광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 장치

광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 장치{Apparatus which match the optical modulator display to the detecting sensor}

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 격자 광밸브에 대한 구성도.

도 2a는 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 관계를 설명하기 위한 예시도이고, 도 2b는 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치와 측정용 센서의 부정합을 설명하기 위한 예시도이고, 도 2c는 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합을 설명하기 위한 예시도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 장치의 구성도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 방법의 흐름도.

도 5는 도 4의 회절형 광변조기 디스플레이 장치의 초기화 과정의 흐름도.

도 6은 도 4의 위치 또는 자세 제어량 산출 과정의 흐름도.

도 7은 도 4의 위치 또는 자세 제어 수행 과정의 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 광변조기 디스플레이 장치 102 : 디스플레이 장치 마운트

103~106 : 6축 모터 스테이지 모듈 107 : 조명 렌즈

108 : CCD 카메라 109 : 모션 컨트롤러

110 : 광변조기 구동 드라이버 111 : 제어용 컴퓨터

본 발명은 광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합을 자동으로 수행할 수 있도록 하여 정합에 요구되는 시간을 단축하고, 정확성을 높일 수 있도록 하는 광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 장치에 관한 것이다.

미세기술의 진전에 따라서, 마이크로 머신(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems, 초소형 전기적·기계적 복합체)소자 및 MEMS소자를 조립한 소형기기가 주목되고 있다.

최근에는, 이러한 MEMS 소자를 사용하는 회절형 광변조기가 개발되었다. 도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 회절형 광변조기로서 개발된 격자 광밸브 (GLV:Grating Light Valve)의 구성을 나타낸다.

격자 광밸브(11)는 도 1a에 나타낸 것과 같이, 글래스 기판 등의 절연기판(12)상에 공통의 기판측 전극(13)이 형성되고, 이 기판측 전극(13)에 교차하여 브리지형으로 거는 6개의 빔(14)[14 ₁ , 14 ₂ , 14 ₃ , 14 ₄ , 14 ₅ , 14 ₆ ] 이 병렬 배치되어 구성된다.

브리지부재(15)와, 그 위에 설치된 반사막겸 구동측 전극(16)으로 이루는 빔(14)은 리본으로 통칭되고 있는 부위이다.

기판측 전극(13)과 반사막겸 구동측전극(16)과의 사이에 미소 전압을 인가하면, 전술한 정전현상에 의해 빔(14)이 기판측 전극(13)에 향하여 근접하고, 또, 전압의 인가를 정지하면 이간하여 원래의 상태로 되돌린다.

격자 광밸브(11)는 기판측 전극(13)에 대한 복수의 빔(14)의 근접, 이간의 동작(즉, 1개 거른 빔의 근접, 이간의 동작)에 의해, 광반사막겸 구동측 전극(16)의 높이를 교대로 변화시키고, 광의 회절에 의해 (6개의 빔(14)전체에 대하여 1개의 점광이 조사된다), 구동측전극(16)에서 반사하는 광의 강도를 변조한다.

한편, 위에서 설명한 회절형 광변조기는 여러 응용 분야에 사용될 수 있는데 그 일예로 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.

일반적으로, 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 광원, 조명렌즈, 회절형 광변조기, 프로젝션 시스템, 스크린 등을 포함하고 있다.

광원은 복수의 광원으로 이루어져 있으며, 일예로 적색 광원, 녹색 광원, 청 색 광원으로 이루어져 있다.

다음으로, 조명렌즈는 광원에서 출사되는 광을 선형의 평행광으로 변화시켜 회절형 광변조기로 입사시킨다.

회절형 광변조기는 선형의 평행광이 입사되면 광변조를 수행하여 복수의 회절차수를 갖는 회절광을 형성한다. 이때, 회절형 광변조기가 형성하는 회절광은 각 회절차수에 대하여 살펴볼 때 선형의 회절광을 형성하고 있다. 즉, 회절형 광변조기에서 출사되는 회절광은 스크린에 형성되는 영상의 픽셀을 형성하기 위하여 그에 대응되는 스캐닝 회절 점광이 복수개 모여 선형으로 배열되어 선형의 주사선을 형성한다.

