KR102377380B1 - 액정을 이용한 레이저 스캐너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 전극사이에 마이크로 프리즘을 위치하고, 투명 전극과 마이크로 프리즘 경사면 사이에 액정을 주입한 구조로 구성된다. 액정은 길쭉한 모양의 분자 형태를 가지고 있어서 복굴절 특성을 가지고 있는데 이상 광선의 굴절률이 정상 광선의 굴절률에 비해 크다. 전극에 전압을 걸어줌으로써 액정의 축 방향을 회전 시킬 수 있기 때문에 입사하는 광선의 편광을 고정된 경우에 굴절률이 변하게 할 수 있다. 마이크로 프리즘과 전극 사이의 굴절률이 변하게 되면 광선의 굴절각도 변하게 되므로 전압의 크기에 따라 굴절률이 변하고 굴절각을 조절할 수 있어 레이저 스캐너를 만들 수 있다. 이러한 레이저 스캐너를 다중으로 적층하거나 다면체에 배치하게 되면 큰 각도를 전기적으로 스캔할 수 있는 레이저 스캐너를 제작할 수 있다.

Description

액정을 이용한 레이저 스캐너{Laser scanner using liquid crystal}

본 발명은 액정을 이용한 레이저 스캐너에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 투명전극부의 사이에 경사면을 형성하는 마이크로 프리즘이 구비되며, 마이크로 프리즘의 경사면에 복굴절 특성을 가지는 액정을 마련하여 입사하는 광선이 마이크로 프리즘과 액정에 의해 투과광이 굴절하는 것이 가능하고, 투명전극부에 공급되는 전압의 크기에 의해 액정의 축의 방향이 결정되어 투과광의 굴절각을 조절하도록 하는 액정을 이용한 레이저 스캐너에 관한 것이다.

레이저를 이용하여 공간을 감지하고 스캔하는 방식은 광원에 따라 그 성능이 달라지기도 하며, 사용하고자 하는 형태가 다양하게 구비될 수 있다.

종래의 레이저 스캐너들은 스캔하고자 하는 범위에 따라 고정형 레이저 스캐너를 이용하기도 하였으나, 최근에는 회전이 가능한 다각형의 거울 등의 회전 어셈블리를 이용하여 전방향을 감지할 수 있는 기계식 레이저 스캐너가 증가하고 있는 추세이다.

기계식 레이저 스캐너는 회전 어셈블리가 회전하는 각도의 범위에 따라서 레이저를 스캔하는 반경이 달라질 수 있으나, 회전 어셈블리 또는 다각형의 거울을 회전시키기 위해 전기 모터와 여러 가지 기계적 부품이 부수적으로 필요하며, 사용함에 따라 내구성과 수명이 감소하고 외부 충격에 약해지는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 전방향을 스캔할 수 있는 레이저 스캐너의 예로써 한국등록특허 제10-1665938호 '미러 회전 방식의 다채널 라이더 스캐너 광학계'에서는 펄스 레이저를 출력하는 광원과 상기 펄스 레이저가 측정 타겟으로 진행하도록 배치되는 제1, 2 미러, 반사된 광을 수광하는 수광렌즈 및 수광된 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출부를 구비하는 라이더 스캐너에 대한 기술이 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 라이더 스캐너는 전기적 조인트 없이 회전하는 방식의 라이더 스캐너에 대한 기술이 개시되어 있을 뿐, 다른 어떠한 수단도 개시되지 않았다.

또한, 한국공개특허 제10-2019-0106216호 '전후방 측정이 가능한 라이다 스캐닝 장치'에서도 대상체에서 반사된 레이저 빔을 수신하는 다면미러와 기설정된 각도 범위에서 반복적으로 회전하는 한 쌍의 미러 스캐너를 이용하여 다각도의 레이저를 수신하는 기술이 개시되어 있을 뿐, 기계식 스캐너의 단점을 보완하기 위한 다른 어떠한 수단도 개시되지 않았다.

