KR100789574B1 - Scanning micromirror - Google Patents

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KR100789574B1
KR100789574B1 KR1020060094565A KR20060094565A KR100789574B1 KR 100789574 B1 KR100789574 B1 KR 100789574B1 KR 1020060094565 A KR1020060094565 A KR 1020060094565A KR 20060094565 A KR20060094565 A KR 20060094565A KR 100789574 B1 KR100789574 B1 KR 100789574B1
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mirror plate
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KR1020060094565A
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Inventor
지창현
임태선
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엘지전자 주식회사
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Abstract

A scanning micro-mirror is provided to allow the scanning micro-mirror to be fabricated through a micro-machining process and apply to various beam scanning systems such as a high-functional scanning system and a system of demanding static displacement by preventing the deterioration of optical performance. A scanning micro-mirror includes a substrate(110) having an opening region. A first Gimbal(140) having a ring shape is coupled with the substrate through a first elastic body(144) on the opening region to move with the first elastic body used as a rotational axis. A second Gimbal(130) having a ring shape is coupled with the first Gimbal through a second elastic body(142) in an inside of the first Gimbal to move with the second elastic body used as a rotational axis. A mirror plate(120) is coupled with a reinforcement rim(122) through a connecting body(124) in an inside of the reinforcement rim to move with first, second and third elastic bodies used as a rotational axis. The reinforcement rim is connected with the second Gimbal through the third elastic body(132).

Description

스캐닝 마이크로미러{Scanning micromirror}Scanning micromirror

도 1은 일반적인 2축 스캐닝 마이크로미러를 이용한 프로젝션 디스플레이 구조를 개략적으로 도시한 사시도.1 is a perspective view schematically showing a projection display structure using a conventional two-axis scanning micromirror.

도 2는 일반적인 1축 스캐닝 마이크로미러 및 갈바노메트릭 미러를 이용한 프로젝션 디스플레이의 구조를 개략적으로 도시한 사시도.Figure 2 is a perspective view schematically showing the structure of a projection display using a conventional one-axis scanning micromirror and galvanometric mirror.

도 3은 일반적인 스캐닝 마이크로미러가 레이저 어레이와 조합되어 구현된 스캐닝 디스플레이 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.3 schematically illustrates the structure of a scanning display system in which a typical scanning micromirror is implemented in combination with a laser array.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러의 구조를 도시한 상측 사시도.4 is a top perspective view showing the structure of a scanning micromirror according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러의 김블 구조를 확대도시한 상측 사시도.5 is an enlarged perspective view illustrating a gamble structure of a scanning micromirror according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 도 4에 도시된 스캐닝 마이크로미러의 X-X'축을 기준으로 한 측단면도.FIG. 6 is a side cross-sectional view of the scanning micromirror shown in FIG. 4 based on the X-X 'axis. FIG.

도 7은 도 4에 도시된 스캐닝 마이크로미러의 Y-Y'축을 기준으로 한 측단면도.FIG. 7 is a side cross-sectional view based on the Y-Y 'axis of the scanning micromirror shown in FIG. 4; FIG.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러의 구조를 도시한 하측 사시도.8 is a bottom perspective view showing the structure of a scanning micromirror according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러의 김블 구조를 확대도시한 하측 사시도.9 is an enlarged bottom perspective view illustrating a gamble structure of a scanning micromirror according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러에 구비되는 자석과 코일의 기본 구동원리를 도식화한 도면.10 is a diagram illustrating the basic driving principle of the magnet and the coil provided in the scanning micromirror according to the embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러의 코일이 두 라인으로 구비된 경우 2축 구동원리를 도식화한 도면.11 is a diagram illustrating a two-axis driving principle when the coil of the scanning micromirror according to the embodiment of the present invention is provided with two lines.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러의 코일이 한 라인으로 구비된 경우 2축 구동원리를 도식화한 도면.12 is a diagram illustrating a two-axis driving principle when the coil of the scanning micromirror according to the embodiment of the present invention is provided in one line.

도 13은 본 발명의 실시예에 다른 스캐닝 마이크로미러의 코일이 제1김블, 제2김블 및 미러판 상에 배치되는 구조를 도시한 평면도.13 is a plan view showing a structure in which a coil of a scanning micromirror according to an embodiment of the present invention is disposed on a first gamble, a second gamble, and a mirror plate;

도 14는 본 발명의 제1실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러의 공진 모드를 유한 요소법(Finite Element Analysis)에 의하여 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면.FIG. 14 is a diagram illustrating a simulation result of a resonant mode of a scanning micromirror according to a first embodiment of the present invention by finite element analysis. FIG.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러의 공진 모드별 주파수 파형을 도시한 그래프.15 is a graph illustrating frequency waveforms of resonance modes of a scanning micromirror according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러의 코일이 세 개의 입출력 라인으로 단층 권선되는 구조를 도시한 상면도.16 is a top view illustrating a structure in which a coil of a scanning micromirror is single-layer wound to three input / output lines according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러의 코일이 두 개의 입출력 라인으로 2층 권선되는 구조를 도시한 상면도.17 is a top view illustrating a structure in which a coil of a scanning micromirror is wound in two layers with two input / output lines according to an exemplary embodiment of the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

100: 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러100: scanning micromirror according to the present invention

110: 기판 120: 미러판110: substrate 120: mirror plate

122: 강화틀 124: 연결체122: reinforced frame 124: connecting body

130: 제2김블 132: 제3탄성체130: second gimbal 132: third elastic body

140: 제1김블 142: 제2탄성체140: first gimbal 142: second elastic body

144: 제1탄성체 150: 코일144: first elastic body 150: coil

160: 자석 162: 지지대160: magnet 162: support

164: 링형 자석 166: 원통형 자석164: ring magnet 166: cylindrical magnet

본 발명은 광스캐닝 소자(Optical Scanning Device)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원으로부터 출사된 빔을 1차원 또는 2차원의 영역에 주사(scan)하여 화상을 결상하거나 데이터를 읽어들이는 스캐닝 마이크로미러에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device, and more particularly, a scanning micromirror that forms an image or reads data by scanning a beam emitted from a light source into a 1D or 2D region. It is about.

광 소자 기술의 발전과 더불어 각종 정보의 입출력단 및 정보 전달의 매개체로 광을 사용하는 다양한 기술들이 대두되고 있는데, 바코드 스캐너(barcode scanner)나 기초적인 수준의 스캐닝 레이저 디스플레이(scanning laser display) 등과 같이 광원에서 나오는 빔을 주사하여 사용하는 기술을 대표적인 예로 들 수 있다. 특히, 최근에는 높은 공간 분해능(High Spatial Resolution)의 빔 스캐닝을 이용한 시스템이 개발되고 있으며, 이러한 시스템으로는 레이저 스캐닝(laser scanning)을 사용한 고해상도의 원색 재현력이 뛰어난 투사 방식 디스플레이 시스 템(projection display system)이나 HMD(Head Mounted Display), 레이저 프린터 등이 있다.Along with the development of optical device technology, various technologies that use light as an input / output terminal and information transfer medium of various information are emerging, such as a barcode scanner or a basic scanning laser display. A typical example is a technique of scanning and using a beam emitted from a light source. In particular, recently, a system using high spatial resolution beam scanning has been developed, and such a system is a projection display system having excellent high-resolution primary color reproducibility using laser scanning. ), HMD (Head Mounted Display), and laser printer.

이러한 빔 스캐닝 기술은 적용 사례에 따라 다양한 주사 속도(Scanning Speed)와 주사 범위(Scanning Range; 각변위; Angular displacement, Tilting Angle)를 가지는 스캐닝 미러가 요구되는데, 기존의 빔 스캐닝은 갈바닉 미러(galvanic mirror)나 회전형 폴리곤 미러(rotating polygon mirror) 등 구동 되는 미러의 반사면과 입사광이 이루는 입사 각도를 조절하여 구현된다.This beam scanning technique requires a scanning mirror having various scanning speeds and scanning ranges (angular displacements, tilting angles), depending on the application. Conventional beam scanning requires a galvanic mirror. And the angle of incidence between the incident light and the reflective surface of the driven mirror, such as a rotating polygon mirror).

갈바닉 미러를 사용하는 경우 수 내지 수십 헤르쯔(Hz) 정도의 주사 속도를 구현할 수 있으며, 폴리곤 미러를 사용하는 경우 수 킬로헤르쯔(kHz) 정도의 주사 속도를 구현하는 것이 가능하다. 즉, 폴리곤 미러의 경우 고속으로 회전하는 모터에 폴리곤 미러가 장착되어 있는 형태를 취하기 때문에, 주사 속도는 폴리곤 미러의 회전 각속도에 비례하며 이는 구동부 모터의 회전 속도에 의존하므로 통상의 모터 회전 속도의 한계로 인하여 주사 속도를 증가시키는데 한계가 있으며, 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.Scanning speeds of several to tens of hertz (Hz) can be realized when using galvanic mirrors, and scanning speeds of several kilohertz (kHz) can be realized when using polygonal mirrors. That is, in the case of the polygon mirror, since the polygon mirror is mounted on the motor that rotates at high speed, the scanning speed is proportional to the rotational angular velocity of the polygon mirror, which is dependent on the rotational speed of the drive motor, thus limiting the conventional motor rotation speed. Due to the limitation in increasing the scanning speed, there is a disadvantage that it is difficult to reduce the volume and power consumption of the entire system. In addition, the mechanical friction noise of the drive motor unit must be fundamentally solved, and it is difficult to expect cost reduction due to the complicated structure.

반면, 마이크로미러를 사용한 주사 장치의 경우 양방향 주사가 가능하고, 수십 kHz에 이르는 빠른 주사 속도를 구현할 수 있다. On the other hand, in the case of a scanning device using a micromirror, bidirectional scanning is possible, and a high scanning speed of several tens of kHz can be realized.

도 1은 일반적인 2축 스캐닝 마이크로미러를 이용한 프로젝션 디스플레이 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a projection display structure using a general two-axis scanning micromirror.