그리고, 프로젝션 시스템은 스캐너를 사용하여 복수개의 스캐닝 회절 점광이 선형으로 배열되어 형성한 선형의 주사선을 스크린에 투사하여 스캐닝하여 2차원 영상을 생성한다.

한편, 이와 같은 회절형 광변조기를 이용하는 디스플레이 장치는 그 구동을 위하여 초기에 회절형 광변조기의 구동 전압 조건과, 스캐너 구동 조건과, 광원 구동 조건 등을 파악할 필요가 있으며, 회절형 광변조기 소자의 초기 단차에 따른 구동 특성의 보정을 위한 파라미터 등의 추출이 필요하다.

위에서 설명한 조건들의 파악과 파라미터 추출을 위해서는 적절한 센서 시스템이 필요하며 이에 따라 도 2a에 도시된 바와 같이 센서 시스템의 측정용 센서(20)와 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치(30)의 정합이 요구된다.

이때, 도 2b에 도시된 바와 같이 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장 치(30)의 투사 영상이 측정용 센서(20)에 정합되지 않는 경우에 도 2c에 도시된 바와 같은 정합이 요구된다.

이러한, 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합은 종래 기술에 따르면 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 출력에 대하여 육안으로 관측하여 수동 정렬로 조작하는 방법을 사용하였다.

그러나, 이러한 수동 정렬은 시간이 많이 걸리고, 정확성도 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합을 자동으로 수행할 수 있도록 하여 정합에 요구되는 시간을 단축하고, 정확성을 높일 수 있도록 하는 광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 광변조기 디스플레이 장치를 실장하기 위한 디스플레이 마운트; 상기 광변조기 디스플레이 장치를 구동하기 위한 광변조기 구동 드라이버; 상기 광변조기 디스플레이 장치에서 투사되는 영상을 촬영하기 위한 검출부; 상기 광변조기 디스플레이 장치를 실장하는 상기 디스플 레이 마운트를 이동시켜 상기 검출부와 정합시키기 위한 스테이지 모듈; 상기 스테이지 모듈을 제어하기 위한 모션 컨트롤러; 및 상기 광변조기 구동 드라이버로 상기 광변조기 디스플레이 장치의 구동 제어신호를 전송하고 상기 검출부에서 검출된 영상에 따라 상기 디스플레이 마운트의 이동량을 산출하여 상기 모션 컨트롤러로 제어 신호를 전송하는 제어용 컴퓨터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이제, 도 3 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 장치에 대하여 상세히 살펴본다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 장치의 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 장치는, 광변조기 디스플레이 장치(101), 디스플레이 장치 마운트(102), 6축 모터 스테이지 모듈(103~106), 조명 렌즈(107), CCD 카메라(108), 모션 컨트롤러(109), 광변조기 구동 드라이버(110), 제어용 컴퓨터(111)를 포함하고 있다.

광변조기 디스플레이 장치(101)는 광원(미도시), 조명렌즈(미도시), 회절형 광변조기(미도시), 프로젝션 시스템(미도시) 등을 포함하고 있다.

광원은 복수의 광원으로 이루어져 있으며, 일예로 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원으로 이루어져 있다. 다음으로, 조명렌즈는 광원에서 출사되는 광을 선형의 평행광으로 변화시켜 회절형 광변조기로 입사시킨다. 회절형 광변조기는 선형의 평 행광이 입사되면 광변조를 수행하여 복수의 회절차수를 갖는 회절광을 형성한다. 그리고, 프로젝션 시스템은 스캐너를 사용하여 복수개의 스캐닝 회절 점광이 선형으로 배열되어 형성한 선형의 주사선을 검출 장치인 CCD 카메라(108)(검출부라고 할 수 있다)에 투사하여 스캐닝하여 2차원 영상을 생성한다.