따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위해 내구성과 수명을 증가시키면서도 다각도의 스캔이 가능한 레이저 스캐너를 개발하는 것이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전압의 크기에 따라서 축의 방향이 달라지는 액정을 주입하여 마이크로 프리즘과 액정의 굴절각을 조정하여 입사광과 투과광을 다각도로 조절하며, 기계적 구동부를 구비하지 않고, 전압을 조절하여 전방위를 스캔하는 것이 가능한 액정을 이용한 레이저 스캐너를 제공하는 데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너는, 제1투명전극과 제2투명전극에 의해 전압이 흐르도록 형성되는 투명전극부; 상기 투명전극부의 사이에 구비되며, 일단에 한 개 이상의 경사면이 형성되는 마이크로 프리즘; 및 상기 마이크로 프리즘의 경사면에 마련되며 빛을 복굴절 시키도록 형성되는 액정;을 포함하는 레이저 스캐너에 있어서, 상기 액정의 축의 방향에 따라 입사광과 투과광의 편향각이 달라질 수 있다.

이때, 상기 액정은, 축의 방향이 상기 투명전극부와 평행하도록 주입되며, 상기 투명전극부에　전압이 공급될 시 전극에 형성되는 자기장의 방향에 따라 축의 방향이 달라질 수 있고, 상기 마이크로 프리즘 표면에 가공되는 러빙에 의해 형성되는 러빙홈에 의해 상기 액정의 배열이 달라질 수 있다.

또한, 상기 제1투명전극과 상기 제2투명전극의 사이에 구비되어 상기 제1투명전극과 상기 제2투명전극 사이의 간격을 조절하는 간격조절부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너는, 한 개 이상의 레이저 스캐너로 구비될 수 있으며, 복수 개로 마련되는 경우 상기 레이저 스캐너에 구비되는 상기 마이크로 프리즘의 방향이 평행 또는 수직하도록 적층될 수 있다.

이때, 상기 레이저 스캐너는, 상기 투명전극부 사이에 복수 개의 마이크로 프리즘의 경사면이 서로 마주보는 형태로 마련될 수 있다.

또한, 복수 개로 마련되는 상기 액정을 이용한 레이저 스캐너의 사이에 전기가 인가됨에 따라서 수축되는 가변형 폴리머;를 더 포함하고, 상기 가변형 폴리머는, 적층되는 상기 레이저 스캐너 사이에 한 개 이상으로 구비되며, 개별적으로 전기가 인가되어 수축에 의해 적층되는 레이저 스캐너의 간격이 가변될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너는, 상기 액정을 이용한 레이저 스캐너를 부착하도록 다각형의 기둥 또는 다면체로　형성되는 스캐너 구조체;를 포함하고, 상기 스캐너 구조체의 면상에 한개 또는 복수 개로 적층되는 상기 액정을　이용한 레이저 스캐너를 부착할 수 있다.

이때, 상기 산란방지부는, 상기 제1투명전극의 일단에 마련되어 경사면으로 입사하는 광선을 차단하기　위한 산란방지부;를 더 포함하고, 표면에 빛을 차단시키도록 필름 또는 도료가 도포될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너는 투명 전극의 사이로 마이크로 프리즘과 액정을 주입하여 구성되며, 복굴절 특성을 가지는 액정에 의해 입사광이 굴절하고, 투명전극에 공급되는 전압에 의해 액정의 축의 방향이 달라지도록 하여 기계적 구동 없이 다각도로 스캔하는 것이 가능하도록 하는 장점이 있다.

특히, 레이저 스캐너를 적층하거나, 다각형 구조를 형성하여 광선의 굴절각을 조절할 수 있으며, 경사면의 단면으로 입사하여 산란되는 현상을 방지하기 위한 산란방지부를 이용하여 스캔의 정확도를 높이도록 마련될 수 있다.

도 1은 종래의 기계식 구동부가 구비되는 레이저 스캐너를 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 투명전극부에 전압이 걸린 상태의 액정을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 마이크로 프리즘의 경사면에 러빙이 형성되어 액정이 배열되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2의 레이저 스캐너의 적층되는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4의 적층되는 레이저 스캐너의 전압이 걸린 상태를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 스캐너에 복수 개의 마이크로 프리즘이 구비되는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 5의 적층되는 레이저 스캐너의 사이에 가변형 폴리머가 구비되는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐너 구조체를 보여주는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 산란방지부가 구비되는 액정을 이용한 레이저 스캐너의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 기계식 구동부가 구비되는 레이저 스캐너를 보여주는 예시도이다.

