JP4128967B2

JP4128967B2 - 回転円盤の防振装置および方法

Info

Publication number: JP4128967B2
Application number: JP2004056187A
Authority: JP
Inventors: 紹雄張
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2024-03-01
Also published as: US20050109154A1; TW200517682A; JP2005155889A; TWI229746B

Description

本発明は、防振装置およびその画像表示システムの回転円盤に用いられる防振装置および方法に関し、特に、回転円盤によって生じる振動を硬化性流体および複数の球体を用いて消去する方法と装置に関するものである。

理論上、回転円盤は、回転軸の周囲で安定して平衡を保って回転するものだが、実際には、製造上の先天的な瑕疵、または組立て上の問題によって、回転円盤の質量は均等に分布されない。その結果、回転円盤が回転する時、振動が生じる。ある状況においては、振幅がそれほど大きくなるわけではないかもしれないが、精密光学機器においては、必要な精密度が達成できるかどうかが重要な要素となる。

カラーホイールモジュールを例に挙げると、それは、画像表示装置に広く用いられてきた（特許文献１参照）。カラー・ホイールは、複数のカラー・フィルター・フィルムを含み、それらが貼り合わされている。それらの回転が入射光の色を変調し、高頻度での順次的なカラーチェンジの光線を提供することで、画像表示装置が必要な像形成を作り出すことができる。カラー・ホイールが回転によって入射光のカラーを切換えることから、平衡が重要な課題となる。

従来の平衡法は、ほとんどが、実際に回転円盤１１を駆動することによって不平衡な位置を判断しようとするものである。図１Ａと図１Ｂに見られるように、円盤１１は、モーター１２によって駆動され、回転する。円盤１１の不平衡質量Ｍが回転中に遠心力を生じることから、遠心力が振動を招く。回転円盤１１によって生じた振動の振幅および位相角を検知するのに、例えば、加速度計などのセンサーを用いることができる。振幅および位相角に基づいて、不平衡質量Ｍとその位相角θが測定される。更に、円盤１１の駆動時に、テーブル面などの取付け面によって引き起こされる干渉を避けるために、円盤１１とモーター１２をバネ１４によって支えられたサスペンディング・ボードの表面１３の上に取り付けることができる。

不平衡質量Ｍと円盤１１の位相角θが算出された時、問題を改善する２つの共通の方法がある。すなわち、対応する質量の補足または除去である。製造者は、振動を消去するために、不平衡質量Ｍに相対する１８０度の位置に、対応する物質を補足することを選んでもよいし、不平衡質量Ｍの位置で対応する質量を除去することも可能である。しかし、実際には、不平衡質量Ｍの位置と質量は、望むほど正確に計算することができない。ほとんどの場合、近似値しか得られない。その結果、試行錯誤法が修正を行うのに用いられる。

例えば、ドリル・アウト法を用いて質量を除去することができる。円盤１１の不平衡質量Ｍが得られた時、不平衡質量Ｍがある位置にドリルで小さな孔を開け、質量の特定量を除去した後、再び回転テストが行われれる。もし、その結果が十分なものでなければ、もう一つ、小さな孔が開けられる。もし、片側に孔がドリルされすぎた場合、対角側に小さな孔がドリルされる。このプロセスは、円盤１１が平衡になるまで繰返し行われる。このような平衡法は能率的でない。しかも、最後に得られた平衡修正は完全に望ましいものでもなく、測定と計算の誤差範囲内の平衡が得られるだけである。
米国特許第５、８６８、４８２号

よって、本発明の第１の目的は、防振装置およびその画像表示システムの回転円盤で用いられる関連方法を提供し、前述の問題を解決する。

本発明は、防振装置およびその画像表示システムで用いられる関連方法を開示し、回転モーターにより回転される回転円盤によって生じる振動を消去する。本発明の方法は、測定装置によって回転円盤の不平衡量を測定し、この不平衡量に応じて回転円盤の上に形成された後の容器に、硬化性流体および複数の球体の特定量を充填するものである。回転モーターにより回転円盤が回転する時、回転モーターと回転円盤の平衡がいくらかの振動力を引き起こし、その振動が流体と球体を動かすため、流体と複数の球体は、振動力によって自動的に流れ、平衡した位置に分布する。最後に、複数の球体の位置を固定するために、流体は凝固し、固化する。こうして回転モーターと回転円盤の平衡を達成することができる。

