KR19980014715A - 광로 조절장치 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치 - Google Patents

광로 조절장치 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치 Download PDF

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Abstract

액튜에이터 미러 어레이(Actuated Mirror Array; AMA) 모듈을 광로 조절 장치 엔진 시스템에 자동적으로 정렬 시키기 위한 광로 조절 장치(Thin Film Actuated Mirror Array; TFAMA) 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치가 개시되어 있다. 포지션 에러 탐지 장치의 광학 에너지 탐지 수단은 광로 조절 장치 엔진 시스템의 프로젝션 스톱(projection stop)상에 위치하며, 스톱의 전면상에 조사되는 광학 에너지를 검출하여 광 수용 전류를 발생 시킨다. 바람직하게는, 광학 에너지 탐지 수단은 다수의 광센서로 구성된 광 검출기 이다. 광 검출기로부터 발생된 광 수용 전류는 컨트롤러로 전달된다. 컨트롤러는 광 수용 전류를 처리하여 제어 신호를 발생 시킨다. 컨트롤러로부터 출력된 제어 신호는 전압 가변부로 인가된다. 전압 가변부는 제어 신호에 따라서 액튜에이터 미러 어레이 모듈로 인가되는 인가 전압을 가변시킨다. AMA 광 모듈레이터는 전압 가변부로부터 인가되는 가변 전압을 받아서 광학 에너지를 변조하여 광로 조절 장치 엔진 시스템의 스크린상에 투영 시킨다.

Description

광로 조절 장치 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치
본 발명은 디지탈 화상을 스크린상에 투영하는데 사용되는 광학적인 광로 조절 장치 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치에 관한 것이며, 특히 액튜에이터 미러 어레이(Actuated Mirror Array; 이하, AMA라 칭함) 모듈을 액튜에이터 미러 어레이(AMA) 광학 시스템에 자동적으로 정렬 시키기 위한 광로 조절 장치(Thin Film Actuated Mirror Array) 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 모듈레이터(spatial light modulator)는 광학적인 커뮤니케이션, 화상 처리 및 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다.
통상적으로, 이러한 장치들은 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라서 직시형 화상 표시 장치와 투사형 화상 표시 장치로 구분된다.
직시형 화상 표시 장치의 예로서는 CRT(Cathod Ray Tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT는 소위 브라운관으로 불리는 것으로서 화질은 우수하지만 화면의 대형화가 곤란하다. 즉, 화면을 크게함에 따라서 CRT의 중량 및 용적이 증가하고, 이에따라 제조 비용이 상승하는등의 문제가 있다.
투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; 이하, LCD라 칭함), 디포머블 미러 어레이(Deformable Mirror Array; 이하, DMD라 칭함) 및 액튜에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array; 이하, AMA라 칭함)를 들 수 있다.
이러한 투사형 화상 표시 장치는 다시 그들의 광학적인 특성에 따라서 2 개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광 모듈레이터(transmissive spatial light modulators)로 분류될 수 있는데 반해서, DMD 및 AMA는 반사 광 모듈레이터(reflective spatial light modulators)로 분류될 수 있다.
전술한 바와 같은 전송 광 모듈레이터는 매우 간단한 광학 장치이지만, 빛의 극성으로 인하여 광 효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를들면 느린 반응 및 과열과 같은 결점을 갖는다. 또한, 현존하는 전송 광 모듈레이터의 최대 광 효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다.
DMD 및 AMA와 같은 광로 조절 장치는 위와 같은 LCD 타입의 광로 조절 장치가 안고 있는 문제점들을 해결하기 위해서 개발되었다.
DMD는 비교적 양호한 광 효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생한다. 또한, DMD에서는 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다.
이에 비해서, AMA는 압전식으로 구동하는 미러 어레이로서, 단순한 구조와 작동 원리를 가지며, 10% 이상의 높은 광 효율을 제공한다. 또한, 보통의 실온 광 조건하에서 밝고 선명한 화상을 제공하기에 충분한 콘트라스트 비를 제공한다. 게다가, AMA는 빛의 극성에 의해서 영향을 받지 않을 뿐만 아니라, 빛의 극성에 영향을 끼치지 않는다. 그러므로, AMA는 LCD 장치보다 효율적이다. 또한, AMA의 반사 특성은 온도에 상대적으로 덜 민감하기 때문에, AMA는 고 전력의 광원에 의해서 쉽게 영향을 받는 다른 장치들에 비해서 스크린의 밝기를 향상시키는 잇점을 제공한다.
