KR100637738B1

KR100637738B1 - 일반카메라를 이용한 ｄｌｐ용 피에조미러의 진동측정방법

Info

Publication number: KR100637738B1
Application number: KR1020050092198A
Authority: KR
Inventors: 김규석; 홍석철; 강태완
Original assignee: 피에스아이 주식회사
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-10-25

Abstract

본 발명은 DLP(Digital Lighting Processing)용 피에조미러(piezo mirror)의 진동을 일반카메라를 이용하여 측정할 수 있는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일반카메라를 이용한 피에조미러의 진동측정방법은 측정할 파형을 다수개의 분주주파수로 분주하는 제1 단계와, 상기 분주주파수 하나만큼 카메라의 주파수를 늘리는 제2 단계와, 상기 분주수만큼 저속카메라에 의해 순차적으로 샘플링하는 제3 단계와, 상기 샘플링된 부분을 연속적으로 이음으로서 전체의 진동파형을 형성하는 제4 단계를 포함한다.

이에 의하면, 일반카메라를 이용하여 피에조미러를 안착한 후 한꺼번에 진동의 경사도, 수직높이 및 파형을 얻을 수 있고, 일반형 카메라를 사용함으로써 장비의 단가를 줄일 수 있으며, 주위환경에 영향을 받지 않고 진동파형을 측정할 수 있는 효과가 있다.

DLP, piezo mirror, 진동파형, 오토콜리메이터, 높이측정기, 카메라

Description

일반카메라를 이용한 ＤＬＰ용 피에조미러의 진동측정방법{the measuring method using a general camera for the vibration of a DLP piezo mirror}

도 1은 피에조미러인 샘플의 경사방향 진폭을 측정하는 오토콜리메이터와 수직방향 진폭을 측정하는 높이측정기를 함께 도시한 개략도,

도 2는 샘플이 60㎐로 경사방향으로 진동하는 경우 오토콜리메이터의 스크린에 나타나는 빔의 움직임을 도시한 도면,

도 3은 스크린상의 빔의 움직임을 이상적인 파형으로 도시한 파형도,

도 4의 15㎐의 카메라 파형과 60㎐의 피에조미러 경사파형을 함께 도시한 파형도,

도 5의 상부파형은 60㎐의 피에조미러 경사파형과 15㎐로 작동하는 카메라트리거 파형을 함께 도시한 파형도,

도 6은 본 발명을 이용하여 완성한 피에조미러의 경사진동파형을 도시한 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 피에조미러 2 :제1광원

3 :반투명 미러 4 :미러

5 : 렌즈 6 : 제1스크린

7 : 제2광원 8 : 제2스크린

10 : 카메라 파형 20 : 경사파형

30 : 제1 샘플링파형 40 : 제2 샘플링파형

50 : 제3 샘플링파형 60 : 제1 카메라트리거

70 : 제2 카메라트리거 80 : 제3 카메라트리거

본 발명은 DLP(Digital Lighting Processing)용 피에조미러(piezo mirror)의 진동을 측정하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 일반카메라를 이용하여 피에조미러의 고주파 진동을 측정할 수 있는 방법에 관한 것이다.

DLP(Digital Lighting Processing)용 피에조미러(piezo mirror)의 진동을 측정하기 위해서는 오토콜리메이터(auto collimator), 높이측정기, 진동계측기(vibrometer) 등 여러 장비가 필요하다.

오토콜리메이터와 높이측정기에 의한 진폭을 측정하는 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 피에조미러인 샘플의 경사방향 진폭을 측정하는 오토콜리메이터와 수직방향 진폭을 측정하는 높이측정기를 함께 도시한 개략도이다.

제1광원(2)으로부터 나와 반투명 미러(3)에 의해 반사된 빔은 미러(4)에서 반사되어 샘플인 피에조미러(1)에 입사되고 그 역의 과정을 거쳐 반투명 미러(3)와 렌즈(5)를 통과하여 제1스크린(6)에 투사된다. 또한, 제2광원(7)으로부터 나온 빔이 샘플(1)에 입사 및 반사되어 제2스크린(8)에 투사된다. 상기 제1스크린(6)은 오토콜리메이터의 스크린이고, 상기 제2스크린(8)은 높이측정기의 스크린이다.

