KR20160093855A - Voltage appling method of actuator having two resonance frequency components - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a voltage applying method of an actuator having two resonance frequency components, which can improve the driving efficiency of the actuator. A voltage applying method includes: forming an x-axis direction resonance frequency and an y-axis direction resonance frequency different from each other; simultaneously generating driving force in the x-axis and y-axis directions due to thermal expansion when voltage is applied; applying a voltage to an actuator having two resonance frequencies formed in proportional to the square of the applied voltage; and converting a voltage (A) including the x-axis resonance frequency component and a voltage (B) including the y-axis resonance frequency component into a combining voltage of {(A^2+B^2)^(1/2)} to apply the converted voltage to the actuator, such that the actuator is smoothly operated.

Description

두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법 {Voltage appling method of actuator having two resonance frequency components}[0001] The present invention relates to a voltage application method of an actuator having two resonance frequency components,

본 발명은 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법에 관한 것으로서, X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되고 전압이 인가되면 열팽창에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 동시에 구동력이 발생되도록 형성되며 상기 구동력은 상기 인가되는 전압의 제곱에 비례하도록 형성되는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기에 전압을 인가하되, 노이즈 주파수가 발생되지 않는 전압을 인가하여 구동기의 구동 효과를 향상시킬 수 있는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a voltage application method of a driver having two resonant frequency components, in which an X-axis direction resonance frequency and a Y-axis direction resonance frequency are formed differently, and when a voltage is applied, The driving force is generated at the same time and the driving force is applied to a driver having two resonance frequency components formed so as to be proportional to the square of the applied voltage, And more particularly to a voltage application method of a driver having two resonance frequency components that can be improved.

광섬유 스캐너는 광섬유를 사용하여 외부 영상을 획득하기 위한 장비로서, 촬영대상에 접근 및 조작이 용이하여 다양한 산업분야에 적용된다. 특히 장비의 소형화가 용이하여 의료용 스캐너 및 내시경용 스캐너로 그 활용도가 높다.Optical fiber scanner is a device for acquiring external image using optical fiber and is applicable to various industrial fields because it is easy to access and manipulate the object to be photographed. Particularly, it is easy to miniaturize the equipment, so that it is highly utilized as a medical scanner and an endoscope scanner.

도 1은 종래의 광섬유 스캐너를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a conventional optical fiber scanner.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 광섬유 스캐너는 광섬유(10)의 일단에 광섬유(10)를 진동시키는 구동수단(20)을 구비하고, 광섬유의 타단에 광을 집속시키는 렌즈(30), 상기 광섬유(10), 구동수단(20), 렌즈(30)가 내부에 구비되는 하우징(40)을 포함하여 구성된다. 여기에서 구동수단(20)은, 마이크로 모터, 구동기(Piezoelectric), CMOS-MEMS 미러, MEMS 미러가 사용될 수 있다.1, a conventional optical fiber scanner includes a driving unit 20 for vibrating an optical fiber 10 at one end of an optical fiber 10, a lens 30 for focusing light at the other end of the optical fiber, And a housing 40 in which an optical fiber 10, a driving means 20, and a lens 30 are provided. Here, as the driving means 20, a micromotor, a Piezoelectric, a CMOS-MEMS mirror, and a MEMS mirror may be used.

종래기술은 구동수단이 초소형(반경 2mm 이하)으로 구성될 경우, 구동수단의 구동변위가 미세하기 때문에 광섬유의 스캐닝변위가 소정 범위로 한정되어, 구동수단을 광섬유의 공진주파수로 구동하여 광섬유의 스캐닝변위를 확장하는 방법이 사용되었다. 이 때, 구동수단을 광섬유의 공진주파수로 구동할 경우, 광섬유의 공진현상에 의해 광섬유의 스캐닝변위가 확장된다.In the prior art, when the driving means is of a very small size (radius of 2 mm or less), the driving displacement of the driving means is minute, so that the scanning displacement of the optical fiber is limited to a predetermined range and the driving means is driven with the resonance frequency of the optical fiber, A method of extending the displacement was used. At this time, when the driving means is driven by the resonance frequency of the optical fiber, the scanning displacement of the optical fiber is expanded by the resonance phenomenon of the optical fiber.

이때, 광섬유가 100Hz 이하의 스캐닝 속도(공진주파수)를 갖기 위해서는 광섬유의 길이가 30mm 이상으로 매우 길어야 한다. 이에 따라, 광섬유의 단부에 별도의 질량체를 설치하여 광섬유의 유효질량을 증가시키는 방법이 제안되었다.At this time, in order for the optical fiber to have a scanning speed (resonance frequency) of 100 Hz or less, the length of the optical fiber should be 30 mm or more. Accordingly, a method of increasing the effective mass of the optical fiber by disposing a separate mass at the end of the optical fiber has been proposed.

그러나 종래기술은 광섬유와 질량체가 모두 X방향 및 Y방향으로 대칭되는 원형으로 형성됨으로써, 도 2와 같이 광섬유의 X방향 공진주파수와 Y방향 공진주파수가 모두 동일하여 광섬유의 2차원 구동패턴이 원형 스캐닝만 가능하여, 광섬유가 진폭 변조를 사용한 나선 스캐닝만 가능하다는 문제점이 있다.However, in the prior art, since the optical fiber and the mass are both formed in a circle symmetrical in the X direction and the Y direction, as shown in FIG. 2, the X direction resonance frequency and the Y direction resonance frequency of the optical fiber are all the same, Therefore, there is a problem that only the spiral scanning using the amplitude modulation of the optical fiber is possible.

여기에서 구동수단이 PZT(Piezoelectric) 소자로 형성되고 질량체의 X방향 공진주파수와 Y방향 공진주파수가 다르게 형성되어 광섬유의 2차원 구동패턴을 형성할 수 있으며, PZT 소자로 형성된 구동수단에 X방향 공진주파수 및 Y방향 공진주파수가 포함된 전압을 인가하면 PZT 소자는 전압에 비례해 진폭이 변하는(힘이 전압에 비례하는) 특성이 있어 광섬유의 2차원 구동이 가능하나, PZT 소자를 구동기로 이용한 PZT 튜브(PZT 구동기)의 제조비용이 매우 고가이므로 상용화가 어려운 문제점이 있다.Here, the driving means is formed of a PZT (Piezoelectric) element and the X-direction resonance frequency and the Y-direction resonance frequency of the mass body are formed differently to form a two-dimensional driving pattern of the optical fiber, When a voltage including a frequency and a Y-direction resonance frequency is applied, the PZT element has a characteristic in which the amplitude varies in proportion to the voltage (the power is proportional to the voltage) There is a problem that it is difficult to commercialize a tube (PZT driver) because the manufacturing cost thereof is very high.

