KR100263930B1

KR100263930B1 - 투사광학계의 성능평가장치

Info

Publication number: KR100263930B1
Application number: KR1019930001052A
Authority: KR
Inventors: 정수열; 최병호
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 2000-08-16
Also published as: JPH06273865A

Abstract

본 발명은 투사광학계에 있어서 성능 평가장치에 관한것으로, 광학계에 의해 대형스크린상에 표시화상을 투사하는 투사장치에 있어서, 스크린상에 상기 광학계로부터 투사되는 광학정보를 전기적인 신호로 변환하는 촬상부, MTF(Modulation Transfer Function), 투영해상력, 주변광량비, 왜곡치를 계산하기 위한 퍼스널 컴퓨터(PC)와, 촬상부로부터 출력되는 전기적인 신호를 PC에서 처리가능한 데이타로 전송하는 신호처리회로를 포함하여 투사광학계의 성능을 용이하게 평가할 수 있는 이점이 있다.

Description

투사광학계의 성능평가장치

제1도는 MTF를 설명하기 위한 도면.

제2도는 본 발명에 의한 투사광학계의 성능 평가장치의 구성도.

제3도는 제2도에 도시된 촬상부를 설명하기 위한 도면.

제4도는 본 발명에 의한 투사광학계의 성능 평가장치의 일 실시예에 따른 블럭도.

제5(a)도 내지 제5(f)도는 제4도에 도시된 CCD 구동부에서 발생되는 구동신호들에 대한 타이밍도.

제6도는 제4도에 도시된 A/D 제어부 및 A/D 변환부의 상세회로도.

제7(a)도 내지 제7(g)도는 제6도에 따른 A/D 제어부 및 A/D 변환부에 대한 동작파형도.

제8도는 제4도에 도시된 PC제어부에서 투사광학계의 성능을 평가하기 위한 데이타를 유입하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광학계 100 : 촬상부

200 : 신호처리회로 300 : PC

400 : 출력부

본 발명은 투사 광학계의 성능 평가장치에 관한 것으로, 특히 표시화상을 대형 화면으로 디스플레이하는 투사 광학계에 있어서 MTF, 투영 해상력, 주변광량비 등의 성능을 평가할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적인 광학계는 설계 제작후 광학계가 설계치대로 제작이 되었는지를 알기 위하여 성능 평가의 과정을 거치게 되어 있다.

이러한 광학계의 성능평가는 MTF(Modulation Transfer Function), 투영해상력, 주변광량비를 측정해서 판단한다. 여기서, MTF는 제1(a)도 및 제1(b)도에 도시된 바와 같이, 신호의 정, 부첨두치와의 합과 차의 비를 변조율(M)이라 하고, MTF는 입력에 대한 변조(Mi)와 출력에 대한 변조(Mo)의 비를 말한다.

즉,

현재 시중에 여러종류의 광학계 성능평가장치가 시판되어 있는데 대부분의 성능 평가장치는 줌 렌즈등의 소형 축소 광학계의 성능 평가를 위한 장치이다.

그런데, 투사 광학계는 CRT의 표시화상을 대형 스크린에 투사하는 장치로서 대부분의 광학계가 물체 크기에 비해 상크기가 작은 축소 광학계인데 반하여 투사 광학계는 확대 광학계이다.

이러한 투사광학계의 성능을 평가하기 위한 장치는 보급되어 있지 않고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 투사 광학계의 MTF, 투영해상력, 주변 광량비등의 성능을 측정할 수 있는 성능 평가장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 투사광학계의 성능 평가장치는 광학계에 의해 대형스크린상으로 표시화상을 투사하는 투사장치에 있어서:

상기 스크린상에 상기 광학계로부터 투사되는 광학정보를 전기적인 신호로 변환하는 촬상수단;

MTF, 투영해상력, 주변광량비, 왜곡치를 계산하기 위한 퍼스널 컴퓨터(PC);

상기 촬상수단으로부터 출력되는 전기적인 신호를 상기 PC에서 처리가능한 데이타로 전송하는 신호처리회로를 포함함을 특징으로 하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 투사 광학계의 성능 평가장치에 대하여 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명에 의한 투사 광학계 성능 평가장치의 구성도이다.

