KR101767116B1 - 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법 - Google Patents

고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법 Download PDF

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KR101767116B1
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정기훈
황경민
서영현
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도(FF, fill factor) 값 또는 출력 속도(FR, frame rate) 값을 입력받아, 목표 FF 또는 목표 FR로 설정하는 목표 설정 단계(S1000), 상기 스캐너에서 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하는 분석 단계(S2000), 상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FF 또는 목표 FR를 만족하는 상기 스캐너의 구동 주파수를 산출하는 구동 주파수 선정 단계(S3000) 및 상기 구동 주파수 선정 단계(S3000)에서 산출한 구동 주파수로 스캐너의 리사쥬 스캐닝을 실제 구동시키는 구동 단계(S4000)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법에 관한 것이다.

Description

고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법 {Method of High resolution and high frame rate Lissajous scanning for MEMS laser scanner}
본 발명은 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광학(디스플레이 및 영상) 시스템에 이용되는 스캐너의 구동 주파수를 제어하여, 최적의 리사쥬 패턴을 구현시켜 고속, 고해상도 스캐닝을 동시에 구현하도록 하는 스캐너의 리사쥬 스캔 방법에 관한 것이다.
리사쥬 스캐닝(Lissajous scanning)이란 리사쥬 패턴을 구현하여 레이저 스캐너의 스캐닝 방법로서, 일반적으로 레이저 스캐너의 진폭(amplitude)을 극대화하고자 레이저 스캐너의 구동 주파수를 레이저 스캐너의 가로축과 세로축의 공진 주파수로 설정하고 있다.
즉, 리사쥬 스캐닝은 레이저 스캐너의 가로축 구동 주파수와 세로축 구동 주파수를 임의의 서로 다른 두 개의 주파수로 구동하였을 때 리사쥬 패턴이 올바르게 구현되며, 이러한 리사쥬 패턴은 각 축의 구동 주파수에 따라 모양과 속도가 결정되기 때문에, 레이저 스캐너의 공진 주파수로 구동할 경우, 리사쥬 패턴을 구현함에 있어 속도(frame rate)와 해상도(fill factor)의 최적화를 구현할 수 없다.
즉, 기존의 리사쥬 스캐닝은 각 축의 구동 주파수의 비와 값에 따라 리사쥬 패턴의 구현 속도와 구현 해상도가 결정되며, 두 값을 서로 대립 관계(trade-off)를 형성하고 있어, 도 1의 예시도와 같이, 높은 frame rate를 갖는 고속 리사쥬 스캐닝을 수행할 경우, fill factor가 낮은 저해상도 스캔 결과값이 나타나게 되고, 이와 반대로 낮은 frame rate를 갖는 저속 리사쥬 스캐닝을 수행할 경우, fill factor가 높은 고해상도 스캔 결과값이 나타나게 된다. 이 같은 이유는 기존의 리사쥬 스캐닝은 상술한 바와 같이, 각 축의 구동 주파수를 단순히 레이저 스캐너의 공진 주파수로 구동하기 때문에 레이저 스캐너의 특성에 따라 스캐닝의 속도와 해상도가 결정되는 단점이 있다.
여기서 도 1은 640*480 픽셀의 이미지에 대한 리사쥬 스캐닝의 시뮬레이션을 진행한 예시도이며, 빠른 frame rate를 갖는 고속 스캔할 경우, 상대적으로 낮은 fill factor를 갖게 되는 문제점이 그대로 나타나 있다.
이에 따라, 기존의 리사쥬 스캐닝 방법으로는 고속 및 고해상도의 스캔 결과값을 동시에 만족하는데 한계가 분명히 존재하고 있는 실정이다.
미국 등록 특허 US 8711456호("Deflection device for a scanner with Lissajous scanning", 이하 선행문헌 1)에서는 리사쥬 스캐닝이 가능한 스캐너용 편향 디바이스에 대한 것으로, 사용자가 정한 frame rate를 기준으로 리사쥬 패턴을 구현시키는 것에 대해서 개시되어 있다.
그렇지만, 선행문헌 1은 스캐닝의 속도, 즉, 리사쥬 스캐닝의 frame rate에 대해서만 언급되고 있을 뿐, 스캐닝의 해상도, 리사쥬 스캐닝의 fill factor에 대해서는 전혀 언급하고 있지 않다.
이를 통해서는, 고속 및 고해상도를 동시에 만족하는 리사쥬 스캐닝은 불가능하다.
