WO2006111036A1 - Farbrad mit selbstjustierten segmenten - Google Patents

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WO2006111036A1
WO2006111036A1 PCT/CH2006/000213 CH2006000213W WO2006111036A1 WO 2006111036 A1 WO2006111036 A1 WO 2006111036A1 CH 2006000213 W CH2006000213 W CH 2006000213W WO 2006111036 A1 WO2006111036 A1 WO 2006111036A1
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segments
carrier
color wheel
color
color filter
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PCT/CH2006/000213
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Adam Auell
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Oc Oerlikon Balzers Ag
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Priority to EP06721915A priority patent/EP1872166B1/de
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    • G02B26/008—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light in the form of devices for effecting sequential colour changes, e.g. colour wheels
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    • H04N9/3141—Constructional details thereof

Definitions

  • This description relates to a rotatable color wheel for use in projectors to enable color sequential illumination of an imaging element.
  • a color image the imaging element must be sequentially illuminated with light rays of different colors. If the sequence is executed at a sufficiently high frequency, the human eye is unable to temporally resolve the resulting sequence of monochrome color images. As a consequence, the observer gets the impression of a multicolored color image.
  • One method of realizing the requisite sequential illumination is to fix dichroic filter segments on a rotatable support and place the filter segments in the optical path of a light beam. With a corresponding geometric arrangement, a color wheel is created which, when the carrier is coupled to the axis of a motor, is rotatable. Since the rotation of such a wheel must be quite fast in the application, strong centrifugal forces act on the dichroic filter segments. Therefore, the means needed to fix the filters to the carrier must provide sufficient stability.
  • No. 5,868,482 discloses such a color wheel, which comprises a disc-shaped carrier and in which the color filter segments are attached to the periphery of the disc-shaped carrier by means of an epoxy adhesive.
  • the disclosure is silent for the adjustment of these color filters on the disc-shaped carrier.
  • the adjustment is important because a well-balanced color wheel is necessary to allow the wheel to rotate quickly. If the segments are not adjusted, further measures for balancing will be necessary.
  • the assembly process involves time consuming steps such as applying adhesive, adjusting the segments, curing the Adhesive, balancing the wheel. Such a method is difficult to automate and is therefore expensive.
  • No. 6,011,662 discloses a color wheel having interchangeable filter elements.
  • the disc-shaped carrier comprises specific structures for securing the segments, including a spring element along the periphery of the carrier.
  • Each segment is mounted on a platform provided for each segment.
  • the platforms of the segments comprise concave recesses in which respective associated pins provided on the support fit.
  • the platforms include a downwardly extending knob which fits into a dedicated cavity in the carrier.
  • Each platform includes a bevelled insertion edge on top.
  • the Täger includes a variety of pins and indentations.
  • the color element is inserted into the carrier and pressed down.
  • the pins fit into the concave recesses of the platforms.
  • the knob is inserted into the cavity of the carrier.
  • the color element is held by these structures in position on the support as long as the underside of the color element is pressed down onto the support.
  • the spring expands only over the beveled edge on the platform of the color element.
  • the color element can be lifted off the carrier by first lifting the spring.
  • the object of the present invention is a solution which at least partially overcomes the aforementioned problems of the prior art.
  • the focus here is on the specification of an assembling method in which the segments to be assembled on the carrier are automatically correctly adjusted and fixed with one step.
  • the resulting color wheel, if any, must be balanced only to a small extent.
  • the wheel should be easy and inexpensive to produce.
  • the fixation of the segments on the carrier should not be realized exclusively via an adhesive bond.
  • the solution according to the present invention comprises a color wheel with a disk-shaped carrier.
  • the color segments are each made from one piece and comprise concave indentations.
  • shape-adapted pins which are provided on the disc-shaped carrier.
  • the pins can also be provided on additional means, which serve to fix the filter segments axially on the disc-shaped carrier.
  • additional means could be, for example, a plastic ring which is fixed by means of chemical bonding, mechanical snap connection, ultrasonic welding or other suitable methods.
  • one-piece color wheel segments are necessary for this purpose, the circumference of which comprises an outer circular arc and two radial parts which comprise at least one linearly extending region whose course is oriented relative to one another such that the rectilinear extensions lead to an intersection such that the linear course of the radial parts is interrupted by each at least one indentation.
  • Figure 2 a color wheel segment according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2b exploded view of the color wheel according to the embodiment of Figure 2a
  • FIG. 3b exploded view of the color wheel according to the embodiment of Figure 3 a
  • FIG. 5 shows another embodiment of the components of a color wheel according to the invention Detailed description of the invention
  • FIG. 1a shows a color wheel segment 3, wherein the circumference comprises an outer circular arc 5, an inner circular arc 7 and two linear radial parts 9, 9 '.