이와같은 AMA는 개발 초기에 디스플레이 장치로서 활용되었는데, 주로 수직한 두 형태소의 구조물로 이루어진 마이크로액튜에이터(microactuator)로 사용되었다. 즉, 결합된 수직의 벌크(bulk) 압전 웨이퍼 구조물인 벌크형 AMA로 사용되었다.
이러한 벌크형 AMA는 1992 년 12 월 29 일자로 그레고리 엄(Gregory Um)등에게 허여된 미합중국 특허 제 5,175,465 호에 개시된 바 있다. 벌크형 AMA는 2 개의 압전 층들 사이에 중앙 전극을 구비한다. 중앙 전극은 신호 전압을 위한 도전성 에폭시를 갖는 액티브 매트릭스에 연결된다. 벌크형 AMA의 상부에는 거울 층이 위치하는데, 이 거울 층은 최대 30 볼트의 전압하에서 +/-0.25도의 경사각을 갖는다. 이로 인하여, 이러한 벌크형 AMA는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되고, 구조물의 조립에 있어서도 많은 어려움이 있었다.
그러므로, 최근에는 미러 어레이들의 질을 완전하게 하기 위해서 박막형 광로 조절 장치가 새롭게 개발되었다. 예를들면, 본 출원인에 의해서 1995 년 5 월 26 일에 출원된 바 있는 한국 특허 출원 제 95-13358 호에는 이러한 박막형 광로 조절 장치가 개시되어 있다.
박막형 광로 조절 장치는 반도체 산업 분야에서 널리 알려진 박막 공정을 이용하여 제조된다. 박막형 광로 조절 장치는 보통의 실내 조명 조건하에서 디지탈 화상을 고 휘도(high brightness)와 고 콘트라스트(high contrast)로 디스플레이 하기에 충분한 빛을 스크린상에 전송하기 위하여 개발된 것이다. 박막형 광로 조절 장치는 현미경적인 미러들과 관련하여 박막 압전 액튜에이터(thin film piezo-electric actuators)를 이용하는 반사형 광 모듈레이터이다. 박막형 광로 조절 장치는 고 콘트라스트를 제공하기 위한 향상된 경사 각 및 고 휘도를 제공하기 위한 충분한 광 효율을 얻도록 개발되어 왔다. 또한, 단일 패널로 이루어진 미러의 300,000 개 이상의 화소(pixel)에 결쳐서 대규모 집적의 균등도를 갖도록 개발되어 왔다.
박막형 광로 조절 장치는 각각 적색, 녹색 및 청색을 나타내는 640×480 화소의 패널들로 구성된다. 박막형 광로 조절 장치의 개별적인 화소의 크기는 예를들어 100μm×100μm 이다. 이러한 화소의 크기는 고화질 TV에 요구되는 해상도를 만족시키기 위해서 50μm×50μm 로 쉽게 축소할 수 있다. 일반적으로, 단일 박막형 광로 조절 장치 모듈을 만들기 위해서 4 인치의 실리콘 웨이퍼상에 640×480 화소들이 조립된다. 다중의 박막형 광로 조절 장치 모듈은 양호한 생산성 및 낮은 생산비를 위해서 필요한 거울 화소 크기로 축소한 6 인치 또는 8 인치의 웨이퍼상에 조립될 수 있다. 화소들은 광효율을 높이도록 거울 표면적을 최대화하기 위해서 캔틸레버(cantilever) 구조물로 고안된다. 캔틸레버 구조물들은 미세 기계 가공 및 박막 제조 기술을 사용하여 만들어 진다. 캔틸레버 구조물은 크게 화상 신호 전압이 인가되는 활성 매트릭스 및 인가된 신호 전압에 의해서 작동되는 캔틸레버 미러를 포함한다.
