KR100615978B1 - 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 진동 저감 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투사렌즈의 광량을 조절하는 다이나믹 어퍼처에 관한 것으로, 보다 상세하게는 급격한 위치 변화 명령에도 자체 진동이 최소화된 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 진동 저감 방법에 관한 것이다. 다이나믹 어퍼처 구동 장치는 회전수단, 구동수단, 감지수단 및 구동제어수단을 포함하되, 위치제어신호는 목표위치신호가 구동제어수단 내의 RC 적분회로를 통해 상승 시간 및 하강 시간이 증가하여 회전수단이 명령받은 위치에 도달할 때의 진동을 최소화시키는 신호인 것을 특징으로 한다.

다이나믹 어퍼처, 진동, 구동 장치, RC 적분회로

Description

다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 진동 저감 방법{Dynamic aperture driving apparatus and Method for decreasing vibration}

도 1은 일반적인 프로젝션 장치의 광학 구조를 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 프로젝션 장치의 투사광학계의 광엔진 구조도.

도 3은 종래 다이나믹 어퍼처 구동 장치를 간략히 도시한 도면.

도 5는 종래의 다이나믹 어퍼처 구동 장치에의 목표위치신호, 코일인가전류 및 실제 회전수단의 위치의 시간 응답 파형을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 RC 적분회로를 포함한 다이나믹 어퍼처 구동 장치를 도시한 도면.

도 7은 기본적인 RC 적분회로의 회로도.

도 8은 RC 적분회로의 계단 입력에 대한 계단 응답을 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목표위치신호, RC 회로를 통한 변환신호, 코일인가전류 및 회전수단 위치를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 다이나믹 어퍼처

111 : 피봇 112 : 센서 마그네트

113 : 홀센서 114 : 스토퍼

115 : 구동 마그네트 116 : 구동코일

600 : 구동제어수단

610 : RC 적분회로

본 발명은 투사렌즈의 광량을 조절하는 다이나믹 어퍼처에 관한 것으로, 보다 상세하게는 급격한 위치 변화 명령에도 자체 진동이 최소화된 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 진동 저감 방법에 관한 것이다.

최근 대화면, 고화질 디스플레이 장치로써 프로젝션 TV와 프로젝터가 각광받고 있다. 프로젝션 TV와 프로젝터는 광학원리에 의하여 구동되는 것으로써, 도 1은 이러한 프로젝션 TV와 프로젝터의 광학 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 프로젝션 장치는 조명광학계(1a), 반사형 디스플레이소자(1b) 및 투사광학계(1c)를 포함하여 구성된다.

조명광학계(1a)는 광을 발생시키는 부분으로써, 조명광학계(1a)는 광을 생성하는 램프(도시되지 않음), 생성된 광을 반사시켜 진행경로를 가이드하는 반사경을 포함하는 광원(10) 및 광원(10)에 출사된 광을 반사형 디스플레이소자(1b)에 조명 하기 위한 광학렌즈(20)를 포함하여 구성된다.

반사형 디스플레이소자(1b)는 조명광학계(1a)로부터 입사된 광을 제공영상에 따라 화소 단위로 반사시켜 영상을 싣는 부분으로써, 빛을 제어하는 반도체를 사용하는 투사형 표시기인 DMD(Digital Micromirror Device)(30)로 구현된다. DMD(30)는 프로세서(31)와 메모리(32)가 구비되는 기판(33) 상에 탑재되어, 틸트각도에 맞게 조명광학계(1a)와 투사광학계(1c)의 광경로를 분리한다.

투사광학계(1c)는 반사형 디스플레이소자(1b)를 통해 반사된 영상을 스크린에 투사하는 부분으로써, 투사렌즈모듈(40)로 이루어져 DMD(30)로부터 전달된 영상을 확대시켜 스크린(50)에 결상시킨다.

여기서, 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, DMD(30)으로부터 입사되는 영상이 소정 거리 떨어져 있는 스크린(50) 상에 선명하게 맺히도록 확대시킨다.