그리고 전압을 가하면 열팽창되어 구동력이 발생되며 X방향 공진주파수와 Y방향 공진주파수가 다르게 형성된 구동기를 이용해 광섬유의 2차원 구동이 가능하다. 여기에서 PZT 소자를 이용한 구동기는, 구동력이 인가되는 전압에 비례하므로, X방향 공진주파수를 포함한 전압과 Y방향 공진주파수를 포함한 전압을 더해서 구동기에 인가하더라도 구동되는데 전혀 문제가 없다. 반면, 상기한 바와 같이 전압을 가하면 열팽창되어 구동력이 발생되는 전기-열 구동기(Electrothermal actuator)는, 구동력이 인가되는 전압의 제곱에 비례하므로, X방향 공진주파수를 포함한 전압과 Y방향 공진주파수를 포함한 전압을 더해서 구동기에 인가하면, 전압에 포함된 공진주파수 성분들로 인해 구동기의 X방향 공진주파수 및 Y방향 공진주파수(메인 주파수)와 각각 그 배수에 해당하는 주파수 이외에 추가적인 노이즈 주파수들이 발생하여 구동기가 구동되지 않거나 구동기의 구동 효율이 저하되는 문제점이 있다.Then, when the voltage is applied, the driving force is generated due to thermal expansion, and the two-dimensional driving of the optical fiber is possible by using the driver having the X-direction resonance frequency and the Y-direction resonance frequency different. Here, since the driver using the PZT element is proportional to the voltage to which the driving force is applied, there is no problem when the voltage including the resonance frequency in the X direction and the voltage including the Y direction resonance frequency are added to the driver and the driving is performed. On the other hand, since the electrothermal actuator, which is thermally expanded when a voltage is applied to generate a driving force, is proportional to the square of the voltage to which the driving force is applied, the voltage including the X direction resonance frequency and the Y direction resonance frequency When the voltage is applied to the driver, due to the resonance frequency components included in the voltage, additional noise frequencies occur in addition to the X-direction resonance frequency and the Y-direction resonance frequency (main frequency) There is a problem in that it is not driven or the drive efficiency of the driver is lowered.

이에 따라 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 전기-열 구동기를 이용해 원활한 2차원 구동이 가능하도록, 구동기에 전압을 인가하는 방법에 대한 개발이 요구된다.
Accordingly, it is required to develop a method of applying a voltage to a driver to enable smooth two-dimensional driving by using an electric-column driver having two resonant frequency components.

KR 10-2013-0097383 A (2013.09.03.)KR 10-2013-0097383 A (2013.09.03.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되고 전압이 인가되면 열팽창에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 동시에 구동력이 발생되도록 형성되며 상기 구동력은 상기 인가되는 전압의 제곱에 비례하도록 형성되는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기에 전압을 인가하되, 노이즈 주파수가 발생되지 않는 전압을 인가하여 구동기가 2차원으로 원활하게 구동될 수 있으며 구동기의 구동 효과를 향상시킬 수 있는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide an X-axis direction resonance frequency and a Y-axis direction resonance frequency, And the driving force is applied to a driver having two resonance frequency components formed so as to be proportional to the square of the applied voltage. When a voltage is applied to the driver so that the noise frequency is not generated, And to provide a voltage application method of a driver having two resonance frequency components that can be smoothly driven in a dimension and capable of improving the driving effect of the driver.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법은, X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되고, 전압이 인가되면 열팽창에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 동시에 구동력이 발생되도록 형성되며, 상기 구동력은 상기 인가되는 전압의 제곱에 비례하도록 형성되는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법에 있어서, 상기 구동기의 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 획득하는 단계(S10); 상기 구동기의 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A)과 상기 구동기의 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)을 합성전압{(A2+B2)1/2}으로 변환시키는 단계(S20); 및 상기 변환된 합성전압을 상기 구동기에 인가하여 구동기를 구동시키는 단계(S30); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of applying a voltage to a driver having two resonant frequency components, wherein a resonance frequency in the X-axis direction is different from a resonance frequency in the Y-axis direction, Wherein the driving force is generated so as to be simultaneously generated in the X-axis direction and the Y-axis direction, and wherein the driving force has two resonant frequency components formed to be proportional to the square of the applied voltage, Obtaining a directional resonance frequency and a Y-axis direction resonance frequency (S10); (A) including the resonance frequency component of the driver in the X-axis direction and the voltage (B) including the Y-axis resonance frequency component of the driver into the composite voltage {(A 2 + B 2 ) 1/2 } (S20); And driving the driver by applying the converted composite voltage to the driver (S30); And a control unit.

또한, 상기 S10단계에서는, 상기 구동기에 인가되는 전압의 주파수를 변경시켜가며 상기 구동기를 구동시켜 상기 구동기의 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 획득하거나, 상기 구동기가 설계된 이론적인 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 이용하는 것을 특징으로 한다.In step S10, the X-axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency of the driver are obtained by driving the driver while changing the frequency of the voltage applied to the driver, or the theoretical X- Direction resonance frequency and a Y-axis direction resonance frequency are used.

또한, 상기 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)은, 각각 시간에 따라 전압이 불연속적으로 인가되는 불연속 파형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The voltage (A) including the X-axis direction resonance frequency component and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency component are formed in a discontinuous waveform in which a voltage is discontinuously applied over time .

또한, 상기 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)은, 각각 파형, 주파수, 진폭 및 위상 중 어느 하나 이상이 서로 다른 다수개의 파형을 더하거나 빼서 상기 불연속 파형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The voltage (A) including the X-axis direction resonance frequency component and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency component are a plurality of waveforms having different waveforms, frequencies, amplitudes, Is added or subtracted to form the discontinuous waveform.

또한, 상기 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)은, 각각 중심 주파수 및 다수개의 주파수 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.The voltage (A) including the X-axis direction resonance frequency component and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency component each include a center frequency and a plurality of frequency components.

또한, 상기 S20단계 및 S30단계 사이에, 상기 변환된 합성전압을 제곱하여 FFT(Fast Fourier Transform; 고속푸리에변환) 응답 그래프를 통해 두 개의 공진주파수 및 상기 두 개의 공진주파수의 정수배에 해당하는 주파수 이외의 부가적인 주파수가 발생되는지를 확인하여 상기 합성전압의 이상 여부를 판단하는 단계(S25)가 더 수행되는 것을 특징으로 한다.Between the steps S20 and S30, the transformed synthesized voltage is squared and converted to a frequency corresponding to two resonant frequencies and a frequency corresponding to an integral multiple of the two resonant frequencies through an FFT (Fast Fourier Transform) (S25) of determining whether the synthesized voltage is abnormal by checking whether an additional frequency of the synthesized voltage is generated.

또한, 상기 구동기는, 구동기 자체의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되거나, 구동기에 결합된 광섬유를 포함하여 이루어져 상기 광섬유를 포함한 구동기의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.The driving unit may include an optical fiber coupled to the driving unit such that the X-axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency of the driving unit are different from each other, or the Y-axis direction resonance frequency of the driving unit including the optical fiber, And the resonance frequencies are different from each other.

