KR100813257B1

KR100813257B1 - 스캔 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100813257B1
Application number: KR1020060062411A
Authority: KR
Inventors: 이병렬
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2008-03-13
Also published as: CN101101371A; US20080007811A1; KR20080003996A; EP1876486A1; JP2008015486A

Abstract

스캔 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명은 스캔 장치에 있어서, 스캔 장치의 수평방향뿐만 아니라 수직방향으로도 회전하면서 입사되는 광을 반사하는 미러부; 및 미러부가 수평방향 및 수직방향으로 회전하도록 미러부를 구동하는 구동부를 포함한다.

Description

스캔 장치 및 그 방법{Scanning apparatus and method}

도 1은 일반적인 스캐닝(scanning) 타입의 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2는 도 1의 스캔 궤적을 수평과 수직으로 구분하여 도시한 것이다.

도 3은 본 발명이 적용되는 2차원 래스터 스캐너를 도시한 것이다.

도 4는 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 스캔 패턴을 형성하는 θ축과 φ축 거동을 도시한 것이다.

도 5는 리사주 패턴 스캔 라인(scan line)을 도시한 것이다.

도 6은 도 3에 도시된 미러부를 확대하여 도시한 것이다.

도 7은 리사주 패턴의 수평방향 스캔을 위한 도 3의 미러부의 θ방향 및 φ'방향의 거동을 각각 도시한 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 스캔 장치에 포함되는 미러부와 구동부를 함께 도시한 것이다.

도 9(a)는 도 8에 도시된 미러부와 구동부의 단면도이다.

도 9(b)는 도 8의 구동부와 구동 콤 전극부에 인가되는 전압을 도시한 것이다.

도 10(a)는 V_H1 전압을 도시한 것이다.

도 10(b)는 V_H1 전압과 V_H2 전압에 따른 θ방향의 미러부의 거동을 도시한 것이다.

도 10(c)는 θ방향의 토오크를 도시한 것이다.

도 10(d)는 θ와 V_H1, V_H2 전압에 의해 발생되는 φ'방향의 토오크를 도시한 것이다.

도 11은 리사주 패턴의 크기를 조절할 수 있는 미러부와 구동부를 함께 도시한 것이다.

도 12는 φ'방향의 토오크의 크기에 따라 그 크기가 조절되는 리사주 패턴을 도시한 것이다.

본 발명은 스캔 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 핀치 효과(pinch effect)가 감소되는 스캔 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

스캔 장치는 광원으로부터 출사된 빔을 1차원(선) 또는 2차원(면)의 한 영역에 주사(scan)하여 화상 등의 정보를 결상하는 것이다. 또한 화상 표시 장치 외에도 포토다이오드 또는 포토디텍터 등의 광센서 등과 집적하여 1차원 또는 2차원 영역에 형성된 정보를 스캔하여 읽어들이는 스캐너 등에도 적용이 가능하다.

도 1은 일반적인 스캐닝(scanning) 타입의 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 디스플레이 장치는 레이저 광원(10)과 스캐너(scanner, 11)를 포함한다. 여기서, 스캐너(11)는 이차원 스캐너이다. 레이저 광원(10)은 영상신호에 따라 레이저를 생성하고, 스캐너(11)는 레이저를 적절하게 반사하여 주사선(12)을 형성하면서 영상(13)을 표현한다.

도 1에서 주사선(12)은 종래의 래스터 스캐닝(raster scanning) 방식을 따른 스캔 궤적을 보인다. 도 2는 도 1의 스캔 궤적을 수평과 수직으로 구분하여 도시한 것이다. 도시된 바에 따르면, 래스터 스캐닝 방식의 경우, 주사선 간격이 영상(13)의 중앙(20)에서는 균일하지만, 좌/우 측단(21)에서는 주사선 간격이 일정하지 않기 때문에 핀치 효과가 발생하여 수직 해상도가 저하된다.