제2도에 의하면, 광원과 측정할 광학계(10) 사이에 특성 공간 주파수를 가진 챠트(CHART)를 놓고 3.5m 떨어진 스크린(SCREEN)상에 투사시키면 챠트(CHART)는 광학계(10)를 통하여 확대되어 스크린(SCREEN)에 상이 맺히게 된다.

이를 스크린상면에 위치한 라인 CCD(Charge Coupled Device)로 구성된 촬상부(100)를 통하여 전기적 신호로 변환시킨다음 신호처리회로(200)를 거쳐 A/D변환된 데이타를 PC(300)로 보내면 PC(300)에서는 이 데이타를 이용하여 광학계의 MTF 값을 상술한 (1), (2)식에 의해 계산하게 되며, 그 외 투영해상력, 광량비, 왜곡치를 계산하게 된다.

투영해상력은 단위길이랑 흑백을 구분할 수 있는 분해도를 뜻하며, 분해도가 클수롤 촬상부(100)의 출력신호는 작게 되는 것을 이용하여 알 수 있다. 광량비는 스크린상의 확대 화상의 중앙부분과 외곽부분에서의 신호의 비로서 알 수 있으며, 왜곡치는 입력되는 신호의 파형의 일그러짐으로 알 수 있다.

따라서, 상술한 MTF, 투영해상력, 광량비, 왜곡치는 모두 촬상부(100)로부터 검출된 신호를 이용하여 계산할 수 있다.

또한, 촬상부(100)는 제3도에 도시된 바와 같이 스크린면상에 수평, 수직으로 라인 CCD(120, 130)가 배치되어 있는 광학계의 Tangential(일명 수직성분에 해당됨), Sagital(일명 수평성분에 해당됨) MTF 값을 동시에 측정할 수 있다.

제4도는 본 발명에 의한 투사광학계의 성능 평가장치의 일실시예에 따른 회로도이다.

제4도에 의하면, CCD를 구동하기 위한 기준신호를 발생하는 CCD 구동부(110), 스크린상에 있는 2개의 X(수평) CCD, Y(수직) CCD(120, 130)로 되어 있는 촬상부(100)와,

X CCD(120) 및 Y CCD(130)의 출력을 증폭하는 제1 및 제2증폭기(210, 220), PC통신과 A/D변환을 제어하는 A/D제어부(230), 제1 및 제2증폭기(210, 220)의 출력을 디지탈신호형태로 변환하는 A/D 변환부(240), PC(300)로부터 출력되는 제어신호에 따라 A/D 변환부(240)의 출력이 PC(300)에 전송되도록 인터페이스하는 라인변환부 및 수신부(250)로 되어 있는 신호처리회로(200)와,

신호처리회로(200)와 PC(300)가 연결되도록 RS 232C와 같은 인터페이스회로로 되어 있는 라인변환부 및 수신부(310), PC 확장 슬로트에 들어가며 신호처리회로(200)로부터 처리된 데이타를 PC 제어부(330)에 전송하도록 인터페이스하는 PC 인터페이스부(320), PC 인터페이스부(320)로부터 출력되는 데이타로부터 MTF, 왜곡치, 주변광량비, 투영해상력을 측정하는 소프트웨어를 내장한 PC 제어부(330)로 되어 있는 PC(300)로 구성된다.

이어서, 제4도의 동작을 제5(a)도 내지 제5(g)도를 결부시켜 설명하기로 한다.

제4도에 의하면, CCD 구동부(110)에서는 수평 CCD(120), 수직 CCD(130)를 구동하기 위한 제반 펄스(Ø1, Ø2, SH, RS)를 발생하여 수평 및 수직 CCD(120, 130)를 구동시키면 수평 및 수직 CCD(120, 130)를 구동시키면 수평 및 수직 CCD(120, 130)의 출력은 제1 및 제2증폭기(210, 220)에서 증폭되어 A/D 변환부(240)의 입력으로 들어간다.

