KR20060059015A

KR20060059015A - 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20060059015A
Application number: KR1020040098104A
Authority: KR
Inventors: 최동원
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-01
Also published as: TWI280453B; TW200617582A; JP2006154718A; JP4203037B2; CN1780381A; KR100587014B1; US6999245B1

Abstract

본 발명은 센서마그네트와 홀센서를 이용하여 프로젝션 TV 및 프로젝터의 투사광학계에 구비된 어퍼처를 위치제어하는데 있어서, 주변 온도 변화에 따른 센서마그네트의 착자 세기 변화를 검출하여 이를 보상토록 함으로서 신뢰성있는 어퍼처 위치 제어가 가능한 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 상기 센서마그네트의 착자세기 변화를 검출하도록 제2의 홀센서를 더 구비함으로서, 상기 제2홀센서를 통해 센서마그네트의 착자 세기 변화량을 체크하여, 위치 검출 오류를 보정토록 하는 것을 기술적 요지로 한다.

프로젝터, 프로젝션 TV, 투사광학계, 투사렌즈, 어퍼처, VCM(Voice Coil motor), 홀센서

Description

다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 제어 방법{Apparatus for driving a dynamic aperture and control method thererof}

도 1은 일반적인 DLP방식의 프로젝션 장치를 나타낸 개념도이다.

도 2는 도 1에 보인 DLP 방식 프로젝션 장치에 있어서 투사광학계의 광학 엔진의 상세 구조도이다.

도 3은 종래 다이나믹 어퍼처 제어 구조를 나타낸 모식도이다.

도 4는 종래 다이나믹 어퍼처의 동작 상태를 나타낸 도면이다.

도 5a는 본 발명에 의한 다이나믹 어퍼처 구동장치의 제1 실시형태를 나타낸 도면이다.

도 5b는 본 발명에 의한 다이나믹 어퍼처 구동장치의 제2 실시형태를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 의한 다이나믹 어퍼처 구동장치의 응용예를 나타낸 블록 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 다이나믹 어퍼처

111 : 피봇

112 : 센서마그네트

113 117 : 제1,2 홀센서

114 : 스토퍼

115 : 구동마그네트

116 : 구동코일

본 발명은 프로젝션 TV 혹은 프로젝터에서 투사렌즈의 광량을 조절하는 다이나믹 어퍼처에 관한 것으로, 보다 상세하게는 홀센서를 이용하여 간단한 구조로 구현가능하면서 주변의 온도변화에 관계없이 정확한 위치 제어가 가능한 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

최근 대화면, 고화질 디스플레이 장치는 가장 중요한 이슈(issue)의 하나로 떠오르고 있으며, 그 대표적인 장치로서 프로젝션 TV와 프로젝터를 들 수 있다.

상기 프로젝션 TV와 프로젝터는 광학원리에 의하여 구동되는 것으로서, 도 1은 이러한 프로젝션 TV와 프로젝터의 광학 구조의 일예를 나타낸다.

상기 도 1을 참조하면, 프로젝션 장치는 크게 광을 발생시키는 조명광학계(1a)와, 상기 조명광학계(1a)로부터 입사된 광을 제공영상에 따라서 화소단위로 반 사시켜 영상을 싣는 반사형 디스플레이소자(1b)와, 상기 반사형 디스플레이소자(1b)를 통해 반사된 영상을 스크린에 투사하는 투사광학계(1c)로 구성된다.

상기 조명광학계(1a)는 광을 생성하는 램프와, 생성된 광을 반사시켜 진행경로를 가이드하는 반사경을 포함하는 광원(10)과, 상기 광원(10)에 출사된 광을 반사형 디스플레이소자(1b)에 조명하기 위한 광학렌즈(20)로 구성된다.

상기 광학렌즈(20)는 상기 광원(10)으로부터 출사된 광을 상기 반사형 디스플레이 소자(1b)로 집중시키는 집광렌즈(condensing lens)(21)와, 상기 모여진 광을 균일광으로 바꾸어주면서 광모양을 정형화하는 정형렌즈(shaping lens)(23)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 집광렌즈(21)과 정형렌즈(23)사이에는 회전되면서 특성의 색광을 선별하여 투과시킬 수 있도록 미도시된 구동원에 의해서 일방향 회전구동되고, 원주방향으로 복수개의 칼라필터가 등간격 배치된 칼라휠(22)을 포함한다.