本発明の効果は、流体と複数の球体の流動が振動によって行われるため、流体と球体は、振動がなくなるまで流れ続けることである。このような方法と装置は容易に実施できるだけでなく、より正確な平衡を得ることができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照しながら、詳細に説明する。

図２Ａ〜図２Ｃは、本発明に基づいた自動平衡の原理を示す概略図である。防振装置とその関連方法は、特に、カラーホイールモジュールおよび画像表示システムの回転円盤の振動を消去するのに採用される。図２Ａ〜図２Ｃに示したように、不平衡質量Ｍを含んだ容器２１があり、容器２１は更に複数の鋼球２２を含んでいる。容器２１が特定の角速度ωで回転する時、不平衡質量Ｍは、遠心力により振動変位ｅを生じる。振動変位ｅは、鋼球２２に力Ｆｅ（Ｆｅ＝ｍｅω^２、ｍは鋼球の物質である）を生じさせる。切線方向で力Ｆｅの分力Ｆｔ（Ｆｔ＝*ｃｏｓ（α）、αは、径方向に相対する夾角である）は、平衡状態になるまで、不平衡質量Ｍに相反した円周方向に沿って鋼球２２を移動する。流体が平衡のための十分な質量を有してないことから、鋼球の特定質量を含んだ硬化性流体は、鋼球２２を容器２１に入れることでその代わりとなることができ、完全に平衡した状態を得ることができる。従って、容器中に流体を充填する目的は、鋼球と容器の間の摩擦を減少し、流体が凝固した後に鋼球の位置を固定することにある。

図３Ａ〜図３Ｄは、本発明に基づいて上述に示した原理を取り入れたものである。図３Ａ〜図３Ｄに示されたように、本発明は、回転円盤の上にボウル３２を備えた回転円盤３１を用いて、容器を形成する。次に、振動測定装置（未表示）によって、回転円盤３１の一つ側に置かれた不平衡質量Ｍを測定し、回転円盤３１の容器に複数の球体３４を入れる。その後、静止状態で、容器内に硬化性流体３３の特定質量を充填し、既定質量の球体３４を入れ、不平衡質量Ｍを補填する。注釈するのは、本発明の好適な実施例に用いられる球体３４は、鋼球などの金属製である。更に、球体３４は、金属球体と同じ質量を有するセラミックボールなどの非金属球体と取り替えることができる。

次に、回転円盤３１を振動測定装置の上に置く。回転円盤３１が回転する時、流体３１と既定質量の球体３４は、不平衡質量Ｍを備えた回転円盤３１によって引き起こされた振動力を受け、円周方向に沿ってもう一方側へ流れるが、図３Ｂに示されたように、容器の側壁制限のために容器に保持される。

図３Ｃを例に説明すると、不平衡質量Ｍは、右側に置かれ、流体３３と球体３４は最後にはボール３２の左側に集まる。理想的な状態は、図３Ｃに示されたように、流体３３と球体３４の分布の位置が不平衡質量Ｍを補填する。しかし、粘着性、表面張力、遠心力により実際の分布は、図３Ｄに示されたように分布する。このような状態は、球体３４と流体３３は、回転円盤３１の左側に集められ、回転円盤３１の右側の不平衡質量Ｍを相殺する。したがって、回転円盤３１は平衡状態となり、振動による不平衡を防ぐことができる。

回転円盤３１に不平衡がある限り、振動力が存在するため、流体３３と球体３４は回転円盤がうまく平衡するまで動き続ける。平衡状態が得られた時、流体３３は、凝固され、固定され、球体３４もまた同時に位置付けられる。この分布状態は固定され、永続的な平衡状態を得ることができる。