먼저 도 1의 레이저 스캐너는 기계식 회동부를 구비하는 종래의 레이저 스캐너로써, 종래에는 스캔하기 위한 광선을 다각형 거울에 입사시키고 상기의 다각형 거울을 회전하면서 반사하게 되면 다각형 거울의 회동범위에 따라서 광선을 스캔하는 방식을 취하였다.

그러나, 상기와 같은 방식의 레이저 스캐너는 다각도를 스캔하기 위해 반복적으로 다각형 거울을 회동시키게 되어 전기 모터와 같은 회동장치를 비롯한 기계적 부품들이 마모되며, 외부의 충격으로부터 기계적 구성이 내구성이 약해질 수 있는 문제가 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 투명전극부에 전압이 걸린 상태의 액정을 보여주는 단면도이다.

도 2내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너는 투명전극부(10), 마이크로 프리즘(20), 액정(30)을 포함할 수 있다.

먼저, 투명전극부(10)는 제1투명전극(11)과 제2투명전극(12)을 포함할 수 있으며, 제1투명전극(11)은 광선이 입사하는 전면에 위치하고, 제2투명전극(12)은 투사되어 나가는 후면에 위치하도록 마련될 수 있다.

이때, 투명전극부(10)는 인듐주석산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 그래핀, PEDOT:PSS, 은나노 와이어, 카본나노튜브 등을 포함하는 소재 중 하나 이상이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며 광투과도가 높은 동시에 전기전도도가 높은 소재로 사용되는 것이 가능하다. 또한, 투명전극부(10)는 구비되는 레이저 스캐너(1)가 적용되는 목적에 따라 두께와 길이를 달리하여 전기전도도와 저항을 조절할 수 있으며, 전기전도도를 높이기 위해 판막의 형태로 구비되는 것이 가능하다.

마이크로 프리즘(20)은 제1투명전극(11)의 후면에 위치하도록 형성되어 제1투명전극(11)을 통해 입사되는 입사광이 마이크로 프리즘(20)을 통과하도록 할 수 있다.

마이크로 프리즘(20)은 제1투명전극(11)과 접하도록 면상의 구조로 형성되는 전면부(21)와 전면부(21)에 수직으로 형성되며 직각삼각형의 형상으로 마련되는 경사부(22)로 이루어질 수 있으며, 경사부(22)는 전면부(21)와 일정 각도를 가지도록 형성되는 경사면(22a)과 전면부(21)에 수직하게 형성되는 수직면(22b)으로 형성될 수 있다.

이때, 제1투명전극(11)을 통과하여 마이크로 프리즘(20)으로 입사하는 입사광은 경사면(22a)이 형성되는 방향으로 투사되며, 경사면(22a)이 형성되는 경사각에 따라 투사광의 굴절률이 달라지도록 형성될 수 있다.

즉, 마이크로 프리즘(20)으로 입사하는 광선은 전면부(21)에 수직하는 방향으로 입사하게 되어, 경사면(22a)의 경사각에 의해 입사광과 투과광이 이루는 각도인 편향각이 달라질 수 있으며, 경사면(22a)의 경사각을 조절하여 편향각을 조정하는 것이 가능하다.

액정(30)은 마이크로 프리즘(20) 경사면(22a)에 주입되어 구비될 수 있으며, 하나의 경사면(22a)에 한 개 이상의 액정(30)이 주입될 수 있고, 액정(30)이 주입되는 방향은 마이크로 프리즘(20)의 전면부와 평행하도록 형성될 수 있다.

이때, 경사면(22a)에 주입되는 한 개 이상의 액정(30)은 액정(30)의 형태와 크기에 따라서 액정(30) 사이의 간격을 달리할 수 있으나, 기본적으로는 액정(30) 간의 간격을 모두 동일하게 마련할 수 있다.

