KR19990071606A - 주사장치및상기주사장치를내장하는장치 - Google Patents

Abstract

반사 측정 기준면(31)을 갖는 주사 소자와 특히, 상기 주사 소자의 회전 위치에 대한 측정 신호(j_z)를 인가하는 위치 검출 시스템(80)을 포함하는 광학 주사 장치가 개시되어 있다. 주사 장치는 주사 소자를 소정의 평형 위치에 있도록 하는 전자기 베어링에 의해 지탱된다. 확실한 동작 개시는 상기 평형 위치에서 주사 소자의 고유 주파수(f_b)에 근접한 주파수에 대해 상기 신호를 선택적으로 증폭하는 것에 의해 성취된다.

Description

주사 장치 및 상기 주사 장치를 내장하는 장치

상기한 주사 장치는 EP-A-459 585호에 공지되어 있다. 공지된 주사 장치는 영구 자기체(magnetic body)에 내장된 다각형 거울로 이루어진 회전자와, 회전축을 중심으로 상기 거울을 구동하며 회전자의 위치를 정하기 위한 코일 세트와, 회전자의 자유도를 검출하는 측정 시스템을 포함하고 있다.

측정 시스템은 코일을 통해 전기 흐름을 제어하기 위해 처리 유닛에 의해 사용되는 신호를 발생한다. 이같은 방식으로 회전자는 회전자와의 어떠한 기계 접촉없이 코일에 대해 위치가 정해질 수 있다. 회전자는 영구 자기체가 상기 회전축을 중심으로 회전 대칭적이지 않은 영구 자계를 발생하는 방식으로 몇몇 코일로 교류 자계를 발생함으로써 구동될 수 있다.

코일에 의해 자기체상에 가해진 전자기력은 회전 방향으로 회전자의 평형 위치를 정하게 된다. 상기 코일로 교류 자계를 발생함으로써 일단 회전자가 회전하면 회전자를 구동하는 것이 가능하지만 상기 교류 자계는 회전자가 정지 상태로 되면 회전자에 의해 확실히 회전하지는 않는다.

본 발명은 코일 수단을 지지하는 프레임과, 영구 자기 수단과 조사빔을 편향시키는 편향 수단을 포함하는 회전자와, 상기 회전자의 평형 위치가 회전 방향으로 정해지도록 하며 상기 회전자에 의해 회전축을 중심으로 회전 방향으로 회전시키는 동안 상기 프레임에 대해 상기 회전자를 지탱하기 위한 자기 베어링 수단과, 상기 회전자를 구동하도록 동작 주파수에서 상기 코일 수단을 여자하는(energizing) 정류(commutation) 수단을 구비하는 주사 장치에 관한 것이다.

또한 본 발명은 조사빔에 의해 피사체에 정보를 기록하는 장치에 관한 것으로서, 상기 기록 장치는 조사원(radiation source) 및/또는 조사 검출기와 상기 피사체 및/또는 검출기에 대해 상기 조사빔을 움직이는 주사 장치를 포함한다.

또한 본 발명은 조사빔에 의해 피사체로부터 정보를 판독하는 장치에 관한 것으로서, 상기 판독 장치는 조사 검출기와 상기 피사체에 대해 상기 조사빔을 움직이는 주사 장치를 포함한다.

도 1은 광 테이프를 주사하는 장치의 기본적인 소자들을 도시한 도면.

도 2는 주사 장치의 일부의 분해도.

도 3은 주사 장치에서 다각형 거울의 위치를 점검하기 위한 광 검출 시스템의 원리를 도시한 도면.

도 4는 다각형 거울에 제공된 스트립 패턴의 일실시예도.

도 5는 다각형 거울의 회전 위치에 의존하며 상기 패턴에 의해 얻어지는 신호를 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 주사 장치의 원리를 도시한 도면.

도 7은 정류 수단의 상세한 설명도.

도 8은 레이저 프린터의 회로도.

도 9는 조사빔에 의해 주사될 수 있는 화상 디스플레이 패널을 갖는 화상 디스플레이 장치의 회로도.

도 10은 적외선 카메라의 회로도.

본 발명의 목적은 제1 단락에 규정된 바와 같은 주사 장치를 제공하는데 있으며, 주사 장치의 여자 상태에서 상기 회전자는 확실히 회전하기 시작한다. 이러한 목적을 성취하기 위해서 본 발명에 따른 주사 장치는, 상기 회전자의 회전 위치에 따라 신호를 발생하는 검출 수단과, 여파된 신호를 발생하는 필터 수단을 더 포함하며, 상기 정류 수단은 상기 신호에 따라 상기 코일 수단을 여자하게 하고, 상기 필터 수단은 상기 평형 위치 주위의 회전 움직임에 대해 상기 회전자의 고유 주파수에 근접하는 주파수에 대해서는 상대적으로 높은 값의 진폭 변환 함수를 가지고 상기 동작 주파수에 근접하는 주파수에 대해서는 상대적으로 낮은 값의 진폭 변환 함수를 갖는 것을 특징으로 하는 주사 장치이다.