활성 매트릭스는 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 스위치 어레이가 만들어지는 반도체 웨이퍼이며, LCD 패널상에 사용되는 활성 매트릭스와 유사하다. 각각의 거울 화소는 이러한 스위치 어레이에 있어서 대응되는 트랜지스터 스위치를 갖는다. 캔틸레버 미러의 표면적은 높은 반사 도를 달성하도록 알루미늄으로 피복 된다. 캔틸레버 구조물인 박막형 광로 조절 장치의 단위 미러는 10V의 최대 전압이 인가되는 경우에 3 도의 최대 경사각을 갖는다. 박막형 광로 조절 장치의 경사각은 인가된 전압에 따라서 선형적으로 변하며, 거의 순간적인 주파수 반응 특성을 갖는다. 바람직하게는, 박막형 광로 조절 장치는 5 도의 최대 경사각을 갖는다.
3 개의 박막형 광로 조절 장치를 포함하는 AMA 엔진은 40 인치 내지 300 인치 범위의 큰 스크린 상에 디지탈 화상을 투영하도록 형상화되며, 공지된 디지탈 투영 장치 중에서 가장 밝은 밝기를 갖는다. AMA 엔진은 간단한 설계의 표준화된 박막 공정들에 의해서 저가로 제조될 수 있다. 그러므로, 광학 장치를 보다 단순화 할 수 있으며, 박막 조립 공정이 매우 간편해 질 수 있다.
도 4 에는 스크린 상에 조사되는 빛의 세기를 제어하는 종래의 AMA 엔 진 시스템(10)의 작동 원리가 도시되어 있다.
간략하게 도시된 AMA 엔진 시스템(10)은 광학 에너지의 소오스(도시되지 않음), AMA 화소(12), 미러(14), 광학적으로 불투명한 프로젝션 스톱(projection stop)(20), 프로젝션 렌즈(30) 및 스크린(40)을 포함한다. 프로젝션 스톱(20)은 광학적으로 반사면인 전면(22) 및 광선을 통과시키도록 형성된 개구(24)를 구비한다.
광학 에너지의 소오스로부터 AMA 화소(12)로 광선이 조사되면, AMA 화소(12)는 AMA 광 모듈레이터에 인가되는 전기 신호에 반응하여 광선을 변조 시킨다. 이때, 전기 신호는 원하는 변조의 정도에 따라서 인가 정도가 결정된다. 외부 광원으로부터 AMA 화소(12)로 조사된 광선은 프로젝션 스톱(20)의 개구(22)를 통과하는 광선의 플럭스에 의해서 변조된다. 광선의 플럭스는 개구(22)에 대한 AMA 화소(12)의 미러(14)의 방향에 의해서 제어된다.
이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 광학 에너지 소오스(도시되지 않음)로부터 방출된 광선이 전파 경로를 따라서 AMA 화소(12)로 입사되는 상태하에서, 만일 AMA 화소(12)의 AMA 광 모듈레이터로 제로(0)의 전압이 인가되면, 광선은 스크린(40)상에 도달하지 못하게 된다. 즉, AMA 광 모듈레이터로 제로(0)의 전압이 인가되면, AMA 화소(12)의 미러(14)는 진동하거나 기울어지거나 구부러지지 않으며, 그 결과 광선은 프로젝션 스톱(20)을 통과하지 못한다(도 4a 참조).
만일, AMA 광 모듈레이터로 최대 전압 미만의 소정의 전압이 인가되면, AMA 화소(12)의 미러(14)는 어느정도 기울어지게 되고, 그 결과, 조사되는 광선중 일부가 프로젝션 스톱(20)을 통과하여 스크린(40)상에 투영된다. 즉, 조사되는 광선중 일부는 불투명한 부재인 프로젝션 스톱(20)의 전면(22)에 의해서 반사되고, 그 나머지의 광선은 개구(24)를 통과한다. 개구를 통과한 산개된 광선은 프로젝션 렌즈(30)에 의해서 재결합되어 스크린(40)상에 도달한다(도 4b 참조).
만일, AMA 광 모듈레이터로 최대 전압이 인가되어 AMA 화소(12)의 미러(14)가 완전하게 기울어지면, 조사되는 광선은 프로젝션 스톱(20)의 개구(24)를 통과하도록 조준된다. 그 결과, AMA 광 모듈레이터에 의해서 반사된 광선은 프로젝션 스톱(20)의 전면(22)으로부터 반사되지 않고 개구(24)를 통과한후, 프로젝션 렌즈(30)에 의해서 재결합되어 스크린(40)상에 투영된다(도 4c 참조).