여기서, CCD를 구동하기 위해서는 SH, RS, Ø1, Ø2의 4개의 신호가 필요하다. RS, Ø1, Ø2신호는 저항과 콘덴서(도시되지 않음)로 발진시켜 생성되는 기본 클릭을 분주한 후 이를 디코딩하여 만들어 낸다.

즉, 제5(a)도에 도시된 바와 같은 SH 신호는 수평 및 수직 CCD(120, 130)의 샘플링 기간을 나타내는데 SH 펄스 간격이 길어지면 광량을 적분하여 전기적 신호로 만들어내는 시간이 길어지므로 변환 이득이 커지게 되며 반대로 짧으면 변환 이득이 작아지게 된다.

제5(b)도 및 제5(c)도에 도시된 Ø1, Ø2신호는 SH신호가 발생한 후 발생되는 클럭신호이다.

제5(d)도에 도시된 바와 같은 제5(b)도 및 제5(c)도에 도시된 클럭신호(Ø1, Ø2)가 발생할 때마다 리세트시키는 리세트신호(RS)이며, 제5(e)도에 도시된 신호는 샘플홀드(S&H)신호이며 리세트신호와 같은 주파수를 갖지만 위상은 서로 다르다. 이 샘플홀드신호(S&H)는 A/D 제어부(230) 및 A/D 변환부(240)에 출력된다. 제5(g)도에 도시된 바와 같은 수평 및 수직 CCD(120, 130)의 출력신호(OS)는 전압신호이며, 이 신호는 역시 전압신호로 만들어진 제5(f)도에 도시된 CCD(120, 130) 출력의 기본 전압 레벨인 DOS 신호이다.

수평 및 수직 CCD(120, 130)에서는 제5(f)도에 도시된 신호와 제5(g)도에 도시된 신호가 차동 증폭되어지고 이 증폭된 신호가 A/D 변환부(240)의 다이나믹 레인지에 맞도록 A/D 변환부(240)에 출력된다.

여기서, 제5(g)도에 도시된 CCD 출력신호인 OS신호는 64개의 더미데이타, 2592개가 유효데이타, 이 유효데이타 이후 10개의 더미데이타로 이루어진다.

한편, A/D 제어부(230)에서는 PC(300)로부터 동작 요구신호(REQEST:REQ) 및 채널제어신호(CH)를 받아 CCD 구동 펄스를 이용하여 타이밍을 조절하여 X(수평) 혹은 Y(수직) CCD(120, 130)의 출력(CHA, CHB) 중 한 채널씩 A/D 변환부(240)에서 A/D 변환되어 PC로 전송되도록 채널선택제어신호(/CHB) 및 칩셀렉터신호()를 출력한다. 이 A/D 제어부(230) 및 A/D 변환부(240)의 상세한 동작설명은 후술하기로 한다.

PC(300)의 라인변환부 및 수신부(310)는 RS232C와 같은 통상적인 인터페이스회로로 구성되며 PC인터페이스부(320)에서는 PC 인터페이스 IC에 지정한 어드레스를 디코딩하여 구동시키면 데이타 버스와 PC 인터페이스 IC의 외부 포트와의 데이타 인터페이스가 가능하게 된다.

PC 제어부(330)에서는 A/D 변환부(240)의 A/D 변환된 데이타를 이용하여 MTF, 투영해상력, 광량비, 왜곡치를 계산하게 된다.

제6도는 PC 통신 및 A/D 변환을 제어하는 A/D 제어부(230) 및 A/D 변환부(240)의 상세회로도이다.

제6도에 의하면, PC 제어부(330)로부터 동작요구신호(Request: REQ)를 입력하여 이에 응답하는 응답신호(Acknowledge: ACK)를 발생하는 응답신호발생기(31)와,

CCD 구동부(110)로 부터 출력되는 샘플 홀드(S&H) 신호를 입력하여 유효 데이타 시작점을 검출하는 시작점 걸출기(32)와,

PC 제어부(330)로부터 채널제어신호(CH)를 입력하여 A/D 변환부(240)에 입력되는 제1채널 또는 제2채널(CHA/CHB)을 선택하기 위한 채널선택신호(/ CHB)를 발생하는 채널신호발생기(33)와,

시작점 검출기(32)에서 검출된 유효데이타를 카운팅하여 유효데이타가 끝날 때까지 A/D 변환부(240)에서 A/D 변환을 할 수 있도록 칩셀렉터신호()를 출력하는 칩셀렉터신호발생기(34)로 구성된다.

