CN102096165A - 色轮马达、色轮模组及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种色轮马达及其色轮模组及投影装置。该马达包含壳体、转子转轴及位置侦测模组。该壳体具有密封的容置空间及连通该容置空间的通孔。该转子转轴包含设置于该容置空间的第一部分及自该通孔突出于该壳体的第二部分。该第二部分上可固定色轮。该位置侦测模组包含设置于该第一部分上的侦测物以及安装于该壳体以能侦测该侦测物的侦测元件，用以侦测该转子转轴的旋转位置。藉此，本发明利用马达壳体的防尘设计，以提供该位置侦测模组少尘的侦测环境，有效抑制尘土、微粒等对侦测的影响。

Description

色轮马达、色轮模组及投影装置

技术领域

本发明关于一种色轮马达、色轮模组及投影装置，尤指一种具有转轴位置侦测功能的色轮马达及其色轮模组以及投影装置。

背景技术

随着投影技术发展及相关部件售价降低，投影机已广泛地应用于各种场合。目前主要仍通过多种色光投影以合成彩色影像的方式投影。在市面上以白炽光源加上旋转的色轮以提供多种色光的投影机而言，为能精确地投影出正确的彩色影像，色轮与数位微镜装置(Digital Micromirror Device，DMD)的同步必需有效控制，因此色轮相对位置的侦测便不可或缺。由于色轮的旋转是由马达实现，故色轮的旋转状态由马达转轴的旋转状态决定。目前多在色轮或马达转轴上贴附时间标记(Timing Index Mark，TIM)，另以一光学感测器对此时间标记进行侦测，以判断马达转轴的旋转状态，此旋转状态可包含转速及相对转角关系，亦作为控制马达转速的回馈资讯，进而达到前述色轮与数位微镜装置同步的目的。

一般而言，马达是单一部件，前述位置的侦测仅能独立于马达机电结构(electromechanical strUcture)设置，故时间标记仅能贴附于马达外部，例如马达转轴露出于马达壳体的部分；同样地，前述光学感测器亦设置于马达外部。于目前大多数的投影机结构架构中，光学感测器均是裸露出来的，所以在投影机内部流动的尘土或其他微粒均有可能沉积于光学感测器上。例如在大陆型干燥气候区域，常有尘土飞扬，投影机内的冷却气流亦含有大量尘土，当光学感测器上沉积严重时，光学感测器侦测可靠度降低，甚至失效。

针对此问题，虽得另以一壳体包覆马达及侦测装置以隔绝壳体外部尘土，色轮则自壳体外部与突出的马达转轴衔接。但马达属于高转速电子装置，亦常伴有高热产生，若热量未能及时散逸，马达本身运作稳定度将受影响，而前述以额外壳体包覆更将加重马达散热的困难度。若改以其他开放性遮挡结构设置于光学感测器旁以阻碍尘土沉积，因为此结构仍属开放，故光学感测器上仍有尘土沉积，于运作一段时间后，光学感测器仍极可能因沉积严重，造成侦测可靠度降低，甚至失效。

显见前述以壳体或其他遮挡结构期以抑制尘土的沉积的方法可能引入散热问题或仍无法有效阻止尘土沉积，因此实有需要提出一种避免增加散热负担且能有效阻止尘土沉积的解决方案。

发明内容

有鉴于前述技术问题，本发明提出一种色轮马达及其色轮模组以及投影装置，该马达利用其壳体本身具有的防尘结构，与位置侦测模组整合设计，以提供该位置侦测模组少尘的侦测环境，故能有效抑制尘土、微粒等对该位置侦测模组侦测的影响，且未显著增加马达的散热负担。

本发明的马达，用于驱动色轮旋转。该马达包含壳体、转子转轴及位置侦测模组。该壳体具有密封的容置空间及通孔，该通孔连通该容置空间。该转子转轴包含第一部分及第二部分，该第一部分设置于该容置空间，该第二部分自该通孔突出于该壳体，该色轮固定于该第二部分上。该位置侦测模组用以侦测该转子转轴的旋转位置，该位置侦测模组包含侦测物及侦测元件，该侦测物设置于该第一部分上，该侦测元件安装于该壳体以能侦测该侦测物。

