DE102005025433B4

DE102005025433B4 - Farbradanordnung

Info

Publication number: DE102005025433B4
Application number: DE102005025433A
Authority: DE
Inventors: Li-Teng Keng
Original assignee: Prodisc Technology Inc
Current assignee: Prodisc Technology Inc
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: TW200630639A; DE102005025433A1; TWI258600B; US7210821B2; US20060181233A1

Abstract

Farbradanordnung (2) für einen Projektor, die Licht aus einer Lichtquelle mit einer Betriebstemperatur von 150°C bis 200°C aufteilt, mit:
– einem Farbfilterelement (20);
– einem als Zahnrad ausgebildeten ersten Transmissionselement (21), das an einer Seite des Farbfilterelements (20) angeordnet ist,
– einem mit dem ersten Transmissionselement gekoppelten zweiten Transmissionselement (22, 22), welches als Zahnrad ausgebildet ist, wobei das erste Transmissionselement (21) und das zweite Transmissionselement (22, 22') miteinander kämmen, und wobei die Anzahl der Zähne des zweiten Transmissionselements (22, 22') größer als die Anzahl der Zähne des ersten Transmissionselements (21) ist;
und
– einem mit dem zweiten Transmissionselement (22, 22') verbundenen Antriebselement (23), das das zweite Transmissionselement (22, 22') drehend antreibt, wobei im Betrieb das Farbfilterelement (20) vom Antriebselement (23) über das zweite und erste Transmissionselement (22, 22'; 21) so angetrieben wird, dass die Drehzahl des Farbfilterelements (20) von über 7200 U/min größer als die...