도 1에 도시된 것처럼, 2축 스캐닝 마이크로미러는 김블(2)과 미러판(1)을 통하여 2축 구동이 가능한데, 김블(2)과 미러판(1)에 각각 독립된 구동신호가 입력되며, 입력광(L1)이 반사되어 2차원 영상(L2)으로 스캔되는 형태가 도시되어 있다.As shown in FIG. 1, the biaxial scanning micromirror can be biaxially driven through the gamble 2 and the mirror plate 1, and independent driving signals are input to the gamble 2 and the mirror plate 1, respectively. The shape in which the input light L1 is reflected and scanned into the two-dimensional image L2 is shown.

이처럼, 마이크로미러를 사용하여 2축 스캔을 구현하기 위해서는 김블 구조의 2축 스캐닝 마이크로미러를 사용하는 방식, 2개의 구동축에 대하여 분리된 1축 스캐닝 미러를 사용하는 방식, 스캐닝 마이크로미러와 갈바노메트릭 미러 혹은 레이저 어레이를 조합하는 방식 등이 있다.As such, in order to implement two-axis scanning using a micromirror, a method of using a two-axis scanning micromirror with a gimbal structure, a method of using a separate one-axis scanning mirror for two driving axes, a scanning micromirror and a galvanometric Or a mirror or laser array.

도 2는 일반적인 1축 스캐닝 마이크로미러 및 갈바노메트릭 미러를 이용한 프로젝션 디스플레이의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 일반적인 스캐닝 마이크로미러가 레이저 어레이와 조합되어 구현된 스캐닝 디스플레이 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating the structure of a projection display using a general uniaxial scanning micromirror and a galvanometric mirror, and FIG. 3 is a schematic view of a structure of a scanning display system in which a general scanning micromirror is combined with a laser array. It is a figure shown.

도 2에 의하면, 광원(1)으로부터 입사된 빛은 여러개의 렌즈들로 구성되는 광학계(2)을 거쳐 마이크로미러(3)에서 반사된다. 이때, 마이크로미러(3)의 측면으로 자석(4)이 구비되어 전자계를 형성하고, 마이크로미러는 수평방향으로 구동됨으로써 입사된 빛을 x축 상의 선분으로 변환한다. 변환된 빛은 수직방향으로 구동되는 갈바노메트릭 미러에 의하여 y축 상의 성분을 구성하게 되므로 전체적으로 2차원 영상(L3)이 만들어진다.According to FIG. 2, the light incident from the light source 1 is reflected by the micromirror 3 via the optical system 2 composed of several lenses. At this time, the magnet 4 is provided on the side of the micromirror 3 to form an electromagnetic field, and the micromirror is driven in the horizontal direction to convert incident light into line segments on the x-axis. The converted light is composed of components on the y-axis by the galvanometric mirror driven in the vertical direction, thereby producing a two-dimensional image L3 as a whole.

또한, 도 3에 의하면, 광원, 즉 레이저 어레이(6)가 수평 성분의 빛, x축 상의 빛을 구성하여 주사하고, 렌즈(7)는 빛을 고르게 정렬하여 마이크로미러(8)로 전달한다. 마이크로미러(8)는 수직하게 구동되며 빛을 반사시킴으로써 2차원 영 상(L4)을 구성한다.In addition, according to FIG. 3, the light source, that is, the laser array 6 configures and scans the light of the horizontal component and the light on the x-axis, and the lens 7 evenly arranges the light and transmits it to the micromirror 8. The micromirror 8 is vertically driven to form a two-dimensional image L4 by reflecting light.

이때, 디스플레이를 위한 2축 스캔의 경우 수평 방향으로는 수십 kHz 정도의 빠른 주사 속도가 요구되는 반면 수직 방향으로는 수십 Hz의 상대적으로 낮은 속도가 요구되므로, 수평 방향 스캔에는 빠른 주사 속도와 충분한 구동각을 확보하기 위해 공진 구동 방식을 사용하고, 수직 방향으로는 강제 구동 방식을 사용한다.In this case, a two-axis scan for display requires a high scan rate of several tens of kHz in the horizontal direction, while a relatively low speed of several tens of Hz is required in the vertical direction. Resonant driving method is used to secure the angle, and forced driving method is used in the vertical direction.

그러나, 수직 방향의 빗살 모양 전극(comb electrode)을 사용하는 종래의 정전력 구동 스캐닝 마이크로미러의 경우, 제작 공정상 가동부(movable part or rotor)와 고정부(fixed part or stator)의 높은 정렬 정밀도가 요구되고, 회전 각도를 증가시키기 위해서는 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖도록 구조물을 제작해야 하는 어려움이 있다. 또한 미러 판(mirror plate)에 부착되는 가동 빗살 모양 전극과 이에 인접한 고정부 빗살 모양 전극 모두 구동시 감쇄(damping)를 증가시키는 요인으로 작용하게 되는 단점이 있다.However, in the case of the conventional constant power drive scanning micromirror using the comb electrode in the vertical direction, the high alignment accuracy of the movable part or the rotor and the fixed part or stator in the manufacturing process In order to increase the rotation angle, there is a difficulty in manufacturing a structure having a high aspect ratio. In addition, both the movable comb-shaped electrode attached to the mirror plate and the fixed comb-shaped electrode adjacent thereto have a disadvantage of acting as a factor of increasing damping during driving.

본 발명은 미세 가공 기술 또는 마이크로머시닝(micromachining) 공정을 통하여 제작되며, 1축 또는 2축 구동 방식 모두 적용이 가능한 구조로서, 보다 빠른 주사속도 및 넓은 구동각(주사 범위)의 실현이 가능하고, 고속 동작에 대한 구조적 안정성이 확보되며, 종래의 물리적 동작에 따라 광학적 성능이 저하되는 것을 방지함으로써 높은 공간 분해능을 필요로 하는 고성능 스캐닝 시스템, 정적 변위를 요구하는 시스템 등 다양한 빔스캐닝 시스템에 적용가능한 스캐닝 마이크로미러를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is manufactured through a micromachining process or a micromachining process, and can be applied to both uniaxial or biaxial driving methods, and can realize a faster scanning speed and a wider driving angle (scanning range). Structural stability to high speed operation is secured, and optical performance is prevented from being degraded according to conventional physical operations, so that scanning is applicable to various beam scanning systems such as a high performance scanning system requiring high spatial resolution and a system requiring static displacement. It is an object to provide a micromirror.

본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러는 개방영역이 형성된 기판; 제1탄성체를 통하여 상기 개방영역 상에서 상기 기판과 결합되고, 상기 제1탄성체를 회전축으로 하여 구동되는 링형 제1김블; 제2탄성체를 통하여 상기 제1김블 안쪽에서 결합되고, 상기 제2탄성체를 회전축으로 하여 구동되는 링형 제2김블; 제3탄성체를 통하여 상기 제2김블 안쪽에서 결합되고, 상기 제1탄성체, 상기 제2탄성체 및 상기 제3탄성체를 회전축으로 하여 구동되는 미러판; 상기 탄성체, 김블 및 미러판 상에 결합되고 전자계를 형성하여 구동력을 발생시키는 코일; 및 상기 기판의 저면측으로 결합되고, 상기 코일과 함께 전자계를 형성하는 자석을 포함한다.Scanning micromirror according to the present invention comprises a substrate having an open area; A ring-shaped first gimbal coupled to the substrate on the open area through a first elastic body and driven with the first elastic body as a rotation axis; A ring-shaped second gimbal coupled to the inside of the first gimbal through a second elastic body and driven using the second elastic body as a rotating shaft; A mirror plate coupled to the inside of the second gamble through a third elastic body and driven using the first elastic body, the second elastic body, and the third elastic body as a rotating shaft; A coil coupled to the elastic body, the gimbal, and the mirror plate to form an electromagnetic field to generate a driving force; And a magnet coupled to the bottom surface side of the substrate and forming an electromagnetic field together with the coil.

또한, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러는 상기 미러판 및 상기 제2김블 사이에 위치되고, 다수개의 연결체를 통하여 상기 미러판과 연결되며, 상기 제3탄성체를 통하여 상기 제2김블과 연결됨으로써, 상기 제3탄성체를 회전축으로 하여 상기 미러판과 함께 구동되는 강화틀을 포함한다.In addition, the scanning micromirror according to the present invention is located between the mirror plate and the second gamble, connected to the mirror plate through a plurality of connecting bodies, and connected to the second gamble through the third elastic body, And a reinforcing frame driven together with the mirror plate using the third elastic body as a rotation axis.

또한, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러의 상기 제2탄성체 및 상기 제3탄성체는 직선상에 위치되어 상기 제2김블 및 상기 미러판의 회전축을 제공하고, 상기 제1탄성체는 상기 제2탄성체 및 상기 제3탄성체의 회전축과 수직하게 위치되어 상기 제1김블의 회전축을 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second elastic body and the third elastic body of the scanning micromirror according to the present invention are located on a straight line to provide a rotation axis of the second gimbal and the mirror plate, and the first elastic body is the second elastic body and the It is positioned perpendicular to the axis of rotation of the third elastic body is characterized in that to provide a rotation axis of the first gamble.

또한, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러의 상기 탄성체는 1개 이상의 토션 바를 포함하여 이루어지며, 상기 토션 바는 직선형 또는 굴곡형 중 하나 이상의 형태가 조합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the elastic body of the scanning micromirror according to the present invention comprises one or more torsion bars, the torsion bar is characterized in that the combination of one or more forms of straight or curved.

또한, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러의 상기 자석은 링형 자석; 상기 링형 자석 내부에서 이격되어 위치되는 원통형 자석; 및 상기 링형 자석 및 상기 원통형 자석을 저면측에서 결합시키는 지지대를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnet of the scanning micromirror according to the present invention is a ring-shaped magnet; Cylindrical magnets spaced apart from inside the ring magnet; And it characterized in that it comprises a support for coupling the ring-shaped magnet and the cylindrical magnet on the bottom side.

