KR20030076907A - 빔 프로젝터를 개조하여 고해상도 공간 광 변조기를제조하는 방법 및 이를 이용한 공간 광 변조기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빔 프로젝터를 개조하여 공간 광 변조기를 제조하는 방법 및 이를 이용한 공간 광 변조기에 관한 것이다. 본 발명의 공간 광 변조기를 제조하는 방법은 전원 공급을 위한 전원부, 영상 신호를 화면에 표시하기 위한 디스플레이, 디스플레이에 영상을 표시하기 위한 광학 신호를 방출하는 램프부, 램프부에서 방출된 광학 신호를 디스플레이에 투사하기 위한 광학부 및, 상기 디스플레이와 램프부의 동작을 제어하기 위한 제어부를 구성 요소로서 포함하는 빔 프로젝터에 있어서, 빔 프로젝터의 구성 요소를 검출한다. 빔 프로젝터의 구성 요소 중에서 광학 신호를 투사하기 위한 광학부와, 광학 신호를 방출하는 램프부를 제거한다. 상기 광학부 및 램프부를 제거하기 이전의 빔 프로젝터 상태에 따라, 정상적인 동작 상태를 유지할 수 있도록 제어부의 동작을 보상하는 동작 보상부를 구성한다.

Description

빔 프로젝터를 개조하여 고해상도 공간 광 변조기를 제조하는 방법 및 이를 이용한 공간 광 변조기{METHOD OF PRODUCING A HIGH-RESOLUTION SPATIAL LIGHT MODULATOR BY RECONSTRUCTING THE BEAM PROJECTOR AND A SPATIAL LIGHT MODULATOR WITH THE METHOD}
본 발명은 상용화된 빔 프로젝터를 개조하여 공간 광 변조기(SLM)를 제조하는 방법 및 이를 이용하여 제조한 공간 광 변조기에 관한 것이다.
21세기 고도 정보통신 산업은 디지털 멀티미디어 기술의 급속한 발전과 인터넷의 확산으로 혁명적인 변화를 경험하고 있다. 특히, 디지털 정보는 기하급수적으로 증가할 것으로 예상되며, 이를 보다 효과적으로 합성하고 기록하며, 전송하기 위한 핵심기반 기술의 개발이 국가 주도형 프로젝트를 통해 선진국을 중심으로 매우 활발하게 진행되고 있다. 이러한 연구개발 분야 중 향후 4∼5년 이내에 상용화가 가능한 가장 강력한 후보 기술로 홀로그램을 이용한 여러 응용분야를 선정하고 있다. 예를 들어, 초고밀도, 초대용량을 지향하는 광 정보처리 분야, 홀로그래픽 3D 디스플레이 분야, 광 패턴(문자)인식, 광 시큐리티(Optical Security) 및 광 컴퓨터 등의 분야는 각 국이 앞 다투어 개발을 주도하고 있는 실정이다.
이와 같이, 홀로그램을 응용한 기술 개발에서 가장 중요한 핵심소자의 하나로 대두되고 있는 것이 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator: SLM)이다. 그러나, 현재 개발되어 상용화되고 있는 공간 광 변조기(SLM)는 640×80의 해상도를 가지는 VGA(Video Graphics Array) 혹은 800×00의 해상도를 가지는 SVGA(Super VGA) 제품이 일반적이다. 그리고, 1024×68의 초고해상도를 가지는 XGA(eXtended Graphics Array)용 공간 광 변조기(SLM)는 상용화된 제품이 보고되고 있으나, 매우 고가라는 커다란 단점으로 실질적인 응용이 극히 제한되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상대적으로 저가의 제품인 빔 프로젝터(Beam Projector)를 개조하여 고해상도 공간 광 변조기(SLM)를 제조하는 방법 및 이를 이용한 공간 광 변조기(SLM)를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 빔 프로젝터를 개조하는 과정에서 보상 회로를 제작하여 추가함으로써, 공간 광 변조기(SLM)의 광학 특성을 얻을 수 있는 고해상도 공간 광 변조기(SLM)를 제조하는 방법 및 이를 이용한 공간 광 변조기(SLM)를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 상용 LCD 빔 프로젝터의 블록도.