球体３４が自動的に移動することができ、回転円盤３１の対応した平衡位置で分布されることから、流体３３と球体３４の分布は、回転円盤３１の不平衡質量Ｍを相殺する。本発明は、試行錯誤のプロセスの時間をセーブするだけでなく、平衡状態もより正確に得る。

更に、硬化性流体３３は、光感性硬化流体（ＵＶゲルなど）、感熱性硬化流体、またはｄｏｕｂｌｅａｇｅｎｔ硬化ゲルより選ぶことができる。流体３３の硬化プロセスは、光エネルギー、熱エネルギー、触媒剤などの提供によって行うことができる。注釈するのは、上述の硬化流体と硬化方法は例として挙げたものであり、他のタイプの硬化流体も必要に応じて選択することができる。

図３Ａは、回転円盤３１の上にボール３２を取り付けることで形成された容器の実施例を図解している。取り付けのプロセスは、接着、ねじ留め、接続、ラッチ、またはその他の従来の技術で既知の固定方法によって行うことができる。流体３３が回転中に溢れ出るのを防ぐために、延長した突縁３５をボウル３２の側壁の上縁に形成することができる。もちろん図４Ａに示されたように環状物３６も用いることができ、回転円盤３１の上に取り付け、回転円盤３１に容器を形成することで、流体３３と球体３４を収容することができる。もう一方では、流体３３の量が足りない、またはボウル３２と環状物３６が高めの側壁を有す場合、延長した凸縁３５は、図４Ｂと図４Ｃに示されたように突縁をなくしてもよい。

実際の状況で平衡を提供するのに、回転円盤３１をモーター４１の軸４２の上に取り付け、回転させることができる。同様に、干渉または、不正確な測定を防ぐために、図５に示されたようにバネ４４によって支えられたサスペンディング・ボード４３を用いて全構造を固定することができる。

図６Ａと図６Ｂを参照すると、図６Ａと図６Ｂは、本発明に基づいたカラーホイールモジュール５０に用いられた概略図である。カラーホイールモジュール５０は、モーター５４、軸５４１、ホルダー５２、カラー・ホイール５１を含む。モーター５４は、軸５４１を駆動し、回転させる。容器５２は、カラー・ホイール５１の内周縁の上に形成され、カラー・ホイール５１と回転中心を同軸にする。更に、容器５２とカラー・ホイール５１は一緒に接続され、軸５４１の上にしっかりと取り付けられることで、モーター５４によって駆動され、回転する。

容器５２は、カラー・ホイール５１の内周縁に接続される。接続方法は、直接接着か、その他の類似の方法である。容器５２は、上述（ボール、環状体など）の実施例のいずれかで形成することができ、硬化流体３３と球体３４を収容する。更に、カラー・ホイール５１は、複数の透明なカラーフィルターフィルム５１１を含み、通過する光線の色を変調したり、変えたりする。

容器５２がカラー・ホイール５１に接続された時、それぞれ平衡修正を行うことができる。平衡は、上述の方法と、図５に示されたように、装置を用いることによって達成することができる。平衡を得た後、容器５２は、軸５４１の上に取り付けられ、モーター５４によって駆動され、交互に光線の色を変調する。もう一つは、容器５２とカラー・ホイール５１を軸５４１の上に取り付けた後、平衡と硬化のプロセスを行うことも可能である。これは行うことが可能なのは、平衡が達成された後の流体の硬化プロセスが元の精密度に影響を与えないためである。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来の技術に基づいた回転円盤の不平衡状態を測定する構造の概略図である。従来の技術に基づいた不平衡な状態下の回転円盤の概略図である。本発明に基づいた自動平衡の原理を示す概略図である。本発明に基づいた自動平衡の原理を示す概略図である。本発明に基づいた自動平衡の原理を示す概略図である。本発明に基づいた平衡プロセスを示す概略図である。本発明に基づいた平衡プロセスを示す概略図である。本発明に基づいた平衡プロセスを示す概略図である。本発明に基づいた平衡プロセスを示す概略図である。本発明に基づいた回転円盤の容器を示す概略図である。本発明に基づいた回転円盤の容器を示す概略図である。本発明に基づいた回転円盤の容器を示す概略図である。本発明に基づいた回転円盤の不平衡状態を測定する構造の概略図である。本発明に基づいたカラーホイールモジュールに用いられた概略図である。本発明に基づいたカラーホイールモジュールに用いられた概略図である。

