專利名稱：旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于影像顯示系統(tǒng)中的濾光轉(zhuǎn)輪組件的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置與方法，特別是一種利用多個(gè)球體搭配具有可固化性的流體的特性來消除因旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)盤振動(dòng)消除裝置與方法。
(2)背景技術(shù)旋轉(zhuǎn)盤于旋轉(zhuǎn)的過程中，理論上是依照其旋轉(zhuǎn)軸為中心穩(wěn)定平衡地旋轉(zhuǎn)，然而，實(shí)際上卻會(huì)因?yàn)橹圃焐舷忍斓娜毕莼蚴呛筇旖M裝配合上的問題，使得旋轉(zhuǎn)盤的質(zhì)量分布不均，造成旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，雖然有些情況下振動(dòng)的幅度并不大，但是對(duì)于日趨精密的光學(xué)系統(tǒng)來說，可以說是精密度提高最主要的關(guān)鍵所在。
以濾光轉(zhuǎn)輪組件(Color wheel module)為例，其是被大量應(yīng)用于影像顯示系統(tǒng)中，如同美國(guó)專利公告號(hào)US5868482號(hào)所述及，濾光轉(zhuǎn)輪是利用多片彩色濾光片貼合而成，利用其旋轉(zhuǎn)來調(diào)變?nèi)肷涔獾念伾芴峁┯跋耧@示裝置成像所需要的快速周期性顏色變化的光束。然而，濾光轉(zhuǎn)輪是藉由旋轉(zhuǎn)來切換入射光的顏色，故會(huì)面臨到旋轉(zhuǎn)時(shí)不平衡所產(chǎn)生的成像問題。
現(xiàn)有的平衡補(bǔ)償方式，大多是以實(shí)際驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)來找出不平衡的位置，最常見的方式，請(qǐng)參閱圖1A及1B。圖1A是現(xiàn)有測(cè)量旋轉(zhuǎn)盤11不平衡狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1B是顯示旋轉(zhuǎn)盤11處于不平衡狀態(tài)時(shí)的示意圖。如圖1A及1B所示，現(xiàn)有的方法首先是利用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)12驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤11旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)盤11的不平衡質(zhì)量M于旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力，此離心力會(huì)造成振動(dòng)，此時(shí)，利用加速規(guī)等感應(yīng)器即可測(cè)量出振動(dòng)量的大小及其相位角，由此振動(dòng)量的大小及其相位角可計(jì)，算出不平衡質(zhì)量M的大小及其相位角θ。此外，為了避免旋轉(zhuǎn)盤11驅(qū)動(dòng)時(shí)，受到桌面等放置平面的干擾，故將旋轉(zhuǎn)盤11以及旋轉(zhuǎn)馬達(dá)12固定于一利用彈簧14所構(gòu)成的懸浮平板13上。
接著，測(cè)量計(jì)算出不平衡的示意圖，如圖1B所示，當(dāng)測(cè)量計(jì)算出旋轉(zhuǎn)盤11上一個(gè)不平衡的質(zhì)量M及其所在位置的角度后，最常見的解決方法有兩種，就是填補(bǔ)或是去除對(duì)應(yīng)的質(zhì)量，制造者可以采取在不平衡的質(zhì)量M所在位置相對(duì)應(yīng)的180度地方填補(bǔ)對(duì)應(yīng)的質(zhì)量來消除振動(dòng)，也可以采取在不平衡的質(zhì)量M所在位置去除對(duì)應(yīng)的質(zhì)量來消除振動(dòng)。然而，實(shí)際運(yùn)作時(shí)，質(zhì)量M的位置以及大小并不是能夠那么精確的計(jì)算出來，只能求出一個(gè)概略值，再利用反復(fù)試驗(yàn)的方式來進(jìn)行校正。舉例來說，如利用鉆孔的方式來消除質(zhì)量，當(dāng)計(jì)算出盤片11的不平衡質(zhì)量M時(shí)，就在不平衡的質(zhì)量M所在位置上先鉆一小孔，去除一定量的質(zhì)量，然后再度試轉(zhuǎn)，如果發(fā)現(xiàn)仍不夠的話，則繼續(xù)于再鉆一小孔，如果發(fā)現(xiàn)鉆太多，則于對(duì)角一側(cè)另鉆一小孔；如此反復(fù)進(jìn)行，直到旋轉(zhuǎn)盤11被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到完全平衡為止。