본 발명은 다음에 기초한다. 주사 장치가 여자될 때, 자기 베어링은 회전자의 위치를 평형 위치로 정한다. 이 위치는 검출 수단에 의해 감지되고 정류 수단의 정류 상태는 검출된 위치에 따르게 된다. 주사 장치의 환경으로부터의 기계적 외란 때문에 또는 자기 베어링의 자계의 변동 때문에, 회전자는 고유 주파수에서 상기 평형 위치 주위를 진동할 것이다. 이 고유 주파수는 회전자의 질량 관성 모멘트(mass moment of inertia)에 의존하며 자기 베어링에 의해 야기되는 힘에 의존한다. 이러한 진동은 검출 수단에 의해 검출되고 또다른 코일 수단의 여자한다. 자기 베어링은 마찰이 없으며 코일 수단의 여자는 회전자의 고유 주파수에 근접한 주파수에 대해 보다 강하기 때문에, 회전자는 상기 평형 위치 주위를 상기 고유 주파수로 진동하기 시작한다. 회전자가 회전하기 시작하여 위치에 이를 정도로 이 진동의 진폭이 크게되기 까지 상기 진폭의 진동은 급격히 증가한다. 사실상, 평형 위치는 회전자의 움직임을 그 고유 주파수에서 증폭함으로써 불안정하게 되었다. 동작 주파수에 근접하는 주파수에 대해서, 이 증폭은 상기 정류 수단에서 클리핑(clipping)을 야기하므로 바람직하지 못하며 회전자의 불규칙한 구동 및 회전자의 대응하는 진동을 일으킨다. 선택적 증폭은 매우 간단한 수단으로 성취될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 기준으로 동일 코일이 자기 베어링에 대해 사용되고 교류 자계의 발생을 위해 사용될 때 회전자를 회전시키기 시작하는 것을 알 수 있었다. 동일 코일이 사용되는 경우, 회전자가 상기 평형 위치에 있는 경우 회전자에 가해질 수 있는 토크가 없도록 상기 베어링의 자계와 교류 자계는 평행하게 된다. 이러함에도 불구하고, 본 발명에 따른 기준은 항상 존재하는 회전자의 짧은 편위(excursion)가 회전자에 의해 진동시켜wu서 회전자에 토크를 가하는 것이 가능한 위치로 움직이게 하기 때문에 회전자가 확실히 회전 상태로 설정되게 한다.

EP-A-105 851호는 증가하는 진폭으로 진동시키기 위한 자기 저항 모터를 개시하고 있다. 그러나 이 진동은 회전자 극(pole)을 특수 설계함으로써 또한 고정 주파수의 교류 전류를 갖는 상기 자기 저항 모터의 코일을 여자함으로써 야기된다.

본 발명에 따른 주사 장치의 일실시예는 상기 높은 값은 적어도 상기 낮은 값의 5배이며 정류 수단(66)에 의해 여자된 코일 수단(8)의 적어도 일부는 코어가 없는(coreless) 것을 특징으로 한다. 이러한 기준 때문에, 회전자의 동작 개시(start-up) 동안 회전자에 큰 전자기력을 발생하는 것이 가능해지며 동시에 코일의 가열(heating)은 제한된다. 코어 없는 코일을 사용 때문에 자기 포화 효과는 제한요인이 아니며 상기 전자기력은 상기 코일을 통해 발생된 저항 손실로 인한 코일의 가열에 의해서만 제한된다. 상기 기준 때문에 상기 전류는 상기 가열이 제한되도록 회전자가 움직이는 짧은 기간에 대해서만 크다. 선택적 증폭은 10 또는 20배로 증가될 수도 있으며 그 결과 회전자의 움직임 시간을 단축시킨다.

본 발명에 따른 주사 장치의 일실시예는 상기 신호가 상기 고유 주파수 미만의 크로스오버 주파수를 갖는 고대역 필터에 의해 정류 수단에 교류 접속되는 것을 특징으로 한다. 상기 신호가 회전자의 회전 위치를 나타냄에 따라, 이는 회전자의 느린 움직임 때문에 첫눈에 감지할 수 없으며, 회전자의 동작 개시를 더욱 어렵게하는 것처럼 위치 정보를 잃게된다. 그러나, 교류 접속은 회전자의 동작 개시를 막지 않는다. 교류 접속은 상기 신호의 직류 성분을 보정하기 위한 조정 없이는 해낼 수 없기 때문에 유리하다.

본 발명에 따른 주사 장치의 일실시예는 상기 검출 수단이 회전자 위치의 함수로서 사인파 신호를 발생하게 하는 것을 특징으로 한다. 이 기준 때문에 일단 회전자가 원하는 회전 속도로 회전하면 상기 신호는 1개의 주파수 성분을 포함한다. 이는 또다른 주파수 성분의 부재가 주사 장치에서 여자되는 공진 가능성을 줄이기 때문에 유리하다. 이와 같은 공진은 조사빔의 경로에 영향을 미치고 본 발명에 따른 장치의 정보 및/또는 영상 품질에 영향을 미치기 때문에 가급적 피한다.