符号の説明

３１回転円盤
４３サスペンディング・ボード
４４バネ
２１、５２容器
２２鋼球
３２ボウル
３３流体
３４球体
３５凸縁
３６環状物
５０カラーホイールモジュール
５１カラー・ホイール
５１１カラーフィルターフィルム
Ｍ質量
θ 位相角
ω 角速度
е 振動変位
Ｆｔ、Ｆｅ力
α 夾角

Claims

画像表示システムの回転円盤を回転モーターにより回転させた状態での不平衡を消去する防振方法であって、
前記回転円盤の上に軸方向に延伸する環状の側壁を有する容器を形成するステップと、
測定装置によって前記回転円盤の不平衡量を測定し、この不平衡量に応じた特定量の球体を前記回転円盤の容器の中に入れるステップと、
前記容器に、特定量の硬化性流体を充填するステップと、
前記回転モーターと前記回転円盤が平衡に達するまで前記回転モーターにより前記回転円盤を回転させるステップと、
前記硬化性流体を凝固させるステップとを含む防振方法。
前記容器は、前記側壁の上端に内側に向かって延伸する凸縁を有する請求項１に記載の防振方法。
前記容器と前記回転円盤とは回転中心に対し同軸である請求項１に記載の防振方法。
画像表示システムの回転円盤の不平衡を消去する防振装置であって、
前記回転円盤を駆動する回転モーターと、
前記モーターに接続され、前記回転モーターの回転動力を送る回転軸と、
前記回転円盤の上に形成される容器と、
前記容器に収容される硬化性流体と、
測定装置によって前記回転円盤の不平衡量を測定し、この不平衡量に応じて前記容器に入れられた特定量の球体とを含み、
前記回転モーターが前記回転円盤を駆動し回転させる時、前記回転円盤の容器中に充填された前記流体と前記複数の球体は、振動力を受けて前記容器の側壁に沿って円周側へ自然に流れ、且つ、前記容器の側壁に制限されることで離脱せず、前記流体と前記複数の球体の分布によって前記回転モーターと前記回転円盤は平衡になり、前記回転円盤の平衡が得られた後、前記流体が硬化する防振装置。
前記容器は、前記回転円盤に固定される環状物またはボウルによって形成される請求項４に記載の防振装置。
前記容器の側壁上縁に位置され、内側に向かって延伸する凸縁を有する請求項４に記載の防振装置。
前記容器と前記回転円盤とは回転中心に対し同軸である請求項４に記載の防振装置。
前記球体は、金属製である請求項４に記載の防振装置。
前記球体は、非金属製である請求項４に記載の防振装置。
画像表示システムに応用され、回転の方式により入射光の色を変調するカラーホイールモジュールであって、
回転軸と、
前記回転軸を回転させる回転モーターと、
前記回転軸によって回転されることにより、交互に前記入射光の色を変調する複数の光透過性薄膜カラーフィルターを備える円盤型カラーフィルターディスクと、
前記円盤型カラーフィルターディスクの内周縁上に形成され、軸方向に延伸する環状の側壁を有する容器と、
前記容器に収容される硬化性流動体と、
測定装置によって前記回転円盤の不平衡量を測定し、この不平衡量に応じて前記容器に入れられた複数の球体とを含み、
前記円盤型カラーフィルターディスクが前記回転モーターにより回転する時、前記円盤型カラーフィルターディスクの容器中に充填された前記流体と前記複数の球体は、振動力を受けて前記容器の側壁に沿って円周側へ自然に流れ、且つ、前記容器の側壁に制限されることで離脱せず、前記流体と前記複数の球体の分布によって前記回転モーターと前記回転円盤は平衡になり、前記回転円盤の平衡が得られた後、前記流体が硬化するカラーホイールモジュール。