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbradanordung, wie sie z. B. in einem Projektionssystem verwendet wird.
Zu Projektionssystemen gehören z. B. solche mit Flüssigkristalldisplays (LCDs), Flüssigkristall-auf-Silicium (LCoS) und solche mit digitaler Lichtverarbeitung (DLP = digital light processing). Der DLP-Typ zeigt verschiedene Vorteile, einschließlich hoher Helligkeit, genauer Farbtonwiedergabe, hoher Ansprechgeschwindigkeit, störsignalfreien Betriebs sowie flachen und leichten Aufbaus. Daher bildet der DLP-Typ derzeit die vielversprechendste Projektionstechnologie.
Bei einem DLP-Projektor werden ein digitales Steuerungsverfahren und ein Lichtreflexionsprinzip verwendet. Zunächst werden Lichtstrahlen durch einen Lichtintegrationsstab integriert und konvergiert, und dann durchlaufen sie das Farbfilter eines Farbrads, das die Lichtstrahlen aufteilt. Dann können die aufgeteilten Lichtstrahlen auf ein digitales Mikrospiegelbauteil (DMD = digital micro-mirror device) projiziert werden. Bei dieser Technik ersetzt das DMD eine Flüssigkristalltafel, die bei einem herkömmlichen Flüssigkristallprojektor Bilder repräsentiert. Da ein DMD über eine Vielzahl beweglicher Mikrospiegel verfügt, wird deren Verkippwinkel und die jeweilige Ablenkzeit durch Ansteuerelektroden gesteuert. Dann können Lichtstrahlen auf einen Schirm projiziert werden, um durch Schalten der Ablenkrichtungen derselben ein Bild zu erzeugen.
Die 1 ist eine Seitenansicht, die eine herkömmliche Farbradanordnung 1 zeigt, die hauptsächlich über ein Farbfilter 11 und einen Motor 12 verfügt. Der Motor 12 verfügt über ein Gehäuse 121 und einen Motorkörper 122. Das Gehäuse 121 ist an einer Seite des Motorkörpers 112 angeordnet. Dar über hinaus verfügt die Farbradanordnung 1 über eine Befestigungsplatte 13 und eine flexible Leiterplatte (nicht dargestellt). Die Farbradanordnung 1 ist durch die Befestigungsplatte 13 an einem Projektionssystem befestigt, und die flexible gedruckte Leiterplatte ist elektrisch mit einer Steuerung verbunden, die den Motorkörper 122 so ansteuert, dass er sich um die Mittelachse dreht. Der Motorkörper 122 besteht hauptsächlich aus einem Mantel, einem Magnetring, einem Stahlblechstapel und einer Wicklung. Wenn der Wicklung ein Strom zugeführt wird, erzeugt der Stahlblechstapel eine magnetische Kraft und ein Magnetfeld. Durch Steuern der Polarität und der Intensität des fließenden Stroms kann das Magnetfeld sequenziell so variiert werden, dass es rotiert. Demgemäß kann der Magnetring mit dem Magnetfeld Wechselwirken und drehend angetrieben werden. Das Farbfilter 11 ist durch einen Klebeprozess am Gehäuse 121 des Motors 12 befestigt. Der Motor 12 treibt das Farbfilter 11 so an, dass es sich um die Mittelachse dreht, wodurch es die Lichtstrahaufteilen kann. Gemäß der aktuellen Technik ist das Farbfilter 11 ein ringförmiges Filter mit verschiedenen Farbabschnitten zum Aufsetzen auf das Gehäuse 121 des Motors 12. Ferner wird das Farbfilter 11 durch einen Kleber, der zum Verfestigen erwärmt werden muss, am Gehäuse 121 des Motors 12 befestigt. Jedoch beträgt die Wärmestandhaltetemperatur des Motors 12 ungefähr 80°C, so dass er während des Heizprozesses leicht beschädigt werden kann. Wenn aber schon nur diese eine Komponente der Farbradanordnung 1 beschädigt wird, ist die gesamte Anordnung nicht mehr brauchbar, was zu einer Erhöhung der Herstellkosten führt.
Ferner befindet sich bei diesem Projektionssystem die Farbradanordnung 1 nahe an einer Lichtquelle. Wegen der hohen Betriebstemperatur derselben ist die Umgebungstemperatur an der Farbradanordnung 1 erhöht. Die Wärmestandhaltetemperatur des Klebers beträgt ungefähr 150°C bis 180°C, während die Betriebstemperatur der Lichtquelle ungefähr 150°C bis 200°C beträgt. Der Kleber wird bei 150°C bis 200°C brüchig, so dass die Klebekraft zwischen dem Farbfilter 11 und dem Motor 12 abnimmt. Da sich im Allgemeinen der Motor für die Farbradanordnung 1 mit einer Drehzahl über 7200 U/Min. dreht, ist die Zentrifugalkraft in einem jeweiligen Abschnitt des Farbfilters 11 sehr hoch. Das Rotationszentrum des Farbfilters 11 kann leicht gegenüber der Mittelachse, d. h. der Rotationsachse, versetzt sein, und bei dieser hohen Umgebungstemperatur kann es leicht zu einer Verschiebung des Farbfilters 11 kommen. Dadurch nimmt die Zuverlässigkeit des Erzeugnisses ab.
Die EP 0 374 565 A2 betrifft ein Verlauffilter, wie es zur stufenlosen, automatischen Helligkeitsregulierung in optischen Systemen, namentlich in Aufnahmekameras eingesetzt wird. Das in der EP 0 374 565 A2 gezeigte Verlauffilter weist zwei zueinander im Winkel angeordnete Filterscheiben auf, die von einem Stellmotor über Zahnriemenantriebe wechselweise in beide Drehrichtungen verstellt werden können, um zur Helligkeitsregulierung die erforderliche Transparenz der Verlauffilter in dem Strahlengang zu drehen.
Die EP 1 158 239 A1 beschreibt einen Projektor zum Projizieren von Bildern unterschiedlicher Größe in verschiedenen Farben. Die verschiedenen Filterelemente können über Stellmotoren und geeignete Schwenkgetriebe in den Strahlengang eingeschaltet werden. Die zu projizierenden Bilder sind auf Revolverscheiben angeordnet, die über Zahnradgetriebe positioniert werden können. Ferner sind Bilder, die während der Projektion in sich gedreht werden sollen, über weitere Zahnradgetriebe drehbar auf der entsprechenden Revolverscheibe gelagert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Farbradanordung für einen Projektor zu schaffen, die weniger anfällig für höhere Temperaturen ist.
Diese Aufgabe ist durch die Farbradanordung gemäß dem beigefügten Patentanspruch 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Farbradanordnung ist ein Antriebselement vorhanden, das ein Farbfilterelement zum Aufteilen des Lichts so über ein erstes und ein zweites Transmissionselement drehend antreibt, dass die Drehzahl des Farbfilterelements größer als die Drehzahl des Antriebselements ist und so dafür gesorgt ist, dass eine durch eine hohe Drehzahl des Antriebsmotors verursachte hohe Temperatur nicht auftritt. Ferner kann, wenn eine Komponente der Farbradanordnung beschädigt wird, diese unabhängig von anderen Komponenten ausgetauscht werden, was eine Senkung der Herstellkosten zur Folge hat.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