또한, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러의 상기 제2김블 및 상기 미러판은, 상기 코일로 저대역의 제1주파수 신호가 인가되면 상기 제1탄성체의 회전축을 기준으로 강제 구동되고, 상기 코일로 고대역의 제2주파수 신호가 인가되면 상기 제2탄성체 및 상기 제3탄성체의 회전축을 기준으로 공진 구동되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second gamble and the mirror plate of the scanning micromirror according to the present invention are forcibly driven based on the rotation axis of the first elastic body when a low frequency first frequency signal is applied to the coil. When the second frequency signal of the band is applied, it is characterized in that the resonance drive based on the rotation axis of the second elastic body and the third elastic body.

또한, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러의 상기 탄성체는 각각 상호 대향하게 위치되는 두 부분으로 구성되고, 상기 코일은 단선 및 단층 구조로서, 일측 제1탄성체로부터 일측 제2탄성체까지 제1김블 경로를 구성하고, 상기 제2김블의 일측 반원 경로를 구성한 뒤 타측 제2탄성체로부터 상기 일측 제2탄성체까지 상기 미러판을 관통하며, 상기 일측 제2탄성체로부터 타측 제1탄성체까지의 제1김블 경로를 구성하는 제1코일부; 및 상기 일측 제1탄성체로부터 타측 제2탄성체까지 제1김블 경로를 구성하고, 상기 타측 제2탄성체로부터 상기 일측 제2탄성체까지 상기 미러판을 관통하며, 상기 제2김블의 타측 반원 경로를 구성한 뒤 상기 타측 제2탄성체로부터 상기 타측 제1탄성체까지의 제1김블 경로를 구성하는 제2코일부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the elastic body of the scanning micromirror according to the present invention is composed of two parts which are located opposite to each other, the coil is a single wire and single layer structure, and constitutes a first gamble path from one side of the first elastic body to one side of the second elastic body. After forming one side semi-circular path of the second gamble, and penetrates the mirror plate from the other side second elastic body to the one side second elastic body, and constitutes a first gamble path from the second elastic body to the other first elastic body A first coil part; And constructing a first gamble path from the first elastic body to the other second elastic body, penetrating the mirror plate from the second elastic body to the second elastic body, and configuring the other half-circle path of the second gimbal. And a second coil part constituting a first gamble path from the other second elastic body to the other first elastic body.

또한, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러의 상기 탄성체는 각각 상호 대향 하게 위치되는 두 부분으로 구성되고, 상기 코일은 복선 및 다층 구조로서, 일측 제1탄성체의 입력 라인으로부터 분기되어 상기 제1김블 상에서 원형 경로를 구성하고 타측 제1탄성체로 출력 라인을 형성하는 제1코일부; 및 상기 제1코일부와 절연되고, 상기 일측 제1탄성체로부터 일측 제2탄성체를 거쳐 상기 제2김블로 진입되며, 상기 제2김블 상에서 원형 경로를 구성한뒤 타측 제2탄성체를 거쳐 상기 타측 제1탄성체로 출력 라인을 형성하는 제2코일부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the elastic body of the scanning micromirror according to the present invention is composed of two parts that are respectively opposed to each other, the coil is a double wire and a multi-layer structure, branched from the input line of one side of the first elastic body is circular on the first gamble A first coil part forming a path and forming an output line with the other first elastic body; And the first coil part is insulated from the first elastic body and enters the second gimbal through one side second elastic body, forms a circular path on the second gimbal, and then passes the other first elastic body through the other second elastic body. It characterized in that it comprises a second coil portion for forming the output line from the elastic body.

또한, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러의 상기 탄성체는 상호 대향하게 위치되는 두 부분으로 구성되고, 상기 코일은 복선 및 단층 구조로서, 일측 제1탄성체로부터 타측 제1탄성체까지 상기 제1김블 상에서 각각 양방향으로 반원형 경로를 구성하는 제1코일부와 제2코일부; 및 상기 일측 제1탄성체로부터 일측 제2탄성체를 거쳐 상기 제2김블로 진입되며, 상기 제2김블 상에서 원형 경로를 구성한 뒤 타측 제2탄성체를 거쳐 상기 타측 제1탄성체로 출력 라인을 형성하는 제2코일부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the elastic body of the scanning micromirror according to the present invention is composed of two parts that are opposed to each other, the coil is a double wire and single-layer structure, bidirectional on the first gamble from the first elastic body to the other first elastic body, respectively A first coil part and a second coil part constituting a semicircular path; And a second entry into the second gimbal from the first elastic body on one side through the second elastic body, and form a circular path on the second gimbal, and then form an output line to the other first elastic body through the second elastic body on the other side. It characterized in that it comprises a coil unit.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a scanning micromirror according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러(100)의 구조를 도시한 상측 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러(100)의 김블 구조를 확대도시한 상측 사시도이다.4 is a top perspective view showing the structure of a scanning micromirror 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is an enlarged top perspective view showing a gamble structure of the scanning micromirror 100 according to an embodiment of the present invention. to be.

그리고, 도 6은 도 4에 도시된 스캐닝 마이크로미러(100)의 X-X'축을 기준으 로 한 측단면도이고, 도 7은 도 4에 도시된 스캐닝 마이크로미러(100)의 Y-Y'축을 기준으로 한 측단면도이다.6 is a side cross-sectional view based on the X-X 'axis of the scanning micromirror 100 shown in FIG. 4, and FIG. 7 is a Y-Y' axis of the scanning micromirror 100 shown in FIG. Side cross-sectional view as a reference.

우선, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러(100)는 기판(Substrate)(110), 제1탄성체(144), 제1김블(Gimbal)(140), 제2탄성체(142), 제2김블(130), 제3탄성체(132), 강화틀(Reinforcement rim)(122), 연결체(124), 미러판(Mirror plate)(120) 및 코일(150)을 포함하여 이루어지는데, 각 구성부에 대하여 살펴보면 다음과 같다.First, referring to FIGS. 4 and 5, the scanning micromirror 100 according to the present invention includes a substrate 110, a first elastic body 144, a first gimbal 140, and a second elastic body. 142, a second gimbal 130, a third elastic body 132, a reinforcement rim 122, a connector 124, a mirror plate 120, and a coil 150. It is made to look at each component as follows.

상기 기판(110)에는 개방구(도면에는 개방구가 사각형태를 가지는 것으로 도시되었으나 김블 구조에 대응되게 원형태를 이룰 수 있음)가 형성되고, 개방구 내부로 상기 제1김블(140), 제2김블(130), 강화틀(122) 및 미러판(120)이 차례대로 배치된다.An opening (the opening is shown as having a rectangular shape in the drawing, but may have a circular shape corresponding to the gamble structure) is formed on the substrate 110, and the first gamble 140 and the first opening are formed in the opening 110. The two gimbals 130, the reinforcement frame 122, and the mirror plate 120 are sequentially disposed.

상기 미러판(120)은 연결체(124)를 통하여 강화틀(122)과 연결되고, 강화틀(122)은 제3탄성체(132)를 통하여 제2김블(130)과 연결된다.The mirror plate 120 is connected to the reinforcement frame 122 through the connecting body 124, the reinforcement frame 122 is connected to the second gamble 130 through the third elastic body 132.

상기 미러판(120)은 금속과 유전체를 포함하여 적층 구조로 형성될 수 있으며, 전체면이 균일한 두께로 편평하거나 중심부가 외곽부보다 두껍게 볼록한 구조를 이룰 수 있다.The mirror plate 120 may be formed of a laminated structure including a metal and a dielectric. The mirror plate 120 may have a flat structure with a uniform thickness or a convex center portion thicker than an outer portion.

또한, 상기 제2김블(130)은 제2탄성체(142)를 통하여 제1김블(140)과 연결되고 제1김블(140)은 제1탄성체(144)를 통하여 기판(110)과 연결됨으로써, 상기 미러판(120), 강화틀(122), 제1김블(140) 및 제2김블(130)은 기판(110)상에서 지지되고 상기 제1탄성체(144), 제2탄성체(142) 및 제3탄성체(132)에 의하여 각각 소정의 회 전각으로 유동될 수 있다.In addition, the second gamble 130 is connected to the first gamble 140 through the second elastic body 142 and the first gamble 140 is connected to the substrate 110 through the first elastic body 144. The mirror plate 120, the reinforcement frame 122, the first gamble 140, and the second gamble 130 are supported on the substrate 110, and the first elastic body 144, the second elastic body 142, and the first elastic body 142 are formed on the substrate 110. Each of the three elastic bodies 132 may flow at a predetermined rotation angle.

상기 제1탄성체(144), 제2탄성체(142), 제3탄성체(132)는 각각 두 부분으로 이루어지며, 상호 대향하는 양단에 위치되어 해당 구조물을 지지한다.The first elastic body 144, the second elastic body 142, and the third elastic body 132 are each composed of two parts, and are positioned at opposite ends to support the structure.

상기 강화틀(122)은 미러판(120)이 열변형(가령, 외부열로 인하여 미러판이 뒤틀어질 수 있음)되거나 유동시 펄럭거리는 현상(동적 변형; Dynamic Deformation)을 방지하기 위한 구성부로서, 미러판(120)과 다수개의 연결체(124)로 연결되고 미러판(120)과 함께 동일한 방향, 회전각으로 유동된다.The reinforcement frame 122 is a component for preventing the mirror plate 120 from being thermally deformed (for example, the mirror plate may be distorted due to external heat) or fluttering when moving (dynamic deformation). The mirror plate 120 is connected to the plurality of connectors 124 and flows in the same direction and rotation angle with the mirror plate 120.

상기 제3탄성체(132)는 일종의 스프링 역할(토션 바; Torsion Bar)을 하는 구성부로서, 상기 미러판(120)(강화틀(122) 포함)의 양단에서 회전축의 역할을 하고, 미러판(120)이 구동되는 경우 복원력 토크(Torque)를 제공한다.The third elastic body 132 is a component that acts as a kind of spring (torsion bar), and serves as a rotating shaft at both ends of the mirror plate 120 (including the reinforcement frame 122), the mirror plate ( When 120 is driven to provide a restoring torque (Torque).

