CN110221424B - 光学模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学模块，包含驱动单元、第一色轮、第二色轮、第一电磁铁、多个第一磁铁以及极性控制单元。驱动单元具有转轴。第一色轮固定于转轴上。第二色轮浮动地套设于转轴上。第一电磁铁设置于第一色轮上，且多个第一磁铁设置于第二色轮上。极性控制单元电性连接于第一电磁铁。驱动单元驱动第一色轮转动，使得第一电磁铁随着第一色轮转动。极性控制单元控制第一电磁铁的电流方向，以控制第一电磁铁的极性，使得第一电磁铁在转动过程中与多个第一磁铁的其中之一磁吸，进而带动第二色轮随着第一色轮转动。藉此，可根据不同的色彩需求快速地变换色彩模式。

Description

光学模块
技术领域
本发明关于一种光学模块，尤指一种可变换色彩模式的光学模块。
背景技术
色轮（color wheel）为数字光学处理（Digital Light Processing，DLP）投影机的色彩来源。光源发出的光线通过数字微型反射镜组件（Digital Micromirror Device，DMD）反射，再穿过色轮，即可呈现不同色彩。目前，有些投影机的色轮为可抽换的，使得使用者可根据所需色彩模式手动抽换色轮。然而，上述手动操作方式对使用者而言较为不便。此外，有些投影机内部安装有两个不同色彩模式的色轮，且利用驱动机构驱动一个色轮相对另一个色轮移动，以变换色彩模式。然而，上述驱动机构较为复杂且成本较高。
因此，有必要设计一种光学模块，以克服上述缺陷。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种光学模块，以解决上述问题。
本发明的目在于提供一种光学模块，包含：
驱动单元，具有转轴；
第一色轮，固定于该转轴上，该第一色轮包含多个第一滤光片；
第二色轮，浮动地套设于该转轴上，该第二色轮包含多个第二滤光片；
第一电磁铁，设置于该第一色轮上；
多个第一磁铁，设置于该第二色轮上，该多个第一磁铁的至少其中之一的N极朝向该第一色轮，该多个第一磁铁的至少其中另一的S极朝向该第一色轮；以及
极性控制单元，电性连接于该第一电磁铁；
其中，该驱动单元驱动该第一色轮转动，使得该第一电磁铁随着该第一色轮转动；该极性控制单元控制该第一电磁铁的电流方向，以控制该第一电磁铁的极性，使得该第一电磁铁在转动过程中与该多个第一磁铁的其中之一磁吸，进而带动该第二色轮随着该第一色轮转动。
较佳的，还包含两个第一环形电极，设置于该第一色轮上，该第一电磁铁与该两个第一环形电极位于该第一色轮的相对的两侧，该第一电磁铁电性连接于该两个第一环形电极，该极性控制单元具有两个第一接脚，该两个第一接脚电性连接于该两个第一环形电极。
较佳的，该多个第一滤光片为一次色，且该多个第二滤光片为二次色；或者，该多个第一滤光片与该多个第二滤光片皆为一次色；或者，该多个第一滤光片与该多个第二滤光片皆为二次色。
较佳的，该第一电磁铁位于该多个第一滤光片的内侧，且该多个第一磁铁位于该多个第二滤光片的内侧。
较佳的，该第一电磁铁位于该多个第一滤光片的外侧，且该多个第一磁铁位于该多个第二滤光片的外侧。
较佳的，另包含磁传感器，该磁传感器邻近该多个第一滤光片的外侧设置，以感测该第一电磁铁所产生的磁场。
较佳的，另包含：
第二电磁铁，设置于该第一色轮上，该极性控制单元电性连接于该第二电磁铁；
多个第二磁铁，设置于该第二色轮上，该多个第二磁铁的至少其中之一的N极朝向该第一色轮，该多个第二磁铁的至少其中另一的S极朝向该第一色轮；以及
其中，该驱动单元驱动该第一色轮转动，使得该第一电磁铁与该第二电磁铁随着该第一色轮转动；该极性控制单元控制该第一电磁铁与该第二电磁铁的电流方向，以控制该第一电磁铁与该第二电磁铁的极性，使得该第一电磁铁在转动过程中分别与该多个第一磁铁的其中之一磁吸，以及使得该第二电磁铁在转动过程中分别与该多个第二磁铁的其中之一磁吸，进而带动该第二色轮随着该第一色轮转动。