이 때, 다수의 투사렌즈(42) 사이에 광량을 조절하기 위한 어퍼처(43)를 구비하여, 투사영상이 적절한 명암비를 갖도록 광량을 조절한다. 이때, 정밀한 명암비 조절을 위해서, 상기 어퍼처(43)는 소정의 임의 각도(예를 들어, 30도) 내에서 다수 스텝의 높은 분해능으로 위치 제어되어야 한다. 이를 위해 일반적으로 정밀 위치 제어를 위해 보이스 코일 모터(Voice coil motor, 이하 'VCM'이라 한다)(44)를 이용하여 어퍼처(43)를 회전시킨다.

도 3은 종래 다이나믹 어퍼처 구동 장치를 간략히 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 종래 다이나믹 어퍼처 구동 장치는 회전수단, 구동수단, 감지수단 및 구동제어수단을 포함하여 구성된다.

회전수단은 다이나믹 어퍼처 구동 장치(110)는 어퍼처와 일체로 구현되어 소정의 각도 내에서 좌우로 회전동작하는 피봇(111)으로 이루어진다.

구동수단은 피봇(111)의 타측 단부의 회전 경로 상에 위치하는 구동 마그네트(115)와, 구동 마그네트(115)와 대향하도록 피봇(111)의 하단부에 구비되고 구동 마그네트(115)와의 전자기적 작용에 의한 구동전류의 크기에 따라서 피봇(111)을 회전시키는 구동코일(116)을 포함한다. 여기서, 일반적으로 구동수단은 VCM에 해당된다.

감지수단은 피봇(111)의 회전 각도별로 다른 자기 세기를 제공하는 센서 마그네트(112)와, 피봇(111)과 일체로 회전하고 센서 마그네트(112)에서 제공되는 자기장의 세기를 전기신호로 변환하는 홀센서(113)를 포함한다.

구동제어수단은 구동코일(116)로 전류를 인가하여, 피봇(111)을 회전시키면서, 센서 마그네트(112)와 홀센서(113)을 통해 피봇(111)의 현재위치를 검출하여, 피봇(111)이 명령받은 위치로 움직이도록 피드백 제어한다.

여기에 추가로 피봇(111)의 회전 범위의 한계 위치에 설치되어 임계값 이상으로 회전하는 피봇(111)을 정지시키는 스토퍼(114)가 포함될 수 있다.

다이나믹 어퍼처 위치 검출 과정은 다음과 같다. 도 3에 도시된 바와 같이, 구동코일(115)에 전류를 인가시키지 않은 상태에서, 회전수단(111)은 스토퍼(114)에 의해서 정지상태에 있게 되며, 이때의 홀센서(113)의 출력을 기준값으로 한다. 이 후, 도 4b에 도시된 바와 같이 회전수단(111)이 명령받은 위치에 해당하는 각도로 회전하면 홀센서(113)의 출력이 변화되고, 정지상태에서의 기준값과 현재 홀센서(113)의 출력의 차이로부터 회전수단(111)의 회전각도를 측정한다.

이러한 다이나믹 어퍼처는 주로 광엔진 내에 장착되어 입사광량을 조절한다. 동작원리는 광입사각도 범위 내에서 256등분하여 영상신호에 따른 PWM DUTY 신호에 의해 0 스텝에서부터 255 스텝까지 위치 제어를 한다. 0 스텝인 경우가 도 3에 도시된 바와 같이 빛이 입사되는 영역(100)을 가장 많이 가리게 되어 입사광량이 가장 적으며, 255 스텝인 경우가 도 4에 도시된 바와 같이 빛이 입사되는 영역(100)을 가장 적게 가리게 되어 입사광량이 가장 많다. 0 스텝과 255 스텝의 역할이 반대일 수도 있다.

이 때, PWM DUTY 신호의 변화 주기가 빨라질수록 응답시간이 빨라진 변화 주기에 대응하여야 하는 상황이 연출된다. 예를 들어 프로젝션 TV 화면에 번개 치는 장면 등을 디스플레이하고자 할 때에 매우 짧은 시간 내에 0 스텝에서 255 스텝을 왕복해야 하는 최악의 상황이 연출된다.

이 때, 매우 짧은 시간 동안 위치가 변환되면서 오버슈트(overshoot)가 없고, 응답시간이 빨라지도록 구동코일(116)에 역전류가 유입되면서 브레이킹(breaking)을 하게 된다. 이 때 순간 진동이 최대가 되며, 발생한 진동은 광엔진 내부에서 소음으로 변환되어 프로젝션 TV에 있어서 큰 단점이 된다.