도 2는 일반적인 빔 프로젝터에 있어서, 냉각 팬에 인가되는 전원의 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 프로젝터를 개조하여 고해상도 공간 광 변조기를 제조하는 방법에 있어서, 프로젝션 램프를 제거한 후의 메인 보드 동작 조건을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공간 광 변조기의 구성도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 프로젝터를 개조하여 고해상도 공간 광 변조기를 제조하는 방법의 흐름도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공간 광 변조기의 선명도를 수치적으로 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공간 광 변조기에 있어서, 그레이 레벨 값에 따른 광 세기 변조 특성을 나타낸 그래프.
도 8a 내지 도8c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공간 광 변조기에 있어서, 그레이 레벨에 따른 입력 영상의 이미지를 나타낸 도면.
도 9a 내지 도9c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공간 광 변조기에 있어서, 도 8a 내지 도 8c의 스트라이프 영상에 대한 간섭 패턴의 위상 변화 결과를 각각 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공간 광 변조기에 있어서, 입력 영상의 그레이 레벨에 따른 위상 변이를 나타낸 그래프.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭)
2, 102: 신호 입력부4, 104: 전원부
6, 106: 디스플레이8: 광학 모듈
10, 110: 메인 보드12, 112: 컨버터
14, 114: 디스플레이 구동부16, 116: 전원 제어부
18, 118: 제어부 20: 프로젝션 램프
22: 램프 구동부 24: 램프 모듈
120: 전원 보상부
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 공간 광 변조기를 제조하는 방법은 전원 공급을 위한 전원부, 영상 신호를 화면에 표시하기 위한 디스플레이, 디스플레이에 영상을 표시하기 위한 광학 신호를 방출하는 램프부, 램프부에서 방출된 광학 신호를 디스플레이에 투사하기 위한 광학부 및, 상기 디스플레이와 램프부의 동작을 제어하기 위한 제어부를 구성 요소로서 포함하는 빔 프로젝터를 개조하는 방법에 있어서, 빔 프로젝터의 구성 요소를 검출하는 단계와, 빔 프로젝터의 구성 요소 중에서 광학 신호를 투사하기 위한 광학부를 제거하는 단계와, 상기 빔 프로젝터의 구성 요소 중에서 광학 신호를 방출하는 램프부를 제거하는 단계와, 상기 광학부 및 램프부를 제거하기 이전의 빔 프로젝터 상태에 따라, 정상적인 동작 상태를 유지할 수 있도록 제어부의 동작을 보상하는 동작 보상부를 구성하는 단계를포함할 수 있다.
상기 공간 광 변조기를 제조하는 방법은 방출되는 열을 냉각시키기 위하여, 빔 프로젝터 내부에 설치된 냉각 팬을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 공간 광 변조기를 제조하는 방법은 광학 신호 처리를 위하여, 상기 제어부와 디스플레이 사이에 소정의 길이를 가지는 디스플레이 동선을 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 빔 프로젝터를 개조하여 제조하는 공간 광 변조기는 전원 공급을 위한 전원부와, 영상 신호를 화면에 표시하기 위한 디스플레이와, 상기 디스플레이의 동작을 제어하기 위한 제어부와, 개조 이전의 빔 프로젝터 상태에 따라, 공간 광 변조기의 정상적인 동작을 유지할 수 있도록 상기 제어부의 동작을 보상하는 동작 보상부를 포함하되, 빔 프로젝터는 전원 공급을 위한 전원부, 영상 신호를 화면에 표시하기 위한 디스플레이, 디스플레이에 영상을 표시하기 위한 광학 신호를 방출하는 램프부, 램프부에서 방출된 광학 신호를 디스플레이에 투사하기 위한 광학부, 방출되는 열을 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 팬 및 상기 디스플레이와 램프부, 냉각 팬의 동작을 제어하기 위한 제어부를 구성 요소로서 포함하며, 광학부, 램프부 및 냉각 팬 중 적어도 하나를 제거함으로써, 제조할 수 있다.
상기 동작 보상부는 빔 프로젝터의 램프부 동작에 따른 전원 발생을 보상하기 위한 전원 보상부를 포함할 수 있다.
상기 동작 보상부는 냉각 팬에 연결된 동작 체크 라인의 상태를 보상하기 위한 동작 체크 라인 보상부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 공간 광 변조기는 광학 신호 처리를 위하여, 상기 제어부와 디스플레이를 연결하는 소정 길이의 디스플레이 동선을 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 동선은 0.5 내지 1.5m 사이의 길이를 가질 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
본 발명은 공간 광 변조기(SLM)의 구성과 유사하며, 상대적으로 저가의 제품인 상용 LCD(Liquid Crystal Display) 빔 프로젝터를 개조함으로써, XGA급 초고해상 공간 광 변조기(SLM)를 구현한다.