또한, 상기 구동기는, 제1고정부; 상기 제1고정부와 이격되어 배치되는 제2고정부; 상기 제1고정부와 제2고정부에 양단이 연결되어 고정되고, 두 개 이상이 한 조로 형성되어 제2고정부에 고정되는 단부가 서로 전기적으로 연결되게 형성되며, X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되는 구동 암; 및 상기 제1고정부에 일측이 고정되고 제2고정부에 타측이 고정되며, 상기 구동 암의 폭방향 일측으로 이격되어 배치되되 높이방향으로 상기 구동 암과 다른 높이에 배치되는 광섬유; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The driver may further include: a first fixing unit; A second fixing part spaced apart from the first fixing part; Wherein the first fixing part and the second fixing part are connected to and fixed at both ends thereof, and at least two of them are formed as a pair and an end fixed to the second fixing part are electrically connected to each other, A drive arm having different axial resonance frequencies; An optical fiber having one side fixed to the first fixing part and the other side fixed to the second fixing part, the optical fiber being disposed at one side in the width direction of the driving arm and disposed at a different height from the driving arm in the height direction; And a control unit.

본 발명의 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법은, 구동기에 노이즈 주파수가 발생되지 않는 전압을 인가하여 구동기가 2차원으로 원활하게 구동될 수 있으며 구동기의 구동 효과가 향상되는 장점이 있다.
The voltage application method of a driver having two resonant frequency components according to the present invention is advantageous in that the driver can be smoothly driven in two dimensions by applying a voltage that does not generate a noise frequency to the driver, .

도 1은 도 1은 종래의 구동기를 포함하는 광섬유 스캐너를 나타낸 개략도.
도 2는 종래의 광섬유 스캐너의 공진 주파수 상에서 구동하는 광섬유의 스캔 패턴을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 광섬유를 포함한 구동기(스캐너)를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 구동기의 X축 방향 및 Y축 방향의 공진주파수 및 스캐닝 패턴을 나타낸 그래프 및 사진.
도 5는 본 발명에 따른 구동기의 X축 방향 스캐닝 패턴, Y축 방향 스캐닝 패턴, 구동기가 구동되지 않는 상태에서의 스캐닝 패턴 및 본 발명의 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법을 이용한 2차원 리사쥬 패턴을 나타낸 사진.
도 6은 본 발명에 따른 전기-열 구동기의 X축 방향 공진주파수를 포함한 전압(A)과 Y축 방향 공진주파수를 포함한 전압(B)을 합한 불연속 펄스파형의 전압(A+B) 파형을 나타낸 그래프.
도 7은 도 6의 전압(A+B)의 제곱에 대한 FFT 응답 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 합성전압{(A2+B2)1/2}의 제곱에 대한 FFT 응답 그래프.
도 9는 함수 생성기를 이용해 변환한 합성전압{(A2+B2)1/2}의 파형을 나타낸 그래프.
도 10 및 도 11은 PZT 구동기의 X축 방향 공진주파수를 포함한 전압(A)과 Y축 방향 공진주파수를 포함한 전압(B)을 합한 불연속 펄스파형의 전압(A+B) 파형을 나타낸 그래프 및 이에 대한 FFT 응답 그래프.FIG. 1 is a schematic view of an optical fiber scanner including a conventional driver. FIG.
2 is a schematic view showing a scan pattern of an optical fiber driven on a resonance frequency of a conventional optical fiber scanner.
3 is a perspective view showing a driver (scanner) including an optical fiber according to the present invention.
4 is a graph and a photograph showing a resonant frequency and a scanning pattern in the X-axis direction and the Y-axis direction of the actuator according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the X-axis direction scanning pattern, the Y-axis direction scanning pattern, the scanning pattern in a state in which the driver is not driven, and the voltage application method of the driver having two resonance frequency components of the present invention A photograph showing a 3D Lissajous pattern.
6 shows a voltage (A + B) waveform of a discontinuous pulse waveform obtained by adding a voltage (A) including the resonance frequency in the X-axis direction and a voltage (B) including the Y-axis resonance frequency of the electric- graph.
7 is a FFT response graph for the square of the voltage (A + B) in Fig.
8 is a FFT response graph for the square of the composite voltage {(A 2 + B 2 ) 1/2 } according to the present invention.
9 is a graph showing a waveform of a synthesized voltage {(A 2 + B 2 ) 1/2 } converted using a function generator.
10 and 11 are graphs showing a voltage (A + B) waveform of a discontinuous pulse waveform obtained by adding a voltage A including a resonance frequency in the X axis direction of the PZT driver and a voltage B including a Y axis resonance frequency, Graph for FFT response.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a voltage application method of a driver having two resonance frequency components of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 광섬유를 포함한 구동기(스캐너)를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 구동기의 X축 방향 및 Y축 방향의 공진주파수 및 스캐닝 패턴을 나타낸 그래프 및 사진이며, 도 5는 본 발명에 따른 구동기의 X축 방향 스캐닝 패턴, Y축 방향 스캐닝 패턴, 구동기가 구동되지 않는 상태에서의 스캐닝 패턴 및 본 발명의 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법을 이용한 2차원 리사쥬 패턴을 나타낸 사진이다.FIG. 3 is a perspective view showing a driver (scanner) including an optical fiber according to the present invention, FIG. 4 is a graph and a photograph showing a resonance frequency and a scanning pattern in the X axis direction and the Y axis direction of the actuator according to the present invention, Axis direction scanning pattern of the driver according to the present invention, a scanning pattern in the Y-axis direction scanning pattern, a scanning pattern in a state in which the driver is not driven, and a voltage application method of a driver having two resonant frequency components of the present invention. This is a photograph showing a sage pattern.

도시된 바와 같이 본 발명의 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법은, X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되고, 전압이 인가되면 열팽창에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 동시에 구동력이 발생되도록 형성되며, 상기 구동력은 상기 인가되는 전압의 제곱에 비례하도록 형성되는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법에 있어서, 상기 구동기(1000)의 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 획득하는 단계(S10); 상기 구동기(1000)의 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A)과 상기 구동기(1000)의 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)을 합성전압{(A2+B2)1/2}으로 변환시키는 단계(S20); 및 상기 변환된 합성전압을 상기 구동기(1000)에 인가하여 구동기(1000)를 구동시키는 단계(S30); 를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in the drawings, the voltage application method of a driver having two resonant frequency components according to the present invention differs in that the X-axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency are different from each other, Wherein the driving force is generated so that a driving force is simultaneously generated in the axial direction and the driving force is proportional to the square of the applied voltage, Obtaining a frequency and a Y-axis direction resonance frequency (S10); (A 2 + B 2 ) which includes the voltage (A) including the X-axis direction resonance frequency component of the driver 1000 and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency component of the driver 1000, 1/2 } (S20); And driving the driver 1000 by applying the converted composite voltage to the driver 1000 (S30); . ≪ / RTI >

우선, 본 발명에 따른 구동기(1000)는 레이저 스캐닝 기반의 바이오 이미징 시스템을 내시경과 같은 초소형 시스템에 접목하기 위한 스캐너(스캐닝 장치)가 될 수 있으며, 스캐너 자체의 비대칭 구조 및 주파수 변조를 통해 1차원 구동만으로 2차원의 스캐닝이 가능하도록 구성될 수 있다. 그리고 도 3 및 도 4와 같이 구동기(1000)는 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되고, 전압이 인가되면 열팽창에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 동시에 구동력이 발생되도록 형성되며, 상기 구동력은 상기 인가되는 전압의 제곱에 비례하도록 형성될 수 있다.First, the driver 1000 according to the present invention can be a scanner (scanning device) for combining a laser scanning-based bio-imaging system with an ultra-small system such as an endoscope. The scanner 1000 has an asymmetric structure and frequency modulation, Dimensional scanning can be performed only by driving. 3 and 4, the actuator 1000 is formed such that the resonance frequency in the X-axis direction and the resonance frequency in the Y-axis direction are different from each other, and when the voltage is applied, the driving force is simultaneously generated in the X- and Y- And the driving force may be formed to be proportional to the square of the applied voltage.

