CN1910119B - 色轮扇形件的制作方法 - Google Patents

Abstract

用板料制成的例如色轮用的环形部分的制作方法包括如下步骤：预定的标定折断边这样排列，使稍后要分割的环形部分成列放置，其中，在一列内环形部分相互挨着这样排列，使总有一个环形部分的内圆弧边至少点状接触另一个环形部分的外圆弧边，从而形成共同标定折断边的一段，其中交替地进行相邻列的环形部分的曲率取向；在下一个步骤中，沿预定的标定折断边分割环形部分。

Description

色轮扇形件的制作方法

技术领域

本发明涉及投影仪的色轮及其制造方法。

本发明涉及一种例如在投影仪中用来产生顺序彩色图像的色轮，这种色轮可在一个圆盘形的玻璃基片上通过镀膜和构图制成。但构图过程特别是昂贵的。所以在实际中一般都用环形部分拼成一个色轮。在其制造时，通常从双色板分割环形部分，并将分割的环形部分这样固定在一个用于旋转的圆盘上，使环形部分的外部伸出圆盘边缘，且环形部分的外缘形成一个圆环。这样制成的色轮被放入照明光束的光路中，该照明光束根据实际位于光路中的圆环段的光学特性、例如根据波长进行透射和/或反射。当色轮进行旋转时，则可实现顺序的彩色序列。

此外，本发明涉及色轮所需的环形部分的制造方法。

背景技术

为了更好地描述本发明，首先参看图1对环形部分的一些几何尺寸进行定义和命名。一个标准的环形部分3(KRT)由一个外圆弧边5、一个内圆弧边7以及两个径向边9、9’界定，该径向边夹成圆心角

并分别垂直于外圆弧边5和内圆弧边7。为了本发明的目的，外圆弧边5被分成一个中央圆弧段11和两个侧面圆弧段13、13’，即：到中央圆弧段11的弦和到内圆弧边7的弦是等长的，且这两个圆弧段13、13’的长度相等。

一个二维的面积用相同的圆弧段覆盖成完全没有缝隙，这一般是不可能的。这就是说在从板料分割这种圆弧段时，不可能完全利用板料，亦即产生面积损失并由此导致材料利用率小于100％。该板料一般用昂贵的方法进行预处理，例如色轮用的这种板料首先用真空方法进行镀膜。所以材料利用率应保持尽可能高。在分割环形部分时进一步降低材料利用率的一个因素是，为了达到光洁的和可重复的边缘，板料被分割成环形部分时，不论用何种分割方法，实际上单个环形部分都必须保持或多或少的间隔。用玻璃板制成的基片的一种广泛使用的方法是划线折断法(R&B法)。这种方法首先在板料表面沿标定折断边进行划线，然后折断玻璃。沿划线的两侧必须有足够的材料，以便把折断所需的力这样加到工件上，使折断真实地沿着标定折断边进行。就这点而言，所谓足够的材料至少是被折断的玻璃厚度的三倍。这就是说，在玻璃厚度为1毫米时，如果这些环形部分没有共同的折断边，则它们到相邻环形部分的距离在整个周边上需要分别至少保持3毫米。

所以为了提高利用率，应当设法把要由板料获得的、用分割分开的基片这样摆放在该板料上，使之形成尽可能多的共同折断边。这当然与要获得分割的工件要达到的几何形状密切相关。对于相同的环形部分来说，首先只能把第一个环形部分的一个径向边摆放在另一个环形部分的一个径向边旁边。如果这些环形部分的曲率的取向是相互对准的，则只要不是几乎完全闭合的环形部分、而且只要板料尺寸容许时，那么就可分别在自由径向边上继续摆放环形部分。这样，这些环形部分形成一条蛇形线形状的带。所以这种方法在下面称为蛇形法。

如果容许使用一个修改的环形部分，则有另一个可能性来获得共同的切割边并由此获得较好的材料利用率。以所述的色轮为例，所述环形部分的内部区域通常只用于机械固定，所以内圆弧边的形状是完全可以改变的。

一个有利的、修改过的环形部分包括一个内边，其曲率与外圆弧边的曲率相匹配。在这种情况中，环形部分可这样排列，使一个环形部分的内圆弧边7与另一个环形部分的外圆弧边5的中央段11形成一个共同的折断边。这样，这些环形部分就形成叠置的列，所以这种方法在下面称为列法。

用列法、即用内圆弧边的匹配只是周边的一小部分形成一个共同的标定折断边的一部分来避免材料损失，而对剩余的周边则必须离折断边增加至少三倍的距离，才能合适地进行折断。由于用于分割的板料大都在分割之前用昂贵的镀膜方法进行了预处理，所以这种材料损失始终对制造成本产生重大的影响。