도 1은 일반적인 상용 LCD 빔 프로젝터의 블록도를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 LCD 빔 프로젝터는 셀프 테스트 기능이 있는 메인 보드(Main board: 10)와, 메인 보드(10)에 아날로그 신호를 인가하는 신호 입력부(2), 전원을 인가하는 전원부(4), 빛을 디스플레이(6)에 투사(Projection)하기 위한 램프 모듈(24) 및 광학 모듈(8)을 포함한다.
메인 보드(10)는 내부 회로중 하나라도 이상이 생기면 에러(Error)를 체크(Check)할 수 있도록 매우 복잡하고도 정밀하게 제작되어 있다. 이러한 메인 보드(10)는 신호 입력부(2)로부터 인가되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 컨버터(12)와, 제어부(18)의 제어에 따라 컨버터(12)에서 발생되는 디지털신호를 이용하여 디스플레이(6)를 구동하기 위한 디스플레이 구동부(14)를 포함한다. 또한, 메인 보드(10)는 빔 프로젝터 내부의 각 구성 부분에 인가되는 전원을 제어하기 위한 전원 제어부(16) 및 램프 모듈(24)을 구동시키는 램프 구동부(22)를 포함한다.
광학 모듈(8)은 프로젝션용 대물렌즈, 광학 렌즈, 반사 거울, 컬러 필터(Color Filter) 등이 들로 구성되어 있다. 이러한 광학 모듈(8)은 램프 모듈(24)에서 방출된 빛을 디스플레이(6)로 투사하기 때문에, 일반적인 빔 프로젝터에서는 매우 중요한 광학 소자이지만 공간 광 변조기(SLM)로 개조하는 경우에는 전혀 필요 없는 부분으로 제거할 수 있다.
이 때, 광학 모듈(8)의 제거는 크게 두 부분으로 나눌 수 있다. 첫 번째 부분은 단색광인 램프의 빛을 컬러 필터를 이용하여 R(Red), G(Green), B(Blue)의 삼색으로 분해하는 것이며, 두 번째 부분은 R, G, B 3 색의 빛을 디스플레이(6)에서 영상정보가 포함된 컬러 영상을 만드는 것이다. 이러한 영상을 디스플레이(6)에 투사하기 위해 확대하는 역할을 하는 곳이 프로젝션 렌즈이다. 이러한 두 부분은 전자적으로 제어되는 부분이 없는 순수 광학계로서, 메인보드를 분리한 다음에 고정 나사를 제거함으로서 쉽게 제거된다.
또한, 램프 모듈(24)은 빛을 방출하기 위하여, 고압, 고전류로 동작하게 되어 있으며, 150W 정도의 출력에 의하여 고열이 발생하는 부분이다. 이러한 프로젝션 램프(20)는 빛과 함께 열을 방출하고 있다. 이 때, 방출되는 열은 고열을 가지고 있어서 내부 회로와 PCB(Printed Circuit Board)를 태울 수 있을 만큼에 열을방출하고 있다. 특히, 내부 광학계중 칼라 필터와 공간 광 변조기(SLM)는 열에 매우 약하기 때문에 발생되는 열을 효과적으로 방출하기 위한 장치가 필요하다.
이러한 열을 방출하기 위해서 빔 프로젝터 내부에는 많은 냉각 팬(Fan)들이 있다. 상용 빔 프로젝터 내부의 팬은 통상적으로 3개의 선 또는 2개의 선으로 메인 보드(10)와 연결되어 있다.
도 2는 일반적인 빔 프로젝터에 있어서, 냉각 팬에 인가되는 전원의 상태를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 냉각 팬에 3개의 라인이 있는 경우에, 흰색 라인(White)은 냉각 팬이 정상적으로 동작을 하는지를 판단하는 동작 체크 라인이다. 따라서, 빔 프로젝터의 내부에 열이 가장 많고 냉각 팬의 동작에 따라서 빔 프로젝터의 전체 시스템에 영향을 주는 민감한 부분에 사용된다. 동작 체크 라인(White)은 냉각 팬의 종류와 특성에 맞는 신호 또는 전압을 주어야 한다. 통상적으로, 소형의 5V 냉각 팬은 동작 체크 라인이 없으므로 냉각 팬을 간단히 제거할 수 있으나, 3개의 라인으로 이루어진 경우에는 냉각 팬을 제거한 후에도 정상적으로 인식할 수 있도록 환경 설정을 해주어야 한다. 즉, 냉각 팬을 제거한 후에도, 동작 체크 라인(White)에 의한 인가 전압(0.7V)를 유지할 수 있도록 전원 제어부를 보상해 주면 된다.
