KR100676678B1 - 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개구동장치 및 이를 제어하기 위한 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치 및 이를 제어하기 위한 제어장치를 개시한다.

본 발명에 따르면, 조리개의 종단부와 연장되고, 광원이 투과될 수 있는 균일 간격의 홀이 다수 형성된 가동 그레이팅; 가동 그레이팅의 상측 또는 하측부로 이격 설치되며, 상기 균일 간격의 홀과 소정 주기 차이로 교번되게 설치되는 고정 홀이 형성되어 상기 가동 그레이팅과의 연동하에 투과 광원을 주기적으로 차단하기 위한 고정 그레이팅; 및 고정 그레이팅을 중심으로 가동 그레이팅과 대향되는 위치로 설치되어 고정 그레이팅을 투과하는 광원을 위치별로 검출하기 위한 광센서를 포함하여 구성된다.

따라서, 본 발명은 고정 그레이팅 및 고정 그레이팅의 상측면으로 부착되거나 이격 설치되어 고정 그레이팅을 투과하는 광원을 부위별로 수광하기 위한 4분할 포토다이오드로 구성함에 따라, 한 주기의 홀 폭에서 네 가지의 위치를 명료하게 검출하여 가동 그레이팅의 위치제어가 정확하게 이루어질 수 있는 효과를 제공한다.

프로젝션, 광량, 그레이팅, 위상차, 디지털, 아날로그, 스테인레스

Description

프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치 및 이를 제어하기 위한 제어장치{SHUTTER DRIVER FOR INCREASING CONTRAST IN PROJECTION SYSTEM AND CONTROLLER FOR CONTROLLING THEREOF}

도 1은 종래 프로젝션 시스템에서 사용되는 광량 조절장치를 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 광량 조절장치로 적용되는 변위 센서부의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3은 도 2의 변위 센서부에서 사용되는 패턴의 일예를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 광량 조절장치를 나타낸 도면이다.

도 5는 도 4의 고정 그레이팅을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 변위 측정원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 도 6에서 사용되는 4분할 포토다이오드를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 4분할 포토다이오드의 검출신호를 상신호로 처리하기 위한 회로도이다.

도 9는 본 발명에 따른 아날로그 제어신호 및 디지털 제어신호를 설명하기 위한 파형도이다.

도 10은 본 발명의 제어장치를 나타낸 구성도이다.

<주요 도면에 대한 부호의 설명>

405 : 가동 그레이팅 407 : 광센서(4분할 포토다이오드)

409 : 고정 그레이팅 413 : 변위센서부

415 : 홀 501 : 고정홀

701-707 : 전류전압 변환부 709, 711 : 차동증폭부

1001 : 상신호 생성부 1003 : 프로세서

1005 : 드라이버 1007 : 아날로그 제어부

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영사 렌즈군을 통과하는 광의 양을 조절하여 스크린에 투영되는 영상의 콘트라스트를 향상시킴으로써 화질을 개선할 수 있는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치 및 이를 제어하기 위한 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 프로젝션 시스템은, 영상을 수반하는 광을 스크린에 투사하여 영상을 나타내는 장치이다. 프로젝션 방식의 디스플레이 장치로는 여러 장치가 있으며, 그 예로는 데이터 프로젝터, 프로젝션 텔레비젼, 프로젝션 모니터 등이 있다. 이러한 프로젝션 시스템은 소정 크기의 어퍼쳐(Aperture)로 광원을 투과시키기 위한 광량 조절장치를 구비하며, 상기 광량 조절장치의 어퍼쳐를 관통하여 투사되는 영상광원이 소정의 렌즈군을 거쳐 스크린상으로 투영된다.

근래에는 이와 같은 광량 조절장치를 통해 영상의 콘트라스트를 조절하고 있으며, 동 출원인에 의해 출원된 출원번호 10-2004-0036921호 발명의 명칭 '프로젝션 시스템'에서 콘트라스트 조절을 통한 영상의 음영부분을 노이즈 없이 구현하고 있다. 여기서, 상기 광량 조절장치는 도 1에 도시되고 있다.