较佳的，该第一电磁铁与该第二电磁铁沿该第一色轮的径向排列，且该多个第一磁铁的其中一个与对应的该多个第二磁铁中的一个沿该第二色轮的径向排列。
较佳的，另包含：
两个第一环形电极，设置于该第一色轮上，该第一电磁铁与该两个第一环形电极位于该第一色轮的相对两侧，该第一电磁铁电性连接于该两个第一环形电极，该极性控制单元具有两个第一接脚，该两个第一接脚电性连接于该两个第一环形电极；以及
两个第二环形电极，设置于该第一色轮上，该第二电磁铁与该两个第二环形电极位于该第一色轮的相对两侧，该第二电磁铁电性连接于该两个第二环形电极，该极性控制单元具有两个第二接脚，该两个第二接脚电性连接于该两个第二环形电极；
其中，该两个第一环形电极与该两个第二环形电极分别对应该第一电磁铁与该第二电磁铁，且两个第一环形电极与该两个第二环形电极呈同心圆排列。
较佳的，该多个第一滤光片为一次色，且该多个第二滤光片为二次色；或者，该多个第一滤光片与该多个第二滤光片皆为一次色；或者，该多个第一滤光片与该多个第二滤光片皆为二次色。
与现有技术相比，本发明的光学模块通过极性控制单元控制电磁铁的极性，使得电磁铁在转动过程中与不同的磁铁磁吸，进而变换色彩模式。此外，两个色轮可利用电磁铁与磁铁的磁吸而精准定位。因此，本发明利用简单的结构配置与磁吸原理，即可根据不同的色彩需求快速地变换色彩模式。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的光学模块的示意图。
图2A和图2B为图1中的第一色轮与第二色轮的示意图。
图3为光线依序通过第二色轮与第一色轮后的输出光线色彩的示意图。
图4为光线依序通过第二色轮与第一色轮后的输出光线色彩的另一示意图。
图5为光线依序通过第二色轮与第一色轮后的输出光线色彩的另一示意图。
图6为光线依序通过第二色轮与第一色轮后的输出光线色彩的另一示意图。
图7为光线依序通过第二色轮与第一色轮后的输出光线色彩的另一示意图。
图8为光线依序通过第二色轮与第一色轮后的输出光线色彩的另一示意图。
图9A-9B为根据本发明另一实施例的光学模块的第二色轮与第一色轮的示意图。
图10为根据本发明另一实施例的光学模块的示意图。
图11A-11B为图10中的第一色轮与第二色轮的示意图。
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至图4，图1为根据本发明一实施例的光学模块1的示意图，图2A和图2B分别为图1中的第一色轮12与第二色轮14的示意图，图3为光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩的示意图，图4为光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩的另一示意图。
如图1和图2A-2B所示，光学模块1包含驱动单元10、第一色轮12一第二色轮14、第一电磁铁16、多个第一磁铁18a、18b以及极性控制单元20。光学模块1可应用于投影机或其它光学装置，以输出各种光线色彩。
于此实施例中，驱动单元10可为马达，但不以此为限。驱动单元10具有转轴100。第一色轮12固定于驱动单元10的转轴100上。因此，当驱动单元10的转轴100转动时，转轴100即会驱动第一色轮12转动。第二色轮14浮动地套设于驱动单元10的转轴100上，且当驱动单元10的转轴100转动时，转轴100不会驱动第二色轮14转动。进一步来说，本发明可于第二色轮14上形成孔洞，且将驱动单元10的转轴100无拘束地穿设于第二色轮14的孔洞中，使得第二色轮14浮动地套设于驱动单元10的转轴100上。