그리고, 상기 디스플레이소자(1b)는 DMD(Digital Micromirror Device)(30)로 구현되는 것으로, 상기 DMD(30)는 프로세서(31)와 메모리(32)가 구비되는 기판(33)상에 탑재되어, 틸트각도에 맞게 상기 조명광학계(1a)와 투사광학계(1c)의 광경로를 분리한다.

이러한 DMD(30)는 미국 TI(Texas Instruments)사가 개발한 빛을 제어하는 반도체를 사용하는 투사형 표시기로써, 이는 실리콘웨이퍼상에 미세한 크기를 갖는 복수의 마이크로 반사미러를 이차원적으로 구비하며, 상기 반사미러는 1미러당 하나의 화소구조를 담당하게 되어 각 화소에 대응되며, 각 화소에 대응하여 배치되는 메모리(32)의 해당 정전계 작용에 의하여, 미러의 경사가 조정되어 화상을 표현한다. 상기 DMD(30)의 반사미러는 10μs(1/100만분의 단위)의 매우 빠른 속도로 틸팅운동되면서 입사된 광의 경로를 2가지 상태(온/오프)로 전환하여 반사한다.

즉, 각 반사미러가 온상태로 틸팅되면, 상기 반사미러에 반사된 광은 상기 투사광학계(1c)의 투사렌즈(projection lens)모듈(40)를 통하여 확대되어 스크린(50)에 조사되고, 상기 반사미러가 오프상태로 틸팅되면, 해당 반사미러로 입사된 광은 스크린(50)에 조사되지 못하게 된다. 상기 DMD(30)는 상기와 같은 반사미러를 각 화소에 대한 영상신호에 따라 독립적으로 틸팅구동시켜 광의 반사각도를 변화시킴으로써, 광을 온/오프시켜 조명광학계(1a)에서 제공된 광에 영상정보를 싣는다.

그리고 투과광학계(1c)는 투사렌즈모듈(40)로 이루어져, 상기 DMD(30)로부터 전달된 영상을 확대시켜 스크린(50)에 결상시킨다.

이때, 투사 렌즈모듈(40)은 도 2에 도시된 바와 같이, 경통(41) 내에 광축을 기준으로 차례대로 배열되며 각각 소정의 직경 및 광학 특성을 갖는 다수의 투사렌즈(42)로 이루어져, 상기 DMD(30)으로부터 입사되는 영상이 소정 거리 떨어져 있는 스크린(50)상에 선명하게 맺히도록 확대시킨다. 이때, 투사 영상의 촛점거리는 상기 다수 투사렌즈(42)간의 간격을 조절함으로서 조절가능하다.

더불어, 상기 다수 투사렌즈(42)들의 사이에 광량을 조절하기 위한 어퍼처(43)을 구비하여, 투사영상이 적절한 명암비를 갖도록 광량을 조절한다. 이때, 정밀한 명암비 조절을 위해서, 상기 어퍼처(43)는 임의 각도(예를 들어, 30도)내에서, 128 스텝의 높은 분해능으로 위치 제어될 수 있어야 하며, 일반적으로 정밀 위 치 제어를 위해 보이스 코일 모터(Voice coil motor, 이하 VCM이라 한다)(44)를 이용하여 어퍼처(43)를 회전시킨다.

도 3은 종래 어퍼처의 위치 제어구조를 나타낸 것으로서, 종래의 어퍼처 구동장치(110)는 어퍼처와 일체로 구현되어 좌우로 회전동작하는 피봇(111)과, 상기 피봇(111)의 회전 각도별로 다른 자기 세기를 제공하는 센서 마그네트(112)와, 상기 피봇(111)과 일체로 회전하고 상기 센서 마그네트(112)에서 제공되는 자기장의 세기를 전기신호로 변환하는 홀센서(113)와, 상기 피봇(111)의 회전 범위의 한계 위치에 설치되어 임계값 이상으로 회전하는 피봇(111)을 정지시키는 스토퍼(114)와, 상기 피봇(111)의 타측 단부의 회전 경로 상에 위치하는 구동 마그네트(115)와, 상기 구동마그네트(115)와 대향하도록 상기 피봇(111)의 하단부에 구비되고 상기 구동마그네트(115)와의 전자기적 작용에 의하여 구동전류량에 따라서 피봇(111)을 회전시키는 구동코일(116)으로 이루어진다. 상기 구동마그네트(115) 및 구동코일(116)은 VCM에 해당된다.