도시된 바와 같이, 소정 위치에 어퍼쳐(103)가 형성되어 있으며 광을 투과시키기 위한 베이스(107); 상기 베이스(107)의 일면에 선회가능하게 장착되며 상기 베이스(107)에 형성된 어퍼쳐(103)을 통과하는 광의 양을 조절하기 위한 조리개(101); 상기 조리개(101)의 일단의 양면을 덮고 있는 코일(111); 상기 조리개(111)의 일단을 둘러싸는 한편 상기 일단의 양면으로부터 소정 거리 만큼 이격되도록 상기 베이스(107) 상에 배치되어 상기 코일(111)과 상호 작용하는 영구자석(109); 상기 베이스(107) 상에 배치되어 상기 조리개(101)가 선회함에 따라 조리개(101)의 변위를 측정하기 위한 변위 센서부(113); 그리고 상기 상기 변위 센서부(113) 및 상기 코일(109)과 전기적으로 연결되어, 상기 조리개(101)를 선회시키기 위한 구동회로부(115)를 포함한다.

그리고, 상기 변위 센서부(113)는 광을 방사하기 위한 램프(205), 상기 조리개(101)의 소정 위치에 부착되며, 상기 램프(205)로부터 방사되는 광의 투과를 제어하기 위한 패턴을 포함하는 가동 유리판(201), 상기 가동 유리판(201)과 소정의 간격을 두고 대향되도록 상기 베이스(107) 상에 배치되며, 상기 가동 유리판(201)과 대향되는 일면에 패턴을 포함하는 고정 유리판(203), 그리고 상기 고정 유리판(203)의 다른 일면에 부착되어, 상기 가동 유리판(201)과 고정 유리판(203)에 형성 된 패턴을 통과한 광을 검출하기 위한 감광 센서(A, B)를 포함한다. 상기 램프(205)는, 상기 베이스(107)의 일측 연부 상에 형성된 홈에 설치하며, 상기 조리개(101)의 변위를 검출하기 위한 광원으로서 사용된다.

상기 가동 유리판(201)은, 상기 조리개(101)와 일체로 회전하는 부재로서, 상기 조리개(101)와 같이 회전하는 임의의 위치에 부착되며, 그 일면에는 도 3에 나타낸 바와 같은 패턴(301a, 301a')이 형성된다. 상기 가동 유리판(201)은, 상기 조리개(101)가 상기 베이스(107)에 고정된 축(105)을 중심으로 선회할 시, 상기 조리개(101) 일단의 선회방향으로 이동하게 된다. 상기 고정 유리판(203)은, 고정 지지대에 의해 상기 베이스(107) 상에 설치된 상기 램프(205) 위에 위치하도록 배치된다. 상기 고정 유리판(203)의 일면에는 도 3에 나타낸 바와 같은 패턴(303a, 303a')이 형성된다. 상기 감광센서(A, B)는, 상기 고정 유리판(203)의 다른 일면에 부착되어, 상기 램프(205)에서 방사되어 상기 가동 유리판(201)의 패턴(301a 또는 301a')과 상기 고정 유리판(203)의 패턴(303a 또는 303a')을 통과한 광을 검출한다.

한편, 상기 감광센서(A, B)는, 상기 고정 유리판(203)의 종축선을 중심으로 나란하게 배열되며, 검출한 광의 양에 비례하는 전기적 신호를 출력하여 상기 광량 조절장치 구동회로부(115)에 제공한다. 따라서, 상기 광량 조절장치의 구동회로부(115)는 상기 감광센서(A, B)로부터 검출되는 광신호에 기초하여 조리개(101)의 변위를 제어한다.

즉, 이와 같이 구성되는 종래의 프로젝션 시스템으로 적용되는 조리개의 개 폐 변위를 측정하는 변위 센서부는 가동 유리판과 고정 유리판상으로 서로 다른 패턴을 형성하여 가동 패턴의 한 주기당 4가지의 변위를 측정하다. 이러한 변위는 두 개의 감광센서를 이용하여 좌측 광원의 완전차단 상태, 우측 광원의 완전차단 상태, 좌측 광원의 완전투과 상태, 우측 광원의 완전투과 상태를 검출하여 패턴의 한 주기당 1/4 변위를 측정한다. 그러나, 이러한 변위 측정에서 상기 좌측 광원의 완전투과 상태시에는 우측 광원이 반투과 상태이고, 상기 우측 광원의 완전투과 상태시에는 좌측 광원이 반투과 상태로서, 두 개의 감광센서는 각 좌측 및 우측의 광원을 측정함에 있어, 정확한 측정값을 얻기 힘든 문제점이 있다. 더구나, 상기 고정 유리판과 가동 유리판은 소정 거리 이격 설치됨에 따라, 감광센서로부터 광원의 인지율이 저하되기 때문에, 상기한 반투과 상태와 완전투과 상태의 광원을 식별하는데 부정확성이 야기되고 있다.