한편, A/D 변환부(240)는 기준전압을 공급하기 위한 전원공급기(41),

CCD 구동부(110)에서 발생되는 인버팅한 샘플홀드신호(S&H)를 기입인에이블신호()로 입력하고, 채널선택신호(/CHB)에 따라 선택된 제1 채널 또는 제2채널신호를 칩셀렉터신호()가 발생하는 동안 디지탈신호로 변환하는 A/D 컨버터(42)와,

상기 A/D 컨버터(42)의 출력을 디코딩하는 디코더(43)로 구성된다.

제6도의 동작을 제7도의 동작파형도와 결부시켜 설명하면 다음과 같다.

제6도에 의하면, A/D 제어부(230)에서는 PC(300)로부터 제7(a)도 및 제7(b)도에 도시된 바와 같이 동작요구신호(REQ) 및 채널제어신호가(CH)가 제1 및 제2 버퍼(B1, B2)를 통해 입력된다. 제1낸드게이트(N1)의 제1입력단자에 이 동작요구신호(REQ)가 입력되고, 제2입력단자로는 CCD 구동부(110)로부터 출력되는 SH 신호가 제1 내지 제3인버터(I1-I3)를 통해 입력됨에 따라 출력은 제1 D F/F(231)의 클리어단자(CLR)에 입력된다.

제1 D F/F(231)의 출력은 제2낸드게이트(N2)에 입력되어 제7(c)도에 도시된 바와 같은 인식신호(ACK)를 제4도에 도시된 라인변환부 및 수신부(250)를 통해 PC(300)에 전송된다.

여기서, CCD는 2592개의 유효 셀과 유효 셀 전후로 74개의 무효 셀로 구성되어 있어 제7(d)도에 도시된 SH 펄스가 발생된 직후에는 무효 셀의 출력이 나온다음 제7(e)도에 도시된 64개의 S&H 펄스 이후 유효 셀의 신호가 출력된다.

따라서, 8비트 제1 및 제2카운터(232, 233)에서는 S&H 펄스를 카운팅하여 63을 카운팅하면 제2카운터(233)의 출력(Qc)이 “하이”가 되어 12비트 카운터인 제3카운터(236)의 클럭단자(CLK)에 입력되어 제3카운터(236)를 동작시킨다.

한편, 제2버퍼(B2)를 통해 입력되는 제7(b)도에 도시된 채널제어신호(CH)는 제4 및 제5낸드게이트(N4, N5)에 입력되며, 이 제4낸드게이트(N4)에서는 동작요구신호(REQ)와, 채널제어신호(CH)를 입력하고 그 출력은 제2D F/F(235)의 클리어단자(CLR)에 입력되고, 제5낸드게이트(N5)의 출력은 제1입력단자에 동작요구신호(REQ)가 입력되는 제6낸드게이트(N6)에 입력되며, 그 출력은 제2 D F/F(235)의 프리세트단자(PR)에 출력된다.

즉, 채널제어신호(CH)가 버퍼(B2)에 입력되면 이를 제2 D F/F(235)에서 감지하여 A/D 컨버터(243)의 채널선택입력단자(/CHB)에 입력된다. 이 채널선택입력단자(/CHB)로부터 출력되는 신호의 파형은 제7(f)도에 도시된 바와 같다.

이 채널선택입력단자(/CHB)로부터 제7(f)도에 도시된 채널선택제어신호에 따라 제1 또는 제2증폭기(210, 220)의 출력을 선택하게 된다.

