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TWI635351B - 不平衡的輪轂設計 - Google Patents

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TWI635351B
TWI635351B TW106117115A TW106117115A TWI635351B TW I635351 B TWI635351 B TW I635351B TW 106117115 A TW106117115 A TW 106117115A TW 106117115 A TW106117115 A TW 106117115A TW I635351 B TWI635351 B TW I635351B
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劉昕
徐靈
曹茫
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美商萬騰榮公司
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Abstract

一種彩色輪，該彩色輪包括輪轂(hub)部分，該輪轂部分經配置以當作用於耦合到馬達的轉子，且該輪轂部分具有盤形表面；光學主動徑向部分，該光學主動徑向部分附接到或整合到輪轂部分，並經配置以光學地處理入射光；及對輪轂部分的盤形表面之平衡適配器，該平衡適配器包括以下一或更多者：(a)盤形表面中的凹部，該凹部延伸至盤形表面的邊緣；(b)盤形表面中的環形槽，該環形槽具有非均勻的寬度及/或與盤形表面非同心；(c)盤形表面中的環形槽，該環形槽的至少一部分是由平衡質量部分填充；及(d)盤形表面中的槽及/或凹部矩陣，該槽及/或凹部矩陣經安排以在形狀上定義環的一部分。

Description

不平衡的輪轂設計
以下內容涉及彩色輪(該彩色輪可包括磷光輪(phosphor wheel))及用於製造彩色輪的方法。
彩色輪被用於各種光學裝置，例如使用數位光處理(Digital Light Processing, DLP)技術的投影基礎系統或其他影像產生系統。彩色輪包括輪轂部分，該輪轂部分是在耦合到相關聯的馬達時，用來當作轉子的盤形主體。光學主動徑向部分被附接到或整合到輪轂部分的外部。在彩色輪中，光學主動部分通常包含用於過濾入射光的一或更多個濾色器。該等濾色器通常是以薄膜塗覆的平面玻璃區段，以依據波長的方式特性地反射或傳導光。多個濾色器可被提供於徑向光學主動部分的不同區段，使得彩色輪的旋轉造成入射光受到該等不同部分的不同影響。例如，此舉可能造成白光被分成各種顏色，並在彩色輪旋轉時，提供色彩順序的照明。另一種類型的彩色輪使用波長轉換材料(磷光體(phosphors))，以從入射的激發光產生不同波長的發射光。這些裝置可被稱為彩色磷光輪。
在使用中，彩色輪以高速度旋轉，通常在7200 rpm及14400 rpm之間。彩色輪結構是意圖在質量分佈方面旋轉對稱，以將不平衡最小化，此舉可能造成振動問題，並減少產品的壽命。具體而言，以上所探討的濾色器類型每個大多是由相同材料密度(例如，對於玻璃而言，2.38 g/cm3 )的基板所形成。此舉有助於達到平衡。在此情況下，初始動態不平衡應該小於150 mg@R8.25 mm，尤其是組合後的30 mm外徑的鋁輪轂。在此情況下改善不平衡的方式是存在的，其中一些方式將在下方探討。該等方式通常能夠校正這樣的微小不平衡。