또한, 고해상도 공간 광 변조기(SLM)는 일반적으로 암실 및 상온에서 사용되기 때문에, 상용 빔 프로젝터에서 사용되는 150W 고출력의 프로젝션 램프(20)를 제거할 수 있다. 프로젝션 램프(20)의 동작 전원은 평소에는 약한 직류 전원(DC)이지만, 동작하는 순간에는 300V 이상의 전압이 인가된다. 따라서, 프로젝션 램프(20)의 내부에서는 순간적으로 1KV 이상의 높은 전압이 발생하게 된다. 통상적으로 프로젝션 램프(20)는 복수의 라인을 통하여 메인 보드(10)와 연결된다. 즉, 접지 라인과, 상태 체크 및 전원 체크를 위한 라인으로 구성되어 있으며, 각 라인의 데이터가 일치되지 않으면 동작하지 않게 되어있다. 따라서 빔 프로젝터의 램프를 제거한 후에 정상적인 동작이 이루어질 수 있도록, 공간 광 변조기(SLM)의 상태를 유지함으로써 정상적으로 동작이 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 프로젝터를 개조하여 고해상도 공간 광 변조기를 제조하는 방법에 있어서, 프로젝션 램프를 제거한 후의 메인 보드 동작 조건을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 빔 프로젝터에서 프로젝션 램프를 제거하기 이전의 정상적인 동작 환경을 만들어 주기 위하여, 램프가 동작 상태(ON)일 때, 상태 체크 라인에 1.6V의 전원을 인가하고, 전원 체크 라인에 0.7V의 전원을 인가할 수 있도록 전원 제어부의 회로 구성을 변경한다.
한편, 상용의 빔 프로젝터 내부에 있는 데이터 라인은 통상적으로 매우 짧은 동선을 가지고 있다. 따라서, 빔 프로젝터를 고해상도의 공간 광 변조기(SLM)로 개조하는 경우에, 광 정보처리를 원활히 할 수 있도록 데이터 라인의 길이를 조절할 필요가 있다.
일반적으로 빔 프로젝터를 개조하여 공간 광 변조기(SLM)를 제조하는경우에, 광 정보처리에 이용하기 위해서는 1m 정도의 디스플레이 동선이 필요하다. 그러나, 상용 빔 프로젝터에 내부에 있는 디스플레이 패널은 메인 보드에 직접 부착되어 있기 때문에 동선이 없다. 따라서, 플렉시블 케이블(Flexible Cable)과 같은 유동성 케이블을 이용하여 동선을 연장할 수 있다. 이 때, 디스플레이 동선의 길이가 너무 길거나 내부 소재를 잘못 선택하게 되면 노이즈가 발생될 수 있기 때문에, 동선의 내부 재질과 총 길이는 적절히 조절하여야 한다. 디스플레이 동선의 길이를 0.5m 내지 1.5m 사이로 유지하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공간 광 변조기의 구성도를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 빔 프로젝터를 개조함으로써 제조한 본 발명의 공간 광 변조기(SLM: 100)는 아날로그 신호를 인가하는 신호 입력부(102), 전원을 인가하는 전원부(104), 디스플레이(106) 및 입력 전원을 이용하여 디스플레이(106)에 고해상도의 영상 신호를 제공하기 위한 메인 보드(110)를 포함할 수 있다. 메인 보드(110)는 신호 입력부(102)로부터 인가되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 컨버터(112)와, 제어부(118)의 제어에 따라 컨버터(112)에서 발생되는 디지털 신호를 이용하여 디스플레이(106)를 구동하기 위한 디스플레이 구동부(114)를 포함한다.