這樣的平衡修正方式，效率很低，而且最后完成的平衡修正也不是完全的修正，僅能說是在測(cè)量、計(jì)算誤差范圍內(nèi)的平衡罷了。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為解決上述問題而提供一種旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置與方法，可有效消除譬如為濾光轉(zhuǎn)輪等旋轉(zhuǎn)盤因?yàn)椴黄胶舛谛D(zhuǎn)中所產(chǎn)生的振動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的用于影像顯示系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置與方法，首先，是于旋轉(zhuǎn)盤上形成一個(gè)容置槽，容置槽內(nèi)充填有具有可固化性的流體以及多個(gè)球體，利用球體本身可在流體內(nèi)自由滾動(dòng)的特性，于旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，流體與球體會(huì)自動(dòng)移動(dòng)至平衡的位置分布，然后再利用流體可固化的特性將流體固化，球體在容置槽的位置即隨之固定，如此，即完成旋轉(zhuǎn)盤的平衡修正，不僅易于施行，同時(shí)更能達(dá)到精確的平衡修正。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
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圖1A為現(xiàn)有測(cè)量旋轉(zhuǎn)盤不平衡狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1B為現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)盤不平衡的示意圖2A、2B、2C為本發(fā)明自動(dòng)平衡原理的示意圖；圖3A～3D為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)盤的平衡修正前、后的示意圖；圖4A～4C為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)盤的容置槽的示意圖；圖5為本發(fā)明測(cè)量旋轉(zhuǎn)盤不平衡狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；及圖6A、6B為本發(fā)明應(yīng)用于彩色濾光轉(zhuǎn)輪組件時(shí)的示意圖。
(5)具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明的可消除不平衡的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置與方法主要是應(yīng)用于影像顯示系統(tǒng)中的濾光轉(zhuǎn)輪組件，其原理如下，如圖2A至2C所示，一承載盤21上有一不平衡的質(zhì)量M，另有多個(gè)鋼珠22置放于承載盤21內(nèi)，當(dāng)承載盤21以一角速度ω旋轉(zhuǎn)時(shí)，不平衡的質(zhì)量M因離心力作用一而產(chǎn)生振動(dòng)位移E，該振動(dòng)位移E將對(duì)鋼珠22產(chǎn)生一作用力Fe(Fe＝me ω2，m為鋼珠質(zhì)量)，此時(shí)，F(xiàn)e切線方向的分力Ft(Ft＝Fe*cos(α)，其中α為與徑向方向的夾角)將促使多個(gè)鋼珠22沿承載盤21的圓周方向往不平衡的質(zhì)量M的相反方向移動(dòng)，直到平衡為止。因?yàn)樵摱鄠€(gè)鋼珠22與承載盤21存在著磨擦力的關(guān)系，鋼珠22將很難達(dá)到完全平衡的狀態(tài)。單純?cè)诔休d盤21上加入流體的質(zhì)量有限，可能無法達(dá)到完全補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)盤的不平衡量M，因此，本發(fā)明的實(shí)施例是以可固化性的流體搭配具特定質(zhì)量的多個(gè)球體來取代鋼珠22，由于流體不存在磨擦力的問題，故可達(dá)到完全平衡的狀態(tài)。
