KR101704160B1 - 짐발형 스캐닝 미러 어레이 - Google Patents

짐발형 스캐닝 미러 어레이 Download PDF

Info

Publication number
KR101704160B1
KR101704160B1 KR1020147029450A KR20147029450A KR101704160B1 KR 101704160 B1 KR101704160 B1 KR 101704160B1 KR 1020147029450 A KR1020147029450 A KR 1020147029450A KR 20147029450 A KR20147029450 A KR 20147029450A KR 101704160 B1 KR101704160 B1 KR 101704160B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
micromirrors
substrate
parallel
gimbal
rotation
Prior art date
Application number
KR1020147029450A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140139024A (ko
Inventor
나프탈리 차야트
유발 게르슨
Original Assignee
애플 인크.
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 애플 인크. filed Critical 애플 인크.
Publication of KR20140139024A publication Critical patent/KR20140139024A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101704160B1 publication Critical patent/KR101704160B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/085—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by electromagnetic means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container

Abstract

광학 스캐닝 디바이스(64)는, 둘 이상의 평행한 마이크로미러(micromirror)(102)들의 어레이(100) 및 마이크로미러들을 둘러싸는 지지부(72)를 정의하도록 에칭된 기판(68)을 포함한다. 각각의 스핀들(spindle)(106)들은 마이크로미러들을 지지부에 연결하고, 그에 의해 지지부에 대한 마이크로미러들의 각각의 평행한 회전축들을 정의한다. 하나 이상의 가요성 커플링 부재(108)들이 각각의 축들을 중심으로 마이크로미러들의 오실레이션(oscillation)을 동기화하도록 마이크로미러들에 연결된다.