또한, 빔 프로젝터로부터 냉각 팬을 제거하는 과정에서, 냉각 팬에 연결된 동작 체크 라인의 동작 상태를 정상적으로 유지하고, 프로젝션 램프를 제거하는 과정에서, 상태 체크 라인과 전원 체크 라인의 동작 상태를 정상적으로 유지하기 위하여, 전원 제어부(116)의 동작을 보상하는 전원 보상부(120)를 포함할 수 있다. 한편, 별도의 전원 보상부(120)를 설치하지 않고, 제어부(118)의 동작 기능을 변경함으로써, 전원 제어부(116)의 동작을 보상할 수도 있을 것이다.
또한, 빔 프로젝터의 개조에 의하여 광 정보를 처리할 수 있도록, 디스플레이 구동부(114)와 디스플레이(106) 사이에, 일정한 길이의 디스플레이 동선을 포함할 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔 프로젝터를 개조하여 고해상도 공간 광 변조기를 제조하는 방법의 흐름도를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 고해상도 공간 광 변조기(SLM)를 제조하는 방법은 빔 프로젝터를 구성하는 구성 요소를 검출하여(s10), 공간 광 변조기(SLM)에 사용되지 않는 구성 요소를 제거한다. 공간 광 변조기(SLM)에 사용되지 않는 구성 요소는 광학 모듈과, 프로젝션 램프 및 빔 프로젝터 내부에 설치된 냉각 팬을 포함할 수 있다. 따라서, 빔 프로젝터로부터 이들 구성 요소를 순차적으로 제거한다(s12, s14, s16). 다음으로, 냉각 팬 및 프로젝션 램프를 제거하는 과정에서, 냉각 팬과 프로젝션 램프에 의한 원래의 동작 상태를 유지할 수 있도록 전원을 제어할 수 있는 전원 보상부를 설치한다(s18). 그리고 나서, 공간 광 변조기(SLM)에서 광 정보를 처리할 수 있도록 메인 보드와 디스플레이를 연결하는 디스플레이 동선을 적당한 재질 및 길이로 설치한다(s20).
이와 같이, 빔 프로젝터를 개조하여 제조한 공간 광 변조기(SLM)의 동작 특성과 상용화된 공간 광 변조기(SLM)의 특성을 비교하기 위한 실험을 실시하였다. 먼저, 공간 광 변조기(SLM)의 선명도를 확인할 필요가 있다.
일반적으로, 공간 광 변조기(SLM)의 화소(Pixel) 수가 많다는 것은 디스플레이 되는 이미지의 개구(aperture)가 커진다는 것을 의미하므로 영상을 효과적으로 디스플레이 하기 위해서, 가능한 작은 사이즈의 화소로 구성된 초고해상도의 공간 광 변조기를 구현하는 것이 바람직하다.
이러한 공간 광 변조기(SLM)의 선명도는 조도 비에 대한 특성을 논할 때 가장 일반적으로 사용되는 매개변수 중 하나이다. 여기서 말하는 조도 비를 정의하면 하기의 (수학식 1)과 같다.
여기서,는 디스플레이의 모든 화소가 ON 상태일 때, 측정되는 광량을 나타내고,은 디스플레이의 모든 화소가 OFF 상태일 때 측정되는 광량을 나타낸다.
선명도는 (수학식 1)에서 정의된 조도 비를 이용하여 다음의 (수학식 2)와같이 정의된다.
이러한, 선명도는 보통 0과 1사이의 값에서 제한된다.
본 발명의 공간 광 변조기(SLM)의 선명도를 수치적으로 표현하면 도 6과 같다.
도 6을 참조하면, 디스플레이의 모든 화소가 ON 상태일 때의 광량은 1.47㎼에 해당하고, 디스플레이의 모든 화소가 OFF 상태일 때의 광량은 14.8㎻에 해당한다. 따라서, 본 발명의 공간 광 변조기(SLM)의 선명도(V)는 0.98로 계산되었으며, 광학용으로 사용할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 공간 광 변조기(SLM)에 의하여 디스플레이 되는 영상의 해상도가 종래의 VGA급의 공간 광 변조기(SLM)에 의한 디스플레이 영상에 비하여 많은 향상된 것을 알 수 있다.