因此，本發(fā)明利用上述原理，即利用具可固性流體33搭配具有特定質(zhì)量的多個(gè)球體來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)盤的平衡。請(qǐng)參閱圖3A至3D，圖3A至3D為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)盤平衡修正時(shí)的示意圖。如圖3A至3D所示，本發(fā)明是先于一旋轉(zhuǎn)盤31上利用一盆體32而形成一與旋轉(zhuǎn)盤31具有同一旋轉(zhuǎn)中心的容置槽；接著，再利用一振動(dòng)測(cè)量裝置(未顯示)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤31旋轉(zhuǎn)并測(cè)量出旋轉(zhuǎn)盤31的不平衡量，譬如說旋轉(zhuǎn)盤31一側(cè)具有一不平衡的質(zhì)量M；之后，于靜態(tài)下于容置槽內(nèi)充填有具可固性的流體33以及一定數(shù)量的球體34以補(bǔ)償上述的不平衡質(zhì)量M。特別需要說明的是，本發(fā)明的實(shí)施例中，球體34是表面光滑的金屬球體(例如鋼珠)，當(dāng)然，球體34也可以相當(dāng)質(zhì)量的非金屬球體(例如陶瓷球體)來取代金屬球體。
接著，再將旋轉(zhuǎn)盤31放置在如振動(dòng)測(cè)量裝置等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)盤31時(shí)，因?yàn)橘|(zhì)量M在其一側(cè)，根據(jù)前述原理，流體33及多個(gè)球體34會(huì)受到振動(dòng)力的作用，而沿圓周方向流動(dòng)至另一側(cè)，并受到盆體32的側(cè)壁限制于容置槽內(nèi)，如圖3B所示；以圖3A為例，不平衡的質(zhì)量M是位于右側(cè)，所以流體33會(huì)帶動(dòng)多個(gè)球體34最后會(huì)集中于盆體32的左側(cè)，理想地說，流體33及多個(gè)球體34會(huì)完全集中于左側(cè)如圖3C所示。由于流體33會(huì)受到黏滯力以及表面作用力、離心力的影響，實(shí)際上的分布應(yīng)為類似圖3D的分布。之后，流體33及多個(gè)球體34集中于左側(cè)的質(zhì)量會(huì)跟右側(cè)的不平衡的質(zhì)量M相抵消，此時(shí)，旋轉(zhuǎn)盤31即處于平衡的狀態(tài)，而不會(huì)因?yàn)椴黄胶獾年P(guān)是而產(chǎn)生振動(dòng)。待旋轉(zhuǎn)盤31平衡后，再將流體33固化，同時(shí)多個(gè)球體34也會(huì)固定于此時(shí)的分布狀態(tài)，使得旋轉(zhuǎn)盤31能永久維持平衡狀態(tài)。
因?yàn)槭墙逵汕蝮w34自動(dòng)地移動(dòng)至平衡的相對(duì)位置分布，平衡后的流體33及球體34的質(zhì)量分布恰可抵消旋轉(zhuǎn)盤31的不平衡質(zhì)量M，相較于現(xiàn)有的方式，不僅省去反復(fù)試驗(yàn)重復(fù)平衡的冗長(zhǎng)時(shí)間，而且平衡的狀態(tài)更加精確。此外，本發(fā)明關(guān)于具可固化性的流體33是采用光敏感性固化流體(譬如為UV膠)、熱敏感性固化流體或是雙劑型固化膠，所以對(duì)應(yīng)的固化方式就是提供光能、提供熱能或是提供催化劑使流體33能夠固化，當(dāng)然具有可固化性的流體33不并限定為此三類，只要是能夠固化的流體即可。
此外，關(guān)于容置槽的型態(tài)，可以如圖3A所示，為利用一盆體32裝設(shè)(譬如可為膠合、鎖固、卡合以及扣合或是其它類似的固定方式)于旋轉(zhuǎn)盤31上，而為了防止流體33于旋轉(zhuǎn)過程中溢出，故盤體32側(cè)壁頂緣具有向內(nèi)延伸的凸緣35。當(dāng)然，也可以利用環(huán)體36的方式(如圖4A所示)裝設(shè)于旋轉(zhuǎn)盤31上，如此也可形成容置槽供流體33及球體34充填。另一方面，如果考慮充填的流體33量不多或是盆體32及環(huán)體36側(cè)壁較高，也可利用沒有凸緣的設(shè)計(jì)如圖4B、4C所示。
實(shí)際平衡上來說，也可同樣利用將旋轉(zhuǎn)盤31裝置于旋轉(zhuǎn)馬達(dá)41的旋轉(zhuǎn)軸42上，使旋轉(zhuǎn)盤31可受到其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同樣地，為了避免受到干擾而測(cè)不準(zhǔn)，可藉由彈簧44連接一懸浮平板43來固定整組結(jié)構(gòu)，如圖5所示。
而應(yīng)用于彩色濾光轉(zhuǎn)輪組件時(shí)，請(qǐng)參閱圖6A、6B，濾光轉(zhuǎn)輪組件50包含有一旋轉(zhuǎn)馬達(dá)54、一旋轉(zhuǎn)軸541、一容置槽52以及一濾光轉(zhuǎn)輪51。旋轉(zhuǎn)馬達(dá)54可帶動(dòng)該旋轉(zhuǎn)軸541旋轉(zhuǎn)，容置槽52則形成于濾光轉(zhuǎn)輪51的內(nèi)周緣上并與濾光轉(zhuǎn)輪51具有同一旋轉(zhuǎn)中心。此外，容置槽52與濾光轉(zhuǎn)輪51的結(jié)合體則可緊密地配置于旋轉(zhuǎn)軸541上受旋轉(zhuǎn)馬達(dá)54帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。