Description

짐발형 스캐닝 미러 어레이{GIMBALED SCANNING MIRROR ARRAY}
본 발명은 대체로 광학 스캐닝(optical scanning)에 관한 것이다.
광학 3D 맵핑(optical 3D mapping)을 위한, 즉 대상물의 광학 이미지를 처리함으로써 대상물의 표면의 3D 프로파일을 생성하기 위한 다양한 방법들이 본 기술 분야에서 공지되어 있다. 이러한 종류의 3D 프로파일은 또한 3D 맵, 깊이 맵 또는 깊이 이미지라고도 하며, 3D 맵핑은 또한 깊이 맵핑이라고도 한다.
개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 PCT 국제 특허 출원 공개 WO 2012/020380호에는 조명 모듈을 포함하는 맵핑을 위한 장치가 설명되어 있다. 이러한 모듈은 방사선의 빔을 방출하도록 구성된 방사선원, 및 선택된 각도 범위에 걸쳐 빔을 수신하고 스캔하도록 구성된 스캐너를 포함한다. 조명 광학장치는 관심대상의 영역에 걸쳐 연장된 스폿(spot)들의 패턴을 생성하도록 스캔된 빔을 투사하도록 구성된다. 관심대상의 영역에 있는 대상물 상에 투사된 패턴의 이미지를 캡쳐(capture)하도록 이미지형성 모듈이 구성된다. 대상물의 3차원(3D) 맵을 구성하기 위하여 이미지를 처리하도록 프로세서가 구성된다.
개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2011/0279648호에는 피사체의 2D 이미지를 카메라로 캡쳐하는 단계를 포함하는 피사체의 3D 표현을 구성하기 위한 방법이 설명되어 있다. 이 방법은 피사체의 복수의 타깃 영역들을 한번에 하나씩 조명하도록 피사체 위로 변조된 조명 빔을 스캔하는 단계, 및 타깃 영역들의 각각으로부터 반사된 조명 빔으로부터 광의 변조 애스펙트(modulation aspect)를 측정하는 단계를 추가로 포함한다. 이동식 미러 빔 스캐너가 사용되어 조명 빔을 스캔하고, 광검출기가 사용되어 변조 애스펙트를 측정한다. 이 방법은 타깃 영역들의 각각에 대해 측정된 변조 애스펙트에 기초하여 깊이 애스펙트를 계산하는 단계, 및 깊이 애스펙트를 2D 이미지의 대응하는 픽셀과 관련시키는 단계를 추가로 포함한다.
개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제8,018,579호에는 진폭 변조된 스캐닝 빔의 경로 길이를 그의 위상 변이의 함수로서 측정함으로써 이미지형성 볼륨(imaging volume)으로 사용자 입력이 광학적으로 검출되는 3차원 이미지형성 및 디스플레이 시스템이 설명되어 있다. 검출된 사용자 입력에 관한 시각적 이미지 사용자 피드백이 제시되어 있다.
개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제7,952,781호에는 광선을 스캔하는 방법 및 스캐닝 디바이스에 포함될 수 있는 마이크로 전자 기계 시스템(microelectromechanical system, MEMS)을 제조하는 방법이 설명되어 있다.
이하 본 명세서에서 설명되는 본 발명의 실시예들은 개선된 스캐닝 디바이스들, 및 그러한 디바이스들을 사용하여 3D 맵핑을 하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 둘 이상의 평행한 마이크로미러들의 어레이 및 마이크로미러들을 둘러싸는 지지부를 정의하도록 에칭된 기판을 포함하는 광학 스캐닝 디바이스가 제공된다. 각각의 스핀들(spindle)들은 마이크로미러들을 지지부에 연결하고, 그에 의해 지지부에 대한 마이크로미러들의 각각의 평행한 회전축들을 정의한다. 하나 이상의 가요성 커플링 부재들이 각각의 축들을 중심으로 마이크로미러들의 오실레이션(oscillation)을 동기화하도록 마이크로미러들에 연결된다.
개시된 실시예에서, 기판은 지지부를 둘러싸는 기판으로부터 지지부를 분리하도록 그리고 지지부를 기판에 연결하는 추가의 스핀들들을 정의하도록 에칭되고, 그에 의해 마이크로미러들의 회전축들에 직교하는 지지부의 추가의 회전축을 제공한다.
일 실시예서, 하나 이상의 가요성 커플링 부재들은, 기판으로부터 에칭되고 마이크로미러들 중 제1 및 제2 마이크로미러들에 각각 부착된 제1 및 제2 단부들을 갖고 제1 단부와 제2 단부 사이의 지점에서 지지부에 고정되는 벨트를 포함한다. 벨트는 기판에 비해 얇을 수 있다.
하나 이상의 가요성 커플링 부재들은 마이크로미러들이 오실레이션 동안 동일한 각의 배향을 갖도록 마이크로미러들이 동일한 위상으로 오실레이트하게 하도록, 또는 대안적으로 마이크로미러들이 다른 위상으로 오실레이트하게 하도록 결합될 수 있다.
전형적으로, 디바이스는 마이크로미러들 상의 기판에 도포된 반사 코팅을 포함하고, 여기서 기판은 규소 웨이퍼의 일부이다. 개시된 실시예에서, 디바이스는 각각의 평행한 축들을 중심으로 오실레이트하도록 마이크로미러들을 구동시키도록 결합된 전자기 구동부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 기판을 포함하는 스캐닝 장치가 또한 제공되는데, 기판은 둘 이상의 평행한 마이크로미러들의 어레이 및 마이크로미러들을 둘러싸는 지지부를 정의하도록 에칭되고, 마이크로미러들은 지지부에 대해 각각의 평행한 제1 회전축들을 중심으로 상호 동기화하여 회전하도록 결합되는 한편 지지부가 기판에 대해 제2 축을 중심으로 회전한다. 마이크로미러들 및 지지부가 제1 및 제2 축들을 중심으로 각각 회전하게 하도록 전자기 구동부가 결합된다.
일부 실시예에서, 전자기 구동부는 에어 갭을 갖는 적어도 하나의 자기 코어(magnetic core) 및 자기 코어 상에 권취된 적어도 하나의 코일을 포함하는 고정자 조립체, 및 적어도 하나의 코일을 통하여 구동된 전류에 응답하여 에어 갭 내에서 이동하도록 에어 갭 내에 현수되고, 지지부가 장착된 적어도 하나의 회전자를 포함한다. 개시된 실시예에서, 지지부는 한 쌍의 날개부(wing)들을 갖고, 날개부들의 각각은 각각의 스핀들에 의해 기판에 연결되고, 적어도 하나의 회전자는 한 쌍의 영구 자석들을 포함하고, 영구 자석들의 각각은 날개부들의 각각의 날개부에 연결된다. 추가로 또는 대안적으로, 전자기 구동부 및 전류는 회전 공진 주파수인 제1 주파수로 제1 축들을 중심으로 마이크로미러들이 회전하게 하도록 하는 한편 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수로 제2 축을 중심으로 지지부가 회전하게 하도록 구성될 수 있다.
개시된 실시예에서, 기판은 마이크로미러들을 지지부에 연결하고, 그에 의해 지지부에 대한 마이크로미러들의 각각의 평행한 제1 회전축들을 정의하는 각각의 제1 스핀들들, 각각의 제1 축들을 중심으로 마이크로미러들의 오실레이션을 동기화하도록 마이크로미러들에 연결된 하나 이상의 가요성 커플링 부재들, 및 제2 축을 따라서 지지부를 기판에 연결하는 제2 스핀들들을 정의하도록 에칭된다.
일 실시예에서, 장치는 마이크로미러들이 하나의 장면에 걸쳐 광의 펄스들을 포함하는 빔을 스캔하게 하도록, 마이크로미러들 및 지지부가 회전하는 동안 빔을 마이크로미러 어레이를 향하여 방출하도록 구성된 송신기, 마이크로미러 어레이로부터의 반사에 의해, 장면으로부터 반사된 광을 수신하도록 그리고 장면의 지점들로의 그리고 그 지점들로부터의 펄스들의 이동 시간을 나타내는 출력을 생성하도록 구성된 수신기, 및 장면의 3차원 맵을 생성하도록 빔의 스캔 동안 수신기의 출력을 처리하도록 결합된 제어기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 광학 스캐닝 디바이스를 제조하는 방법이 추가로 제공된다. 본 방법은 둘 이상의 평행한 마이크로미러들의 어레이, 마이크로미러들을 둘러싸는 지지부, 마이크로미러들을 지지부에 연결하고, 그에 의해 지지부에 대한 마이크로미러들의 각각의 평행한 회전축들을 정의하는 각각의 스핀들들, 및 각각의 축들을 중심으로 마이크로미러들의 오실레이션을 동기화하도록 마이크로미러들에 연결된 하나 이상의 가요성 커플링 부재들을 정의하도록 기판을 에칭하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 둘 이상의 평행한 마이크로미러들의 어레이 및 마이크로미러들을 둘러싸는 지지부를 정의하도록 에칭된 기판을 제공하는 단계를 포함하는 스캐닝 방법이 추가로 포함된다. 마이크로미러들은 지지부에 대해 각각의 평행한 제1 회전축들을 중심으로 상호 동기화하여 회전하도록 구동되는 한편 기판에 대해 제2 축을 중심으로 회전하도록 지지부를 구동한다. 마이크로미러들이 하나의 장면에 걸쳐 광의 빔을 스캔하게 하도록, 마이크로미러들 및 지지부가 회전하는 동안 빔이 마이크로미러 어레이를 향하여 지향된다.