最近，混合輪結構被開發以在雷射投影機中使用，以產生具有雷射斑點減少的色彩順序照明。在此結構中，光學主動徑向部分中的一個濾色器可由半透明的漫射器(diffuser)區段所代替，該漫射器區段包括鈉鈣玻璃(soda-lime glass)(密度2.5 g/cm3 )，該鈉鈣玻璃通常比玻璃濾色器的密度更高。控制漫射器區段的厚度可能顯著地更為困難，因為此部件在蝕刻或研磨的問題。因此，混合輪組件的初始不平衡被增加，例如，在60 mm直徑的彩色輪中增加到大於300 mg@R8.25 mm。
如上方所提及，數個用於改善彩色輪平衡的技術是已知的。一種可能的技術是材料移除(從輪轂部分)，例如，US-2007/236816中所描述。在一些這樣的方式中，材料移除可沿著彩色輪的旋轉軸而在多個平面處實現。該等方式可允許多達150 mg@R8.25 mm的不平衡校正。另一種平衡方式是材料增加，例如US-2003/035218中所解釋(其中平衡物質被增加到輪轂部分上所提供的環形槽中)、US-2009/021851(其中平衡重物被定位在環形槽中，且該等平衡重物可被移動以改善平衡)及US-2011/063745(描述輪轂部分中的井口的二維矩陣，該等井口可用平衡質量填充，例如黏合劑填充到一或更多個井口)。該等方式一般無法校正寬範圍的不平衡，例如允許校正多達100 mg@R8.25 mm的不平衡。
該等現有方法不能提供足夠的能力來校正高度的不平衡，特別是當彩色輪中使用非均質(inhomogeneous)材料的時候，如上方所探討。彩色輪的平衡應該以高精度、高速度、高成本效率達成，並且不顯著地增加彩色輪的尺寸。達成所有這些目標呈現了顯著的挑戰。
在此背景下，提供了彩色輪，該彩色輪包括輪轂部分，該輪轂部分經配置以當作用於耦合到馬達的轉子，且該輪轂部分具有盤形表面、光學主動徑向部分，該光學主動徑向部分附接到或整合到輪轂部分，並經配置以光學地處理入射光，及對輪轂部分的盤形表面之平衡適配器。平衡適配器包括以下一或更多者：(a)盤形表面中的凹部，該凹部延伸至盤形表面的邊緣；(b)盤形表面中的環形槽，該環形槽具有非均勻的寬度及/或與盤形表面非同心；(c)盤形表面中的環形槽，該環形槽的至少一部分是由平衡質量部分填充；及(d)盤形表面中的槽及/或凹部矩陣，該槽及/或凹部矩陣經安排以在形狀上定義環的一部分。一種用於製造彩色輪的方法包括以下步驟：附接或整合輪轂部分及光學主動徑向部分，當作轉子的輪轂部分耦合到馬達，且該輪轂部分具有盤形表面及用於光學地處理入射光的光學主動徑向部分，使得在彩色輪旋轉時提供光學效果；及對輪轂部分的盤形表面提供平衡適配器。平衡適配器包括以下一或更多者：(a)盤形表面中的凹部，該凹部延伸至盤形表面的邊緣；(b)盤形表面中的環形槽，該環形槽具有非均勻的寬度及/或與盤形表面非同心；(c)盤形表面中的環形槽，該環形槽的至少一部分是由平衡質量部分填充；及(d)盤形表面中的槽及/或凹部矩陣，該槽及/或凹部矩陣經安排以在形狀上定義環的一部分。其他優選特徵在下方參考請求項及說明書揭示。