그리고, 디스플레이 장치 마운트(102)는 윗면이 평평한 면으로 이루어져 있으며, 광변조기 디스플레이 장치(101)를 실장할 수 있다.

여기에서, 디스플레이 장치 마운트(102)는 상하좌우로 움직여 위치를 변화시킬 수 있으며, 각 축에 대하여 회전 가능하도록 설계되어 자세를 제어할 수 있다.

디스플레이 장치 마운트(102)는 상면이 평평한 면으로 형성되어 있으며, 광변조기 디스플레이 장치(101)는 여러가지 접착 수단을 사용하여 상면에 부착될 수 있다.

이러한, 디스플레이 장치 마운트(102)는 6축 모터 스테이지 모듈(103~106)에 부착되어 있으며, 6축 모터 스테이지 모듈(103~106)에 의하여 위치가 제어되고 자세가 제어된다.

한편, 6축 모터 스테이지 모듈(103~106)은 위치 제어 모듈(103, 104)과 자세 제어 모듈(105, 106)로 이루어져 있다.

위치 제어 모듈(103, 104)은 디스플레이 장치 마운트(102)를 상하로 이동시키고, 좌우로 이동시켜 위치를 제어한다.

이러한 위치 제어 모듈(103, 104)은 디스플레이 장치 마운트(102)가 실장되어 있는 위치 제어 스테이지(103)와, 위치 제어 모터(104)로 이루어져 있다.

위치 제어 스테이지(103)는 평평한 판형으로 상면에 디스플레이 장치 마운트(102)가 실장될 수 있으며, 위치 제어 모터(104)에 의해 상하 좌우로 이동하게 되어 위치 제어를 수행한다.

그리고, 자세 제어 모터 스테이지(105, 106)는 디스플레이 장치 마운트(102)의 자세를 Z축 방향과, X 축방향과, Y축 방향으로 이동시켜 자세를 제어한다.

이러한 자세 제어 모터 스테이지(105, 106)는 자세 제어 스테이지(105)와, 자세 제어 모터(106)로 이루어져 있다.

자세 제어 스테이지(103)는 평평한 판형으로 상면에 위치 제어 스테이지(103)가 실장될 수 있으며, 자세 제어 모터(106)에 의해 자세 제어가 수행된다.

다음으로, 렌즈(107)는 광변조기 디스플레이 장치(101)에서 출사되는 회절광을 CCD 카메라(108)의 수광면에 집광시킨다. 이러한 렌즈(107)는 집광 렌즈가 사용될 수 있으며, 광변조기 디스플레이 장치(101)에서 출사되는 투사 영상의 전영상을 CCD 카메라(108)의 수광면에 집광시킨다.

CCD 카메라(108)는 직사각형의 수광면을 구비하고 있으며, 광변조기 디스플레이 장치(101)에서 출사되는 회절광에 의하여 스캐닝되면서 형성되는 영상을 수광하여 출사한다.

이러한 CCD 카메라(108)의 후단에는 수광면(108)을 통하여 수광한 영상을 처리하기 위한 영상 처리 장치(미도시)가 구비되어 있으며, CCD 카메라(108)에서 촬영한 영상은 제어용 컴퓨터(111)로 전달된다.

한편, 제어용 컴퓨터(111)는 회절형 광변조기 디스플레이 장치(101)에 제공 할 패턴 영상 데이터를 저장하고 있으며, 저장된 패턴 영상 데이터를 광변조기 구동 드라이버(110)로 제공한다.

또한, 제어용 컴퓨터(111)는 회절형 광변조기 디스플레이 장치(101)에 광원 제어신호를 출력하고, 스캐너 제어 신호를 출력한다.