이러한 핀치 효과를 줄이는 종래 기술로는 미국등록특허 US 6,140,979 등이 있다. 그러나 이 기술은 수평 회전축에 직교하는 미러(mirror)를 추가해야하는 번거로움이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스캐너에 포함되는 미러의 거동을 조절하여 수평방향으로 리사주(Lissajours) 스캔 패턴을 형성함으로써 핀치 효과를 저감하는 스캔 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명은 스캔 장치는 상기 스캔 장치의 수평방향뿐만 아니라 수직방향으로도 회전하면서 입사되는 광을 반사하는 미러부; 및 상기 미러부가 상기 수평방향 및 수직방향으로 회전하도록 상기 미러부를 구동하는 구동부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명은 입사되는 광을 반사하는 미러부를 포함하는 스캔 장치를 이용하여 화면을 스캔하는 방법에 있어서, 상기 미러부의 수평 회전축을 중심으로 양측에 대칭적인 수평 구동 신호를 인가하고, 상기 미러부의 수직 회전축을 중심으로 양측에 비대칭 수평 구동 신호를 인가하여 상기 화면의 수평방향 주사선을 생성하는 단계; 및 상기 스캔 장치를 수직방향으로 움직이는 수직 구동 신호를 인가하여 상기 화면의 수직방향 주사선을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명이 적용되는 2차원 래스터 스캐너를 도시한 것이다. 도시된 스캐너(11)는 수평유지장치인 짐발(gimbals, 30)과 레이저의 반사를 위한 미러부(31)를 포함한다. 스캐너(11)는 미러부(31)의 θ방향(32)의 수평 회전과 짐발(30)의 φ방향(33)의 수직 회전에 의해 스캔 궤적을 형성한다. 도 4는 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 스캔 패턴을 형성하는 θ축과 φ축 거동을 도시한 것이다. 도시된 바에 따르면, 1 프레임의 화면에 대해 θ축에 대해 주기적으로 회전하는 φ축에 대해 직선으로 움직이면서 스캔하게 된다. 이러한 래스터 스캔 방식은 상술한 바와 같이 화면 양 측단에 핀치 효과를 일으킨다.

따라서 핀치 효과를 저감하기 위해서는 도 5에 도시된 바와 같이 화면의 수평방향으로 리사주 패턴으로 스캔할 필요가 있다. 도시된 바에 따르면, 수평방향으 로 리사주 패턴의 스캐닝이 이루어지면, 화면의 좌우측단(41)의 주사선 간격이 화면의 중앙부분(40)의 주사선 간격과 같이 동일하게 되어 핀치 효과를 줄일 수 있다.

도 6은 도 3에 도시된 미러부(31)를 확대하여 도시한 것이다. 수평 리사주 패턴의 스캐닝을 하기 위해서, 미러부(31)는 θ방향의 회전 이외에 짐발(30)의 φ방향에 대한 회전과는 별도로 미러부(31) 자체의 φ'방향의 회전이 있어야 한다.

도 7은 리사주 패턴의 수평방향 스캔을 위한 미러부(31)의 θ방향 및 φ'방향의 거동을 각각 도시한 것이다. 도시된 바에 따르면, φ'방향의 거동은 θ방향의 2배의 주파수를 가지며, 두 거동의 위상이 일치해야 한다.

도 8은 본 발명에 따른 스캔 장치에 포함되는 미러부(31)와 구동부를 함께 도시한 것이다. 미러부(31)는 미러(71)와 회전 콤 전극(72)을 갖는 회전 콤 전극부(R)를 포함한다. 구동부(H1, H2)는 구동 콤 전극(73)을 갖는다. 회전 콤 전극(72)과 구동 콤 전극(73)은 원에 확대되어 표시된 바와 같이 서로 교번하여 위치한다.

도 9(a)는 도 8에 도시된 미러부(31)와 구동부(H1, H2)의 단면도이고, 도 9(b)는 구동부(H1, H2)와 구동 콤 전극부(R)에 인가되는 전압을 도시한 것이다.