본 발명에 따른 주사 장치의 일실시예는 상기 정류 수단이 상기 여파된 신호에 비례하는 전류로 상기 코일 수단을 여자하게 하는 것을 특징으로 한다. 이는 입력 신호에 비례하는 출력을 갖는 전류원만을 필요로 하기 때문에 상기 정류 수단을 성취하기 위해서 매우 간단한 방법이다.

본 발명에 따른 주사 장치의 일실시예는 상기 영구 자기 수단이 상기 회전축에 평행한 자화 방향을 가지며, 상기 영구 자기 수단이 상기 회전자의 원주 방향을 따라 진폭이 변화하는 자계를 발생하게 하는 것을 특징으로 한다. 이러한 기준 때문에 상기 영구 자기 수단은 EP-A-459 585호에 개시된 자기 베어링 수단의 가동 부분으로서 사용될 수도 있다.

본 발명에 따른 주사 장치의 일실시예는 상기 필터 수단이 상기 고유 주파수보다 2배 이상인 크로스오버 주파수를 갖는 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 기준 때문에 회전자는 회전자의 고유 주파수가 변화되는 경우에도 움직일 것이다. 이는 자기 베어링 수단에 의해 회전자에 적용된 자기력의 변화에 의해 예를 들면, 중력계에 대해 주사 장치의 또다른 회전으로 인해 야기될 수 있다.

본 발명은 정보 캐리어에 정보를 판독 및/또는 기록하는 장치로서, 조사빔을 발생하는 조사원과 상기 정보 캐리어에 대해 상기 조사빔을 움직이기 위한 본 발명에 따른 주사 장치를 포함하는 정보 판독 및/또는 기록 장치에 관한 것이다. 이와 같은 장치의 본 발명에 따른 주사 장치의 사용은 회전자가 매우 높은 주파수로 회전할 수 있기 때문에 높은 통신 속도를 얻을 수 있는 대단한 이점을 갖는다. 또한, 회전자가 빠르고 확실하게 움직이기 시작하고, 상기 장치를 빠르고 확실하게 움직이게 한다. 이와 같은 장치는 예를 들면, 정보를 기록 및/또는 재생하기 위한 레이저 프린터나 광학 테잎 장치일 수 있다.

또한 본 발명은 디스플레이에 정보를 디스플레이하는 장치에 관한 것으로서, 상기 디스플레이 장치는 조사빔을 발생하는 조사원과 상기 조사빔을 변조하기 위한 수단과 상기 디스플레이위에 상기 조사빔을 주사하는 본 발명에 따른 주사 장치를 포함한다. 이와 같은 장치는 예를 들면, EP-A-517 517호나 EP-A-374 857호에 개시된 장치일 수 있다. 본 발명에 따른 주사 장치는 디스플레이 장치의 빠르고 확실한 동작 개시를 가능케한다.

또한 본 발명은 영상을 전기적 신호로 변환하는 장치에 관한 것으로서, 상기 변환 장치는 조사 감음 센서와 상기 센서에 상기 영상을 비추는 본 발명에 따른 주사 장치를 포함한다. 이와 같은 장치는 US-A-3,706,484호에 개시된 적외선 카메라일 수 있다. 본 발명에 따른 기준은 이와 같은 장치의 신뢰도를 개선한다.

이제 상기 도면들을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 테잎 형태로 기록 캐리어를 주사하는 장치의 기본적인 소자들을 도시하고 있다. 이 기록 캐리어(1)는 공급 릴(supply reel)(3)로부터 고정 유도 소자(4)를 통해 테이크업 릴(take-up reel)(2)로 직접 전해진다. 이 릴들은 분리 모터(도시안됨)에 의해 구동된다. 테잎 이동 방향은 화살표로 표시된다. 상기 주사 장치는 주사빔(b)을 공급하는 조사원 검출 유닛(10)과 주사빔을 테잎상의 조사 지점(radiation spot)(V)에 초점을 맞추는 대물 렌즈(30)에 대해 (예를 들면 평행)빔을 반사시키는 다각형 회전 거울(20)을 포함한다. 다각형 거울은 예를 들면 다각형 거울의 회전축에 평행하게 확장하는 10개의 거울면(f₁-f₁₀)을 포함한다. 동작중, 다각형 거울(20)은 화살표(22)로 표시된 방향으로 회전한다. 빔(b)의 조사 경로 즉, 도면의 f₂로 회전하는 각 거울면은 대물 렌즈(30)의 입구 동공(entrance pupil)을 교차하여 테잎 이동 방향(5)에 수직하게 화살표(25)의 방향으로 빔(b)을 움직일 것이다. 이 렌즈에 의해 형성된 조사 지점(V)은 그후에 방향(5)에 수직한 방향으로 확장하는 트랙을 주사한다. 제2, 제3 등등의 트랙은 거울면(f₁,f₁₀, 등)에 의해 연속하여 주사된다.