藉此，该位置侦测模组的侦测行为发生在该壳体内部，有效地降低外部尘土对该位置侦测模组侦测的影响；换言之，本发明的马达利用该壳体本身即具有的密封特性，实质上隔绝了外部尘土或微粒，且未实质减少或阻碍该马达的散热途径，故可提供该位置侦测模组少尘的侦测环境，且未显著增加马达的散热负担，兼顾防尘与散热功效，因而本发明能有效解决先前技术中防尘效果不佳或为防尘而增加散热负担的问题。

本发明的色轮模组包含马达及色轮。该马达包含壳体、转子转轴及位置侦测模组。该壳体具有密封的容置空间及通孔，该通孔连通该容置空间。该转子转轴包含第一部分及第二部分，该第一部分设置于该容置空间，该第二部分自该通孔突出于该壳体。该位置侦测模组用以侦测该转子转轴的旋转位置，该位置侦测模组包含侦测物及侦测元件，该侦测物设置于该第一部分上，该侦测元件安装于该壳体以能侦测该侦测物。该色轮固定于该第二部分上。

根据本发明所述的色轮模组，侦测元件设置于容置空间内。

根据本发明所述的色轮模组，壳体具有第二通孔，连通容置空间，位置侦测模组包含电路板，侦测元件设置于该电路板上，该电路板自该壳体外固定于该壳体上，使得该侦测元件通过该第二通孔以能侦测该侦测物。

根据本发明所述的色轮模组，侦测元件包含光学感测器，第一部分具有周面，该周面具有第一反射率，侦测物固定于该周面上并具有侦测表面，该侦测表面具有异于该第一反射率的第二反射率。

进一步地，侦测元件包含光源，用以发射光线照射在周面及侦测表面上。

根据本发明所述的色轮模组，侦测元件包含磁感测器，侦测物为磁铁。

本发明提供的一种投影装置，包括如上所述的色轮模组。

同样地，本发明的色轮模组采用本发明的马达结构，故其位置侦测模组能在少尘的环境中实施侦测，避免了尘土或微粒的过量沉积而影响该位置侦测模组的正常运作，进而延长该色轮模组整体有效运作寿命或维修周期。

本发明提供的投影装置还可包含马达、色轮、光源及控制器。该马达包含壳体、转子转轴及转速侦测模组。该壳体具有密封的容置空间及通孔，该通孔连通该容置空间。该转子转轴由该容置空间内向外延伸穿透该通孔突出于该壳体。该转速侦测模组设置于该容置空间内，该模组具有设置于该转子转轴的周面上的标记物，及设置于该壳体上的感测器，以能侦测该标记物的转动频率。该色轮固定于突出于该壳体的该转子转轴的一端上。该光源投射光束穿透过该色轮的表面。该控制器电连接该马达并依据该转速侦测模组输出的转动频率，控制该马达输出的转速。

同样地，本发明的投影装置实质上采用了本发明的色轮模组，故其转速侦测模组能在少尘的环境中实施侦测，以有效地侦测该标记物的转动频率，进而精确地控制该马达输出的转速，达到色轮同步的要求。

简言之，本发明的色轮马达及其色轮模组以及投影装置均直接利用马达壳体本身具有的防尘结构所形成大致密封的容置空间，提供侦测转子转轴的旋转状态的侦测模组少尘的侦测环境，而未显著增加马达的散热负担，故能兼顾防尘与散热功效，有效解决先前技术中防尘效果不佳或为防尘而增加散热负担的问题。

