KR20230036935A - 미러 회전각 센서를 포함하는 광 스캐너 및 광 스캐너 미러의 회전각 측정 방법 - Google Patents

미러 회전각 센서를 포함하는 광 스캐너 및 광 스캐너 미러의 회전각 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미러 회전각 센서를 포함하는 광 스캐너 및 광 스캐너 미러의 회전각 측정 방법에 관한 것으로서, 음향센서를 미러의 하부에 배치하여 미러 재료 및 제작 공정에 관계없이 미러의 회전각을 간단히 측정하는 동시에 센서의 감도 및 잡음 특성을 개선할 수 있는 방법을 제안한다. MEMS 스캐너 소자의 아래에는 스페이서(spacer)가 위치하여 하부에 소정의 이격된 공간을 확보할 수 있으며, 그 아래에는 1개의 구동축에 대하여 최소 2개의 음향센서가 배열된 PCB가 조립된다. 회전각 및 센서의 감도를 고려하였을 때, 미러와 음향센서의 거리에 대한 바람직한 실시예는 2~5mm이며, 하부 공간은 곡면을 가질 수 있다. 또한 잡음 제거된 출력을 얻기 위하여 음향센서의 출력 특성을 고려한 연산을 하거나 phase-locking 처리를 할 수 있다.

Description

미러 회전각 센서를 포함하는 광 스캐너 및 광 스캐너 미러의 회전각 측정 방법 {Optical Scanner Including Rotation Angle Sensor of Mirror and Detecting Method thereof}
본 발명은 광 스캐너(scanner)의 주요 구성요소인 미러(mirror)의 회전각 센싱에 관한 것으로, 더 자세하게는 음향센서를 미러의 하부에 배치하여 미러 재료 및 제작 공정에 관계없이 미러의 회전각을 간단히 측정하는 센서 및 회전각 측정방법에 관한 것이다.
라이다(LiDAR; Laser Detection And Ranging)와 같은 3차원 이미지 센서 또는 피코-프로젝터(pico-projector)와 같은 소형 디스플레이는 이미지 영역에 대하여 광을 조사(illumination)하는 것이 필요하다. 이때 해당 영역을 레이저 광원으로 스캔(scan)하면 해상도 및 콘트라스트(contrast)가 우수한 이미지를 얻을 수 있다.
레이저 스캔을 위한 소자로서, 현재 소형, 고속, 저전력의 특성을 가진 실리콘(Si) MEMS(Micro Electro Mechanical System) 스캐너가 각광받고 있다. 이 스캐너는 일반적으로 미러(11), 스프링(12), 구동기(10), 고정체(15) 및 하부기판(22)으로 구성된다 (도 1 참조).
여기서 안정된 이미지를 얻기 위해서는 시간에 따른 레이저빔의 스캔각 (미러 회전각의 2배)에 일관성이 있어야 한다. 따라서, 미러의 위치를 피드백 제어(feedback control) 해야 하며, 이를 위한 회전각 측정용 센서가 필요하다.
MEMS 미러의 회전각 센싱에는 정전용량(capacitive), 압전(piezoelectric), 압저항(piezoresistive) 및 압력(pressure) 등의 변화를 측정하는 방식이 있다.
정전용량 방식은 MEMS 미러와 구동전극을 제작할 때 센싱 전극만 추가되므로 구조 제작이 용이하나, 정전용량의 변화량이 수 pF에 불과하여 기생용량으로 인한 측정회로 설계에 어려움이 있다. 또한 센서에 대한 입출력 단자가 추가되면서 스캐너 소자의 전극 패드(electrical pad)의 구조가 매우 복잡해져 레이어(layer) 수를 늘리지 않으면 구현이 불가능한 경우가 발생한다.
압전 방식은 측정회로 설계는 비교적 용이하나, 스프링 구조 위에 MEMS 미러 재료와 다른 압전 박막을 만들어야 하므로 제작이 쉽지 않다.