빔(b)은 예를 들면 48。의 각으로 편향된다. 대물 렌즈는 예를 들면 1.25mm의 유효 초점 거리와 0.45의 개구수(numerical aperture)를 갖는다. 그 후에 주사점(V)은 예를 들면 수직 방향으로 1mm의 거리를 지나 이동될 수 있다. 이 같은 방식으로, 테잎 이동 방향(5)에 수직인 방향으로 1mm의 길이를 갖는 트랙을 기록 및 판독하는 것이 가능해진다. 기록된 테잎을 판독하는 것은 테잎(1)에 의해 반사된 빔이 동일 광학 경로를 조사원 검출 유닛(10)에 대해 역방향으로 가로지르기 때문에 기록하는 것에 대해 유사한 방식으로 이루어진다. 정보 신호와 초점 오류 신호와 트래킹 오류 신호는 광학 오디오 디스크(CD) 플레이어에서와 유사한 방식으로 얻어진다.

조사원 검출 유닛은 예를 들면 780nm의 파장을 갖는 고전력 다이오드 레이저를 포함한다. 대물 렌즈가 0.45의 NA를 가지는 경우, 콤팩트 디스크 시스템의 것과 유사한 해상력을 얻을 수 있다. 다음에 1비트/㎛의 정보 밀도가 얻어질 수 있으며, 12.7mm의 폭과 42m의 길이를 갖는 테잎은 50 기가 바이트의 정보를 저장할 수 있다.

트랙 방향의 정보 밀도는 트랙이 약 1600비트를 포함하도록 예를 들면 0.6㎛/비트이다. 다각형 거울의 공칭 회전 주파수는 예를 들면 초당 2000회이다. 10개의 거울면을 갖는 다각형 거울의 주사 주파수는 20kHz이다. 트랙당 1600비트로 초당 32메가 비트의 비트 전송률이 성취된다. 트랙 주기는 예를 들면 1.6㎛인 등급이다.20kHz의 주사 주파수에서 테잎 속도는 판독 및 기록시에 3.2cm/초이다. 이는 복잡한 테잎 전송 장치를 필요로 하지 않는 비교적 낮은 속도이다.

도 2는 주사 장치의 일부의 분해도이다. 주사 장치는 코일(8) 세트를 지지하는 프레임(7)을 포함한다. 영구 자석(9)은 코일(8)의 자계에 놓이며 다각형 거울(20)내에 보관된다. 도 2는 밀폐된 틀(air tight housing)을 형성하는 몇몇 부분을 더 도시하며, 다각형 거울이 거의 마찰없이 회전할 수 있도록 내부에 낮은 기압을 허용한다. 자석(9)은 방향(9a) 즉, 다각형 거울의 회전축(20a)에 평행하게 자화된다. 영구 자석(9)은 균일하게 자화되지만, 2개의 평평한 면(9b, 9c) 때문에, 다각형 거울(20)의 원주 방향을 따라 변화하는 자계를 발생한다. 이 변화로 인해, 코일(8a-8d)을 여자함으로써 다각형 거울(20)을 구동하는 것이 도 7에 도시된 바와 같이 가능해진다.

다각형 거울은 전자기적으로 지탱되며 6 정도의 자유성으로 움직일 수 있다. 이 움직임은 가능하면 보정될 수 있도록 검출되어져야 한다. 이 목적을 위해, 3개의 축을 따르는 다각형 거울의 움직임과 이들 축중 2개 사이의 기울기를 측정할 수 있는 위치 검출 시스템이 제공된다. 또한 이 시스템은 그 회전축에 관한 다각형 거울의 회전을 측정하는 가능성을 제공한다. 이 시스템은 간단한 세트업(set-up)을 가지며, 최대 길이를 갖는 측정 신호를 효과적으로 얻도록 하는데 사용되는 이용 가능한 측정 조사를 갖는다.