附图说明

图1为根据本发明的一较佳实施例的色轮模组的示意图。

图2为图1中色轮模组的剖面图。

图3为根据本发明的另一实施例的色轮模组的示意图。

图4为根据本发明的一较佳实施例的投影装置的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参阅图1及图2，图1为根据本发明的一较佳实施例的色轮模组1的示意图，图2为图1中色轮模组1的剖面图。色轮模组1包含固定座12、马达14及色轮16。马达14固定于固定座12上并电连接一排线142，以实现对马达14的控制。色轮16则安装至马达14，并藉由控制马达14的旋转状态以达到与色轮16同步的目的。色轮模组1藉由固定座12固定于其他结构上，例如投影机的壳体内部。

进一步来说，马达14包含壳体144、转子转轴146、复数个定子148、复数个转子磁铁150、位置侦测模组152及控制电路模组154。壳体144具有容置空间1442及第一通孔1444，第一通孔1444连通容置空间1442。转子转轴146包含第一部分1462及第二部分1464，第一部分1462设置于容置空间1442，第二部分1464自第一通孔1444突出于壳体144；亦即转子转轴146由容置空间1442内向外延伸穿透第一通孔1444突出于壳体144。色轮16利用固定环17固定于第二部分1464上；亦即固定于突出于壳体144的转子转轴146的一端上。定子148设置于容置空间1442中并固定于壳体144上，转子磁铁150则对应固定于转子转轴146的第一部分1462上。控制电路模组154设置于容置空间1442中并与排线142及定子148电连接，以控制定子148的磁性，进而达到驱使转子转轴146旋转的目的；其中转子转轴146藉由设置轴承156以减少其磨耗并增加其旋转的稳定性，但本发明不以此为限。位置侦测模组152包含侦测物1522及侦测元件1524，侦测物1522设置于第一部分1462上，作为标记物，侦测元件1524安装于壳体144，以能侦测侦测物1522，例如以感测器侦测该标记物。藉此，位置侦测模组152能侦测转子转轴146的旋转位置。

在本实施例中，位置侦测模组152整个设置于容置空间1442内并与控制电路模组154电连接，故其电气控制能直接整合至控制电路模组154，再经由排线142以与色轮模组1外部连结；但本发明不以此为限，例如单独接线出壳体144，此接线可单独拉出或整合至控制电路模组154与排线142的连接介面中。位置侦测模组152还包含电路板1526，与控制电路模组154电连接，侦测元件1524包含光学感测器并设置于电路板1526上，且经由电路板1526与控制电路模组154电连接。侦测物1522对应该光学感测器设置于转子转轴146的第一部分1462的周面1466上，周面1466具有第一反射率，侦测物1522具有侦测表面1528，其具有第二反射率，异于该第一反射率。由于两者反射率的不同，该光学感测器接受反射自两者的光线强度亦不同，藉此可判断出，相对该光学感测器而言，侦测物1522出现的频率或谓侦测物1522的转动频率(即可推知转子转轴146的转动频率)及侦测物1522出现对时间的关系(即可推知转子转轴146的旋转位置)，据以控制、调整马达14转速，以达到色轮16同步的目的。补充说明的是，位置侦测模组152因可侦测转子转轴146的转动频率，故亦得作为转速侦测模组。

如图2所示，壳体144主要通道即为第一通孔1444，其虽有转动的转子转轴146通过，但藉由轴承156或是其他类型轴承(例如轴套)支撑，对第一通孔1444仍具有一定程度的密封效果，故容置空间1442呈大致密封的状态。因此，本发明的色轮模组1提供位置侦测模组152少尘的侦测环境，而未显著增加马达14的散热负担，故能兼顾防尘与散热功效，有效解决先前技术中防尘效果不佳或为防尘而增加散热负担的问题；进一步地，实际应用中壳体144通常采用金属材质，不透光，故可利用此密封的容置空间1442摒除外界光线干扰，提升位置侦测模组152的侦测精度。