상기 어퍼처 구동장치는 구동코일(116)로 전류를 인가하여, 피봇(111)을 회전시키면서, 센서마그네트(112)와 홀센서(113)을 통해 피봇(111)의 위치를 검출하여, 상기 피봇(111)이 지시된 위치로 움직이도록 피드백 제어한다.

종래의 어퍼처 위치 검출 과정을 설명하면, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 구동코일(115)에 전류를 인가시키지 않은 초기상태에서, 피봇(111)은 스토퍼(114)에 의해서 정지상태에 있게 되며, 이때의 홀센서(113)의 출력을 기준값으로 저장하고, 이 후, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 피봇(111)이 소정각도로 회전하 면 홀센서(113)의 출력이 변화되고, 상기 저장된 기준값과 상기 홀센서(113)의 출력의 차이로부터 피봇(111)의 회전각도를 예측한다.

그런데, 상기와 같이 홀센서(113)를 이용하여 위치를 검출하는 경우, 주변온도가 변화되면 상기 피봇(111)의 회전각도에 대응하는 센서마그네트(112)의 착자세기가 변화되기 때문에, 피봇(111)이 동일 위치에 있더라도 주온도에 따라서 홀센서(113)의 출력값이 달라지게 되며, 결과적으로 위치 피드백값이 온도에 따라 달라져 어퍼처 구동에 대한 신뢰성이 떨어진다는 단점이 있다.

이외에, 상기 홀센서를 대신하여 온도영향을 받지 않는 광센서나 MR 엔코더등을 이용하여 위치 제어를 할 수 도 있으나, 이 경우, 비용이 고가이고, 회로 및 기구물의 구성이 복잡해진다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 홀센서를 이용하여 간단한 구조로 구현가능하면서 주변의 온도변화에 관계없이 정확한 위치 제어가 가능한 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 다이나믹 어퍼처를 회전시켜 투사광학계의 광량을 조절하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치에 있어서, 상 단부가 상기 다이나믹 어퍼처에 연결되어 소정 회전각내에서 좌우로 회전되도록 구성된 회전수단; 소정의 전기신호에 따라서 상기 회전수단을 좌우로 회전시키는 구동수단; 홀효과를 이용하여 상기 회전수단의 위치를 검출하는 제1 감지 수단; 및 온도변화에 따른 상기 제1 감지수단의 동작 오류를 검출하는 제2감지수단을 포함하여 이루어진다.

상기 본 발명에 의한 다이나믹 어퍼처 구동 장치에 있어서, 제1 감지 수단은, 상기 회전수단의 회전경로와 평행하게 배치되며, 길이방향을 따라 착자세기가 선형적으로 변화되어 회전수단의 회전각도별로 다른 착자세기를 제공하는 센서마그네트; 및 상기 회전수단과 일체로 회전하면서, 상기 센서마그네트에서 제공된 자기 세기를 전기신호로 변환하는 제1홀센서로 이루어지거나, 상기 회전수단의 회전에 의하여 회전수단과의 간격이 변화되도록 소정 위치에 고정 설치되며 일정한 착자세기를 갖는 센서마그네트; 상기 회전수단과 일체로 회전하면서, 회전각도에 따라 변화되는 상기 센서마그네트의 자기 세기를 전기신호로 변환하는 제1홀센서로 이루어질 수 있다.

더하여, 상기 본 발명의 다이나믹 어퍼처 구동 장치에 있어서, 상기 제2 감지수단은, 상기 센서마그네트와 일정 거리 이격된 위치에 고정설치되어, 센서마그네트의 착자 세기 변화를 검출하는 제2홀센서로 구현된다.