또한, 제어용 컴퓨터(111)은 CCD 카메라(108)에서 촬영된 영상 데이터와 패턴 영상 데이터를 이용하여 위치와 자세의 오차량을 계산한 후에 오차량에 따른 6축 모터 스테이지 모듈(103~106)을 구동하기 위하여 구동 제어 신호를 모션 컨트롤러(109)로 전송한다.

다음으로, 모션 컨트롤러(109)는 제어용 컴퓨터(111)로부터 전송받은 오차량에 따른 6축 모터 스테이지 모듈(103~106)을 제어하기 위한 제어량을 결정하여 결정된 제어량에 따른 제어 신호를 위치 제어 모터(104)와, 자세 제어 모터(106)에 제공하여 위치 제어 모터(104)와 자세 제어 모터(106)를 구동한다.

그리고, 광변조기 구동 드라이버(110)는 패턴 영상 데이터를 제어용 컴퓨터(111)로부터 전송받으면 전송받은 패턴 영상 데이터에 따른 회절형 광변조기의 구동 전압을 생성하여 회절형 광변조기를 구동하여 패턴 영상을 형성하도록 한다.

또한, 광변조기 구동 드라이버(110)는 제어용 컴퓨터(111)로부터 광원 제어 신호가 입력되면 입력된 광원 제어 신호에 따라 광원을 구동한다.

또한, 광변조기 구동 드라이버(110)는 제어용 컴퓨터(111)로부터 스캐너 제어 신호가 입력되면 입력된 스캐너 제어 신호에 따라 스캐너를 구동한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 회절형 광변조기 디스플레이 장치와 측정 용 센서의 정합 방법을 나타내는 흐름도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회절형 광변조기 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합 방법은, 회절형 광변조기 디스플레이 장치의 초기화 광정(단계 S110)과, 위치 또는 자세 제어량 산출 과정(단계 S112)과, 위치 또는 자세 제어 수행 과정(단계 S114)으로 구성되어 있다.

(1) 회절형 광변조기 디스플레이 장치의 초기화 과정

회절형 광변조기 디스플레이 장치의 초기화 과정은 도 5를 참조하면 먼저 제어용 컴퓨터(111)가 광변조기 구동 드라이버(110)로 회절형 광변조기 초기화 제어 신호를 전송하여 회절형 광변조기에 대한 초기화를 수행한다(단계 S210).

이때, 광변조기 구동 드라이버(110)은 제어용 컴퓨터(111)의 회절형 광변조기 초기화 제어 신호에 따른 초기화 값을 회절형 광변조기 디스플레이 장치(101)의 회절형 광변조기로 제공하여 초기화를 수행한다. 이와 같은 회절형 광변조기에 대한 초기화의 수행은 회절형 광변조기의 상부/하부 전극을 조정하는 것을 포함한다.

그리고, 제어용 컴퓨터(111)는 광변조기 구동 드라이버(110)로 광원 초기화 제어 신호를 전송하여 광변조기 구동 드라이버(110)이 광원에 대한 초기화를 수행하도록 한다(단계 S212).

이때, 광변조기 구동 드라이버(110)는 제어용 컴퓨터(111)의 광원 초기화 제어 신호에 따른 광원 초기화 값을 회절형 광변조기 디스플레이 장치(101)의 광원으로 제공하여 초기화를 수행한다. 이러한 광원 초기화는 광원을 일정한 전압으로 구 동하는 것을 포함하며, 복수의 광원을 일정한 시간 주기로 제어하는 것을 포함한다.

다음으로, 제어용 컴퓨터(111)는 광변조기 구동 드라이버(110)로 스캐너 초기화 제어 신호를 전송하여 광변조기 구동 드라이버(110)가 스캐너에 대한 초기화를 수행하도록 한다(단계 S214).

이때, 광변조기 구동 드라이버(110)는 제어용 컴퓨터(111)의 스캐너 초기화 제어 신호에 따른 초기화 값을 회절형 광변조기 디스플레이 장치(101)의 스캐너로 제공하여 초기화를 수행한다. 이러한, 스캐너에 대한 초기화는 스캐너의 스캐닝 지점을 초기화하는 것을 포함한다.