이러한 작동이 연속적으로 행해지면 샘플 진동의 경사방향과 수평방향의 진폭을 측정할 수 있다.

그러나, 샘플의 진동에 대한 정확한 파형을 얻기 위해서는 위에서 설명한 오토콜리메이터나 높이측정기를 이용할 수 없다. 왜냐하면 위의 장비들에 사용되는 카메라는 일반카메라로서 프레임수가 초당 30으로 제한되어 있어 60㎐의 주파수로 진동하는 샘플의 진동파형을 캡처할 수 없기 때문이다.

또한, 위의 장비들에 고속카메라를 장착하여 사용할 수도 있으나, 상기 60㎐이상의 진동파형을 캡처하기 위한 고속카메라는 고가이기 때문에 현실적인 어려움이 있다.

따라서, 별도의 진동계측기를 사용하여 진동파형을 얻어야 하는데, 이 경우 샘플의 안착에 따른 오차가 발생한다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 일반카메라를 이용하여 피에조미러를 안착한 후 한꺼번에 진동의 경사도, 수직높이 및 파형을 얻을 수 있는 진동측정방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 일반형 카메라를 사용함으로써 장비의 단가를 줄일 수 있는 진동측정방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일반카메라를 이용한 피에조미러의 진동측정방법은, 측정할 파형을 다수개의 분주주파수로 분주하는 제1 단계와, 상기 분주주파수 하나만큼 카메라의 주파수를 늘리는 제2 단계와, 상기 분주수만큼 저속카메라에 의해 순차적으로 샘플링하는 제3 단계와, 상기 샘플링된 부분을 연속적으로 이음으로서 전체의 진동파형을 형성하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명인 일반카메라를 이용한 DLP용 피에조미러의 진동측정방법에 대한 일실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 샘플이 60㎐로 경사방향으로 진동하는 경우 오토콜리메이터의 스크린에 나타나는 빔의 움직임을 도시한 도면이고, 도 3은 스크린상의 빔의 움직임을 이상적인 파형으로 도시한 파형도이다. 여기서, 도 2의 A,B점은 도3의 A,B점과 서로 대응한다.

도 3에서와 같은 초당 15프레임 즉, 주파수 15㎐의 일반카메라에 의한 파형으로는 60㎐로 진동하는 피에조미러의 진동파형을 나타낼 수 없다.

그러나, 진동파형의 변화가 없이 일정하게 진동하는 경우에는 하나의 파형을 다수개로 분주하고 각각의 분주파형에 대해 측정된 샘플파형들로 전체 파형을 완성할 수 있다.

다시 말하면, 구현할 파형을 다수개로 분주한 후 각각의 분주된 부분을 저속카메라에 의해 순차적으로 캡처하고, 각각의 캡처된 부분을 연속적으로 이음으로서 하나의 파형을 형성할 수 있다.

이를 상세히 설명하면 다음과 같다. 예컨대, 60㎐인 샘플의 입력파형을 128개로 샘플링하기 위해서는 128×60 = 7680㎐의 주파수가 필요하다. 그러나, 7680㎐의 주파수로는 파형을 시프트(shift)시킬 수 없으므로 2배의 주파수인 7680×2 = 15360㎐의 주파수가 필요하다.

이와 같은 방법으로 계산하면, 샘플링 수에 따라 요구되는 주파수는 다음과 같다. 60㎐인 샘플의 입력파형을 16개로 샘플링하는 경우 1920㎐의 주파수가 필요하고, 32개로 샘플링하는 경우 3840㎐의 주파수가 필요하며, 64개로 샘플링하는 경우 7680㎐의 주파수가 필요하게 된다.

도 4의 상부파형은 15㎐의 카메라 파형(10)을 도시한 것이고, 하부파형은 피에조미러의 60㎐ 경사파형(20)을 도시한 것이다. 도 4를 참조하여 16 샘플링의 경우에 기초하여 설명하면 다음과 같다.