补充说明的是，在前述实施例中，位置侦测模组152利用反射率的差异产生反射光强度的差别，以作为前述判断基础。在实际应用中，侦测物1522惯以黑色贴片作为时间标记，故第一反射率大于第二反射率；但本发明不以此为限，原则上仅需反射率的差异足使位置侦测模组152能辨别即可。又，供该光学感测器感测之光线不以可见光为限，且此光源可接近该光学感测器设置，使得该得光学感测器可感测到较强的光线，故侦测元件1524还包含光源1530，用以发射光线照射在周面1466及侦测表面1528上，反射后为该光学感测器感测；但本发明不以此为限，例如以环境光作为光源或光源1530设置他处。另外，在实际应用中，该光学感测器与光源1530可整合制作成单一元件，以利装配。再补充说明的是，前述实施例虽以光线作为位置侦测模组152侦测的媒介，但本发明不以此为限。例如将该光学感测器替换为磁感测器，侦测物1522替换为磁铁或其他具有永久磁性的物质，则该磁感测器可感测该磁铁以产生磁场变化讯号，实现位置侦测模组152的侦测功能。此时，前述光源1530自可省却，不待赘述。另外，于前述实施例中，侦测元件1524设置于壳体144的上壁上，但本发明不以此为限，例如当壳体144呈长管形时，侦测元件1524亦可设置于壳体144的侧壁，仍能有效侦测侦测物1522。

于前述实施例中，位置侦测模组152是整个设置于容置空间1442内，但本发明不以此为限。请参阅图3，其为根据本发明的另一实施例的色轮模组3的示意图。图3的色轮模组3与图2的色轮模组1的结构大抵相同，不同之处主要在于色轮模组3的位置侦测模组152并非整个设置于容置空间1442内，而是仅将实际参与光线感测的相关元件设置于容置空间1442内。故于本实施例中，壳体144具有第二通孔1446，连通容置空间1442，电路板1526自壳体144外固定于壳体144上，使得侦测元件1524通过第二通孔1446以能侦测侦测物1522。此时，位置侦测模组152可自壳体144外部藉由电路板1526直接与外部控制电路电连接。此设计可使未直接参与光感测的元件(例如电路板1526)设置于壳体144外部，减少容置空间1442内元件空间配置的复杂度，亦简化位置侦测模组152的组装、维修操作，例如替换、清洁操作等。前述关于色轮模组1各部件及其变化型的相关说明于本实施例的色轮模组3亦有适用，不再赘述。

同样地，本发明的色轮模组3亦能兼顾防尘与散热功效，有效解决先前技术中防尘效果不佳或为防尘而增加散热负担的问题，并且进一步地提升位置侦测模组152的侦测精度。色轮模组3的其他功效可直接参阅色轮模组3的相关说明，不再赘述。

请参阅图4，其为根据本发明的一较佳实施例的投影装置5的示意图。投影装置5包含色轮模组52、光源54、控制器56、光学调制装置58(例如包含积分柱及数位微镜装置)及投影镜头60。色轮模组52是采用本发明的色轮模组，故可直接参阅前述色轮模组1、3的相关说明，在此不再赘述。光源54投射光束穿透过色轮526的表面，以其上的滤光片过滤取得所需的各种色光，再经由光学调制装置58混光、调制出所需的投影光线，藉由投影镜头60投影出去。控制器56藉由马达524的排线5242电连接色轮模组52的马达524，依据设置于马达524的位置侦测模组(或转速侦测模组，可参阅前述实施例的相关图式)输出的转动频率，控制马达524输出的转速，进而达到色轮526与光学调制装置58同步的目的。

因此，本发明的投影装置5采用了本发明的色轮模组，故亦能兼顾防尘与散热功效，有效解决先前技术中防尘效果不佳或为防尘而增加散热负担的问题，且进一步地提升位置侦测模组的侦测精度，进而能精确地控制该马达输出的转速，达到色轮同步的要求。其他有关色轮模组或其马达的功效说明，请参阅前述相关实施例说明，不再此赘述。

相较先前技术，本发明的色轮马达及其色轮模组以及投影装置均直接利用马达壳体本身具有的防尘结构所形成大致密封的容置空间，提供位置侦测模少尘的侦测环境，而未显著增加马达的散热负担，故能兼顾防尘与散热功效，有效解决先前技术中防尘效果不佳或为防尘而增加散热负担的问题，进而延长装置整体有效运作寿命或维修周期；进一步地，提升位置侦测模组的侦测精度，亦提升色轮同步的精度。此外，由于位置侦测模组整合至马达结构中，故本发明可省却先前技术中用以固定侦测装置的支架等构件，进一步缩减色轮模组的体积，除可简化色轮模组的组装困难度，亦有助于投影装置的小型化。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (14)