따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 제어 입력이 펄스(pulse)일 때 진동 발생이 없도록 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 진동 저감 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은 진동 발생을 줄여 프로젝션 TV 내에서 소음이 작아질 수 있는 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 진동 저감 방법을 제공하고자 한다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 다이나믹 어퍼처를 회전시켜 입사광량을 조절하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치에 있어서, 상단부가 상기 다이나믹 어퍼처에 연결되어 소정 회전각 내에서 좌우로 회전되도록 구성된 회전수단; 소정의 전기신호에 따라 상기 회전수단을 좌우로 회전시키는 구동수단; 상기 회전수단의 현재위치를 검출하는 감지수단; 및 입력받은 목표위치신호에 상응하는 목표위치와 상기 감지수단에서 검출한 현재위치를 비교하여 상기 회전수단이 상기 목표위치에 도달하도록 상기 구동수단을 제어하는 위치제어신호를 생성하는 구동제어수단을 포함하되, 상기 회전수단의 회전으로 인한 진동이 소정 기준 이하가 되도록 설정된 상기 회전수단의 속도에 상응하여 상기 구동제어수단은 상기 목표위치신호의 상승 시간 및 하강 시간을 증가시킨 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 구동수단은 상기 회전수단과 일체로 형성되어 상기 구동제어수단에 의해 생성된 상기 위치제어신호가 인가되는 구동코일; 및 상기 구동코 일로부터 이격 설치되는 구동 마그네트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동제어수단은 상기 감지수단에서 검출된 현재위치에 대한 값을 전압신호로 변환하는 신호변환부; 입력된 상기 목표위치신호의 상승 시간 및 하강 시간을 증가시키는 RC 적분회로; 상기 RC 적분회로를 통해 상승 시간 및 하강 시간이 증가한 목표위치신호에 의한 목표위치와 상기 신호변환부로부터 인가된 현재위치를 비교하여 편차를 산출하는 제1 연산부; 상기 제1 연산부의 출력신호를 토크제어값으로 변환하는 토크변환부; 상기 토크변환부의 출력값에 상기 위치제어신호의 피드백값을 감산하는 제2 연산부; 상기 제2 연산부의 출력을 증폭하는 신호증폭부; 상기 신호증폭부의 출력신호를 정류하여 상기 구동코일에 인가하는 H-브릿지; 및 상기 구동코일에 인가되는 신호를 피드백하여 상기 제2 연산부에 제공하는 신호검출부를 포함할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 감지수단은 상기 회전수단의 회전경로와 평행하게 배치되며, 길이방향을 따라 착자세기가 선형적으로 변화되어 회전수단의 회전각도별로 다른 착자세기를 제공하는 센서마그네트; 및 상기 회전수단과 일체로 회전하면서, 회전각도에 따라 변화되는 상기 센서마그네트의 자기 세기를 전기신호로 변환하는 홀센서를 포함하거나, 또는 상기 감지수단은 상기 회전수단의 회전에 의하여 상기 회전수단과의 간격이 변화되도록 소정 위치에 고정 설치되며 일정한 착자세기를 갖는 센서마그네트; 및 상기 회전수단과 일체로 회전하면서, 회전각도에 따라 변화되는 상기 센서마그네트의 자기 세기를 전기신호로 변환하는 홀센서를 포함할 수 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상단부가 다이나믹 어퍼처에 연결되어 소정 회전각 내에서 좌우로 회전되도록 구성된 회전수단과, 소정의 전기신호에 따라 상기 회전수단을 좌우로 회전시키는 구동수단과, 상기 회전수단의 현재위치를 검출하는 감지수단과, 입력받은 목표위치신호에 상응하는 목표위치와 상기 감지수단에서 검출한 현재위치를 비교하여 상기 회전수단이 상기 목표위치에 도달하도록 상기 구동수단을 제어하는 위치제어신호를 생성하는 구동제어수단을 포함하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 진동 저감 방법에 있어서, (a) 상기 구동제어수단이 목표위치신호를 입력받는 단계; (b) 상기 목표위치신호가 RC 적분회로를 통해 상승 시간 및 하강 시간이 증가한 신호로 변환되는 단계; (c) 상기 감지수단에서 검출한 현재위치와, 상기 (b) 단계에서 변환된 신호에 의한 목표위치를 비교하여 상기 회전수단을 목표위치에 도달하도록 상기 구동수단을 제어하는 상기 위치제어신호를 생성하는 단계; 및 (d) 상기 위치제어신호에 따라 상기 구동수단이 상기 회전수단을 회전시키는 단계를 포함하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 진동 저감 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 구동수단은 상기 회전수단과 일체로 형성되어 상기 구동제어수단에 의해 생성된 상기 위치제어신호가 인가되는 구동코일; 및 상기 구동코일로부터 이격 설치되는 구동 마그네트를 포함할 수 있고, 상기 (c) 단계는 (c-1) 상기 (b) 단계에서 변환된 신호에 상응하는 목표위치와 상기 신호변환부로부터 인가된 현재위치를 비교하여 편차를 산출하는 단계; (c-2) 상기 편차를 토크제어값으로 변환하는 단계; (c-3) 상기 토크제어값에 상기 위치제어신호의 피드백값을 감산 하고 증폭하여 출력하는 단계; (c-4) 상기 출력신호를 정류하여 상기 구동코일에 인가하는 단계; 및 (c-5) 상기 구동코일에 인가되는 신호를 피드백하여 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다. 이하, 본 발명에 따른 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 진동 저감 방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 종래의 다이나믹 어퍼처 구동 장치에의 목표위치신호, 코일인가전류 및 실제 회전수단의 위치의 시간 응답 파형을 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 목표위치신호는 주기적으로 0 스텝과 255 스텝을 왕복하라는 신호를 보낸다. 상기 목표위치신호는 PWM DUTY 신호이므로, 0 스텝에서 255 스텝으로 변화하는 경우 계단 입력 형태(사각 파형)가 된다.

