KR20050071868A

KR20050071868A - 고속 레이저 빔 조향장치

Info

Publication number: KR20050071868A
Application number: KR1020040000254A
Authority: KR
Inventors: 정인철
Original assignee: 정인철
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2005-07-08

Abstract

본 발명은, 레이저 쇼 등과 같은 레이저 영상을 구현하기 위한 레이저 빔 조향장치에 관한 것으로 동작가이드(15,25)를 상하로 이동하는 코일지지대(12,22)에 부착된 기동코일(11,21)과 기동코일 내부에 설치된 영구자석(13,23), 기동코일(11,21)의 위치에 따라 기준 위치로 힘을 인가하는 스프링(14,24), 기동코일(11,21)의 상하 변위를 회전거울(30)에 전달하기 위한 연결판(17,27)으로 구성된 두개의 기동장치로 구성된다.

기동코일(11,21)에 단자를 통하여 전류를 흘리면 코일에는 전류에 량에 비례하여 자기장이 형성된다. 코일내부에는 영구자석(13,23)이 설치되어 있어 영구자석과 기동코일(11,21)의 자기장의 반발력으로 인하여 동작가이드를 따라 기동코일(11,21)이 밀려나게 된다. 기동코일(11,21)의 후면에는 스프링이 부착되어 있는데, 스프링(14,24)은 변위된 길에 비례하여 기동코일(11,21)의 운동에 반하여 힘을 가하게 되고, 전류에 의한 반발력과 스프링(14,24)의 복원력이 동일한 지점에서 기동코일(11,21)은 멈추게 된다. 기동코일(11,21)에는 연결판(17,27)을 부착하여 회전거울의 후면에 연결하여 기동코일(11,21)의 상하 운동을 회전거울(30)의 회전운동으로 변화시키는 역할을 한다.

Description

고속 레이저 빔 조향장치{high speed laser beam deflection mirror apparatus}

본 발명은 레이저빔의 방향을 고속으로 변화시키는 고속 레이저빔 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저빔의 영사를 위한 고속으로 큰 조향각을 구사 할 수 있는 장치에 관한 것이다.

레이저 빔은 직진성과 강한 강도로 인하여 레이저 쇼나 레이저 스케닝 등과 같은 영상기술에 많이 응용되고 있다. 레이저 빔을 이용하여 화상을 표시하기 위해서는 고속으로 레이저 빔의 방향을 바꿀 수 있는 장치를 필요로 한다. 이를 위하여 기존에는 갈바노 미러를 사용하였다. 갈바노 미러는 기본적으로 회전자를 가진 모터와 회전각에 반하여 작용하는 스프링으로 구성되며, 전류의 량에 비례하여 회전각이 결정되는 특성을 가진다. 그러나 기존의 갈바노 미러의 경우 금속체로 이루어진 회전자의 관성으로 인하여 고속으로 레이저 빔을 조사하는데 있어 한계를 가졌다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 많은 노력이 있어왔으나 기본적인 장치는 크게 변화하지 않고, 축방향에 엔코터와 같은 회전각을 측정할 수 있는 장치를 부착하여 회전자의 관성으로 인한 위치이탈을 인위적으로 제어하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 이 방법 역시 고속의 구동을 위해서는 제어방법이 매우 복잡해지고, 많은 제어장비를 요구하고, 전체 시스템의 가격을 높이는 단점을 갖는다. 따라서 레이저 빔을 이용한 화상표시기술은 범용으로 사용하기에는 지나치게 높은 가격으로 제작될 수 밖에 없어 저렴한 제작비용과 고속의 정밀한 조향장치의 개발이 요망된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 문제점들을 해결하여 구동부의 관성을 최소화하여 동작속도가 빠르고, 구조를 단순화 시켜 큰 회전각의 제어가 용이한 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 동작가이드(15,25)를 상하로 이동하는 코일지지대(12,22)에 부착된 기동코일(11,21) 내부에 설치된 영구자석(13,23), 기동코일(11,21)의 위치에 따라 기준 위치로 힘을 인가하는 스프링(14,24), 기동코일(11,21)의 상하 변위를 회전거울(30)에 전달하기 위한 연결판(17,27)으로 구성된 두개의 기동장치로 구성된다.

