[发明专利]色轮

说明书

技术领域

本发明涉及用于投影机以产生彩色连续照明的色轮。本发明还涉及 使用这种色轮的投影机。

背景技术

前述类型的装置用于其中需要连续快速产生周期性颜色变化的应 用。使用这种装置的光学系统的实例为图片产生装置或显示布置。用 于电视系统的背投影系统或正投影系统是典型应用。

为了产生所需要的快速颜色变化，连续快速地将若干滤色器插入 到光束的光路内。为此目的，使用一种载体，载体在其周缘配备有呈 圆形排列的滤光区段。这种排列形成彩色转子，其中区段的若干部分 在径向延伸超过载体并且形成将要插入到光路内的彩色环。这种彩色 转子绕其中心轴线旋转。通过彩色转子的旋转，过滤器区段交替地插 入到光路内和从光路移除。由此产生所希望的快速颜色变化。为了实 现这种旋转，彩色转子被固定到电机上。彩色转子和电机形成色轮。

由于图片产生装置应当能产生高图片品质，所以必须很快地执行 颜色变化。这意味着滤光部段必须以非常高的速度经过光束的光路移 动。因此，彩色转子的快速旋转是强制性的。结果，由于大于重力加 速度g数百倍的加速度所造成的较大的力作用于彩色转子上并且尤其 作用于敏感的滤光区段上；对于特别高的图片品质而言，这种加速度 可超过1000g。这种图片产生装置应当也满足只有利用强光源才能实现 的非常高的亮度要求。通过这些强光源，该装置相应地经受高达100 ℃的高温。

此外，该装置的径向同心度必须高度精确以实现装置的长操作寿 命。因而在平衡这种色轮时必须格外小心。

但是，只有在能够以非常低的成本产生具有高品质要求的色轮时， 则实现在所谓的低成本显示应用中的广泛运用才是可行的。因而，可 无需应用复杂且昂贵的平衡方法。

在本项技术中已知不同的平衡方法方案：静态平衡与动态平衡； 单平面平衡与双平面平衡。

在经典的静态办法中，使色轮的转子旋转并且测量出不平衡量。 如果转子的质量中心不与旋转轴线重合，那么将总是存在不平衡。这 可通过在远离旋转轴线的某些点处从转子移除质量(负平衡)或通过 在某些点处向转子添加质量(正平衡)来进行校正。

为了执行负平衡，通常在载体内钻孔。如果在彩色转子保持连接 到电机上时这样做，那么轴承很有可能要经受在移除质量期间它们所 经历的力。也能想到在钻孔之前从电机移除转子。但不利的是，这非 常耗时，因而使得这种平衡方法成本较高。在需要以迭代方式(旋转- 第一次校正-旋转-第二次校正......)来执行平衡的情况下尤为如此。

为了执行正平衡，将额外的平衡配重附连到转子上。对于色轮而 言，通常通过将粘合剂块粘附到载体上来进行这个操作。如果粘合剂 的重量不够，那么使用粘合剂将具有较高密度的其它材料(诸如钢片) 胶合到载体上。通过这样一个步骤来执行平衡程序需要高度的精确性 和经验，因为粘合剂易于涂抹，流到其不应该到达的转子的部分上。 因而载体有时包括环形凹槽以接纳粘合剂。但这限制了用于定位平衡 质量的自由度。此外，在使转子再次旋转之前及时发生粘合剂的凝固。 例如，在需要以如上文所述用于负平衡的迭代方法执行平衡的情况下， 这使得该方法的成本相当高。

根据在本领域中已知的动态平衡方法，载体或转子的另一部分包 括容器，该容器具有环形体积以准备接纳平衡质量。在使转子旋转之 前，粘合剂和(若需要，例如)某些金属珠粒被插入到容器内。保持 粘合剂的量足够小从而使得没有完全填充容器。如果旋转这样的组件， 那么粘合剂、以及珠粒(若存在)将自动地流到正确的轴向位置以便 最小化不平衡量。然后需要使粘合剂凝固。必须小心地使粘合剂在旋 转之后以及粘合剂凝固之前和/或凝固期间保持在相同的位置。此处， 由于径向位置是由容器预先预定的，对于平衡质量的位置而言，少了 一个自由度。

到目前为止所述的平衡方法仅参考单平面平衡。这常常是充分的， 尤其是若在转子可良好地近似为薄板且如果旋转速度适中的情况下。 但是，对于包括于色轮中的彩色转子，旋转速度常常在7000rpm到高 达15000rpm的范围中。在此情况下，单平面平衡有时不再是充分的， 并且必须对于与旋转轴线垂直的至少两个明确分开的平面执行平衡。

此处也可采用不同的方案，诸如负平衡、正平衡或动态平衡，伴 有相应方法的所有优点和缺点。