상기 제2탄성체(142) 역시 일종의 스프링 역할을 하는 구성부로서, 상기 제2김블(130)의 양단에서 회전축의 역할을 하고, 제2김블(130)이 구동되는 경우 복원력 토크를 제공한다.The second elastic body 142 also serves as a kind of spring, and acts as a rotating shaft at both ends of the second gamble 130, and provides a restoring force torque when the second gamble 130 is driven.

상기 제1탄성체(144) 역시 일종의 스프링 역할을 하는 구성부로서, 상기 제1김블(140)의 양단에서 회전축의 역할을 하고, 제1김블(140)이 구동되는 경우 복원력 토크를 제공한다.The first elastic body 144 also serves as a kind of spring, and serves as a rotation axis at both ends of the first gamble 140, and provides a restoring force torque when the first gamble 140 is driven.

상기 제2탄성체(142)와 제3탄성체(132)는 일직선상에 위치되어 동일한 축을 구성하고, 상기 제1탄성체(144)는 제2탄성체(142) 및 제3탄성체(132)와 수직을 이룸으로써 2축 구동을 실현하게 되는데, 실질적으로 제1탄성체(144) 및 제2탄성체(142)에 의하여 제1김블(140)과 제2김블(130)이 2축 구동되고, 미러판(120) 및 강화틀(122)은 제3탄성체(132)를 통하여 전달되는 힘에 의하여 증폭된 각변위를 가지고 구동될 수 있다.The second elastic body 142 and the third elastic body 132 are positioned in a straight line to form the same axis, and the first elastic body 144 is perpendicular to the second elastic body 142 and the third elastic body 132. In order to realize two-axis driving, the first and second gimbals 140 and 130 are biaxially driven by the first elastic body 144 and the second elastic body 142, and the mirror plate 120 And the reinforcement frame 122 may be driven with the angular displacement amplified by the force transmitted through the third elastic body 132.

본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러(100)의 구동 모드에 대해서는 도 14 및 도 15를 참조하여 후술하기로 한다.The driving mode of the scanning micromirror 100 according to the present invention will be described later with reference to FIGS. 14 and 15.

상기 미러판(120), 강화틀(122), 제1김블(140) 및 제2김블(130)은 어떤 형태로도 제작될 수 있으나 2개의 축으로 유동되므로 각 축에 대한 반사(조사) 영역이 원형 또는 타원형인 것이 바람직하다.The mirror plate 120, the reinforcement frame 122, the first gamble 140, and the second gamble 130 may be manufactured in any form, but may flow in two axes so that the reflection (irradiation) region of each axis may be provided. It is preferable that it is circular or elliptical.

상기 탄성체(144, 142, 132)들은 외팔보(Cantilever), 비틀림보(Torsion Beam), 굴곡보(Meander Beam) 등의 형태를 가질 수 있다.The elastic bodies 144, 142, and 132 may have a form of a cantilever, a torsion beam, a meander beam, or the like.

도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 제1탄성체(144), 제1김블(140), 제2탄성체(142), 제2김블(130), 제3탄성체(132), 미러판(120)의 상면에 코일(150)이 형성되며, 상기 기판(110)의 아래에는 자석(도 10 내지 도 12 참조; 160)이 결합되는데, 코일(140)에 전류가 공급되어 전계가 형성되면 자석(160)의 자계와 상호 작용을 일으켜 물리력, 즉 로렌츠의 힘이 발생된다.4 and 5, the first elastic body 144, the first gamble 140, the second elastic body 142, the second gamble 130, the third elastic body 132, and the mirror plate 120. A coil 150 is formed on an upper surface of the magnet 150, and a magnet (see FIGS. 10 to 12; 160) is coupled to the bottom of the substrate 110. When a current is supplied to the coil 140, the magnet 160 is formed. ), It interacts with the magnetic field and generates the physical force, that is, the Lorentz force.

상기 로렌츠의 힘에 의하여 코일(150)과 결합된 제1김블(140), 제2김블(130) 및 미러판(120)은 2개의 축을 중심으로 유동된다.The first gamble 140, the second gamble 130, and the mirror plate 120 coupled to the coil 150 by the force of the Lorentz flow about two axes.

상기 코일(150)은 Ti, Cr, Cu, Ag, Ni, Al 등의 금속 또는 ITO(Indium Tin Oxide), 도전성 폴리머 등의 단일 재질 또는 이들이 조합된 재질로 이루어질 수 있으며, 코일(150)의 상세한 구조 및 전류의 흐름에 대해서는 도 13, 도 16, 도 17을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.The coil 150 may be made of a metal such as Ti, Cr, Cu, Ag, Ni, Al, or a single material such as ITO (Indium Tin Oxide), a conductive polymer, or a combination thereof, and the details of the coil 150 The structure and the flow of current will be described later in detail with reference to FIGS. 13, 16, and 17.

도 6을 참조하면, 도 4에 도시된 X-X'축(제1탄성체(144) 축)을 기준으로 한 스캐닝 마이크로미러(100)의 측단면이 도시되어 있는데, 제1탄성체(144)는 제3탄성체(132)에 비하여 얇게 형성되고, 제2김블(130)이 제1김블(140) 측에 치우쳐서 결합된 형태를 볼 수 있다.Referring to FIG. 6, a side cross-sectional view of the scanning micromirror 100 is shown based on the X-X 'axis (first elastic body 144 axis) shown in FIG. 4, and the first elastic body 144 is shown in FIG. It is formed thinner than the third elastic body 132, it can be seen that the second gimbal 130 is coupled to the first gamble 140 side.

이렇게 제2김블(130)이 제1김블(140)에 치우쳐서 결합된 것은 기판(110) 밑의 자석(160)으로부터 발생되는 자계의 위치와 방향을 고려한 것으로서, 이때의 위치에서 로렌츠의 힘이 가장 잘 전달된다.The second gamble 130 is coupled to the first gamble 140 by considering the position and the direction of the magnetic field generated from the magnet 160 under the substrate 110. At this time, Lorentz's force is the most. Well communicated.

그러나, 이러한 경우 제2김블(130)과 제1김블(140)의 이격 거리는 짧아지며, 제2탄성체(142) 역시 짧게 형성되어 충분한 구동력을 발생시킬 수 없게 된다.However, in this case, the separation distance between the second gamble 130 and the first gamble 140 is shortened, and the second elastic body 142 is also formed short so that a sufficient driving force cannot be generated.

따라서, 상기 제2김블(130)은 제2탄성체(142)와 연결되는 부분이 미러판(120)측으로 굴곡된 형태를 가지며, 굴곡된 부위에 제2탄성체(142)가 연결됨으로써, 제2탄성체(142)는 길게 형성될 수 있다.Therefore, the second gamble 130 has a shape in which a portion connected to the second elastic body 142 is bent toward the mirror plate 120, and the second elastic body 142 is connected to the bent portion, thereby forming a second elastic body. 142 may be formed long.

도 7을 참조하면, 도 4에 도시된 Y-Y'축(제2탄성체(142) 및 제3탄성체(132) 축)을 기준으로 한 스캐닝 마이크로미러(100)의 측단면이 도시되어 있는데, 제2탄성체(142)는 제3탄성체(132)에 비하여 얇게 형성된다.Referring to FIG. 7, a cross-sectional side view of the scanning micromirror 100 is illustrated based on the Y-Y ′ axis (the second elastic body 142 and the third elastic body 132 axis) shown in FIG. 4. The second elastic body 142 is thinner than the third elastic body 132.

이렇게 제1탄성체(144) 및 제2탄성체(142)가 제3탄성체(132)보다 얇게 형성되는 것은, 제1탄성체(144) 및 제2탄성체(142)가 2축 구동을 위한 회전축의 역할을 하는 반면, 제3탄성체(132)는 김블들(130, 140)로부터 발생되는 회전력을 미러판(120)으로 전달하는 역할을 하기 때문이다.Thus, the first elastic body 144 and the second elastic body 142 is formed thinner than the third elastic body 132, the first elastic body 144 and the second elastic body 142 serves as a rotation axis for biaxial drive On the other hand, because the third elastic body 132 serves to transmit the rotational force generated from the gimbals (130, 140) to the mirror plate (120).

도면에 도시되지는 않았으나, 코일(150)이 결합되는 상기 각 구성부 면 사이 에 절연층이 형성되고, 상기 코일(150)로 전류를 제공하기 위하여 기판(110) 상면에 2개의 전극패드가 구비될 수 있다.Although not shown in the drawings, an insulating layer is formed between the surface of each component to which the coil 150 is coupled, and two electrode pads are provided on the upper surface of the substrate 110 to provide current to the coil 150. Can be.

상기 제1김블(140)의 양단과 연결되는 제1탄성체(144)의 두 부분은 각각 2개의 전극패드와 연결된다.Two portions of the first elastic body 144 connected to both ends of the first gamble 140 are connected to two electrode pads, respectively.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러(100)의 구조를 도시한 하측 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러(100)의 김블 구조를 확대도시한 하측 사시도이다.8 is a bottom perspective view showing the structure of a scanning micromirror 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a bottom perspective view showing an enlarged view of the gamble structure of the scanning micromirror 100 according to an embodiment of the present invention. to be.

도 8을 참조하면, 기판(110)의 아래면이 식각되어 제1트랜치(180)가 형성되고, 상기 제1트랜치(130)에 의하여 전술한 각 구성부(144, 140, 142, 130, 132, 122, 124, 120)가 형성된 형태를 볼 수 있는데, 제1트랜치(130)는 제1김블(140), 제2김블(130) 및 미러판(120)이 움직일 수 있는 공간을 제공한다.Referring to FIG. 8, the bottom surface of the substrate 110 is etched to form a first trench 180, and the above-described components 144, 140, 142, 130, and 132 are formed by the first trench 130. , 122, 124, and 120 may be formed, and the first trench 130 may provide a space in which the first gamble 140, the second gamble 130, and the mirror plate 120 may move.