또한, 액정(30)은 길쭉한 모양의 분자구조로 형성되며, 액정(30)으로 입사되는 광선이 복굴절되는 특성을 가지고 있다. 즉, 광선의 편광 방향이 마이크로 프리즘(20) 경사면(22a)에 마련되어 있는 액정(30)을 투과 시 액정의 축의 방향, 마이크로 프리즘(20)의 경사면(22a)과의 간격 등에 따라서 투과광의 굴절률을 달리하여 입사광과 투과광의 편향각을 조절하는 것이 가능하다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너(1)는 투명전극부(10)에 전압이 공급되었을 때 형성되는 자기장의 방향에 의해 액정(30)의 축의 방향이 달라지도록 형성될 수 있다.

이때, 액정(30)은 분자의 배열 특성에 따라서 네마틱 액정(nematic LC), 스멕틱 액정(smectic LC), 콜레스테릭 액정(cholesteric LC) 중 하나가 적용될 수 있으며, 바람직하게는 액정(30)의 분자구조에 전기장이 인가되었을 때에 형성되는 전기장의 방향으로 배열이 정렬되는 특성을 가지는 네마틱 액정이 적용될 수 있다. 또한, 네마틱 액정은 분자구조의 특성에 따라서 LC242(2-methyl-1,4-phenylene bis(4-(((4-(acryloyloxy)butoxy)carbonyl)benzoate)), 5CB(4'-pentyl-[1,1'-biphenyl]-4-carbonitrile), PBN(4-phenylbenzonitrile) 등의 액정이 이용될 수 있으며, 바람직하게는 5CB 액정이 사용될 수 있다.

이때, 액정(30)은 투명전극부(10)에 공급되는 전압에 의해 형성되는 전기장의 방향과 액정(30)의 장축이 평행하도록 배열될 수 있으며, 공급되는 전압의 크기에 따라서 액정(30)의 축의 방향이 달라지는 정도가 조절될 수 있고, 제1투명전극(11)에서 제2투명전극(12)의 방향으로 형성되는 전기장의 영향을 받아서 액정(30)의 장축이 마이크로 프리즘(20)의 전면부(21)와 수직이 되도록 정렬될 수 있다.

즉, 전압이 공급되지 않은 상태에서 액정(30)은 마이크로 프리즘(20)의 전면부(21)와 평행하도록 장축이 위치하며, 전압이 공급되어 제1투명전극(11)과 제2투명전극(12)의 사이에 전기장이 형성되면, 액정(30)의 장축이 마이크로 프리즘(20)의 전면부(21)와 수직한 방향으로 배열되는 것이 가능하다.

도 4는 도 2의 마이크로 프리즘의 경사면에 러빙이 형성되어 액정이 배열되는 모습을 보여주는 도면이고, 도 5는 도 2의 레이저 스캐너의 적층되는 모습을 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 4의 적층되는 레이저 스캐너의 전압이 걸린 상태를 보여주는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 스캐너에 복수 개의 마이크로 프리즘이 구비되는 모습을 보여주는 단면도이다.

또한, 도 4을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너(1)는 마이크로 프리즘(20)의 경사면(22a)에 가공되는 러빙에 의해 형성되는 러빙홈(23)에 따라 액정(30)의 배열이 달라질 수 있다.

이때, 러빙은, 액정 분자를 균일한 경사각을 갖고 방향성을 통일하기 위해 배향되는 층의 표면을 마찰하여 가공하는 공정을 말하는 것으로, 나일론이나 면 등을 포함하는 부드러운 천(C)을 이용하여 배향 층을 문지르듯이 처리할 수 있다. 이때, 배향 층의 표면으로 마찰을 일으키는 방향을 러빙 축 또는 러빙 방향이라고 지칭할 수 있으며, 천(C)을 이용하여 표면을 가공하게 되면, 천(C)의 외면으로 형성되어 있는 털(F)에 의해 배향 층의 표면에 홈 구조가 형성되며, 홈 구조의 방향을 따라서 액정의 분자구조가 나열하려는 경향을 나타낸다.