미국 등록 특허 US8711456호 (등록일자 2014.04.29.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광학(디스플레이 및 영상) 시스템에 이용되는 스캐너의 구동 주파수를 제어하여, 최적의 리사쥬 패턴을 구현시켜 고속, 고해상도 스캐닝을 동시에 구현하도록 하는 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법은, 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도(FF, fill factor) 값 또는 출력 속도(FR, frame rate) 값을 입력받아, 목표 FF 또는 목표 FR로 설정하는 목표 설정 단계(S1000), 상기 스캐너에서 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하는 분석 단계(S2000), 상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FF 또는 목표 FR를 만족하는 상기 스캐너의 구동 주파수를 산출하는 구동 주파수 선정 단계(S3000) 및 상기 구동 주파수 선정 단계(S3000)에서 산출한 구동 주파수로 스캐너의 리사쥬 스캐닝을 실제 구동시키는 구동 단계(S4000)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도(FF, fill factor) 값을 입력받아, 목표 FF로 설정할 경우, 상기 분석 단계(S2000)에서 상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 해상도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도(FR, frame rate) 값을 입력받아, 목표 FR로 설정할 경우, 상기 분석 단계(S2000)에서 상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 속도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도(FF, fill factor) 값과 출력 속도(FR, frame rate) 값을 입력받아, 목표 FF 및 목표 FR로 설정할 경우, 상기 분석 단계(S2000)에서 상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 해상도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하여 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하고, 상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 속도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하여 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 상기 분석 단계(S2000)는 상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 통한, 리사쥬 스캐닝의 해상도를 분석할 경우, 상기 스캐너의 구동 주파수(
Figure 112016043342771-pat00001
)의 정수비(
Figure 112016043342771-pat00002
) 합(
Figure 112016043342771-pat00003
)과 출력 해상도 간의 상관관계를 판단하여 결과 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하며,
상기 분석 단계(S2000)는 상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 통한, 리사쥬 스캐닝의 속도를 분석할 경우, 상기 스캐너의 구동 주파수(
Figure 112016043342771-pat00004
)의 최대 공약수와 출력 속도 간의 상관관계를 판단하여 결과 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동 주파수 선정 단계(S4000)는 상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FF와 일치하거나 그 이상에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수 그룹을 산출하고, 산출한 목표 FF와 일치하거나 그 이상에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수 그룹 중 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FR에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수를 산출하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 구동 주파수 선정 단계(S4000)는 산출한 목표 FF와 일치하거나 그 이상에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수 그룹 중 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FR에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수 그룹이 둘 이상일 경우, 산출한 목표 FF와 일치하거나 그 이상에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수 그룹 중 출력 해상도가 가장 큰 구동 주파수로 상기 스캐너의 구동 주파수를 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고속, 고해상도를 동시에 만족시킬 수 있는 주파수를 산출하여, 레이저 스캐너의 구동 주파수로 설정함으로서, 높은 frame rate와 높은 fill factor를 동시에 만족할 수 있는 장점이 있다.
레이저 스캐너를 통한 리사쥬 스캐닝 결과값이 고속, 고해상도(고화질)을 동시에 만족할 수 있어, 레이저 스캐너를 이용한 피코 프로젝터, 초소형 광학 현미경, single pixel 스캐닝 카메라, AFM(Atomic Force Microscopy) 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 리사쥬 스캐닝 방법에 따른 640*480 픽셀의 이미지에 대한 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 진행한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법의 분석 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법에 따른 구동 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법의 분석 예시도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법에 따른 구동 예시도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법에 따른 구동 예시도이다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법에 따른 또다른 구동 예시도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
리사쥬 패턴(Lissajous pattern)은 레이저 스캐너가 사용되는 광학 초소형 현미경, 레이저 디스플레이, 피코 프로젝터, AFM, 초소형 카메라 등 다양한 곳에 사용된다.
일반적으로, 종래에는 레이저 스캐너의 진폭(amplitude)을 극대화하고자 레이저 스캐너의 가로축(x축)과 세로축(y축)의 공진 주파수를 리사쥬 패턴의 각 축의 구동 주파수로 사용하게 된다. 리사쥬 패턴은 각 축의 구동 주파수에 따라, 모양과 속도가 결정되기 때문에 단순히 레이저 스캐너의 공진 주파수로 구동할 경우, 리사쥬 패턴의 속도(FR, frame rate)와 해상도(FF, fill factor)의 최적화를 구현할 수 없다. 여기서 frame rate란, 초당 전송되는 프레임의 수를 나타내며, fill factor란, 픽셀이 채워진 양을 퍼센트로 나타낸 것을 의미한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법은 종래의 구동 주파수에 따른 리사쥬 패턴의 속도와 해당도를 분석하여, 고속, 고해상도를 동시에 만족시킬 수 있는 주파수를 산출하여, 레이저 스캐너를 구동시킴으로써, 종래의 리사쥬 패턴 구현 방식보다 3배 이상 빠르고, 높은 해상도의 스캔 결과값을 갖는 리사쥬 스캔 방법에 관한 것이다.
좀 더 알아보자면, 임의의 서로 다른 두 개의 구동 주파수로 레이저 스캐너가 구동하였을 때, 리사쥬 패턴이 구현되게 된다. 상술한 바와 같이, 리사쥬 패턴의 구동 주파수의 비와 값에 따라, 리사쥬 패턴의 속도와 해상도가 결정되게 되며, 리사쥬 패턴의 속도와 해상도는 서로 trade-off 관계를 갖게 된다.
다시 말하자면, 종래의 레이저 스캐너는 단순히 레이저 스캐너의 공진 주파수를 각 축의 구동 주파수로 설정하여, 리사쥬 패턴을 구현하기 때문에, 빠른 구동 속도를 갖게 될 경우, 낮은 해상도가 필연적이며, 이와 반대로 높은 해상도를 갖을 경우, 느린 구동 속도가 필연적인 단점이 있다.
그렇지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법은, 고속, 고해상도를 동시에 만족시킬 수 있는 주파수를 산출하여, 레이저 스캐너의 구동 주파수로 설정함으로서, 높은 frame rate와 높은 fill factor를 동시에 만족할 수 있게 된다.
상세하게는, 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너는 각 축의 구동 주파수로 서로 다른 임의의 수(
Figure 112016043342771-pat00005
)를 갖게 되며, 이 때의 구동 전압은 ,
Figure 112016043342771-pat00006
Figure 112016043342771-pat00007
이다.
리사쥬 패턴의 구동 속도인 frame rate는 하기의 수학식 1에 의해 계산되며,
Figure 112016043342771-pat00008
레이저 스캐너의 스캔 완료 시간은 상기의 수학식 1을 토대로 하기의 수학식 2로 나타낼 수 있다.