S10단계는 상기 구동기(1000)의 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 획득하는 단계이다. 이때, 구동기(1000)에 X축 방향 공진주파수를 포함하는 전압(A)을 인가하여 구동시킴으로써 구동기(1000)의 X축 방향 공진주파수를 확인할 수 있으며, 구동기(1000)에 Y축 방향 공진주파수를 포함하는 전압(B)을 인가하여 구동시킴으로써 구동기(1000)의 Y축 방향 공진주파수를 확인할 수 있다. 즉, 구동기(1000)는 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수가 다르게 형성되도록 설계될 수 있으며 특정한 값을 갖도록 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수가 설계되어, 구동기(1000)에 각각 설계된 사양의 X축 방향 공진주파수를 포함한 전압(A) 또는 Y축 방향 공진주파수를 포함한 전압(B)으로 각각 구동시켜 X축 방향 및 Y축 방향으로 각각의 공진주파수가 미리 설계된 사양으로 제작되었는지 확인 할 수 있다. 그리고 가진기를 통해 구동기(1000)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 각각 가진시켜 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 획득할 수도 있다. 그리고 도 5와 같이 구동기(1000)에 X축 방향 공진주파수를 포함한 전압(A)을 인가하여 구동기(1000)가 X축 방향으로 진동하면서 도 5의 가장 좌측의 스캔 패턴과 같이 좌우방향으로 직선형태의 스캐닝이 정상적으로 되는지를 확인하여 X축 방향 공진주파수가 맞는지 알 수 있으며, Y축 방향 공진주파수를 포함한 전압(B)을 인가하여 구동기(1000)가 Y축 방향으로 진동하면서 도 5의 가장 좌측에서 두 번째 스캔 패턴과 같이 상하방향으로 직선형태의 스캐닝이 정상적으로 되는지를 확인하여 Y축 방향 공진주파수가 맞는지 알 수 있다.Step S10 is a step of obtaining the resonance frequency in the X-axis direction and the resonance frequency in the Y-axis direction of the driver 1000. At this time, it is possible to confirm the resonance frequency in the X-axis direction of the driver 1000 by applying the voltage (A) including the resonance frequency in the X-axis direction to the driver 1000 and to verify the resonance frequency in the Y- Axis direction resonant frequency of the driver 1000 can be confirmed by applying a voltage (B) including the voltage (B). That is, the driver 1000 can be designed so that the resonance frequency in the X-axis direction and the resonance frequency in the Y-axis direction are different from each other and the resonance frequency in the X-axis direction and the resonance frequency in the Y- (A) including the X-axis direction resonance frequency of the designed specifications and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency, respectively, to determine whether the respective resonance frequencies in the X- and Y- Can be confirmed. Then, the driver 1000 may be excited in the X-axis direction and the Y-axis direction through the exciter, respectively, to obtain the X-axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency. 5, a voltage (A) including the resonance frequency in the X-axis direction is applied to the driver 1000 so that the driver 1000 vibrates in the X-axis direction, Axis direction resonance frequency is applied and a voltage (B) including a resonance frequency in the Y-axis direction is applied to the driver 1000 to oscillate in the Y- As in the second scan pattern, it can be confirmed whether scanning in a straight line in the vertical direction is normal and whether the resonance frequency in the Y-axis direction is correct.

S20단계는 구동기(1000)의 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A)과 구동기(1000)의 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)을 합성전압{(A2+B2)1/2}으로 변환시키는 단계이다. 이는 구동기(1000)에 발생되는 구동력이 전압의 제곱에 비례하므로 두 전압(A,B)의 합의 제곱에 의해 발생하는 노이즈 성분을 미리 제거할 수 있도록 합성전압으로 변환하여, 구동기(1000)가 X축 및 Y축 방향으로 원활하게 구동되도록 하기 위함이다. 즉, 구동기(1000)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 함께 구동시켜 도 5의 가장 우측의 사진과 리사쥬(Lissajous) 패턴을 갖는 2차원 스캐닝이 될 수 있도록 구동기(1000)에 입력되는 전압을 합성전압으로 변환시키는 것이다.In step S20, the voltage A including the resonance frequency component of the X-axis direction of the driver 1000 and the voltage B including the Y-axis resonance frequency component of the driver 1000 are divided into the composite voltage {(A 2 + B 2 ) 1/2 }. ≪ / RTI > Since the driving force generated in the driver 1000 is proportional to the square of the voltage, the driver 1000 converts the noise component generated by the square of the sum of the two voltages A and B into the composite voltage so that the driver 1000 can generate X Axis direction and the Y-axis direction. That is, by driving the driver 1000 together in the X-axis direction and the Y-axis direction, the voltage input to the driver 1000 to be two-dimensional scanning with the rightmost photograph and the Lissajous pattern in FIG. 5 Into a composite voltage.

이때, 구동기(1000)는 전압이 인가되면 전압의 제곱에 비례하는 구동력이 발생하며, 구동기(1000)에 입력되는 전압(A)에는 X축 방향 공진주파수가 포함되어 있고 전압(B)에는 Y축 방향 공진주파수가 포함되어 있으므로, 두 전압을 더해서 인가하면 구동기(1000)가 구동되는 구동력은 (A+B)2이 되어 A2 및 B2 성분뿐만 아니라 2A×B 성분이 추가적으로 생기게 된다. 즉, 상기한 바와 같이 노이즈 성분이 있는 경우에는 구동기(1000)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 구동되지 않거나 구동 효율이 저하될 수 있다. 그러므로 전압의 제곱에 의해 발생되는 노이즈 성분인 2A×B 성분을 제거할 수 있도록 구동기(1000)에 인가되는 전압을 미리 합성전압{(A2+B2)1/2}으로 변환시키면, 구동기(1000)에 발생되는 구동력은 합성전압의 제곱인 {(A2+B2)1/2}2이 되어 A2 및 B2 성분만이 남게되므로 노이즈 성분인 2A×B 성분이 제거될 수 있다.At this time, when the voltage is applied to the driver 1000, a driving force proportional to the square of the voltage is generated. The voltage (A) input to the driver 1000 includes the resonance frequency in the X- When the two voltages are added and applied, the driving force driven by the driver 1000 becomes (A + B) 2 , so that not only the A 2 and B 2 components, but also the 2A × B components are additionally generated. That is, when there is a noise component as described above, the driver 1000 may not be driven in the X-axis direction and the Y-axis direction, or the driving efficiency may be lowered. Therefore, if the voltage applied to the driver 1000 is converted in advance into the composite voltage {(A 2 + B 2 ) 1/2 } so that the 2A × B component, which is a noise component generated by the square of the voltage, can be removed, 1000) is equal to {(A 2 + B 2 ) 1/2 } 2, which is the square of the composite voltage, so that only the A 2 and B 2 components remain, so that the 2A × B component, which is a noise component, can be removed.