압저항 방식에서는 스프링 재료인 Si에 불순물 주입(doping)을 통하여 응력에 따른 저항율 변화를 측정하므로 제작과정이 복잡하고 또한 에이징(aging)에 따른 센서 출력 변화가 문제점으로 지적되고 있다.
이상 3가지 방식은 MEMS 스캐너 재료인 Si에 직접 구현된다는 특징으로 인하여 스캐너 소자의 구조 및 제작공정이 복잡해진다는 단점이 있다.
위와 같은 방식으로 미러의 회전각 측정 문제를 해결하기 위한 기존 기술들은 아래의 선행기술 문헌에 소개되어 있다.
먼저, Lucent사의 미국등록특허 US6,275,326 B1(2001.08.14.공고; 특허문헌 1)는, MEMS 미러의 회전각을 측정하기 위하여 미러와 기판 사이에 변형율 센서(strain gage)가 연결되어 있는 MEMS 디바이스를 개시하고 있다. 이 MEMS 디바이스는 구동체, 베이스, 가동체, 전극 및 센서를 포함하고 있고, 미러의 움직임에 따른 정전용량 변화를 측정할 수 있는 전극을 포함하는 것으로 한정되어 기술되어 있다. 따라서, 상술한 정전용량 방식이 갖는 단점을 가지고 있다.
Luft사 국제공개특허 WO 2010/001388 A1(2010.01.07. 국제공개; 특허문헌 2)는 회전 미러, 음향센서 및 신호 변환장치로 구성된 MEMS 디바이스를 개시하고 있다. 이 특허문헌 2에는 미러가 정상적인 작동을 하지 않을 때 스캐너 동작을 멈추는 등의 사용 목적과 함께, 음향센서의 주파수 범위 등을 기술하고 있으나, 이 음향센서는 단지 미러의 진동(oscillating) 여부를 감지하여 확인하기 위한 것이어서 미러의 회전각 측정과는 거리가 멀다.
US6,275,326 B1 (공고일: 2001.08.14) WO 2010/001388 A1 (국제공개일: 2010.01.07)
본 발명은 MEMS 미러의 회전각 측정에 있어서, 스캐너 소자와 별도의 음향센서를 사용함으로써, 복잡한 스캐너 재료 및 제작 공정을 회피할 수 있는 광 스캐너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 MEMS 미러의 회전각 측정에 별도의 음향센서를 사용함에 있어서, 센서의 효율적인 배치, 원활한 유동 및 센서 출력으로부터의 미러 회전각 추출방법 등에 대한 새로운 구조 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 미러의 회전각을 측정하는 음향센서 신호의 감도 및 잡음(noise) 특성을 개선하는 광 스캐너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 광 스캐너는 미러의 회전각 측정이 가능한 1축 또는 2축 광 스캐너로서, 회전 운동이 가능한 미러; 상기 미러 아래 방향으로 일정 이격거리를 유지하기 위한 스페이서; 상기 스페이서의 하부에 부착된 스캐너 구동 및 센서의 입출력 연결용 PCB;및 상기 PCB 위에 부착된 축당 최소 2개의 음향센서;를 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 광 스캐너에서 상기 미러의 하부와 상기 PCB 사이의 이격거리는 2~5mm일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 광 스캐너의 상기 스페이서는 상기 PCB 상부에 형성된 공극(cavity)으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 광 스캐너의 상기 음향센서가 상기 PCB 상부와 일치하도록 매립될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 광 스캐너의 상기 음향센서가 상기 PCB의 관통홀 하부에 부착될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 광 스캐너의 상기 스페이서 하부를 곡면으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 광 스캐너의 상기 스페이서 하부의 곡면이 반경 1~4mm일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 광 스캐너의 상기 스페이서 안쪽 측면에 여러 개의 쐐기(wedge) 구조가 위아래 방향으로 연속되어 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 광 스캐너에서 어느 한축의 회전각 측정은 레이저 다이오드(LD)와 반도체 위치 검출기(PSD)를 이용할 수 있다.