Figure 112016043342771-pat00009
여기서, nx와 ny는 상기의 수학식 1을 만족하는 가장 작은 정수이다.
상술한 수학식 1과 수학식 2를 기초로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 상세히 설명한다.
제 1 실시예
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2를 참조로 하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 상세하게 설명한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 특히, 고화질(고해상도) 광학 시스템을 위한 스캐너에 적용되는 것이 가장 바람직하며, 도 2에 도시된 바와 같이, FF 설정 단계(S100), 분석 단계(S200), 구동 주파수 선정 단계(S300) 및 구동 단계(S400)를 포함하여 이루어질 수 있다.
각 단계에 대해서 자세히 알아보자면,
상기 FF 설정 단계(S100)는 외부의 사용자 또는 관리자로부터 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝을 통해서 원하는 출력 해상도 값, 즉, 원하는 FF(fill factor) 값을 입력받을 수 있다. 입력받은 값을 목표 FF로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 분석 단계(S200)는 하기의 도 3과 같이, 상기 레이저 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 진행할 수 있으며, 도 4와 같이, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석할 수 있다.
상세하게는, 고해상도 리사쥬 패턴을 구현하기 위해서는 리사쥬 패턴의 fill factor가 높아야 한다는 기본 조건을 토대로, 상기 분석 단계(S200)에서 상기 레이저 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 진행한 결과, 구동 주파수의 정수비(nx, ny)의 합이 클수록 리사쥬 패턴의 fill factor가 커짐을 확인할 수 있다.
이에 따라, 안정적으로 목표 FF(%)를 얻을 수 있는 기준값으로 (nx+ny)max을 산출할 수 있으며, 이를 시뮬레이션의 결과 데이터로 생성할 수 있다. 여기서, (nx+ny)max 값이란, 도 4에 나타난 바와 같이, 특정 FF가 만족하기 시작하는 nx+ny 값으로서, 일예를 들자면, 도 4에 도시된 256*256 픽셀에서 fill factor 80%를 원할 경우, 이를 만족하는 가장 작은 nx+ny 값은 205인 것을 확인할 수 있다.
마찬가지로, 도 3에 도시된 다양한 픽셀값에 대한 시뮬레이션의 결과 데이터를 생성할 수 있다.
즉, 상기 분석 단계(S200)는 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 해상도에 대한 시뮬레이션을 진행하고, 그 결과를 분석하여 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수(
Figure 112016043342771-pat00010
)의 각 축의 정수비(
Figure 112016043342771-pat00011
)의 합인 (
Figure 112016043342771-pat00012
)과 출력 해상도인 FF(%) 간의 상관관계를 판단하여 시뮬레이션의 결과 데이터로 생성할 수 있다.
상기 구동 주파수 선정 단계(S300)는 상기 분석 단계(S200)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 상기 FF 설정 단계(S100)에서 설정한 목표 FF에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수를 산출할 수 있다.
즉, 상기 구동 주파수 선정 단계(S300)는 상기 분석 단계(S200)에서 분석한 다양한 픽셀값에 대한 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션의 결과 데이터를 토대로, 상기 FF 설정 단계(S100)에서 설정한 목표 FF에 해당되는 (nx+ny)max 값을 추출할 수 있으며, 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수의 정수비인
Figure 112016043342771-pat00013
를 이용하여, 상기 레이저 스캐너의 고해상도(고화질) 리사쥬 스캐닝이 가능한 최적의 구동 주파수를 산출할 수 있다.
이 때, 리사쥬 패턴은 상술한 구동 전압인
Figure 112016043342771-pat00014
,
Figure 112016043342771-pat00015
에 포함되어 있는 phase(
Figure 112016043342771-pat00016
)로 인해, 리사쥬 모양이 변형될 수 있다. 즉, 도 11과 같이 동일한 nx+ny 값에 따라 리사쥬 스캐닝을 수행하더라도 phase에 따라 fill factor에 variation이 존재하게 된다. 즉, variation area이 존재하게 된다.
따라서, 상기 구동 주파수 선정 단계(S300)는 상기 분석 단계(S200)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 상기 FF 설정 단계(S100)에서 설정한 목표 FF에 해당되는 nx, ny 값을 Min(x)이상 Max(x)이하, 즉,
Figure 112016043342771-pat00017
(이 때, 목표 FF는 x이며, x는 0<x<100임)로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 구동 단계(S400)는 상기 구동 주파수 선정 단계(S300)에서 산출한 상기 레이저 스캐너의 고해상도(고화질) 리사쥬 스캐닝을 위한 최적의 구동 주파수로 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝을 실제로 구동시킬 수 있다.
도 5는 상기 구동 단계(S400)의 실제 결과를 나타낸 예시도이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 종래의 공진 주파수를 구동 주파수로 이용한 리사쥬 스캐닝에 비해,(도 1에 나타나 있음) 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 통해서 산출한 최적의 구동 주파수를 이용한 결과, 3배 이상의 높은 해상도를 갖는 것을 확인할 수 있다.
제 2 실시예
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 나타낸 순서도이다. 도 6을 참조로 하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 상세하게 설명한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 특히, 고속 광학 시스템을 위한 스캐너에 적용되는 것이 가장 바람직하며, 도 6에 도시된 바와 같이, FR 설정 단계(S10), 분석 단계(S20), 구동 주파수 선정 단계(S30) 및 구동 단계(S40)를 포함하여 이루어질 수 있다.