상기와 같은 목표위치신호가 들어온 경우에 종래의 다이나믹 어퍼처 구동 장치에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 목표위치신호가 구동제어수단으로 입력된다. 감지수단은 회전수단의 회전각도에 따른 현재위치를 검출한다. 감지수단이 검출한 현재위치인 0 스텝과 목표위치신호에 의한 목표위치 255 스텝을 비교하면 그 차이가 255 스텝이다. 이는 회전수단이 회전가능하도록 미리 정해진 임의 각도(예를 들 어, 30도) 내에서 한계 위치의 일측에서 한계 위치의 타측으로의 이동을 의미한다. 따라서, 회전수단이 255 스텝에 해당하는 최대 회전각도만큼의 회전을 할 수 있도록 토크를 발생시키는 코일인가전류를 발생시킨다. 여기서, 코일인가전류는 0 스텝에서 255 스텝으로의 변화에 상응하는 크기를 가지는 바 최대 전류가 될 것이다. 상기 코일인가전류에 의해 구동수단을 구성하는 구동 마그네트(115) 및 구동코일(116)은 전자기적 작용으로 회전수단을 순간적으로 한계 위치의 일측에서 타측으로 회전시킨다. 이후, 255 스텝을 지시하던 목표위치신호가 0 스텝으로 바뀌는 경우에도 상기와 유사한 과정을 거쳐 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 회전수단은 한계 위치의 일측에서 타측으로 회전한다.

0 스텝에서 255 스텝으로, 다시 255 스텝에서 0 스텝으로의 목표위치신호의 변화주기가 일정한 주기(예를 들어, 30ms)보다 빠른 경우에는 구동코일(116)에 인가되는 코일인가전류가 교대로 양(+)의 최대 전류와 음(-)의 최대 전류에 해당하게 되는 주기도 역시 빨라진다. 이로 인해 구동코일(116)에 인가된 최대 전류가 브레이킹 역할을 하여 최대의 진동을 유발한다.

이를 방지하기 위한 다이나믹 어퍼처 구동 장치가 도 6에 도시되어 있다. 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 RC 적분회로를 포함한 다이나믹 어퍼처 구동 장치를 도시한 도면으로, 도 6을 참조하면, 다이나믹 어퍼처 구동 장치는 회전수단, 구동수단, 감지수단 및 구동제어수단(600)을 포함하여 구성된다.

회전수단은 상단부가 다이나믹 어퍼처에 일체로 구성되어 연결되어 있으며, 소정의 회전각 내에서 좌우로 회전되도록 구성된다. 도 6에 도시된 피봇(111)이 회전수단을 구성한다.