본 발명은 다음 도면들과 함께 그의 실시예들의 후속하는 상세한 설명들로부터 보다 충분히 이해될 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 스캐닝 헤드의 입체 모식도이다.
<도 2>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 스캐너의 입체 모식도이다.
<도 3>
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 짐발형 마이크로미러 어레이의 배면 모식도이다.
<도 4>
도 4는 도 3의 마이크로미러 어레이의 요소들을 도시하는 상세 모식도이다.
<도 5>
도 5는 도 3의 마이크로미러 어레이의 작동 시의 전방 모식도.
<도 6>
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 짐발형 마이크로미러 어레이의 작동 원리를 예시하는 모식도이다.
본 특허 출원의 양수인에게 양도되고, 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함되고, 2013년 2월 14일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/766,801호는 스캐닝 빔의 이동 시간을 측정함으로써 3D 맵핑 데이터를 생성하는 깊이 엔진들을 설명한다. 레이저와 같은 광 송신기가 관심대상의 장면에 걸쳐 광선을 스캔하는 스캐닝 미러를 향하여 광의 단 펄스들을 지향시킨다. 감광성 고속 포토다이오드(sensitive, high-speed photodiode)(예를 들어, 애벌란시 포토다이오드(avalanche photodiode))와 같은 수신기가 동일한 스캐닝 미러를 거쳐 상기 장면으로부터 복귀된 광을 수신한다. 스캔 시에 각각의 지점에서 송신된 광 펄스와 수신된 광 펄스 사이의 시간 지연을 처리 회로가 측정한다. 이러한 지연은 광선이 이동한 거리와 그에 따라서 그 지점에서의 대상물의 깊이를 나타낸다. 처리 회로는 그에 따라서 추출되는 깊이 데이터를 상기 장면의 3D 맵의 생성에 사용한다.
소형화, 저비용, 및 저전력 소모를 위하여, 이러한 종류의 스캐닝 시스템 내의 스캐닝 미러는 (가능하게는, 전술된 미국 특허 제7,952,781호에 기술된 종류의 기술에 의해) MEMS 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 시스템의 감도를 향상시키기 위하여, 미러는 가능한 큰 것이 유리하다(전형적으로 활성 영역이 5 내지 25 ㎟ 범위임). 동시에, 3D 맵핑뿐만 아니라 다른 스캐닝 응용의 경우, 큰 각(전형적으로 ±10 내지 25°)에 걸쳐 고주파수(전형적으로 2 내지 10 ㎑)로 적어도 하나의 축을 중심으로 미러가 기계적으로 스캔하는 것이 바람직하다. (제2 스캔 축을 중심으로 한 스캔 범위가 훨씬 더 클 수 있지만, 스캔 주파수는 전형적으로 더 낮다.) 높은 스캔 주파수 및 범위에 대한 필요성은 미러 크기를 증가시키려는 요구와 상충하고, 스캐너를 제조하기 위한 (규소 웨이퍼와 같은) 재료의 한계가 주어진 경우 원하는 크기, 범위 및 주파수 능력(frequency capability)의 단일 스캐닝 미러를 제조하는 것은 실행불가능할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 본 발명의 실시예는 다수의 인접한 미러들의 어레이를 사용함으로써 이들 설계 제한들을 극복하려고 시도한다. 미러들은 상호 동기화하여 스캔하고, 따라서 미러들이 전체 어레이의 크기와 동일한 치수들의 단일 미러였던 것처럼 광학적으로 거동한다. 어레이 내의 미러들 사이의 약한 기계적 링크(link)가 사용되어 미러들의 오실레이션들과 결합하고 따라서 그들 사이에 동기화를 유지한다.
도면에 예시된 실시예에서, 동기화된 미러 어레이는, 동일 위상으로 작동하고 2축 스캐닝을 위한 짐발형 베이스 상에 장착된 2개의 마이크로미러들을 포함한다. (용어 "마이크로미러"는 본 명세서에서는 단순히, 가로가 전형적으로 수 밀리미터 이하인 매우 작은 미러를 칭하는 데 사용되지만, 본 발명의 원리를 더 큰 미러에 적용하는 것이 가능할 수 있다.) 대안적으로, 그러한 미러 어레이들은 다수의 미러들을 포함할 수 있고, 짐발형이든 아니든 전개(deploy)될 수 있다. 또한, 대안으로 또는 추가로, 어레이 내의 미러들의 다른 위상의 회전과 같은 다른 형태의 동기화가 미러들 및 그들 사이의 기계적 링크의 적절한 설계에 의해 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 짐발형 마이크로미러 어레이(100)를 포함하는 광학 스캐닝 헤드(40)의 요소들을 모식적으로 예시한다. 마이크로미러 어레이 자체를 제외하면, 광학 스캐닝 헤드(40)는 전술된 미국 특허 출원 제13/766,801호에 기술된 광학 스캐닝 헤드와 유사하다. 송신기(44)는 광의 펄스들을 편광 빔스플리터(60)를 향하여 방출한다. 전형적으로, 송신기(44)의 광 경로에 바로 있는 빔스플리터의 단지 작은 영역이 반사를 위해 코팅되는 한편, 빔스플리터의 나머지 부분은 복귀된 광이 수신기(48)로 통과하도록 투과 파장 범위에서 완전히 투명하다(또는 오히려 그에 대해 반사-방지 코팅된다). 송신기(44)로부터의 광은 마이크로미러 어레이(100)를 향하여 빔스플리터(60) 및 이어서 폴딩 미러(folding mirror)(62)에 반사된다. MEMS 스캐너(64)는 원하는 스캔 주파수 및 진폭으로 마이크로미러 어레이를 X- 및 Y-방향으로 스캔한다. 마이크로미러 어레이 및 스캐너의 상세한 사항은 뒤에 이어지는 도면들에 도시되어 있다.
장면으로부터 복귀된 광 펄스들은 마이크로미러 어레이(100)에 부딪혀 마이크로미러 어레이(100)는 광을 반사시켜 폴딩 미러(62)를 거쳐서 빔스플리터(60)를 통과시킨다. 수신기(48)에 도달한 원하지 않는 주변광의 양을 제한하기 위하여, 대역통과 필터(미도시)가 수신기 경로 내에, 가능하게는 빔스플리터(60)와 동일한 기판 상에 포함될 수 있다. 수신기(48)는 복귀된 광 펄스들을 감지하고 대응하는 전기 펄스들을 생성한다. 제어기(30)는 펄스 각각의 이동 시간을 측정하기 위하여 송신기(44) 및 스캐너(64)를 구동하고 송신된 펄스들과 수신기(48)로부터의 대응하는 펄스들 사이의 시간 지연을 분석한다. 이러한 이동 시간에 기초하여, 제어기는 스캐닝 헤드(40)에 의해 스캔된 장면 내의 각각의 지점의 깊이 좌표를 계산하고 그에 따라서 장면의 깊이 맵을 생성한다.
검출 감도를 향상시키기 위하여, 빔스플리터(60)의 전체 영역 및 수신기(48)의 개구는 송신된 빔의 영역보다 상당히 크다. 마이크로미러 어레이(100) 내의 마이크로미러들은 스캐너에 의해 부과되는 관성에 의한 제약 내에서 가능한 한 큰 것이 또한 바람직하다. 예를 들어, 마이크로미러 각각의 면적은 약 12.5 ㎟일 수 있고, 마이크로미러 어레이의 전체 면적은 약 25 ㎟일 수 있다.
도 1에 도시된 광학 헤드의 특정한 기계적 및 광학적 설계가 예로서 여기에서 설명되고, 유사한 원리를 구현하는 대안적인 설계들이 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 간주된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 스캐너(64)의 입체 모식도이다. 이 스캐너는 전술된 미국 특허 제7,952,781호에 기술된 것들과 유사한 원리에 따라 제조되고 작동하지만, 마이크로미러 어레이(100)의 2차원 스캐닝을 가능하게 한다. 마이크로미러 어레이는 반도체 기판(68)을 적절히 에칭하여 어레이 내의 마이크로미러(102)들을 지지부(72)(또한 짐발이라고도 함)로부터 분리하고, 지지부를 남은 기판(68)으로부터 분리함으로써 제조된다. 에칭 후에, (적합한 반사 코팅이 도포된) 마이크로미러(102)들이 스핀들(106)들을 중심으로 지지부(72)에 대해 Y-방향으로 회전할 수 있는 한편, 지지부(72)는 지지부(72)의 날개부(104)들에 결합된 스핀들(74)들을 중심으로 기판(68)에 대해 X-방향으로 회전한다.