도 3은 위치 검출 시스템의 원리를 설명하고 있다. 이 시스템은 구면 소자(23)가 배치되는(도 1 참조) 경우에 다각형 거울의 측면에 배치된다. 도 3에서, 참조 번호(33)는 조사빔(40)을 내뿜는 다아오드 레이저를 나타낸다. 이 빔(40)은 우선 시준 렌즈(35)에 의해 평행 빔으로 변환된다. 이어서, 빔(40)은 분리면(37)을 갖는 분리 입방체(36)에 입사되며 이 분리 입방체는 측정 빔(40)의 일부를 다각형 쪽으로 측정 서브빔(50)으로서 반사한다. 이 다각형은 면(31)으로 표시되며 도 1에서 볼 수 있고 이하 기준면이라 부른다. 이 면(31)은 반사성이 있고, 그 중심에는 도 1에도 도시되고 또한 반사성이 있는 구면 소자(23)를 지탱하고 있다. 분리 입방체에 의해 반사되지 않는 측정빔(40)의 일부는 반사기(38)를 통해 통과되며, 이 반사기는 기준면(31)의 구면 소자(23)를 향해 측정 서브빔(45)으로서 이 부분을 반사한다. 우선 이 측정 서브빔은 대물 렌즈(39)에 의해 구면 소자(23)의 만곡의 중심에 초점이 맞춰진다. 상기 소자(23)에 의해 반사된 측정 서브빔은 다시 대물 렌즈(39)를 가로질러 반사기(38)에 의해 빔 스플리터(beam splitter)(36)를 향해 반사되며 빔 스플리터는 복수의 검출 소자(71-78)를 포함하는 조사 감응 검출 시스템(60)을 향해 빔의 일부(45)를 반사한다. 측정 서브빔을 수렴빔(converging beam)(55)으로 변환하는 렌즈(41)는 빔 스플리터와 검출 시스템(60) 사이에 배치된다. 다각형 거울이 도면에 평면 방향인 X방향과 도면의 평면에 수직인 Y방향으로 움직이는 경우, 제1 측정 서브빔(45)에 의해 검출 평면에서 형성된 조사 지점은 검출 시스템(60)의 소자들에 대해 각각 X방향과 Y방향으로 움직인다. 이 움직임은 검출 소자의 출력 신호를 공지한 방법으로 조합함으로써 측정될 수 있다. 원통형 렌즈(34)는 다각형의 Z방향으로의 움직임을 측정하기 위해 조사 경로에 배치된다. 이 렌즈(35)는 다이오드 레이저를 비점 수차 빔(astigmatic beam)으로 변환한다. 기준면에 의한 반사후에, 이와 같은 빔은 검출면에 조사 지점을 형성하며, 이 조사 지점은 구면 소자(23)의 만곡 중심의 빔의 초점 정도에 따르는 모양을 갖는다. 빔이 이 지점에서 뚜렷하게 초점이 맞춰지면, 즉 기준면이 위치 검출 시스템에 대해 정확한 위치를 가지면, 상기 조사 지점은 원형이 된다. 기준면의 위치가 원하는 위치에서 벗어나는 경우, 즉 빔이 상기 만곡 중심에서 더 이상 뚜렷하게 초점이 맞춰지지 않는 경우, 상기 조사 지점은 타원형을 갖는다. 조사 지점의 형태와 다각형 거울의 기준면의 Z위치는 검출 시스템(60)에 4분원 검출기(four-quadrant detector)에 의해 공지한 방법으로 검출될 수 있다.

빔 스플리터에 의해 반사된 제2 측정 서브빔(50)은 기준면(31)의 평평한 부분에 입사된다. 이 빔은 기준면에 의해 반사되고 그의 일부는 빔 스플리터에 의해 검출 시스템(60)을 통과하며 또한 빔은 렌즈(41)에 의해 수렴된다. 기준면(31)이 X 및/또는 Y축에 대해 기울어지는 경우, 제2 측정 서브빔(50)에 의해 검출면에 형성된 조사 지점은 X 및/또는 Y 방향으로 검출 시스템(60)의 검출 소자(71-74)를 가로질러 움직여 이들 기울기가 측정되도록 한다.

기준면의 평평한 부분의 영역과 원주 방향에 변화하는 반사 계수를 제공함으로서, 도 1의 영역(24)으로 표시되는 바와 같이, 제2 측정빔의 세기는 다각형이 회전하는 동안 감소하거나 증가할 것이다. 그러므로, 다각형 거울의 회전 위치 또는 회전 주파수가 결정될 수 있다. 상기 영역(24)은 어둡거나 흐린 영역, 또는 거칠게하거나 격자의 제공으로 얻어진 확산 영역으로 이루어진다. 반사 계수는 원주 방향을 따라 몇몇의 최대(maxima) 및 최소(minima)가 된다. 제2 측정 서브빔(50)에 의해 발생된 검출기 신호는 회전당 대응하는 최소 및 최대수를 갖는다.

영역(24)이 360。로 반사의 모노토닉 선형 변화를 가지면, 검출기 신호는 1회전에 대응하는 기간을 갖는 톱니형 신호이다. 선형으로 증가하거나 감소하는 반사는 흐림 정도를 선형으로 변화시킴으로써 얻어질 수 있거나, 기준면에 360。로 스트립이 제공되는 경우에 스트립 밀도를 선형으로 변화시켜 얻어질 수 있다.

검출 시스템(60)은 도 3의 윗부분에 하면도로 도시되어 있다. 이 시스템은 검출 소자(71, 72, 73, 74와 76, 77, 78, 79)를 각각 갖는 2개의 4분원(70, 75)을 포함한다. 검출 소자(71, 72, 73, 74)의 신호는 a, b, c, d로 표시되고, 검출 소자(76, 77, 78, 79)의 신호는 p, q, r, s로 표시되며, X축, Y축, Z축 방향의 번역(translation)(Mx, My, Mz)은 각각 다음과 같이 주어진다.