S30단계는 상기 변환된 합성전압{(A2+B2)1/2}을 구동기(1000)에 인가하여 구동기를 구동시키는 단계로서, 상기한 바와 같이 구동기(1000)에 인가되는 전압에서 미리 노이즈 성분이 제거되므로 합성전압이 인가되면 구동기(1000)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 함께 원활하게 구동되어 리사쥬(Lissajous) 패턴을 갖는 2차원 스캐닝을 구현할 수 있다. 반면, 도 5의 우측에서 2번째 사진과 같이 합성전압으로 변환하지 않고 각각의 공진주파수를 포함하는 전압(A,B)을 합해서 전압을 인가하는 경우에는 스캔 패턴이 점 형태로 형성되므로 구동기가 구동되지 않는 것을 알 수 있다.The step S30 is a step of driving the driver by applying the converted synthesized voltage {(A 2 + B 2 ) 1/2 } to the driver 1000. As described above, the voltage applied to the driver 1000, When the composite voltage is applied, the driver 1000 is smoothly driven in the X-axis direction and the Y-axis direction, thereby realizing a two-dimensional scanning with a lissajous pattern. On the other hand, when the voltage is applied by adding the voltages (A, B) including the respective resonance frequencies without converting to the composite voltage as shown in the second photograph on the right side of FIG. 5, the scan pattern is formed in a point shape, .

이와 같이 본 발명의 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법은, 구동기에 노이즈 주파수가 발생되지 않는 전압을 인가하여 구동기가 2차원으로 원활하게 구동될 수 있으며 구동기의 구동 효과가 향상되는 장점이 있다.As described above, the voltage application method of the driver having two resonant frequency components according to the present invention is advantageous in that the driver can be smoothly driven in two dimensions by applying a voltage in which no noise frequency is generated to the driver, .

또한, 상기 S10단계에서는, 상기 구동기에 인가되는 전압의 주파수를 변경시켜가며 상기 구동기를 구동시켜 상기 구동기의 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 획득하거나, 상기 구동기가 설계된 이론적인 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 이용할 수 있다.In step S10, the X-axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency of the driver are obtained by driving the driver while changing the frequency of the voltage applied to the driver, or the theoretical X- An azimuthal resonance frequency and a Y-axis resonance frequency can be used.

즉, 구동기(1000)에 인가되는 전압의 주파수를 변경시켜가며 구동기가 구동되도록 하면, 상기 전압의 주파수가 구동기의 X축 방향 공진주파수와 일치하는 경우 구동기가 X축 방향으로 진동하면서 구동되고, 상기 전압의 주파수가 구동기의 Y축 방향 공진주파수와 일치하는 경우 구동기가 Y축 방향으로 진동하면서 구동될 수 있다. 그리하여 주파수를 변경시켜가면서 구동기가 X축 방향 또는 Y축 방향으로 구동되는 지를 확인하여, 구동기의 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 획득할 수 있다. 또는 구동기를 제작함에 있어서 구동기의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수를 설계 사양에 따라 다르게 제작할 수 있으므로, 설계된 구동기의 이론적인 공진주파수들을 이용할 수도 있다.That is, when the driver is driven while changing the frequency of the voltage applied to the driver 1000, the driver is driven while vibrating in the X-axis direction when the frequency of the voltage is equal to the resonance frequency in the X- When the frequency of the voltage coincides with the Y-axis resonance frequency of the driver, the driver can be driven while vibrating in the Y-axis direction. Thus, it is possible to obtain the X-axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency of the driver by confirming whether the driver is driven in the X-axis direction or the Y-axis direction while changing the frequency. Or the driver, the resonance frequency in the X-axis direction and the resonance frequency in the Y-axis direction of the driver can be made differently according to the design specifications. Therefore, the theoretical resonance frequencies of the designed driver can be used.

또한, 상기 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)은, 각각 시간에 따라 전압이 불연속적으로 인가되는 불연속 파형으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 불연속 파형은 펄스파형으로 형성될 수 있다.The voltage (A) including the X-axis direction resonance frequency component and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency component may be formed into a discontinuous waveform in which a voltage is discontinuously applied over time . At this time, the discontinuous waveform may be formed into a pulse waveform.

이는 본 발명에 따른 구동기(1000)는, 전압이 인가되면 열팽창에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 동시에 구동력이 발생되도록 형성되는 전기-열 구동기(Electrothermal actuator)이며, 이러한 전기-열 구동기는 가열되고 냉각되는데 시간이 소요되기 때문에 연속적인 사인파와 같은 파형보다는 펄스파와 같은 불연속 파형의 전압을 인가해야 구동기가 효과적으로 구동될 수 있다. 그러므로 구동기의 구동 효과를 향상시킬 수 있도록, 도 6과 같이 전압(A,B)들은 각각 시간의 경과에 따라 전압이 불연속적으로 인가되는 불연속 파형이 될 수 있으며, 일례로 펄스파형이 될 수 있다. 이때, 도면에서는 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)의 파형이 함께 존재하는 것을 나타내었으며, 일례로 전압들은 각각 101.3Hz 및 127.5Hz의 주파수를 갖으며, 이와 같이 두 개의 주파수가 함께 존재하는 불연속 파형인 펄스파형으로 형성된 전압이 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)이 될 수 있다.This is because the actuator 1000 according to the present invention is an electrothermal actuator formed so that a driving force is simultaneously generated in the X-axis direction and the Y-axis direction by thermal expansion when a voltage is applied, It is necessary to apply a voltage of a discontinuous waveform such as a pulse wave rather than a continuous sinusoidal wave to drive the actuator effectively. Therefore, in order to improve the driving effect of the driver, as shown in FIG. 6, the voltages A and B may be discontinuous waveforms in which voltages are discontinuously applied over time, and may be, for example, pulse waveforms . At this time, in the drawing, it is shown that a voltage (A) including an X-axis direction resonance frequency component and a waveform of a voltage (B) including a Y-axis direction resonance frequency component are present together. For example, voltages are 101.3 Hz and 127.5 Hz, and a voltage formed by a pulse waveform that is a discontinuous waveform in which two frequencies are present together is a voltage (A) including an X-axis direction resonance frequency component and a voltage including a Y-axis direction resonance frequency component B).