마이크로미러(102)들 및 지지부(72)는 전형적으로 영구 자석들을 포함하는 한 쌍의 회전자(76)들 상에 장착된다. (회전자들 중 단 하나만이 본 도면에서 볼 수 있다.) 회전자(76)들은 자기 코어(78)들의 에어 갭들 내에 각각 현수되어 있다. 코어(78)들은 전도성 와이어의 코일(80)들로 각각 권취되고, 따라서 전자기 고정자 조립체를 생성한다. 단순화를 위하여 코어당 단일 코일이 도 2에 도시되어 있지만, 대안적으로 둘 이상의 코일들이 각각의 코어 상에 권취될 수 있고, 코일들은 코어들 상의 상이한 위치들에 권취될 수 있고, 상이한 코어 형상들이 또한 사용될 수 있다. 대안적인 코어 및 코일 설계들이, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되고 2012년 7월 26일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/675,828호에 도시되어 있다.
코일(80)들을 통해 전류를 구동하여 에어 갭들 내에 자기장을 형성하고, 이는 회전자들이 회전하게 하거나 달리 에어 갭들 내에서 이동하게 하도록 회전자(76)들의 자화(magnetization)와 상호작용한다. 구체적으로, 코일(80)들은, 마이크로미러(46)가 스핀들(106)들을 중심으로 높은 주파수(앞서 언급한 바와 같이, 전형적으로 2 내지 10 ㎑의 범위)로 전후로 공진 회전하게 하도록 고주파수 차동 전류로 구동된다. 이러한 공진 회전은 엔진(22)으로부터의 출력 빔의 고속 Y-방향 래스터 스캔을 생성한다. 동시에, 코일(80)들은 저주파수로 함께 구동되어, 원하는 스캔 범위에 걸친 스핀들(74)들을 중심으로 한 지지부(72)의 회전에 의해 X-방향 스캔을 구동한다. 대안적으로, 다른 고정자 구성들 및 구동법들이, 예를 들어 전술된 미국 가특허 출원 제61/675,828호에서 설명된 바와 같이, 이들 목적을 위해 사용될 수 있다. X- 및 Y-회전은 함께 마이크로미러(46)의 전체 래스터 스캔 패턴을 생성한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 별개의 광학적 및 기계적 구성요소들로부터의 광학 헤드(40)의 조립은 정밀한 정렬을 요구하고 고비용일 수 있다. 대안적인 실시예에서, (광 송신기, 수신기, 및 관련된 광학장치들과 같은) 정밀한 배치 및 정렬을 필요로 하는 모든 부품들이 규소 광학 벤치(silicon optical bench, SiOB) 상의 단일 통합 패키지 내에 결합될 수 있다. 이러한 접근법은 비용을 절감할 수 있고 깊이 엔진을 더 쉽게 취급할 수 있게 한다. 이러한 종류의 다양한 대안적인 설계는 전술된 미국 특허 출원 제13/766,801호에 도시되고, 또한 마이크로미러 어레이와의 사용을 위해 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 짐발형 마이크로미러 어레이(100)의 배면 모식도이다. 도 3에 도시된 바와 같은 어레이(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 마이크로미러 어레이와 형상 및 배향의 일부 상세한 사항이 상이하지만, 그의 요소들 및 작동 원리는 동일하다. 이미 언급된 바와 같이, 어레이(100)는 스핀들(106)들에 의해 각각 지지부(72)에 연결된 2개의 평행한 마이크로미러(102)들을 포함한다. 자기 회전자(76)들이 지지부(72)의 날개부(104)들에 부착되고, 이들은 스핀들(106)들에 직교하는 스핀들(74)들에 의해 기판(68)에 결합된다. 작동 시에, 회전자(76)들은, 도 2에 도시되고 앞서 설명된 바와 같이, 코어(78)들의 에어 갭들 내에 현수된다. 미러(102)들은 벨트(108)들의 형태인 가요성 커플링 부재들에 의해 서로 기계적으로 링크되는데, 이는 아래에서 설명되는 바와 같다.
도 4는 벨트(108)들 중 하나를 상세히 도시하는 마이크로미러(102)들의 확대 상세도이다. 이러한 벨트는 미러들 및 그들의 스핀들들이 기판(68)으로부터 에칭되어 분리되도록 하는 동일한 포토리소그래피 공정으로 제조된다. 따라서, 벨트(108)는 전형적으로 폭이 약 10 내지 100 μm인 규소의 얇은 스트립을 포함하는데, 이는 한편으로는 지지부(72)로부터 다른 한편으로는 마이크로미러(102)들로부터 기판을 통하여 에칭된 홈들에 의해 분리된다. 벨트의 두께(즉, 웨이퍼 표면에 수직인 치수)는 웨이퍼의 전체 두께일 수 있다. 대안적으로, 벨트(108)는, 벨트 연결 강성을 바꾸고 도 5에 예시된 비틀림 모드에 더하여 벨트의 굽힘 및 신장 모드를 가능하게 하도록 얇게 될 수 있다. 벨트의 각각의 단부는 마이크로미러들의 각각의 마이크로미러에 연결되고, 벨트는 중심 피봇점(110)에서 지지부(72)에 고정된다.
도 5는 위에서 보여준 바와 같은 MEMS 스캐너에 의해 작동되는, 작동 시의 어레이(100)의 입체 모식도이다. MEMS 스캐너는 마이크로미러(102)들 둘 모두를 (도 2에서 정의된 바와 같은) X-축을 중심으로 동시에 회전하도록 구동한다. 벨트(108)들에 의해 인가된 탄성력은 2개의 마이크로미러들의 운동과 함께 결합하여, 그들이 완벽히 위상 동기화하여 회전하게 하고 오실레이션 동안 동일한 각의 배향을 갖도록 한다. 벨트들에 의해 인가된 실제 힘이 작더라도, 기계적 위상 결속(phase locking)을 유지하고 따라서 대략 동일한 공진 주파수를 갖는 2개의 인접한 오실레이터들(즉, 마이크로미러들)을 동기화시키기에는 충분하다. 따라서, 어레이(100)는, 마이크로미러(102)들 둘 모두의 함께 결합된 치수들과 동일한 치수들을 갖는 단일 오실레이팅 미러인 것처럼 광학적으로 거동한다.
물리적으로 말하면, 스핀들(106)들은 비틀림 스프링으로서 작용하고, 벨트(108)는 제3 스프링을 시스템에 부가하여, 마이크로미러(102)들의 질량체들을 함께 결합한다. 질량체들이 이러한 제3 스프링을 통해 결합되는 경우, 2개의 운동 모드가 가능하다: 질량체들이 동일한 방향으로 운동하는 것이 하나이고, 질량체들이 반대 방향으로 운동하는 것이 다른 하나이다. (각각의 모드는 그 자신의 주파수를 갖고, 이는 커플링 부재의 부재 시의 2개의 미러들의 개별 주파수들과는 대조적으로 양 미러들에 의해 공유된다.) 제3 스프링의 강성은 조절될 수 있어서, 벨트(108)가 주 스프링인 지점으로도, 피봇(106)들보다 더 큰 힘을 인가할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 짐발형 마이크로미러 어레이(200)의 작동 원리를 예시하는 모식도이다. 이 도면은 전술된 원리가 3개의 마이크로미러들(202, 204, 206)(M1, M2 및 M3로 표시됨) 또는 그 이상의 어레이들에 어떻게 확장되는가를 예시한다. 미러들(M1, M2, M3)은 스프링들(K3, K4, K5)로 표현된 피봇(208)들(예컨대 전술된 종류의 스핀들들) 상에 장착되는 한편, 미러들은 스프링들(K1, K2)로 표현된 벨트(210)들에 의해 링크된다. 이러한 배열은 전술된 2개-미러의 실시예와 동일한 방식으로 3개의 미러들의 회전을 동기화시키는데 사용될 수 있다. 3개의 (또는 그 이상의) 미러들은 유사하게 짐발형 지지부 상에 함께 장착될 수 있다. 어레이가 2개의 미러를 포함하는지, 3개의 미러를 포함하는지 또는 그 이상의 미러들을 포함하는지 그에 관계없이, 스프링들은 앞선 도면에서 도시된 종류의 피봇들 및 벨트들로서 또는 본 기술 분야에서 공지된 임의의 적합한 기술에 의해 제조될 수 있는 다른 종류의 가요성 및 탄성 요소를 사용하여 구현될 수 있다.
마이크로미러 어레이(100)의 작동이 광학 헤드(40) 및 3D 맵핑과 관련하여 주로 전술되어 있지만, 어레이(100)의 원리는 소형의 고주파수 공진 스캐너를 필요로 하는 실질적인 임의의 응용을 위한 다른 유형의 광학 스캐너들에 유사하게 적용될 수 있다. 그러한 스캐너들은 전술된 실시예들에서와 같이 자기력에 의해, 또는 예를 들어 다양한 유형의 자기 및 정전기 구동부를 포함한 본 기술 분야에서 공지된 임의의 다른 적합한 종류의 구동 메커니즘을 이용하여 구동될 수 있다. 더욱이, 앞서 언급된 바와 같이, 미러들은, 미러들이 동일한 주파수로 회전하면서 그들 각각의 스캔 동안 상이한 각도로 배향되도록 결합 및 구동될 수도 있다. 후자의 작동 모드는 동기화된 다중-빔 스캐닝 시스템들에 유용할 수 있다.
따라서, 전술된 실시예들은 예로서 인용되어 있고 본 발명은 이상의 본 명세서에서 특히 도시되고 설명된 것으로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범주는 이상의 본 명세서에서 설명된 다양한 특징부들의 조합들 및 하위조합들 모두를 포함할 뿐만 아니라 상기 설명을 읽을 때 당업자에게 생각이 떠오를 종래 기술에서 개시되지 않은 변형들 및 변경들도 포함한다.