이상에서 설명한 바와같이, 디스플레이 장치로서 사용되는 AMA 모듈에 있어서, AMA 화소(12)의 미러(14)의 진동, 기울어짐 또는 구부러짐의 정도에 의해서 프로젝션 스톱(20)의 전면(22)으로부터 반사되는 광선의 양이 결정되고, 그 결과 각각의 화소의 세기가 결정된다. 즉, 각각의 AMA 화소(12)의 미러(14)의 경사각 변화는 스크린(40)상의 대응되는 지점에서의 광선의 세기의 변화로서 표현된다.
그런데, 전술한 바와같은 종래의 AMA 엔진 시스템(10)에 채용되는 AMA 모듈의 제조 공정에 있어서, AMA 모듈은 AMA 화소(12)의 미러(14)로부터 반사되는 광선이 프로젝션 스톱(20)의 전면(22)에 비추어지는 상태를 육안으로 관찰하면서 수동으로 광학 시스템에 정렬 시킨다. 이를 위해서는, 상당한 노동력이 필요하고, 제조 공정이 복잡해지며, 시간이 많이 소모되어 생산성이 저하되는 결점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 AMA 모듈을 AMA 광학 시스템에 자동적으로 정렬 시키기 위한 광로 조절 장치 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,
광로 조절 장치 엔진 시스템의 프로젝션 스톱상에 조사되는 광학 에너지를 검출하여 광 수용 전류를 발생 시키기 위한 광학 에너지 탐지 수단;
광 수용 전류를 받아서 제어 신호를 발생 시키기 위한 컨트롤러;
제어 신호를 수용하여 광로 조절 장치 엔진 시스템의 액튜에이터 미러 어레이 모듈로 인가되는 인가 전압을 가변시키기 위한 전압 가변부; 및
전압 가변부로부터 출력되는 가변 전압을 받아서 광학 에너지를 변조하여 광로 조절 장치 엔진 시스템의 스크린상에 투영 시키기 위한 액튜에이터 미러 어레이 광 모듈레이터를 포함하는 광로 조절 장치 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치를 제공한다.
바람직하게는, 광학 에너지 탐지 수단은 광 검출기로 이루어져 있으며, 광 검출기는 적어도 다수의 광센서를 포함한다.
컨트롤러는 광학 에너지 탐지 수단과 전기적으로 연결되고, 광학 에너지 탐지 수단으로부터 발생된 광 수용 전류를 처리하여 포지션 에러 신호를 발생시키기 위한 포지션 에러 연산 회로, 포지션 에러 연산 회로로부터 출력된 포지션 에러 신호를 샘플링 하여 보유함과 동시에 표준 포지션 에러 신호를 출력하는 메모리 및 포지션 에러 신호에서 표준 포지션 에러 신호를 감산하여 제어 신호를 출력하기 위한 비교기를 포함한다.
바람직하게는, 액튜에이터 미러 어레이 광 모듈레이터는 광학 에너지를 파장별로 변조시키기 위한 R-AMA, G-AMA, B-AMA를 포함한다.
또한, 본 발명은, 광학 에너지를 출력하기 위한 광학 에너지 소오스;
광학 에너지를 변조 시키기 위한 액튜에이터 미러 어레이 광 모듈레이터;
액튜에이터 미러 어레이 광 모듈레이터에 의해서 변조된 광학 에너지를 검출하여 광 수용 전류를 발생 시키기 위한 광학 에너지 탐지 수단을 구비하며, 변조된 광학 에너지의 플럭스를 집중 시키기 위한 프로젝션 스톱;
프로젝션 스톱을 통과한 산개된 광학 에너지를 재결합 시켜서 조준하기 위한 프로젝션 렌즈; 및
프로젝션 렌즈에 의해서 조준된 광학 에너지를 수용하여 화상을 제공하기 위한 스크린을 포함하는 광로 조절 장치 엔진 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 광로 조절 장치 엔진 시스템은, 광학 에너지 소오스로부터 출력되는 광학 에너지의 플럭스를 집중시키기 위한 소오스 스톱, 소오스 스톱을 통과한 광학 에너지를 분광 시키기 위한 소오스 렌즈, 소오스 렌즈에 의해서 분광된 광학 에너지를 파장 별로 반사시키기 위한 다수의 미러 및 소오스 렌즈에 의해서 분광된 광학 에너지를 재결합 시키기 위한 필드 렌즈를 더 포함한다.