于此实施例中，第一色轮12可包含多个第一滤光片R、G、B与透明滤光片W，且第二色轮14可包含多个个第二滤光片Y、M、C与透明滤光片W，其中第一滤光片R、G、B分别为包含红色、绿色与蓝色的一次色，且第二滤光片Y、M、C分别为包含黄色、洋红色与青绿色的二次色。需说明的是，第一色轮12的第一滤光片的色彩配置与第二色轮14的第二滤光片的色彩配置可根据实际应用而决定，不以上述的实施例为限。
第一电磁铁16设置于第一色轮12上，且第一磁铁18a、18b设置于第二色轮14上，其中第一磁铁18a、18b的至少其中之一的N极朝向第一色轮12，且第一磁铁18a、18b的至少其中另一的S极朝向第一色轮12。如图2A-2B所示，第一磁铁18a的N极可朝向第一色轮12，且第一磁铁18b的S极可朝向第一色轮12。于此实施例中，第一电磁铁16可位于第一滤光片R、G、B的内侧，且第一磁铁18a、18b可位于第二滤光片Y、M、C的内侧，但不以此为限。其中，该内侧指于色轮的径向上滤光片的靠近色轮中心轴的一侧，但不以此为限。
极性控制单元20电性连接于第一电磁铁16。具体而言，还包括两个第一环形电极22a、22b，两个第一环形电极22a、22b设置于第一色轮12上，且第一电磁铁16与两个第一环形电极22a、22b位于第一色轮12的相对两侧。本发明可将第一电磁铁16的两端的引线连接于两个第一环形电极22a、22b，使得第一电磁铁16电性连接于两个第一环形电极22a、22b。此外，极性控制单元20可具有两个第一接脚200a、200b，其中两个第一接脚200a、200b电性连接于两个第一环形电极22a、22b。于此实施例中，第一接脚200a、200b可为弹簧针（PogoPin），但不以此为限。需要特别说明的是，本实施例以具有两个第一环形电极22a、22b为例进行说明，于实际应用中，可不具有两个第一环形电极22a、22b，第一接脚200a、200b直接连接第一电磁铁16，具体由设计人员根据实际情况而定，在此不再赘述。
由于第一色轮12固定于驱动单元10的转轴100上，且第一电磁铁16设置于第一色轮12上，因此，当驱动单元10的转轴100驱动第一色轮12转动时，第一电磁铁16即会随着第一色轮12转动。当第一色轮12转动时，极性控制单元20的第一接脚200a、200b会与第一环形电极22a、22b保持接触。藉此，极性控制单元20即可经由第一接脚200a、200b与第一环形电极22a、22b将电流传输至第一电磁铁16，使得第一电磁铁16产生极性。此外，极性控制单元20可控制第一电磁铁16的电流方向，以控制第一电磁铁16的极性，使得第一电磁铁16在转动过程中与第一磁铁18a、18b的其中之一磁吸，进而带动第二色轮14随着第一色轮12转动。
当第一电磁铁16的朝向第二色轮14的一侧产生S极时，第一电磁铁16在转动过程中即会与第一磁铁18a磁吸，进而带动第二色轮14随着第一色轮12转动。此时，光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩如图3所示。当第一电磁铁16朝向第二色轮14的一侧产生N极时，第一电磁铁16在转动过程中即会与第一磁铁18b磁吸，进而带动第二色轮14随着第一色轮12转动。此时，光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩如图4所示。于此实施例中，光线可为白光，但不以此为限。藉此，光学模块1只要通过极性控制单元20控制第一电磁铁16的极性，即可根据不同的色彩需求快速地变换色彩模式。
请参阅图5以及图6，图5为光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩的另一示意图，图6为光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩的另一示意图。如图5与图6所示，本发明可变换第一磁铁18b在第二色轮14上的位置，以产生不同的色彩模式。