본 발명에 의한 광 스캐너 미러의 회전각 측정방법은, 상기 미러의 일단 아래에 위치한 제1 음향센서의 출력 신호와 상기 미러의 타단 아래에 위치한 제2 음향센서의 출력 신호를 추출하는 단계; 상기 제1 음향센서의 출력과 상기 제2 음향센서의 출력의 차이를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 제1 및 제2 음향센서의 출력의 차이를 이용하여 상기 미러의 회전각을 연산하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 광 스캐너 미러의 회전각 측정방법의 상기 미러의 회전각을 연산하는 단계에서, 상기 연산된 회전각에 위상고정루프를 이용하여 잡음을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 MEMS 미러의 회전각 측정에 있어서, 스캐너 소자와 별도의 음향센서를 사용함으로써, 복잡한 스캐너 재료 및 제작 공정을 회피할 수 있다.
또한, MEMS 미러의 회전각 측정에 별도의 음향센서를 사용함에 있어서, 센서의 효율적인 배치, 원활한 유동 및 센서 출력으로부터의 미러 회전각 추출방법 등에 대한 새로운 구조 및 방법을 제공한다.
또한, 미러의 회전각을 측정하는 음향센서 신호의 감도 및 잡음(noise) 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 종래 MEMS 스캐너의 구조를 나타내는 도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 미러의 회전각 측정용 음향센서를 포함한 광 스캐너의 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광 스캐너의 일축 구동에 따른 센서의 출력을 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광 스캐너 미러의 회전각 측정을 위하여 센서가 매립되어 있는 구조의 단면도,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 광 스캐너의 미러 회전에 따른 유동이 원활하도록 스페이서 하부에 곡면이 형성된 광 스캐너의 단면도,
도 6은 스페이서 내부 측면이 평활한 구조의 평면도를 나타내고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 광 스캐너에서 쐐기형 홈이 형성된 구조의 평면도임.
이하에서는, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예를 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 미러의 회전각 측정용 음향센서를 포함한 광 스캐너의 단면도로서, 기존 선행발명들의 문제점을 해결하기 위한 MEMS 스캐너 및 미러의 회전각 측정을 위한 센서의 배치 및 연결 관계를 보여준다. MEMS 광 스캐너(100) 소자의 아래에는 스페이서(31)가 위치하여 미러(11) 하부에 소정의 이격거리(h)를 갖는 하부 공간(34)을 확보할 수 있다. 그 아래에는 스캐너 구동 및 센서의 입출력을 연결하기 위하여 PCB(41)가 조립된다. PCB(41) 위에는 1개의 구동축에 대하여 최소 2개의 음향센서(61, 62)가 배열된다. 다른 실시예로, PCB 상부에 공극(cavity)을 형성하여 스페이서 없이 스캐너 소자와 PCB를 직접 연결함으로써 구조를 단순화하는 것도 가능하다.
여기서 미러(11)가 y축을 중심으로 회전하는 경우, x축 상에 있는 미러의 오른쪽 끝이 내려가면 반대쪽 왼쪽은 올라가기 때문에 하부 공간의 압력은 각각 고압과 저압으로 변화하므로 그 아래에 있는 음향센서(61, 62)가 변화하는 압력을 측정한다. 이 압력 변화는 미러의 회전방향에 맞추어 교호적으로 반복된다. MEMS 미러의 구동주파수는 10Hz~40kHz 이므로, 이를 포함한 주파수 대역에서 음향 측정이 가능한 소형 센서를 사용한다.