Mx = (p+s)-(q+r)

My = (p+q)-(r+s)

Mz = (p+r)-(q+s)

그리고, X, Y, Z축에 대한 회전(j_x, j_y, j_z)은 다음과 같이 주어진다.

j_x= (a+b)-(c+d)

j_y= (a+d)-(b+c)

j_z= (a+b+c+d)

여기서, 신호(j_z)는 기준면에 의한 서브빔(50)의 반사를 나타낸다.

도 4는 기준면에 제공될 또다른 패턴(pattern)을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 패턴은 각각이 180。로 확장하는 2개의 스트립 그룹(85, 86)을 포함한다. 각 그룹에서, 스트립의 밀도(87)는 초기에 증가하여 그후에 감소한다. 회전 위치(phi)에 따라, 이 빔의 세기는 변화되어 이 빔에 의해 도 5에 도시된 바와 같은 검출기 신호가 발생된다.

도 5에서, 회전 위치(phi)는 수평으로 구획되고 서브빔(50)의 반사를 나타내는 검출기 신호(j_z)의 값은 임의의 유닛에 수직으로 구획된다. 수직선(83, 84) 사이의 간격은 1회전에 대응한다. 1회전 동안, 사인 곡선 신호(j_z)는 4번 신호를 바꾼다. 이 신호(j_z)는 다각형을 회전 방향으로 직접 구동하는데 매우 적합하다.

도 6은 본 발명에 따른 주사 장치의 원리를 도시하고 있다. 4분원 검출기(70)와 결합된 처리 전자 회로에 의해 인가된 신호(j_z)는 저항(R)과 캐패시터(C)로 개략적으로 도시한 교류 결합(67)과 필터(66)에 의해 여파된 신호(k_z)로 변환된다. 필터(66)는 자기 베어링내의 다각형(20)의 고유 주파수(f_b)의 약 절반인 크로스오버 주파수(f_a)를 갖는다. 이 크로스오버 주파수(f_a)이하의 범위의 주파수를 갖는 신호는, 코일(8)이 주사 장치의 정상 동작에서 여자되는 동작 주파수(f_c)에 근접한 신호만큼 낮게 약 10회 감쇠되어 송신된다.

도 7은 정류 수단의 상세한 설명도이다. 정류 수단은 도 2에 도시된 8개의 코일(68a-68f)중 하나에 각각이 전기적 전류를 공급하는 8개의 전력 증폭기(68a-68g)를 포함한다. 각 전류는 2종류의 신호(Mx, My, Mz, j_x, j_y, j_z)에 비례한다. 본 회로도에 따라 코일(8a-8h)을 여자함으로써, 다각형 거울은 전자기적으로 지탱되고 회전 방향으로 구동된다. 다각형 거울을 회전 방향으로 구동하기 위한 구동력은 여파된 신호(k_z)에 선형으로 비례하는 전류로 코일(8a-8d)을 여자함으로써 얻어진다. 코일(8a, 8c)의 전류는 여파된 신호(k_z)에 따라 동시에 증가하거나 감소한다. 코일(8b, 8d)의 전류에 대해서도 적용된다. 그러므로, 다각형의 X 및 Y방향의 위치(도 3 참조)는 여파된 신호(k_z)에 의해 영향을 받지 않는다.

도 4에 도시된 패턴은 자석(9)에 대해 위치되어 전자기 베어링의 평형 위치가 예를 들면 도 5에 도시된 표시(82, 83, 84)에 대응한다. 주사 장치가 여자될 때, 코일(8b, 8d)은 다각형(20)의 위치를 정하기 위해 여자된다. 이 여자는 자석(9)의 비대칭 회전과 코일(8b, 8d)에 의해 발생된 자계의 비대칭 회전으로 인한 평형 위치로 다각형(20)을 구동할 것이다. 그러나, 다각형(20)은 그 주위에 발생된 기계적 진동과 코일의 초기 여자에 의해 주어진 그 질량 관성 및 속도로 인한 상기 평형 위치의 작은 편위(excursion)를 항상 만들 것이다. 이들 편위는 신호(j_z)의 변화를 가져오며, 코일(8b, 8d)에 의해 발생된 자계의 대응 변화를 가젼온다. 자기 베어링이 거의 마찰없이 다각형을 지탱하고 신호(j_z)가 다각형의 고유 주파수(f_b)에서 선택적으로 증폭되기(k_z) 때문에, 다각형은 평형 위치 이상의 위치(90) 정도에 이를 때까지 회전 방향으로 진동할 것이며 그 후에 회전하기 시작한다.