濾光轉(zhuǎn)輪51的內(nèi)周緣的上表面是連接于容置槽52，連接的方式可以使用直接黏合或是其它類似的方法，且容置槽52可為前述的任一個(gè)實(shí)施態(tài)樣(盆體、環(huán)體等)，其內(nèi)部充填有可固化性流體33及多個(gè)球體34，當(dāng)然，球體34的數(shù)量及材質(zhì)也如同上述實(shí)施例所述可為金屬球體，也可為非金屬球體。此外，濾光轉(zhuǎn)輪51是由多個(gè)可透光的彩色濾光薄膜511所組成，使通過彩色濾光薄膜511的光束調(diào)變而改變顏色，彩色濾光薄膜511以紅、綠、藍(lán)以及白色居多，且設(shè)計(jì)為扇形來形成一個(gè)圓形的濾光轉(zhuǎn)輪51。
容置槽52與濾光轉(zhuǎn)輪51接合后，可單獨(dú)先行施以平衡修正(balance)，平衡修正的方式如前述，可利用如圖5的裝置來施行。平衡修正完后，再藉由容置槽52裝設(shè)于旋轉(zhuǎn)軸541上，而可受到旋轉(zhuǎn)馬達(dá)54的帶動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)的方式來輪流調(diào)變光束的顏色。另一方面，也可以將容置槽52以及濾光轉(zhuǎn)輪51整體固定于旋轉(zhuǎn)軸541上后再進(jìn)行平衡修正、固化的動(dòng)作，因?yàn)槭抢昧黧w固化的方式，所以也不需擔(dān)心平衡修正后會(huì)破壞原有的精密度。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的濾光轉(zhuǎn)輪組件及其旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置與方法，是利用流體本身可于容置槽中自由流動(dòng)的特性并搭配具特定質(zhì)量及數(shù)量的球體，于旋轉(zhuǎn)盤高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，流體及球體會(huì)移動(dòng)至平衡的位置分布，然后再利用流體可固化的特性，將流體固化，即可完成旋轉(zhuǎn)盤的平衡修正，不僅易于施行，同時(shí)更能達(dá)到精確的平衡修正。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除方法，其是應(yīng)用于一影像顯示系統(tǒng)中，用以消除一旋轉(zhuǎn)盤于旋轉(zhuǎn)中因不平衡而產(chǎn)生的振動(dòng)，該方法包含下列步驟于該旋轉(zhuǎn)盤上形成一容置槽；充填適量具有可固化性的流體以及多個(gè)球體于該容置槽中；旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)盤直到該旋轉(zhuǎn)盤平衡穩(wěn)定為止；以及固化該具有可固化性的流體。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除方法，其特征在于該容置槽是利用一環(huán)體或一盆體固定于該旋轉(zhuǎn)盤而形成。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除方法，其特征在于該容置槽是與該旋轉(zhuǎn)盤具有同一旋轉(zhuǎn)中心。
4.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除方法，其特征在于于充填適量具可固化性的流體以及多個(gè)球體于該容置槽中的步驟之前還包含利用一振動(dòng)測(cè)量裝置測(cè)量該旋轉(zhuǎn)盤的不平衡量，以加入特定數(shù)量的球體于該容置槽中。
5.一種旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置，其是應(yīng)用于一影像顯示系統(tǒng)中，用以消除一旋轉(zhuǎn)盤于旋轉(zhuǎn)中因不平衡而產(chǎn)生的振動(dòng)，該旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置包含有一旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，用以驅(qū)動(dòng)該旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)；一旋轉(zhuǎn)軸，連接于該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)以及該旋轉(zhuǎn)盤，以將該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳輸至該旋轉(zhuǎn)盤；一容置槽，形成于該旋轉(zhuǎn)盤上；一具有可固化性的流體，容置于該容置槽中；以及多個(gè)球體，置于該容置槽內(nèi)的流體中；其中當(dāng)該旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，該容置槽內(nèi)的流體及該多個(gè)球體受振動(dòng)力的影響流動(dòng)至該容置槽的圓周側(cè)，并受到該容置槽的側(cè)壁限制而不脫離，藉由該流體及該多個(gè)球體的分布而使該旋轉(zhuǎn)盤平衡穩(wěn)定后固化該流體。