미러의 거동 관점에서는, 미러(11)와 PCB(41) 사이의 이격거리(h)가 너무 가까우면, 하부 공기의 스퀴징(squeezing) 효과에 의한 반발력 때문에 회전각이 작아진다. 정량적으로는, MEMS 스캐너의 미러 직경이 3~6mm이고 구동주파수가 1~8kHz인 경우, 통상적으로 2mm 이상의 이격거리가 필요하다. 이 이격보다 거리가 멀어지면 회전각이 어느 정도 커지기는 하지만, 5mm 이상일 경우에는 회전각이 더 커지지 않는 포화상태에 이르게 된다.
음향센서 관점에서는, 이격거리가 멀어지면 압력 변화량 자체가 작아지므로 출력신호가 줄어든다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 미러의 오른쪽과 왼쪽이 서로 반대방향으로 움직임으로써 발생하는 고압(51)/저압(52)의 쌍극자(dipole) 특성이 음향센서에 그대로 전달되어야 하는데, 멀어진 이격거리를 통하여 파동이 전파되는 동안에 쌍극자 특성이 서로 섞이면서 출력의 쌍극자 특성이 작게 측정될 수 있다. 여기에 더하여, 미러 움직임에 따른 압력 변화가 음향센서에 전달되는 과정이 길어지므로 위상차가 발생한다는 문제가 있다.
예를 들어, 대기압에서 작동하는 MEMS 스캐너에서 음속은 340m/s이며, 구동주파수가 3.4kHz라고 가정하면, 파장 = 음속/주파수 관계식에 따라 파장은 100mm로 계산된다. 여기서 미러 하부와 PCB의 이격거리가 5mm일 때는, 위상차=(이격거리/파장)x360° 관계식으로 부터 18°의 위상차(또는 15ms의 지연시간)가 발생할 수 있다.
이와 같이 음향센서의 감도 개선 및 위상차 저감을 위해서는, 미러 크기가 3~6mm 직경이고 구동주파수가 1~8kHz인 경우, 이격거리의 바람직한 실시예는 2-5mm로 생각할 수 있다.
미러의 하부가 아닌 상부에 음향센서를 설치할 수 있으나, 입사 및 출사되는 레이저빔의 진행을 방해하므로 제한적으로 사용할 수 있다.
2축 스캐너의 경우, 미러의 두 회전축과 일치하는 미러의 네 개의 끝 지점 아래에 음향센서를 상하/좌우 대칭적으로 배치된다. 우선, y축을 중심으로 미러를 회전시키면, 위상차(phase delay)는 있지만 동일한 신호 Ax1, Ax2 (도 3의 점선과 일점 쇄선)을 각각 x1 음향센서(61) 및 x2 음향센서(62)로 부터 얻을 수 있다.
각 구동 방향에 따른 2개의 센서 출력 신호는 180°위상차를 가지므로 연산, 즉 여기서는 x1 음향센서 출력(Ax1)과 x2 음향세서 출력(Ax2)의 차이, 즉 Ax1 - Ax2을 통하여 감도가 2배로 개선된 회전각에 대한 측정값 Ax (실선)을 얻을 수 있다.
한편, 공기의 압축과 팽창 과정에서 발생하는 압력 변화가 상하 대칭이 아닌 경우를 Ax1, Ax2에서 볼 수 있으나, 위 연산 과정을 통하여 얻어진 Ax에서 상하 대칭이 개선된 신호를 얻을 수 있다.
2축 스캐너에서 x축 및 y축을 동시에 구동하면 두 축 사이의 영향에 의한 누화(crosstalk) 현상이 음향센서 출력에서 잡음으로 추가된다. 이 누화 신호 Cx1, Cx2는 측정하고자 하는 미러의 위치 신호인 Ax1, Ax2와 달리, 서로 유사한 형태의 신호 특성을 보이므로, 두 신호의 차이를 구하는 연산 과정에서 상쇄될 수 있다. 다른 회전축 x에 대한 구동도 같은 방법으로 센서의 감도 개선 및 잡음 저감이 가능하다.