请参阅图7，图7为光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩的另一示意图。如图7所示，第二色轮14亦可包含多个第二滤光片R、G、B与透明滤光片W，其中第二滤光片R、G、B分别为包含红色、绿色与蓝色的一次色。此时，光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩如图7所示。
请参阅图8，图8为光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩的另一示意图。如图8所示，第一色轮12可包含多个第一滤光片Y、M、C，且第二色轮14可包含多个第二滤光片Y、M、C，其中第一滤光片Y、M、C分别为包含黄色、洋红色与青绿色的二次色，且第二滤光片Y、M、C分别为包含黄色、洋红色与青绿色的二次色。此时，光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩如图8所示。
因此，本发明可变换第一色轮12的第一滤光片的颜色及/或第二色轮14的第二滤光片的颜色，以产生不同的色彩模式。
请参阅图9A-9B，图9A-9B为根据本发明另一实施例的光学模块1'的的第一色轮和第二色轮的示意图。光学模块1'与上述的光学模块1的主要不同之处在于，光学模块1'的第一电磁铁16位于第一滤光片R、G、B与透明滤光片W的外侧，且光学模块1'的第一磁铁18a、18b位于第二滤光片Y、M、C与透明滤光片W的外侧，如图9A-9B所示。此外，光学模块1'可另包含磁传感器24（例如，霍尔传感器），邻近第一滤光片R、G、B与透明滤光片W的外侧设置。当第一色轮12转动时，磁传感器24用以感测第一电磁铁16所产生的磁场，以进行转速侦测。其中，该外侧与该内侧相对，进一步的，该外侧指于色轮的径向上滤光片的远离色轮中心轴的一侧，但不以此为限。
请参阅图10以及图11A-11B，图10为根据本发明另一实施例额光学模块1''的示意图，图11A-11B分别为图10中的第一色轮12与第二色轮14的示意图。光学模块1''与上述的光学模块1的主要不同之处在于，光学模块1''另包含第二电磁铁26、多个第二磁铁28a、28b、28c、28d以及两个第二环形电极30a、30b，如图10与图11A-11B所示。于此实施例中，第一磁铁的数量与第二磁铁的数量对应。由于光学模块1''包含四个第二磁铁28a、28b、28c、28d，因此，光学模块1''亦包含四个第一磁铁18a、18b、18c、18d。需说明的是，图10-11B图中与图1-2B中所示相同标号的组件，其作用原理大致相同，在此不再赘述。
第二电磁铁26设置于第一色轮12上，且第二磁铁28a、28b、28c、28d设置于第二色轮14上。于此实施例中，第一电磁铁16与第二电磁铁26可沿第一色轮12的径向排列，且第一磁铁18a、18b、18c、18d与第二磁铁28a、28b、28c、28d可沿第二色轮14的径向排列，具体而言，一个第一磁铁与对应的一个第二磁铁可沿着第二色轮的径向排列，例如，第一磁铁18a与第二磁铁28a可沿第二色轮14的径向排列，第一磁铁18b与第二磁铁28b可沿第二色轮14的径向排列，第一磁铁18c与第二磁铁28c可沿第二色轮14的径向排列，第一磁铁18d与第二磁铁28d可沿第二色轮14的径向排列。此外，第二磁铁28a、28b、28c、28d的至少其中之一的N极朝向第一色轮12，且第二磁铁28a、28b、28c、28d的至少其中另一的S极朝向第一色轮12。如图11A-11B所示，第二磁铁28a、28b的S极可朝向第一色轮12，且第二磁铁28c、28d的N极可朝向第一色轮12。此外，第一磁铁18a、18d的N极可朝向第一色轮12，且第一磁铁18b、18c的S极可朝向第一色轮12。