또한, 본 발명에 의한 다이나믹 어퍼처 구동 장치는, 상기 제2 감지수단의 출력값의 변화로부터 온도변화에 따른 제1 감지수단의 특성 변화량을 산출하여, 제1 감지수단의 위치 검출 오류를 보상하는 온도보상값을 출력하는 온도보상수단; 및 상기 온도보상값을 이용하여 제1감지수단의 위치검출값의 오류를 보정하고, 위치지시값을 입력받아, 상기 위치지시값과 보정된 위치 검출값을 비교하여 상기 회전수단이 지시된 위치에 도달하도록 구동수단을 제어하는 구동제어수단을 더 포함하여 구성할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 어퍼처에 연결된 회전수단의 회전각도별로 다른 세기의 자기력를 제공하는 센서마그네트와, 회전수단상에 설치되어 회전수단의 회전에 의해 변화된 자기세기를 전기신호로 변환하는 제1홀센서와, 상기 센서마그네트와 일정 간격 이격된 위치에 고정설치되어 센서마그네트의 자기력을 전기신호로 변환하는 제2홀센서를 이용하여 회전위치를 검출하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 제어 방법에 있어서, 다이나믹 어퍼처의 구동전 소정 온도에서의 상기 제2홀센서의 출력을 기준값으로 저장하는 단계; 회전수단의 위치지시값을 입력받는 단계; 상기 제1홀센서를 통해 회전수단의 현재 위치를 검출하는 단계; 상기 제2홀센서의 출력과 상기 저장된 기준값을 비교하여, 그 편차에 대응하는 온도 보상값을 산출하는 단계; 상기 제1 홀센서를 통해 검출된 위치검출값을 상기 온도 보상값으로 보상하여, 온도 보상된 위치를 산출하는 단계; 및 상기 온도 보상된 현재 위치와 상기 위치지시값을 비교하여, 지시된 위치에 어퍼처가 도달되도록 회전수단을 움직이는 단계를 포함하는데 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 홀효과를 이용하여 어퍼처 위치를 제어하는 다이나믹 어퍼처 구동장치에 있어서, 온도변화에 의한 센서 마그네트의 특성 변화를 검출함으로서, 이를 통해 위치 검출의 오류를 보정하고, 그결과 어퍼처의 정밀한 제어를 가능케한 것이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의하여 개선된 다이나믹 어퍼처 구동장치의 실시형태를 보인 것이다.

먼저, 도 5a를 참조하면, 본 발명의 다이나믹 어퍼처 구동장치는, 상단부가 투사광학계(1c)의 투사렌즈모듈(40)내부에 위치한 어퍼처와 일체로 연결되어, 소정 회전 각도 범위내에서 좌우로 회전가능하도록 형성된 피봇(111)과, 상기 피봇(111)과 소정 간격 이격된 위치에 그 길이방향이 회전경로와 평행하도록 배치되고, 길이방향을 따라 착자세기가 선형적으로 변화되어 피봇(111)의 회전각도 별로 다른 세기의 자기력을 제공하는 센서마그네트(112)와, 상기 피봇(111)과 일체로 회전하면서 상기 센서마그네트(112)에서 제공되는 피봇(111)의 위치별 착자세기를 전기신호로 변환하는 제1홀센서(113)와, 상기 피봇(111)의 하단부의 회전경로를 따라 배치되는 구동 마그네트(115)와, 상기 피봇(111)의 하단부에 형성되어 구동전류 인가에 따라 전자기력이 발생되어 상기 구동마그네트(115)를 따라 좌우로 회전하는 구동코일(116)과, 상기 센서마그네트(112)로부터 일정 거리 이격된 위치에 고정 설치되어, 상기 센서마그네트(112)에서 발생된 자기 세기를 전기신호로 변환하는 제2홀센 서(117)로 이루어진다.

상기 구성에 있어서, 피봇(111)은 어퍼처와 일체로 형성되며 소정 각도 범위내에서 좌우로 회전하는 회전수단이며, 구동마그네트(115)와 구동코일(116)은 VCM 방식에 의해 상기 피봇(111)을 회전시키는 구동수단이다.

그리고, 상기 센서마그네트(112)와 제1홀센서(113)는 회전수단의 회전각도를 검출하기 위한 제1 감지수단에 해당되며, 제2 홀센서(117)는 상기 제1 감지수단의 온도변화에 따른 특성 변화를 감지하기 위한 제2 감지수단에 해당된다.

상기와 같이 구성된 다이나믹 어퍼처 구동장치에서의 위치 검출 및 온도 보상 작용은 다음과 같다.