한편, 공간 광 변조기(SLM)의 광 세기 변조 특성은 편광 소자를 디스플레이의 전면과 후면에 각각 설치하고 디스플레이의 그레이(Grey) 레벨 값에 따른 이미지를 디스플레이하고, 그레이 레벨 값에 따라 디스플레이를 투과하는 광량의 세기를 검출함으로써 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공간 광 변조기에 있어서, 그레이 레벨 값에 따른 광 세기 변조 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 그레이 레벨 값이 0인 경우 모든 화소가 OFF 되기 때문에 어떠한 빛도 투과 될 수 없는 경우를 나타내며, 그레이 레벨 값이 255인 경우는 영상을 디스플레이 할 때, 모든 화소가 ON이 되어 모든 빛을 투과하는 경우를 나타낸다. 그에 따라, 디스플레이되는 영상을 그레이 레벨 값에 따라 변화 시켜가며, 이에 대응하는 광 세기를 검출하여 이를 상대적인 수치로 나타낸 것이다.
또한, 빔 프로젝터를 개조하여 제조한 공간 광 변조기(SLM)의 위상 변조 특성을 분석할 수 있다. 즉, 공간 광 변조기(SLM)의 위상변조 특성을 분석하기 위하여 예컨대, 마흐-젠더(Mach-Zehnder) 간섭계를 구성할 수 있다. 따라서, 마흐-젠더(Mach-Zehnder) 간섭계를 이용함으로써, 빔 프로젝터를 개조하여 제조한 공간 광 변조기(SLM) 디스플레이의 위상변조 특성을 직접 확인 할 수 있다.
도 8a 내지 도8c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공간 광 변조기에 있어서, 그레이 레벨에 따른 입력 영상의 이미지를 나타낸 것이다.
이를 참조하면, 공간 광 변조기(SLM)의 입력 영상으로서, 스트라이프(Stripe) 이미지를 제작하였다. 제작된 스트라이프 이미지는 짝수 번째 열은 모두 그레이 레벨을 255값으로 고정하고, 홀수 번째 열만 그레이 레벨을 0서부터 255까지 변화시킨 256개의 스트라이프 영상으로 구성되어 있다. 여기에서는, 그레이 레벨을 0과 100, 230의 3가지에 있어서, 스트라이프 영상의 예를 나타낸 것이다.
따라서, 스트라이프 이미지를 공간 광 변조기(SLM)의 영상으로 입력한 다음 참조빔과 기준빔의 간섭패턴을 CCD로 측정함으로써, 그레이 레벨에 따른 간섭 패턴의 위상변화 값을 측정할 수 있다.
도 9a 내지 도9c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공간 광 변조기에 있어서, 도 8a 내지 도 8c의 스트라이프 영상에 대한 간섭 패턴의 위상 변화 결과를 각각 나타낸 것이다.
상기에서는 레이저 광원으로 532nm의 파장을 가지는 200mW 크리스탈 레이저(DPSS)를 사용하고, 위상변조 특성을 측정하기 위해 고해상도의 컬러 CCD(SCC347-1/2") 카메라를 사용하였다. 또한, 공간 광 변조기(SLM)의 위상변조 특성을 분석하기 위하여, 공간필터와 렌즈를 사용하여 균일한 평면파 빛을 투사하였고, 빔 분할기 두 개를 사용하여 간섭 패턴을 구성하였다.
또한, 입력 영상의 그레이 레벨에 증가할수록 위상 변이(Phase Shift)가 선형적으로 변형되는데, 그 결과를 도 10에 도시하였다. 이와 같이, 입력 영상에 따라 위상 변이가 선형적으로 변형되기 때문에, 빔 프로젝터를 개조하여, 고해상도 공간 광 변조기(SLM)로 이용할 수 있을 것이다.
공간 광 변조기(SLM)로 개조할 수 있는 빔 프로젝터는 예컨대, 소니(SONY) 사의 LCX029CNT와 같이 다양한 상용 빔 프로젝터를 사용할 수 있을 것이다.
상술한 같이, 본 발명에 따르면 상용화된 저가의 빔 프로젝터를 개조하여 고해상도 공간 광 변조기를 제조함으로써, 보다 저가의 비용으로 고해상도의 영상 처리 작업이 가능하다. 특히, 고가의 공간 광 변조기를 구매하지 않고도, 시중에 나와 있는 제품으로부터 용이하게 개조할 수 있기 때문에, 학술 연구 및 다양한 연구에 용이하게 응용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 공간 광 변조기로의 개조 과정에서 빔 프로젝터의 동작 상태에 따라 내부 전원 상태를 제어하고, 광 정보 처리를 위하여 간단한 동선 처리를 함으로써 용이하게 개조가 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 공간 광 변조기를 제조하는 방법 및 이를 이용한 공간 광 변조기의 바람직한 실시 예를 상세하게 기술하였지만, 그 내용은 하기 청구범위에 기술된 본 발명의 분야에만 한정되지 않는다. 또한, 상기 기술 분야에 있어서, 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 범위 내에서 이를 다양하게 변경하거나 수정하는 것이 자명할 것이다.