도시된 바에 따르면, R에 V_R을 인가하고, R의 양측에 대응하는 H1, H2에 각각 서로 반대의 위상을 갖는 전압 V_H1, V_H2를 인가하면, H1과 R과의 전압차 (V_R-V_H1)은 H2와 R과의 전압차 (V_R-V_H2), 즉 (V_R+V_H1)과 다르게 되면서 정전기력에 의해 미러 부(31)가 일측으로 기울게 된다. 다시 이전과 반대 위상을 갖는 전압이 인가되면 타측으로 기울게 되어 θ방향의 회전이 발생하게 된다.

도 8을 다시 참조하면, 미러부(31)의 하측의 H1, H2의 길이(74) 혹은 전체 면적은 상측의 H1, H2의 길이(75) 혹은 면적과 다름을 알 수 있다. 이는 리사주 패턴의 스캐닝을 위한 것으로, 길이 혹은 면적이 달라짐에 따라 동일한 전압에 의해 발생되는 토오크(torque)도 달라지게 되어 결국 φ'방향의 회전이 발생하게 된다. 여기서, 토오크는 전압의 제곱에 비례하여 발생된다. 도 8에서 S1, S2는 수평위치 감지를 위한 센서 전극일 수 있다.

도 8에 도시된 구동부(H1, H2)는 그 면적을 달리하는 구조를 가지나, 다른 실시예로서 상측 H1,H2와 하측 H1, H2의 면적은 동일하되 인가되는 전압의 크기를 달리하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 10은 구동 전압 V_H1 이 인가되었을 때, 각 방향의 토오크 및 거동을 도시한 것이다. 도 10(a)는 V_H1 전압을 도시한 것이고, 이때 V _H2는 V_H1의 역상 전압이다.

도 10(b)는 V_H1 전압과 V_H2 전압에 따른 θ방향의 미러부(31)의 거동을 도시한 것이다. 도 10(c)는 θ방향의 토오크를 도시한 것이다. 도시된 바에 따르면, θ와 구동 전압 V_H1, V_H2에 따라 토오크의 위상이 결정됨을 알 수 있다.

도 10(d)는 θ와 V_H1, V_H2 전압에 의해 발생되는 φ'방향의 토오크를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, φ'방향의 토오크는 동일 방향으로 작용하기 때문에 θ 의 두 배의 주파수로 발생됨을 알 수 있다. 그에 따라 도 10(e)에 도시된 바와같이 미러부(31)가 φ'방향으로 회전하게 된다. 따라서 θ방향 및 φ'방향의 거동에 의해 핀치 효과를 저감하는 리사주 패턴의 스캔이 수행될 수 있다.

도 11은 리사주 패턴의 크기를 조절할 수 있는 미러부(31)와 구동부(H1, H2)를 함께 도시한 것이다. 도시된 바에 따르면, 하측 구동부를 복수의 조각으로 분할하고, 필요에 따라 전압이 인가될 조각 개수를 결정하여 결선함으로써 φ'방향의 토오크의 크기를 조절한다. 도 12는 φ'방향의 토오크의 크기에 따라 그 크기가 조절되는 리사주 패턴을 도시한 것이다.

본 발명에 따르면, 스캐너의 미러부를 리사주 패턴으로 구동함으로써 화면의 핀치효과를 저감할 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