상기 센서마그네트(112)는 길이 방향을 따른 착자세기가 선형적으로 변화되어, 피봇(111)의 회전각도별로 다른 세기의 자기력을 발생시킨다. 이때, 제1홀센서(113)은 피봇(111)과 일체로 회전하면서 상기 센서마그네트(112)에서 발생된 자기 세기를 전류신호로 변환한다. 더불어, 상기 제1홀센서(113)로부터 출력된 전류량은 홀효과에 의하여 센서마그네트(112)에서 제공된 자기 세기에 따라 변화되므로, 상기 제1홀센서(113)로부터 출력된 전류신호는 피봇(111)의 회전각도에 대응되며, 상기 피봇(111)의 회전각도는 어퍼처의 위치에 대응되므로, 결과적으로 제1홀센서(113)의 출력전류는 어퍼처의 위치를 나타내게 된다. 따라서, 상기 제1홀센서(113)의 출력전류를 어퍼처의 위치값으로 이용한다.

그런데, 상기 제1홀센서(113)의 출력전류의 기준이 되는 센서마그네트(112) 의 착자 세기는 앞서 설명한 바와 같이 주변 온도에 따라 변화될 수 있다.

이에 상기 센서마그네트(112)를 기준으로 한 제2홀센서(117)의 위치는 고정되어 있기 때문에, 센서마그네트(112)의 특성이 변화되지 않는 경우, 즉, 주변 온도가 변화되지 않으면 제2홀센서(117)의 출력은 변화되지 않으며, 반대로 센서마그네트(112)의 자체 특성이 변화되는 경우, 즉, 주변온도가 변화되는 경우 제2홀센서(117)의 출력이 달라지게 된다. 따라서, 상기 제2홀센서(117)의 출력을 체크함으로서, 센서마그네트(112)의 특성 변화 여부 및 그 정도를 파악할 수 있게 된다.

다음으로, 도 5b는 본 발명에 의한 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 다른 실시형태를 나타낸 것으로서, 이는 위치 검출 원리에 있어서 상기 도 5a의 구동장치와 다소 차이가 있다.

상기 도 5b를 참조하면, 본 발명의 제2실시형태에 의한 다이나믹 어퍼처 구동장치는, 상단부가 투사광학계(1c)의 투사렌즈모듈(40)내부에 위치한 어퍼처와 일체로 연결되어 소정 회전 각도 범위내에서 좌우로 회전가능하도록 형성된 피봇(111)과, 상기 피봇(111)의 회전에 의하여 피봇(111)과의 거리가 변화되도록 소정 위치에 고정 설치되며 일정한 착자세기를 갖는 센서마그네트(112')와, 상기 피봇(111)과 일체로 회전하면서 상기 피봇(111)의 회전위치에 따라 달라지는 센서마그네트(112')에서 제공된 착자세기를 전기신호로 변환하는 제1홀센서(113')와, 상기 피봇(111)의 하단부의 회전경로를 따라 배치되는 구동 마그네트(115)와, 상기 피봇(111)의 하단부에 형성되어 구동전류 인가에 따라 전자기력이 발생되어 상기 구동 마그네트(115)를 따라 좌우로 회전하는 구동코일(116)과, 상기 센서마그네트(112')로부터 일정 거리 이격된 위치에 고정 설치되어 상기 센서마그네트(112')에서 발생된 자기 세기를 전기신호로 변환하는 제2홀센서(117')로 이루어진다.

앞서와 마찬가지로, 상기 구성 요소 중, 피봇(111)은 어퍼처와 일체로 형성되며 소정 각도 범위내에서 좌우로 회전하는 회전수단에 해당되며, 구동마그네트(115)와 구동코일(116)은 VCM 방식에 의해 상기 피봇(111)을 회전시키는 구동수단에 해당된다. 그리고, 상기 센서마그네트(112')와 제1홀센서(113')는 회전수단의 회전각도를 검출하기 위한 제1 감지수단에 해당되며, 제2 홀센서(117')는 상기 제1 감지수단의 온도변화에 따른 특성 변화를 감지하기 위한 제2 감지수단에 해당된다.

상기 제2실시형태에 따른 다이나믹 어퍼처 구동장치에서의 위치 검출 및 온도 보상 작용은 다음과 같다.