구동수단은 소정의 전기신호에 따라 회전수단을 좌우로 회전시킨다. 정밀한 위치제어가 필요하여 높은 분해능을 요구하는 바 일반적으로 VCM이 사용된다. 본 발명에서는 구동 마그네트(115)와 구동코일(116)로 구성된다.

감지수단은 회전수단의 현재위치를 검출한다. 회전수단의 현재위치를 기초로 하여 다음에 이동할 위치와의 차이를 파악하고, 그 차이에 적합한 크기로 구동수단을 구동시킬 신호를 생성할 수 있기 때문이다.

구동제어수단(600)은 목표위치신호를 입력받는다. 프로젝션 TV에 디스플레이하고자 하는 화면에 필요한 광량에 따라 다이나믹 어퍼처를 구동시켜야 한다. 이를 위해서 매순간 다이나믹 어퍼처의 위치에 대한 목표위치신호가 생성되어 제공된다. 그리고 감지수단에서 검출한 회전수단의 현재위치와 목표위치신호에 의한 목표위치를 비교한다. 비교 결과에 따라 양(+) 또는 음(-)의 코일인가전류를 생성하여 구동수단을 제어한다.

여기서, 목표위치신호는 PWM 신호로 구성된다. PWM 신호는 Pulse Width Modulation(펄스폭 변조) 신호로써, 그 신호 형태가 사각 파형의 형태이다. 즉, 신호의 레벨이 변화하는 에지에서의 지연 시간이 영(zero)이다. 이로 인해 급격한 위치 변화를 제어해야 하고 진동이 발생하는 바, 진동 발생을 줄이기 위해 신호의 레벨이 변화하는 에지에서의 지연 시간을 증가시킨다. 이를 위해서 PWM 신호인 목표위치신호를 RC 적분회로를 통과시켜 사각 파형 신호에서 완만한 상승 에지 및 하강 에지를 가지는 사다리꼴 파형 신호로 변환한다.

사각 파형 신호가 RC 적분회로를 통과한 후에 사다리꼴 파형 신호가 되는 원리는 다음과 같다. 도 7은 기본적인 RC 적분회로의 회로도이고, 도 8은 RC 적분회로의 계단 입력에 대한 계단 응답을 나타낸 도면이다. 여기서, 계단 입력은 사각 파형의 일종이다. 도 7을 참조하면, 저항 R과 커패시터 C로 이루어진 RC 회로에서 저항 R과 커패시터 C가 직렬로 연결되고, 저항 R과 커패시터 C의 양단에 Vin의 입력전압을 걸어준다. 그리고 커패시터 C의 양단의 전압을 Vout으로 설정한다. Vin과 Vout의 관계를 주파수 측면 및 시간 측면에서 살펴보면 수학식 (1) 및 수학식 (2)와 같다. 여기서, Vin은 V의 값을 가지는 계단입력이다.

- 수학식 (1)

- 수학식 (2)

도 8을 참조하면, 수학식 (2)에 의한 Vout의 계단 응답 파형을 보여주고 있다. Vin에서 V 값이 유지된 시간을 Tp라고 가정할 때, τ= Tp / 5 인 경우와 τ= Tp / 100 인 경우의 계단 응답 파형이다. 여기서, τ는 시정수(time constant)로써, 도 7의 회로에서 τ= RC 이다. 시정수는 출력 파형이 입력 파형의

배 (약 63.2%)가 되는 시간을 의미한다.

시정수 τ가 Tp 에 비하여 매우 작은 값인 경우에는 도 8의 τ= Tp / 100 인 경우에 도시된 바와 마찬가지로 출력 파형의 상승 시간 및 하강 시간이 매우 짧아서 거의 입력 파형과 유사한 형태의 출력 파형이 생성된다. 단, 이 경우에는 오버슈트가 생길 가능성이 많다. 이에 반해, 도 7b의 τ= Tp / 5 인 경우에 도시된 바를 참조하면, 출력 파형의 상승 시간 및 하강 시간이 길어져서 상승 에지 및 하강 에지가 사각 파형의 에지라기보다는 사다리꼴 파형의 에지에 유사한 출력 파형이 생성된다.