极性控制单元20电性连接于第二电磁铁26。于此实施例中，两个第二环形电极30a、30b设置于第一色轮12上，且第二电磁铁26与两个第二环形电极30a、30b位于第一色轮12的相对两侧。如图11A-11B所示，第一电磁铁16与第二电磁铁26呈同心圆排列，两个第一环形电极22a、22b对应第一电磁铁16，两个第二环形电极30a、30b对应第二电磁铁26，且两个第一环形电极22a、22b与两个第二环形电极30a、30b呈同心圆排列。本发明可将第二电磁铁26的两端的引线连接于两个第二环形电极30a、30b，使得第二电磁铁26电性连接于两个第二环形电极30a、30b。此外，极性控制单元20可具有两个第二接脚202a、202b，其中两个第二接脚202a、202b电性连接于两个第二环形电极30a、30b。于此实施例中，第二接脚202a、202b可为弹簧针（Pogo Pin），但不以此为限。
由于第一色轮12固定于驱动单元10的转轴100上，且第一电磁铁16与第二电磁铁26皆设置于第一色轮12上，因此，当驱动单元10的转轴100驱动第一色轮12转动时，第一电磁铁16与第二电磁铁26即会随着第一色轮12转动。当第一色轮12转动时，极性控制单元20的第一接脚200a、200b及第二接脚202a、202b会与第一环形电极22a、22b及第二环形电极30a、30b保持接触。藉此，极性控制单元20即可经由第一接脚200a、200b与第一环形电极22a、22b将电流传输至第一电磁铁16，且经由第二接脚202a、202b与第二环形电极30a、30b将电流传输至第二电磁铁26，使得第一电磁铁16与第二电磁铁26产生极性。此外，极性控制单元20可控制第一电磁铁16与第二电磁铁26的电流方向，以控制第一电磁铁16与第二电磁铁26额极性，使得第一电磁铁16在转动过程中分别与第一磁铁18a、18b、18c、18d的其中之一磁吸，以及第二电磁铁26在转动过程中分别与第二磁铁28a、28b、28c、28d的其中之一磁吸，进而带动第二色轮14随着第一色轮12转动。
当第一电磁铁16朝向第二色轮14的一侧产生S极，且第二电磁铁26朝向第二色轮14的一侧产生N极时，第一电磁铁16及第二电磁铁26在转动过程中即会分别与第一磁铁18a及第二磁铁28a磁吸，进而带动第二色轮14随着第一色轮12转动。此时，光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩如图3所示。当第一电磁铁16朝向第二色轮14的一侧产生N极，且第二电磁铁26朝向第二色轮14的一侧产生N极时，第一电磁铁16及第二电磁铁26在转动过程中即会分别与第一磁铁18b及第二磁铁28b磁吸，进而带动第二色轮14随着第一色轮12转动。此时，光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩如图4所示。当第一电磁铁16朝向第二色轮14的一侧产生N极，且第二电磁铁26朝向第二色轮14的一侧产生S极时，第一电磁铁16及第二电磁铁26在转动过程中即会分别与第一磁铁18c及第二磁铁28c磁吸，进而带动第二色轮14随着第一色轮12转动。此时，光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩如图5所示。当第一电磁铁16朝向第二色轮14的一侧产生S极，且第二电磁铁26朝向第二色轮14的一侧产生S极时，第一电磁铁16及第二电磁铁26在转动过程中即会分别与第一磁铁18d及第二磁铁28d磁吸，进而带动第二色轮14随着第一色轮12转动。此时，光线依序通过第二色轮14与第一色轮12后的输出光线色彩如图6所示。藉此，光学模块1只要通过极性控制单元20控制第一电磁铁16与第二电磁铁26的极性，即可根据不同的色彩需求快速地变换色彩模式。
综上所述，本发明之光学模块通过极性控制单元控制电磁铁的极性，使得电磁铁在转动过程中与不同的磁铁磁吸，进而变换色彩模式。此外，两个色轮可利用电磁铁与磁铁的磁吸而精准定位。因此，本发明利用简单的结构配置与磁吸原理，即可根据不同的色彩需求快速地变换色彩模式。