또한, 상기 변위 센서부는 광원을 투과 제어하기 위한 가동 유리판 및 고정 유리판을 구성하고, 각 유리판 상측면으로 노광과 식각 공정을 통해 서로 다른 패턴을 형성하기 때문에, 이러한 고정 유리판 및 가동 유리판의 대량 생산이 용이한 반면, 제작원가가 상승한다는 문제점이 발생되고 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 4분할 포토다이오드를 이용하여 조리개의 가동변위에 따른 패턴인식이 이루어지도록 하여, 주변 노이즈에 관계 없이 조리개의 변위측정이 정확하게 이루어질 수 있는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치 및 이를 제어하기 위한 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 조리개의 변위 측정을 위한 그레이팅(Grating)을 금속재질로 변경 설계하여 대량 생산과 더불어 생산원가를 절감시킬 수 있는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치 및 이를 제어하기 위한 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 큰 폭의 변위제어는 디지털 방식을 이용하고, 적은 폭의 변위제어는 아날로그 방식을 이용하여 조리개의 제어속도를 향상시킬 수 있는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치 및 이를 제어하기 위한 제어장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치는, 코일의 유도자장을 이용하여 프로젝션 시스템의 조리개를 이송제어하고 이송제어에 따른 변위를 측정하기 위한 측정 장치에 있어서, 상기 조리개의 종단부와 연장되고, 광원이 투과될 수 있는 균일 간격의 홀이 다수 형성된 가동 그레이팅; 상기 가동 그레이팅의 상측 또는 하측부로 이격 설치되며, 상기 균일 간격의 홀과 소정 주기 차이로 교번되게 설치되는 고정 홀이 형성되어 상기 가동 그레이팅과의 연동하에 투과 광원을 주기적으로 차단하기 위한 고정 그레이팅; 및 상기 고정 그레이팅을 중심으로 상기 가동 그레이팅과 대향되는 위치로 설치되어 상기 고정 그레이팅을 투과하는 광원을 위치별로 검출하기 위한 광센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 가동 그레이팅은 변형이 적은 스테인레스 재질로 구성되며, 식각 공정을 이용하여 제작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정 그레이팅은 소정 크기의 베이스 패널과, 상기 베이스 패널상으로 상기 홀과 동일 방향으로 형성되는 적어도 2행 2열 구조의 고정홀을 구비하되, 상기 고정홀의 일측열 일측행의 고정홀(A)이 1/2 폭(고정홀의 상하 폭) 만큼 빠른 위치에 형성되며, 상기 고정홀의 일측열 타측행의 고정홀(A')이 1/2 폭 만큼 느린 위치에 형성되고, 상기 고정홀의 타측열(B,B')은 상기 고정홀의 일측열 보다 1/2 폭 만큼 느린 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 광센서는 상기 고정 홀의 일측열 일측행과, 일측열 타측행과, 타측열 일측행 및 타측열 타측행의 광원을 검출하기 위한 4분할 포토다이오드인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치를 제어하기 위한 제어장치는, 상기 광센서로부터 검출되는 신호에 대한 차동증폭을 통해 상기 가동 그레이팅의 구동 변위에 대응하는 아날로그 신호를 생성하는 상신호 생성부; 상기 아날로그 신호의 주기에 대응하는 구형파 신호를 생성하되, 상기 가동 그레이팅의 제어 변위에 상응하는 구형파 신호의 목표치 펄스 수를 연산하고, 연산 결과에 기초하여 상기 목표치 펄스 수에 근접하는 제어 펄스 수를 산출 및 출력하며, 상기 제어펄스 수와 상기 목표치 펄스 수의 차이에 대응하는 상기 아날로그 신호의 주기를 설정하기 위한 프로세서; 상기 프로세서로부터 상기 구형파 신호의 출력이 종료됨을 통지받은 후 상기 아날로그 신호의 설정 주기에 따라 아날로그 제어신호를 출력하는 아날로그 제어부; 및 상기 구형파 신호의 출력 및 상기 아날로그 제어신호에 응답하여 상기 가동 그레이팅의 변위를 제어하기 위한 변위 제어신호를 상기 코일로 제공하는 드라이버로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 아날로그 제어부의 아날로그 제어신호는 비례제어, 미분제어, 적분제어, 위상제어 및 진/지상 제어(Lead/Lag Control) 방식 중 어느 하나의 방식이 이용되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명이 적용된 시스템의 광량 조절장치를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 광량 조절 장치는 소정 위치에 어퍼쳐(Aperture)가 형성되어 있으며 광을 투과시키기 위한 베이스(미도시함)의 일면에 선회 가능하게 장착되어 상기 어퍼처를 통과하는 광의 양을 조절하기 위한 조리개(400); 상기 조리개(400)의 일단의 양면을 덮고 있는 코일(403); 상기 조리개(400)의 일단을 둘러싸는 한편 상기 일단의 양면으로부터 소정 거리 만큼 이격되도록 상기 베이스상에 배치되어 상기 코일(403)과 상호 작용하는 영구자석(401); 상기 조리개(400)의 종단부로 연장되어 상기 조리개(400)의 회동 변위를 측정하기 위한 변위 센서부(413)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 광량 조절장치는 상기 조리개(400)의 초기 위치를 검출 하기 위한 초기 위치 센서를 추가로 구비하며, 메카니즘의 동작원리를 도 1에 기술한 바와 동일하다. 따라서, 별도의 동작원리 및 설명은 생략한다.