Claims (21)

  1. 기판을 포함하는 광학 스캐닝 디바이스로서, 상기 기판은
    적어도 제1 및 제2 마이크로미러(micromirror)들을 포함하는 둘 이상의 평행한 마이크로미러들의 어레이;
    상기 마이크로미러들의 어레이 전체를 근접하여 둘러싸는 짐발(gimbal);
    상기 마이크로미러들을 상기 짐발에 연결하고, 그에 의해 상기 짐발에 대한 상기 마이크로미러들의 각각의 제1 평행한 회전축들을 정의하는 각각의 제1 스핀들(spindle)들;
    상기 짐발을 상기 기판에 연결하고 상기 제1 평행한 회전축들에 직교하는 제2 회전축을 정의하는 제2 스핀들들; 및
    얇은 스트립(strip)들을 포함하는 하나 이상의 가요성 벨트들 - 상기 얇은 스트립들은, 상기 스트립들의 일 측면으로는 상기 짐발로부터 상기 스트립들의 다른 측면으로는 상기 마이크로미러들로부터 상기 기판을 통하여 에칭된 홈들에 의해 분리되고, 상기 하나 이상의 가요성 벨트들은, 상기 짐발이 상기 기판에 대해 상기 제2 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 각각의 제1 평행한 회전축들을 중심으로 상기 마이크로미러들의 오실레이션(oscillation)을 동기화하도록, 상기 제1 및 제2 마이크로미러들에 각각 부착되는 제1 및 제2 단부들을 가짐 -
    을 정의하도록 에칭되고,
    상기 하나 이상의 가요성 벨트들은 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 지점에서 상기 짐발에 고정되고,
    상기 제1 평행한 회전축들은 상기 짐발과 동일 평면 상에 있고,
    상기 제2 회전축은 상기 기판과 동일 평면 상에 있는,
    광학 스캐닝 디바이스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 벨트는 상기 기판에 비해 얇은, 광학 스캐닝 디바이스.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 가요성 벨트들은 상기 마이크로미러들이 동일한 위상으로 오실레이트하게 하도록 결합되어, 상기 마이크로미러들이 오실레이션 동안 동일한 각의 배향을 갖도록 하는, 광학 스캐닝 디바이스.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 가요성 벨트들은 상기 마이크로미러들이 다른 위상으로 오실레이트하게 하도록 결합된, 광학 스캐닝 디바이스.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 마이크로미러들 상의 상기 기판에 도포된 반사 코팅을 포함하는, 광학 스캐닝 디바이스.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 기판은 규소 웨이퍼의 일부인, 광학 스캐닝 디바이스.
  9. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 각각의 제1 평행한 회전축들을 중심으로 오실레이트하도록 상기 마이크로미러들을 구동시키도록 결합된 전자기 구동부를 포함하는, 광학 스캐닝 디바이스.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 전자기 구동부는
    에어 갭을 갖는 적어도 하나의 자기 코어(magnetic core) 및 상기 자기 코어 상에 권취된 적어도 하나의 코일을 포함하는 고정자 조립체; 및
    상기 적어도 하나의 코일을 통하여 구동된 전류에 응답하여 상기 에어 갭 내에서 이동하도록 상기 에어 갭 내에 현수되고, 상기 짐발이 장착된 적어도 하나의 회전자를 포함하는, 광학 스캐닝 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 짐발은 한 쌍의 날개부(wing)들을 갖고, 상기 날개부들은 상기 제2 스핀들들에 의해 상기 기판에 연결되고, 상기 적어도 하나의 회전자는 한 쌍의 영구 자석들을 포함하고, 상기 영구 자석들의 각각은 상기 날개부들의 각각의 날개부에 연결된, 광학 스캐닝 디바이스.
  13. 제11항에 있어서, 상기 전자기 구동부 및 상기 전류는 회전 공진 주파수인 제1 주파수로 상기 제1 평행한 회전축들을 중심으로 상기 마이크로미러들이 회전하게 하도록 하는 한편 상기 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수로 상기 제2 회전축을 중심으로 상기 짐발이 회전하게 하도록 구성된, 광학 스캐닝 디바이스.
  14. 삭제
  15. 제9항에 있어서,
    상기 마이크로미러들이 하나의 장면에 걸쳐 광의 펄스들을 포함하는 빔을 스캔하게 하도록, 상기 마이크로미러들 및 상기 짐발이 회전하는 동안 상기 빔을 상기 마이크로미러 어레이를 향하여 방출하도록 구성된 송신기;
    상기 마이크로미러 어레이로부터의 반사에 의해, 상기 장면으로부터 반사된 상기 광을 수신하도록 그리고 상기 장면의 지점들로의 그리고 그 지점들로부터의 상기 펄스들의 이동 시간을 나타내는 출력을 생성하도록 구성된 수신기; 및
    상기 장면의 3차원 맵을 생성하도록 상기 빔의 스캔 동안 상기 수신기의 상기 출력을 처리하도록 결합된 제어기를 포함하는, 광학 스캐닝 디바이스.
  16. 광학 스캐닝 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    적어도 제1 및 제2 마이크로미러들을 포함하는 둘 이상의 평행한 마이크로미러들의 어레이;
    상기 마이크로미러들의 어레이 전체를 근접하여 둘러싸는 짐발;
    상기 마이크로미러들을 상기 짐발에 연결하고, 그에 의해 상기 짐발에 대한 상기 마이크로미러들의 각각의 제1 평행한 회전축들을 정의하는 각각의 제1 스핀들들;
    상기 짐발을 기판에 연결하고 상기 제1 평행한 회전축들에 직교하는 제2 회전축을 정의하는 제2 스핀들들; 및
    얇은 스트립들을 포함하는 하나 이상의 가요성 벨트들 - 상기 얇은 스트립들은, 상기 스트립들의 일 측면으로는 상기 짐발로부터 상기 스트립들의 다른 측면으로는 상기 마이크로미러들로부터 상기 기판을 통하여 에칭된 홈들에 의해 분리되고, 상기 하나 이상의 가요성 벨트들은, 상기 기판에 대해 상기 제2 회전축을 중심으로 상기 짐발이 회전하면서 상기 각각의 제1 평행한 회전축들을 중심으로 상기 마이크로미러들의 오실레이션(oscillation)을 동기화하도록, 상기 제1 및 제2 마이크로미러들에 각각 부착되는 제1 및 제2 단부들을 가짐 -
    을 정의하도록 상기 기판을 에칭하는 단계를 포함하고,
    상기 하나 이상의 가요성 벨트들은 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 지점에서 상기 짐발에 고정되고,
    상기 제1 평행한 회전축들은 상기 짐발과 동일 평면 상에 있고,
    상기 제2 회전축은 상기 기판과 동일 평면 상에 있는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기판은 규소 웨이퍼의 일부인, 방법.
  18. 스캐닝 방법으로서,
    제16항에 따른 방법에 의해 제조된 광학 스캐닝 디바이스를 제공하는 단계;
    상기 짐발에 대해 상기 각각의 제1 평행한 회전축들을 중심으로 상호 동기화하여 회전하도록 상기 마이크로미러들을 구동하는 한편 상기 기판에 대해 상기 제2 회전축을 중심으로 회전하도록 상기 짐발을 구동하는 단계; 및
    상기 마이크로미러들이 하나의 장면에 걸쳐 광의 빔을 스캔하게 하도록, 상기 마이크로미러들 및 상기 짐발이 회전하는 동안 상기 빔을 상기 마이크로미러 어레이를 향하여 지향시키는 단계를 포함하는, 스캐닝 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 빔을 지향시키는 단계는 상기 광의 펄스들을 상기 마이크로미러 어레이를 향하여 지향시키는 단계를 포함하고, 상기 방법은
    상기 마이크로미러 어레이로부터의 반사에 의해, 상기 장면으로부터 반사된 상기 광을 수신하는 단계;
    상기 장면의 지점들로의 그리고 그 지점들로부터의 상기 펄스들의 이동 시간을 나타내는 출력을 생성하는 단계; 및
    상기 장면의 3차원 맵을 생성하도록 상기 빔의 스캔 동안 상기 출력을 처리하는 단계를 포함하는, 스캐닝 방법.
  20. 삭제
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 마이크로미러들을 구동하는 것은 회전 공진 주파수인 제1 주파수로 상기 제1 평행한 회전축들을 중심으로 상기 마이크로미러들이 회전하게 하도록 하는 한편 상기 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수로 상기 제2 회전축을 중심으로 상기 짐발이 회전하게 하도록 상기 마이크로미러 어레이에 결합된 전자기 구동부에 전류를 인가하는 것을 포함하는, 스캐닝 방법.
KR1020147029450A 2012-03-22 2013-03-13 짐발형 스캐닝 미러 어레이 KR101704160B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261614018P 2012-03-22 2012-03-22
US61/614,018 2012-03-22
PCT/IB2013/051985 WO2013140307A1 (en) 2012-03-22 2013-03-13 Gimbaled scanning mirror array