도 9를 참조하면, 제1탄성체(144) 및 제2탄성체(142)를 얇게 형성하기 위하여 제2트랜치(182) 및 제3트랜치(184)가 식각되어진 형태가 도시되어 있으며, 이는 제1탄성체(144) 및 제2탄성체(142)의 스프링 상수를 감소시키기 위함이다.Referring to FIG. 9, the second trench 182 and the third trench 184 are etched to thinly form the first elastic body 144 and the second elastic body 142, which is a first elastic body. This is to reduce the spring constant of the 144 and the second elastic body 142.

상기 기판(110)의 제1트랜치(180)의 아래로 자석이 결합되는데, 이에 대하여 살펴보면 다음과 같다.A magnet is coupled below the first trench 180 of the substrate 110, which will be described below.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러(100)에 구비되는 자석(160)과 코일(150)의 기본 구동원리를 도식화한 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러(100)의 코일(150)이 두 라인으로 구비된 경우 2축 구동원리를 도식화한 도면이며, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이 크로미러(100)의 코일(150)이 한 라인으로 구비된 경우 2축 구동원리를 도식화한 도면이다.10 is a diagram illustrating the basic driving principle of the magnet 160 and the coil 150 provided in the scanning micromirror 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a scanning microcomputer according to an embodiment of the present invention. When the coil 150 of the mirror 100 is provided with two lines, it is a diagram illustrating the principle of biaxial driving, and FIG. 12 is a diagram illustrating the coil 150 of the scanning micromirror 100 according to an embodiment of the present invention. In the case of a line, it is a diagram illustrating a two-axis driving principle.

전술한 대로, 로렌츠의 힘에 의하여 제1김블(140)과 제2김블(130)이 2개의 축을 중심으로 유동되기 위해서는 자석(160)의 형상과 배치가 중요한데, 본 발명에 의한 자석(160)은 평면 상의 중심으로부터 외부로 향하는 방사상 형태의 자기장(Radial Magnetic Field)을 형성한다. 이러한 자기장 형태를 통하여 2축 구동을 가장 잘 구현할 수 있다.As described above, in order for the first gamble 140 and the second gamble 130 to flow about two axes by the force of Lorentz, the shape and arrangement of the magnet 160 are important. Forms a radial magnetic field outward from the center on the plane. Through this magnetic field shape, the two-axis drive can be best implemented.

우선, 도 10을 참조하면 자석(160)은 크게 원통형 자석(166), 링형 자석(164) 및 지지대(162)를 포함하여 이루어지며, 상기 원통형 자석(166)은 링형 자석(144) 내부에 위치된다.First, referring to FIG. 10, the magnet 160 includes a large cylindrical magnet 166, a ring magnet 164, and a support 162, and the cylindrical magnet 166 is positioned inside the ring magnet 144. do.

상기 링형 자석(144)과 원통형 자석(166)은 동심원 상으로 이격 공간을 가지는데, 이는 전자계가 형성되는 공간을 확보하기 위한 것이고, 링형 자석(164)과 원통형 자석(166)은 동일한 두께로서 지지대(162) 상면에 결합된다.The ring magnet 144 and the cylindrical magnet 166 has a space concentrically spaced, which is to ensure the space in which the electromagnetic field is formed, the ring magnet 164 and the cylindrical magnet 166 is the same thickness and the support 162 is coupled to the top surface.

방사상 자기장의 극대화를 위하여 링형 자석(164)과 원통형 자석(166)은 반대 방향으로 자화되고, 지지대(162)는 비투자율(Relative permeability)이 높은 순철(Pure iron)과 같은 재질이 사용되는 것이 좋다.In order to maximize the radial magnetic field, the ring magnet 164 and the cylindrical magnet 166 are magnetized in opposite directions, and the support 162 may be made of a material such as pure iron having a high relative permeability. .

도 10을 보면, 기판(110) 상(즉, 미러판(120), 제1탄성체(144), 제1김블(140), 제2탄성체(142), 제2김블(130), 제3탄성체(132), 미러판(120))에 형성되는 코일(150)의 형태가 자석(160) 위로 도식화되어 있는데, 상기 코일(150)은 원통형 자석(166)의 중심을 기준으로 동심원을 그리며 배치된다.Referring to FIG. 10, on the substrate 110 (that is, the mirror plate 120, the first elastic body 144, the first gamble 140, the second elastic body 142, the second gamble 130, and the third elastic body) The shape of the coil 150 formed on the mirror plate 120 is illustrated above the magnet 160, and the coil 150 is disposed concentrically with respect to the center of the cylindrical magnet 166. .

우선, 제1전극패드(일측 제1탄성체(144))를 통하여 전류(2I)가 유입되면 전류(2I)는 원형 코일에서 분기되어 양방향으로 동시에 진행되며, 동시에 진행된 양측의 전류(I)는 제2전극패드(타측 제1탄성체(144)) 측으로 합해져 흘러나간다.First, when the current 2I flows through the first electrode pad (one side of the first elastic body 144), the current 2I is branched from the circular coil and simultaneously proceeds in both directions. 2 electrode pads (the other side of the first elastic body 144) are combined and flow out.

이와 같이, 코일(150) 상에서 선대칭의 동일한 양의 전류(I)가 흐르면, 이들은 방사상 자기장(Hr)에 의하여 수직 방향의 힘(F)을 받게 되고, 이로 인하여 다음의 수학식1에 의하여 표현되는 토오크(T)가 작용된다.In this way, when the same amount of current (I) of the line symmetry flows on the coil 150, they are subjected to the vertical force (F) by the radial magnetic field (H r ), which is represented by the following equation (1) The torque T is applied.

Figure 112006070730568-pat00001
Figure 112006070730568-pat00001

여기서, "r1"은 원형 코일의 반지름을 의미하고,Here, "r 1 " means the radius of the circular coil,

"μ"은 공기의 투자율(permeability)을 의미하며,"μ" means permeability of air,

"Hr"은 방사상 자장의 세기(Radial Magnetic Field Intensity)를 의미한다."H r " means Radial Magnetic Field Intensity.

따라서, 서로 직교하는 2개의 회전축(제2탄성체(142) 및 제3탄성체(132)가 이루는 회전축과 제1탄성체(144)가 이루는 회전축)에 대하여 독립적인 토오크(Tvertical과 Thorizontal)를 제공하기 위해서는 도 11에 도시된 것처럼 전기적으로 분리된 2개의 코일(150)이 필요하다.Therefore, independent torques (T vertical and T horizontal ) are provided with respect to two rotation shafts orthogonal to each other (the rotation shaft formed by the second elastic body 142 and the third elastic body 132 and the rotation shaft formed by the first elastic body 144). To do this, two coils 150 are electrically separated as shown in FIG. 11.

도 11에 의하면, 아래쪽에 지름이 큰 원형 코일(150)은 제1김블(140)에 결합되는 부분이고, 위쪽에 상대적으로 지름이 작은 원형 코일(150)은 제2김블(130)에 결합되는 부분인데, 아래쪽 코일에 흐르는 전류(Iv)와 위쪽에 흐르는 전류(Ih)는 수직축과 수평축 구동에 독립적으로 사용된다.Referring to FIG. 11, a circular coil 150 having a large diameter at the bottom thereof is a portion coupled to the first gamble 140, and a circular coil 150 having a relatively small diameter at the top thereof is coupled to the second gimbal 130. In this case, the current I v flowing in the lower coil and the current I h flowing upward are used independently for driving the vertical axis and the horizontal axis.

그러나, 도 11과 같이 전기적으로 분리된 코일(190)을 이용하지 않고, 도 12에 도시된 것처럼 하나의 코일(150) 라인을 이용하여 권선 구조를 변경함으로써 두 개의 축방향으로 토오크가 작용되도록 할 수 있다.However, instead of using an electrically separated coil 190 as shown in FIG. 11, but using one coil 150 line as shown in FIG. 12, the winding structure may be changed to allow torque in two axial directions. Can be.

이 때, 위쪽 코일과 아래쪽 코일이 연결되는 부분에는 서로 반대 방향의 전류가 흐르게 되므로 힘이 작용하지 않고, 위쪽 코일의 중심부를 관통하는 2개의 평행한 권선에는 이론상 토오크가 아닌 수평 방향의 힘이 작용하게 된다.At this time, since the current flows in the opposite direction to the portion where the upper coil and the lower coil are connected, no force is applied, and in the two parallel windings passing through the center of the upper coil, a horizontal force rather than a torque is theoretically applied. Done.

이렇게 하나의 코일 라인을 통하여 제1김블(140)과 제2김블(130)에 배치되는 두 부분의 코일(도 12의 위쪽 원형 코일과 아래쪽 원형 코일)을 구성하면, 도 11과는 달리 하나의 입력단과 출력단이 존재할 수 밖에 없고 두 부분에 동일한 전류(Iv)가 흐르게 되어 수직 방향과 수평 방향으로 가해지는 토오크의 독립적인 제어는 불가능하다.Thus, if two coils (upper circular coil and lower circular coil of FIG. 12) disposed in the first gamble 140 and the second gamble 130 are formed through one coil line, unlike one in FIG. There must be an input stage and an output stage, and the same current (I v ) flows in the two portions, so that independent control of torque applied in the vertical and horizontal directions is impossible.

그러나, 권선을 지지하는 구조물, 즉 제1김블(140), 제2김블(130), 미러판(120) 및 탄성체(144, 142, 132) 등의 설계를 달리하여 구동 주파수를 분배하면 독립적인 2축 구동을 구현할 수 있으며, 이러한 경우 스캐닝 마이크로미러(100)의 구조를 단순화시킬 수 있고 제작 공정이 감소되므로 제작 원가가 절감되는 효과가 있다.However, different structures of the winding supporting structure, that is, the first gamble 140, the second gamble 130, the mirror plate 120, and the elastic bodies 144, 142, and 132 may be independently distributed. Two-axis drive can be implemented, and in this case, the structure of the scanning micromirror 100 can be simplified and the manufacturing process is reduced, thereby reducing the manufacturing cost.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 도 12에 도시된 권선 구조를 이용하는 것으 로 하는데, 도 12에 도시된 코일 구조는 원리를 설명하기 위하여 입체적으로 도식화한 것이며, 실제적으로는 평면 상에 배치된다.Therefore, in the embodiment of the present invention, it is assumed that the winding structure shown in FIG. 12 is used, and the coil structure shown in FIG. 12 is three-dimensionally illustrated to explain the principle, and is actually disposed on a plane.