즉, PWM 신호이어서 사각 파형의 형태를 지닌 목표위치신호를 도 7에 도시된 RC 회로를 통과시킨다면, 상승 에지 및 하강 에지가 사다리꼴 파형의 에지에 유사한 목표위치신호로 변환된다. 이로 인해 목표위치의 급격한 변화를 요구하는 목표위치신호가 목표위치의 점진적인 변화를 요구하는 목표위치신호로 변환될 수 있다.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목표위치신호, RC 회로를 통한 변환신호, 코일인가전류 및 회전수단 위치를 나타낸 도면이다. 도 9를 참조하면, 0 스텝에서 255 스텝으로, 그리고 255 스텝에서 0 스텝으로의 급격한 변화를 요구하는 목표위치신호가 입력된다. 목표위치신호는 도 7에 도시된 것과 같은 RC 회로를 통과하게 되면 도 8에 도시된 Vout의 출력 파형과 유사한 파형을 가지는 신호로 변환된다. 이로 인해 받은 명령은 0 스텝에서 255 스텝으로의 변화이지만, 사다리꼴 파형을 가지는 변환 신호에 의해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 다이나믹 어퍼처 구동 장치는 0 스텝에서 중간에 다수의 스텝을 거쳐 255 스텝으로의 변화하라는 명령을 받은 것처럼 인식하게 된다. 즉, 코일에 인가되는 전류도 최대 전류가 인가되는 것이 아니라 도 8에 도시된 바와 같이 삼각형 모양의 코일인가전류가 인 가되어 구동수단이 점진적으로 구동하도록 한다. 그리고 회전수단이 회전각도 내의 한계 위치의 일측에서 타측으로 급격하게 회전하지 아니하고 부드럽게 회전하게 된다.

즉 다시 말하면, 회전수단의 회전으로 인한 진동을 소정 기준 이하가 되도록 설정된 회전수단의 속도에 상응하여 구동제어수단은 목표위치신호의 상승 시간 및 하강 시간을 증가시킨다. 회전수단의 회전이 급격하게 이루어짐에 따라 구동수단 및 회전수단에서의 진동에 발생하게 되고, 이로 인해 소음이 발생한다. 따라서, 소음이 일정 기준 이하가 되도록 진동의 기준을 정하고, 회전으로 인한 진동이 기준치 이하가 되도록 하는 회전수단의 속도를 설정한다. 그리고 설정한 회전수단의 속도에 상응하여, 즉 설정 속도 이하의 회전속도가 나오도록 사각 파형에 가까운 목표위치신호의 상승 시간 및 하강 시간을 증가시켜 사다리꼴 파형에 가까운 신호로 변환한다. 이로 인해 회전수단의 속도가 설정 속도 이하가 나오면 진동 역시 기준치 이하가 되고, 소음 역시 일정 기준 이하가 된다.

다이나믹 어퍼처 구동 장치는 프로젝션 TV 또는 프로젝터 내부의 광엔진에 장착되어 입사광량을 조절한다. 화면에 번개 치는 장면을 디스플레이해야 하는 경우에 다이나믹 어퍼처 구동 장치는 목표위치신호의 레벨이 0 스텝에서 255 스텝으로, 그리고 255 스텝에서 0 스텝으로의 급격한 위치 변화를 명령하게 되고, 그 변화주기가 30Hz 이상이 된다. 이 경우에 종래의 다이나믹 어퍼처의 구동 장치로는 큰 진동이 발생하게 되고, 광엔진 내부에서 진동으로 인한 소음이 40dB 이상이 측정된다. 이에 반해 본 발멸의 바람직한 일 실시예에 의한 다이나믹 어퍼처의 구동 장치에 있어서, RC 적분회로를 다음과 같이 구성하면 그 소음이 20dB 이하로 줄어든다. 도 7에 도시된 RC 회로에 있어서, 시정수 τ인 RC의 값이 0.002 정도일 수 있도록 R과 C를 구성하고서 RC 회로를 직렬로 3개를 연결하면, 상기 RC 회로는 3차 저역 통과 필터가 되어 주파수 차단 특성이 좋아지고 구동 장치의 진동이 줄어든다. 또한, 이 경우 상승 시간 또는 하강 시간도 15ms 정도로 원하는 기준에 적합하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 구동수단은 일반적으로 VCM일 수 있다. 또한, 구동수단은 회전수단과 일체로 형성되어 구동제어수단에 의해 생성된 위치제어신호가 인가되는 구동코일 및 구동코일로부터 이격 설치되어 구동코일과 전자기적 작용을 일으키는 구동 마그네트를 포함하여 구성될 수도 있다.