6.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置，其特征在于該容置槽是利用一環(huán)體或一盆體固定于該旋轉(zhuǎn)盤而形成。
7.如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置，其特征在于該環(huán)體或該盆體是利用膠合、鎖固、卡合以及扣合其中之一方式固定。
8.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置，其特征在于該具可固化性的流體為光敏感性固化流體、熱敏感性固化流體以及雙劑型固化膠其中之一。
9.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置，其特征在于該容置槽的側(cè)壁頂緣具有朝向內(nèi)圓周方向延伸的凸緣。
10.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置，其特征在于該容置槽是與該旋轉(zhuǎn)盤具有同一旋轉(zhuǎn)中心。
11.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置，其特征在于該多個(gè)球體是金屬球體。
12.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置，其特征在于該多個(gè)球體是非金屬球體。
13.一種濾光轉(zhuǎn)輪組件，其是應(yīng)用于一影像顯示系統(tǒng)中，藉由旋轉(zhuǎn)方式來調(diào)變外界的入射光束的顏色，該濾光轉(zhuǎn)輪組件包含有一旋轉(zhuǎn)軸；一旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，用以帶動(dòng)該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；一濾光轉(zhuǎn)輪，其是由多個(gè)可透光的彩色濾光薄膜所組成，且該多個(gè)彩色濾光薄膜是以被該旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式來輪流調(diào)變?cè)撊肷涔馐念伾?；一容置槽，形成于該濾光轉(zhuǎn)輪的內(nèi)周緣上；一具有可固化性的流體，容置于該容置槽內(nèi)；多個(gè)球體，置于該容置槽內(nèi)的流體中；其中當(dāng)該濾光轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，該容置槽內(nèi)的流體及該多個(gè)球體受振動(dòng)力的影響流動(dòng)至該容置槽的圓周側(cè)，并受到該容置槽的側(cè)壁限制而不脫離，藉由該流體及該多個(gè)球體的分布而使該濾光轉(zhuǎn)輪組件平衡穩(wěn)定后固化該流體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種濾光轉(zhuǎn)輪組件的旋轉(zhuǎn)盤的振動(dòng)消除裝置與方法，其可有效地消除旋轉(zhuǎn)盤因不平衡所產(chǎn)生的振動(dòng)。該方法是利用一具可固化性的流體及多個(gè)球體充填于旋轉(zhuǎn)盤上的容置槽內(nèi)，并藉由流體本身可固化的特性，在旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的情況下，由不平衡力所產(chǎn)生的位移帶動(dòng)該多個(gè)球體移動(dòng)至相對(duì)平衡的位置分布，接著，再利用流體可固化的特性，將流體固化后，該多個(gè)球體即可在該容置槽中定位，如此，可有效消除濾光轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的振動(dòng)。
文檔編號(hào)G02B5/23GK1624573SQ20031012078
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2003年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月4日
發(fā)明者張紹雄 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司