스캐너 구동 보상 장치 및 방법
JP5119192B2 (ja) 光学式位置検出器及び光学装置
JP2009015023A (ja) 駆動装置及びこれを備えた撮像装置
US20240036305A1 (en) Image projection device and control method for image projection device
KR20100054644A (ko) 스캐너의 회전 감지 장치
JP6061725B2 (ja) 位置検出器
JP4824323B2 (ja) 移動体の速度検出装置及びこれを用いた速度制御装置
KR20090021607A (ko) 회전자 위치 측정 시스템
US20230194675A1 (en) Light scanning apparatus, adjustment method of light scanning apparatus, and storage medium
JP2002268107A (ja) ブレ補正装置の光学式位置検出装置及びブレ補正交換レンズ
JP2019027852A (ja) 光走査型検知装置
JP2019028156A (ja) 光走査型検知装置
JP2004163947A (ja) 画像読取装置のモータ駆動制御装置及びそれを備えた画像読取装置
CN115225821A (zh) 摄像装置和电子设备
JPH09193464A (ja) 画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination