KR20210155060A - Tip-Tilt Mechanism of Ultra-small Optical Mirror Using Displacement Amplification Structures - Google Patents

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KR20210155060A
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Abstract

According to the present invention, provided is a tip tilt mechanism of a micro-optical mirror, which includes: a reflector which reflects a laser; an adapter for fixing the reflector; a plurality of piezoelectric actuators disposed under the adapter and driven so that the adapter can perform translational and rotational movements; a plurality of displacement amplification structures disposed between the plurality of piezoelectric actuators and the adapter and amplifying each driving of the piezoelectric actuators to transmit amplified driving; and a base for fixing the piezoelectric actuators, wherein the displacement amplifying structure is constituted by three displacement amplifying structures arranged in parallel with each other, and the piezoelectric actuators are arranged to cross the three displacement amplifying structures arranged in parallel.

Description

변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘{Tip-Tilt Mechanism of Ultra-small Optical Mirror Using Displacement Amplification Structures}Tip-Tilt Mechanism of Ultra-small Optical Mirror Using Displacement Amplification Structures

본 발명은 3점 구동 방식의 팁틸트 시스템에서 사이즈와 무게 측면에서 개선된 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘에 관한 것이다.The present invention relates to a tip tilt mechanism of a micro-optical mirror using a displacement amplification structure improved in terms of size and weight in a tip tilt system of a three-point driving method.

최근 반도체 제조공정이나, 원자현미경(AFM/STM)과 같은 정밀 측정장치 및 대면적 나노리소크래피(nano lithography) 등의 분야에 있어서, 수백 ㎛이상의 구동범위를 가지면서 ㎚수준의 위치결정 정밀도 및 ㎚미만의 평면운동의 구현이 가능한 나노위치결정기구에 대한 수요가 증가하고 있다.In recent semiconductor manufacturing processes, precision measuring devices such as atomic force microscopy (AFM/STM), and large-area nano lithography, it has a driving range of several hundred μm or more, while positioning precision and Demand for nano-positioning mechanisms capable of realizing sub-nm planar motion is increasing.

종래에는 피에조 현상(Piezoelectricity)과 유연 힌지를 이용하여 초정밀 위치결정기구를 제작하는 연구가 많이 이루어져 왔다.Conventionally, a lot of research has been done to fabricate an ultra-precise positioning mechanism using piezoelectricity and a flexible hinge.

즉, 피에조 현상은 ㎚미만의 분해능을 가지고 있고, 열 발산이 없으며, 빠른 응답속도를 가지고 큰 힘을 낼 수 있다는 장점이 있으며, 또한 유연 힌지는 마모에 강하고, 연속적인 가이드 모션을 가지며, 움직임을 증폭하기 위한 증폭구조 등의 다양한 기구를 적용하기 용이한 장점이 있다.That is, the piezoelectric phenomenon has a resolution of less than nm, does not dissipate heat, and has the advantage of being able to generate a large force with a fast response speed. There is an advantage in that it is easy to apply various mechanisms such as an amplification structure for amplification.

또한, 압전소자는 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 운동범위를 가지므로, 이보다 큰 범위에서 구동하기 위해서는 운동량의 증폭이 필요하다는 문제가 있으며, 이를 위해, 일반적으로 레버구조의 유연기구가 사용되었다. In addition, since the piezoelectric element has a motion range of several μm to several tens of μm, there is a problem in that it is necessary to amplify the momentum in order to drive it in a larger range. For this, a flexible mechanism having a lever structure is generally used.

관련선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2007-0093706호(2007.09.19.)에서는 스캐너 장치를 개시하고 있으며, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 4점 구동방식으로 플랫폼 하측에 설치된 두 쌍의 액츄에이터와 플랫폼의 중심을 기준으로 90도 간격으로 액츄에이터와 각각 연결되는 4개의 레버암을 배치하여 2개의 레버암이 짝을 이루어 2개의 짝 레버암들을 통해, X, Y방향의 회전운동을 구현할 수 있는 것을 개시하고 있다.As a related prior document, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2007-0093706 (2007.09.19.) discloses a scanner device, and as shown in FIG. By placing the pair of actuators and 4 lever arms connected to the actuators at 90-degree intervals based on the center of the platform, the two lever arms are paired to perform rotational movement in the X and Y directions through the two pair of lever arms. What can be implemented is disclosed.

또한, 관련선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0872031호(2008.12.05.)에서는 자기구동기를 이용한 비접촉식 스캐너를 개시하고 있으며, 플랫폼은 거울이 부착된 반대면에 3개의 돌기가 동심원상에 120도 간격으로 3개가 동일하게 3점 구동방식으로 배치되며, 거울을 포함한 플랫폼을 2축 360도 방향으로 기울일 수 있도록 구형 굴곡 힌지를 구비하는 것을 개시하고 있다.In addition, as a related prior document, Republic of Korea Patent Registration No. 10-0872031 (2008.12.05.) discloses a non-contact scanner using a magnetic actuator, and the platform has three projections on the opposite side to which a mirror is attached 120 concentrically. Disclosed is a spherical bending hinge that is arranged in a three-point driving manner equally spaced at an interval of three degrees, and that the platform including the mirror can be tilted in the two-axis 360-degree direction.

도 1에서 도시된 바와 같이 도 1(a)의 4점 구동방식과 도 1(b)의 3점 구동방식의 변위증폭구조를 배치할 수 있다.As shown in FIG. 1, the displacement amplification structure of the 4-point driving method of FIG. 1(a) and the 3-point driving method of FIG. 1(b) may be arranged.

그러나, 도 1(a)에 도시된 기존의 4점 구동방식은 반사경의 중심을 기준으로 90도 간격으로 4개의 변위증폭구조들을 배치하여 2개의 변위증폭구조가 짝을 이루어 2개의 짝 변위증폭구조들을 통해, X, Y, 방향의 회전운동을 구현할 수 있다. 이 방식은 X, Y 2방향의 회전운동을 4개의 변위증폭구조로 구현하므로 3개의 변위증폭구조로 구현하는 방식에 비해 전력소모가 커지고 사이즈가 커지는 문제점이 있으며, 도 1(b)에 도시된 기존의 3점 구동방식은 반사경의 중심을 기준으로 120도 간격으로 3개의 변위증폭구조를 배치하므로, 변위증폭구조를 고정시켜주는 베이스 구조의 직경이 3개의 액츄에이터가 이격되어 배치되므로 액츄에이터를 고정시켜주는 베이스 구조의 직경이 일정 크기로 형성되어 크게 제작될 수 밖에 없어 소형화가 어렵다는 문제점이 있었다.However, in the conventional four-point driving method shown in Fig. 1(a), four displacement amplification structures are arranged at intervals of 90 degrees with respect to the center of the reflector, and two displacement amplifier structures are paired to form two pair displacement amplifier structures. Through these, it is possible to implement rotational motion in the X, Y, direction. Since this method implements the rotational motion in the X and Y directions with four displacement amplification structures, there is a problem in that power consumption is increased and the size is increased compared to the method implemented with three displacement amplification structures. The existing three-point driving method arranges three displacement amplification structures at intervals of 120 degrees with respect to the center of the reflector, so the diameter of the base structure that fixes the displacement amplification structure is that the three actuators are spaced apart. Since the diameter of the base structure is formed to a certain size, it has to be manufactured to be large, so there is a problem in that it is difficult to miniaturize it.

대한민국 공개특허 제10-2007-0093706호(2007.09.19.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0093706 (2007.09.19.) 대한민국 등록특허 제10-0872031호(2008.12.05.)Republic of Korea Patent Registration No. 10-0872031 (2008.12.05.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 기존의 3점 또는 4점 구동방식과 달리 3개의 액츄에이터를 서로 엇갈려 배치함으로써 기존의 4점 구동 방식에 비해 전력소모를 줄일 수 있고, 기존의 3점 및 4점 구동방식에 비해 사이즈 면에서 소형으로 제작할 수 있는 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above-described problems, and the present invention can reduce power consumption compared to the existing four-point drive method by arranging three actuators alternately with each other, unlike the existing three-point or four-point drive method, It is to provide a tip tilt mechanism for a micro-miniature optical mirror using a displacement amplification structure that can be manufactured smaller in size compared to the existing three-point and four-point driving methods.

본 발명의 다른 목적은, 압전 액츄에이터를 기존의 3점, 4점 구동방식에 비해 반사경 중심에 가까이 근접시켜 배치시킬 수 있어 조향각 구현에 장점을 가지며, 세 개의 유연 힌지가 장착된 변위증폭구조를 통해 압전 액츄에이터의 선형운동을 미러의 회전운동으로 변환시킬 수 있는 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the piezoelectric actuator can be disposed closer to the center of the reflector compared to the conventional three-point and four-point driving method, which has an advantage in realizing the steering angle, and through a displacement amplification structure equipped with three flexible hinges. An object of the present invention is to provide a tip tilt mechanism of a micro-optical mirror that can convert the linear motion of the piezoelectric actuator into the rotational motion of the mirror.

본 발명에 의한 변위증폭 구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘은, 레이저를 반사시키는 반사경; 상기 반사경을 고정시키는 어댑터; 상기 어댑터의 하측에 배치되며 어댑터가 병진운동과 회전운동이 가능하도록 구동되는 복수의 압전 액츄에이터; 상기 복수의 압전 액츄에이터와 어댑터 사이에 배치되며, 압전 액츄에이터의 각각의 구동을 증폭시켜, 증폭된 구동을 전달하는 복수의 변위증폭구조; 및 상기 압전 액츄에이터를 고정시키는 베이스를 포함하며; 상기 복수의 변위증폭구조는 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.The tip tilt mechanism of the micro-optical mirror using the displacement amplification structure according to the present invention comprises: a reflector for reflecting a laser; an adapter for fixing the reflector; a plurality of piezoelectric actuators disposed under the adapter and driven to enable the adapter to perform translational and rotational movements; a plurality of displacement amplification structures disposed between the plurality of piezoelectric actuators and the adapter and amplifying each drive of the piezoelectric actuators to transmit the amplified drive; and a base for fixing the piezoelectric actuator; The plurality of displacement amplification structures are characterized in that they are arranged parallel to each other.

바람직하게는, 상기 변위증폭구조는, 3개의 변위증폭구조가 서로 평행하게 배치되어 구성되며; 상기 압전 액츄에이터는, 평행하게 배치된 3개의 변위증폭구조에 교차하여 배치되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the displacement amplifying structure is configured by arranging three displacement amplifying structures parallel to each other; The piezoelectric actuator is characterized in that it is arranged to cross three displacement amplification structures arranged in parallel.

더욱 바람직하게는, 상기 변위증폭구조는, 상기 압전 액츄에이터에 접하여 구동되는 구동부; 상기 구동부에 결합되어 일방향으로 회동하는 제1 레버; 및 상기 제1 레버와 연결되며 상기 제1 레버에 의해 증폭되어 움직이는 제2 레버를 포함하며; 상기 제2 레버는, 상기 제2 레버의 구동을 어댑터에 전달하여 반사경의 조향각을 조절하는 조절부와 연결되는 것을 특징으로 한다.More preferably, the displacement amplification structure comprises: a driving unit driven in contact with the piezoelectric actuator; a first lever coupled to the driving unit to rotate in one direction; and a second lever connected to the first lever and amplified by the first lever to move; The second lever is characterized in that it is connected to a control unit for controlling the steering angle of the reflector by transmitting the driving of the second lever to the adapter.

또한 바람직하게는, 상기 변위증폭구조는, 상기 제1 레버의 하측과 상기 압전 액츄에이터를 연결하는 구동부; 상기 베이스와 상기 제1 레버를 연결하는 제1 탄성힌지; 상기 제1 레버와 상기 제2 레버를 연결하는 제2 탄성힌지; 상기 베이스와 상기 제2 레버를 연결하는 제3 탄성힌지; 및 상기 제2 레버와 연결되어 조절부를 구동하는 유연 힌지를 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the displacement amplifying structure may include: a driving unit connecting a lower side of the first lever and the piezoelectric actuator; a first elastic hinge connecting the base and the first lever; a second elastic hinge connecting the first lever and the second lever; a third elastic hinge connecting the base and the second lever; and a flexible hinge connected to the second lever to drive the adjustment unit.

또한 바람직하게는, 상기 제1 탄성힌지와, 제2 탄성힌지와 제3 탄성힌지 및 유연힌지는 탄성재질로 형성된 것을 특징으로 한다.Also preferably, the first elastic hinge, the second elastic hinge, the third elastic hinge, and the flexible hinge are formed of an elastic material.

또한 바람직하게는, 상기 유연힌지는, 조절부의 중앙부 하측에 삼각형 형상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the flexible hinge is characterized in that it is arranged in a triangular shape below the central portion of the adjustment unit.

본 발명에 따른 변위증폭 구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘은 첫째, 3개의 변위증폭구조를 서로 엇갈려 배치함으로써 기존의 4점 구동방식에 비해 전력소모를 줄일 수 있으며, 둘째, 기존의 3점, 4점 구동방식에 비해 반사경 중심에 가까이 근접시켜 변위증폭구조를 배치할 수 있어 조향각 구현이 용이하며, 셋째, 팁틸트 메커니즘의 사이즈를 미러의 크기에 비해 작게 가져갈 수 있어서 사이즈를 소형으로 제작할 수 있는 효과를 가진다.The tip tilt mechanism of the micro-optical mirror using the displacement amplification structure according to the present invention can reduce power consumption compared to the existing four-point driving method by arranging three displacement amplification structures alternately, and secondly, the existing 3 Compared to the point and four-point driving method, the displacement amplification structure can be arranged close to the center of the reflector, so it is easy to implement the steering angle. have a possible effect.

도 1은 종래 기술에 따른 변위증폭구조의 배치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘의 분해도이다.
도 4는 본 발명에 따른 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘의 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 변위증폭구조의 팁틸트 메커니즘의 개략도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 변위증폭구조의 배치 구성도이다.1 is a view showing the arrangement of a displacement amplification structure according to the prior art.
2 is a perspective view of a tip tilt mechanism of a micro-optical mirror using a displacement amplification structure according to the present invention.
3 is an exploded view of the tip tilt mechanism of the micro-optical mirror using the displacement amplification structure according to the present invention.
4 is a configuration diagram of a tip tilt mechanism of a micro-optical mirror using a displacement amplification structure according to the present invention.
5 is a schematic diagram of a tip tilt mechanism of a displacement amplification structure according to the present invention.
6 to 8 are arrangement diagrams of the displacement amplification structure according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving the same, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.However, the present invention is not limited by the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, in the description of the present invention, when it is determined that related known techniques may obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명에 따른 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘의 분해도이고, 도 4는 본 발명에 따른 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 변위증폭구조의 팁틸트 메커니즘의 개략도이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 변위증폭구조의 배치 구성도이다.Figure 2 is a perspective view of the tip tilt mechanism of the micro-optical mirror using the displacement amplification structure according to the present invention, Figure 3 is an exploded view of the tip tilt mechanism of the micro-optical mirror using the displacement amplification structure according to the present invention, Figure 4 is a configuration diagram of the tip tilt mechanism of the micro-optical mirror using the displacement amplification structure according to the present invention, FIG. 5 is a schematic diagram of the tip tilt mechanism of the displacement amplification structure according to the present invention, and FIGS. 6 to 8 are in the present invention It is the arrangement diagram of the displacement amplification structure according to the following.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘은 도면에 도시된 바와 같이, 레이저를 반사시키는 반사경(100)과 반사경(100)을 고정시키는 어댑터(110)와 어댑터를 지지하며 구동하는 변위증폭구조(130)와 변위증폭구조(130)를 움직이는 압전 액츄에이터(150)와 압전 액츄에이터(150)를 고정시키는 베이스(160)를 포함한다.2 to 4, the tip tilt mechanism of the micro-optical mirror using the displacement amplification structure is, as shown in the figure, the reflector 100 that reflects the laser and the adapter 110 that fixes the reflector 100 and a displacement amplifying structure 130 for supporting and driving the adapter, a piezoelectric actuator 150 for moving the displacement amplifying structure 130, and a base 160 for fixing the piezoelectric actuator 150.

또한, 어댑터(110)의 일부분과 변위증폭구조(130)와 압전 액츄에이터(150) 및 베이스(160)가 하우징(170)의 내부에 수용되어 보호될 수 있다.In addition, a portion of the adapter 110 , the displacement amplifying structure 130 , the piezoelectric actuator 150 , and the base 160 may be accommodated in the housing 170 and protected.

본 발명에서는 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘의 실시예에 대하여 설명하고 있으나, 본 발명에서 그 용도를 한정하는 것은 아니다.In the present invention, an embodiment of a tip tilt mechanism of a micro-optical mirror using a displacement amplification structure has been described, but the use thereof is not limited in the present invention.

일 예로 본 발명의 변위증폭구조(130)를 이용한 팁틸트 메커니즘의 어댑터(110)에는 레이저 빔을 발사하는 레이저 가공장치가 장착되거나, 어댑터(110)에 대상물을 안착시키고 별도로 설치된 레이저 가공장치에 의해 어댑터(110)에 안착된 대상물을 가공하는 것도 가능하다.For example, the adapter 110 of the tip tilt mechanism using the displacement amplification structure 130 of the present invention is equipped with a laser processing device for emitting a laser beam, or by a laser processing device installed separately after seating an object on the adapter 110 It is also possible to process an object seated on the adapter 110 .

베이스(160)에 고정되는 복수의 압전 액츄에이터(150)가 제어됨에 의해서 반사경(100)이 회전되게 된다.The reflector 100 is rotated by controlling the plurality of piezoelectric actuators 150 fixed to the base 160 .

압전 액츄에이터(150)는 기계적 응력을 걸면 전압이 발생하고 반대로 전압을 가하면 팽창되거나 수축된다.When a mechanical stress is applied to the piezoelectric actuator 150, a voltage is generated, and conversely, when a voltage is applied, the piezoelectric actuator 150 expands or contracts.

제어부(미도시)는 압전 액츄에이터(150)에 가해지는 전압을 제어함으로써 압전 액츄에이터(150)가 길이방향으로 팽창 또는 수축되게 하고, 압전 액츄에이터(150)의 이러한 구동이 반사경(100)에 전달되어 반사경(100)이 회전되도록 제어한다.The control unit (not shown) controls the voltage applied to the piezoelectric actuator 150 so that the piezoelectric actuator 150 expands or contracts in the longitudinal direction, and this driving of the piezoelectric actuator 150 is transmitted to the reflector 100 and the reflector (100) is controlled to rotate.

본 발명의 일 실시예에서는 압전 액츄에이터(150)가 3개인 경우를 예로 들었으며, 이들 압전 액츄에이터(150)는 각각 제어함으로써, 피치(pitch) 방향과 요(yaw) 방향에 맞는 제1 회전방향 및 제2 회전방향의 두 방향의 회전이 가능하게 된다.In one embodiment of the present invention, a case in which there are three piezoelectric actuators 150 is exemplified, and these piezoelectric actuators 150 are controlled respectively, thereby providing a first rotational direction corresponding to a pitch direction and a yaw direction, and Two rotations in the second rotational direction are possible.

압전 액츄에이터(150)의 구동은 압전 액츄에이터(150)에 접하는 변위증폭구조(130)에 전달되는데, 일반적으로 압전 액츄에이터(150)는 빠른 응답성과 높은 분해능을 갖지만, 구동 범위가 작기 때문에, 압전 액츄에이(150)터의 구동이 증폭되어 반사경(100)에 전달될 수 있도록 변위증폭구조(130)와 결합이 된다.The driving of the piezoelectric actuator 150 is transmitted to the displacement amplification structure 130 in contact with the piezoelectric actuator 150. In general, the piezoelectric actuator 150 has a fast response and high resolution. However, since the driving range is small, the piezoelectric actuator (150) It is coupled with the displacement amplification structure 130 so that the driving of the motor is amplified and transmitted to the reflector 100.

변위증폭구조(130)는 제1 레버(131)와 제2 레버(132)와 유연힌지(133)를 포함할 수 있으며, 조절부(134)와 연결될 수 있다.The displacement amplification structure 130 may include a first lever 131 , a second lever 132 , and a flexible hinge 133 , and may be connected to the adjustment unit 134 .

조절부(134)는 변위증폭구조(130)의 상측에 배치되며, 변위증폭구조(130)와 연결된 유연힌지(133)가 조절부(134)의 중심부에 하측에 배치되어 유연힌지(133)를 통해 조절부(134)가 구동될 수 있다.The adjusting unit 134 is disposed on the upper side of the displacement amplifying structure 130 , and a flexible hinge 133 connected to the displacement amplifying structure 130 is disposed at the lower side in the center of the adjusting unit 134 to hold the flexible hinge 133 . Through the control unit 134 may be driven.

또한, 변위증폭구조(130)의 제1 레버(131)와 제2 레버(132)와 유연힌지(133)와 조절부(134)는 단일체(monolithic)로 제작될 수 있으며, 와이어 방전가공을 통해 단일체로 구성하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the first lever 131 and the second lever 132, the flexible hinge 133, and the adjusting unit 134 of the displacement amplifying structure 130 may be manufactured as a single body (monolithic), and through wire electric discharge machining. It is preferable to configure as a single body, but is not limited thereto.

변위증폭구조(130)는 압전 액츄에이터(150)의 구동을 미러 마운트(120)에 증폭시켜 전달할 수 있으며, 이것을 통해 결론적으로 반사경(100)에 압전 액츄에이터(150)의 구동을 증폭시켜 전달할 수 있다.The displacement amplification structure 130 may amplify and transmit the driving of the piezoelectric actuator 150 to the mirror mount 120 , and as a result, the driving of the piezoelectric actuator 150 to the reflector 100 may be amplified and transmitted through this.

압전 액츄에이터(150)는 출력이 다른 복수의 압전 액츄에이터(150)가 설치되거나, 동일한 출력의 복수의 압전 액츄에이터(150)가 설치될 수 있다.In the piezoelectric actuator 150 , a plurality of piezoelectric actuators 150 having different outputs may be installed, or a plurality of piezoelectric actuators 150 having the same output may be installed.

본 발명의 실시예에서는 3개의 압전 액츄에이터(150)를 구비하고, 3개의 변위증폭구조(130)를 갖는 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘을 설명한다.In the embodiment of the present invention, a tip tilt mechanism of a micro-optical mirror having three piezoelectric actuators 150 and three displacement amplification structures 130 will be described.

또한, 압전 액츄에이터(150)는 입력되는 전압에 의해 구동되며, 제어부(미도시)로부터 지속적으로 입력되는 전압에 의해 일정한 높이가 유지되도록 제어된다.In addition, the piezoelectric actuator 150 is driven by an input voltage, and is controlled to maintain a constant height by a voltage continuously input from a controller (not shown).

이러한 압전 액츄에이터(150)에는 각각에 변위증폭구조를 갖는 레버가 2단으로 적층되게 배치될 수 있으며, 압전액츄에이터(150)와 연결되는 구동부(140)와 구동부(140)와 연결되는 제1 레버(131)와 조절부(134)와 연결되는 제2 레버(132)로 이루어 진다. 또한, 레버는 필요에 따라 그 개수를 늘릴 수 있다.The piezoelectric actuator 150 may have levers each having a displacement amplification structure stacked in two stages, and a driving unit 140 connected to the piezoelectric actuator 150 and a driving unit 140 connected to the first lever ( 131) and a second lever 132 connected to the control unit 134. In addition, the number of levers can be increased as needed.

즉, 조절부(134)는 변위증폭구조(130)의 제1 레버(131)와 제1 레버(131)의 변위가 전달되는 제2 레버(132)와 제2 레버(132)에 연결되는 유연힌지(133)의 구동에 의해 구동된다.That is, the adjusting unit 134 is flexible connected to the first lever 131 of the displacement amplifying structure 130 and the second lever 132 to which the displacement of the first lever 131 is transmitted and the second lever 132 . It is driven by the operation of the hinge 133 .

도 5를 참조하면, 변위증폭구조(130)는, 압전 액츄에이터(150)에 접하여 구동되는 구동부(140)와 구동부(140)에 결합되어 일방향으로 회동하는 제1 레버(131)와 제1 레버(131)와 연결되며, 제1 레버(131)에 의해 증폭되어 움직이는 제2 레버(132)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the displacement amplifying structure 130 includes a driving unit 140 driven in contact with the piezoelectric actuator 150 and a first lever 131 coupled to the driving unit 140 to rotate in one direction and a first lever ( 131 , and may include a second lever 132 that is amplified and moved by the first lever 131 .

또한, 변위증폭구조(130)는, 제1 레버(132)의 하측과 압전 액츄에이터(150)와 구동부(140)에 의해 연결되며, 베이스(160)와 제1 레버(131)를 연결하는 제1 탄성힌지(161)와 제1 레버(131)와 제2 레버(132)를 연결하는 제2 탄성힌지(162)와 베이스(160)와 제2 레버(132)를 연결하는 제3 탄성힌지(163)에 의해 연결되며, 제2 레버(132)에 연결된 유연 힌지(133)를 통해 조절부(134)가 구동된다.In addition, the displacement amplifying structure 130 is connected to the lower side of the first lever 132 by the piezoelectric actuator 150 and the driving unit 140 , and the first connecting the base 160 and the first lever 131 . The elastic hinge 161, the second elastic hinge 162 connecting the first lever 131 and the second lever 132, and the third elastic hinge 163 connecting the base 160 and the second lever 132 ), and the control unit 134 is driven through the flexible hinge 133 connected to the second lever 132 .

또한, 제1 탄성힌지(161)와, 제2 탄성힌지(162)와 제3 탄성힌지(163) 및 유연힌지(133)는 탄성재질로 형성될 수 있다.In addition, the first elastic hinge 161 , the second elastic hinge 162 , the third elastic hinge 163 , and the flexible hinge 133 may be formed of an elastic material.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명은 기존의 3점 또는 4점 구동방식과 달리 3개의 변위증폭구조(130-1,130-2,130-3))를 서로 평행하게 배치하며, 3개의 압전 액츄에이터(150-1,150-2,150-3)를 서로 엇갈려 배치함으로써, 기존의 4점 구동방식에 비해 전력소모를 줄일 수 있으며, 동일한 증폭비를 가지는 유연힌지(133)를 3개를 배치하여 전체 크기를 줄일 수 있으며, 각 유연힌지(133)의 간격을 최소화하여 최대의 조향각을 확보할 수 있다.6 to 8, the present invention, unlike the conventional three-point or four-point driving method, three displacement amplification structures (130-1, 130-2, 130-3)) are arranged in parallel to each other, and three piezoelectric actuators ( By arranging 150-1, 150-2, 150-3) alternately, power consumption can be reduced compared to the existing four-point driving method, and the overall size can be reduced by arranging three flexible hinges 133 having the same amplification ratio. In addition, it is possible to secure the maximum steering angle by minimizing the distance between each flexible hinge (133).