한편, 제3카운터(236)에서는 제1 및 제2카운터(231, 232)에서 S&H 펄스가 63을 카운팅한 후 동작되며 제8낸드게이트(N8)의 출력이 A/D 컨버터(243)의 칩선택단자()에 입력되어 비로서 A/D 컨커버(243)에서는 선택된 채널의 신호를 A/D 변환하여 제11내지 제18낸드게이트(N11-N18)를 통해 PC(300)로 출력된다.

여기서, 제8낸드게이트(N8)를 통해 출력되는 칩선택신호()는 제7(h)도에 도시된 바와 같다.

한편, 제4인버터(I4)를 통해 입력되는 S&H 펄스가 “로우”액티브기간동안 동작되어 출력은 제2앤드게이트(A2)에 입력된다.

제2앤드게이트(A2)에서는 제2카운터(233)의 출력과 반전된 S&H 신호를 논리곱하여 제8낸드게이트(N8)의 입력단자에 입력된다.

제8낸드게이트(N8)에서는 제1입력인 제2앤드게이트(A2)의 출력 즉, 유효데이타 시작점에서는 “로우”신호의 칩셀렉터신호를 출력하고, 제8낸드게이트(N8)의 제2입력인 제7낸드게이트(N7)에서 2592를 디코딩하면 “로우”가 발생됨에 따라 “하이”신호의 칩선택신호를 출력한다.

즉, 제3카운터(236)가 구동된 후 클럭단자(CLK)로 입력되는 제3낸드게이트(N3)를 통해 S&H 펄스를 카운팅하고 그 출력으로 2592를 디코딩하여 디코딩한 출력이 제8낸드게이트(N8)에 입력되면 제8낸드게이트(N8)의 출력이 A/D 컨버터(243)의 A/D 변환을 중지시킨다.

또한, PC 로부터 동작요구신호(REQ)를 받아 신호를 받은 직후 최초의 1샘플기간동안 A/D 컨버터(243)를 구동시키게 된다.

A/D 변환부(240)에서는 제7(g)도에 도시된 칩선택신호()가 발생하는 동안 A/D 컨버터(243)의 인터럽트단자()로부터 출력되는 제7(i)도에 도시된 바와 같은 인터럽트신호()에 동기되게 제11 내지 제18낸드게이트(N11-N18)를 통해 출력되는 제7(h)도에 도시된 바와 같은 A/D 변환된 데이타를 전송한다.

제8도는 투사광학계의 성능을 평가하는 데이타를 입력하기 위한 흐름도이며, 이 흐름도는 제4도에 도시된 PC 제어부(330)에 내장되어 있고, 입력된 데이타로서 투사광학계의 성능을 평가하는 소프트 웨어도 내장하고 있다.

PC 제어부(330)에서는 PC 인터페이스부(320)를 초기화시키고(제51단계), 동작요구신호(REQ)와 채널제어신호(CH)를 A/D 제어부(230)에 출력한다.(52단계)

A/D 제어부(230)로부터 동작요구신호(REQ)에 응답하는 응답신호(ACK)가 입력되었는지를 체크한다.(53단계)

응답신호(ACK)가 입력된 후 인터럽트신호(INT)가 입력되었는지를 다시 체크한다.(54단계)

인터럽트신호(INT)가 입력되면 A/D 변환부(240)로부터 출력되는 데이타를 받아들인다.(55단계)

CCD의 유효데이타를 카운팅하여 즉, 2592가 되었는지를 판단하여 2592가 되었으면 종료한다.(56, 57단계)

이상으로 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 투사광학계 성능평가장치는 투사광학계의 투영해상력, MTF, 주변광량비, 왜곡등을 측정하여 성능을 용이하게 평가할 수 있는 이점이 있다.