상기 센서마그네트(112')는 일정한 착자세기를 구비하는 것으로서, 상기 센서마그네트(112')에서 제공된 자기 세기는 센서마그네트(112')에 근접할 수 록 커지며, 센서마그네트(112')로부터 멀어질 수 록 작아진다. 더불어, 피봇(111)은 소정 각도범위내에서 회전하면서, 회전각도에 따라 상기 센서마그네트(112')의 거리가 달라진다. 따라서, 상기 피봇(111)과 일체로 회전하는 제1홀센서(113')로부터 출력되는 전류는 피봇(111)의 회전 각도에 따라서 달라지게 되며, 결과적으로, 상기 제1홀센서(113')의 출력전류로부터 피봇(111)의 회전각도, 즉 어퍼처의 위치를 알 수 있게 된다.

이때, 상기 피봇(111)의 회전각도별 센서마그네트(112')와의 거리 변화, 즉, 자기 세기의 변화가 선형적으로 나타나게 하는 것이 바람직하며, 이 경우, 상기 제1홀센서(113')의 출력전류의 신호처리가 용이해질 수 있다.

그리고, 상기 제2홀센서(117')는 고정설치된 것으로서, 센서마그네트(112')와의 거리가 일정하기 때문에, 상기 센서마그네트(112')의 특성이 변화되지 않는 한, 일정한 전류량이 출력된다. 반대로, 주변 온도변화에 의하여 센서마그네트(112')의 착자세기가 변화되는 경우, 해당 자기 세기를 전기신호로 변환하는 제2홀센서(117')의 출력전류에 변화가 나타난다. 따라서, 소정 기준 온도에서의 상기 제2홀센서(117')을 출력을 기준으로 하여, 어퍼처 구동시 제2홀센서(117')의 출력변화를 체크함으로서, 온도에 따른 센서마그네트(112')의 특성 변화여부 및 그 변화 정도를 파악할 수 있게 된다.

상술한 도 5a 및 도 5b와 같이 구성된 다이나믹 어퍼처 구동장치를 이용한, 다이나믹 어퍼처의 위치 제어는 다음과 같이 이루어질 수 있다.

먼저, 센서마그네트(112,112')의 특성 변화 여부 및 변화정도를 검출할 수 있도록, 다이나믹 어퍼처의 동작이 개시되기 전, 소정 기준 온도에서의 제2홀센서(117,117')의 출력값을 기준값으로 저장한다.

그리고, 다이나믹 어퍼처의 구동이 시작되어, 피봇(111)에 대한 위치지시값이 제공되면, 상기 지시된 위치로 피봇(111)을 회전시키기 위한 위치 제어가 시작되는데, 상기 위치지시값이 입력된 시점에서 검출된 제2홀센서(117,117')의 검출값 과 상기 기설정된 기준값을 비교하여, 센서마그네트(112,112')에 특성 변화가 일어났는 지를 판단한다.

상기 저장된 기준값과 제2홀센서(117,117')의 현재 출력값 간에 편차가 없다면, 센서마그네트(112,112')의 특성이 변화되지 않은 것이므로 위치 보정없이 제1홀센서(113,113')의 출력값을 그대로 이용하며, 반대로 기준값과 제2홀센서(117,117')의 현재 출력값 간에 편차가 발생되면, 온도 변화에 의해 센서마그네트(112,112')의 특성이 변화된 것이므로, 특성 변화 정도에 따라서 상기 제1홀센서(113)의 위치검출값을 보정한 후, 보정된 위치 값을 이용하여 피봇(111)을 구동시켜야 한다. 즉, 상기 기준값과 제2홀센서(117,117')의 현재 검출값의 편차를 이용하여, 상기 제1홀센서(113,113')의 현재 위치검출값에 대한 온도보상을 수행하고, 이렇게 온도 보상된 위치검출값을 상기 위치지시값과 비교하여 지시된 위치에 도달되도록 구동코일(116)의 전류량을 조절한다.

도 6은 상술한 제어절차를 수행하는 수단이 더 포함된 본 발명에 의한 다이나믹 어퍼처 구동 장치를 나타낸 블럭도이다. 상기 도 6에서는 도 5 (a)에 보인 제1실시형태만을 나타내었으나, 도 5 (b)의 제2실시형태에서도 동일하게 적용가능하다.