여기서, 상기 변위 센서부(413)는 상기 코일(403)의 종단부와 연장되고, 광원이 투과될 수 있는 균일 간격의 홀(415)이 다수 형성된 가동 그레이팅(405)과, 상기 가동 그레이팅(405)의 상측 또는 하측부로 이격 설치되며, 상기 균일 간격의 홀(415)과 소정 주기 차이로 교번되게 설치되는 고정 홀(미도시함)이 형성되어 상기 가동 그레이팅(405)과의 연동하에 투과 광원을 주기적으로 차단하기 위한 고정 그레이팅(409)과, 상기 고정 그레이팅(409)을 중심으로 상기 가동 그레이팅(405)과 대향되는 위치로 설치되어 상기 고정 그레이팅(409)을 투과하는 광원을 위치별로 검출하기 위한 광센서(407)로 구성된다.

상기 가동 그레이팅(405)은 변형이 적은 금속재질로 구성되며, 바람직하게는 스테인레스(stainless) 박판에 식각 공정을 이용하여 제작할 수 있으며, 상기 균일 간격의 홀(415)은 상기 조리개(400)의 회동 중심축 방향으로 형성되는 직사각 형태로 레이져 커팅되거나 금형 설계된다. 필요에 따라, 상기 홀(415)의 형상은 정사각 형태, 원형 등이 가능할 것이다.

한편, 상기 고정 그레이팅(409)은 도 5에 도시되고 있으며, 소정 크기의 베이스 패널(503)과, 상기 베이스 패널(503)상으로 상기 홀(415)과 동일 방향으로 형성되는 적어도 2행 2열 구조의 고정홀(501)을 구비하되, 상기 고정홀(501)의 일측열 일측행의 고정홀(A)이 1/2 폭(고정홀의 상하 폭) 만큼 빠른 위치에 형성되며, 상기 고정홀(501)의 일측열 타측행의 고정홀(A')이 1/2 폭 만큼 느린 위치에 형성 되고, 상기 고정홀(501)의 타측열(B,B')은 상기 고정홀(501)의 일측열 보다 1/2 폭 만큼 느린 위치에 형성된다. 따라서, 상기 고정 그레이팅(409)은 좌측열 상측부(A)와, 좌측열 하측부(A')와, 우측열 상측부(B) 및 우측열 하측부(B')로 구성된다.

여기서, 상기 고정홀(501)과 상기 홀(415)은 동일 크기의 폭과 동일 주기를 가지며, 상기 고정 그레이팅(409)은 스테인레스와 같은 금속재질상으로 식각을 이용한 고정홀(501)이 제작된다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 2행 2열 구조의 고정홀(501)을 4행 2열 구조로 형성하고, 상측 두 행과 하측 두 행으로 분류함이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 고정 그레이팅(409)과 가동 그레이팅(405)의 연동관계를 도 6을 참조하여 살펴보면 다음과 같다. 도시된 바와 같이, 초기상태에서 상기 고정 그레이팅(409)과 가동 그레이팅(405)의 각 홀(415)과 고정홀(501)가 일부 겹침에 따라, A부분으로 광원이 완전히 투과하고, A'부분으로 광원이 완전히 차단되며, B부분과 B'부분은 광원이 반투과 상태이다. 이 때, 상기 가동 그레이팅(405)이 1/4 홀 폭 만큼 이동(도면에서 상향)할 경우, 상기 A부분과 A'부분을 통과하는 광원은 1/2 투과율을 보이고, 상기 B부분을 통과하는 광원은 모두 차단되며, B'부분은 광원이 완전히 투과한다. 즉, 가동 그레이팅(405)의 홀(415)은 B'부분과 완전히 겹치게 되어, 상기 B'부분과 1/2 폭 빠른 위치에서 형성되는 A'부분은 광원이 1/2 만큼 투과한다.