즉, 마이크로 프리즘(20)의 경사면(22a)에 러빙을 가하는 방향에 따라서 경사면의 표면에 형성되는 러빙홈(23)의 형상이 다양하게 형성될 수 있으며, 러빙홈(23)의 형상에 따라 액정(30)의 배열이 달라지도록 하는 것이 가능하다.

또한, 도 2 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너(1)는 제1투명전극(11)과 제2투명전극(12)의 간격을 조절하도록 간격조절부(40)를 더 포함할 수 있다.

간격조절부(40)는 제1투명전극(11)과 제2투명전극(12) 사이에 구비되는 마이크로 프리즘(20)과 액정(30)이 형성되는 공간을 마련하기 위해 형성되며, 투명전극부(10)의 상단과 하단의 일단에 구비되도록 할 수 있다.

이때, 간격조절부(40)는 투명전극부(10)의 사이에 형성되는 마이크로 프리즘(20) 및 액정(30)의 형태나 크기에 따라서 그 형태가 달라지도록 구비되어 간섭이 발생하지 않도록 할 수 있다. 또한, 간격조절부(40)는 전기전도도 및 광투과도가 낮은 물질로 구성되어 레이저 스캐너(1)의 기능에 영향을 주지 않도록 구비될 수 있다.

도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너(1)는 각각의 레이저 스캐너(1)를 이중으로 적층하여 형성될 수 있다.

이때, 적층되는 복수 개의 레이저 스캐너(1)는 각각의 마이크로 프리즘(20)의 방향이 평행하도록 적층되거나, 서로 수직이 되도록 적층되는 것이 가능하다.

이때, 각각의 레이저 스캐너(1)는 입사광을 일정한 각도로 편향시키기 때문에 평행하거나 수직이 되도록 적층하게 되면, 투과광이 굴절되는 범위가 증가시켜 스캔 범위를 넓히는 것이 가능하다.

예컨대, 입사광과 투과광의 편향각이 동일한 레이저 스캐너(1)를 마이크로 프리즘(20)이 평행하도록 적층하게 되면, 전면에 위치한 레이저 스캐너(1)를 투과하는 투과광이 적층되어 마련되는 레이저 스캐너(1)에 입사하게 되어, 동일한 편향각으로 투과하기 때문에, 최초로 입사하는 광선과 마지막으로 적층된 레이저 스캐너(1)를 투과하는 투과광 간의 편향각은 한 개의 레이저 스캐너(1)가 가지는 편향각의 두 배가 되도록 굴절될 수 있다.

또한, 적층되는 레이저 스캐너(1)가 가지는 편향각을 다르게 하여 적층하게 되면, 레이저 스캐너(1)를 적층하여 마련되는 구조체가 가지는 스캐너의 스캔 범위를 다양하게 설정하는 것이 가능하다.

예컨대, 3.5°의 편향각을 가지는 레이저 스캐너(1) 두 개를 마이크로 프리즘(20)이 평행하도록 적층하게 되면, 적층된 레이저 스캐너(1)의 구조체가 가지는 편향각은 7.0°가 될 수 있으며, 3.5°의 편향각을 가지는 레이저 스캐너(1)와 4.5°의 편향각을 가지는 레이저 스캐너(1)를 적층하게 되면 8.0°의 편향각을 가지도록 할 수 있다.

이때, 한 개 이상으로 마련되는 레이저 스캐너(1)에 공급되는 전압을 조정하게 되면, 광선의 편향각을 실시간으로 조정하는 것이 가능하며, 편향각을 조절하기 위한 별도의 기계적 구동부가 없이 레이저 스캐너(1)를 형성하는 것이 가능하다.

또한, 복수 개로 적층되는 레이저 스캐너(1)는 투명전극부(10)에 공급하는 전압을 서로 다르게 설정하여 편향각을 세밀하게 조절할 수 있다. 예컨대, 전면에 위치하는 레이저 스캐너(1)에는 전압을 공급하지 않고, 적층되는 레이저 스캐너(1)에 전압을 공급하여 입사하는 광선의 편향각을 크게 할 수 있으며, 각각의 레이저 스캐너(1)에 전압을 동일하게 공급하여 편향각이 생기지 않도록 형성하는 것이 가능하다.