다른 바람직한 실시예에 의한 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 구동제어수단은 도 6에 도시되어 있다. 구동제어수단(600)은 신호변환부(690), RC 적분회로(610), 제1 연산부(620), 토크변환부(630), 제2 연산부(640), 신호증폭부(650), H-브릿지(660) 및 신호검출부(680)를 포함하여 구성된다.

신호변환부(690)는 감지수단에서 검출된 현재위치에 대한 값을 전압신호로 변환한다. RC 적분회로(610)는 구동제어수단으로 입력된 목표위치신호의 상승 시간 및 하강 시간을 증가시킨다. 즉, 사각 파형의 신호를 사다리꼴 파형의 신호로 변환시킨다. 제1 연산부(620)는 RC 적분회로(610)를 통해 상승 시간 및 하강 시간이 증 가하도록 변환된 목표위치신호에 의한 목표위치에 대한 전압값과 신호변환부(690)로부터 인가된 현재위치에 대한 전압값을 비교하여 편차를 산출한다. 토크변환부(630)는 제1 연산부(620)에서 산출된 편차에 상응하는 출력신호를 회전수단을 좌우로 회전시키도록 구동수단을 제어하기 위한 토크제어값으로 변환한다. 제2 연산부(640)는 토크변환부(630)의 출력값에 이전 위치에 대한 위치제어신호의 피드백값을 감산한다. 신호증폭부(650)는 제2 연산부(640)의 출력을 증폭한다. H-브릿지(660)는 신호증폭부(650)의 출력신호 즉, 위치제어신호를 정류하여 구동수단을 제어할 수 있도록 구동코일에 인가한다. 신호검출부(670)는 구동코일에 인가되는 위치제어신호를 피드백하여 제2 연산부(640)에 제공한다.

다이나믹 어퍼처 구동장치의 감지수단은 홀효과를 원리를 이용한 홀센서를 이용하여 간단한 구조로 구현가능하다.

일 실시예에 의하면, 감지수단은 회전수단의 회전경로와 평행하게 배치되며, 자체의 길이방향에 따라 착자세기가 선형적으로 변화되어 회전수단의 회전각도별로 다른 착자세기를 제공하는 센서 마그네트(112)와, 회전수단과 일체로 회전하면서 회전수단의 회전각도에 따라 변화되는 센서 마그네트(112)의 자기 세기를 전기신호로 변환하는 홀센서로 이루어질 수 있다.

다른 실시예에 의하면, 감지수단은 회전수단의 회전에 의하여 회전수단과의 간격이 변화되도록 소정 위치에 고정 설치되며 일정한 착자세기를 갖는 센서 마그네트(도시되지 않음)와, 회전수단과 일체로 회전하면서 회전수단의 회전각도에 따 라 변화되는 간격에 의한 센서 마그네트의 변화된 자기 세기를 전기신호로 변환하는 홀센서로 이루어질 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다. 또한, 본 발명의 권리범위는 아래 기재된 특허청구범위에 의해서만 해석될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다이나믹 어퍼처 구동 장치 및 그 진동 저감 방법은 제어 입력이 펄스(pulse)일 때 진동 발생이 없도록 할 수 있다.

또한, 진동 발생을 줄여 프로젝션 TV 내에서 소음이 작아질 수 있다.

Claims (8)

1. 다이나믹 어퍼처를 회전시켜 입사광량을 조절하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치에 있어서,

   상단부가 상기 다이나믹 어퍼처에 연결되어 소정 회전각 내에서 좌우로 회전되도록 구성된 회전수단;

   소정의 전기신호에 따라 상기 회전수단을 좌우로 회전시키는 구동수단;

   상기 회전수단의 현재위치를 검출하는 감지수단; 및

   입력받은 목표위치신호에 상응하는 목표위치와 상기 감지수단에서 검출한 현재위치를 비교하여 상기 회전수단이 상기 목표위치에 도달하도록 상기 구동수단을 제어하는 위치제어신호를 생성하는 구동제어수단을 포함하되,