각 단계에 대해서 자세히 알아보자면,
상기 FR 설정 단계(S10)는 외부의 사용자 또는 관리자로부터 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝을 통해서 원하는 출력 속도 값, 즉, 원하는 FR(frame rate) 값을 입력받을 수 있다. 입력받은 값을 목표 FR로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 분석 단계(S20)는 도 7과 같이, 상기 레이저 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 진행할 수 있으며, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석할 수 있다.
상세하게는, 고속 리사쥬 패턴을 구현하기 위해서는 리사쥬 패턴의 frame rate가 높아야 한다는 기본 조건을 토대로, 상기 분석 단계(S20)에서 상기 레이저 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝 속도에 대한 시뮬레이션을 진행한 결과, 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수(
Figure 112016043342771-pat00018
)의 최대 공약수와 출력 속도가 동일함을 확인할 수 있다.
즉, 상기 분석 단계(S20)는 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 속도에 대한 시뮬레이션을 진행하고, 그 결과를 분석하여 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수(
Figure 112016043342771-pat00019
)의 최대 공약수와 출력 속도인 FR(1/s) 간의 상관관계를 판단하여 시뮬레이션의 결과 데이터로 생성할 수 있다.
상기 구동 주파수 선정 단계(S30)는 상기 분석 단계(S20)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 상기 FR 설정 단계(S10)에서 설정한 목표 FR에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수를 산출할 수 있다.
상세하게는, 상기 구동 주파수 선정 단계(S30)는 상기 분석 단계(S20)에서 분석한 다양한 픽셀값에 대한 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션의 결과 데이터를 토대로, 상기 FR 설정 단계(S10)에서 설정한 목표 FR에 해당하는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수(
Figure 112016043342771-pat00020
)의 최대 공약수를 추출할 수 있어, 상기 레이저 스캐너의 고속 리사쥬 스캐닝이 가능한 최적의 구동 주파수를 산출할 수 있다.
상기 구동 단계(S40)는 상기 구동 주파수 선정 단계(S30)에서 산출한 상기 레이저 스캐너의 고속 리사쥬 스캐닝을 위한 최적의 구동 주파수로 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝을 실제로 구동시킬 수 있다.
도 8은 상기 구동 단계(S40)의 실제 결과를 나타낸 예시도이다. 도 8에 나타난 바와 같이, 종래의 공진 주파수를 구동 주파수로 이용한 리사쥬 스캐닝에 비해, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 통해서 산출한 최적의 구동 주파수를 이용한 결과, 3배 이상의 빠른 처리 속도를 갖는 것을 확인할 수 있다.
제 3 실시예
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 나타낸 순서도이다. 도 9를 참조로 하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 상세하게 설명한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 특히, 고속, 고해상도(고화질)를 동시에 만족하는 광학 시스템을 위한 스캐너에 적용되는 것이 가장 바람직하며, 도 9에 도시된 바와 같이, 목표 설정 단계(S1000), 분석 단계(S2000), 구동 주파수 선정 단계(S3000) 및 구동 단계(S4000)를 포함하여 이루어질 수 있다.
각 단계에 대해서 자세히 알아보자면,
상기 목표 설정 단계(S1000)는 외부의 사용자 또는 관리자로부터 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝을 통해서 원하는 출력 해상도 값, 원하는 FF(fill factor) 값또는 원하는 출력 속도 값, 즉, 원하는 FR(frame rate) 값을 입력받을 수 있다. 입력받은 값을 각각 목표 FF 또는 목표 FR로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 분석 단계(S2000)는 하기의 도 3 및 도 4와 같이, 상기 레이저 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 진행할 수 있다. 이 때, 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 해상도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하는 것이 바람직하며, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석할 수 있다.
상세하게는, 상기 분석 단계(S2000)는 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도(FF, fill factor) 값을 입력받아, 목표 FF로 설정할 경우, 상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 해상도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석할 수 있다.
즉, 상기 레이저 스캐너의 두 개의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 해상도(fill factor)를 도출할 수 있으며, 각 주파수당 200 가량의 다른 임의의 phase 값을 주어 fill factor의 평균값을 도출할 수 있다.
이 경우, 실험 결과에 따라, 128*128 픽셀의 경우, 픽셀 수가 12500000개이며, sampling rate가 2000000로서, 처리 완료되는 시간이 2일이 소요되었으며,
256*256 픽셀의 경우, sampling rate가 4000000로서, 처리 완료되는 시간이 4일이 소요되었으며, 512*512 픽셀과 640*480 픽셀의 경우, sampling rate가 8000000로서, 처리 완료되는 시간이 8일이 소요되었으며, 1280*720 픽셀의 경우, sampling rate가 20000000로서, 처리 완료되는 시간이 20일 소요되었다.
상기 분석 단계(S2000)는 상술한 바와 같이, 상기 레이저 스캐너의 두 개의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 해상도(fill factor)를 도출하여, 해상도가 높게 나오는 구동 주파수의 특성을 분석하는 것이 바람직하다.
해상도가 높게 나오는 구동 주파수의 특성을 분석한 결과, 두 구동 주파수의 최소 공배수가 커짐에 따라 fill factor가 커짐을 확인할 수 있었으나, 경우에 따라, 동일한 최소 공배수를 가졌음에도 fill factor가 상이한 결과가 산출되기도 하였다.
이 경우, 결과 데이터의 정확도가 낮아지기 때문에, 구동 주파수를 두 구동 주파수의 최대 공약수로 나눈 nx와 ny를 기준으로 최소 공배수를 산출할 경우, nx와 ny의 최소 공배수가 커짐에 따라 fill factor가 커짐을 확인할 수 있다.