이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 프로젝션 스톱의 전면상에 전기적으로 독립적인 4 개의 광센서로 이루어진 광 검출기를 장착하고 이와 연관된 포지션 에러 탐지 장치를 구성한다. 광 검출기는 프로젝션 스톱의 전면상에 조사되는 광학 에너지를 검출하여 광 수용 전류를 발생 시킨다. 광 검출기로부터 발생된 광 수용 전류는 컨트롤러로 전달된다. 컨트롤러는 광 수용 전류를 처리하여 제어 신호를 발생 시킨다. 컨트롤러로부터 출력된 제어 신호는 전압 가변부로 인가된다. 전압 가변부는 제어 신호에 따라서 액튜에이터 미러 어레이 모듈로 인가되는 인가 전압을 가변시킨다. AMA 광 모듈레이터는 전압 가변부로부터 인가되는 가변 전압을 받아서 광학 에너지를 변조하여 광로 조절 장치 엔진 시스템의 스크린상에 투영 시킨다.
이에의해, 박막형 광로 조절 장치 모듈을 AMA 광학 시스템에 초기 정렬 시키는데 있어서 박막형 광로 조절 장치 모듈로부터 반사된 광선을 프로젝션 스톱의 전면상에 최적의 상태로 정확하게 정렬시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 광로 조절 장치 엔진 시스템의 개략도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 프로젝션 스톱의 확대도이다.
도 3 은 프로젝션 스톱의 전면에 부착된 광검출기 및 이와 연관된 포지션 에러 탐지 장치의 블록 다이어 그램이다.
도 4a 내지 4c는 종래의 광로 조절 장치의 광 변조 원리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10,100 : AMA 엔진 시스템12 : AMA 화소
14,118a,,118b,118c : 미러20,200 : 프로젝션 스톱
22,222 : 전면24,224 : 개구
30,300 : 프로젝션 렌즈40,400 : 스크린
110 : 할로겐 금속 램프116 : 소오스 렌즈
120 : AMA 광 모듈레이터226 : 광 검출기
230 : 컨트롤러232 : 포지션 에러 연산 회로
234 : 비교기240 : 메모리
250 : 전압 가변부
이하, 첨부된 도면들을 참조로하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 에는 본 발명에 따른 AMA 엔진 시스템(100)의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.
AMA 엔진 시스템(100)은 170W의 할로겐 금속 램프(110), 소오스 스톱(source stop)(112), 소오스 렌즈(116), 3 개의 미러(118a,118b,118c), AMA 광 모듈레이터(120), 필드 렌즈(130), 프로젝션 스톱(projection stop)(200), 프로젝션 렌즈(300) 및 스크린(400)을 포함한다.
할로겐 금속 램프(110)는 광학 에너지의 광대역 소오스이다. 할로겐 금속 램프(110)로부터 나오는 에너지는 스펙트럼에서 장파장의 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)이다. 소오스 스톱(112)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 개구(114)를 갖는다. 바람직하게는, 개구(114)는 핀홀(pinhole)이다. 소오스 렌즈(116)는 소오스 스톱(112) 다음에 일렬로 배치되며, 할로겐 금속 램프(110)로부터 나오는 빛을 분광시키는 기능을 수행한다. 3 개의 미러(118a,118b,118c)는 소오스 렌즈(116)에 의해서 분광된 각기 다른 파장의 적색광, 녹색광 및 청색광을 각각 반사시키는 기능을 수행한다.
AMA 광 모듈레이터(120)는 3 개의 미러(118a,118b,118c)에 의해서 반사된 적색광, 녹색광 및 청색광을 반사시키도록 각기 다른 반사 각도로 배치된 R-AMA(122a), G-AMA(122b) 및 B-AMA(122c)를 포함한다. R-AMA(122a), G-AMA(122b) 및 B-AMA(122c)는 각각 다수의 반사면을 포함하는데, 이들 반사면은 압전 결정 기지상에 장착된다. R-AMA(122a), G-AMA(122b) 및 B-AMA(122c)의 각각의 반사면의 방향은 스크린(400)상에 디스플레이되는 각각의 화소의 세기를 결정한다.
