TWI414873B - 色輪 - Google Patents

Description

色輪

本發明係有關於被使用於投影機以產生色彩連續照明之色輪。本發明亦有關於使用此類色輪之投影機。

前述類型之裝置被使用於許多應用上，而在這些應用中週期性色彩變化必需被迅速相繼地產生。使用此類裝置之光學系統的範例係圖像產生裝置或顯示設備。用於電視系統中之後或前投影系統為典型之應用。

為了產生所要之快速色彩變化，彩色濾光鏡被迅速相繼地嵌入光束之光通路中。為達此一目的，將使用一種載具，其配備有複數個成圓形配置在周圍的濾光鏡片段。此種配置形成一色彩轉盤，並使此諸片段部分徑向延伸於整個載具上，且因此構成一將被嵌入光通路內之色環。此色彩轉盤繞其中心軸旋轉。經由此色彩轉盤之旋轉，諸濾光鏡片段被交替地嵌入光通路內，並自色彩轉盤處被移去。藉此，所要之迅速色彩變化便產生。為了實現此旋轉，色彩轉盤被固定於一馬達上。色彩轉盤及馬達形成一色輪。

因為圖像產生裝置必須能夠產生一高圖像品質，故色彩變化必須被非常快速地執行。此意指諸濾光鏡片段必須以非常高之速度移動通過光束之光通路。色彩轉盤之快速旋轉因此係強制的。結果，由於加速度(其係幾百倍大於因重力所致之加速度g)所導致之大的力作用在色彩轉盤上，尤其在諸敏感之濾光鏡片段上；為達到特別高之圖像品質，加速度可超過1000g。此類圖像產生裝置亦必須滿足非常高之亮度要求，此只可藉強力光源而達到。經由這些強力光源，此裝置對應地承受高達100℃之高溫。

此外，此裝置之徑向同心度必須高度地精確，以便可獲得此裝置之長操作壽命。因此，必須特別地留意此類色輪之平衡。

然而，在所謂低成本顯示用途上之大規模運用則只在如果可不顧高品質要求而在非常低之成本製造色輪時才為可行。

本業界中存在許多平衡方法之不同方案。靜態與動態平衡。單與雙平面平衝。

在一典型之靜態方法中，色輪的轉盤被旋轉且不平衡情形被測量出。如果轉盤未與旋轉軸相一致，則不平衡情形會始終存在。此可藉由在一些與旋轉軸相距遙遠之點處從轉盤上移去物質(負平衡)或藉由在一些點處將物質添加至轉盤(正平衡)而被修正。

為了進行負平衡，通常在載具上鑽製多個孔。如果這是在色彩轉盤仍保持與馬達相連接時被完成，則將很有可能使軸承受其在物質移去期間所遭遇之力。亦可採取在鑽製諸孔之前便先從馬達處移去轉盤。遺憾地，此方式相當費時，因而使得此平衡方法很昂貴。此尤其在如果平衡必需反覆地進行(旋轉－第一修正－旋轉－第二修正...)之情形下確實如此。

為了進行正平衡，額外之平衡重量被附著於轉盤上。就色輪而言，此通常係藉由黏附一團黏著性物質於轉盤上而被完成。如果此黏著性物質之重量不足夠，則此黏著性物質被用以將其他具有較高密度之物質(諸如一塊鋼材)黏合於載具上。以此一步驟進行平衡程序需要高度之精確性與經驗，因為黏著性物質易於在塗抹時流出，而流至其不應存在之轉盤的多個部分處。因此，載具有時包括一圓形溝槽以使可收納此黏著性物質。然而，此卻限制了可放置平衡物質之自由度。除此之外，此黏著性物質之硬化在轉盤可能再度被旋轉之前便先達成。此將使得本方法變為相當昂貴，例如若必需如同在負平衡中所述般必需反覆地執行平衡之情形下。

根據一種在本業界中已知之動態方法，載具或轉盤之另一部分包括一容器，其具有一環形空間以便可容納平衡物質。在轉動轉盤之前，黏著性物質以及如有必要例如一些金屬珠均被嵌入此容器內。黏著性物質的量被保持成足夠地小，以便可完全地填滿容器。如果此一總成被轉動，黏著性物質連同諸金屬珠(如果存在)將自動地流至正確之軸向位置，以便使不平衡之情形減至最小。此黏著性物質接著將被硬化。必須留意的，此黏著性物質在旋轉之後及在其硬化之前及/或期間均必須保持在相同之位置處。在此，因為軸向位置係由容器所預定，故將減少一可用於放置平衡物質之自由度。