彩色輪(該彩色輪包括磷光輪、混合輪或其他類型的可旋轉光學處理裝置)具有形成該彩色輪中心的輪轂部分，及光學主動徑向部分，該光學主動徑向部分定位於輪轂部分的周圍，並整合到或附接到該輪轂部分。輪轂部分具有盤形表面(優選地，輪轂部分是盤形的，且更優選地為環形的，盤形通常是圓形的)，且該輪轂部分被設計為轉子，使得該輪轂部分可耦合到相關聯的馬達並從而旋轉。適配器對著輪轂部分形成以提供平衡。此對著輪轂部分的盤形表面之平衡適配器包括以下一或更多者：(a)盤形表面中的凹部，該凹部延伸至盤形表面的邊緣(具體而言，當輪轂部分是環形的時候，遠離該輪轂部分中心的邊緣)；(b)盤形表面中的環形槽，該環形槽具有非均勻的寬度及/或與盤形表面非同心，舉例而言由兩個非同心的圓所定義；(c)盤形表面中的環形槽，該環形槽的至少一部分是由平衡質量部分填充；及(d)盤形表面中的槽及/或凹部矩陣，該槽及/或凹部矩陣經安排以在形狀上(僅)定義環的一部分。平衡適配器可包括(a)、(b)、(c)及(d)的其中兩個、三個，或全部。光學主動徑向部分可包括以下一或更多者：濾光器；光(波長)轉換器；及光漫射器。
這些各樣的特定非對稱特徵(其相較於盤形表面可被認為是不對稱的或失配的)相較於現有的設計，亦可提供改進的彩色輪平衡，特別是當光學主動徑向部分的質量沿著其圓周是不均勻的時候。平衡適配器可經安排以補償光學主動徑向部分的非均勻質量分佈，例如，因為光學主動徑向部分的一部分相較於光學主動徑向部分的其餘部分具有(顯著的)不同密度。當光學主動徑向部分的一部分是漫射器區段時，可能為此情況。該部分可具有比其餘部分更高的密度，例如，如果該部分包括鈉鈣玻璃或硼矽玻璃(borosilicate glass)的話。在任何情況下，至少一部分的(且可能所有的)平衡適配器可在輪轂部分上相鄰於或相對於具有不同密度的光學主動徑向部分的一部分定位。舉例而言，此舉可藉由偏移光學主動徑向部分的非均勻質量分佈來提供平衡。
(a)類型的一種特別有效的特徵，在盤形表面中的凹部，該凹部延伸至盤形表面的邊緣，包括：橫越盤形表面區域的凹部，該凹部由弦線所圍成(在幾何方面，定義為盤形表面的區段)。此舉可藉由從輪轂部分的邊緣取得切片而達成，例如藉由銑削(milling)。
在(c)盤形表面中的環形槽優選地是至少30%、35%、40%、45%、50%、60%、70%、80%或90%由平衡質量部分填充，且可選擇地100%被填充及/或環形槽不超過90%、80%、70%或60%是由平衡質量部分填充。在(d)盤形表面中的槽及/或凹部矩陣可部分地(或完全地)以平衡質量部分填充。在任一情況下，平衡質量部分可經配置以配合槽或凹部，例如以夾子的形式，該夾子具有可配置的位置。額外地或替代地，平衡質量部分可包括一組黏性材料。有利地，平衡質量部分的密度是不同於(更優選地，大於)輪轂部分的密度，雖然平衡質量部分的密度可小於或等於輪轂部分的密度。
可選擇地，平衡適配器進一步包括以下一者或兩個：(e)盤形表面中的環形槽；及(f)盤形表面中的凹部矩陣，以經安排而在形狀上定義完整的環。在提供兩個環形或部分環形的槽及/或凹部矩陣的地方，該等槽及/或凹部矩陣可從盤形表面的中心而以不同的半徑定位。
在一些實施例中，在彩色輪進一步包括以下一者或兩者：光管理部分(該光管理部分可經配置以執行以下一或更多者：反射、折射、散射及光的組合)；及光調變部分(例如，經配置以調變及/或解調光)。
在另一態樣中，用於製造彩色輪的方法，包括以下步驟：附接或整合輪轂部分及光學主動徑向部分，當作轉子的輪轂部分耦合到馬達，且該輪轂部分具有盤形表面及用於光學地處理入射光的光學主動徑向部分，使得在彩色輪旋轉時提供光學效果；及對輪轂部分的盤形表面提供平衡適配器，該平衡適配器包括以下一或更多者：(a)；(b)；(c)；及(d)(如上方所指定)。在此指定的彩色輪的任何特定特徵或多個特徵可等同地理解為定義製造該特徵或多個特徵的相對應步驟。