  • the interpolation of the two radial parts 9,9 'to their intersection spans an angle ⁇ of 120 °. Therefore, three of these segments 3, 3 ', 3 "form a complete color ring 19, as shown in Figure Ib.
  • Each of the segments 3, 3', 3" may comprise a color filter different from the others.
  • segment 3 may comprise a blue transmission filter which is characterized by transmitting light having wavelengths of 420nm to 500nm and substantially reflecting the remainder of the visible light.
  • Segment 3 ' may comprise a red transmission filter which is characterized in that it has light with wavelengths between 600nm and
  • 3 may comprise a green transmission filter which is characterized by transmitting light having wavelengths between 500nm and 600nm and substantially reflecting the remainder of the visible light.
  • the number of segments that form the ring may differ from the number 3.
  • the wheels may also include segments with identical optical filters or neutral white elements.
  • the segment angle ⁇ can be chosen individually for each segment as long as the sum of angles equals 360 ° to form a ring.
  • FIG. 1 b shows the exploded view of a color wheel component, with the color ring 19 being fastened to a carrier 11.
  • the carrier 11 comprises a cylindrical hole 13 and for fixing the segments, a fixing plate 15 is provided with a fastening cylinder 17.
  • the mounting cylinder 17 is pressed into the cylindrical hole 13 and the mounting disk clamps the segments 3, 3 ', 3 "between itself and the carrier 11.
  • the carrier 11 and also the mounting disk 15 and the mounting cylinder 17 metal to ensure a good mechanical contact to withstand the radial forces exerted by the segments on rotation of the wheel on the Kontak.
  • FIG. 1c shows the assembled color wheel 23 according to the prior art.
  • the segments are integral parts which are glued to the carrier and clamped between the carrier and a fixing plate
  • Figures 2a to 2c show segments and a color wheel according to a first preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 2a shows a one-piece color wheel segment 103 having a circumference which has an outer circular arc 105 and an inner circular arc 107 and two radial parts 109, 109 '. Both radial parts 109, 109 'comprise at least one triangular indentation 110, 112.
  • the adjacent recesses 110, 112' of adjacent segments form a rectangular, preferably a square hole.
  • the segments are fastened to a carrier 111 in such a way that pins 150, 150 ', 150 "provided on the carrier 111 engage in a form-fitting manner into the recesses 110, 110', 110", 112, 112 ',
  • the segments are automatically adjusted with these pins inserting into the recesses
  • the height of the pins 150, 150 ', 150 is less than the thickness of the glass of the segments 103, 103', 103".
  • the glass may have a thickness of 1.2mm, and the height of the pins may be less with 1mm, but the difference may be minimally small.
  • the carrier 111 comprises a cylindrical hole 113 and the color ring 119 is clamped between a fixing plate 115 and the carrier 111.
  • a fixing cylinder 117 provided on the fixing plate 115 is pressed into the cylindrical hole 113.
  • an anchor principle can additionally be used. Such an anchor principle requires an armature which is provided on the fastening cylinder 117, and an additional recess 157 provided in the cylindrical hole 113 of the carrier 111.
  • the carrier 111 and / or the fixing plate 115 together with the fastening cylinder 117 and 'also, if appropriate, the armature 153 may be formed in a manner to be produced in a favorable manner from plastic. In addition, this allows assembly without the use of adhesive.
  • the pins that fit into the recesses can also be provided on the underside of the mounting plate 115.
  • the height of the pins is to be selected smaller than the thickness of the segments in order to guarantee that the segments are effectively pressed axially against the carrier by the fastening disc.
  • the one-piece segment 203 shown in FIG. 3a comprises concave indentations in the radial parts of its circumference.
  • the realization of an inner circular arc can be dispensed with, since no fastening cylinder is used.
  • three such segments 203, 203 ', 203 are then combined to form a color ring 219 such that the indentations of adjacent segments form at least approximately oval holes, the segments being arranged on the carrier 211 which in turn are provided with pegs 250, 250 ', 250 ", which are in the form of oval cylin- ders and heads which can act as anchors.”
  • the height of the oval cylinders of the pegs corresponds to the thickness of the segments 203, 203 ', 203 "arranged on the surface of the support 211, the pins act together with the heads as anchors, which fix the segments axially enough to the carrier, without an additional mounting plate would be necessary.
  • FIG. 3b Shown here are split pins 250, 250 ', 250 ".However, the person skilled in the art knows a great many variants of the anchor principle that is used here.For example, it is quite possible to make the heads of the pins deformable instead of splitting the pins themselves.
  • a fixing washer 215 may also be used here, which includes oval holes 216, 216 ', 216 "- but no fixing cylinder is provided
  • Figure 3c shows an assembled color wheel 223 comprising such a fixing washer 215.