동일한 방법으로 초기상태에서 상기 가동 그레이팅(405)이 2/4 홀 폭 만큼 이동할 경우, 상기 A부분의 광원은 모두 차단되며, A'부분의 광원은 모두 투과하게 되며, B부분과 B'부분은 반투과 상태로 절환된다. 따라서, 상기 가동 그레이팅(405)이 홀 폭 만큼 이동할 경우, 고정 그레이팅(409)을 투과하는 광원은 4 가지의 변화를 갖게 되며, A, A', B, B'부분 중 어느 한 곳의 광원은 완전히 투과상태이고, 어느 한 곳의 광원은 완전히 차단상태를 갖게 된다. 이는 반투과 상태의 광원을 검출하지 않고, 완전 투과 및 완전 차단 상태의 광원만을 가지고 가동 그레이팅(405)의 이동 상태를 인지할 수 있는 것이다.

여기서, 이러한 광원 상태를 검출하기 위한 변위 센서부(413)의 광센서는 4분할된 광센서가 이용될 것이며, 4분할된 광센서는 각각으로 A, A', B, B'부분의 광원을 검출한다. 상기 광센서는 수광센서로써 카드뮴센서(CDS), 포토트랜지스터, 포토다이오드 등이 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 광센서(407)와 광센서(407)의 설치위치를 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 소자로 이루어진 램프(411)의 상측으로 가동 그레이팅(405)이 구비되고, 상기 가동 그레이팅(405)의 상측으로 고정 그레이팅(409)이 설치된 후, 상기 고정 그레이팅(409)의 상측으로 광센서(407)가 고정된다. 상기 광센서(407)는 4분할 포토다이오드이며, 이후 설명에서 4분할 포토다이오드(407)로 기술한다.

본 발명에서, 상기 고정 그레이팅(409)과 4분할 포토다이오드(407)는 상호 결합체로 제조될 수 있으며, 필요에 따라 상기 4분할 포토다이오드(407)의 상측면으로 상기 고정 그레이팅(409)의 패턴이 프린트되어 사용될 수 있을 것이다. 상기 4분할 포토다이오드(407)는 정면에서 좌측 상단 및 하단을 각각 B부분과 B'부분으 로 분리하고, 4분할 포토다이오드(407)의 정면 우측 상단 및 하단을 각각 A부분과 A'부분으로 분리한다. 그리고 각각의 분리면은 각각으로 포토다이오드 또는 포토트랜지스터가 내장됨에 따라, 상기 램프(411)로부터 발산되는 광원이 가동 그레이팅(405)과 고정 그레이팅(409)을 투과되어 상기 4분할면으로 투사된다.

상기 4분할 포토다이오드(407)는 각 분할면으로 투사되는 광원의 수광량에 따라 상기 조리개(400)의 가동상태를 인지하고, 이를 토대로 조리개(400)의 가동제어를 수행한다. 이와 같은 조리개(400)의 가동제어는 4분할 포토다이오드(407)의 입력 광량에 기초하여 이루어지는데, 상기 4분할 포토다이오드(407)는 도 6에서 도시한 바와 같이, 수광량의 최대치와 최소치는 좌측열 또는 우측열 즉, A, A'면에 분포되거나, B, B'면에 분포되기 때문에, 분할면의 좌측열과 우측열의 차동신호를 검출하여 가동 그레이팅(405)의 이동 폭을 인지할 수 있다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 4분할 포토다이오드(407)에서 검출되는 각각의 전기적 신호는 각각의 전류전압 변환기(701 ~ 707)로 입력되며, 각각의 전류전압 변환기(701 ~ 707)의 출력신호는 차동 증폭부(709, 711)로 인가되어, 4분할 포토다이오드(407)의 좌측열 신호(A, A'부분) 및 우측열 신호(B, B')에 대한 각각의 차동신호를 얻는다.