도 13은 본 발명의 실시예에 다른 스캐닝 마이크로미러(100)의 코일(150)이 제1김블(140), 제2김블(130) 및 미러판(120) 상에 배치되는 구조를 도시한 평면도이다.13 is a plan view showing a structure in which the coil 150 of the scanning micromirror 100 according to the embodiment of the present invention is disposed on the first gamble 140, the second gamble 130, and the mirror plate 120. to be.

도 13에 의하면, 상기 코일(150)은 패터닝된 하나의 금속층으로 형성되며, 전류의 진행 경로를 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 13, the coil 150 is formed of one patterned metal layer, and the path of current is explained as follows.

상기 제1김블(140)의 일측과 연결된 제1탄성체(144)로 전류가 공급되면, 전류는 제1김블(140)의 원형 코일에서 양측으로 분기되어 흐른다.When a current is supplied to the first elastic body 144 connected to one side of the first gamble 140, the current flows branched from both sides of the circular coil of the first gamble 140.

양측으로 분기된 전류는 각각 양측의 제2탄성체(142)를 통하여 제2김블(130) 상의 원형 코일로 진입되며, 이때 제2김블(130) 및 미러판(120) 상의 코일(150)은 반원형 코일의 두 부분을 이루어 상호 대향하게 배치된다.The current branched to both sides enters the circular coil on the second gamble 130 through the second elastic bodies 142 on both sides, and the coil 150 on the second gamble 130 and the mirror plate 120 is semicircular. Two parts of the coil are formed opposite each other.

일측의 제2탄성체(142)를 통하여 진입된 전류는 일측의 반원형 코일(제2김블(130))을 따라 흐르고 미러판(120)을 관통하여 흐른 뒤, 다시 상기 일측의 제2탄성체(142)에 다다른다.The current entered through the second elastic body 142 on one side flows along the semicircular coil (second gamble 130) on one side and passes through the mirror plate 120, and then again the second elastic body 142 on the one side. To reach.

한편, 타측의 제2탄성체(142)를 통하여 진입된 전류는 미러판(120)을 관통하여 흐르고(즉, 미러판(120)을 관통하는 코일 라인은 2개임), 타측의 반원형 코일(제2김블(130))을 따라 흐른 뒤 다시 타측의 제2탄성체(142)에 다다른다.Meanwhile, the current entered through the second elastic body 142 on the other side flows through the mirror plate 120 (that is, two coil lines penetrate the mirror plate 120), and the semicircular coil on the other side (second After flowing along the gamble 130, the second elastic body 142 is approached again.

상기 일측의 제2탄성체(142)와 상기 타측의 제2탄성체(142)에 다다른 전류는 각각 나머지 제1김블(140)의 구간을 흐른뒤 합류되어 상기 제1김블(140)의 타측과 연결된 제1탄성체(144)로 출력된다.The current reaching the second elastic body 142 on the one side and the second elastic body 142 on the other side flows through the remaining sections of the first gamble 140, respectively, and is joined to the other side of the first gamble 140. It is output to the first elastic body 144.

여기서, 제1김블(140), 제2김블(130), 미러판(120) 상의 코일(평행하게 배치된 2개의 코일 라인임)들에 흐르는 전류는 제2탄성체(142) 및 제3탄성체(132)를 축으로 하여 윗부분과 아랫 부분이 동일한 방향으로 흐르는데, 즉 상기 축을 기준으로 하여 평행하게 선대칭으로 흐른다.Here, the current flowing through the coils (which are two coil lines arranged in parallel) on the first gamble 140, the second gamble 130, and the mirror plate 120 may include the second elastic body 142 and the third elastic body ( 132) as an axis, the upper part and the lower part flow in the same direction, that is, linearly symmetric with respect to the axis.

이러한 구조를 통하여 하나의 라인으로 구현된 코일 구조는, 제1김블(140), 제2김블(130), 미러판(120) 측에 따라 개별 라인으로 구현된 코일(150) 구조와 동일하게 방사상의 자장을 형성할 수 있다.The coil structure implemented as one line through the structure is radially identical to the structure of the coil 150 implemented as individual lines according to the first gamble 140, the second gamble 130, and the mirror plate 120. Can form a magnetic field.

도 14는 본 발명의 제1실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러(100)의 공진 모드를 유한 요소법(Finite Element Analysis)에 의하여 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.14 is a diagram illustrating a simulation result of the resonance mode of the scanning micromirror 100 according to the first embodiment of the present invention by finite element analysis.

도 14의 (a) 도면은 제1공진 모드를 시뮬레이션한 것이고, (b) 도면은 제4공진 모드를 시뮬레이션한 것이며, (c) 도면은 제6공진 모드를 시뮬레이션한 것이고, (d) 도면은 제7공진 모드를 시뮬레이션한 것이다.Figure 14 (a) is a simulation of the first resonance mode, (b) is a simulation of the fourth resonance mode, (c) is a simulation of the sixth resonance mode, (d) The seventh resonance mode is simulated.

본 발명에 의한 2축 구동은 제1탄성체(144)를 축(A-A'축)으로 회전하는 구동과, 제2탄성체(142) 및 제3탄성체(132)를 축(B-B'축)으로 회전하는 구동의 조합에 의하여 구현되며, 이들 조합에 따라 공진 모드가 분류된다.The two-axis drive according to the present invention is a drive for rotating the first elastic body 144 to the axis (A-A 'axis), and the second elastic body 142 and the third elastic body 132 to the axis (B-B' axis) Is implemented by a combination of driving rotations, and the resonance modes are classified according to these combinations.

이중에서, 2축 구동과 관련된 구동 모드는 도 14에 도시된 것처럼 제1공진 모드, 제4공진 모드, 제6공진 모드, 제7공진 모드이며, 특히 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러(100)는 제 7공진 모드에서 미러판(120)이 현저히 증폭된 각변위를 가지고 구동되는 것을 특징으로 한다.Among these, the driving modes related to the two-axis driving are the first resonant mode, the fourth resonant mode, the sixth resonant mode, and the seventh resonant mode as shown in FIG. 14, and in particular, the scanning micromirror 100 according to the present invention is In the seventh resonance mode, the mirror plate 120 is driven with a significantly amplified angular displacement.

도 14의 (a) 도면에 도시된 제1공진 모드는 제1김블(140), 제2김블(130), 미러판(120)을 포함한 각 구성부가 제1탄성체(144)를 축(A-A')으로 하여 회전하는 모드(참고로 "강제 모드"라 지칭됨)이다.In the first resonant mode illustrated in FIG. 14A, each component including the first gimbal 140, the second gimbal 130, and the mirror plate 120 includes the axis of the first elastic body 144. A ') and rotates (referred to as "force mode" by reference).

도 14의 (b) 도면에 도시된 제4공진 모드는 제1김블(140), 제2김블(130), 미러판(120)을 포함한 각 구성부가 제2탄성체(142), 제3탄성체(132)를 축(B-B')으로 하여 회전하는 모드이고, (c) 도면에 도시된 제6공진 모드는 각 구성부가 제2탄성체(142), 제3탄성체(132)를 축(B-B')으로 하여 회전되지만 제1김블(140)과 제2김블(130)의 회전 방향이 반대 방향을 이루게 된다.In the fourth resonance mode illustrated in FIG. 14B, each component including the first gamble 140, the second gamble 130, and the mirror plate 120 includes a second elastic body 142 and a third elastic body ( 132 is a mode in which the axis B-B 'is rotated. (C) In the sixth resonance mode shown in the drawing, each component part includes the second elastic body 142 and the third elastic body 132. B ') is rotated but the rotation direction of the first gamble 140 and the second gamble 130 is in the opposite direction.

그리고, 도 14의 (d) 도면에 도시된 제7공진 모드는 각 구성부가 제2탄성체(142), 제3탄성체(132)를 축(B-B')으로 하여 회전되며, 미러판(120)과 제1김블(140)의 회전 방향이 동일하고 제2김블(130)은 이들과 반대 방향으로 회전하는 구동 모드이다.In addition, in the seventh resonance mode illustrated in FIG. 14D, each component portion is rotated using the second elastic body 142 and the third elastic body 132 as the axis B-B ', and the mirror plate 120 is rotated. ) And the first gamble 140 are rotated in the same direction, and the second gamble 130 is a driving mode that rotates in the opposite direction.

이렇게 미러판(120)과 제2김블(130)의 회전 방향이 역방향을 이룰때, 일반적으로 "공진 모드"라고 지칭된다.When the direction of rotation of the mirror plate 120 and the second gamble 130 is in the opposite direction, it is generally referred to as "resonant mode".

상기 설명된 공진모드들은 스캐닝 마이크로미러(100)의 각 구성부의 형상, 밀도, 탄성 계수(Modulus of Elasticity) 및 스프링 상수에 따라 천이가 가능하며, 각 공진 모드의 천이 순서, 공진 주파수를 변화시킬 수 있다.The above-described resonance modes can be shifted according to the shape, density, modulus of elasticity, and spring constant of each component of the scanning micromirror 100, and can change the transition order and resonance frequency of each resonance mode. have.

앞에서 언급한 대로, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러(100)는 제7공진 모드에서 핵심적인 구동 특성을 보이며, 상기 미러판(120), 제1김블(140), 제2김 블(130)에 해당되는 관성비(Inertia ratio), 제3탄성체(132) 및 제1탄성체(142)의 스프링 상수비 등의 요인에 따라 제7공진 모드에서의 미러판(120)이 회전되는 각도를 현저히 증가시킬 수 있다.As mentioned above, the scanning micromirror 100 according to the present invention exhibits key driving characteristics in the seventh resonance mode, and is applied to the mirror plate 120, the first gamble 140, and the second gamble 130. Depending on factors such as the corresponding inertia ratio, spring constant ratio of the third elastic body 132 and the first elastic body 142, the angle of rotation of the mirror plate 120 in the seventh resonance mode may be significantly increased. Can be.