또한, 상기 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)은, 각각 파형, 주파수, 진폭 및 위상 중 어느 하나 이상이 서로 다른 다수개의 파형을 더하거나 빼서 상기 불연속 파형으로 형성될 수 있다. 즉, 일례로 사인파형의 주파수로 형성된 기본 파형에 위상, 진폭 및 주파수 등이 다른 다수개의 파형을 더하고 빼서 도시된 바와 같은 불연속 펄스파형의 전압(A,B)들로 형성될 수 있다.The voltage (A) including the X-axis direction resonance frequency component and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency component are a plurality of waveforms having different waveforms, frequencies, amplitudes, Can be added or subtracted to form the discontinuous waveform. That is, for example, a plurality of waveforms having different phases, amplitudes, and frequencies may be added to and subtracted from the basic waveform formed at the frequency of the sinusoidal waveform to form voltages A and B of discontinuous pulse waveforms as shown in the figure.

또한, 상기 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)은, 각각 중심 주파수 및 다수개의 주파수 성분을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 기본적인 파형은 동일하되 중심 주파수를 갖는 기본이 되는 파형에 주파수가 다른 다수개의 파형들이 포함되어, 도시된 바와 같은 불연속 펄스파형의 전압(A,B)들로 형성될 수 있다.In addition, the voltage (A) including the X-axis direction resonance frequency component and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency component may include a center frequency and a plurality of frequency components, respectively. That is, a plurality of waveforms having different frequencies may be included in a basic waveform having the same basic waveform but having a center frequency, and may be formed of voltages (A, B) of a discontinuous pulse waveform as shown.

즉, 이러한 불연속 펄스파형의 전압(A,B)들은 매트랩(Matlab) 등을 이용해 합성전압{(A2+B2)1/2} 신호를 만들 수 있고, 이 신호는 "Agilent BenchLink Waveform Builder Pro"와 같은 함수 발생기(Function generator)를 통해 도 9와 같이 구동기(1000)에 인가될 수 있는 X축 방향 공진주파수 성분 및 Y축 방향 공진주파수 성분을 포함하는 전압 신호로 변환될 수 있다. 그리하여 이와 같이 변환된 합성전압 신호가 구동기에 입력되면 구동기가 2차원의 리사쥬 패턴으로 스캐닝되는 것을 확인할 수 있다.That is, the voltage (A, B) of the discontinuous pulse waveform can make a synthesized voltage {(A 2 + B 2 ) 1/2 } signal by using Matlab or the like and this signal is called "Agilent BenchLink Waveform Builder Pro Axis direction resonance frequency component and the Y-axis direction resonance frequency component that can be applied to the driver 1000 as shown in FIG. 9 through a function generator such as a Y-axis resonance frequency component. Thus, when the converted voltage signal thus converted is inputted to the driver, it can be confirmed that the driver is scanned into the two-dimensional resusage pattern.

또한, 상기 S20단계 및 S30단계 사이에, 상기 변환된 합성전압을 제곱하여 FFT(Fast Fourier Transform; 고속푸리에변환) 응답 그래프를 통해 두 개의 공진주파수 및 상기 두 개의 공진주파수의 정수배에 해당하는 주파수 이외의 부가적인 주파수가 발생되는지를 확인하여 상기 합성전압의 이상 여부를 판단하는 단계(S25)가 더 수행될 수 있다.Between the steps S20 and S30, the transformed synthesized voltage is squared and converted to a frequency corresponding to two resonant frequencies and a frequency corresponding to an integral multiple of the two resonant frequencies through an FFT (Fast Fourier Transform) (S25) may be further performed by checking whether an additional frequency of the synthesized voltage is generated.

즉, 도 7과 같이 전압(A,B)들을 합한 전압의 제곱에 대한 FFT 응답 그래프를 보면 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분에 해당하며 진폭이 큰 두 개의 메인 주파수 및 이들의 정수배에 해당하는 주파수 이외에 상대적으로 진폭이 작은 노이즈 주파수들이 무수하게 생성되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 8과 같이 합성전압{(A2+B2)1/2}으로 변환된 신호의 제곱에 대한 FFT 응답 그래프를 보면 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분 및 이들의 배수에 해당하는 주파수 이외에 상대적으로 진폭이 작은 노이즈 주파수들이 생성되지 않은 것을 알 수 있다. 다시말하면 구동기에 인가되는 전압 신호의 FFT 응답 특성을 분석을 통해 노이즈 주파수가 생성되는지를 확인할 수 있으므로, 노이즈 주파수가 생성되지 않으면 합성전압으로의 변환이 정확하게 된 것을 알 수 있고, 합성전압을 구동기에 인가하여 구동기가 원활하게 구동되도록 할 수 있다.7, the FFT response graph for the square of the sum of the voltages A and B corresponds to the voltage (A) and the Y-axis direction resonance frequency component including the X-axis direction resonance frequency component, It can be seen that noise frequencies having relatively small amplitudes other than those corresponding to the two main frequencies and integer multiples thereof are generated in a myriad of ways. On the other hand, as shown in FIG. 8, in the FFT response graph for the square of the signal converted into the composite voltage {(A 2 + B 2 ) 1/2 }, the voltage A including the X- It can be seen that noise frequencies having relatively small amplitudes other than those corresponding to the resonant frequency components and the multiples thereof are not generated. In other words, it is possible to confirm whether the noise frequency is generated by analyzing the FFT response characteristic of the voltage signal applied to the driver, so that it can be seen that if the noise frequency is not generated, the conversion to the synthesized voltage becomes correct, So that the driver can be smoothly driven.

그리고 일례로 본 발명과는 달리 구동력이 전압에 비례하는 구동기에 있어서, 구동기가 PZT(Piezoelectric) 소자로 형성되고 질량체의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 다르게 형성된 경우에는 도 10 및 도 11과 같이 전압이 불연속 펄스파형으로 형성되며 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 포함된 두 개의 전압을 합한 값의 FFT 응답 그래프를 보면 두 개의 메인 주파수와 그 정수배에 해당하는 주파수들 만 나타나며 노이즈 주파수들은 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 이를 통해 PZT소자로 형성된 구동기는 본 발명과 같이 합성전압으로 변환하지 않아도 구동기가 원활하게 작동될 수 있는 것을 알 수 있다.For example, when the driver is formed of a PZT (Piezoelectric) element and the resonance frequency in the X-axis direction and the resonance frequency in the Y-axis direction of the mass body are different from each other, 11 shows a graph of an FFT response graph in which a voltage is formed of a discontinuous pulse waveform and a sum of two voltages including a resonance frequency in the X axis direction and a resonance frequency in the Y axis, ≪ / RTI > and noise frequencies do not occur. As a result, it can be seen that the driver formed of the PZT element can be operated smoothly without converting to the composite voltage as in the present invention.

또한, 상기 구동기(1000)는, 구동기(1000) 자체의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되거나, 구동기(1000)에 결합된 광섬유(400)를 포함하여 이루어져 상기 광섬유(400)를 포함한 구동기(1000)의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성될 수 있다.The driver 1000 includes an optical fiber 400 having a resonance frequency in the X-axis direction and a resonance frequency in the Y-axis direction different from each other or coupled to the driver 1000, The X-axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency of the driver 1000 including the Y-axis direction resonator 400 may be formed to be different from each other.