이 연산 과정에서 누화 잡음이 충분히 상쇄되지 않을 경우, 두 축의 구동 주파수가 일반적으로 수십 배 이상 차이가 있으므로 전기적 필터(electrical filter)를 사용하여 신호를 구분해 낼 수 있다.
음향센서의 잡음이 외부로 부터 들어올 수도 있는데, 그 이유는 스캐너 미러가 움직임을 전제로 하기 때문에 공간적으로 외부로 열려 있어 공기로 잡음이 전달될 수 있기 때문이다. 그러나 정해진 구동전압에 대하여 미러의 회전각은 일정한 크기와 위상차를 가지므로, 위상고정루프(PLL: phase-locked loop)를 이용한 신호처리를 통하여 잡음이 제거된 출력신호를 얻을 수 있다.
한편, 통상적인 2축 스캐너에 있어서, 고속축(fast-axis) 스캐너는 안쪽에 그리고 저속축(slow-axis) 스캐너는 바깥쪽에 위치하며, 구동주파수는 각각 1~32 kHz, 그리고 120 Hz이하이다. 따라서 위상차가 심각해지는 저속축의 미러 회전각 측정에 있어서는 회전속도에 무관한 광학적 측정 방법을 사용할 수 있다.
여기서 측정광은 레이저 다이오드(LD)로부터 미러의 하부 방향으로 입사되며, 미러의 회전각에 따라 반사되는 빛이 각도가 달라지므로 해당 위치에 반도체 위치 검출기(PSD;position sensitive detector)를 배치하여 측정하는 방법과 조합하여 사용할 수 있다.
한편, 미러의 회전 방향에 따라 하부 공간에 공기의 유동이 존재하며, 구석진 공간이 있는 경우 와류(eddy current) 발생으로 음향센서의 출력이 불안정할 수 있다. 이 문제를 해소하기 위하여 음향센서의 입구가 PCB 윗면에 일치하도록 음향센서를 매립하거나 (도 4 참조), PCB에 관통홀 만든 후 그 하부에 음향센서를 부착할 수 있다. 여기에 더하여 수직 스페이서와 PCB의 내부 경계에 곡면(rounding)을 줄 수 있으며 (도 5 참조), 바람직한 실시예로서, 곡면은 반경 1~4mm 범위를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광 스캐너(200) 미러의 회전각 측정을 위하여 x1 음향센서(161) 및 x2 음향센서(162)의 입구가 PCB(141) 윗면과 일치하도록 매립되어 있는 구조의 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 광 스캐너(300)의 미러 회전에 따른 유동이 원활하도록 스페이서 하부에 곡면이 형성된 즉 곡면 스페이서(32)가 형성된 광 스캐너의 단면도를 나타낸다.
공기의 유동을 원활하게 하기 위한 다른 실시예로서, 유선(stream line)이 잘 형성되도록 도 5에 도시된 바와 같이, 곡면 스페이서의 안쪽 측면에 위아래 방향으로 연속적으로 형성된 쐐기(wedge) 구조를 만들 수 있다. 도 7은 쐐기가 형성된 곡면 스페이서의 평면도를 보여준다.
쐐기 구조의 다른 긍정적인 효과를 살펴보면 다음과 같다.
도 6을 참조하면, 미러 회전에 따른 공기의 압축/팽창 현상은, 미러의 하부 공간에 있는 공기의 경계(boundary) 조건에 따라 공진이 발생할 수 있다. 이 공진은 좌우(x 방향), 상하(z 방향), 반경(radial) 방향 등으로 일어나며, 미러의 구동주파수에 가장 가까운 주파수를 가진 공진이 심각한 잡음 문제를 일으킬 수 있다. 이 조건을 만족하는 공기의 공진은 경계 사이의 거리가 가장 긴 좌우 방향이다.