도 8은 레이저 프린터(90)의 원리를 도시하고 있다. 이와 같은 프린터에서 감광층은 우선 주사 레이저 빔에 의해 기입되어(inscribe) 있다. 이어서, 이 층은 잉크 경로(ink bath)를 통해 통과되어 종이위에 인쇄된다. 연속선을 기입하기 위해 샤프트(shaft)(93) 주위에서 회전되는 롤러(91)에 감광층(92)이 제공될 수 있다. 선 주사는 예를 들면 6개의 반사면(f)을 갖는 다각형 거울(20)에 의해 성취될 수 있다. 참조 번호(30)는 조사원(11), 예를 들면 매체(92)에 조사 지점(V)을 형성하기 위해 조사선이 거울면(f)에 의해 반사되는 고전력 다이오드 레이저로부터의 조사선의 초점을 맞추는 대물 렌즈를 표시한다. 레이저 빔의 세기는 다이오드 레이저를 통해 전류를 변조함으로써 또는 분리, 예를 들면 음향 광학이나 전기 광학 변조기(96)에 의해, 기록될 정보에 따라 변조된다. 레이저 프린터의 확실한 동작 개시를 얻기 위해서는, 장치에 도 6을 참조하여 설명한 위치 검출 시스템(80)과 필터(66)가 제공된다.

도 9는 화상이 반사하는, 조사 감응성, 즉 조사-기입가능(radiation-inscrible) 화상 디스플레이 패널(110)에 의해 발생되는 화상 디스플레이 장치(100)를 도시하고 있다. 영상 투사 장치에 이와 같은 패널을 사용하는 것은 유럽 특허 출원 제0,517,517호에 개시되어 있다. 종래의 액티브 매트릭스 패널과 비교하여 조사-기입가능 패널이 갖는 이점은 패널 표면에 전자 스위치와 도전 전극을 제공하는 것이 필요치 않고 이 패널이 여간해서 어떠한 조사선도 흡수하지 않기 때문에 높은 광 효율을 그와 함께 성취할 수 있는 것이다.

변조기(127)에 의해 이 패널은 조사원, 바람직하게는 레이저를 수용하는 유닛(125) 뿐만아니라 디스플레이될 정보 예를 들면 비디오 신호가 적용되는 빔을 형성하는 광학 시스템으로부터 생겨난 기록빔(130)에 의해 선-연속 주사되어 레이저 빔은 변조기(127)에 의해 정보를 따라 세기 변조된다. 레이저 빔(130)은 빠라게 회전하는 다각형 거울(20)에 입사되고 나서, 매우 느리게 움직이며 진동면 거울이나 제2 다각형 거울(20) 등에 의해 형성되는 제2 주사 소자(131)에 입사된다. 주사 소자(131)는 패널(100) 방향으로 빔을 반사한다. 다각형 거울(20)은 패널의 감광층에 형성된 조사 지점이 선을 그리는 방식으로 수렴빔(130)을 반사한다. 제2 주사 소자(131)는 선 방향에 직각인 제2 방향으로 이 조사 지점의 상대적으로 느린 움직임을 보증한다. 따라서, 패널(110)의 감광층(113)은 2개의 차원으로 주사되고 픽셀의 2차원 매트릭스가 기록된다. 기록빔에 의해 화상 디스플레이 패널을 주사하기 위한 다각형 거울의 사용은 일본 특허 출원 제62-56931호의 영문 요약서에 공지되어 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 기록 시스템을 갖는 패널(110)은 영상 투사 장치에 상용될 수 있다. 이 장치에는 조사원(140)과 빔-형성 광학 시스템(141)을 포함하며 조도빔(145)을 공급하는 조도(illumination) 유닛이 제공된다. 이 빔은 편광 감응 빔 스플리터(142)를 통해 패널(110)을 비춘다. 이 패널에 형성된 영상은 패널에 의해 반사된 빔(146)과 투사 렌즈(143)에 의해 투사 스크린(144)에 투사된다.

기록 시스템을 갖춘 기입가능한 패널은 시청자가 직접 패널을 보는 다이렉트 비젼 장치(dierct-vision apparatus)에 대안으로 사용될 수 있다.

다각형 거울(20)의 움직임을 6개의 자유도 결정하기 위해, 도 6을 참조하여 설명된 위치 검출 시스템(80)과 필터(66)가 사용될 수 있다.

레이저 TV로 공지되며, 주사 레이저 빔에 의해 또는 칼라 영상의 경우는 3개의 레이저 빔에 의해 영상이 투사 스크린이나 월 펑셔닝(wall functioning)상에 직접 기록되는 화상 디스플레이 시스템은 다각형 거울을 갖는 주사 장치로서 더 사용될 수 있다. 레이저 TV 장치는 예를 들면 유럽 특허 출원 제0,374,857호에 기술되어 있다. 이와 같은 장치에서는, 이 경우에도 고속으로 회전시키고 진공에서 프리 플로트(free float)시키는데 다각형 거울이 사용되도록 상기한 바와 같이 고속으로 주사가 이루어진다.