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스캔 장치에 있어서,

상기 스캔 장치의 수평방향뿐만 아니라 수직방향으로도 회전하면서 입사되는 광을 반사하는 미러부; 및

상기 미러부가 상기 수평방향 및 수직방향으로 회전하도록 상기 미러부를 구동하는 구동부를 포함하고,

상기 미러부는

상기 광을 반사하는 미러; 및

상기 미러의 양측에 연결되어 위치하고 각각의 양날에 콤 전극을 각각 구비하는 제1 및 제2회전 콤 전극부를 포함하고,

상기 구동부는

상기 제1회전 콤 전극부의 양측 콤 전극과 교번하는 콤 전극을 각각 구비하는 제1구동 콤 전극부; 및

상기 제2회전 콤 전극부의 양측 콤 전극과 교번하는 콤 전극을 각각 구비하는 제2구동 콤 전극부를 구비하고,

상기 제1구동 콤 전극부의 길이는 상기 제2구동 콤 전극부의 길이와 다른 것을 특징으로 하는 스캔 장치.
제3항에 있어서,

상기 제1구동 콤 전극부의 콤 전극 또는 상기 제2구동 콤 전극부의 콤 전극은 복수의 조각들로 분할되고, 분할된 조각들 중 상기 미러부의 수직방향 회전에 필요한 만큼의 조각들을 결선하여 하나의 콤 전극처럼 사용되는 것을 특징으로 하는 스캔 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 제1구동 콤 전극부 및 상기 제2구동 콤 전극부는 동일한 크기의 전압을 입력받는 것을 특징으로 하는 스캔 장치.
스캔 장치에 있어서,

상기 스캔 장치의 수평방향뿐만 아니라 수직방향으로도 회전하면서 입사되는 광을 반사하는 미러부; 및

상기 미러부가 상기 수평방향 및 수직방향으로 회전하도록 상기 미러부를 구동하는 구동부를 포함하고,

상기 미러부는

상기 광을 반사하는 미러; 및

상기 미러의 양측에 연결되어 위치하고 각각의 양날에 콤 전극을 각각 구비하는 제1 및 제2회전 콤 전극부를 포함하고,

상기 구동부는

상기 제1회전 콤 전극부의 양측 콤 전극과 교번하는 콤 전극을 각각 구비하는 제1구동 콤 전극부; 및

상기 제2회전 콤 전극부의 양측 콤 전극과 교번하는 콤 전극을 각각 구비하는 제2구동 콤 전극부를 구비하고,

상기 제1구동 콤 전극부 및 제2구동 콤 전극부에 인가되는 전압의 크기가 다른 것을 특징으로 하는 스캔 장치.
제3항 또는 제6항에 있어서,

상기 구동부는 상기 미러부의 수직방향 회전의 주파수가 상기 수평방향 회전 주파수의 2배가 되도록 상기 미러부를 구동함을 특징으로 하는 스캔 장치.
제3항 또는 제6항에 있어서, 상기 구동부는

상기 미러부가 상기 수평방향으로 회전하도록 제1토오크를 발생하고, 상기 미러부가 수직방향으로 회전하도록 상기 제1토오크의 2배의 주파수를 갖는 제2토오크를 발생하는 것을 특징으로 하는 스캔 장치.
제8항에 있어서,

상기 제1토오크는 상기 미러부의 수평 회전축을 중심으로 양측에 크기는 동일하고 위상이 반대인 구동신호를 인가하여 생성되고,

상기 제2토오크는 상기 미러부의 수직 회전축을 중심으로 양측에서 상기 구동신호가 인가되는 면적을 달리하여 생성되는 것을 특징으로 하는 스캔 장치.
입사되는 광을 반사하는 미러부를 포함하는 스캔 장치를 이용하여 화면을 스캔하는 방법에 있어서,

상기 미러부의 수평 회전축을 중심으로 양측에 대칭적인 수평 구동 신호를 인가하고, 상기 미러부의 수직 회전축을 중심으로 양측에 비대칭 수평 구동 신호를 인가하여 상기 화면의 수평방향 주사선을 생성하는 단계; 및

상기 스캔 장치를 수직방향으로 움직이는 수직 구동 신호를 인가하여 상기 화면의 수직방향 주사선을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 스캔 방법.
제10항에 있어서,

상기 비대칭 수평 구동 신호의 크기를 조절하여 상기 수평방향 주사선의 크기를 조절하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 스캔 방법.
제10항에 있어서, 상기 비대칭 수평 구동 신호의 인가는

상기 대칭적인 수평 구동 신호가 인가되는 전극의 면적을 달리함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캔 방법.