  • the height of the pins 250, 250 '250 “must be adjusted, as will be apparent to those skilled in the art.
  • Figures 4a to 4d also relate to a third embodiment of the present invention.
  • semicircular indentations 310, 312 are provided in the radial parts of the circumference of the segment 303, as shown in FIG. 4a.
  • FIG. 4b 3 such segments are arranged on a carrier 311.
  • This support comprises pins 350, 350 ', 350 "which fit into the indentations: the recesses of adjacent segments form circular holes, in which case the height of the studs exceeds the thickness of the segments, and the pins are formed of material which has melted can now be melted, then the protruding over the segments ends can be fixed axially and by their widening the segments, as shown in Figure 4d.
  • the pin and lobing system can be advantageously used to avoid errors during assembly.
  • the segments in the correct order and also oriented correctly. If two segments are exchanged, or if the rear side and front side of a segment are inadvertently reversed, the resulting color wheel often unusable. In order to prevent such confusions, it is possible to give the indentations and the corresponding cones different specific geometrical shapes. As a result, it is no longer possible to misassemble the segments.
  • Figure 5 an embodiment is shown which emphasizes this aspect.
  • mounting washer 415 comprising pins in the form of prisms, cylinders, cuboids and other different shapes.
  • the carrier here comprises indentations with a corresponding geometric shape for receiving the pins.
  • Shown is also another way to attach the mounting plate to the carrier: 480, 480 ', and 480 "are screws that can be turned into the carrier.

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Abstract

Ein Farbrad für Projektoren weist einen scheibenförmigen Träger auf, der um die Zentralachse rotierbar ist und am Träger angebrachte plane einstückige Farbfiltersegmente aufweist. Letztere sind in radialer Richtung zur Rotationsachse ausgerichtet sind und bilden an der Trägerperipherie einen kreisringförmigen Bereich, der zur Zentrale konzentrisch angeordnet ist, wobei der Umfang der Farbfiltersegmente zwei radiale Bereiche mit jeweils mindestens einer Einformung umfasst. Dadurch bilden die Einformungen benachbarter Farbfiltersegmente im Zusammenspiel Löcher, in die sich auf dem Träger vorgesehene Zapfen formschlüssig einfügen.

Description

Farbrad mit selbstjustierten Segmenten
Technisches Gebiet
Diese Beschreibung bezieht sich auf ein drehbares Farbrad zum Einsatz in Projektoren, um farbsequentielle Beleuchtung eines bildgebenden Elementes zu ermöglichen.
Hintergrund und Stand der Technik
Die meisten Projektoren verwenden lediglich ein bildgebendes Element, um Farbbilder auf einem Schirm zu erzeugen: Um ein Farbbild zu erzeugen muss das bildgebende Element mit Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe sequenziell beleuchtet werden. Wird die Sequenz mit genügend hoher Frequenz ausgeführt, so ist das menschliche Auge nicht in der Lage die resultierende Sequenz von einfarbigen Farbbildern zeitlich aufzulösen. Als Folge entsteht für den Betrachter der Eindruck eines mehrfarbigen Farbbildes. Eine Methode, die dazu benötigte se- quenzielle Beleuchtung zu realisieren, besteht darin dichroitische Filtersegmente an einem drehbaren Träger zu fixieren und die Filtersegmente in den optischen Weg eines Lichtstrahls zu platzieren. Bei entsprechender geometrischer Anordnung entsteht ein Farbrad, dass, wenn der Träger an die Achse eines Motors gekoppelt ist, rotierbar ist. Da die Rotation eines derartigen Rades in der Anwendung ziemlich schnell sein muss, treten starke Zentrifugalkräfte auf die auf die dirchroitischen Filtersegmente wirken. Daher müssen die Mittel, die gebraucht werden um die Filter an den Träger zu fixieren genügend Stabilität geben.
In den meisten Fällen ist es allerdings ausreichend die Farbfiltersegemte lediglich durch Verkleben an den Träger zu fixieren. US 5,868,482 (Edlinger) offenbart ein solches Farbrad, das einen scheibenförmigen Träger umfasst und bei dem die Farbfilter Segmente an der Periphe- rie des scheibenförmigen Trägers mittels eines Epoxy-Klebers befestigt sind.
Allerdings schweigt die Offenbarung zur Justage dieser Farbfilter auf dem scheibenförmigen Träger. Die Justage ist schon deshalb wichtig, da ein gut ausgewuchtetes Farbrad notwendig ist, um die schnelle Rotation des Rades zu ermöglichen. Sind die Segmente nicht justiert, so werden weitere Massnahmen zum Auswuchten notwendig. Das Assemblierverfahren umfasst zeitaufändige Schritte wie Aufbringen von Klebstoff, Justieren der Segmente, Aushärten des Klebstoffs, Auswuchten des Rades. Ein solches Verfahren kann nur schwer automatisiert werden und ist daher teuer.