提供平衡適配器的步驟進一步可選擇地包括以下步驟：在輪轂部分的盤形表面中以初始配置實現平衡適配器；判定彩色輪在初始配置中的不平衡；及調整平衡適配器的配置，以補償不平衡。判定彩色輪的不平衡可包括以下步驟：(直接或間接)量測不平衡，優選地在彩色輪的旋轉期間(雖然不平衡可不具有旋轉期間的量測而藉由計算判定，例如藉由理論分析)。調整平衡適配器的配置，以補償不平衡的步驟可選擇地包括以下一或更多個步驟：將平衡質量部分增加至盤形表面；配置平衡質量部分；在平衡適配器包括一或更多個凹部或槽的地方，調整一或更多個凹部或槽的一或更多個維度；及增加一或更多個凹部或槽。
在此揭示的任何兩個或更多個具體特徵的組合也被提供，即使該組合沒有明確詳述。
數個實施例將參考彩色輪的輪轂部分描述。雖然在此使用了彩色輪的術語，但這也意圖包含磷光輪。輪轂部分是金屬的，且經配置以當作用於耦合到馬達的轉子。輪轂部分具有盤形(圓形)表面，且通常是完全盤形的，一般是圓盤的形式。如上方所解釋地，光學主動徑向部分附接到或整合到輪轂部分(的外部)，並經配置以光學地處理入射光(以便在彩色輪旋轉時提供光學效果)。具體而言，徑向部分的不同部分可具有不同的濾色器(或不同的磷光體)，使得彩色輪的旋轉造成色彩順序照射。
在此所探討的方式是特別經設計以改善彩色輪的平衡，在該彩色輪上，光學主動徑向部分沿著其圓周具有不均勻的質量。例如，光學主動徑向部分的一部分相較於光學主動徑向部分的剩餘部分可具有(顯著)不同的密度。這在光學主動徑向部分具有高密度區段的地方特別真實，例如使用鈉鈣玻璃作為漫射器。雖然這樣的實施例是優選的，但該等實施例不應被理解為窮舉的，且在此所探討的平衡適配器可以應用到其他類型的彩色輪(及磷光輪)安排。平衡適配器被特別應用於輪轂部分，且因此，數個輪轂部分的配置將在下方討論。應當理解到，彩色輪是基於此輪轂部分形成。在優選實施例中，輪轂部分附接到光學主動徑向部分。然而，該兩個部分可被整合。
數個不同類型的平衡適配器被考慮： (a)輪轂部分的盤形表面中的凹部，該凹部延伸至盤形表面的邊緣(遠離該盤形表面的中心)； (b)盤形表面中的環形槽，該環形槽具有非均勻的寬度及/或與盤形表面非同心； (c)盤形表面中的環形槽，該環形槽的至少一部分是由平衡質量部分填充；及 (d)盤形表面中的槽及/或凹部矩陣，該槽及/或凹部矩陣經安排以在形狀上(僅)定義環的一部分。
現在將探討單獨地及結合地利用該等平衡適配器的實施例。該等方式是意圖允許範圍-500〜500 mg@R8.25 mm的30 mm外徑的鋁輪轂之不平衡校正，及-850〜850 mg@R13 mm的48 mm外徑的鋁輪轂之不平衡校正。
首先參考圖1A，顯示了彩色輪轂10的範例第一實施例。主體的區段已從輪轂邊緣的頂表面移除，以減少在該部分中的輪轂10的質量，留下凹部20。此舉可被稱為切片凹部。凹部20的尺寸(寬度及/或深度)可以經設定以與彩色輪的初始不平衡匹配。
更一般而言，這可被視為是在盤形表面中的凹部，該凹部延伸至盤形表面的邊緣。具體而言，盤形表面的邊緣可為遠離其中心的邊緣，特別是在盤形表面是環形的且因此具有兩個邊緣的地方。此凹部優選地包括橫越弦線所圍成的盤形表面區域的凹部。在數學方面中，這被認為是盤形表面的區段。這樣的壓力通常是低成本的，且可相對地/向前地進行組裝。然而，用此技術可校正的不平衡範圍仍是有限的，因為此校正範圍是由輪轂尺寸及厚度所限制。此凹部是由銑削所形成。