즉, 구동기(1000)는 2차원 광학스캐닝을 위한 스캐너로 사용될 수 있으므로, 구동기(1000)는 레이저 등의 조사를 위해 광섬유(400)를 포함하여 이루어질 수 있으며 구동기(1000)에 광섬유(400)가 결합된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 구동기(1000)는 구동기(1000) 자체의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되어, 광섬유(400)가 결합된 상태에서도 광섬유(400)를 포함한 구동기(1000)의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성될 수 있다. 또는 구동기(1000) 자체의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 같게 형성된 상태에서 구동기(1000)에 결합된 광섬유(400)에 의해 광섬유(400)를 포함한 구동기(1000)의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성될 수도 있다.That is, since the driver 1000 can be used as a scanner for two-dimensional optical scanning, the driver 1000 may include an optical fiber 400 for irradiating a laser or the like, and an optical fiber 400 may be mounted on the driver 1000 And may be formed in a combined form. At this time, the driver 1000 is formed so that the resonance frequency in the X-axis direction and the resonance frequency in the Y-axis direction of the driver 1000 itself are different from each other, so that even when the optical fiber 400 is coupled, The X-axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency may be formed to be different from each other. Axis direction of the actuator 1000 including the optical fiber 400 by the optical fiber 400 coupled to the actuator 1000 in a state in which the X-axis direction resonance frequency and the Y- The resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency may be formed to be different from each other.

또한, 상기 구동기(1000)는, 제1고정부(100); 상기 제1고정부(100)와 이격되어 배치되는 제2고정부(200); 상기 제1고정부(100)와 제2고정부(200)에 양단이 연결되어 고정되고, 두 개 이상이 한 조로 형성되어 제2고정부(200)에 고정되는 단부가 서로 전기적으로 연결되게 형성되며, X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되는 구동 암(300); 및 상기 제1고정부(100)에 일측이 고정되고 제2고정부(200)에 타측이 고정되며, 상기 구동 암(300)의 폭방향 일측으로 이격되어 배치되되 높이방향으로 상기 구동 암(300)과 다른 높이에 배치되는 광섬유(400); 를 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the driver 1000 includes a first fixing part 100; A second fixing part 200 spaced apart from the first fixing part 100; The first fixing part 100 and the second fixing part 200 are connected to and fixed at both ends of the first fixing part 200 and the second fixing part 200 are formed to be electrically connected to each other. A driving arm 300 having a resonance frequency in the X-axis direction and a resonance frequency in the Y-axis direction different from each other; And a second fixing part (200) having one side fixed to the first fixing part (100) and the other side fixed to the second fixing part (200) and spaced apart from one side in the width direction of the driving arm (300) An optical fiber 400 disposed at a different height from the optical fiber 400; . ≪ / RTI >

우선, 제1고정부(100) 및 제2고정부(200)는 구동 암(300) 및 광섬유(400)가 고정되는 부분으로, 서로 길이방향(Z축 방향)으로 이격되게 형성된 제1고정부(100) 및 제2고정부(200)에 구동 암(300)의 양단이 각각 연결되어 고정된다. 이때, 제1고정부(100)는 전체가 절연체로 형성될 수도 있으며, 고정블록(110)의 상측에 절연층(120)이 형성되어 절연층(120)의 상측에 구동 암(300)의 일단이 고정될 수 있다. 그리고 제2고정부(200)는 구동 암(300)의 타단이 연결되어 고정되며 한 조를 이루는 두 개 이상의 구동 암(300)이 전기적으로 연결될 수 있도록 제2고정부(200) 자체가 전기적인 도체로 형성될 수 있으며 판형으로 형성될 수 있다. 또한, 구동 암(300)은 두 개 이상이 한 조를 이루며 두 개의 구동 암(300)은 서로 폭방향으로 이격되어 배치되어, 한 조가 수평면인 XZ평면상에 배치된다. 그리고 구동 암(300)은 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되도록 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 도시된 형태 이외의 임의 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 광섬유(400)는 제1고정부(100)에 일측이 고정되고 제2고정부(200)에 타측이 고정된다. 여기에서 제2고정부(200)에 고정된 광섬유(400)는 길이방향으로 연장된 형태로 형성되어 제2고정부(200)에서 외팔보 형태로 형성될 수 있다. 그리고 광섬유(400)는 구동 암(300)의 폭방향 일측으로 이격되어 배치되되 높이방향으로 구동 암(300)과 다른 높이에 배치된다. 즉, 광섬유(400)는 구동 암(300)의 폭방향 일측 및 높이방향 하측에 배치되어 광섬유(400)의 일측이 제1고정부(100)의 고정홈(111)에 고정되고 광섬유(400)의 타측은 제2고정부(200)의 하면에 고정될 수 있다. 이때, 광섬유(400)는 구동 암(300)과 나란하게 배치될 수 있으며, 약간 비스듬하게 경사진 형태로 배치될 수도 있다. 그리고 제1고정부(100)에 고정된 광섬유(400)의 일측에는 레이저 조사기가 연결되어 레이저 조사기로부터 레이저를 전달받아서 레이저 광을 출력할 수 있다.The first fixing part 100 and the second fixing part 200 are parts to which the driving arm 300 and the optical fiber 400 are fixed and are fixed to each other by a first fixing part Both ends of the driving arm 300 are connected and fixed to the first fixing part 100 and the second fixing part 200, respectively. The first fixing part 100 may be formed entirely of an insulator and an insulating layer 120 may be formed on the upper surface of the fixing block 110 so that a portion of the driving arm 300 Can be fixed. The second fixing part 200 is connected to the other end of the driving arm 300 so that the second fixing part 200 itself is electrically connected to the at least two driving arms 300, And may be formed into a plate shape. In addition, two or more driving arms 300 are arranged in a pair, and the two driving arms 300 are arranged to be spaced apart from each other in the width direction, and a pair is disposed on the XZ plane which is a horizontal plane. The driving arm 300 may be formed in various shapes such that the X-axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency are different from each other, or may be formed in any shape other than the illustrated shape. The optical fiber 400 is fixed to the first fixing part 100 at one side and fixed at the other side to the second fixing part 200. Here, the optical fiber 400 fixed to the second fixing part 200 may be formed in a shape extending in the longitudinal direction and formed in a cantilever shape in the second fixing part 200. The optical fiber 400 is disposed at one side in the width direction of the driving arm 300 and at a different height from the driving arm 300 in the height direction. That is, the optical fiber 400 is disposed on one side in the width direction and the height direction of the driving arm 300, one side of the optical fiber 400 is fixed to the fixing groove 111 of the first fixing part 100, And the other side of the second fixing part 200 can be fixed to the lower surface of the second fixing part 200. At this time, the optical fiber 400 may be disposed side by side with the driving arm 300, or may be disposed at a slightly inclined inclination. A laser irradiator is connected to one side of the optical fiber 400 fixed to the first fixing unit 100 to receive the laser from the laser irradiator and output the laser light.