이 때, nx와 ny는 서로소 관계이기 때문에, nx와 ny의 최소 공배수는 nx*ny와 동일하게 된다. 이 경우, 너무 많은 경우의 수가 나타날 수 있기 때문에, nx+ny를 토대로, 결과 데이터를 분석하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 분석 단계(S2000)는 고해상도 리사쥬 패턴을 구현하기 위해서는 리사쥬 패턴의 fill factor가 높아야 한다는 기본 조건을 토대로, 상기 분석 단계(S2000)에서 상기 레이저 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 진행한 결과, 구동 주파수의 정수비(nx, ny)의 합이 클수록 리사쥬 패턴의 fill factor가 커짐을 확인할 수 있다.
이에 따라, 안정적으로 목표 FF(%)를 얻을 수 있는 기준값으로 (nx+ny)max을 산출할 수 있으며, 이를 시뮬레이션의 결과 데이터로 생성할 수 있다. 여기서, (nx+ny)max 값이란, 도 4에 나타난 바와 같이, 특정 FF가 만족하기 시작하는 nx+ny 값으로서, 일예를 들자면, 도 4에 도시된 256*256 픽셀에서 fill factor 80%를 원할 경우, 이를 만족하는 가장 작은 nx+ny 값은 205인 것을 확인할 수 있다.
즉, 상기 분석 단계(S2000)는 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 해상도에 대한 시뮬레이션을 진행하고, 그 결과를 분석하여 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수(
Figure 112016043342771-pat00021
)의 각 축의 정수비(
Figure 112016043342771-pat00022
)의 합인 (
Figure 112016043342771-pat00023
)과 출력 해상도인 FF(%) 간의 상관관계를 판단하여 시뮬레이션의 결과 데이터로 생성할 수 있다.
이 때, 리사쥬 패턴은 상술한 구동 전압인
Figure 112016043342771-pat00024
,
Figure 112016043342771-pat00025
에 포함되어 있는 phase(
Figure 112016043342771-pat00026
)로 인해, 리사쥬 모양이 변형될 수 있다. 즉, 도 11과 같이 phase에 따라 fill factor에 variation이 존재하게 된다.
따라서, 상기 구동 주파수 선정 단계(S300)는 상기 분석 단계(S200)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 상기 FF 설정 단계(S100)에서 설정한 목표 FF에 해당되는 nx, ny 값을 Min(x)이상 Max(x)이하, 즉,
Figure 112016043342771-pat00027
(이 때, 목표 FF는 x이며, x는 0<x<100임)로 설정하는 것이 바람직하다.
도 11은 128*128 픽셀값의 이미지에 대한 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 해상도에 대한 시뮬레이션을 진행한 결과로서, 하기의 표 1과 같이, 결과 데이터를 생성할 수 있다.
Min p1*x^9 + p2*x^8 + p3*x^7 + p4*x^6 + p5*x^5 + p6*x^4 + p7*x^3 + p8*x^2 + p9*x + p10
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 3.208e-13 (2.611e-13, 3.804e-13)
p2 = -1.426e-10 (-1.712e-10, -1.14e-10)
p3 = 2.669e-08 (2.091e-08, 3.247e-08)
p4 = -2.732e-06 (-3.377e-06, -2.088e-06)
p5 = 0.0001665 (0.0001234, 0.0002096)
p6 = -0.006157 (-0.007925, -0.004389)
p7 = 0.135 (0.09138, 0.1787)
p8 = -1.638 (-2.247, -1.029)
p9 = 10.16 (5.962, 14.36)
p10 = -19.1 (-29.46, -8.749)
Max p1*x^6 + p2*x^5 + p3*x^4 + p4*x^3 + p5*x^2 + p6*x + p7
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 1.562e-09 (1.203e-09, 1.921e-09)
p2 = -3.796e-07 (-4.851e-07, -2.742e-07)
p3 = 3.673e-05 (2.471e-05, 4.874e-05)
p4 = -0.001631 (-0.002298, -0.0009639)
p5 = 0.04266 (0.02415, 0.06117)
p6 = 0.3077 (0.07473, 0.5407)
p7 = 0.9937 (0.01288, 1.975)
(nx+ny)max p1*x^6 + p2*x^5 + p3*x^4 + p4*x^3 + p5*x^2 + p6*x + p7
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 5.126e-09 (4.642e-09, 5.611e-09)
p2 = -1.352e-06 (-1.502e-06, -1.202e-06)
p3 = 0.0001385 (0.0001205, 0.0001565)
p4 = -0.00677 (-0.00782, -0.00572)
p5 = 0.1656 (0.1351, 0.1962)
p6 = -1.047 (-1.448, -0.645)
p7 = 5.249 (3.493, 7.004)
도 12는 256*256 픽셀값의 이미지에 대한 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 해상도에 대한 시뮬레이션을 진행한 결과로서, 하기의 표 2와 같이, 결과 데이터를 생성할 수 있다.