接著參考圖1B，顯示了彩色輪輪轂30的範例第二實施例。在此實施例中，盤形表面中提供了環形槽40，該環形槽具有非均勻的寬度。此外，環形槽40可被理解為與盤形表面非同心。在此特定實施例中，環形槽40是由不同半徑的兩個非同心圓所定義。在另一種意義上，環形槽40相較於輪轂30的盤形表面是不對稱的。
環形槽40是由銑削所形成。以下一或更多者：圓圈的直徑；偏心距離(eccentricity distance)；及槽深可基於彩色輪的初始不平衡而進行設定。此環形槽改變了輪轂部分30的質量分佈，且因此可幫助抵消光學主動徑向部分中的不平衡。
此設計可以是有利的，因為該設計在組裝期間對於對準是相對不敏感的，且不會影響輪轂部分及光學主動徑向部分之間的接合強度。然而，此方式也有缺點。利用此技術，可被校正的不平衡範圍有限的。此外，這種技術可能比其他已知的方式更昂貴。
接著參考圖1C，顯示了彩色輪輪轂50的第三實施例。在這裡，圓形的環形槽60被提供於輪轂50的頂部盤形表面上。C形的金屬夾70被提供於槽60中，且此夾70的位置被設定至適當的角度，以允許平衡的對準。
一般而言，這樣的方式可被理解為在盤形表面中提供環形槽，該環形槽的至少一部分是由平衡質量部分填充。在此特定情況下，平衡質量部分是金屬夾，雖然可提供其他類型的平衡質量。在任一情況下，該等平衡質量部分優選地符合環形槽的橫截面。具體而言，在優選實施例中，只有部分的環形槽可由平衡質量部分填充。環形槽不需要是圓形的。
此方式涉及相對簡單的設計組裝過程。然而，用此技術能校正的不平衡範圍是有限的。此外，為了實現此技術的成本相較於其他方式是相對較高的。
上方參考圖1A、圖1B及圖1C所描述的方式提供了改進的平衡適配器。其他基於此技術的方式是可能的。例如，在盤形表面中的槽及/或凹部矩陣可經安排以在形狀上定義環的一部分(優選地，只有環形的一部分)，或在形狀上定義完整的環。技藝人士將理解到，槽及/或凹部矩陣可相對於光學徑向部分的一部分而定位，該光學徑向部分的該部分比該光學徑向部分的剩餘部分密度更高(或密度更低)，以便校正不平衡。進一步的改進可藉由多次使用相同的技術或組合技術來達成，如現在將探討的。
現在參考圖2A，顯示了彩色輪輪轂100的範例第四實施例。半圓形槽110被提供於輪轂100的盤形表面中。此外，提供切片凹部120(類似於圖1A所顯示的類型)。將理解到，這可更一般地藉由將盤形表面中延伸到其邊緣的凹部結合至盤形表面中的槽而實現，該槽經安排以在形狀上僅定義環的一部分。這兩個特徵的組合可改善能被校正的不平衡範圍。
現在參考圖2B，顯示了彩色輪輪轂101的範例第五實施例，該第五實施例是類似於圖2A中所顯示的第四實施例。圖2A的切片凹部120在本實施例中也可實現。然而，與其是半圓形槽110，圓形槽111被提供在輪轂101中。槽111(且可選擇地，圖2A的半圓形槽110)可用c形夾或其他平衡質量(例如上方參考圖1C所描述)來補充。此設計也可改善能被校正的不平衡範圍。此外，平衡質量的增加(特別是對圖2B中顯示的實施例)可進一步增加能被校正的平衡範圍。