4분할 포토다이오드(407)의 각 광검출면에서 출력된 전류 신호는 전류전압 변환기(IVC : 701,703)에서 전압 신호로 변환되고 A와 A'신호를 서로 빼기(DIFF)한 후 소정 레벨의 신호로 증폭(AMP)하여 A 상 신호를 생성한다. 또한 상기 4분할 포토다이오드(407)의 각 광검출면에서 출력된 전류 신호는 전류전압 변환기(IVC : 705,707)에서 전압 신호로 변환되고 B와 B'신호를 서로 빼기(DIFF)한 후 소정 레벨의 신호로 증폭(AMP)하여 B 상 신호를 생성한다. 여기서, 상기 A상 신호 및 B상 신호는 아날로그 신호로서, 차동 증폭된 신호는 -V ~ 0 ~ V까지의 전압변화가 생기며 이를 소정치 즉, V전압 이상 만큼 바이어스 처리되어 소정치의 전압레벨을 갖는 사인파 신호가 된다.

도 9에서는 이러한 사인파 신호를 포함하여, 사인파 신호를 구형파 신호로 변환하였을 때의 파형도를 도시하고 있다. 상기 사인파 신호는 전류 또는 전압 파형으로 나타내며, A상의 파형과 B상의 파형이 90도의 위상차를 갖고 출력된다. 즉, 도면의 ㉮에서와 같이, A상 신호가 최대치를 이룰 때, B상의 신호는 차동신호에 의한 0전위(기준치)를 나타내며, ㉯에서와 같이, B상 신호가 최소치를 이룰 때, A상의 신호는 차동신호에 의한 0전원(기준치)를 나타낸다. 또한, ㉰에서와 같이, A상 신호가 최소치를 이룰 때, B상 신호는 0전위를 나타내며, ㉱에서는 B상 신호가 최대치를 이룰 때, A상 신호는 0전위를 나타낸다. 이와 같이, 사인파 신호의 한 주기 즉, 하나의 홀(415)이 이동할 때 4 가지의 변위신호를 생성하게 되며, 이러한 A상 및 B상을 이용하여 정밀한 변위제어를 수행할 수 있게 된다.

여기서, 상기 사인파 신호는 상 신호 발생에 차 신호를 이용함으로써 포토다이오드에서 발생하는 공통 노이즈 성분을 제거하여 노이즈가 최소환된 상 신호로 생성된다.

한편, 상기 A상 신호와 B상 신호는 상호 90도의 위상차를 갖게 되며, A상 신호 및 B상 신호를 각각으로 슈미트 트리거시켜 구형파를 형성한다. 또한 상기 A상 신호 및 B상 신호에 대한 아날로그의 사인파 신호는 상기 조리개(400)를 작은 범위내에서 구동제어할 때 사용되며, 상기 A상 신호 및 B상 신호에 대한 구형파 신호는 상기 조리개(400)의 큰 범위내에서 구동제어할 때 사용된다.

즉, 상기 펄스화된 구형파 신호는 통상적인 부호화기(encoder)의 출력과 동일한 형태로서 이미 널리 알려진 복호화(decoding) 기법을 이용하여 조리개(400)의 회전 각도를 검출할 수 있으며, 검출되는 구형파 신호의 카운팅을 근거로 조리개(400)의 이동변위를 측정한다. 이는 조리개(400)가 큰 폭으로 가동될 경우에, 가동 그레이팅(405)에 형성되는 홈의 정밀도에 해당하는 정밀도로 위치를 시킨 다음 A상 또는 B상의 원래 신호를 이용하여 정밀한 위치제어를 구현한다.

도 10은 상기의 제어방식을 갖는 마이컴(1000)을 나타낸 구성도이다.

도시된 바와 같이, 상기 4분할 포토다이오드(407)로부터 검출되는 신호에 대한 차동증폭을 통해 상기 가동 그레이팅(405)의 구동 변위에 대응하는 아날로그 신호를 생성하는 상신호 생성부(1001)와, 상기 아날로그 신호의 주기에 대응하는 구형파 신호를 생성하되, 상기 가동 그레이팅(405)의 제어 변위에 상응하는 구형파 신호의 목표치 펄스 수를 연산하고, 연산 결과에 기초하여 상기 목표치 펄스 수에 근접하는 제어 펄스 수를 산출 및 출력하며, 상기 제어펄스 수와 상기 목표치 펄스 수의 차이에 대응하는 상기 아날로그 신호의 주기를 설정하기 위한 프로세서(1003)와, 상기 프로세서(1003)로부터 상기 구형파 신호의 출력이 종료됨을 통지받은 후 상기 아날로그 신호의 설정 주기에 따라 아날로그 제어신호를 출력하는 아날로그 제어부(1007)와, 상기 구형파 신호의 출력 및 상기 아날로그 제어신호에 응답하여 상기 가동 그레이팅(405)의 변위를 제어하기 위한 변위 제어신호를 상기 코일(403)로 제공하는 드라이버(1005)로 구성된다.