   상기 회전수단의 회전으로 인한 진동이 소정 기준 이하가 되도록 설정된 상기 회전수단의 속도에 상응하여 상기 구동제어수단은 상기 목표위치신호의 상승 시간 및 하강 시간을 증가시킨 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 구동수단은

   상기 회전수단과 일체로 형성되어 상기 구동제어수단에 의해 생성된 상기 위치제어신호가 인가되는 구동코일; 및

   상기 구동코일로부터 이격 설치되는 구동 마그네트를 포함하는 것을 특징으 로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 구동제어수단은

   상기 감지수단에서 검출된 현재위치에 대한 값을 전압신호로 변환하는 신호변환부;

   입력된 상기 목표위치신호의 상승 시간 및 하강 시간을 증가시키는 RC 적분회로;

   상기 RC 적분회로를 통해 상승 시간 및 하강 시간이 증가한 목표위치신호에 의한 목표위치와 상기 신호변환부로부터 인가된 현재위치를 비교하여 편차를 산출하는 제1 연산부;

   상기 제1 연산부의 출력신호를 토크제어값으로 변환하는 토크변환부;

   상기 토크변환부의 출력값에 상기 위치제어신호의 피드백값을 감산하는 제2 연산부;

   상기 제2 연산부의 출력을 증폭하는 신호증폭부;

   상기 신호증폭부의 출력신호를 정류하여 상기 구동코일에 인가하는 H-브릿지; 및

   상기 구동코일에 인가되는 신호를 피드백하여 상기 제2 연산부에 제공하는 신호검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 감지수단은

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

   상기 회전수단과 일체로 회전하면서, 회전각도에 따라 변화되는 상기 센서마그네트의 자기 세기를 전기신호로 변환하는 홀센서

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 감지수단은

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

   상기 회전수단과 일체로 회전하면서, 회전각도에 따라 변화되는 상기 센서마그네트의 자기 세기를 전기신호로 변환하는 홀센서

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치.
6. 상단부가 다이나믹 어퍼처에 연결되어 소정 회전각 내에서 좌우로 회전되도록 구성된 회전수단과, 소정의 전기신호에 따라 상기 회전수단을 좌우로 회전시키 는 구동수단과, 상기 회전수단의 현재위치를 검출하는 감지수단과, 입력받은 목표위치신호에 상응하는 목표위치와 상기 감지수단에서 검출한 현재위치를 비교하여 상기 회전수단이 상기 목표위치에 도달하도록 상기 구동수단을 제어하는 위치제어신호를 생성하는 구동제어수단을 포함하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 진동 저감 방법에 있어서,

   (a) 상기 구동제어수단이 목표위치신호를 입력받는 단계;

   (b) 상기 목표위치신호가 RC 적분회로를 통해 상승 시간 및 하강 시간이 증가한 신호로 변환되는 단계;

   (c) 상기 감지수단에서 검출한 현재위치와, 상기 (b) 단계에서 변환된 신호에 의한 목표위치를 비교하여 상기 회전수단을 상기 목표위치에 도달하도록 상기 구동수단을 제어하는 상기 위치제어신호를 생성하는 단계; 및

   (d) 상기 위치제어신호에 따라 상기 구동수단이 상기 회전수단을 회전시키는 단계를 포함하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 진동 저감 방법.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 구동수단은

   상기 회전수단과 일체로 형성되어 상기 구동제어수단에 의해 생성된 상기 위치제어신호가 인가되는 구동코일; 및

   상기 구동코일로부터 이격 설치되는 구동 마그네트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 진동 저감 방법.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 (c) 단계는

   (c-1) 상기 (b) 단계에서 변환된 신호에 상응하는 목표위치와 상기 신호변환부로부터 인가된 현재위치를 비교하여 편차를 산출하는 단계;

   (c-2) 상기 편차를 토크제어값으로 변환하는 단계;

   (c-3) 상기 토크제어값에 상기 위치제어신호의 피드백값을 감산하고 증폭하여 출력하는 단계;

   (c-4) 상기 출력신호를 정류하여 상기 구동코일에 인가하는 단계; 및

   (c-5) 상기 구동코일에 인가되는 신호를 피드백하여 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹 어퍼처 구동 장치의 진동 저감 방법.

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