本发明的目的是提出一种能够克服现有技术诸多弊端的解决方案。

蛇线法和列法的纯粹组合业已证明是不成功的：有位本领域技术人员曾打算按蛇线法比较密接地排列出蛇形而未如愿。他使外环形部分边缘的部分区段相互接触，却发现它们的曲率符号不同，亦即它们不可能形成共同的折断边，即使内环形部分边缘的形状相当任意。

此人又拟从列法出发，按蛇形法把一列的径向折断边摆放在另一列的径向折断边旁边，但因环形部分相互重叠而告失败。

发明内容

根据本发明，这个目的通过对蛇形法和列法这样进行改进而使之能够组合来实现的：根据列法的排列，首先交替地进行邻列的环形部分的曲率取同，这样就能在考虑分割所需距离的情况下把列移动到一起而比用原来的列法时更密接。这样这些列就容易紧密衔接。在下一个步骤中，分别这样移动各列，使其能更紧密衔接；这次移动到达这样的程度，使邻列的径向折断边的各部分形成一个共同的折断边。这样，各列可达到相互紧密衔接。没有与其它环形部分形成共同的折断边的径向折断边和外圆弧折断边的组成部分则分别与三个其它环形部分一起包围一个所得到的损失面积，这个面积不可能被利用。为了达到尽可能高的材料利用率，这个面积应当减少到最低限度，但必须而且也应该保持所述方法的要求。例如划线-折断法必须至少保持板厚的三倍。

本发明的一个特别有利的实施方案是容许对环形部分的外圆弧边进行修改。这样，所述列就能很密接地衔接，而且修改后的环形部分只能用共同的折断边排列在板料上，所以一点也不产生被切去的损失面积。

附图说明

现在借助附图并借助示范性的不同实施例来说明本发明。

图1表示一个环形部分的示意图；

图2表示按蛇形法在一块板料上的环形部分的排列；

图3表示按列法在一块板料上的环形部分的排列；

图4表示按本发明第一实施例在一块板料上的环形部分的排列；

图5示例性表示例如折断边在一块板上的走向示意图；

图6表示用带有修改过的外折断边的环形件进行不产生面积损失的排列；

图7表示本发明的另一实施方案，这时的径向边长度相应于原来的扇形段的径向边长度；

图8表示另一种实施方案；

图9表示只有直线部分折断边的实施例。

具体实施方式

所以蛇形法和列法只有按本发明提出的步骤使径向折断边部分地挨着放置才能进行组合。为此，基本上有两种可能性：i)径向折断边只在一定程度上挨着放置而有意地产生一个损失面积，这个损失面积大到刚刚足够可以使用分割方法(例如划线-折断法)；ii)用修改的外圆弧边过渡到一个环形部分。

一个最小损失面积的i)的例子

此例的环形件用1毫米厚的板料制成。在此例中，该板料是一块带有一层滤色片镀膜的色轮用的玻璃板。要制成的环形部分具有一个曲率半径为40毫米的外圆弧边，圆心角为90°。径向边分别为22毫米的长度。用于色轮中容许内圆弧边的曲率与外圆弧边的曲率相匹配。

根据本发明，在玻璃板上按列法密接地排列环形部分，其中两个邻列的环形部分的曲率取向是方向相反的。邻列的环形部分的径向边是这样挨着放置的，即其22毫米的总长度实际上只有15.5毫米是相互接触的。径向边的剩余的6.5毫米没有邻接另一个环形部分。图4表示这种排列结果。首先从玻璃板切出修改过的蛇形带。图5用平面示出分割的不同步骤，最下方的平面表示玻璃板，在其下方区域用虚线示出一条标定折断边。其上示出一条业已沿该标定折断边折断的蛇形带。在其上一平面内实施另一个分割步骤：图中表示一个还存在损失面积的环形部分。在同一平面内的其它环形部分用的折断边只用虚线示出。其上一个平面示出一个完全分割的环形部分并示出由此分出的损失面积。该损失面积是束腰形的，其最窄处大于3毫米宽，所以大于板厚的4倍。这样就可用划线-折断法简便而可靠地把它从环形部分分割开来。

ii)修改的环形部分

鉴于外边缘的几何形状对色轮的光学应用毕竟是无关紧要的，所以有利于在制造时进行充分利用。图6a表示一个带有修改过的外圆弧边的环形部分，虚线区域相应于原始的环形部分。用实线框出的面积表示与原始的环形件比较需要添加的部分。图6b表示一个用这种修改过的环形部分组成的轮。图6c用一块玻璃板的不同平面示出了分割的各个步骤。首先从该玻璃板折断一条蛇形带。在最下一个平面内，用虚线表示尚未折断的状态。其上的一个平面表示这条折断开的带，在最上的平面中，示出了沿径向边的折断边。对一个环形部分来说，是完全的断的，而其它环形部分则只用虚线示出标定折断边。这样就丝毫不产生损失面积。此外，折断边的无棱角的几何形状对划线折断法是很有利的，这直接影响材料的利用率。

