컬러휠 세그먼트의 제조 방법 document_id A220623030822

본 발명은 투사기에서 순차적 컬러 영상을 발생시키기 위해 사용되는 컬러휠에 관한 것이다. 이러한 컬러휠은 원판 형태의 유리 기판에서 코팅 및 구조화 공정을 통해 제조된다. 하지만 구조화 공정은 매우 고가이다. 따라서 실제 현장에서는 대개 원호부가 컬러휠로 결합된다. 전형적인 컬러휠 제조에서는 이색성(dichroic) 판에서 원호부를 절단하고 회전되는 원판에 고정하여 원호부의 외측 구역이 원판 가장자리에서 돌출되고 외측 원호부 가장자리가 환형(annulus)을 형성하도록 한다. 실제 적용에서는 그렇게 형성된 컬러휠이 조사빔의 광학적 빔 통로에 배치되며, 이 조사 빔은 현재 빔 통로에 존재하는 환형 세그먼트의 광학적 특성에 상응하게 파장에 따라 투사 및/또는 반사된다. 휠이 회전되면 순차적으로 컬러 영상이 구현된다. 또한 본 발명은 컬러휠에 필요한 원호부의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명을 더욱 이해하기 쉽게 설명하기 위해 우선 원호부와 관련된 형상적 치수가 정의되고 기술된다. 이와 관련하여 도 1을 참조한다. 일반적인 원호부(3)(KRT)는 외측 원호 절단부(5), 내측 원호 절단부(7) 및 두 개의 방사상 절단부(9, 9′)로 한정되는데, 이 두 개의 방사상 절단부는 중심각(Ψ)을 가지며 외측 및 내측 원호 절단부(5, 7)에서 각각 수직으로 형성된다. 본 발명의 목적을 위해 외측 원호 절단부(5)가 하나의 중앙 원호부(11)와 두 개의 측면 원호부(13, 13′)로 분할되는데, 더욱 상세하게는 중앙 원호부(11)의 현의 길이가 내측 원호 절단부(7)의 현의 길이와 동일하고 또한 양측 측면 원호부(13, 13′)가 동일한 길이를 갖도록 분할된다. 일반적으로 2차원 면을 완전히 틈새 없이 동일한 유형의 원호부로 할당하는 것은 불가능하다. 하지만 이것은 그러한 원호부를 판상 재료에서 분리할 때 불가피하게 사용할 수 없는 재료 즉 손실면이 발생하며 이로서 재료 수득률이 100% 미만일 수 밖에 없다는 것을 의미한다. 일반적으로 판상 재료는 매우 고가의 공정을 통해 선처리된다. 예를 들어 이런 컬러휠을 위한 판은 진공 공정을 통해 증착된다. 따라서 재료 수득률은 가능한 한 높게 유지되어야 한다. 원호부를 분리할 때 재료 수득률을 더욱 저하시키는 요인으로는, 판상 재료를 원호부로 분리시키는 방법에 따라서 깨끗하고 재현 가능한 가장자리를 형성할 수 있도록 하기 위해 각 원호부가 다소 차이는 있지만 서로 이격되어야 한다는 사실을 들 수 있다. 유리판에서 기판(substrate)을 분리하기 위해 널리 사용되는 방법은 스크래치 절단 방법이다(R0026#B 방법). 이 방법에서는 우선 판상 재료의 표면에서 목표 절단부를 따라 흠집을 형성하고 이어서 유리를 절단한다. 절단이 실제로 목표 절단부를 따라 이루어지도록 공작물에 절단에 필요한 힘을 가하기 위해 흠집 선의 양측 면에 충분한 재료가 존재해야 한다. 이런 맥락에서 충분한 재료란 절단해야 하는 유리 두께의 적어도 세 배를 의미한다. 유리 두께가 1mm인 경우 이는, 원호부가 공동의 절단부를 포함하지 않을 때 이 원호부가 전체 둘레에 걸쳐 인접한 원호부에 대해 각각 적어도 3mm의 간격을 가져야 하는 것을 의미한다. 따라서 수득률을 높이기 위하여, 가능한 한 다수의 공동 절단부가 형성되도록, 기판을 얻게되는 판상 재료상에 분리에 의해 절단할 기판을 적절하게 배치하는 것이 시도된다. 이런 시도는 물론 구현하고자 하는 분리된 부분의 형상에 따라 매우 크게 좌우된다. 우선 동일한 원호부에서는 제1 원호부의 방사상 절단부를 다른 원호부의 방사상 절단부에 일치하도록 배치하는 방법밖에 없다. 원호부의 곡선 방향이 서로 대응하게 형성되는 경우에는, 거의 완전하게 닫힌 원호부가 아니고 판 크기가 이를 허용하는 조건에서 자유 방사상 절단부에서 각각 다른 원호부를 배치할 수 있다. 이런 경우에 원호부는 사행선 형태의 밴드를 형성한다. 따라서 아래에서는 이 방법을 스네이크 방법으로 칭한다. 공동의 절단 가장자리 및 이로서 개선된 수득률을 달성하기 위한 다른 가능성은 실제 적용에서 변형된 원호부로 전이되는 것이 허용되는 경우에 제공된다. 예를 들어 원호부의 내측 구역이 전형적으로 단지 기계적 고정을 위해 사용되는 전술한 컬러휠에서는 내측 원호 절단부의 형태가 아무런 조건 없이 변형될 수 있다. 바람직하게 변형된 원호부는 그 곡선이 외측 원호 절단부의 곡선에 맞게 적응된 내측 가장자리를 포함한다. 이런 경우에는, 원호부의 내측 원호 절단부(7)가 다른 원호부의 외측 원호 절단부(5) 및 중앙 원호부(11)를 포함하는 공동의 절단부를 형성하도록, 원호부가 배치될 수 있다. 이런 경우에 원호부는 상하로 배치되므로서 컬럼을 형성한다. 따라서 이 방법은 아래에서 컬럼 방법으로 지칭된다. 컬럼 방법에서는, 즉 내측 원호 절단부의 적응이 이루어지는 방법에서는 둘레의 단지 작은 부분만이 재료 손실을 방지하기 위한 공동 절단부의 일부이다. 합리적인 절단이 가능하도록 둘레의 나머지 부분에 대해서는 절단부에 대해 적어도 세 배의 간격이 계속 유지되어야 한다. 분리에 사용되는 판상 재료가 대부분 분리 전에 고가의 코팅 방법으로 선처리되므로, 이런 재료 손실이 전과 동일하게 제조비용에 큰 영향을 미친다.