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140139024A KR20140139024A (ko) 2014-12-04
KR101704160B1 true KR101704160B1 (ko) 2017-02-07

Family

ID=49221921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147029450A KR101704160B1 (ko) 2012-03-22 2013-03-13 짐발형 스캐닝 미러 어레이

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9435638B2 (ko)
EP (1) EP2828833B1 (ko)
JP (1) JP5913726B2 (ko)
KR (1) KR101704160B1 (ko)
CN (1) CN104221058B (ko)
AU (2) AU2013237061B2 (ko)
IL (1) IL234180A (ko)
WO (1) WO2013140307A1 (ko)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9715107B2 (en) 2012-03-22 2017-07-25 Apple Inc. Coupling schemes for gimbaled scanning mirror arrays
US20160146939A1 (en) * 2014-11-24 2016-05-26 Apple Inc. Multi-mirror scanning depth engine
KR101653117B1 (ko) 2012-07-26 2016-08-31 애플 인크. 이중 축 주사 미러
CN105229511B (zh) 2012-10-23 2018-07-20 苹果公司 微机械器件的制备
CN106415361B (zh) * 2014-01-19 2018-11-13 苹果公司 用于装有万向接头的扫描镜阵列的耦接方案
US9523850B2 (en) 2014-02-16 2016-12-20 Apple Inc. Beam scanning using an interference filter as a turning mirror
JP6356454B2 (ja) * 2014-03-25 2018-07-11 スタンレー電気株式会社 光スキャナ及び車両用前照灯装置
US9784838B1 (en) * 2014-11-26 2017-10-10 Apple Inc. Compact scanner with gimbaled optics
US9835853B1 (en) * 2014-11-26 2017-12-05 Apple Inc. MEMS scanner with mirrors of different sizes
DE102014224987A1 (de) * 2014-12-05 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Beleuchtungsvorrichtung, Scheinwerfermodul und Beleuchtungsverfahren
JP2016110008A (ja) 2014-12-10 2016-06-20 スタンレー電気株式会社 二軸光偏向器
US9798135B2 (en) * 2015-02-16 2017-10-24 Apple Inc. Hybrid MEMS scanning module
US10677924B2 (en) 2015-06-23 2020-06-09 Mezmeriz, Inc. Portable panoramic laser mapping and/or projection system
JP6605857B2 (ja) * 2015-06-29 2019-11-13 株式会社ミツトヨ 測定装置
US9992477B2 (en) 2015-09-24 2018-06-05 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US10063849B2 (en) 2015-09-24 2018-08-28 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US9703096B2 (en) 2015-09-30 2017-07-11 Apple Inc. Asymmetric MEMS mirror assembly
US9897801B2 (en) 2015-09-30 2018-02-20 Apple Inc. Multi-hinge mirror assembly
WO2017183368A1 (ja) 2016-04-22 2017-10-26 浜松ホトニクス株式会社 ミラー装置、ミラーの駆動方法、光照射装置及び画像取得装置
US10281564B2 (en) * 2016-06-29 2019-05-07 Aptiv Technologies Limited Refractive beam steering device useful for automated vehicle LIDAR
SG11201901600WA (en) 2016-08-24 2019-03-28 Ouster Inc Optical system for collecting distance information within a field
US10488652B2 (en) 2016-09-21 2019-11-26 Apple Inc. Prism-based scanner
CN110045383B (zh) * 2016-11-30 2023-03-14 中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院 一种激光主动拒止系统
US10649072B2 (en) * 2017-05-10 2020-05-12 Massachusetts Institute Of Technology LiDAR device based on scanning mirrors array and multi-frequency laser modulation
US11175405B2 (en) 2017-05-15 2021-11-16 Ouster, Inc. Spinning lidar unit with micro-optics aligned behind stationary window
US10921431B2 (en) * 2017-10-19 2021-02-16 Cepton Technologies Inc. Apparatuses for scanning a lidar system in two dimensions
US10969490B2 (en) 2017-12-07 2021-04-06 Ouster, Inc. Light ranging system with opposing circuit boards
JP7180145B2 (ja) 2018-06-28 2022-11-30 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 発光素子アレイ、及び光計測システム
US11473970B2 (en) 2018-08-09 2022-10-18 Ouster, Inc. Subpixel apertures for channels in a scanning sensor array
US10739189B2 (en) 2018-08-09 2020-08-11 Ouster, Inc. Multispectral ranging/imaging sensor arrays and systems
CN111670399B (zh) * 2018-12-07 2022-06-14 北京航迹科技有限公司 激光微镜阵列中的耦合和同步镜元件
US11061201B2 (en) * 2018-12-07 2021-07-13 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Non-linear springs to unify the dynamic motion of individual elements in a micro-mirror array
US10908409B2 (en) * 2018-12-07 2021-02-02 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Coupled and synchronous mirror elements in a LiDAR-based micro-mirror array
US11300776B2 (en) * 2018-12-07 2022-04-12 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Coupled and synchronous mirror elements in a lidar-based micro-mirror array
US11181734B2 (en) 2018-12-18 2021-11-23 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Micromachined mirror assembly having micro mirror array and hybrid driving method thereof
WO2020142088A1 (en) * 2018-12-31 2020-07-09 Didi Research America, Llc Micromachined mirror assembly having reflective layers on both sides
CN114208006A (zh) 2019-08-18 2022-03-18 苹果公司 具有电磁致动的力平衡微镜