Es kommt hinzu, dass es in manchen Fällen nicht ausreichend erscheint, die Segmente aus- schliesslich durch Kleber an dem Träger zu fixieren. Manchmal sind beispielsweise mechani- sehe Mittel zur weiteren Fixierung notwendig in Fällen bei denen, etwa auf der Basis von Kraftberechnungen, das Fixieren mit lediglich einem Kleber nicht ausreichend erscheint. In solchen Fällen werden gemäß dem Stand der Technik Löcher in die Segmente gebohrt und Schrauben werden verwendet um die Segmente zusätzlich an dem scheibenförmigen Träger zu befestigen. Dies ist aber ein recht kompliziertes Verfahren. Ausserdem wird dadurch die mechanische Stabilität der Segemente beeinträchtigt. hi US 6,011,662 wird ein Farbrad offenbart, das auswechselbare Filterelemente besitzt. Der scheibenförmige Träger umfasst spezifische Strukturen zur Befestigung der Segmente, ein- schliesslich eines Federelementes entlang der Peripherie des Trägers. Jedes Segment ist auf einer jeweils für dieses Segment bereitgestellten Plattform montiert. Die Plattformen der Segmente umfassen konkave Einformungen, in die sich jeweils zugeordnete Zapfen, die auf dem Träger vorgesehen sind, einpassen. Ausserdem umfassen die Plattformen eine sich nach unten erstreckende Noppe, die sich in eine dafür vorgesehene Aushöhlung im Träger einfügen.
Jede Plattform umfasst eine abgeschrägte Einfüge-Kante auf der Oberseite. Der Täger umfasst eine Vielzahl von Zapfen und Einformungen. Das Farbelement wird in den Träger eingesetzt und nach unten gedrückt. Die Zapfen fügen sich in die konkaven Einformungen der Plattformen. Die Noppe wird in die Aushöhlung des Trägers eingesetzt.
Das Farbelement wird durch diese Strukturen in seiner Position auf dem Träger gehalten solange die Unterseite des Farbelementes nach unten auf den Träger gepresst wird. Die Feder dehnt sich lediglich über die abgeschrägte Kante auf der Plattform des Farbelementes aus. Das Farbelement kann vom Träger abhehoben werden, indem zuerst die Feder gehoben wird.
US 6,011,662 ist darauf ausgerichtet, ein Farbrad mit leicht auszuwechselnden, vom Benutzer wählbaren Farbfiltern zu ermöglichen. Wie anhand der Beschreibung oben leicht erkennbar ist dies allerdings ein relativ kompliziertes System: Filtersegmente müssen auf Plattformen befestigt werden die Federn umfassen u.s.w. Das dort beschriebene Farbrad stellt daher eine teure Lösung dar und der Fachmann würde diese nicht in Betracht ziehen hätte er die Aufgabe nach einem billigen Assemblierverfahren zu suchen.
Zu lösende Aufgabe Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Lösung, die zumindest teilweise die zuvor genannten Probleme des Standes der Technik überwindet. Der Fokus richtet sich dabei auf die Angabe eines Assemblierverfahrens, bei welchem die am Träger zu assemblierenden Segmente automatisch richtig justiert sind und mit einem Schritt fixiert sind. Das daraus hervorgehende Farbrad muss, falls überhaupt, nur zu einem geringen Maße ausgewuchtet werden. Das Farb- rad sollte leicht und kostengünstig herstellbar sein. Die Fixierung der Segmente am Träger sollte nicht ausschliesslich über eine Klebeverbindung realisiert sein.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Lösung gemäß der vorliegenden Erdindung umfasst ein Farbrad mit einem scheibenför- migen Träger. Die Farbsegmente sind jeweils aus einem Stück gefertigt und umfassen konkave Einformungen. In diese Einformungen fügen sich formangepasste Zapfen, die auf dem scheibenförmigen Träger vorgesehen sind. Die Zapfen können gegebenenfalls auch an zusätzlichen Mitteln, die dazu dienen die Filtersegmente axial am scheibenförmigen Träger zu befestigen, vorgesehen sein. Solche zusätzlichen Mittel könnten beispielsweise ein Plastikring sein, der mittels chemischer Verbindung, mechanischer Schnappverbindung, Ultraschall- Schweissen oder anderen gegeigneten Verfahren fixiert wird.