상기 아날로그 제어부(1007)의 아날로그 제어신호는 비례제어, 미분제어, 적분제어, 위상제어 및 진/지상 제어(Lead/Lag Control) 방식 중 어느 하나의 방식이 이용될 수 있다.

한편 이와 같이 구성되는 마이컴(1000)은, 스크린상으로 투영되는 광량을 조절하기 위해 상기 조리개(400)를 소정 위치로 이송시키기 위한 디지트화된 구형파 신호를 출력한다. 상기 구형파 신호는 상기 가동 그레이팅(405)의 홀 폭에 대응하는 펄스파형으로서, 상기 마이컴(1000)은 가동 그레이팅(405)이 이송할 변위에 대한 펄스파형의 갯 수를 연산한다. 예컨대, 상기 홀 폭 만큼 이송되는 가동 그레이팅(405)의 회전각도가 0.1도이고, 상기 가동 그레이팅(405)을 회전시켜야 할 각도가 10도일 경우, 상기 마이컴(1000)은 100개의 펄스파형을 목표치 펄스 수로 연산한다. 그리고, 목표치 펄스 수에 근접하는 90개(실시예로 90%로 설정)를 제어 펄스 수로 산출한 후, 나머지 10개의 펄스를 아날로그 제어신호를 이용하여 변위를 제어한다.

이와 같은 마이컴(1000)의 디지털 제어는 상기 가동 그레이팅(405)을 빠르게 목표치에 근접시키기 위한 것이며, 상기 아날로그 제어신호는 마이컴(1000)으로부터 설정된 목표치에 상기 가동 그레이팅(405)이 위치할 경우 나머지 구간을 정밀하게 이송제어하기 위한 것이다. 이를 위해 상기 프로세서(1003)은 상기 드라이버(1005)로 디지털 제어를 수행하기 위한 인에이블 신호를 출력한 후, 상기 목표치에 상응하는 펄스 수를 공급한다. 그리고, 상기 목표치에 상응하는 펄스 수에 따라 상 기 가동 그레이팅(405)이 이송 제어된 후, 상기 프로세서(1003)는 상기 드라이버(1005)로 디지털 제어를 종료하고 아날로그 제어를 수행함을 통지한다. 따라서, 드라이버(1005)는 디지털 제어신호를 입력받기 위한 포트를 디스에이블시키고, 상기 아날로그 제어신호를 입력받기 위한 포트를 인에이블시켜 상기 아날로그 제어부(1007)에서 제공되는 신호에 따라 상기 코일(403)을 구동시켜 가동 그레이팅(405)의 이송제어를 수행한다.

상기 아날로그 제어부(1007)에서 출력되는 아날로그 제어 신호는 A또는 B 상의 신호 중 하나를 이용하며, 아날로그 신호가 소정 단계(level)에 있도록 출력을 제어한다. 이때, 상기 아날로그 제어부(1007)는 비례, 미분, 적분 제어기, 상 제어기, 또는 진/지상 제어(lead/lag control) 제어기가 사용될 수 있다.

이상에서 본 발명을 특정한 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

앞서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치 및 이를 제어하기 위한 제어장치는, 균일 폭과 균일 주기의 홀을 갖는 가동 그레이팅과, 균일 간격의 홀과 소정 주기 차이로 교번되게 설치되는 고정 홀이 형성되어 가동 그레이팅과의 연동하에 투과 광원을 주기적으로 차 단하기 위한 고정 그레이팅 및 고정 그레이팅의 상측면으로 부착되거나 이격 설치되어 고정 그레이팅을 투과하는 광원을 부위별로 수광하기 위한 4분할 포토다이오드로 구성함에 따라, 한 주기의 홀 폭에서 네 가지의 위치를 명료하게 검출하여 가동 그레이팅의 위치제어가 정확하게 이루어질 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 고정 그레이팅과 가동 그레이팅을 스테인레스 등의 금속박판을 이용하고 식각공정을 통한 홀 및 고정 홀을 제조함에 따라, 제조원가를 격감시키는 효과를 제공한다.