Claims (11)

  1. 전원 공급을 위한 전원부, 영상 신호를 화면에 표시하기 위한 디스플레이, 디스플레이에 영상을 표시하기 위한 광학 신호를 방출하는 램프부, 램프부에서 방출된 광학 신호를 디스플레이에 투사하기 위한 광학부 및, 상기 디스플레이와 램프부의 동작을 제어하기 위한 제어부를 구성 요소로서 포함하는 빔 프로젝터를 개조하는 방법에 있어서,
    빔 프로젝터의 구성 요소를 검출하는 단계;
    빔 프로젝터의 구성 요소 중에서 광학 신호를 투사하기 위한 광학부를 제거하는 단계;
    상기 빔 프로젝터의 구성 요소 중에서 광학 신호를 방출하는 램프부를 제거하는 단계; 및
    상기 광학부 및 램프부를 제거하기 이전의 빔 프로젝터 상태에 따라, 정상적인 동작 상태를 유지할 수 있도록 제어부의 동작을 보상하는 동작 보상부를 구성하는 단계
    를 포함하는 빔 프로젝터를 개조하여 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동작 보상부는
    램프부의 동작에 따른 전원 발생을 보상하기 위한 전원 보상부
    를 포함하는 빔 프로젝터를 개조하여 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    방출되는 열을 냉각시키기 위하여, 빔 프로젝터 내부에 설치된 냉각 팬을 제거하는 단계
    를 더 포함하는 빔 프로젝터를 개조하여 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동작 보상부는
    냉각 팬에 연결된 동작 체크 라인의 상태를 보상하기 위한 동작 체크 라인 보상부
    를 포함하는 빔 프로젝터를 개조하여 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    광학 신호 처리를 위하여, 상기 제어부와 디스플레이 사이에 소정의 길이를 가지는 디스플레이 동선을 설치하는 단계
    를 더 포함하는 빔 프로젝터를 개조하여 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디스플레이 동선은
    0.5 내지 1.5m 사이의 길이를 가지는 빔 프로젝터를 개조하여 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  7. 빔 프로젝터를 개조하여 제조하는 공간 광 변조기에 있어서,
    전원 공급을 위한 전원부;
    영상 신호를 화면에 표시하기 위한 디스플레이;
    상기 디스플레이의 동작을 제어하기 위한 제어부; 및
    개조 이전의 빔 프로젝터 상태에 따라, 공간 광 변조기의 정상적인 동작을 유지할 수 있도록 상기 제어부의 동작을 보상하는 동작 보상부
    를 포함하되,
    빔 프로젝터는 전원 공급을 위한 전원부, 영상 신호를 화면에 표시하기 위한 디스플레이, 디스플레이에 영상을 표시하기 위한 광학 신호를 방출하는 램프부, 램프부에서 방출된 광학 신호를 디스플레이에 투사하기 위한 광학부, 방출되는 열을 냉각시키기 위한 적어도 하나의 냉각 팬 및 상기 디스플레이와 램프부, 냉각 팬의동작을 제어하기 위한 제어부를 구성 요소로서 포함하며, 광학부, 램프부 및 냉각 팬 중 적어도 하나를 제거함으로써, 제조할 수 있는 공간 광 변조기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 동작 보상부는
    빔 프로젝터의 램프부 동작에 따른 전원 발생을 보상하기 위한 전원 보상부
    를 포함하는 공간 광 변조기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 동작 보상부는
    냉각 팬에 연결된 동작 체크 라인의 상태를 보상하기 위한 동작 체크 라인 보상부
    를 포함하는 공간 광 변조기.
  10. 제7항에 있어서,
    광학 신호 처리를 위하여, 상기 제어부와 디스플레이를 연결하는 소정 길이의 디스플레이 동선
    을 더 포함하는 공간 광 변조기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 디스플레이 동선은
    0.5 내지 1.5m 사이의 길이를 가지는 공간 광 변조기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100936836B1 (ko) * 2006-11-02 2010-01-14 세이코 엡슨 가부시키가이샤 프로젝터, 프로젝터 시스템, 및 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

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