到目前為止，所述之平衡方法專門係指單平面平衡。此通常是足夠的，尤其是在轉盤係近似於一薄板且轉速係中等之情形下。然而，就包含於色輪中之色彩轉盤而言，其轉速經常係在7000rpm至高達15000rpm之範圍。在此情形下，單平面平衡有時不再足夠，而必須針對至少兩個相分離且垂直於旋轉軸之平面進行平衡。

在此，諸如負平衡、正平衡、或動態平衡等諸不同之方案，連同此諸各個方法之所有優點及缺點，同樣地可被運用。

本發明之目的在於提供一種可簡化平衡程序之色輪。此方法應可至少部分地克服了本藝中已習知之方法的缺失。

上述之目的可藉由提供一種色輪而被達成，而此色輪包括一本體，其具有一被附著於色彩轉盤上之圓點罩。為形成此圓點罩，表面將被結構化，即包括多個分開之容納平衡物質用井穴。本體被附著至色彩轉盤，以便使此具有諸井穴之表面可位於一與旋轉軸相垂直之平面中。藉一具有圓點罩之色輪，靜態正平衡可用一種非常有效率之方式進行：色彩轉盤被旋轉且不平衡情形將如往常般地被測出。當要在何處及要有多少物質必須被加入轉盤之情況已明確後，對應之井穴便可因此立即被填充以諸如黏著性物質之材料，且如果必要，亦可填滿以其他材料。圓點罩可包括具有不同大小之井穴。此允許藉由填滿或部分地填充諸大尺寸井穴中之一或多者而進行粗略之平衡，且接著則藉由填滿或部分地填充諸小尺寸井穴中之一或多者而進行精細之平衡。

下文中將借助於諸圖式及諸作為範例之對應實施例而更詳細地說明本發明。

第1圖顯示一根據本發明之第一實施例所實施之色輪1。此色輪1包括複數個濾光鏡片段3、3’、3’’、3'''、3''''。在此範例中，諸濾光鏡片段係若干被覆蓋以薄膜式干涉濾光片之平面玻璃片段，以便以波長相依方式特有地反射或傳送光線。這些濾光鏡片段被附著在一載具上。在圖式中，此載具係在諸濾光鏡片段下方且因此未示於圖上。諸濾光鏡片段係以一種可使其延伸在載具上之方式而被附著在此載具上。諸濾光鏡片段3、3’、3’’、3'''、3''''之諸延伸部分共同形成一成環狀之區域，其可被嵌入投影機中之光束的光道路內。在此實施例中，此環狀區域具有70mm之外徑及40mm之內徑。其他大小亦可且亦將被使用。

在朝向與此載具相背離之諸濾光鏡片段3、3’、3’’、3'''、3''''的諸表面處，色輪1包括具有一表面11之本體5。此本體係具有40mm外徑之圓盤。在此實施例中，此圓盤包含具有26mm直徑之中心孔。此本體5之厚度係4mm。在此本體5中以兩種不同大小之井穴7、9實施，藉此形成表面11之構造。較大尺寸之井穴7具有3mm之直徑，而較小尺寸之井穴9則具有1mm之直徑。在此實施例中，此諸所有井穴均具有3mm之深度。如第1圖中可見，有三個不同之井穴環被設置。最外環係由一較大尺寸井穴7與二較小尺寸井穴9之交替配置所構成。最內環係由一個較大尺寸井穴7與一個較小尺寸井穴9之交替配置所構成。中間之井穴環則係僅由諸較大尺寸井穴7所構成。

本體5係由諸如聚碳酸酯之塑膠材料所構成。此可借助於射出模製成型法而以一具成本效益之方式被製造。此本體5之表面11及外圓筒13予以黑化，以便可使塑膠材料免受意外照射在本體5上之光所影響。