Dies führt zu einem Farbrad für einen Projektor mit einem scheibenförmigen Träger, welcher um die Zentralachse rotierbar ist und am Träger angebrachte plane einstückige Farbfilterseg- mente aufweist, welche in radialer Richtung zur Rotationsachse ausgerichtet sind und an der Trägerperipherie einen kreisringförmigen Bereich bilden, welcher zur Zentrale konzentrisch angeordnet ist, wobei der Umfang der Farbfiltersegmente zwei radiale Bereiche mit jeweils mindestens einer Einformung umfasst derart, dass die Einformungen benachbarter Farbfiltersegmente im Zusammenspiel Löcher bilden in die sich auf dem Träger vorgesehene Zapfen formschlüssig einfügen. Erfindungsgemäß sind hierzu einstückige Farbradsegmente notwendig, deren Umfang einen äußeren Kreisbogen aufweiset sowie zwei radiale Teile, die zumindest einen linear verlaufenden Bereich umfassen, deren Verlauf derart zueinander orientiert ist, dass die geradlinigen Verlängerungen zu einem Schnittpunkt führen derart, dass der lineare Verlauf der radialen Teile durch jeweils zumindest eine Einformung unterbrochen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur Ia Farbrad gemäß Stand der Technik
Figur Ib Explosionsansicht des Farbrades gemäß Stand der Technik Figur Ic Assembliertes Farbrad gemäß Stand der Technik
Figur 2a Farbrad Segment gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Figur 2b Explosionsansicht des Farbrades gemäß der Ausführungsform nach Figur 2a
Figur 2c Assembliertes Farbrad gemäß der Ausführungsform nach Figur 2a Figur 3a Farbradsegment gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Figur 3b Explosionsansicht des Farbrades gemäß der Ausführungsform nach Figur 3 a
Figur 3c Assembliertes Farbrad gemäß der Ausführungsform nach Figur 3 a
Figur 3d Assembliertes Farbrad ohne Befestigungsring Figur 4a Farbradsegment gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Figur 4b Explosionsansicht des Farbrades gemäß der Ausführungsform nach Figur 4a Figur 4c Assembliertes Farbrad gemäß der Ausführungsform nach Figur 4a, wobei die Segmente noch nicht am Träger fixiert sind Figur 4d Assembliertes Farbrad gemäß dem Rad nach Figur 4 wobei die Fixierung mittels eines Schmelzprozesses erreicht ist. Figur 5 Weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Komponenten eines Farbrades Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren im Detail beschrieben. Einige bevorzugte Ausführungsformen werden diskutiert. Allerdings wird im nächsten Abschnitt eine ty- pische Lösung gemäß dem Stand der Technik beschrieben, um dann spezifisch die Vorteile der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik aufzeigen zu können.
Die Figuren la-c zeigen eine Komponente gemäß dem Stand der Technik. Figur Ia zeigt ein Farbradsegment 3, wobei der Umfang einen äusseren Kreisbogen 5, einen inneren Kreisbogen 7 und zwei lineare radiale Teile 9, 9' umfasst. In diesem Beipiel spannt die Interpolation der beiden radialen Teile 9,9' zu ihrem Schnittpunkt einen Winkel φ von 120° auf. Daher bilden drei dieser Segmente 3, 3', 3" einen kompletten Farbring 19, wie die Figur Ib zeigt. Jedes der Segmente 3, 3', 3" kann ein Farbfilter umfassen, welches sich von den anderen unterscheidet.
Beispielsweise kann Segment 3 einen Blautransmissionsfilter umfassen, der sich dadurch aus- zeichnet, dass er Licht mit Wellenlängen von 420nm bis 500nm transmittiert und den Rest des sichtbaren Lichtes im Wesentlichen reflektiert. Segment 3' kann ein Rottransmissionsfilter umfassen, der sich dadurch auszeichnet, dass er Licht mit Wellenlängen zwischen 600nm und
680nm transmittiert und den Rest des sichtbaren Lichtes im Wesentlichen reflektiert. Segment
3" kann ein Grüntransmissionsfilter umfassen, der sich dadurch auszeichnet, dass er Licht mit Wellenlängen zwischen 500nm und 600nm transmittiert und den Rest des sichtbaren Lichtes im Wesentlichen reflektiert.
Die Anzahl der Segmente, die den Ring formen können von der Zahl 3 abweichen.Ausserdem können die Räder auch Segmente mit identischen optischen Filtern oder neutral weiße Elemente umfassen. Der Segmentwinkel φ kann für jedes Segment individuell gewählt werden, solange die Summe der Winkel 360° entspricht, um einen Ring zu formen.
Um die vorliegende Erfindung zu erläutern ist es allerdings ausreichend sich in den Beispielen auf Farbräder mit nur drei Segmenten zu beschränken, wobei dies nicht die Erfindung auf 3-Segment Farbräder einschränken soll.