도면에서 알 수 있는 바와 같이 60㎐의 파형을 32개로 나누면 각각의 샘플링주파수는 1920㎐가 되는데, 이는 15㎐의 카메라로 1회 촬영시 128개의 주기가 통과하는 것으로서, 15㎐의 카메라로 계속 촬영할 경우 128개 주기가 통과한 후 파형의 동일한 위치를 촬영하게 된다.

따라서, 연속된 분주파형을 순차적으로 촬영하기 위해서는 카메라 주파수를 분주주파수 하나만큼 늘려서 촬영하면 된다.

16 샘플링의 경우 분주주파수 하나만큼 카메라의 주파수를 늘리면 카메라의 주파수는 15㎐에서 14.76㎐로 되어 진행하는 파동에 대하여 이 주파수로 연속촬영하면, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 최초에는 제1 샘플링파형을 촬영하고, 다음에 제2 샘플링파형, 제3 샘플링파형을 순차적으로 촬영하게 되며, 16회 촬영 후에는 다시 제1 샘플링파형을 촬영하게 된다.

도 5의 상부파형은 피에조미러의 60㎐ 경사파형(20)을 도시한 것이고, 하부파형은 15㎐로 작동하는 카메라트리거의 작동시점을 도시한 것이다. 여기서, 제1 샘플링파형(30)은 제1 카메라트리거(60)와 일치하고, 제2 샘플링파형(40)은 제2 카메라트리거(70)와 일치하며, 제3 샘플링파형(50)은 제3 카메라트리거(80)와 일치한다.

이러한 방법으로 16회 촬영 후에는 전체 파형에 대한 각 샘플링파형이 얻어지고, 이를 순차적으로 하나의 파형으로 결합하면, 도 6에 도시한 바와 같이 16 샘플링에 의한 전체파형을 완성할 수 있다.

각 샘플링 수에 따른 카메라 주파수는 다음과 같다.

샘플링수	카메라 주파수
16 샘플링	14.76㎐
32 샘플링	14.88㎐
64 샘플링	14.94㎐
128 샘플링	14.97㎐

위의 각각의 경우에 60㎐ 진동파형의 한 주기를 측정완료하는데 소요되는 측정시간은 다음과 같다.

16 샘플링인 경우

초

32 샘플링인 경우

초

64 샘플링인 경우

초

128 샘플링인 경우

초

위의 4가지 주파수중 어느 하나를 이용하면 원하는 정밀도의 진동파형을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명을 이용하여 파형을 완성할 경우 도 6에 도시된 바와 같이 60㎐의 진동과 함께 잔진동(ripple)까지도 측정되며, 이는 진동계측기(vibrometer)의 결과와 비교할 때 거의 일치함을 알 수 있다.

또한, 진동계측기와 달리 사진촬영에 의하므로 주위환경에 영향을 받지 않고 진동파형을 측정할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명인 일반카메라를 이용한 피에조미러의 진동측정방법에 대한 일실시예에 의하면, 일반카메라를 이용하여 피에조미러를 안착한 후 한꺼번에 진동의 경사도, 수직높이 및 파형을 얻을 수 있고, 일반형 카메라를 사용함으로써 장비의 단가를 줄일 수 있으며, 주위환경에 영향을 받지 않고 진동파형을 측정할 수 있는 효과가 있다.

Claims

DLP(Digital Lighting Processing)용 피에조미러(piezo mirror)의 진동을 측정하는 방법에 있어서, 측정할 파형을 다수개의 분주주파수로 분주하는 제1 단계와, 상기 분주주파수 하나만큼 카메라의 주파수를 늘리는 제2 단계와, 상기 분주수만큼 저속카메라에 의해 순차적으로 샘플링하는 제3 단계와, 상기 샘플링된 부분을 연속적으로 이음으로서 전체의 진동파형을 형성하는 제4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 일반카메라를 이용한 피에조미러의 진동측정방법.
제1항에 있어서, 상기 분주수는 16, 32, 64 또는 128 중에서 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 일반카메라를 이용한 피에조미러의 진동측정방법.