또한, 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너(1)는 투명전극부(10) 사이에 마이크로 프리즘(20)이 복수 개로 구비되며, 서로 마주보는 형태로도 형성되도록 할 수 있다.

예컨대, 도 7과 같이 마이크로 프리즘(20)의 전면부(21)가 제1투명전극(11)에 접하도록 구비되며, 또 다른 마이크로 프리즘(20)의 전면부가 제2투명전극(12)에 접하도록 하여, 각각의 마이크로 프리즘(20)의 경사면(22a)이 서로 마주보는 형태로 구비될 수 있으며, 각각의 마이크로 프리즘(20)의 경사면(22a)에 구비되는 액정의 수나 배열을 다르게 하여 통과하는 광선의 굴절률을 다르게 할 수 있다.

복수 개의 마이크로 프리즘(20)이 형성되는 레이저 스캐너(1)에는 또 다른 레이저 스캐너(1)가 적층되도록 형성될 수 있으며, 이때 적층되는 레이저 스캐너(1)은 단일 개의 마이크로 프리즘(20)을 구비하는 레이저 스캐너(1)가 적층될 수도 있고, 복수 개의 마이크로 프리즘(20)을 구비하는 레이저 스캐너(1)가 적층되도록 할 수 있다.

도 8은 도 5의 적층되는 레이저 스캐너의 사이에 가변형 폴리머가 구비되는 모습을 보여주는 단면도이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스캐너 구조체를 보여주는 사시도이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 산란방지부가 구비되는 액정을 이용한 레이저 스캐너의 단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용 한 레이저 스캐너(1)는 복수 개로 적층되는 레이저 스캐너(1)의 사이에 유동적으로 간격을 조절할 수 있는 가변형 폴리머(50)가 더 포함될 수 있다.

가변형 폴리머(50)는 전기가 인가되었을 때, 형상이 변화하여 수축 또는 팽창이 가능한 소재로 형성되어, 전기의 공급여부에 따라서 적층되는 레이저 스캐너(1)의 간격을 조절하도록 형성될 수 있다.

이때, 가변형 폴리머(50)는 복수 개로 적층되는 레이저 스캐너(1)의 사이에 구비되며, 적층되는 구조에 따라서 한 개 이상의 가변형 폴리머(50)가 구비될 수 있다. 또한, 레이저 스캐너(1)에 구비되는 가변형 폴리머(50)에는 개별적으로 전기가 공급되어 전기의 인가에 의한 수축과 팽창이 각각의 가변형 폴리머(50)에 대해 독립적으로 작동하도록 할 수 있다.

예컨대, 가변형 폴리머(50)가 서로 적층되는 레이저 스캐너(1)의 상단과 하단에 위치하도록 하며, 상단에 마련되는 가변형 폴리머(50)에 전기가 공급되도록 조정하게 되면, 하단에 마련되는 가변형 폴리머(50)의 형태가 유지되면서 상단에 마련되는 가변형 폴리머(50)가 수축하여 평행하도록 적층되는 레이저 스캐너(1) 간의 각도가 변형되도록 할 수 있다.

또한, 가변형 폴리머(50)가 구비되는 레이저 스캐너(1)가 적층 시, 레이저 스캐너(1)의 사이에는 채움액(51)이 더 포함될 수 있으며, 채움액(51)은 1기압 4℃의 조건에서 밀도가 1g/cm³로 존재하는 증류수가 채워질 수 있으나, 굴절시키고자 하는 조건에 따라 다양한 밀도 또는 비중을 가지는 액상 형태의 물질을 충진하여 사용하도록 할 수도 있다.

레이저 스캐너(1)를 통과하는 투과광은 액상으로 존재하는 채움액(51)을 통과하면서 편향각이 발생하게 되어 채움액(51)이 존재하지 않는 기상의 상태보다 편향각을 더 넓게 조정할 수 있도록 할 수 있으며, 밀도 또는 비중 등의 채움액(51)의 조건에 따라 빛의 굴절률을 다르게 하는 것이 가능하기 때문에 적용하고자 하는 조건에 따라서 편향각을 다양하게 형성하는 것이 가능하다.