Figur Ib zeigt die Explosions-Ansicht einer Farbradkomponente wobei der Farbring 19 an ei- nem Träger 11 befestigt ist. In einigen Lösungen gemäß dem Stand der Technik werden die
Segmente an den Träger geklebt. Manchmal, wie in Figur Ib gezeigt, umfasst der Träger 11 ein zylindrisches Loch 13 und zur Befestigung der Segmente ist eine Befestigungsscheibe 15 mit einem Befestigungszylinder 17 vorgesehen. Zur Assemblierung des Systems wird der Befestigungszylinder 17 in das zylindrische Loch 13 gepresst und die Befestigungsscheibe klemmt die Segmente 3,3',3" zwischen sich und dem Träger 11 ein. In diesem Fall bestehen der Träger 11 und auch die Befestigungsscheibe 15 und der Befestigungszylinder 17 aus Metall um einen guten mechanischen Kontakt zu gewährleisten, um den Radialkräften, die die Segmente bei Rotation des Rades auf den Kontak ausüben, standzuhalten.
Figur Ic zeigt schliesslich das assemblierte Farbrad 23 gemäß dem Stand der Technik. In dem beschriebenen Beispiel sind die Segmente einstückige Teile, die an den Träger geklebt und zwischen Träger und einer Befestigungsscheibe eingeklemmt sind
Die Figuren 2a bis 2c zeigen Segmente sowie ein Farbrad gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 2a zeigt ein einstückiges Farbradsegment 103 mit einem Umfang, der einen äußeren Kreisbogen 105 und einen inneren Kreisbogen 107 sowie zwei Radialteile 109, 109' besitzt. Beide radialen Teile 109, 109' umfassen mindestens eine dreieckige Einformung 110, 112.
Werden drei solcher einstückigen Farbradsegmente 103, 103' 103" zu einem kompletten Farbring 119 zusammengesetzt, dann bilden die benachbarten Einformungen 110, 112' benachbarter Segmente ein rechteckiges, vorzugsweise ein quadratisches Loch.
Die Segmente werden auf einen Träger 111 so befestigt, dass sich auf dem Träger 111 vorge- sehene Zapfen 150,150',150" formschlüssig in die Einformungen 110, 110', 110", 112, 112',
112" einfügen. Mit diesen sich in die Einformungen einfügenden Zapfen sind die Segmente automatisch justiert. Im hier beschriebenen Beispiel ist die Höhe der Zapfen 150, 150', 150" geringer als die Dicke des Glases der Segmente 103, 103', 103". Das Glas kann zum Beispiel eine Dicke von 1.2mm besitzen und die Höhe der Zapfen kann mit lmm dementsprechend weniger betragen. Der Unterschied kann jedoch minimal klein gewählt werden.
In gleicher Art, wie bereits für den Stand der Technik beschrieben, umf asst der Träger 111 ein zylindrisches Loch 113 und der Farbring 119 ist zwischen einer Befestigungsscheibe 115 und dem Träger 111 eingeklemmt. Ein an der Befestigungsscheibe 115 vorgesehener Befestigungszylinder 117 wird in das zylindrische Loch 113 gepresst. Um die Befestigungsscheibe 115 am Träger 111 zu befestigen kann zusätzlich ein Ankerprinzip verwendet werden. Ein solches Ankerprinzip erfordert einen Anker der am Befestigunszylinder 117 vorgesehen ist, sowie eine zusätzliche Aussparung 157 die im zylindrischen Loch 113 des Trägers 111 vorgesehen ist.
Einer der Vorteile der Verwendung von Zapfen 150, 150', 150", die sich formschlüssig in die Einformungen 110, 110', 110" und 112, 112', 112" einfügen ist, dass die einstückigen Seg- mente automatisch zum Träger justiert sind. Ein weiterer, grosser Vorteil der Verwendung von Zapfen und Einformungen in der beschriebenen erfinderischen Art und Weise besteht darin, dass die Segmente, sind sie einmal axial, beispielsweise mittels der Befestigungsscheibe 115 an den Träger fixiert, die bei der Rotation auftretenden Zentrifugalkräfte hauptsächlich auf die Zapfen 150, 150', und 150" übertragen. Mit anderen Worten: Das System der Zapfen und der Einformungen bilden im Zusammenspiel mechanische Mittel, auf die die Zentrifugalkräfte der Segemente übertragen werden und diesen wiederstehen. Diese Mittel zu Aufnahme der Radialkräfte sind damit separiert von den Mitteln zu axialen Fixierung der Segmente zu dem Träger.