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 (10)

1.一种光学模块，其特征在于，包含：
驱动单元，具有转轴；
第一色轮，固定于该转轴上，该第一色轮包含多个第一滤光片；
第二色轮，浮动地套设于该转轴上，该第二色轮包含多个第二滤光片；
第一电磁铁，设置于该第一色轮上；
多个第一磁铁，设置于该第二色轮上，该多个第一磁铁的至少其中之一的N极朝向该第一色轮，该多个第一磁铁的至少其中另一的S极朝向该第一色轮；以及
极性控制单元，电性连接于该第一电磁铁；
其中，该驱动单元驱动该第一色轮转动，使得该第一电磁铁随着该第一色轮转动；该极性控制单元控制该第一电磁铁的电流方向，以控制该第一电磁铁的极性，使得该第一电磁铁在转动过程中与该多个第一磁铁的其中之一磁吸，进而带动该第二色轮随着该第一色轮转动。
2.如权利要求1所述的光学模块，其特征在于，还包含两个第一环形电极，设置于该第一色轮上，该第一电磁铁与该两个第一环形电极位于该第一色轮的相对的两侧，该第一电磁铁电性连接于该两个第一环形电极，该极性控制单元具有两个第一接脚，该两个第一接脚电性连接于该两个第一环形电极。
3.如权利要求1所述的光学模块，其特征在于，该多个第一滤光片为一次色，且该多个第二滤光片为二次色；或者，该多个第一滤光片与该多个第二滤光片皆为一次色；或者，该多个第一滤光片与该多个第二滤光片皆为二次色。
4.如权利要求1所述的光学模块，其特征在于，该第一电磁铁位于该多个第一滤光片的内侧，且该多个第一磁铁位于该多个第二滤光片的内侧。
5.如权利要求1所述的光学模块，其特征在于，该第一电磁铁位于该多个第一滤光片的外侧，且该多个第一磁铁位于该多个第二滤光片的外侧。
6.如权利要求5所述的光学模块，其特征在于，另包含磁传感器，该磁传感器邻近该多个第一滤光片的外侧设置，以感测该第一电磁铁所产生的磁场。
7.如权利要求1所述的光学模块，其特征在于，另包含：
第二电磁铁，设置于该第一色轮上，该极性控制单元电性连接于该第二电磁铁；
多个第二磁铁，设置于该第二色轮上，该多个第二磁铁的至少其中之一的N极朝向该第一色轮，该多个第二磁铁的至少其中另一的S极朝向该第一色轮；以及
其中，该驱动单元驱动该第一色轮转动，使得该第一电磁铁与该第二电磁铁随着该第一色轮转动；该极性控制单元控制该第一电磁铁与该第二电磁铁的电流方向，以控制该第一电磁铁与该第二电磁铁的极性，使得该第一电磁铁在转动过程中分别与该多个第一磁铁的其中之一磁吸，以及使得该第二电磁铁在转动过程中分别与该多个第二磁铁的其中之一磁吸，进而带动该第二色轮随着该第一色轮转动。
8.如权利要求7所述的光学模块，其特征在于，该第一电磁铁与该第二电磁铁沿该第一色轮的径向排列，且该多个第一磁铁的其中一个与对应的该多个第二磁铁中的一个沿该第二色轮的径向排列。
9.如权利要求7所述的光学模块，其特征在于，另包含：
两个第一环形电极，设置于该第一色轮上，该第一电磁铁与该两个第一环形电极位于该第一色轮的相对两侧，该第一电磁铁电性连接于该两个第一环形电极，该极性控制单元具有两个第一接脚，该两个第一接脚电性连接于该两个第一环形电极；以及
两个第二环形电极，设置于该第一色轮上，该第二电磁铁与该两个第二环形电极位于该第一色轮的相对两侧，该第二电磁铁电性连接于该两个第二环形电极，该极性控制单元具有两个第二接脚，该两个第二接脚电性连接于该两个第二环形电极；
其中，该两个第一环形电极与该两个第二环形电极分别对应该第一电磁铁与该第二电磁铁，且两个第一环形电极与该两个第二环形电极呈同心圆排列。
10.如权利要求9所述的光学模块，其特征在于，该多个第一滤光片为一次色，且该多个第二滤光片为二次色；或者，该多个第一滤光片与该多个第二滤光片皆为一次色；或者，该多个第一滤光片与该多个第二滤光片皆为二次色。
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