예컨대, 3.5°의 편향각을 가지는 레이저 스캐너(1)를 적층하여 전체적인 편향각이 7.0°가 되도록 형성되는 경우, 가변형 폴리머(50)의 조절각이 3.5°로 조절이 가능하게 되면 0.0°내지 10.5°까지 편향각을 가변하는 것이 가능하게 된다. 이때, 채움액(51)의 조건에 따라서 채움액(51)을 통과하는 투과광의 편향각이 증가하도록 하여 레이저 스캐너(1)가 가지는 편향각의 가변 범위를 증가하도록 할 수 있다. 따라서, 채움액(51)이 채워지는 경우에는 레이저 스캐너(1) 사이가 기상으로 형성될 때보다 가변형 폴리머(50)의 작동범위를 좁게 하더라도 편향각을 넓히는 것이 가능하다.

즉, 가변형 폴리머(50)를 조절하여 적층되는 레이저 스캐너(1) 간의 각도를 조절할 수 있으며, 가변형 폴리머(50)에 의해 형성되는 레이저 스캐너(1)간의 각도와 채움액(51)의 성질에 따라 편향각을 조절하도록 하는 것이 가능하다.

이때, 가변형 폴리머(50)는 활성화시키는 형태에 따라서 전기장에 의해 활성화되는 Electronic EAP, 또는 이온에 의해 활성화되는 Ionic EAP로 마련될 수 있으며, 바람직하게는 낮은 전압에서도 빠르게 응답하며 큰 작동력을 구사하는 것이 가능한 Ionic EAP에 의해 구비될 수 있다.

이때, Ionic EAP는 소재에 따라서 카본나노튜브(carbon nanotubese, CNT), 전기유변유체(electroheological fluids, ERP), 전도성 고분자(conducting polymers, CP), 고분자겔(ionic polymer gels, IPG), 이온성-고분자-금속 복합체(ionic polymer-metal composites, IPMC) 등으로 세분화할 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너(1)는 레이저 스캐너(1)를 다양한 구조로 형성하기 위한 스캐너 구조체(60)를 더 포함할 수 있다.

스캐너 구조체(60)는 다각형의 기둥 또는 다면체로 형성될 수 있으며, 각각의 면은 레이저 스캐너(1)가 구비되어, 각각의 레이저 스캐너(1)에 의해 편향되어 입사되는 광선을 스캔하도록 할 수 있다. 이때, 다각형 또는 다면체에 마련되는 레이저 스캐너(1)는 개별적으로 전압이 다르게 공급되도록 병렬로 연결되어 편향각의 범위를 조절하는 것이 가능하다.

예컨대, 도 9(a)와 같이 6각기둥의 형상으로 스캐너 구조체(60)가 형성되는 경우에 스캔하고자 하는 범위에 따라서 제1, 2, 3면에는 전압이 공급되고, 제4, 5, 6면에는 전압이 공급되지 않도록 하여 각각의 면상으로 입사하는 광선의 편향각을 조절하여 스캔 범위를 조절할 수 있다. 또한, 6각기둥의 상단과 하단에 레이저 스캐너(1)가 마련되어 측면과 상하를 모두 스캔하도록 구비될 수 있다.

이때, 구비되는 레이저 스캐너(1)는 그 크기가 한정되지 아니하며, 마련되는 스캐너 구조체(60)의 형상에 맞게 제작될 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정을 이용한 레이저 스캐너(1)는 레이저 스캐너(1)의 투명전극부(10)의 표면에 산란방지부(13)를 더 포함할 수 있다.

레이저 스캐너(1)에 입사하는 광선은 마이크로 프리즘(20)을 통과하면서 마이크로 프리즘(20)의 경사면(22a)에서 굴절이 발생하게 되나, 마이크로 프리즘(20)의 수직면(22b)을 통과하는 광선은 산란이 발생하게 되어 입사하는 광선의 스캐닝 시 잡음을 일으키는 요소로 작용하게 된다.