본 발명에 의하면, 2축 구동시에는 B-B'축을 회전축으로 하여 공진 구동을 구현하는 것이 바람직하고, A-A'축을 회전축으로 하는 경우에는 강제 구동을 통하여 스캐닝 마이크로미러(100)를 동작시킬 수 있다.According to the present invention, it is preferable to implement the resonant drive using the B-B 'axis as the rotation axis during the two-axis drive, and operate the scanning micromirror 100 through the forced drive when the A-A' axis is the rotation axis. Can be.

특히, 본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러(100)와 같이 한 라인의 코일 배치 구조로 2축 구동을 실현하기 위해서는 상기 제7공진 모드가 사용되며, 이는 두 회전 방향에 대하여 대역이 분리된 2개의 구동 주파수 신호를 코일(150)에 인가함으로써 가능하다.In particular, the seventh resonant mode is used to realize two-axis driving with a coil arrangement structure of one line like the scanning micromirror 100 according to the present invention, which includes two driving bands separated in two rotation directions. This is possible by applying a frequency signal to the coil 150.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러(100)의 공진 모드별 주파수 파형을 도시한 그래프이다.15 is a graph illustrating frequency waveforms of resonance modes of the scanning micromirror 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 15의 (a) 도면은 제1공진 모드 시 입력되는 전류의 주파수(이하, "f1"이라 함) 파형이고, (b) 도면은 제7공진 모드 시 입력되는 전류의 주파수(이하, "f7"이라 함) 파형이며, (c) 도면은 f1 전류와 f7 전류가 합쳐진 경우의 주파수 파옇을 측정한 것이다.FIG. 15A is a waveform of a current input in the first resonance mode (hereinafter referred to as “f1”), and (b) a diagram of a frequency of a current input in the seventh resonance mode (hereinafter, referred to as “f7”. Waveform, and (c) the measurement of the frequency wave when the f1 current and the f7 current are combined.

제4공진 모드 시 입려되는 전류의 주파수를 "f4"라고 하였을 때, f1 전류와 f7의 전류를 동시에 코일(150)에 인가하면 f1의 전류는 제1김블(140) 상의 코일(150) 경로에 유효하게 작용하여 제1공진 모드의 구동을 유발하고, f7의 전류는 제2김블(130) 상의 코일(150) 경로에서 유효하게 작용하여 제7공진 모드의 구동을 유발시킨다.When the frequency of the current applied in the fourth resonant mode is "f4", when the current f1 and f7 are simultaneously applied to the coil 150, the current of f1 is applied to the path of the coil 150 on the first gamble 140. It acts effectively to induce driving of the first resonant mode, and the current of f7 acts effectively in the path of the coil 150 on the second gimbal 130 to induce driving of the seventh resonance mode.

상기 제1공진 모드는 화면의 수직 방향의 스캔을 위한 구동으로서 수십 Hz의 주파수 속도로 강제 구동(스캔된 빛이 주사)되고(가령, 60프레임의 영상인 경우 60Hz임), 상기 제7공진 모드는 화면의 수평 방향의 스캔을 위한 구동으로서 수십 kHz의 주파수 속도로 공진 구동된다(가령, 60프레임의 영상인 경우, "수직 방향의 주파수 속도는 = 수평 방향의 주파수 속도×60÷2"의 수식에 의하여, 약 19 kHz의 주파수 속도를 갖음).The first resonant mode is a drive for scanning in the vertical direction of the screen and is forcibly driven at a frequency speed of several tens of Hz (scanned light is scanned) (for example, 60 Hz for a 60-frame image), and the seventh resonant mode. Is a resonant drive at a frequency rate of several tens of kHz as a scan for the horizontal direction of the screen (e.g., in the case of 60 frames of image, the frequency frequency in the vertical direction is the frequency speed in the horizontal direction x 60 ÷ 2). With a frequency speed of about 19 kHz).

f1 보다 현저히 낮은 주파수 대역의 전류를 인가시키면, 제1공진 모드 대신, f1보다 현저히 낮은 주파수 대역에 상응하는 공진모드가 강제 구동되며, 그 구동 방향은 제1공진 모드의 경우와 동일하다.When a current of a frequency band significantly lower than f1 is applied, a resonance mode corresponding to a frequency band significantly lower than f1 is forcibly driven instead of the first resonance mode, and the driving direction thereof is the same as that of the first resonance mode.

이렇듯, 2개의 구동축에 대한 공진 모드가 적절히 형성되도록 전류의 주파수가 선택되고, 자석(160)과 같은 구조물의 형태도 전자계 현상에 맞추어 설계되어야 하며, 제1김블(140), 제2김블(130), 미러판(120), 탄성체(144, 142, 132) 등의 구성부에 구동력이 잘 전달될 수 있도록 코일(150)의 배치도 효율적으로 설계되어야 한다.As such, the frequency of the current is selected so that the resonance modes for the two drive shafts are properly formed, and the shape of the structure such as the magnet 160 should also be designed in accordance with the electromagnetic phenomenon. ), The mirror plate 120, the elastic body 144, 142, 132, etc., the arrangement of the coil 150 should be efficiently designed so that the driving force can be transmitted well.

도 13을 참조하여 설명한 것처럼, 2축 구동을 위한 코일(150)의 배치는 직렬로 연결된 하나의 권선을 사용하는 방법 외에도 다양한 배치 방법을 적용시킬 수 있다.As described with reference to FIG. 13, the arrangement of the coils 150 for two-axis driving may apply various arrangement methods in addition to a method of using one winding connected in series.

이하, 상기 코일(150)의 다양한 배치 구조에 대하여 설명한다.Hereinafter, various arrangement structures of the coil 150 will be described.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러(100)의 코일(150)이 세 개의 입출력 라인으로 단층 권선되는 구조를 도시한 상면도이고, 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 마이크로미러(100)의 코일(150)이 두 개의 입출력 라인으로 2층 권선되는 구조를 도시한 상면도이다.16 is a top view illustrating a structure in which the coil 150 of the scanning micromirror 100 is single-layer wound to three input / output lines according to an embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a scanning microcomputer according to an embodiment of the present invention. The coil 150 of the mirror 100 is a top view showing a structure in which two layers are wound by two input / output lines.

도 16을 참조하면, 총 세 개의 코일(150a, 150b, 150c) 라인이 배치되는데, 제1김블(140)의 구동을 위한 코일 부분과 제2김블(130)의 구동을 위한 코일 부분이 분리되며, 제1김블(140)의 구동을 위한 코일 부분이 다시 두 부분으로 분리된 형태를 볼 수 있다.Referring to FIG. 16, a total of three coils 150a, 150b, and 150c lines are disposed, and a coil portion for driving the first gamble 140 and a coil portion for driving the second gamble 130 are separated. In this case, the coil part for driving the first gamble 140 may be separated into two parts.

즉, 제1코일 라인(150a)은 일측의 제1탄성체(144)로 들어와 제1김블(140)의 좌측 반원 경로를 구성한 뒤 타측의 제1탄성체(144)로 나가고, 제3코일 라인(150c)은 일측의 제1탄성체(144)로 들어와 제1김블(140)의 우측 반원 경로를 구성한 뒤 타측의 제1탄성체(144)로 나간다.That is, the first coil line 150a enters the first elastic body 144 on one side, forms a left semicircular path of the first gamble 140, and then goes out to the first elastic body 144 on the other side, and the third coil line 150c. ) Enters the first elastic body 144 on one side, forms a right semicircular path of the first gamble 140, and exits to the first elastic body 144 on the other side.

또한, 제2코일 라인(150b)은 일측의 제1탄성체(144)로부터 일측의 제2탄성체(142)까지의 제1김블(140) 경로를 구성하고, 일측의 제2탄성체(142)를 통하여 제2김블(130) 상의 원형 라인을 구성한다.In addition, the second coil line 150b constitutes a path of the first gamble 140 from the first elastic body 144 on one side to the second elastic body 142 on the one side, and through the second elastic body 142 on the one side. A circular line on the second gamble 130 is formed.

즉, 상기 일측의 제2탄성체(142)로부터 입력된 전류는, 제2김블(130)의 상측 반원형 라인 및 저측 반원형 라인으로 분기되어 흐르고 타측의 제2탄성체(142)를 통하여 출력되어 타측의 제1탄성체(144) 측으로 흐른다.That is, the current input from the second elastic body 142 on one side flows branched into the upper semi-circular line and the lower semi-circular line of the second gimbal 130, and is output through the second elastic body 142 on the other side to be made of the other side. It flows to the one elastic body 144 side.

한편, 도 17을 참조하면, 총 두 개의 코일 라인(150a, 150b)이 배치되는데, 제1김블(140)의 구동을 위한 코일 부분(150a)과 제2김블(150b)의 구동을 위한 코일 부분(150b)이 분리된다.Meanwhile, referring to FIG. 17, a total of two coil lines 150a and 150b are disposed, the coil part 150a for driving the first gamble 140 and the coil part for driving the second gamble 150b. 150b is separated.

도 17에 도시된 배치구조가 도 16을 참조하여 설명한 배치 구조와 상이한 점은, 제1코일(150a)과 제3코일(150c)이 분리되지 않고 하나의 라인으로 형성되어 입출력 라인을 공유하며, 입출력 라인을 공유(즉, 원형 라인을 형성)하기 위하여, 제2김블(130)과 연결된 제2코일(150b)이 절연되어 그 위(또는 아래)층으로 연결된다.The arrangement structure illustrated in FIG. 17 is different from the arrangement structure described with reference to FIG. 16, in which the first coil 150a and the third coil 150c are formed as a single line without being separated, and share input / output lines. In order to share the input / output line (that is, form a circular line), the second coil 150b connected to the second gamble 130 is insulated and connected to the upper (or lower) layer.