(2) 위치 또는 자세 제어량 산출 과정

위치 또는 자세 제어량 산출 과정은 도 6을 참조하면, 먼저 제어용 컴퓨터(111)가 패턴 영상 데이터를 광변조기 구동 드라이버(110)으로 전송한다. 여기에서 제어용 컴퓨터(111)가 이용할 수 있는 패턴 영상 데이터는 줄무늬 패턴 영상 데이터가 있을 수가 있고, 직사각형의 모서리의 구별을 뚜렷하게 할 수 있는 패턴 영상 데이터가 있을 수 있다.

그러면, 광변조기 구동 드라이버(110)는 제어용 컴퓨터(111)로부터 전송받은 패턴 영상 데이터에 따른 회절형 광변조기의 구동 전압을 생성하여 생성된 구동 전압을 회절형 광변조기에 출력하여 회절형 광변조기를 구동한다(단계 S222).

이와 같은 광변조기 구동 드라이버(110)의 구동에 의하여 회절형 광변조기가 구동되면 그에 따른 패턴 영상이 생성되며 생성된 영상은 렌즈(107)를 통하여 CCD 카메라(108)의 수광면에 집광된다.

이후에, CCD 카메라(108)는 회절형 광변조기 디스플레이 장치(101)에서 생성한 영상 데이터를 수광하여 수광된 영상 데이터를 영상 처리하여 제어용 컴퓨터(111)로 전송한다(단계 S224).

그리고, 제어용 컴퓨터(111)는 CCD 카메라(108)로부터 촬영된 영상 데이터가 입력되면 입력된 영상 데이터를 패턴 영상 데이터와 비교한다(단계 S226).

이러한 제어용 컴퓨터(111)는 CCD 카메라(108)로부터 촬영된 영상 데이터와 패턴 영상 데이터를 비교하여 비교 결과 위치 오차량과 자세 오차량을 산출한다(단계 S228). 여기에서 제어용 컴퓨터(111)가 CCD 카메라(108)로부터 촬영한 영상 데이터와 패턴 영상 데이터를 비교하는데 있어 수평 이동이나 수직 이동을 이용하여 위치 오차량을 계산하며, 수평이나 수직의 기울어짐을 이용하여 자세 오차량을 계산한다.

(3) 위치 또는 자세 제어 수행 과정

위치 또는 자세 제어 수행 과정은 도 7을 참조하면, 먼저 제어용 컴퓨터(111)가 계산된 위치 오차량을 모션 컨트롤러(109)로 출력하며(단계 S230), 모션 컨트롤러가 위치 오차량에 따른 위치 제어량을 산출한다(단계 S232).

그리고, 모션 컨트롤러가 위치 제어량에 따른 위치 제어 신호를 위치 제어 모터(103)으로 출력하여(단계 S234) 위치 제어 모터(103)의 구동에 의해 회절형 광 변조기 디스플레이 장치(101)의 위치가 제어되도록 한다(단계 S236).

이후에, 제어용 컴퓨터(111)가 계산된 자세 오차량을 모션 컨트롤러(109)로 출력하며(단계 S238), 모션 컨트롤러가 자세 오차량에 따른 자세 제어량을 산출한다(단계 S240).

그리고, 모션 컨트롤러가 자세 제어량에 따른 자세 제어 신호를 자세 제어 모터(103)로 출력하여(단계 S242) 자세 제어 모터(103)의 구동에 의해 회절형 광변조기 디스플레이 장치(101)의 자세가 제어되도록 한다(단계 S244).

물론, 여기에서는 일예로 위치 제어와 자세 제어를 서로 다르게 수행하도록 하였으나, 동시에 수행하도록 할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합을 자동으로 수행할 수 있도록 하여 정합에 요구되는 시간을 단축할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치와 측정용 센서의 정합을 자동으로 수행할 수 있어 정확성을 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.