Family Cites Families (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4003626A (en) 1974-06-14 1977-01-18 Eastman Kodak Company Distortion correction apparatus for electro-optical reflectors which scan beams to produce images
US3918068A (en) 1974-06-14 1975-11-04 Eastman Kodak Co Distortion correction apparatus for electro-optical reflectors which scan beams to produce images
DE8604064U1 (de) * 1986-02-15 1986-06-12 Schneider & Klippel Hoch-, Tief- und Straßenbau, Betonwerke, 4190 Kleve Verbund-Pflasterstein
JP3003429B2 (ja) 1992-10-08 2000-01-31 富士電機株式会社 ねじり振動子および光偏向子
US5629790A (en) * 1993-10-18 1997-05-13 Neukermans; Armand P. Micromachined torsional scanner
US5742419A (en) 1995-11-07 1998-04-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior Universtiy Miniature scanning confocal microscope
US6096155A (en) 1996-09-27 2000-08-01 Digital Optics Corporation Method of dicing wafer level integrated multiple optical elements
US5938989A (en) 1997-01-24 1999-08-17 Mems Optical, Inc. Diffractive optical elements
US6140979A (en) 1998-08-05 2000-10-31 Microvision, Inc. Scanned display with pinch, timing, and distortion correction
US20020071169A1 (en) * 2000-02-01 2002-06-13 Bowers John Edward Micro-electro-mechanical-system (MEMS) mirror device
US6714336B2 (en) 2000-09-08 2004-03-30 Texas Instruments Incorporated Packaged micromirror assembly with in-package mirror position feedback
US6825967B1 (en) 2000-09-29 2004-11-30 Calient Networks, Inc. Shaped electrodes for micro-electro-mechanical-system (MEMS) devices to improve actuator performance and methods for fabricating the same
KR100416758B1 (ko) * 2000-12-05 2004-01-31 삼성전자주식회사 마이크로미러 액튜에이터
AU2001231560A1 (en) 2000-12-08 2002-06-18 Gatzen, Hans-Heinrich Micromechanical, rotating device with a magnetic drive and method for the production thereof
US6603894B1 (en) 2001-01-26 2003-08-05 Tellium, Inc. MEMS mirror arrays and external lens system in an optical switch
US6882770B2 (en) 2001-06-29 2005-04-19 Lucent Technologies Inc. Imaging technique for use with optical MEMS devices
EP1421779A1 (de) 2001-08-28 2004-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Scanning-kamera
WO2003049156A2 (en) 2001-12-04 2003-06-12 Primaxx, Inc. System and method for micro electro mechanical etching
KR100451950B1 (ko) 2002-02-25 2004-10-08 삼성전자주식회사 이미지 센서 소자 웨이퍼 소잉 방법
JP3942497B2 (ja) 2002-06-25 2007-07-11 オリンパス株式会社 光スイッチ
US7532227B2 (en) 2002-07-02 2009-05-12 Ricoh Company, Ltd. Optical scanner and image forming apparatus
JP3862623B2 (ja) 2002-07-05 2006-12-27 キヤノン株式会社 光偏向器及びその製造方法
US20040004775A1 (en) 2002-07-08 2004-01-08 Turner Arthur Monroe Resonant scanning mirror with inertially coupled activation
US6924915B2 (en) 2002-08-26 2005-08-02 Canon Kabushiki Kaisha Oscillation device, optical deflector using the oscillation device, and image display device and image forming apparatus using the optical deflector, and method of manufacturing the oscillation device
KR100624405B1 (ko) 2002-10-01 2006-09-18 삼성전자주식회사 광부품 실장용 기판 및 그 제조방법
JP4380233B2 (ja) 2002-10-18 2009-12-09 日本ビクター株式会社 光偏向器
KR100486716B1 (ko) 2002-10-18 2005-05-03 삼성전자주식회사 2-ｄ 액튜에이터 및 그 제조방법
US7259900B2 (en) 2002-11-08 2007-08-21 Texas Instruments Incorporated Multilayer torsional hinged mirror with a recessed drive/sensing permanent magnet
ATE442606T1 (de) * 2003-02-17 2009-09-15 Seiko Epson Corp Scanner
JP2004243721A (ja) 2003-02-17 2004-09-02 Seiko Epson Corp 画像形成装置
JP2004287214A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Seiko Epson Corp 露光装置および画像形成装置
KR100439604B1 (ko) * 2003-11-24 2004-07-12 삼성코닝정밀유리 주식회사 디스플레이용 평판유리 포장 콘테이너
US20050280879A1 (en) 2004-02-09 2005-12-22 Gibson Gregory T Method and apparatus for scanning a beam of light
US7442918B2 (en) 2004-05-14 2008-10-28 Microvision, Inc. MEMS device having simplified drive
IL165212A (en) 2004-11-15 2012-05-31 Elbit Systems Electro Optics Elop Ltd Device for scanning light
US7609875B2 (en) 2005-05-27 2009-10-27 Orametrix, Inc. Scanner system and method for mapping surface of three-dimensional object
EP1760514A1 (en) 2005-09-05 2007-03-07 DATALOGIC S.p.A. Scanning device for an optical code reader
US8018579B1 (en) 2005-10-21 2011-09-13 Apple Inc. Three-dimensional imaging and display system
US8624177B2 (en) 2006-12-16 2014-01-07 David Campion Refined optical system
KR100867147B1 (ko) 2007-08-24 2008-11-06 삼성전기주식회사 스캐닝 장치
US8752969B1 (en) 2007-10-15 2014-06-17 Arete Associates Method of operating a fast scanning mirror
KR20090091610A (ko) 2008-02-25 2009-08-28 삼성전자주식회사 멤스 미러 및 이를 채용한 스캐닝 액츄에이터
US8094352B2 (en) 2008-05-13 2012-01-10 Texas Instruments Incorporated Mirror assembly with recessed mirror
WO2009147654A1 (en) 2008-06-02 2009-12-10 Maradin Technologies Ltd. Gimbaled scanning micro-mirror apparatus
KR101279441B1 (ko) 2008-08-21 2013-07-05 삼성전자주식회사 멤스 미러, 미러 스캐너, 광주사 유닛 및 광주사 유닛을 채용한 화상형성장치
KR20100063996A (ko) * 2008-12-04 2010-06-14 삼성전자주식회사 스캐너 및 이를 채용한 화상 형성 장치
JP5099020B2 (ja) 2009-01-21 2012-12-12 セイコーエプソン株式会社 光走査装置および画像形成装置
WO2010139050A1 (en) * 2009-06-01 2010-12-09 Tiansheng Zhou Mems micromirror and micromirror array
KR101191203B1 (ko) * 2009-09-23 2012-10-15 엘지전자 주식회사 스캐닝 마이크로미러
EP2333603A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-15 Alcatel Lucent An optical beam scanner
DE102009058762A1 (de) 2009-12-14 2011-06-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Ablenkeinrichtung für eine Projektionsvorrichtung, Projektionsvorrichtung zum Projizieren eines Bildes und Verfahren zum Ansteuern einer Ablenkeinrichtung für eine Projektionsvorrichtung
US20110188054A1 (en) 2010-02-02 2011-08-04 Primesense Ltd Integrated photonics module for optical projection
US20110187878A1 (en) 2010-02-02 2011-08-04 Primesense Ltd. Synchronization of projected illumination with rolling shutter of image sensor
JP5381801B2 (ja) 2010-02-23 2014-01-08 セイコーエプソン株式会社 画像形成装置
JP2011175110A (ja) 2010-02-24 2011-09-08 Seiko Epson Corp 画像形成装置および背面投影型表示装置
US8279418B2 (en) 2010-03-17 2012-10-02 Microsoft Corporation Raster scanning for depth detection
US8330804B2 (en) 2010-05-12 2012-12-11 Microsoft Corporation Scanned-beam depth mapping to 2D image
US8654152B2 (en) 2010-06-21 2014-02-18 Microsoft Corporation Compartmentalizing focus area within field of view
LU91714B1 (en) * 2010-07-29 2012-01-30 Iee Sarl Active illumination scanning imager
US9098931B2 (en) 2010-08-11 2015-08-04 Apple Inc. Scanning projectors and image capture modules for 3D mapping
US20120236379A1 (en) * 2010-08-23 2012-09-20 Lighttime, Llc Ladar using mems scanning
WO2012095185A1 (de) 2011-01-14 2012-07-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikromechanisches bauelement
DE102011113147B3 (de) 2011-09-14 2013-01-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur optischen Abstandsmessung
US9329080B2 (en) 2012-02-15 2016-05-03 Aplle Inc. Modular optics for scanning engine having beam combining optics with a prism intercepted by both beam axis and collection axis
KR101709844B1 (ko) 2012-02-15 2017-02-23 애플 인크. 맵핑 장치 및 맵핑하기 위한 방법
US9335220B2 (en) 2012-03-22 2016-05-10 Apple Inc. Calibration of time-of-flight measurement using stray reflections
KR101653117B1 (ko) 2012-07-26 2016-08-31 애플 인크. 이중 축 주사 미러
CN105229511B (zh) 2012-10-23 2018-07-20 苹果公司 微机械器件的制备
EP2972557A4 (en) 2013-03-14 2016-11-02 Raviv Erlich MEMS HINGES WITH BETTER ROTATION
CN105143820B (zh) 2013-03-15 2017-06-09 苹果公司 利用多个发射器进行深度扫描