Aus diesem Grund können der Träger 111 und/oder die Befestigungsscheibe 115 zusammen mit dem Befestigungszylinder 117 und' auch gegebenenfalls dem Anker 153 in günstig zu produzierender Weise aus Kunststoff geformt sein. Zusätzlich wird dadurch eine Assemblierung ohne die Verwendung von Klebstoff ermöglicht.
Die Zapfen, die sich in die Einformungen einfügen, können natürlich auch auf der Unterseite der Befestigungsscheibe 115 vorgesehen sein. Wie bereits erwähnt ist in diesem Ausfüh- rungsbeispiel die Höhe der Zapfen geringer zu wählen als die Dicke der Segmente, um zu garantieren, dass die Segmente durch die Befestigungsscheibe effektiv axial an den Träger drückt werden.
Im Unterschied dazu ist dies im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung nicht der Fall, wie in den Figuren 3a bis 3d dargestellt. Um Beispiele für verschiedene Einformungen zu geben, umfasst das in Figur 3a gezeigte einstückige Segment 203 konkave Einformungen in den radialen Teilen seines Umfangs. In diesem Beispiel kann von der Realisation eines inneren Kreisbogens abgesehen werden, da kein Befestigungszylinder zum Einsatz kommt.
Drei solcher Segmente 203, 203', 203" werden dann, wie in Figur 3b gezeigt, zu einem Farb- ring 219 zusammengelegt derart, dass die Einformungen benachbarter Segmente zumindest angenähert ovale Löcher bilden. Die Segmente werden auf dem Träger 211 angeordnet, auf dem wiederum Zapfen 250, 250', 250" vorgesehen sind. Diese Zapfen haben die Form von ovalen Zyplindern sowie Köpfe, die als Anker fungieren können. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Höhe der ovalen Zylinder der Zapfen der Dicke der Segmente. Werden nun die Segmente 203, 203', 203" auf der Oberfläche des Trägers 211 angeordnet, so fungie- ren die Zapfen zusammen mit den Köpfen als Anker, die die Segmente axial ausreichend an den Träger fixieren, ohne dass eine zusätzliche Befestigungsscheibe notwendig wäre.
Ein solches assembliertes Farbrad ist in Figur 3b dargestellt. Gezeigt sind hier gespaltene Zapfen 250, 250', 250". Allerdings kennt der Fachmann unterschiedlichste Varianten des Ankerprinzips das hier zu Anwendung kommt. Es ist zum Beispiel durchaus möglich die Köpfe der Zapfen verformbar zu gestalten anstatt die Zapfen selbst zu spalten.
Natürlich kann, fall gewünscht auch hier eine Befestigungsscheibe 215 zum Einsatz kommen, welche ovale Löcher 216, 216', 216" enthält - allerdings ist kein Befestigungszylinder vorgesehen. Die Figur 3c zeigt ein assembliertes Farbrad 223 das eine solche Befestigungsscheibe 215 umfasst. In dem Fall muss allerdings die Höhe der Zapfen 250, 250' 250" angepasst wer- den, wie dem Fachmann einleuchtet.
Die Figuren 4a bis 4d beziehen sich auch eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hierbei sind als Beispiel halbkreisförmige Einformungen 310, 312 in den radialen Teilen des Umfangs des Segmentes 303 vorgesehen, wie die Figur 4a zeigt.
In Figur 4b werden 3 solche Segmente auf einem Träger 311 angeordnet. Dieser Träger um- fasst Zapfen 350, 350', 350" die sich in die Einformungen einfügen: Die Einformungen benachbarter Segmente bilden kreisförmige Löcher. In diesem Fall überragt die Höhe der Zapfen die Dicke der Segmente. Sind die Zapfen aus Material geformt, das geschmolzen werden kann, so können nun die über die Segmente herausragenden Enden geschmolzen werden und durch ihre Verbreiterung die Segmente axial fixieren, wie in Figur 4d gezeigt.
Einem etwas anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung Rechnung tragend kann das System aus Zapfen und Einformungen dazu vorteilhaft verwendet werden, beim Assemblieren Fehler zu vermeiden. Besonders dann nämlich, wenn mehr als 3 Segmente zu einem Farbring zusammengefügt werden ist es mitunter sehr wichtig die Segmente in der richtigen Reihenfolge und auch richtig orientiert einzusetzen. Werden zwei Segmente vertauscht, oder werden unbeabsichtigt Rückseite und Vorderseite eines Segmentes vertauscht so ist das entstandene Färb- rad häufig unbrauchbar. Um solche Verwechslungen zu verhindern ist es möglich den Ein- formungen und den entsprechenden Zapfen unterschiedliche spezifische geometrische Formen zu geben. Als Folge ist es gar nicht mehr möglich die Segmente falsch zu assemblieren. In Figur 5 ist demgemäß eine Ausführungsform gezeigt die diesen Aspekt betont. Gezeigt ist ein System mit Befestigungsscheibe 415, die Zapfen in der Form von Prismen, Zylinder, Quader und weitere unterschiedliche Formen umfasst. Der Träger umfasst hier Einbuchtungen mit entsprechender geometrischer Form zur Aufnahme der Zapfen. Gezeigt ist auch eine weitere Möglichkeit die Befestigungsscheibe an den Träger zu befestigen: 480, 480', und 480" sind Schrauben die in den Träger gedreht werden können.