필드 렌즈(130)는 AMA 광 모듈레이터(120) 다음에 배치되며, 분광된 빛을 재결합 시키는 기능을 수행한다. 프로젝션 스톱(200)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 전면(222) 및 개구(224)를 구비한다. 바람직하게는, 전면(222)은 광학적인 반사면이며, 개구(224)는 핀홀이다.
도 2 에 확대하여 도시된 바와같이, 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)상에는 광검출기(photodector)(226)가 장착되어 있다. 광 검출기(226)는 AMA 광 모듈레이터(120)를 거쳐서 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)상에 조사되는 광선을 탐지하기 위한 것이다. 이러한 광검출기는(226)는 전기적으로 독립적인 4 개의 광센서(A,B,C,D)를 포함하며, 케이블(도시되지 않음)을 통해서 컨트롤러(230)(도 3 참조)에 연결된다. 프로젝션 렌즈(300)는 광학 에너지의 산개를 제거하기 위하여 배치되며, 광학 에너지를 조준하여 스크린(400)상에 디스플레이한다.
전술한 바와 같이 구성된 AMA 엔진 시스템(100)의 작동을 간단하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 박막형 광로 조절 장치 모듈을 AMA 엔진 시스템(100)에 자동적으로 정렬 시키기 위해서 AMA 광 모듈레이터(120)의 압전 결정으로 제로(0)의 전압이 인가하면,할로겐 금속 램프(110)로부터 방출된 광학 에너지는 소오스 스톱(112)의 개구(114)를 통과하여 소오스 렌즈(116)로 입사된다. 소오스 렌즈(116)는 광학 에너지를 분광시킴과 동시에 제 1 전파 경로(500)를 따라서 미러(118a,118b,118c)상에 조사한다. 미러(118a,118b,118c)로부터 반사된 광선은 제 2 전파 경로(600)를 따라서 R-AMA(122a), G-AMA(122b) 및 B-AMA(122c)상에 입사된다. R-AMA(122a), G-AMA(122b) 및 B-AMA(122c)의 각각의 반사면은 반사면 아래에 구비된 압전 결정에 인가된 전기 신호에 따라서 광선을 변조한다. 즉, R-AMA(122a), G-AMA(122b) 및 B-AMA(122c)의 각각의 반사면은 압전 결정에 전압이 인가되는 경우, 사용된 실시 예에 따라서 진동하거나, 기울어지거나 또는 구부러진다. 그 결과, 반사된 광선은 제 3 전파 경로(700)를 따라서 필드 렌즈(130)로 입사된다. 필드 렌즈(130)는 색채가 분리된 광선을 재결합 하여 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)상에 조사한다.
그런데, 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)상에 입사된 광선은 전면(222)상의 개구(224)를 통과하지 못하고 전부 반사되므로 스크린(400)상에 도달하지 못하게 된다. 즉, AMA 광 모듈레이터(120)의 압전 결정에 제로(0)의 전압이 인가되면, AMA 광 모듈레이터(120)는 진동하거나 기울어지거나 구부러지지 않으며, 그 결과 광선은 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)상에 조사된후 모두 반사된다.
한편, 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)상에 구비된 광 검출기(226)는 전면(222)상에 조사되는 광선의 포지션 에러를 탐지하여 광검출 신호를 출력한다.
도 3 을 참조하여 이를 보다 상세히 설명하면, AMA 광 모듈레이터(120)의 미러로부터 반사되어 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)상에 입사된 광선은 광 검출기(226)상에 광점(light spot; SP)을 형성한다. 광점(SP)을 형성하는 광선 비임은 4 개의 광센서 A, B, C 및 D상에 동등하게 충돌한다. 그 결과, 4 개의 광센서 A, B, C 및 D는 광 수용 전류 SA, SB, SC, 및 SD를 각각 발생시킨다. 이렇게 발생된 광 수용 전류 SA, SB, SC, 및 SD는 컨트롤러(230)로 전달된다.