기동코일(11,21)에 전원단자(18,28)를 통하여 전류를 흘리면 기동코일(11,21)에는 전류의 량에 비례하여 자기장이 형성된다. 기동코일(11,21) 내부에는 영구자석(13,23)이 설치되어 있어 영구자석(13,23)과 기동코일(11,21)의 자기장의 반발력으로 인하여 동작가이드(15,25)를 따라 기동코일(11,21)이 밀려나게 된다. 기동코일(11,21)의 후면에는 스프링(14,24)이 부착되어 있는데, 스프링(14,24)은 변위된 길이에 비례하여 기동코일(11,21)의 운동에 반하여 힘을 가하게 되고, 전류에 의한 반발력과 스프링(14,24)의 복원력이 동일한 지점에서 기동코일(11,21)은 멈추게 된다. 기동코일(11,21)에는 연결판(17,27)을 부착하여 회전거울의 후면에 연결하여 기동코일(11,21)의 상하 운동을 회전거울(30)의 회전운동으로 변화시키는 역할을 한다. 기동코일(11,21)의 상하운동에 따른 변위와 회전거울(30)의 회전운동에 따른 변위가 다르므로 연결판(17,27)은 이들의 운동변위를 완충할 수 있는 구조를 가져야 한다. 이를 위하여 연결판(17,27)은 중심부에 일정한 각도로 구부러져 있어 연결판(17,27)의 길이가 일정범위에서 변할 수 있도록 한다.

본 발명에서는 두개의 기동코일(11,21)을 두어 각 기동코일(11,21)에 인가되는 전류를 조절하여 회전각을 조절 할 수 있도록 하여 회전거울(30)의 영점조절 및 보정 등을 용이하도록 했다.

상기의 구조로 인하여 구동부의 질량을 줄일 수 있어 구동체의 관성에 의한 동작속도의 감소를 극복 할 수 있으며, 45도 이상의 변위각을 구현할 수 있다. 또한 구조가 간단하고, 두개의 기동코일에 인가되는 전류를 조절함으로서 회전각을 조절하므로 위치제어를 위한 복잡한 전원회로를 필요로 하지 않는다.

도 1 은 본 발명에 의한 고속 레이저빔 조향장치의 구조도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11, 21 : 구동코일

12, 22 : 코일지지대

13, 23 : 영구자석

14, 24 : 스프링

15, 25 : 동작가이드

16, 26 : 실린더

17, 27 : 연결판(17,27)

18, 28 : 전원

30 : 회전거울

Claims

기동코일(11,21)에 전류를 인가함으로써 영구자석(13,23)과 상호작용하여 코일지지대(12,22)를 따라 직선운동을 하며 기동코일(11,21)의 상부에는 스프링(14,24)을 설치하여 기동코일(11,21)이 일정변위를 이동하면 그에 해당하는 힘이 작용되게 하여 전류에 의해 기동코일(11,21)의 위치가 결정되는 기동장치를 양측에 설치하고, 기동장치의 기동코일(11,21)에 부착된 연결판(17,27)을 통하여 기동코일(11,21)의 직선운동을 회전거울(30)의 회전운동으로 변화시킴으로서 회전거울(30)의 회전각을 조절하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 조향 장치
청구항 1에서 기동코일(11,21)은 일정 두께의 관에 코팅 절연된 구리선을 감아 저항을 가지도록 하며, 양쪽에 날개가 있는 반원모양의 코일지지대(12,22)에 기동코일(11,21)을 부착하며 동작가이드(15,25)를 자유롭게 이동할 수 있는 실린더(16,26)를 코일지지대(12,22)에 고정한 기동장치를 갖춘 것을 특징으로 하는 레이저빔 조향장치