그리하여 제1고정부(100)에서 구동 암(300)들이 연장 형성되어 구동 암(300)의 단부에 제2고정부(200)가 형성되는 외팔보 형태로 형성되며, 광섬유(400)가 연결되어 고정된 제2고정부(200) 및 구동 암(300)이 수평면상에 배치되는 형태인 비대칭 형상으로 형성됨으로써, X축 방향 및 Y축 방향으로의 공진주파수가 다르게 형성되며, 인가되는 전압에 의해 열팽창되는 구동 암(300)에 의해 전기-열 구동기로 사용될 수 있으며, 본 발명의 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법을 이용해 구동기가 원활하고 효율적으로 작동되도록 할 수 있다.The driving arm 300 is extended from the first fixing part 100 and is formed in a cantilever shape in which the second fixing part 200 is formed at the end of the driving arm 300. The optical fiber 400 is connected and fixed The second fixing part 200 and the driving arm 300 are arranged on the horizontal plane so that the resonance frequencies in the X axis direction and the Y axis direction are different from each other, The drive arm 300 can be used as an electric-thermal actuator, and the actuator can be smoothly and efficiently operated using the voltage application method of the actuator having the two resonant frequency components of the present invention.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1000 : 구동기
100 : 제1고정부
110 : 고정블록 111 : 고정홈
120 : 절연층
200 : 제2고정부
300 : 구동 암
400 : 광섬유
500 : 전극
600 : 연결부1000: Driver
100: first fixing portion
110: fixing block 111: fixing groove
120: insulating layer
200: second fixing portion
300: drive arm
400: Optical fiber
500: electrode
600: connection

Claims (8)

X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되고, 전압이 인가되면 열팽창에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 동시에 구동력이 발생되도록 형성되며, 상기 구동력은 상기 인가되는 전압의 제곱에 비례하도록 형성되는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법에 있어서,
상기 구동기의 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 획득하는 단계(S10);
상기 구동기의 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A)과 상기 구동기의 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)을 합성전압{(A2+B2)1/2}으로 변환시키는 단계(S20); 및
상기 변환된 합성전압을 상기 구동기에 인가하여 구동기를 구동시키는 단계(S30);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법.
Axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency are formed to be different from each other, and when a voltage is applied, a driving force is simultaneously generated in the X-axis direction and the Y-axis direction by thermal expansion, 1. A voltage application method for a driver having two resonance frequency components formed to be proportional,
Obtaining (S10) a resonance frequency in the X-axis direction and a resonance frequency in the Y-axis direction of the driver;
(A) including the resonance frequency component of the driver in the X-axis direction and the voltage (B) including the Y-axis resonance frequency component of the driver into the composite voltage {(A 2 + B 2 ) 1/2 } (S20); And
Applying the converted composite voltage to the driver to drive the driver (S30);
Wherein the first and second resonant frequency components are different from each other.
제1항에 있어서,
상기 S10단계에서는,
상기 구동기에 인가되는 전압의 주파수를 변경시켜가며 상기 구동기를 구동시켜 상기 구동기의 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 획득하거나, 상기 구동기가 설계된 이론적인 X축 방향 공진주파수 및 Y축 방향 공진주파수를 이용하는 것을 특징으로 하는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법.
The method according to claim 1,
In the step S10,
Axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency of the driver by changing the frequency of the voltage applied to the driver, or by adjusting the theoretical X-axis direction resonance frequency and the Y- Wherein a resonant frequency is used as the resonant frequency component.
제1항에 있어서,
상기 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)은, 각각 시간에 따라 전압이 불연속적으로 인가되는 불연속 파형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법.
The method according to claim 1,
The voltage (A) including the X-axis direction resonance frequency component and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency component are formed in a discontinuous waveform in which a voltage is discontinuously applied according to time A method of applying voltage to a driver having two resonant frequency components.
제3항에 있어서,
상기 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)은, 각각 파형, 주파수, 진폭 및 위상 중 어느 하나 이상이 서로 다른 다수개의 파형을 더하거나 빼서 상기 불연속 파형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법.
The method of claim 3,
The voltage (A) including the X-axis direction resonance frequency component and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency component may be obtained by adding a plurality of waveforms having different waveforms, frequencies, amplitudes, And the second resonance frequency component is formed as the discontinuous waveform.
제3항에 있어서,
상기 X축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(A) 및 Y축 방향 공진주파수 성분이 포함된 전압(B)은, 각각 중심 주파수 및 다수개의 주파수 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법.
The method of claim 3,
Wherein the voltage (A) including the X-axis direction resonance frequency component and the voltage (B) including the Y-axis direction resonance frequency component each include a center frequency and a plurality of frequency components, The voltage being applied to the driver.
제1항에 있어서,
상기 S20단계 및 S30단계 사이에,
상기 변환된 합성전압을 제곱하여 FFT(Fast Fourier Transform; 고속푸리에변환) 응답 그래프를 통해 두 개의 공진주파수 및 상기 두 개의 공진주파수의 정수배에 해당하는 주파수 이외의 부가적인 주파수가 발생되는지를 확인하여 상기 합성전압의 이상 여부를 판단하는 단계(S25)가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법.
The method according to claim 1,
Between steps S20 and S30,
The transformed synthesized voltage is squared, and it is confirmed through an FFT (Fast Fourier Transform) response graph that two resonant frequencies and an additional frequency other than a frequency corresponding to an integral multiple of the two resonant frequencies are generated, (S25) of determining whether or not the composite voltage is abnormal is further performed. ≪ RTI ID = 0.0 > [10] < / RTI >
제1항에 있어서,
상기 구동기는,
구동기 자체의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되거나, 구동기에 결합된 광섬유를 포함하여 이루어져 상기 광섬유를 포함한 구동기의 X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법.
The method according to claim 1,
The driver includes:
Axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency of the actuator are different from each other or an optical fiber coupled to the actuator, so that the X-axis direction resonance frequency and the Y-axis direction resonance frequency of the actuator including the optical fiber are different Wherein the first and second resonant frequency components are different from each other.
제1항에 있어서,
상기 구동기는,
제1고정부;
상기 제1고정부와 이격되어 배치되는 제2고정부;
상기 제1고정부와 제2고정부에 양단이 연결되어 고정되고, 두 개 이상이 한 조로 형성되어 제2고정부에 고정되는 단부가 서로 전기적으로 연결되게 형성되며, X축 방향 공진주파수와 Y축 방향 공진주파수가 서로 다르게 형성되는 구동 암; 및
상기 제1고정부에 일측이 고정되고 제2고정부에 타측이 고정되며, 상기 구동 암의 폭방향 일측으로 이격되어 배치되되 높이방향으로 상기 구동 암과 다른 높이에 배치되는 광섬유;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 두 개의 공진주파수 성분을 갖는 구동기의 전압 인가 방법.The method according to claim 1,
The driver includes:
A first fixing part;
A second fixing part spaced apart from the first fixing part;
Wherein the first fixing part and the second fixing part are connected to and fixed at both ends thereof, and at least two of them are formed as a pair and an end fixed to the second fixing part are electrically connected to each other, A drive arm having different axial resonance frequencies; And
An optical fiber having one side fixed to the first fixing part and the other side fixed to the second fixing part, the optical fiber being disposed at one side in the width direction of the driving arm and disposed at a different height from the driving arm in the height direction;
Wherein the first and second resonant frequency components are different from each other.
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