Claims

광학계에 의해 대형스크린상으로 표시화상을 투사하는 투사장치에 있어서: 상기 스크린상에 상기 광학계로부터 투사되는 광학정보를 전기적인 신호로 변환하는 촬상수단; MTF(Modulation Transfer Function), 투영해상력, 주변광량비, 왜곡치를 계산하기 위한 퍼스널 컴퓨터(PC); 상기 촬상수단으로부터 출력되는 전기적인 신호를 PC에서 처리가능한 데이타로 전송하는 신호처리회로를 포함함을 특징으로 하는 투사광학계 성능 평가장치.
제1항에 있어서, 상기 촬상수단은 스크린면상에 배치되어 있는 수평 CCD(Charge Coupled Device), 수직 CCD로 되어 있는 촬상소자; 상기 촬상소자를 구동하기 위한 구동신호들을 발생하는 CCD 구동수단을 포함함을 특징으로 하는 투사광학계 성능 평가장치.
제2항에 있어서, 상기 CCD 구동수단은 샘플기간을 나타내는 샘플기간제어신호, 상기 수평 및 수직 CCD를 구동하는 제1 및 제2구동클럭신호, 상기 제1 및 제2구동클럭신호가 발생할 때마다 리세트시키는 리세트신호, 리세트신호와 같은 주기를 가지며, 위상은 서로 다른 샘플홀드신호를 발생함을 특징으로 하는 투사광학계의 성능 평가장치.
제3항에 있어서, 상기 신호처리회로는 상기 수평 CCD, 수직 CCD의 출력을 증폭하는 제1 및 제2증폭수단; 제1 및 제2증폭수단의 출력을 디지탈신호형태로 변환하는 A/D 변환수단; PC 통신과 A/D 변환을 제어하는 A/D 변환제어수단; 상기 PC로부터 출력되는 제어신호에 따라 A/D 변환수단의 출력이 상기 PC에 전송되도록 인터페이스하는 제1인터페이스수단을 포함함을 특징으로 하는 투사광학계의 성능 평가장치.
제4항에 있어서, 상기 PC는 상기 A/D 변환수단으로서부터 출력되는 상기 데이타로부터 MTF, 투영해상력, 주변광량비, 왜곡등의 성능을 계산하는 PC 제어수단; 제1인터페이스수단과 케이블로 연결되어 상기 신호처리회로와 연결되도록 인터페이스하는 제2인터페이스수단; 상기 PC의 확장 슬로트에 들어가며 상기 신호처리회로로부터 처리된 데이타를 상기 PC 제어수단에 전송하는 제3인터페이스수단을 포함함을 특징으로 하는 투사광학계의 성능 평가장치.
제5항에 있어서, 상기 PC 제어수단은 상기 촬상수단으로부터 출력되는 2채널의 신호를 선택하는 채널제어신호와 상기 A/D 변환을 동작을 요구하는 동작요구신호를 상기 A/D 변환수단에 출력함에 특징으로 하는 투사광계의 성능 평가장치.
제6항에 있어서, 상기 A/D 변환제어수단은 상기 PC 로부터 전송되는 요구신호와 채널신호를 입력하여 인식신호를 발생하여 상기 PC로 전송하는 제1신호발생수단; 상기 CCD 구동수단으로부터 출력되는 샘플홀드신호를 입력하여 유효데이타 시작점을 검출하는 검출수단; 상기 제1신호발생수단에서 인식신호가 발생되면 상기 검출수단으로부터 검출된 유효데이타 시작점에서 상기 샘플홀드신호를 구동클럭신호로 카운팅하여 상기 제1 또는 제2증폭수단의 출력중 유효데이타만 A/D 변환할 수 있도록 제어신호(칩선택선호)를 발생하는 제2신호발생수단; 상기 PC로부터 전송되는 채널제어신호를 입력하여 상기 제1증폭수단 또는 제2증폭수단의 출력의 선택을 제어하는 채널선택신호를 출력하는 제3신호발생수단을 포함함을 특징으로 하는 투사광학계의 성능 평가장치.
제7항에 있어서, 상기 A/D 변환수단은 상기 제2신호발생수단으로부터 발생되는 칩선택신호에 따라 상기 제3신호발생수단에 채널선택제어신호에 의해 선택된 채널의 출력을 A/D 변환함과 동시에 A/D 변환된 데이타가 상기 PC에 전송할 수 있도록 동기신호를 발생함을 특징으로 하는 투사광학계의 성능 평가장치.