1 ist eine schematische Seitenansicht einer herkömmlichen Farbradanordnung;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Farbradanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
3, 4 und 5 sind schematische Seitenansichten der Farbradanordnung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß den 2 und 3 verfügt eine Farbradanordnung, die im Folgenden auch als Lichtaufteilvorrichtung 2 bezeichnet wird, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung über ein Filterelement 20, ein erstes Transmissionselement 21, ein zweites Transmissionselement 22 und ein Antriebselement 23.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann das Farbfilterelement, das im Folgenden auch kurz als Filterelement 20 bezeichnet wird, ein Filter mit mindestens zwei Farbabschnitten sein. Ferner kann es ein kreisförmiges oder ringförmiges Filter mit einem roten, einem grünen und einem blauen Abschnitt oder mehreren roten, grünen und blauen Abschnitten oder mehreren roten, grünen, blauen und transparenten Abschnitten sein. Das Filterelement 20 kann auch eine ringförmige oder kreisförmige, transparente Platte sein, auf der mindestens ein roter, ein grüner und ein blauer Film ausgebildet sind.
Das erste Transmissionselement 21 ist auf einer Seite des Filterelements 20 angeordnet und an diesem durch einen Kleber befestigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Transmissionselement 21 ein Zahnrad.
Das zweite Transmissionselement 22 ist mit dem ersten Trans missionselement 21 verbunden, und bei der vorliegenden Ausführungsform ist es ebenfalls ein Zahnrad. Das erste Transmissionselement 21 und das zweite Transmissionselement 22 kämmen miteinander. Darüber hinaus ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Zähne im zweiten Transmissionselement 22 größer als diejenige im ersten Transmissionselement 21. Dabei wird das Verhältnis der Zähneanzahl im ersten Transmissionselement 21 zu der im zweiten Transmissionselement 22 entsprechend den aktuellen Anforderungen eingestellt.
Bei der aktuellen Ausführungsform ist die Zähnezahl im zweiten Transmissionselement 22 dreimal so groß wie diejenige im ersten Transmissionselement 21, so dass bei einer Umdrehung des Transmissionselements 22 drei Umdrehungen des ersten Transmissionselements 21 erzeugt werden, so dass eine Drehzahländerung vorliegt. Wenn sich das Antriebselement 23 mit kleiner Drehzahl dreht, kann sich das Filterelement 20 mit hoher Drehzahl drehen. Z. B. werden auf 3800 Umdrehungen des Antriebselements 23 10800 Umdrehungen des Filterelements 20 erzeugt. Damit kann das Problem in Zusammenhang mit einer hohen Temperatur des Antriebselements 23 überwunden werden.
Gemäß der 3 ist das Antriebselement 23 ein Motor, der mit dem zweiten Transmissionselement 22 verbunden ist. Das zweite Transmissionselement 22 wird durch einen Klebe- oder Verschraubprozess am Antriebselement 23 befestigt. Das Antriebselement 23 treibt das zweite Transmissionselement 22 drehend an, und dieses treibt wiederum das erste Transmissionselement 21 und das Filterelement 20 zum Aufteilen von Licht drehend an.
Gemäß der 4 ist das Antriebselement 23 wiederum ein Motor, der über einen Motorkörper 23' verfügt. Das zweite Transmissionselement 22 ist ein Gehäuse 22', das am Motorkörper 23' befestigt ist und über mehrere Zahnradzähne verfügt. Das erste Transmissionselement 21 und das zweite Transmissionselement 22 kämmen miteinander. Der Motorkörper 23' treibt das Gehäuse 22' drehend an, das wiederum das erste Transmissionselement 21 und das Filterelement 20 drehend antreibt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Transmissionselement 21 mit einer ersten Rotationsachse 24 verbunden, und das zweite Transmissionselement 22 ist mit einer zweiten Rotationsachse 25 verbunden. Die erste Rotationsachse 24 und die zweite Rotationsachse 25 sind voneinander verschieden. Demgemäß läuft das von einer Lichtquelle emittierte Licht durch das Filterelement 20 ohne auf das Antriebselement 23 zu strahlen. So wird dessen Temperatur nicht erhöht. Ferner ist im Vergleich zum Stand der Technik das Filterelement 20 nicht direkt am Antriebselement 23 befestigt. Wenn demgemäß eine Komponente der Lichtaufteilvorrichtung 2 beschädigt wird, kann diese unabhängig ausgetauscht werden. Da das Filterelement 20 und das Antriebselement 23 unabhängig voneinander ausgetauscht werden können, können die Herstellkosten gesenkt werden.
Gemäß der 4 verfügt die Farbradanordnung der vorliegenden Ausführungsform über eine Befestigungsplatte 26. Der Motorkörper 232 ist zwischen dem Gehäuse 231 und dieser Befestigungsplatte 26 angebracht. Das erste Transmissionselement 21 ist durch eine Achse 211 an der Befestigungsplatte 26 angebracht. Die Befestigungsplatte 26 ist über eine flexible gedruckte Leiterplatte (nicht dargestellt) elektrisch mit einer Steuerung (nicht dargestellt) verbunden, die den Motorkörper 232 so ansteuert, dass er sich um die Mittelachse dreht. Ferner kann, wenn die Lichtaufteilvorrichtung 2 in einem Projektionssystem verwendet wird, die Befestigungsplatte 26 einen Teil des Gehäuses des Systems oder anderer Befestigungselemente bilden.
Darüber hinaus verfügt die Lichtaufteilvorrichtung 2 der vorliegenden Ausführungsform über einen Träger 27, der zwischen das Filterelement 20 und das erste Transmissionselement 21 gesetzt ist, wie es in der 5 dargestellt ist.
Wie oben angegeben, treibt bei einer erfindungsgemäßen Lichtaufteilvorrichtung das Antriebselement das zweite Transmissionselement drehend an, und dieses treibt das erste Transmissionselement und das Filterelement zum Aufteilen von Licht drehend an. Ferner kann das Verhältnis der Zähnezahl im ersten Transmissionselement zu der im zweiten Transmissionselement oder das Verhältnis der Radien dieser Elemente frei gewählt werden, wodurch dafür gesorgt werden kann, dass eine durch eine hohe Drehzahl eines Antriebsmotors verursachte hohe Temperatur nicht auftritt. Im Vergleich zum Stand der Technik ist das Filterelement 20 nicht direkt mit dem Antriebselement verbunden. Demgemäß kann, wenn eine Komponente der Lichtaufteilvorrichtung beschädigt wird, dieselbe unabhängig ausgetauscht werden. Daher können die Herstellkosten gesenkt werden.