Min p1*x^9 + p2*x^8 + p3*x^7 + p4*x^6 + p5*x^5 + p6*x^4 + p7*x^3 + p8*x^2 + p9*x + p10
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 5.648e-13 (4.724e-13, 6.572e-13)
p2 = -2.484e-10 (-2.923e-10, -2.044e-10)
p3 = 4.587e-08 (3.705e-08, 5.47e-08)
p4 = -4.618e-06 (-5.59e-06, -3.645e-06)
p5 = 0.0002751 (0.0002112, 0.0003391)
p6 = -0.009863 (-0.01242, -0.007302)
p7 = 0.2067 (0.1456, 0.2677)
p8 = -2.329 (-3.136, -1.523)
p9 = 13.15 (8.057, 18.25)
p10 = -18.01 (-29.09, -6.927)
Max p1*x^5 + p2*x^4 + p3*x^3 + p4*x^2 + p5*x + p6
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 1.156e-07 (9.874e-08, 1.325e-07)
p2 = -2.059e-05 (-2.481e-05, -1.637e-05)
p3 = 0.001571 (0.001184, 0.001958)
p4 = -0.03497 (-0.05081, -0.01913)
p5 = 1.911 (1.634, 2.188)
p6 = -2.026 (-3.612, -0.4399)
(nx+ny)max p1*x^6 + p2*x^5 + p3*x^4 + p4*x^3 + p5*x^2 + p6*x + p7
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 8.566e-09 (7.829e-09, 9.303e-09)
p2 = -2.208e-06 (-2.437e-06, -1.98e-06)
p3 = 0.0002206 (0.0001932, 0.000248)
p4 = -0.01042 (-0.01202, -0.008829)
p5 = 0.2454 (0.1995, 0.2914)
p6 = -1.011 (-1.606, -0.4158)
p7 = 6.104 (3.519, 8.689)
도 13은 512*512 픽셀값의 이미지에 대한 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 해상도에 대한 시뮬레이션을 진행한 결과로서, 하기의 표 3과 같이, 결과 데이터를 생성할 수 있다.
Min p1*x^9 + p2*x^8 + p3*x^7 + p4*x^6 + p5*x^5 + p6*x^4 + p7*x^3 + p8*x^2 + p9*x + p10
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 5.478e-13 (4.828e-13, 6.128e-13)
p2 = -2.352e-10 (-2.655e-10, -2.049e-10)
p3 = 4.239e-08 (3.644e-08, 4.835e-08)
p4 = -4.163e-06 (-4.804e-06, -3.522e-06)
p5 = 0.0002416 (0.0002005, 0.0002827)
p6 = -0.00841 (-0.01001, -0.006808)
p7 = 0.1702 (0.1332, 0.2072)
p8 = -1.825 (-2.296, -1.354)
p9 = 11.17 (8.324, 14.02)
p10 = -11.51 (-17.44, -5.581)
Max p1*x^5 + p2*x^4 + p3*x^3 + p4*x^2 + p5*x + p6
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 2.127e-07 (1.887e-07, 2.366e-07)
p2 = -3.584e-05 (-4.148e-05, -3.019e-05)
p3 = 0.002613 (0.002125, 0.0031)
p4 = -0.04754 (-0.06625, -0.02884)
p5 = 3.509 (3.205, 3.814)
p6 = -2.768 (-4.37, -1.166)
(nx+ny)max p1*x^6 + p2*x^5 + p3*x^4 + p4*x^3 + p5*x^2 + p6*x + p7
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 1.333e-08 (1.252e-08, 1.414e-08)
p2 = -3.312e-06 (-3.553e-06, -3.071e-06)
p3 = 0.0003195 (0.0002917, 0.0003473)
p4 = -0.01451 (-0.01606, -0.01296)
p5 = 0.3338 (0.2913, 0.3764)
p6 = -0.3404 (-0.8626, 0.1818)
p7 = 7.046 (4.927, 9.166)
도 14는 640*480 픽셀값의 이미지에 대한 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 해상도에 대한 시뮬레이션을 진행한 결과로서, 하기의 표 4와 같이, 결과 데이터를 생성할 수 있다.
Min p1*x^9 + p2*x^8 + p3*x^7 + p4*x^6 + p5*x^5 + p6*x^4 + p7*x^3 + p8*x^2 + p9*x + p10
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 1.105e-12 (9.647e-13, 1.245e-12)
p2 = -4.742e-10 (-5.456e-10, -4.132e-10)
p3 = 8.723e-08 (7.404e-08, 1.004e-07)
p4 = -8.633e-06 (-1.007e-05, -7.195e-06)
p5 = 0.0005043 (0.0004108, 0.0005977)
p6 = -0.01764 (-0.02133, 0.01395)
p7 = 0.3583 (0.272, 0.4446)
p8 = -3.86 (-4.973, -2.746)
p9 = 21.11 (14.29, 27.97)
p10 = -24.52 (-38.94, -10.1)
Max p1*x^5 + p2*x^4 + p3*x^3 + p4*x^2 + p5*x + p6
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 6.12e-07 (5.692e-07, 6.548e-07)
p2 = -0.0001223 (-0.000133, -0.0001116)
p3 = 0.009338 (0.008365, 0.01031)
p4 = -0.2678 (-0.3073, -0.2283)
p5 = 6.642 (5.963, 7.322)
p6 = -12.94 (-16.72, -9.162)
(nx+ny)max p1*x^6 + p2*x^5 + p3*x^4 + p4*x^3 + p5*x^2 + p6*x + p7
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 2.659e-08 (2.518e-08, 2.8e-08)
p2 = -6.973e-06 (-7.408e-06, -6.539e-06)
p3 = 0.0007048 (0.000653, 0.0007566)
p4 = -0.03371 (-0.0367, -0.0.03073)
p5 = 0.793 (0.7079, 0.878)
p6 = -4.637 (-5.715, -3.558)
p7 = 18.9 (14.38, 23.42)
도 15는 1280*720 픽셀값의 이미지에 대한 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 해상도에 대한 시뮬레이션을 진행한 결과로서, 하기의 표 5와 같이, 결과 데이터를 생성할 수 있다.