Bezugszeichenliste:
3 Farbradsegment
3' Farbradsegment
3" Farbradsegment
5 äußerer Kreisbogen
7 innerer Kreisbogen
9 linearer radialer Teil
9' linearer radialer Teil
11 Träger
13 zylindrisches Loch
15 Befestigungsscheibe
17 Befestigungszylinder
19 Farbring
23 Farbrad
103 Farbradsegment
103' Farbradsegment
103" Farbradsegment 105 Äusserer Kreisbogen
107 Innerer Kreisbogen
109 radialer Teil
109' radialer Teil
110 Einformung
110' Einformung
110" Einformung
111 Träger
112 Einformung
112' Einformung
112" Einformung
113 zylindrisches Loch
115 B ef estigungsscheibe
117 B ef estigungszylinder
119 Farbring
123 Farbrad
150 Zapfen
150" Zapfen
150' Zapfen
153 Anker
157 Aussparung
203 Farbradsegment
203' Farbradsegment
203" Farbradsegment
210 Einformung 212 Emformung
209 radialer Teil des Umfangs
209' radialer Teil des Umfangs
205 äusserer Kreisbogen
211 Träger
215 Befestigungsscheibe
216 ovales Loch
216' ovales Loch
216" ovales Loch
219 Farbring
250 Zapfen
250' Zapfen
250" Zapfen
261 Kopf des Zapfen
261' Kopf des Zapfen
261" Kopf des Zapfen
223 Farbrad
303 Farbradsegment
303' Farbradsegment
303" Farbradsegment
310 Einformung
312 Einformung
311 Träger
319 Farbring
350 Zapfen 350' Zapfen
350" Zapfen
323 Farbrad
403i Farbradsegment 403ii Farbradsegment
403iii Farbradsegment
403iv Farbradsegment
403v Farbradsegment
403vi Farbradsegment 411 Träger
415 Befestigungsring
419 Farbring
480 Schraube
480' Schraube 480" Schraube

Claims

Ansprüche:
1. Farbrad für Projektor, mit einem scheibenförmigen Träger, welcher um die Zentralachse rotierbar ist und am Träger angebrachte plane einstückige Farbfiltersegmente aufweist, welche in radialer Richtung zur Rotationsachse ausgerichtet sind und an der Trägerperi- pherie einen kreisringförmigen Bereich bilden welcher zur Zentrale konzentrisch angeordnet ist, wobei der Umfang der Farbfiltersegmente zwei radiale Bereiche mit jeweils mindestens einer Einformung umf asst derart , dass die Einformungen benachbarter Farbfiltersegmente im Zusammenspiel Löcher bilden, in die sich auf dem Träger vorgesehene Zapfen formschlüssig einfügen.
2. Farbrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Zapfen nicht die Dicke der Segmente überschreitet und vorzugsweise kleiner ist und dass im Zentralbereich des Trägers Mittel zur Fixierung einer Befestigungsscheibe vorgesehen sind, die es im Zusammenspiel mit der Befestigungsscheibe erlauben, die Farbfiltersegmente zwischen Träger und Befestigungsscheibe axial zu fixieren.
3. Farbrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine ausreichende Anzahl der Zapfen mit Köpfen versehen ist um die Fixierung die Farbfiltersegmente zwischen Kopf und Träger axial vorzugsweise ohne zusätzliche Befestigungsscheibe zu gewährleisten.
4. Farbrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Träger vorgesehenen Zapfen zumindest teilweise unterschiedliche Mantelgeometrie aufweisen und die Einformungen der für einen jeweiligen Zapfen vorgesehenen benachbarten Segmente dieser Geometrie angepasst sind derart, dass ein falsches Anordnen der Segmente beim As- semblierprozess ausgeschlossen ist.
5. Einstückiges Farbradsegment dessen Umfang einen äußeren Kreisbogen aufweist sowie zwei radiale Teile die zumindest einen linear verlaufenden Bereich umfassen, deren Ver- lauf derart zueinander orientiert ist dass die geradlinigen Verlängerungen zu einem
Schnittpunkt führen, dadurch gekennzeichnet, dass der lineare Verlauf der radialen Teile durch jeweils zumindest eine Einformung unterbrochen ist.
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