컨트롤러(230)는 포지션 에러 연산 회로(232), 비교기(234) 및 메모리(236)를 포함한다. 포지션 에러 연산 회로(232)는 광 수용 전류 SA, SB, SC, 및 SD를 광 수용 전압 VA, VB, VC, 및 VD로 변환시키기 위한 변환기(도시되지 않음) 및 증폭기(도시되지 않음)를 포함한다.
포지션 에러 연산 회로(232)는 하기 식,
△Ｘ ＝(SA+SB)-(SC+SD) , △Ｙ ＝(SA+SD)-(SB+SC)…………………(1)
의 연산 작동을 수행하기에 적합하다. 포지션 에러 연산 회로(232)는 식(1)을 기초로 하여, 광 검출기(226)로부터 출력된 광 수용 전류 SA, SB, SC, 및 SD로부터 포지션 에러 신호 SR을 발생시킨다. 포지션 에러 연산 회로(232)로부터 발생된 포지션 에러 신호 SR은 비교기(234) 및 메모리(236)로 제공된다.
메모리(236)는 포지션 에러 신호 SR을 샘플링하여 보유하도록 작동한다. 또한, 메모리(236)는 포지션 에러 신호 SR을 수용하는 경우에, 소정의 기저장된 표준 포지션 에러 신호 ST를 비교기(234)로 전달한다. 비교기(234)는 포지션 에러 신호 SR에서 표준 포지션 에러 신호 ST를 감산하여 그 결과로서 제어 신호 SO를 출력한다.
이와같이 컨트롤러(230)로부터 출력된 제어 신호 SO는 AMA 광 모듈레이터(120)로 전압을 인가하는 전압 가변부(240)로 전달된다. 그러면, 전압 가변부(240)는 제어 신호 SO에 따라서 AMA 광 모듈레이터(120)로 인가하는 전압을 변화시킨다. 즉, 전압 가변부(240)는 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)상에 입사하는 광선의 초기 결상을 최선의 상태로 정렬 시킬 수 있는 최적의 전압을 인가하게 된다. 이에의해, AMA 광 모듈레이터(120)의 미러는 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)상에 입사하는 광선의 좌우 상하 편차를 최소화 하는 소정의 각도로 기울어 지게된다.
다시 도 1 을 참조하여 설명하면, 만일 AMA 광 모듈레이터(120)로 제로(0) 전압 보다 큰 최적의 초기 결상 전압 내지 최대 전압 미만의 전압이 인가되면, AMA 광 모듈레이터(120)의 미러는 점차적으로 기울어지게 되고, 그 결과 조사되는 광선중 일부가 프로젝션 스톱(200)을 통과하여 스크린(400)상에 투영된다. 즉, 조사되는 광선중 일부는 불투명한 부재인 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)에 의해서 반사되고, 그 나머지의 광선은 개구(224)를 통과한다. 이때, 개구(224)를 통과한 산개된 광선은 프로젝션 렌즈(300)에 의해서 조준되어 스크린(400)상에 디스플레이된다.
만일, AMA 광 모듈레이터(120)로 최대 전압이 인가되어 AMA 광 모듈레이터(120)의 미러가 완전하게 기울어지면, 조사되는 광선은 프로젝션 스톱(200)의 개구(224)를 통과하도록 조준된다. 그 결과, AMA 광 모듈레이터(120)에 의해서 반사된 광선은 프로젝션 스톱(200)의 전면(222)으로부터 반사되지 않고 개구(224)를 통과하며, 개구(224)를 통과한 광선은 프로젝션 렌즈(300)에 의해서 조준되어 스스크린(400)상에 모두 투영된다.
이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 프로젝션 스톱의 전면상에 전기적으로 독립적인 4 개의 광센서로 이루어진 광 검출기를 장착하고 이와 연관된 포지션 에러 탐지 장치를 구성함으로써, 박막형 광로 조절 장치 모듈레이터를 AMA 광학 시스템에 초기 정렬 시키는데 있어서 박막형 광로 조절 장치 모듈레이터로부터 반사된 광선을 프로젝션 스톱의 전면상에 최적의 상태로 정확하게 결상시킬 수 있으며, 이로 인하여 박막형 광로 조절 장치 모듈레이터를 AMA 광학 시스템에 신속하고 용이하게 자동적으로 정렬 시킬 수 있다. 그 결과, AMA 엔진 시스템의 제작이 용이하고 생산성이 증대되는 효과를 얻을 수 있다.