상기 도 6을 참조하면, 상기 본 발명의 다이나믹 어퍼처 구동장치는, 기설정된 기준값과 상기 제2홀센서(117)의 검출값을 비교하여, 온도변화에 대한 센서 마그네트(112)의 특성 변화량을 산출하고, 상기 특성 변화량을 온도보상값을 출력하 는 온도보상수단(200)과, 위치지시값을 입력받고 상기 입력된 위치지시값과 상기 제1홀센서(113)의 검출값을 비교하여 피봇(111)이 지시된 위치에 도달하도록 구동코일(116)의 전류를 제어하는 구동제어수단(300)을 더 포함한다.

구체적으로, 상기 온도보상수단(200)은, 상기 제2홀센서(117)의 출력값과 기설정된 기준값을 비교하여 그 편차를 증폭하는 차동증폭부(210)와, 상기 차동증폭부(210)의 출력신호에 대한 이득을 제어하는 루프이득제어부(220)와, 상기 루프이득제어부(220)를 통해 출력된 편차값을 비례적분제어하여, 온도보상값을 산출하는 비례적분제어부(230)와, 상기 비례적분제어부(230)로부터 출력된 온도보상값을 전류신호로 변환출력하는 전압/전류변환부(240)로 이루어진다.

상기 구동제어수단(300)은, 상기 제1홀센서(113)의 출력신호를 전압신호로 변환하는 신호변환부(380)와, 소정의 전압신호로 전달된 위치지시값과 상기 신호변환부(380)의 위치검출값을 비교하여 그 편차를 출력하는 제1연산부(310)와, 상기 제1연산부(310)에서 출력된 편차를 상기 피봇(111)이 회전할 토크값으로 변환하는 토크변환부(320)와, 상기 토크변환부(320)의 출력에 상기 온도보상부(200)의 온도보상값을 합하고, 전류피드백값을 감산하는 제2연산부(330)와, 상기 제2연산부(330)의 출력값을 증폭하는 전류증폭부(340)와, 상기 전류증폭부(340)의 출력신호를 정류하여 상기 구동코일(116)로 인가하는 H-브릿지(350)와, 상기 구동코일(116)에 인가되는 전류를 피드백하여 상기 제2연산부(330)에 제공하는 전류검출부(370)를 포함하여 이루어진다.

상기 구동제어수단(300)은 제2연산부(330)를 통해 상기 온도보상부(200)로부 터 제공된 온도보상값을 합산하여 구동코일(116)의 전류량을 조절한다.

상기 온도보상부(200)는 기설정된 기준값과 상기 제2홀센서(117)에 의해 검출된 검출값에 차이가 있는 지를 검출하여, 그 차에 대응하는 위치 변이분을 보상하는 온도보상값을 출력시킨다. 이때, 비례적분제어부(230)는 센서마그네트(112)의 온도별 착자세기 변화특성을 고려하여, 온도편차를 대응하는 위치변화량으로 변환하는 것으로서, 기준값과 제2홀센서(117)의 출력값과의 편차 대비 온도보상분과의 관계가 설정되어 있다. 더불어, 상기 기준값은 기설정된 소정의 기준온도에서의 제2홀센서(117)의 출력으로 설정할 수 있다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 상기에 한정되지 않고 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않은 한 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 센서마그네트와 홀센서를 이용하여 간단한 구조와 저렴한 비용으로 프로젝터 혹은 프로젝션 TV등에 있어서 투사광학계의 광량을 조절하는 다이나믹 어퍼처를 구동시킬 수 있으며, 더불어, 주변 온도변화에 따른 를 센서마그네트의 특성 변화 여부 및 특성변화량을 체크할 수 있으며, 이로부터 온도보상을 실시하여 온도에 관계없이 항상 안정된 제어 결과를 얻을 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims

다이나믹 어퍼처를 회전시켜 투사광학계의 광량을 조절하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치에 있어서,

상단부가 상기 다이나믹 어퍼처에 연결되어 소정 회전각내에서 좌우로 회전되도록 구성된 회전수단;

소정의 전기신호에 따라서 상기 회전수단을 좌우로 회전시키는 구동수단;

홀효과를 이용하여 상기 회전수단의 위치를 검출하는 제1 감지 수단; 및

온도변화에 따른 상기 제1 감지수단의 동작 오류를 검출하는 제2감지수단으로 이루어지는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 감지 수단은

상기 회전수단의 회전경로와 평행하게 배치되며, 길이방향을 따라 착자세기가 선형적으로 변화되어 회전수단의 회전각도별로 다른 착자세기를 제공하는 센서마그네트; 및