따라서, 유연힌지(133)가 연결된 변위증폭구조(130)를 반사경 중심에 가까이 근접시켜 배치할 수 있어 조향각 구현이 용이하며, 사이즈를 소형으로 제작할 수 있다.Accordingly, since the displacement amplifying structure 130 to which the flexible hinge 133 is connected can be disposed close to the center of the reflector, the steering angle can be easily realized and the size can be made small.

또한, 유연힌지(133)는, 조절부(134)의 중앙부 하측에 반사경(100)의 중심에 가까이 근접시켜 배치하도록 평면상 삼각형 형상으로 배치될 수 있다.In addition, the flexible hinge 133 may be arranged in a triangular shape on a plane to be disposed close to the center of the reflector 100 on the lower side of the central portion of the adjusting unit 134 .

또한, 유연힌지(133)는, 이웃하는 유연힌지(133)와의 거리가 동일한 평면상 정삼각형 형상으로 배치되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the flexible hinge 133 is preferably arranged in an equilateral triangle shape on a plane having the same distance from the adjacent flexible hinge 133, but is not limited thereto.

또한, 3개의 유연힌지(133-1, 133-2, 133-3)는 각 변위증폭구조(130-1, 130-2, 130-3)의 상면에 배치되며, 제1 유연힌지(133-1)와 제3 유연힌지(133-3)은 제1 및 제3 변위증폭구조의 상면 내측 모서리부에 각각 배치될 수 있으며, 제2 유연힌지(133-2)는 제2 변위증폭구조(130-2)의 일측단 중앙에 배치될 수 있다.In addition, the three flexible hinges (133-1, 133-2, 133-3) are disposed on the upper surface of each of the displacement amplification structures (130-1, 130-2, 130-3), the first flexible hinge (133-) 1) and the third flexible hinge 133-3 may be respectively disposed on the upper inner corners of the first and third displacement amplifying structures, and the second flexible hinge 133-2 is the second displacement amplifying structure 130 -2) can be arranged in the center of one side end.

이것에 의해 반사경(100) 중심에 가까이 근접시켜 유연힌지(121)가 구비된 변위증폭구조(130)를 배치할 수 있어 조향각 구현이 용이하여, 장대역의 팁틸트 각을 구현할 수 있으며 기존의 배치구조 보다 직경을 획기적으로 줄일 수 있어 소형으로 제작할 수 있는 효과를 가진다.Thereby, it is possible to arrange the displacement amplification structure 130 provided with the flexible hinge 121 close to the center of the reflector 100, so that it is easy to implement a steering angle, and a tip tilt angle of a long band can be implemented, and the existing arrangement The diameter can be drastically reduced compared to the structure, so it has the effect of making it compact.

이상과 같은 본 발명에 의한 변위증폭구조를 이용한 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.The tip tilt mechanism of the micro-optical mirror using the displacement amplification structure according to the present invention as described above is not limited to the described embodiment, but various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is obvious to those with ordinary knowledge in the field of Accordingly, it should be said that such modifications or variations are included in the claims of the present invention.

100: 반사경 110: 어댑터(adapter)
130: 변위증폭구조 130-1: 제1 변위증폭구조
130-2: 제2 변위증폭구조 130-3: 제3 변위증폭구조
131: 제1 레버 132: 제2 레버
133: 유연힌지 133-1: 제1 유연힌지
133-2: 제2 유연힌지 133-3: 제3 유연힌지
134: 조절부 140: 구동부
150: 압전 액츄에이터(PZT actuator) 160: 베이스
161: 제1 탄성힌지 162: 제2 탄성힌지
163: 제3 탄성힌지 170: 하우징100: reflector 110: adapter (adapter)
130: displacement amplification structure 130-1: first displacement amplification structure
130-2: second displacement amplification structure 130-3: third displacement amplification structure
131: first lever 132: second lever
133: flexible hinge 133-1: first flexible hinge
133-2: second flexible hinge 133-3: third flexible hinge
134: control unit 140: drive unit
150: piezoelectric actuator (PZT actuator) 160: base
161: first elastic hinge 162: second elastic hinge
163: third elastic hinge 170: housing