作為一可替代者，諸井穴可由位於本體中之諸孔所構成，而此諸孔係從本體之一側貫穿至另一側。諸井穴之底部係由例如諸濾光鏡片段3、3’、3’’、3'''、3''''，本身所構成。在此一可替代實施例中，諸井穴可為圓錐形，即此諸井穴在底部處之直徑相較於此諸井穴在表面處之直徑係增大的。藉此圓錐造形，平衡用之黏著劑將由於離心力而主要地保留在諸井穴內。

作為一可替代者，本體5可構成諸濾光鏡片段3、3’、3’’、3'''、3''''之載具。有關此一方法，主要係此本體5，其可避免諸濾光鏡片段3、3’、3’’、3'''、3''''在旋轉期間由於離心力而被分開。此時亦為載具之此本體5可由鋁而被構成為單件。本體5以及被連接至馬達上之轉盤軸可由單件所構成。

在第1圖中所示者係圓柱形井穴。井穴密度並非儘可能高，但卻是可被選定成儘可能高。諸井穴之其他截面亦係可能的。例如可選用方形或矩形井穴。一種蜂巢結構亦可被選用。

本發明之原理亦適用於雙平面平衡方案。第2圖顯示一色輪101，其中一平面可借助於圓點罩105並藉由以材料填滿此圓點罩之諸經選定的井穴而予以達成靜態平衡。另一平面可藉由一動態平衡方案而被平衡。為達此目的，特提供具有一環狀內部空間之容器115。較佳地，在借助於圓點罩所進行之平衡已被完成之後，一些流體被導入容器115之空間內，且色輪101被旋轉。此流體甚至可在旋轉期間被硬化。

第3圖顯示一適於雙平面平衡之範例，其中圓點罩之原理被運用於兩個平衡平面。

1．．．色輪

3/3’/3’’/3'''/3''''．．．濾光鏡片段

5．．．本體

7/9．．．井穴

11．．．表面

13．．．外圓筒

101．．．色輪

105．．．圓點罩

115．．．容器

第1圖立體圖顯示根據本發明之第一實施例所實施之色輪；第2圖立體圖顯示根據本發明之第二實施例所實施之色輪，其包括雙平面平衡用構件；及第3圖立體圖顯示根據本發明之第二實施例所實施之色輪，其包括基於兩圓點罩之雙平面平衡用構件。

1．．．色輪

3/3’/3’’/3'''/3''''．．．濾光鏡片段

5．．．本體

7/9．．．井穴

11．．．表面

13．．．外圓筒

Claims (8)

1. 一種色輪，其包括一載具及複數個被附著於該載具上之濾光鏡片段，部分該等濾光鏡片段共同地形成一成環狀區域，其被嵌入一光引擎之光通路內，該色輪包括平衝用第一裝置，而該平衝用第一裝置包括一具有一表面之本體，而該表面提供一由複數個容納平衡材料之井穴所構成之二維矩陣，其特徵在於該二維矩陣井穴包括有不同大小之井穴，其允許藉由填滿或部分地填充諸大尺寸井穴中之一或多者而進行粗略之平衡，且接著藉由填滿或部分地填充諸小尺寸井穴中之一或多者而進行精細之平衡。
2. 如申請專利範圍第1項之色輪，其中具有該可提供複數個井穴之表面的該本體至少係該載具之部分。
3. 如申請專利範圍第1或2項之色輪，其中該等井穴之橫截面係大致呈圓形。
4. 如申請專利範圍第1或2項之色輪，其中該等井穴之橫截面係大致呈圓形，且亦可成兩種不同之橫截面實施。
5. 如申請專利範圍第1或2項之色輪，其中該表面係平面，且該表面上之法線係平行於該旋轉軸。
6. 如申請專利範圍第1或2項之色輪，其中該色輪更包括有第二平衡裝置。
7. 如申請專利範圍第1或2項之色輪，其中該表面係平面，且該表面上之法線係平行於該旋轉軸，而該色輪包括第二平衡裝置於一與該第一平衡裝置相遠離之平面上。
8. 如申請專利範圍第1或2項之色輪，其中該表面係平面，且該表面上之法線係平行於該旋轉軸，而該色輪包括第二平衡裝置於一與該第一平衡裝置相遠離之平面上，且該第二平衡裝置包括另一本體，其具有另一表面，而該另一表面則提供另一二維矩陣井穴，用於容納平衡材料。