Min p1*x^8 + p2*x^7 + p3*x^6 + p4*x^5 + p5*x^4 + p6*x^3 + p7*x^2 + p8*x + p9
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 1.052e-11 (8.189e-12, 1.285e-11)
p2 = -3.472e-09 (-4.426e-09, -2.519e-09)
p3 = 4.59e-07 (2.983e-07, 6.196e-07)
p4 = -3.089e-05 (-4.53e-05, -1.649e-05)
p5 = 0.001118 (0.0003778, 0.001857)
p6 = -0.02081 (-0.04255, 0.0009339)
p7 = 0.1941 (-0.1511, 0.5392)
p8 = 3.899 (1.33, 6.468)
p9 = 0.158 (-6.316, 6.632)
Max p1*x^5 + p2*x^4 + p3*x^3 + p4*x^2 + p5*x + p6
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 5.55e-07 (4.598e-07, 6.502e-07)
p2 = -9.463e-05 (-0.0001159, -7.334e-05)
p3 = 0.006471 (0.004731, 0.008211)
p4 = -0.1258 (-0.1888, -0.06281)
p5 = 6.624 (5.661, 7.587)
p6 = -5.762 (-10.47, -1.054)
(nx+ny)max p1*x^6 + p2*x^5 + p3*x^4 + p4*x^3 + p5*x^2 + p6*x + p7
Coefficients (with 95% confidence bounds) p1 = 2.12e-08 (1.885e-08, 2.354e-08)
p2 = -5.074e-06 (-5.748e-06, -4.399e-06)
p3 = 0.0004702 (0.0003955, 0.000545)
p4 = -0.02041 (-0.02441, -0.01641)
p5 = 0.4565 (0.351, 0.562)
p6 = 0.8829 (-0.3522, 2.118)
p7 = 8.451 (3.718, 13.18)
또한, 상기 분석 단계(S2000)는 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도(FR, frame rate) 값을 입력받아, 목표 FR로 설정할 경우, 상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 속도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석할 수 있다.
즉, 도 7과 같이, 상기 레이저 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 진행할 수 있으며, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석할 수 있다. 이 때, 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 속도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하는 것이 바람직하며, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석할 수 있다.
상세하게는, 고속 리사쥬 패턴을 구현하기 위해서는 리사쥬 패턴의 frame rate가 높아야 한다는 기본 조건을 토대로, 상기 분석 단계(S2000)에서 상기 레이저 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝 속도에 대한 시뮬레이션을 진해한 결과, 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수(
Figure 112016043342771-pat00028
)의 최대 공약수와 출력 속도가 동일함을 확인할 수 있다.
즉, 상기 분석 단계(S2000)는 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수에 따른 리사쥬 스캐닝의 속도에 대한 시뮬레이션을 진행하고, 그 결과를 분석하여 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수(
Figure 112016043342771-pat00029
)의 최대 공약수와 출력 속도인 FR(1/s) 간의 상관관계를 판단하여 시뮬레이션의 결과 데이터로 생성할 수 있다.
상기 구동 주파수 선정 단계(S3000)는 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도(FF, fill factor) 값을 입력받아, 목표 FF로 설정할 경우, 상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 설정한 목표 FF에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수를 산출할 수 있으며,
상기 목표 설정 단계(S1000)에서 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도(FR, frame rate) 값을 입력받아, 목표 FR로 설정할 경우, 상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 설정한 목표 FR에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수를 산출할 수 있다.
이 때, 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도(FF, fill factor) 값과 출력 속도(FR, frame rate) 값을 입력받아, 목표 FF 및 목표 FR로 설정할 경우, 상기 분석 단계(S2000)는 상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 해상도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하여 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하고, 상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 속도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하여 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석할 수 있다.
이 때, 상기 분석 단계(S2000)는 상술한 과정과 동일하게 이루어진다.
다만, 상기 구동 주파수 선정 단계(S3000)는 상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FF에 만족하거나 그 이상에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수 그룹을 산출하고,
산출한 목표 FF에 만족하거나 그 이상에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수 그룹 중 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FR에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수를 산출할 수 있다.
즉, 상기 구동 주파수 선정 단계(S3000)는 상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 다양한 픽셀값에 대한 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션의 결과 데이터를 토대로, 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FF에 해당되는 (nx+ny)max 값을 추출할 수 있으며, 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수의 정수비인
Figure 112016043342771-pat00030
를 이용하여, 상기 레이저 스캐너의 고해상도(고화질) 리사쥬 스캐닝이 가능한 최적의 구동 주파수를 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FF에 해당되는 (nx+ny)max 값은 목표 FF를 만족하기 시작하는 (nx+ny)값으로서 (nx+ny)max 값 이상의 (nx+ny) 값들 역시 목표 FF를 만족하는 것이다.
이에 따라, 고속 리사쥬 스캔 뿐만 아니라, 동시에 고해상도(고화질) 리사쥬 스캔이 가능하게 하기 위해서,
상기 구동 주파수 선정 단계(S3000)는 상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 결과 데이터를 이용하여, 산출한 목표 FF에 만족하거나 그 이상에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수 그룹 중 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FR에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수를 산출할 수 있다.
즉, 상기 구동 주파수 선정 단계(S3000)는 상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 다양한 픽셀값에 대한 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션의 결과 데이터를 토대로, 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도가 목표 FF을 만족하는 구동 주파수 그룹 중 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FR에 해당하는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수(
Figure 112016043342771-pat00031
)의 최대 공약수를 추출할 수 있어, 상기 레이저 스캐너의 고속 리사쥬 스캐닝이 가능한 최적의 구동 주파수를 산출할 수 있다.