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Phase synchronization of micro-mirror arrays using elastic linkages", Lung-JiehYang et al

Also Published As

Publication number Publication date
EP2828833A1 (en) 2015-01-28
AU2013237061A1 (en) 2014-09-11
JP5913726B2 (ja) 2016-04-27
WO2013140307A1 (en) 2013-09-26
EP2828833B1 (en) 2017-03-08
US9435638B2 (en) 2016-09-06
US20140153001A1 (en) 2014-06-05
EP2828833A4 (en) 2015-08-26
IL234180A (en) 2017-09-28
CN104221058B (zh) 2017-03-08
JP2015514228A (ja) 2015-05-18
AU2016201128B2 (en) 2017-05-04
AU2016201128A1 (en) 2016-03-10
KR20140139024A (ko) 2014-12-04
AU2013237061B2 (en) 2015-11-26
CN104221058A (zh) 2014-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101704160B1 (ko) 짐발형 스캐닝 미러 어레이
US10168530B2 (en) Coupling schemes for gimbaled scanning mirror arrays
US10247827B2 (en) Dual-axis scanning mirror
US9835853B1 (en) MEMS scanner with mirrors of different sizes
EP3224650B1 (en) Multi-mirror scanning depth engine
EP2817586B1 (en) Scanning depth engine
US9784838B1 (en) Compact scanner with gimbaled optics
JP2021073468A (ja) ライダシステムを２次元的に走査するための方法
JP6933401B2 (ja) 光スキャナ用ｍｅｍｓ走査モジュール
US10247812B2 (en) Multi-mirror scanning depth engine
US9869858B2 (en) Electrical tuning of resonant scanning
US9703096B2 (en) Asymmetric MEMS mirror assembly
CN106415361B (zh) 用于装有万向接头的扫描镜阵列的耦接方案
US20060119961A1 (en) Driving X and Y mirrors with minimum electrical feeds
AU2015203089B2 (en) Scanning depth engine

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200103

Year of fee payment: 4