Claims (6)

레이저를 반사시키는 반사경;
상기 반사경을 고정시키는 어댑터;
상기 어댑터의 하측에 배치되며, 어댑터가 병진운동과 회전운동이 가능하도록 구동되는 복수의 압전 액츄에이터;
상기 복수의 압전 액츄에이터와 미러 마운트 사이에 배치되며, 압전 액츄에이터의 각각의 구동을 증폭시켜, 증폭된 구동을 전달하는 복수의 변위증폭구조; 및
상기 압전 액츄에이터를 고정시키는 베이스를 포함하며;
상기 복수의 변위증폭구조는 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘.
a reflector that reflects the laser;
an adapter for fixing the reflector;
a plurality of piezoelectric actuators disposed on the lower side of the adapter and driven to enable the adapter to perform translational and rotational movements;
a plurality of displacement amplification structures disposed between the plurality of piezoelectric actuators and the mirror mount, amplifying each drive of the piezoelectric actuators, and transmitting the amplified drive; and
a base for fixing the piezoelectric actuator;
The tip tilt mechanism of the microminiature optical mirror, characterized in that the plurality of displacement amplification structures are arranged parallel to each other.
 청구항 1에 있어서,
상기 변위증폭구조는,
3개의 변위증폭구조가 서로 평행하게 배치되어 구성되며;
상기 압전액츄에이터는,
평행하게 배치된 3개의 변위증폭구조에 교차하여 배치되는 것을 특징으로 하는 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘.
The method according to claim 1,
The displacement amplification structure is
three displacement amplifying structures are arranged parallel to each other;
The piezoelectric actuator is
Tip tilt mechanism of a micro-optical mirror, characterized in that it intersects with three displacement amplification structures arranged in parallel.
 청구항 1에 있어서,
상기 변위증폭구조는,
상기 압전 액츄에이터에 접하여 구동되는 구동부;
상기 구동부에 결합되어 일방향으로 회동하는 제1 레버; 및
상기 제1 레버와 상기 미러 마운트와 연결되며 상기 제1 레버에 의해 증폭되어 움직이는 제2 레버를 포함하며;
상기 제2 레버는, 상기 제2 레버의 구동을 어댑터에 전달하여 반사경의 조향각을 조절하는 조절부와 연결되는 것을 특징으로 하는 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘.
The method according to claim 1,
The displacement amplification structure is
a driving unit driven in contact with the piezoelectric actuator;
a first lever coupled to the driving unit to rotate in one direction; and
a second lever connected to the first lever and the mirror mount and amplified and moved by the first lever;
The second lever, the tip tilt mechanism of the micro-optical mirror, characterized in that connected to the control unit for adjusting the steering angle of the reflector by transmitting the driving of the second lever to the adapter.
 청구항 3에 있어서,
상기 변위증폭구조는,
상기 제1 레버의 하측과 상기 압전 액츄에이터를 연결하는 구동부;
상기 베이스와 상기 제1 레버를 연결하는 제1 탄성힌지;
상기 제1 레버와 상기 제2 레버를 연결하는 제2 탄성힌지;
상기 베이스와 상기 제2 레버를 연결하는 제3 탄성힌지; 및
상기 제2 레버와 연결되어 조절부를 구동하는 유연힌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘.
4. The method according to claim 3,
The displacement amplification structure is
a driving unit connecting the lower side of the first lever and the piezoelectric actuator;
a first elastic hinge connecting the base and the first lever;
a second elastic hinge connecting the first lever and the second lever;
a third elastic hinge connecting the base and the second lever; and
The tip tilt mechanism of the micro-optical mirror, characterized in that it comprises a flexible hinge connected to the second lever to drive the adjustment unit.
 청구항 4에 있어서,
상기 제1 탄성힌지와, 제2 탄성힌지와 제3 탄성힌지 및 유연힌지는 탄성재질로 형성된 것을 특징으로 하는 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘.
5. The method according to claim 4,
The first elastic hinge, the second elastic hinge, the third elastic hinge and the flexible hinge are tip tilt mechanism of the micro-optical mirror, characterized in that formed of an elastic material.
 청구항 4에 있어서,
상기 유연힌지는, 조절부의 중앙부 하측에 삼각형 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 초소형 광학용 미러의 팁틸트 메커니즘.
5. The method according to claim 4,
The flexible hinge, the tip tilt mechanism of the micro-optical mirror, characterized in that arranged in a triangular shape below the central portion of the adjustment unit.
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