손바닥 위 극장, 모바일 프로젝터 내부는 첨단 MEMS 기술 경연장
손바닥 위 극장, 모바일 프로젝터 내부는 첨단 MEMS 기술 경연장
  • 신진 딕슨-워렌 테크인사이트 애널리스트
  • 승인 2019.01.09 14:59
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마이크로비전-ST마이크로 미세거울 기술 분석

미국 워싱턴주 레드먼드시에 있는 마이크로비전은 ST마이크로일렉트로닉스와의 협업을 통해 소형 레이저 빔 스캐닝(LBS:Laser Beam Scanning) 시장의 강자가 됐다. 테크인사이트는 마이크로비전과 ST마이크로 LBS 프로젝터 기술을 사용하는 두 가지 제품을 분석했다. 독창적인 기술에 대한 리버스 엔지니어링 결과를 요약했다.

소니가 내놓은 MP-CL1A, 중국 라젠텍(Ragentek) 보가(VOGA) 모바일 프로젝터는 각각 5개와 3개의 레이저를 이용한 마이크로비전 모듈을 활용한다. 두 프로젝터는 모두 자기 활성화 스캐닝 실리콘 거울(magnetically-actuated scanning silicon mirror die)을 사용하고 있다. 모두 ST마이크로가 공급한 것이다.

리버스 엔지니어링을 통해 주기판 왼쪽 끝에 있는 마이크로비전의 프로젝터 모듈을 확인했다. 미세거울은 왼쪽 아래에 마련되어 있다. 53mm×63mm 크기의 프로젝터 모듈 내부 구성은 금속 보호대를 제거해서 확인할 수 있다. 2개의 적색, 2개의 녹색 및 1개의 청색으로 구성된 총 5개의 레이저와 광학 결합기, 기타 빛을 조준하는 렌즈로 구성됐다. 합쳐진 레이저는 미세거울에 반사되고 앞쪽으로 출력된다. 프로젝터 동작은 5가지 레이저의 동기화된 변조와 거울의 래스터(raster) 패턴 스캐닝 동작을 통해 구현된다.

소니 MP-CL1A 프로젝터 주기판.
소니 MP-CL1A 프로젝터 주기판.
소니 MP-CL1A 프로젝터 모듈.
소니 MP-CL1A 프로젝터 모듈.
마이크로비전 미세거울 모듈(앞면)
마이크로비전 미세거울 모듈(앞면)

마이크로비전의 미세거울을 자세히 들여다 봤다. 미세거울은 로런츠 코일(Lorentz coil) 구조에 비틀림 스프링(torsion spring)에 얹혀 있다. 실리콘 다이(Die)는 영구자석이 감싸는 모양새다. 미세거울 동작은 로런츠 코일에 교류(AC) 전류를 흘리면 된다.

PM54A 다이를 프로젝터 모듈에서 확인할 수 있었다. 7.30mm×4.56mm 크기의 다이는 마이크로비전 기술을 활용해 ST마이크로에서 만들어졌다. 내부 비틀림 스프링 아래쪽과 바깥쪽의 오른쪽에는 휘트스톤 브리지 (Wheatstone bridge, 전기 저항 측정기)를 변형한 센서가 마련되어 있다. 이 두 가지 센서는 로런츠 코일의 전류를 제어하는 컨트롤러에 전달된다.

자기 구동(magnetically actuated) 마이크로비전 미세거울 장치는 미국 특허 US20100079836A1에 자세히 설명되어 있다. 특허내용은 AC 드라이브 전류를 흘려 두 개의 직각 회전축을 따라 미세거울의 움직임을 유도 할 수 있는 방법을 설명하고 있다.

동작할 때 외부 소스는 구동 코일에 자기장을 만들어준다. 외부에서 입력된 자기장은 2개의 구동축에 대해 대략 45도 각도로 움직인다. 코일 권선의 면내 전류는 면내 자기장과 상호 작용하여 도체에 평면 외 로런츠 힘을 발생시킨다. 마이크로비전 미세거울은 미세전자기계시스템(MEMS) 공학과 디자인의 절묘한 예시다.

PM54A 미세거울 다이.
PM54A 미세거울 다이.
PM54A 외부 비틀림 스프링과 변형센서.
PM54A 외부 비틀림 스프링과 변형센서.
PM54A 내부 비틀림 스프밍 및 변형센서.
PM54A 내부 비틀림 스프밍 및 변형센서.

 


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