따라서, 마이크로 프리즘(20)의 수직면(22b)으로 향하는 광선을 차단하기 위해 입사하는 광선을 차단하도록 광투과도가 낮은 필름을 제1투명전극(11)의 전면에 부착하거나, 도료를 이용하여 패턴을 형성하여 수직면(22b)에 광선이 입사하지 않도록 할 수 있다.

이때, 산란방지부(13)로 사용되는 필름은 전 영역의 광선을 모두 차단하도록 구비될 수 있으며, 사용되는 레이저의 파장을 차단하기 위해 특정영역의 광선을 차단하는 필름이 구비되도록 할 수 있으며, 도료를 이용하여 제1투명전극(11)의 전면부에 패턴을 형성하는 경우에도 동일하게 광선을 차단하도록 할 수 있고, 바람직하게는 전영역의 광선을 차단할 수 있는 필름 또는 도료를 구비할 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 레이저 스캐너
10: 투명전극부
11: 제1투명전극
12: 제2투명전극
13: 산란방지부
20: 마이크로 프리즘
21: 전면부
22: 경사부
22a: 경사면
22b: 수직면
23: 러빙홈
30: 액정
40: 간격조절부
50: 가변형 폴리머
51: 채움액
60: 스캐너 구조체
C: 천
F: 털

Claims (8)

1. 제1투명전극과 제2투명전극에 의해 전압이 흐르도록 형성되는 투명전극부;
   상기 투명전극부의 사이에 구비되며, 일단에 한 개 이상의 경사면이 형성되는 마이크로 프리즘; 및
   상기 마이크로 프리즘의 경사면에 마련되며 빛을 복굴절 시키도록 형성되는 액정;을 포함하는 레이저 스캐너에 있어서,
   상기 액정의 축의 방향에 따라 입사광과 투과광의 편향각이 달라지고,
   상기 레이저 스캐너는,
   한 개 이상의 레이저 스캐너로 구비될 수 있으며, 복수 개로 마련되는 경우 상기 레이저 스캐너에 구비되는 상기 마이크로 프리즘의 방향이 평행 또는 수직하도록 적층되고,
   복수 개로 마련되는 상기 액정을 이용한 레이저 스캐너의 사이에 전기가 인가됨에 따라서 수축되는 가변형 폴리머;를 더 포함하고,
   상기 가변형 폴리머는,
   적층되는 상기 레이저 스캐너 사이에 한 개 이상으로 구비되며, 개별적으로 전기가 인가되어 수축에 의해 적층되는 레이저 스캐너의 간격이 가변되는 것을 특징으로 하는 액정을 이용한 레이저 스캐너
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 액정은,
   축의 방향이 상기 투명전극부와 평행하도록 주입되며, 상기 투명전극부에　전압이 공급될 시 전극에 형성되는 자기장의 방향에 따라 축의 방향이 달라질 수 있고,
   상기 마이크로 프리즘 표면에 가공되는 러빙에 의해 형성되는 러빙홈에 의해 상기 액정의 배열이 달라지는 것을 특징으로 하는 액정을 이용한 레이저 스캐너
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1투명전극과 상기 제2투명전극의 사이에 구비되어 상기 제1투명전극과 상기 제2투명전극 사이의 간격을 조절하는 간격조절부;를 더 포함하는 액정을　　이용한 레이저 스캐너
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 레이저 스캐너는,
   상기 투명전극부 사이에 복수 개의 마이크로 프리즘의 경사면이 서로 마주보는 형태로 더 마련되는 것을 특징으로 하는 액정을 이용한 레이저 스캐너
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 액정을 이용한 레이저 스캐너를 부착하도록 다각형의 기둥 또는 다면체로　형성되는 스캐너 구조체;를 더 포함하고,
   상기 스캐너 구조체의 면상에 한개 또는 복수 개로 적층되는 상기 액정을　이용한 레이저 스캐너를 부착하는 것을 특징으로 하는 액정을 이용한 레이저 스캐너
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 레이저 스캐너는,
   상기 제1투명전극의 일단에 마련되어 경사면으로 입사하는 광선을 차단하기　위한 산란방지부;를 더 포함하고,
   표면에 빛을 차단시키도록 필름 또는 도료가 도포되는 것을 특징으로 하는 액정을 이용한 레이저 스캐너
   

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