상기에서는, 박막형 광로 조절 장치 모듈레이터를 AMA 광학 시스템에 초기 정렬 시키는 것에 대하여 주로 설명하였지만, 박막형 광로 조절 장치 광 모듈레이터를 오랜 기간 동안에 걸쳐서 사용하는 경우에 야기될 수 있는 박막형 광로 조절 장치 광 모듈레이터의 열화(劣化)시에도, 박막형 광로 조절 장치 광 모듈레이터를 AMA 광학 시스템에 정확하게 재정렬 시킬수 있다. 따라서, 박막형 광로 조절 장치 광 모듈레이터의 수명을 연장시키는 효과를 얻을 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬수 있음을 이해할수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 광로 조절 장치 엔진 시스템(100)의 프로젝션 스톱(200)상에 조사되는 광학 에너지를 검출하여 광 수용 전류를 발생 시키기 위한 광학 에너지 탐지 수단(226);
    상기 광 수용 전류를 받아서 제어 신호를 발생 시키기 위한 컨트롤러(230);
    상기 제어 신호를 수용하여 상기 광로 조절 장치 엔진 시스템(100)의 액튜에이터 미러 어레이 모듈로 인가되는 인가 전압을 가변시키기 위한 전압 가변부(240); 및
    상기 전압 가변부(240)로부터 출력되는 가변 전압을 받아서 상기 광학 에너지를 변조하여 상기 광로 조절 장치 엔진 시스템(100)의 스크린(400)상에 투영 시키기 위한 액튜에이터 미러 어레이 광 모듈레이터(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 에너지 탐지 수단(226)은 광 검출기로 이루어지며, 상기 광 검출기는 다수의 광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러(230)는 상기 광학 에너지 탐지 수단(226)과 전기적으로 연결되고, 상기 광 수용 전류를 처리하여 포지션 에러 신호(SR)를 발생시키기 위한 포지션 에러 연산 회로(232), 상기 포지션 에러 신호(SR)를 샘플링 하여 보유함과 동시에 표준 포지션 에러 신호(ST)를 출력하는 메모리(236) 및 상기 포지션 에러 신호(SR)에서 상기 표준 포지션 에러 신호(ST)를 감산하여 제어 신호(SO)를 출력하기 위한 비교기(234)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액튜에이터 미러 어레이 광 모듈레이터(120)는 상기 광학 에너지를 파장별로 변조시키기 위한 R-AMA(122a), G-AMA(122b), B-AMA(122c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치 엔진 시스템의 포지션 에러 탐지 장치.
  5. 광학 에너지를 출력하기 위한 광학 에너지 소오스(110);
    상기 광학 에너지를 변조 시키기 위한 액튜에이터 미러 어레이 광 모듈레이터(120);
    상기 액튜에이터 미러 어레이 광 모듈레이터(120)에 의해서 변조된 광학 에너지를 검출하여 광 수용 전류를 발생 시키기 위한 광학 에너지 탐지 수단(226)을 구비하며, 상기 변조된 광학 에너지의 플럭스를 집중 시키기 위한 프로젝션 스톱(222);
    상기 프로젝션 스톱(222)을 통과한 산개된 광학 에너지를 재결합 시켜서 조준하기 위한 프로젝션 렌즈(300); 및
    상기 프로젝션 렌즈(300)에 의해서 조준된 광학 에너지를 수용하여 화상을 제공하기 위한 스크린(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치 엔진 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광학 에너지 소오스(110)로부터 출력되는 광학 에너지의 플럭스를 집중시키기 위한 소오스 스톱(112), 상기 소오스 스톱(112)을 통과한 광학 에너지를 분광 시키기 위한 소오스 렌즈(116), 상기 소오스 렌즈(116)에 의해서 분광된 광학 에너지를 파장 별로 반사시키기 위한 다수의 미러(118a, 118b, 118c) 및 상기 소오스 렌즈(116)에 의해서 분광된 광학 에너지를 재결합 시키기 위한 필드 렌즈(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치 엔진 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 액튜에이터 미러 어레이 광 모듈레이터(120)는 상기 광학 에너지를 파장별로 변조시키기 위한 R-AMA(122a), G-AMA(122b), B-AMA(122c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치 엔진 시스템.
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