상기 회전수단과 일체로 회전하면서, 상기 센서마그네트에서 제공된 자기 세기를 전기신호로 변환하는 제1홀센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 감지수단은

상기 회전수단의 회전에 의하여 회전수단과의 간격이 변화되도록 소정 위치에 고정 설치되며 일정한 착자세기를 갖는 센서마그네트;

상기 회전수단과 일체로 회전하면서, 회전각도에 따라 변화되는 상기 센서마그네트의 자기 세기를 전기신호로 변환하는 제1홀센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제2 감지수단은

상기 센서마그네트와 일정 거리 이격된 위치에 고정설치되어, 센서마그네트의 착자 세기 변화를 검출하는 제2홀센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 감지수단의 출력값의 변화로부터 온도변화에 따른 제1 감지수단의 특성 변화량을 산출하여, 제1 감지수단의 위치 검출 오류를 보상하는 온도보상값을 출력하는 온도보상수단; 및

상기 온도보상값을 이용하여 제1감지수단의 위치검출값의 오류를 보정하고, 위치지시값을 입력받아, 상기 위치지시값과 보정된 위치 검출값을 비교하여 상기 회전수단이 지시된 위치에 도달하도록 구동수단을 제어하는 구동제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 구동수단은 상기 회전수단과 일체로 형성되어 구동제어수단에 의해 제어된 전류가 인가되는 구동코일과, 상기 구동코일로부터 이격 설치되는 구동 마그네트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 온도보상수단은

상기 제1 감지수단의 출력값과 기설정된 기준값을 비교하여 편차를 산출하는 차동증폭부;

상기 차동증폭부의 출력신호에 대한 이득을 제어하는 루프이득제어부;

상기 루프이득제어부를 통해 입력된 편차값을 비례적분제어하여, 온도보상값을 산출하는 비례적분제어부; 및

상기 비례적분제어부로부터 출력된 온도보상값을 전류신호로 변환출력하는 전압/전류변환부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 구동제어수단은

상기 제1 감지수단로부터 출력된 위치 검출값을 전압신호로 변환하는 신호변환부;

입력된 위치지시값과 상기 신호변환부로부터 인가된 위치검출값을 비교하여 편차를 산출하는 제1연산부;

상기 제1연산부의 출력신호를 토크제어값으로 변환하는 토크변환부;

상기 토크변환부의 출력값에 상기 온도보상부로부터 출력된 온도보상값을 합하고, 상기 합에서 전류피드백값을 감산하는 제2연산부;

상기 제2연산부의 출력을 증폭하는 전류증폭부;

상기 전류증폭부의 출력신호를 정류하여 상기 구동코일로 인가하는 H-브릿지; 및

상기 구동코일에 인가되는 전원전류를 피드백하여 상기 제2연산부에 제공하는 전류검출부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 차동증폭부로 인가되는 기준값은 소정 기준온도에서 나타나는 제2 감지수단의 출력값인 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
어퍼처에 연결된 회전수단의 회전각도별로 다른 세기의 자기를 제공하는 센서마그네트와, 회전수단상에 설치되어 자기 세기를 전기신호로 변환하는 제1홀센서와, 상기 센서마그네트의 자기력변화를 검출하기 위항 상기 센서마그네트와 일정 간격 이격된 위치에 고정설치되는 제2홀센서를 이용하여 회전위치를 검출하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 제어 방법에 있어서,

다이나믹 어퍼처의 구동전 소정 온도에서의 상기 제2홀센서의 출력을 기준값으로 저장하는 단계;

회전수단의 위치지시값을 입력받는 단계;

상기 제1홀센서를 통해 회전수단의 현재 위치를 검출하는 단계;

상기 제2홀센서의 출력과 상기 저장된 기준값을 비교하여, 그 편차에 대응하는 온도 보상값을 산출하는 단계;

상기 제1 홀센서를 통해 검출된 위치검출값을 상기 온도 보상값으로 보상하여, 온도 보상된 위치를 산출하는 단계;

상기 온도 보상된 현재 위치와 상기 위치지시값과 비교하여, 지시된 위치에 어퍼처가 도달되도록 회전수단을 움직이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 제어 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 회전수단을 움직이는 단계는

상기 온도보정된 위치검출값과 위치 지시값을 비교하여, 두 값이 일치되도록 회전수단을 구동시키는 단계인 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 제어 방법.