Claims (10)

1. 코일의 유도자장을 이용하여 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개를 이송제어하고 이송제어에 따른 변위를 측정하기 위한 조리개 구동장치에 있어서,

   상기 조리개의 종단부와 연장되고, 광원이 투과될 수 있는 균일 간격의 홀(415)이 다수 형성된 가동 그레이팅(405);

   상기 가동 그레이팅(405)의 상측 또는 하측부로 이격 설치되며, 상기 균일 간격의 홀(415)과 소정 주기 차이로 교번되게 설치되는 고정 홀(501)이 형성되어 상기 가동 그레이팅(405)과의 연동하에 투과 광원을 주기적으로 차단하기 위한 고정 그레이팅(409); 및

   상기 고정 그레이팅(409)을 중심으로 상기 가동 그레이팅(405)과 대향되는 위치로 설치되어 상기 고정 그레이팅(409)을 투과하는 광원을 위치별로 검출하기 위한 광센서(407)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가동 그레이팅(405)은 변형이 적은 금속재질로 구성되며, 식각 공정을 이용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 금속재질은 스테인레스 철편인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 그레이팅(409)은 소정 크기의 베이스 패널(503)과, 상기 베이스 패널(503)상으로 상기 홀(415)과 동일 방향으로 형성되는 적어도 2행 2열 구조의 고정홀(501)을 구비하되, 상기 고정홀(501)의 일측열 일측행의 고정홀(A)이 1/2 폭(고정홀의 상하 폭) 만큼 빠른 위치에 형성되며, 상기 고정홀(501)의 일측열 타측행의 고정홀(A')이 1/2 폭 만큼 느린 위치에 형성되고, 상기 고정홀(501)의 타측열(B,B')은 상기 고정홀(501)의 일측열 보다 1/2 폭 만큼 느린 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 그레이팅(409)은 소정 크기의 베이스 패널(503)과, 상기 베이스 패널(503)상으로 상기 홀(415)과 동일 방향으로 형성되는 적어도 4행 2열 구조의 고정홀(501)을 구비하되, 상기 고정홀(501)의 일측열 일측행의 고정홀(A)이 1/2 폭(고정홀의 상하 폭) 만큼 빠른 위치에 형성되며, 상기 고정홀(501)의 일측열 타측행의 고정홀(A')이 1/2 폭 만큼 느린 위치에 형성되고, 상기 고정홀(501)의 타측열(B,B')은 상기 고정홀(501)의 일측열 보다 1/2 폭 만큼 느린 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치.
6. 제 1, 4, 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광센서는 상기 고정 홀(501)의 일측열 일측행과, 일측열 타측행과, 타측열 일측행 및 타측열 타측행의 광원을 검출하기 위한 4분할 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치.
7. 청구항 1에 기재된 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치를 제어하기 위한 제어장치에 있어서,

   상기 광센서로부터 검출되는 신호에 대한 차동증폭을 통해 상기 가동 그레이팅(405)의 구동 변위에 대응하는 아날로그 신호를 생성하는 상신호 생성부(1001);

   상기 아날로그 신호의 주기에 대응하는 구형파 신호를 생성하되, 상기 가동 그레이팅(405)의 제어 변위에 상응하는 구형파 신호의 목표치 펄스 수를 연산하고, 연산 결과에 기초하여 상기 목표치 펄스 수에 근접하는 제어 펄스 수를 산출 및 출력하며, 상기 제어펄스 수와 상기 목표치 펄스 수의 차이에 대응하는 상기 아날로그 신호의 주기를 설정하기 위한 프로세서(1003);

   상기 프로세서(1003)로부터 상기 구형파 신호의 출력이 종료됨을 통지받은 후 상기 아날로그 신호의 설정 주기에 따라 아날로그 제어신호를 출력하는 아날로그 제어부(1007); 및

   상기 구형파 신호의 출력 및 상기 아날로그 제어신호에 응답하여 상기 가동 그레이팅(405)의 변위를 제어하기 위한 변위 제어신호를 상기 코일(403)로 제공하는 드라이버(1005)로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치를 제어하기 위한 제어장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 아날로그 제어부(1007)의 아날로그 제어신호는 비례제어, 미분제어, 적분제어, 위상제어 및 진/지상 제어(Lead/Lag Control) 방식 중 어느 하나의 방식이 이용되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치를 제어하기 위한 제어장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 광센서는 카드뮴 센서(CDS), 포토다이오드 및 포토트랜지스터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치를 제어하기 위한 제어장치.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 목표치 펄스 수에 근접하는 제어 펄스 수는 상기 목표치 펄스 수의 90%에 해당하는 펄스 수인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 콘트라스트 증가를 위한 조리개 구동장치를 제어하기 위한 제어장치.

Images