1.一种色轮模组，包含马达和色轮，其特征在于：

该马达包含：

壳体，具有密封的容置空间及第一通孔，该第一通孔连通该容置空间；

转子转轴，包含第一部分及第二部分，该第一部分设置于该容置空间，该第二部分自该第一通孔突出于该壳体；以及

位置侦测模组，用以侦测该转子转轴的旋转位置，该位置侦测模组包含侦测物及侦测元件，该侦测物设置于该第一部分上，该侦测元件安装于该壳体以能侦测该侦测物；以及

该色轮固定于该第二部分上。

2.如权利要求1所述的色轮模组，其特征在于该侦测元件设置于该容置空间内。

3.如权利要求1所述的色轮模组，其特征在于该壳体具有第二通孔，连通该容置空间，该位置侦测模组包含电路板，该侦测元件设置于该电路板上，该电路板自该壳体外固定于该壳体上，使得该侦测元件通过该第二通孔以能侦测该侦测物。

4.如权利要求1所述的色轮模组，其特征在于该侦测元件包含光学感测器，该第一部分具有周面，该周面具有第一反射率，该侦测物固定于该周面上并具有侦测表面，该侦测表面具有异于该第一反射率的第二反射率。

5.如权利要求4所述的色轮模组，其特征在于该侦测元件包含光源，用以发射光线照射在该周面及该侦测表面上。

6.如权利要求1所述的色轮模组，其特征在于该侦测元件包含磁感测器，该侦测物为磁铁。

7.一种投影装置，其特征在于包括如权利要求1-6中任意一项所述的色轮模组。

8.一种马达，用于驱动色轮旋转，其特征在于该马达包含：

壳体，具有密封的容置空间及第一通孔，该第一通孔连通该容置空间；

转子转轴，包含第一部分及第二部分，该第一部分设置于该容置空间，该第二部分自该第一通孔突出于该壳体，该色轮固定于该第二部分上；以及

位置侦测模组，用以侦测该转子转轴的旋转位置，该位置侦测模组包含侦测物及侦测元件，该侦测物设置于该第一部分上，该侦测元件安装于该壳体以能侦测该侦测物。

9.如权利要求8所述的马达，其特征在于该侦测元件设置于该容置空间内。

10.如权利要求8所述的马达，其特征在于该壳体具有第二通孔，连通该容置空间，该位置侦测模组包含电路板，该侦测元件设置于该电路板上，该电路板自该壳体外固定于该壳体上，使得该侦测元件通过该第二通孔以能侦测该侦测物。

11.如权利要求8所述的马达，其特征在于该侦测元件包含光学感测器，该第一部分具有周面，该周面具有第一反射率，该侦测物固定于该周面上并具有侦测表面，该侦测表面具有异于该第一反射率的第二反射率。

12.如权利要求11所述的马达，其特征在于该侦测元件包含光源，用以发射光线照射在该周面及该侦测表面上。

13.如权利要求8所述的马达，其特征在于该侦测元件包含磁感测器，该侦测物为磁铁。

14.一种投影装置，其特征在于包括：

马达，包含：

壳体，具有密封的容置空间及通孔，该通孔连通该容置空间；

转子转轴，由该容置空间内向外延伸穿透该通孔并突出于该壳体；

转速侦测模组，设置于该容置空间内，该转速侦测模组具有标记物及感测器，该标记物设置于该转子转轴的周面上，该感测器设置于该壳体上以能侦测该标记物的转动频率；

色轮，固定在突出于该壳体的该转子转轴的一端上；

光源，投射光束穿透过该色轮的表面；以及

控制器，电连接该马达，依据该转速侦测模组输出的转动频率，控制该马达输出的转速。

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