따라서, 실질적으로는 절연된 두개의 금속층이 사용된 형태로 볼 수 있다.Thus, it can be seen that two metal layers are used which are substantially insulated.

이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, these are only examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may have an abnormality within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications are not illustrated. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

본 발명에 의한 스캐닝 마이크로미러에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the scanning micromirror according to the present invention, the following effects are obtained.

첫째, 반도체 일관 공정 및 마이크로머시닝 기술을 적용하여 보다 경량화되고 소형화된 스캐닝 마이크로미러를 구현할 수 있으며, 따라서 마이크로미러가 집적된 광스캐닝 소자를 제작할 수 있는 효과가 있다.First, a lighter and smaller scanning micromirror can be implemented by applying semiconductor integrated process and micromachining technology, and thus, an optical scanning device in which the micromirror is integrated can be manufactured.

둘째, 조사 속도가 보다 빨라지고 조사각의 범위가 넓어짐으로써 광학적 성능이 향상되고, 구조적 개선을 통하여 고속 동작에 따른 물리적 변형을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 반사광의 경로를 소정의 양만큼 변조하는 방향 변조 또는 각 변조 기능을 제공할 수 있다.Second, the optical speed is improved by increasing the irradiation speed and the range of the irradiation angle is wider, and there is an effect that can prevent physical deformation due to the high speed operation through the structural improvement, and modulates the path of the reflected light by a predetermined amount Modulation or each modulation function can be provided.

셋째, 종래의 기판 접합이나 고정밀도의 정렬 공정 없이 마이크로머시닝 기술 및 반도체 공정을 통하여 마이크로미러를 제작할 수 있으므로 공정이 단순화되고, 생산비용이 절감되며, 보다 적은 전압으로 광스캐닝 소자를 구동시킬 수 있는 효과가 있다.Third, the micromirror can be manufactured through micromachining technology and semiconductor process without conventional substrate bonding or high precision alignment process, which simplifies the process, reduces the production cost, and can drive the optical scanning device with less voltage. It works.

Claims (9)

개방영역이 형성된 기판;A substrate on which an open area is formed; 제1탄성체를 통하여 상기 개방영역 상에서 상기 기판과 결합되고, 상기 제1탄성체를 회전축으로 하여 구동되는 링형 제1김블;A ring-shaped first gimbal coupled to the substrate on the open area through a first elastic body and driven with the first elastic body as a rotation axis; 제2탄성체를 통하여 상기 제1김블 안쪽에서 결합되고, 상기 제2탄성체를 회전축으로 하여 구동되는 링형 제2김블;A ring-shaped second gimbal coupled to the inside of the first gimbal through a second elastic body and driven using the second elastic body as a rotating shaft; 제3탄성체를 통하여 상기 제2김블 안쪽에서 결합되고, 상기 제1탄성체, 상기 제2탄성체 및 상기 제3탄성체를 회전축으로 하여 구동되는 미러판;A mirror plate coupled to the inside of the second gamble through a third elastic body and driven using the first elastic body, the second elastic body, and the third elastic body as a rotating shaft; 상기 탄성체, 김블 및 미러판 상에 결합되고 전자계를 형성하여 구동력을 발생시키는 코일; 및A coil coupled to the elastic body, the gimbal, and the mirror plate to form an electromagnetic field to generate a driving force; And 상기 기판의 저면측으로 결합되고, 상기 코일과 함께 전자계를 형성하는 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.And a magnet coupled to the bottom surface side of the substrate and forming an electromagnetic field together with the coil. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 미러판 및 상기 제2김블 사이에 위치되고, 다수개의 연결체를 통하여 상기 미러판과 연결되며, 상기 제3탄성체를 통하여 상기 제2김블과 연결됨으로써, 상기 제3탄성체를 회전축으로 하여 상기 미러판과 함께 구동되는 강화틀을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.The mirror is positioned between the mirror plate and the second gamble, and is connected to the mirror plate through a plurality of connecting bodies, and is connected to the second gamble through the third elastic body, thereby making the mirror the third elastic body as the rotation axis. Scanning micromirror comprising a reinforcement frame driven with the plate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2탄성체 및 상기 제3탄성체는 직선상에 위치되어 상기 제2김블 및 상기 미러판의 회전축을 제공하고,The second elastic body and the third elastic body is located on a straight line to provide a rotation axis of the second gamble and the mirror plate, 상기 제1탄성체는 상기 제2탄성체 및 상기 제3탄성체의 회전축과 수직하게 위치되어 상기 제1김블의 회전축을 제공하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.The first elastic body is a scanning micromirror, characterized in that it is positioned perpendicular to the rotation axis of the second elastic body and the third elastic body to provide a rotation axis of the first gamble. 제 1항에 있어서, 상기 탄성체는The method of claim 1, wherein the elastic body 1개 이상의 토션 바를 포함하여 이루어지며,It consists of one or more torsion bars, 상기 토션 바는 직선형 또는 굴곡형 중 하나 이상의 형태가 조합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.The torsion bar is scanning micromirror, characterized in that the combination of one or more of the straight or curved form. 제 1항에 있어서, 상기 자석은The method of claim 1, wherein the magnet is 링형 자석;Ring magnets; 상기 링형 자석 내부에서 이격되어 위치되는 원통형 자석; 및Cylindrical magnets spaced apart from inside the ring magnet; And 상기 링형 자석 및 상기 원통형 자석을 저면측에서 결합시키는 지지대를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.Scanning micromirror comprising a support for coupling the ring-shaped magnet and the cylindrical magnet on the bottom side. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 코일로 저대역의 제1주파수 신호가 인가되면 상기 제1김블, 상기 제2김 블 및 상기 미러판은 상기 제1탄성체의 회전축을 기준으로 강제 구동되고,When a low frequency first frequency signal is applied to the coil, the first gamble, the second gamble, and the mirror plate are forcibly driven based on the rotation axis of the first elastic body. 상기 코일로 고대역의 제2주파수 신호가 인가되면 상기 제2김블 및 상기 미러판은 상기 제2탄성체 및 상기 제3탄성체의 회전축을 기준으로 공진 구동되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.And a high frequency second frequency signal is applied to the coil, wherein the second gamble and the mirror plate are resonantly driven with respect to rotation axes of the second elastic body and the third elastic body. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄성체는 각각 상호 대향하게 위치되는 두 부분으로 구성되고,The elastic body is composed of two parts each located opposite each other, 상기 코일은 단선 및 단층 구조로서, 일측 제1탄성체로부터 일측 제2탄성체까지 제1김블 경로를 구성하고, 상기 제2김블의 일측 반원 경로를 구성한 뒤 타측 제2탄성체로부터 상기 일측 제2탄성체까지 상기 미러판을 관통하며, 상기 일측 제2탄성체로부터 타측 제1탄성체까지의 제1김블 경로를 구성하는 제1코일부; 및 상기 일측 제1탄성체로부터 타측 제2탄성체까지 제1김블 경로를 구성하고, 상기 타측 제2탄성체로부터 상기 일측 제2탄성체까지 상기 미러판을 관통하며, 상기 제2김블의 타측 반원 경로를 구성한 뒤 상기 타측 제2탄성체로부터 상기 타측 제1탄성체까지의 제1김블 경로를 구성하는 제2코일부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.The coil has a single wire structure and a single layer structure, and constitutes a first gimbal path from one side of the first elastic body to one side of the second elastic body, and forms one side semicircular path of the second gimbal, and then from the other side of the second elastic body to the one side of the second elastic body. A first coil part penetrating through a mirror plate and constituting a first gamble path from the second elastic body on one side to the first elastic body on the other side; And constructing a first gamble path from the first elastic body to the other second elastic body, penetrating the mirror plate from the second elastic body to the second elastic body, and configuring the other half-circle path of the second gimbal. And a second coil part constituting a first gamble path from the other second elastic body to the other first elastic body. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄성체는 각각 상호 대향하게 위치되는 두 부분으로 구성되고,The elastic body is composed of two parts each located opposite each other, 상기 코일은 복선 및 다층 구조로서, 일측 제1탄성체의 입력 라인으로부터 분기되어 상기 제1김블 상에서 원형 경로를 구성하고 타측 제1탄성체로 출력 라인을 형성하는 제1코일부; 및 상기 제1코일부와 절연되고, 상기 일측 제1탄성체로부터 일측 제2탄성체를 거쳐 상기 제2김블로 진입되며, 상기 제2김블 상에서 원형 경로를 구성한뒤 타측 제2탄성체를 거쳐 상기 타측 제1탄성체로 출력 라인을 형성하는 제2코일부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.The coil has a double wire and a multilayer structure, the first coil part branching from an input line of one side of the first elastic body to form a circular path on the first gimbal and forming an output line of the other side of the first elastic body; And the first coil part is insulated from the first elastic body and enters the second gimbal through one side second elastic body, forms a circular path on the second gimbal, and then passes the other first elastic body through the other second elastic body. Scanning micromirror comprising a second coil portion for forming an output line with an elastic body. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄성체는 상호 대향하게 위치되는 두 부분으로 구성되고,The elastic body is composed of two parts that are located opposite each other, 상기 코일은 복선 및 단층 구조로서, 일측 제1탄성체로부터 타측 제1탄성체까지 상기 제1김블 상에서 각각 양방향으로 반원형 경로를 구성하는 제1코일부와 제2코일부; 및 상기 일측 제1탄성체로부터 일측 제2탄성체를 거쳐 상기 제2김블로 진입되며, 상기 제2김블 상에서 원형 경로를 구성한 뒤 타측 제2탄성체를 거쳐 상기 타측 제1탄성체로 출력 라인을 형성하는 제2코일부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 마이크로미러.The coil has a double wire and a single layer structure, and includes a first coil part and a second coil part constituting a semicircular path in both directions on the first gamble from one side of the first elastic body to the other side of the first elastic body; And a second entry into the second gimbal from the first elastic body on one side through the second elastic body, and form a circular path on the second gimbal, and then form an output line to the other first elastic body through the second elastic body on the other side. Scanning micromirror comprising a coil portion.
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