그 외의 다른 공진은 경계 사이의 거리가 좌우보다 짧아 높은 공진주파수를 가지므로 미러의 구동주파수에 대한 잡음으로서 관련성이 떨어진다. 이 공진은 경계조건으로 작용하는 측벽이 평활한 표면을 가질 때 더욱 두드러지며, 역으로 측벽의 표면에 ?지를 형성하면 경계 조건이 흐트러지므로 공진이 약화될 수 있다.
이를 통하여 센서 출력의 안정성을 높일 수 있으며, 바람직한 쐐기각은 15~50°로 한다. 쐐기는 스페이서와 PCB의 내부 경계에 있는 곡면 영역까지 연장될 수 있으며, 이 때 쐐기의 깊이는 점차 줄어들 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300: 광 스캐너
11: 미러
12: 스프링
13: 구동 전극
14: 고정 전극
15: 고정체(anchor)
17: 상부 기판
18: 전극 패드
19: 회전각
20: 회전축
21: 절연막
22: 하부 기판
31: 수직 스페이서
32: 곡면 스페이서
h: 이격거리
34: 하부 공간
35: 측벽
41, 141: PCB
51: 고압
52: 저압
55: 유동
56: 쌍극자
61, 161: x1 음향센서
62, 162: x2 음향센서
71: 쐐기홈
73: 쐐기깊이
74: 쐐기각
Ax1: x1 센서출력
Ax2: x2 센서출력
Ax: x 연산출력

Claims (11)

  1. 미러의 회전각 측정이 가능한 1축 또는 2축 광 스캐너에 있어서,
    회전 운동이 가능한 미러;
    상기 미러 아래 방향으로 일정 이격거리를 유지하기 위한 스페이서;
    상기 스페이서의 하부에 부착된 스캐너 구동 및 센서의 입출력 연결용 PCB; 및
    상기 PCB 위에 부착된 축당 최소 2개의 음향센서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미러의 하부와 상기 PCB 사이의 이격거리는 2~5mm인 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 PCB 상부에 형성된 공극(cavity)으로 형성된 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 음향센서가 상기 PCB 상부와 일치하도록 매립된 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 음향센서가 상기 PCB의 관통홀 하부에 부착된 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서 하부를 곡면으로 처리한 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스페이서 하부의 곡면이 반경 1~4mm인 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 스페이서 안쪽 측면에 여러 개의 쐐기(wedge) 구조가 위아래 방향으로 연속되어 형성된 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
  9. 광 스캐너 미러의 회전각 측정방법에 있어서,
    상기 미러의 일단 아래에 위치한 제1 음향센서의 출력 신호와 상기 미러의 타단 아래에 위치한 제2 음향센서의 출력 신호를 추출하는 단계;
    상기 제1 음향센서의 출력과 상기 제2 음향센서의 출력의 차이를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 제1 및 제2 음향센서의 출력의 차이를 이용하여 상기 미러의 회전각을 연산하는 단계;를 포함하는 광 스캐너 미러의 회전각 측정방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 미러의 회전각을 연산하는 단계에서, 상기 연산된 회전각에 위상고정루프를 이용하여 잡음을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스캐너 미러의 회전각 측정방법.
  11. 제1항에 있어서,
    어느 한축의 회전각 측정을 레이저 다이오드(LD)와 반도체 위치 검출기(PSD)를 이용하는 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
KR1020210120046A 2021-09-08 2021-09-08 미러 회전각 센서를 포함하는 광 스캐너 및 광 스캐너 미러의 회전각 측정 방법 KR20230036935A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6275326B1 (en) 1999-09-21 2001-08-14 Lucent Technologies Inc. Control arrangement for microelectromechanical devices and systems
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6275326B1 (en) 1999-09-21 2001-08-14 Lucent Technologies Inc. Control arrangement for microelectromechanical devices and systems
WO2010001388A1 (en) 2008-07-02 2010-01-07 Btendo Ltd. A mems device comprising oscillations' measurements means

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