이 때, 상기 구동 주파수 선정 단계(S3000)는 산출한 목표 FF에 만족하거나 그 이상에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수 그룹 중 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FR에 해당되는 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수 그룹이 둘 이상일 경우,
상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도가 가장 큰 구동 주파수로 상기 레이저 스캐너의 구동 주파수를 설정함으로써, 고속, 고화질을 동시에 만족하는 리사쥬 스캐닝을 위한 구동 주파수를 선정할 수 있다.
상기 구동 단계(S4000)는 상기 구동 주파수 선정 단계(S3000)에서 산출한 목표 FF 및 목표 FR을 모두 만족하는, 고속, 고해상도(고화질) 리사쥬 스캐닝을 위한 최적의 구동 주파수로 상기 레이저 스캐너의 리사쥬 스캐닝을 실제로 구동시킬 수 있다.
도 10은 상기 구동 단계(S4000)의 실제 결과를 나타낸 예시도이다. 도 10에 나타난 바와 같이, 종래의 공진 주파수를 구동 주파수로 이용한 리사쥬 스캐닝에 비해, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법을 통해서 산출한 최적의 구동 주파수를 이용한 결과, 가장 빠르고 높은 해상도를 갖는 리사쥬 패턴의 구현이 가능하여, 효율적으로 레이저 스캐너의 구동을 제어할 수 있다.
이러한 고속, 고해상도를 위한 리사쥬 패턴을 HRHF(High resolution and high frame rate) 리사쥬 스캐닝이라 하는 것이 바람직하다.
즉, 다시 말하자면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법은 최적의 fill factor를 갖는 레이저 스캐너의 구동 주파수를 산출하고, 이 중 최적의 frame rate를 갖는 레이저 스캐너의 구동 주파수를 추출하여, 고속, 고해상도(고화질)를 동시에 만족할 수 있는 레이저 스캐너의 구동 주파수를 제공할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한 정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도(FF, fill factor) 값 또는 출력 속도(FR, frame rate) 값을 입력받아, 목표 FF 또는 목표 FR로 설정하는 목표 설정 단계(S1000);
    상기 스캐너에서 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하는 분석 단계(S2000);
    상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 결과 데이터를 토대로, 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FF 또는 목표 FR를 만족하는 상기 스캐너의 구동 주파수를 산출하는 구동 주파수 선정 단계(S3000); 및
    상기 구동 주파수 선정 단계(S3000)에서 산출한 구동 주파수로 스캐너의 리사쥬 스캐닝을 실제 구동시키는 구동 단계(S4000);
    로 이루어지며,
    상기 분석 단계(S2000)는
    상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 통한, 리사쥬 스캐닝의 속도를 분석할 경우,
    상기 스캐너의 구동 주파수(
    Figure 112017021034923-pat00051
    )의 최대 공약수와 출력 속도 간의 상관관계를 판단하여 결과 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 목표 설정 단계(S1000)에서
    외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도(FF, fill factor) 값을 입력받아, 목표 FF로 설정할 경우,
    상기 분석 단계(S2000)에서
    상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 해상도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하는 것을 특징으로 하는 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 목표 설정 단계(S1000)에서
    외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도(FR, frame rate) 값을 입력받아, 목표 FR로 설정할 경우,
    상기 분석 단계(S2000)에서
    상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 속도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하고, 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하는 것을 특징으로 하는 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 목표 설정 단계(S1000)에서
    외부로부터 원하는 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도(FF, fill factor) 값과 출력 속도(FR, frame rate) 값을 입력받아, 목표 FF 및 목표 FR로 설정할 경우,
    상기 분석 단계(S2000)에서
    상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 해상도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하여 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하고,
    상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝의 속도가 나타나도록 리사쥬 스캐닝을 시뮬레이션하여 시뮬레이션의 결과 데이터를 분석하는 것을 특징으로 하는 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 분석 단계(S2000)는
    상기 스캐너에서 설정 가능한 모든 픽셀 값에 대한 리사쥬 스캐닝 시뮬레이션을 통한, 리사쥬 스캐닝의 해상도를 분석할 경우,
    상기 스캐너의 구동 주파수(
    Figure 112016043342771-pat00032
    )의 정수비(
    Figure 112016043342771-pat00033
    ) 합(
    Figure 112016043342771-pat00034
    )과 출력 해상도 간의 상관관계를 판단하여 결과 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법.
  6. 삭제
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 구동 주파수 선정 단계(S4000)는
    상기 분석 단계(S2000)에서 분석한 결과 데이터를 토대로,
    상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 해상도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FF와 일치하거나 그 이상에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수 그룹을 산출하고,
    산출한 목표 FF와 일치하거나 그 이상에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수 그룹 중 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FR에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수를 산출하는 것을 특징으로 하는 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 구동 주파수 선정 단계(S4000)는
    산출한 목표 FF와 일치하거나 그 이상에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수 그룹 중 상기 스캐너의 리사쥬 스캐닝의 출력 속도가 상기 목표 설정 단계(S1000)에서 설정한 목표 FR에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수 그룹이 둘 이상일 경우,
    산출한 목표 FF와 일치하거나 그 이상에 해당되는 상기 스캐너의 구동 주파수 그룹 중 출력 해상도가 가장 큰 구동 주파수로 상기 스캐너의 구동 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 고속, 고화질 광학 시스템을 위한 스캐너의 리사쥬 스캔 방법.

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