본 발명의 또다른 사용은 주사 카메라, 특히 적외선 카메라의 시야내에서 이루어지며, 대물 렌즈에 의해 형성된 피사체나 장면의 영상은 검출기나 검출기의 행(row)을 가로질러 움직인다. 이와 같은 카메라(200)는 도 10에 도시되어 있으며, 또한 예를 들면 미국 특허 제3,706,484호에 개시되어 있다. 광학 소자(201, 202)에 의해 원거리 피사체로부터 영상(205)이 만들어진다. 빠르게 회전하는 다각형 거울(220)은 영상(205)이 검출기(208)를 가로질러 선-연속으로 움직이도록 하는데 사용된다. 본 발명은 빠른 주사 속도와 확실한 동작 개시를 실현하는데 사용될 수 있다.

또한 다각형 거울은 피사체나 제조공정에 있는 제품을 그 제조중이나 제조후에 검사하거나, 피사체에 바코드 등의 부호를 판독하는데 사용되며 본 발명도 이러한 장치들에 사용될 수 있다.

본 발명은 반사 수단이 다각형 거울인 실시예에 기초하여 설명되었다. 그러나, 반사 수단도 예를 들면 전송이나 반사 격자나 홀로그램 등과 같이 또다른 방법으로 구현될 수 있다.

Claims (12)

1. 코일 수단(8)을 지지하는 프레임(7)과,

   영구 자기 수단(9)과 조사빔(b)을 편향시키는 편향 수단(20)을 포함하는 회전자(9, 20)와,

   상기 회전자의 평형 위치가 회전 방향으로 정해지도록 하며, 상기 회전자를 회전축(20a)을 중심으로 회전 방향으로 회전시키는 동안 상기 프레임에 대해 상기 회전자를 지탱하기 위한 자기 베어링 수단(7, 8)과,

   상기 회전자를 구동하도록 동작 주파수(f_c)에서 상기 코일 수단(8)을 여자하는(energizing) 정류 수단(68)을 구비하는 주사 장치에 있어서,

   상기 회전자(9, 20)의 회전 위치(phi)에 따라 신호(j_z)를 발생하는 검출 수단(80)과, 여파된 신호(k_z)를 발생하는 필터 수단(66)을 더 포함하며, 상기 정류 수단(68)은 상기 신호에 따라 상기 코일 수단(8)을 여자하게 하고, 상기 필터 수단은 상기 평형 위치 주위의 회전 움직임에 대해 상기 회전자의 고유 주파수(f_b)에 근접하는 주파수에 대해서는 상대적으로 높은 값의 진폭 변환 함수를 가지고 상기 동작 주파수(f_c)에 근접하는 주파수에 대해서는 상대적으로 낮은 값의 진폭 변환 함수를 갖는 것을 특징으로 하는 주사 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 높은 값은 적어도 상기 낮은 값의 5배이며 정류 수단(66)에 의해 여자된 코일 수단(8)의 적어도 일부는 코어가 없는(coreless) 것을 특징으로 하는 주사 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 신호(j_z)는 상기 고유 주파수(f_b) 미만의 크로스오버 주파수를 갖는 고대역 필터(67)에 의해 정류 수단(68)에 교류 접속되는 것을 특징으로 하는 주사 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 수단(80)은 회전자 위치(phi)의 함수로서 사인파(sign-shaped) 신호(j_z)를 발생하게 하는 것을 특징으로 하는 주사 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 정류 수단(68)은 여파된 신호(k_z)에 비례하는 전류로 상기 코일 수단(8)을 여자하게 하는 것을 특징으로 하는 주사 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 영구 자기 수단(9)은 상기 회전축(20a)에 평행한 자화 방향(9a)을 가지며, 상기 영구 자기 수단은 상기 회전자의 원주 방향을 따라 진폭이 변화하는 자계를 발생하게 하는 것을 특징으로 하는 주사 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 수단(66)은 상기 고유 주파수(f_b)보다 2배 이상인 크로스오버 주파수(f_a)를 갖는 필터(66)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사 장치.
8. 조사빔(b)에 의해 피사체(1, 92, 110)에 정보를 기록하는 장치(90, 100)로서, 조사원(radiation source)과 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 청구된 주사 장치를 포함하며, 상기 피사체에 대해 상기 조사빔을 움직이는 정보 기록 장치.
9. 조사빔(b)에 의해 피사체(1)로부터 정보를 판독하는 장치(200)로서, 조사 검출기와 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 청구된 주사 장치를 포함하며, 상기 피사체에 대해 상기 조사빔을 움직이는 정보 판독 장치.
10. 제 8 항 및/또는 제 9 항에 있어서, 상기 피사체는 정보 캐리어(1, 92)(information carrier)인 장치.
11. 제 8 항에 있어서, 디스플레이(144)인 상기 피사체에 정보를 디스플레이 하기 위해, 상기 조사빔을 변조하기 위한 수단(127)을 포함하는 정보 기록 장치.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 피사체는 장면의 영상인 정보 판독 장치.