Claims

Farbradanordnung (2) für einen Projektor, die Licht aus einer Lichtquelle mit einer Betriebstemperatur von 150°C bis 200°C aufteilt, mit: – einem Farbfilterelement (20); – einem als Zahnrad ausgebildeten ersten Transmissionselement (21), das an einer Seite des Farbfilterelements (20) angeordnet ist, – einem mit dem ersten Transmissionselement gekoppelten zweiten Transmissionselement (22, 22), welches als Zahnrad ausgebildet ist, wobei das erste Transmissionselement (21) und das zweite Transmissionselement (22, 22') miteinander kämmen, und wobei die Anzahl der Zähne des zweiten Transmissionselements (22, 22') größer als die Anzahl der Zähne des ersten Transmissionselements (21) ist; und – einem mit dem zweiten Transmissionselement (22, 22') verbundenen Antriebselement (23), das das zweite Transmissionselement (22, 22') drehend antreibt, wobei im Betrieb das Farbfilterelement (20) vom Antriebselement (23) über das zweite und erste Transmissionselement (22, 22'; 21) so angetrieben wird, dass die Drehzahl des Farbfilterelements (20) von über 7200 U/min größer als die Drehzahl des Antriebselements (23) ist.
Farbradanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbfilterelement (20) ein Filter mit mindestens zwei Abschnitten ist.
Farbradanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (23) ein Motor ist.
Farbradanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Transmissionselement (22') am Motorkörper angeordnet ist.