在图6a中清楚地示出，通过这种制作方法使得径向边包括了一个延长凸出部分。如果只用面积相同的环形部分拼成一个色轮，这是不成问题的。当然，色轮一般是用具有不同圆心角的环形部分拼成的。例如投影用的色轮通常包括红的、蓝的、绿的和完全透明的环形部分，相应于不同圆心角的配色。在按本发明修改环形部分的情况下，产生径向环形边的不同长度的凸出部分，亦即与相邻的环形部分比较，这些径向边可能呈尖角凸出或缩回，这种凸出使色轮容易受机械应力影响。

为了避免这种情况，在本发明的另一实施例中，径向的环形部分边保持不变，只修改外圆弧部分的曲率。图7表示一个这样修改的环形部分，这里只示范性地选用一种型式，当这些环形部分组成一个如图7b所示的色轮时，这种型式的内圆弧边实际上还形成一个圆。图7c用不同的平面表示分割的单个步骤。

按图7实施例所示的色轮给人这样的印象：这个色轮与原始的轮的几何形状很不一致。但应当指出，这只是一个例子，且图6和图7的实施例完全可进行组合，以便实现全部环形部分的径向边的相同长度，而不与轮的几何形状相差太大。这样的例子如图8所示。图8a表示相应修改的环形部分，其中与原始的环形部分比较，所增添的面积用实线框出。图8b表示一个用这些环形部分组成的色轮示意图，而图8c则用不同的平面表示分割的各个步骤。

迄今为止所述的折断边全都具有或多或少的弯曲几何形状。对某些分割方法来说，这种弯曲的边当然是很难实现的。特别是在用一种自动化的分割方法时，一个特别是与圆弧形状不一致的折断边可能造成大的技术困难。环形部分按本发明修改，如果这容许使用的话，则可只用直线的区段过渡到折断边。图9表示这样的一个实施例，其中图9a表示一个修改的环形部分，图9b表示一个用这些环形部分组成的轮，而图9c则用不同的平面表示分割的各个步骤。

在有些使用场合中，即使不是光学使用场合，但轮的外形仍然很重要。例如在大于80赫兹、典型地大约为120赫兹的使用场合中，色轮产生旋转。这时偏离圆形则可导致空气振荡，从而可能产生噪声。为了消除此弊，可把轮埋置在一个圆形的外框中，这样的外框还有助于环形部分附加地对离心力产生稳定作用。

Claims (8)

1.用一块板形玻璃基片制作带有侧面圆弧段(13，13’)的环形部分(3)的方法，该方法包括如下步骤：

预定的标定折断边这样排列，使稍后要分割的环形部分成列放置；

其中，一列内的环形部分相互挨着这样排列，使一个环形部分的内圆弧边(7)分别至少点状接触另一个环形部分的外圆弧边(5)，从而形成所述内圆弧边和外圆弧边的共同的圆弧标定折断边的一段，

交替地进行相邻列的环形部分的曲率取向；

其中相邻列环形部分的径向折断边的只有一些部分形成共同的径向标定折断边；而所述相邻列环形部分的径向折断边的其它部分不形成共同的径向标定折断边；

一列中的两个相邻的环形部分和相邻列中的两个分别处在相同行中的相邻的环形部分包围一个所得到的损失面积，该损失面积不能被利用并且是束腰形的；

并且该损失面积在其最窄处大于玻璃基片的厚度的四倍；

环形部分的分割沿预定的标定折断边进行。

2.按权利要求1的方法，其特征为，一个环形部分的内圆弧边(7)的完全的标定折断边是一个相邻圆弧段的外圆弧边(5)的标定折断边的一部分。

3.按权利要求1的方法，其特征为，一个环形部分的内圆弧边(7)与一个相邻列的一个环形部分的外圆弧边(5)构成一条连续的、简单连接着的线。

4.按权利要求3的方法，其特征为，一个环形部分的径向边(9、9’)夹成一个圆心角且外圆弧边的曲率这样进行修改，使径向边的长度在该圆心角变化时基本上不变。

5.按权利要求1的方法，其特征为，外圆弧边和必要时还有内圆弧边的形状这样进行修改，使分割的修改过的环形部分的多个列可共同无缝隙地覆盖一个面积。

6.按权利要求1的方法，其特征为，一个环形部分的内圆弧边(7)和外圆弧边(5)具有直线区段。

7.用按权利要求1的方法制作的环形部分制造色轮的方法，其中该环形部分沿径向边拼成一个平面的色轮。

8.按权利要求7的方法，这些环形件被埋置在一个框中。

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