通常，為了實現圖2A及圖2B中所揭示的方式的成本不比，例如，圖1B及圖1C中描述的方式更貴。另一方面，平衡質量的增加可能會增加故障的風險，例如，由於平衡質量在使用期間與輪轂分離並脫離。如果黏合劑被用來填充任何凹部或槽，或用於將平衡質量結合到輪轂，則黏合劑的任何溢出可能影響平衡精準度。
現在參考圖3A，顯示了彩色輪輪轂150的範例第六實施例。如同前述的實施例，輪轂150具有切片凹部120。該切片凹部的細節已在上方探討過，且將不再重複。此外，提供了井口矩陣160。井口以半圓形安排在輪轂150中心的周圍。實質上，圖3A的設計是類似於圖2A的設計，但半圓形槽110是由半圓形井口矩陣160替代。井口可由材料填充，優選地是高密度材料，以增加可被校正的不平衡範圍。此舉提供了顯著的優點，因為井口矩陣160的填充(將質量增加到輪轂部分150)可以相當簡單的方式來達成。此外，平衡質量的增加可用相對穩固且預定的方式來完成。此舉可在平衡質量的應用中改進對錯誤的允差(tolerance)。
接著參考圖3B，顯示彩色輪輪轂151的第七實施例，該第七實施例是類似於圖3A中所顯示的第六實施例。再次地，切片凹部120被提供且該切片凹部的細節將不再重複，以避免不必要的複雜性。與其是井口160的半圓形安排，井口161的圓形安排被提供。舉例而言，相較於圖3A中所顯示的實施例，此實施例可校正的不平衡範圍可以是不同的(可能更寬)。
參考圖4，描繪了彩色輪200的範例，該彩色輪使用圖3B的彩色輪輪轂151。在任何先前實施例的特徵被顯示的地方，相同的參考符號被使用。某些井口161的圓形安排已被平衡質量165填充。光學主動徑向部分180也被顯示。該光學主動徑向部分被分成區段：第一玻璃濾色器區段210；第二玻璃濾色器區段220；及高密度區段230。高密度區段230是上方所探討的漫射器玻璃。在此實施例中，漫射器玻璃是鈉鈣玻璃。此舉是有利的，因為表面集群微結構可輕易地藉由濕式蝕刻來形成。平衡質量165可於初始提供，或該平衡質量可在彩色輪200被初始改進不平衡補償後加入。
已描述了調適彩色輪輪轂以改進平衡的各種範例技術。現在將探討用於平衡彩色輪的方法。在混合輪結構中，一個區段的密度是與其他區段不同的。只考慮此效果，可判定初始不平衡M0 。區段尺寸允差將貢獻不平衡M1 。混合輪組裝過程也將導致不平衡M2 。考慮到這三個效果，組合混合輪Mi 的總初始不平衡值等於M0 +M1 +M2 。
任何平衡技術的目的是為了將Mi 減少至零或至少不超過閾值(規範限制)。接著，輪轂Md 的初始不平衡值可被判定，且此值應該基於某些調整範圍而設定為等於Mi 或接近Mi 。如上方所提及，改變輪轂結構的特性，特別是藉由平衡適配器的形成及/或調整，是實現符合所期望的參數之Md值的一種方法。
一般而言(其可獨立於在此揭示的特定平衡適配器而應用)，對彩色輪的輪轂部分的平衡適配器可藉由以下步驟配置：在輪轂部分的盤形表面中以初始配置實現平衡適配器；判定初始配置中的彩色輪之不平衡；及調整平衡適配器的配置來補償不平衡。此舉因此提供了迭代基礎(iterative-based)的方式來校正不平衡。彩色輪的不平衡可在測試期間由量測判定，在該測試期間彩色輪是旋轉的。用於補償不平衡的平衡適配器之配置可包括以下一或更多者：將平衡質量部分增加至盤形表面；配置平衡質量部分(藉由改變其大小、方向及/或位置)；在平衡適配器包括一或更多個凹部或槽的地方，調整一或更多個凹部或槽的一或更多個維度；及添加一或更多個凹部或槽。在另一個一般意義上(其再次可獨立於在此揭示的特定平衡適配器而應用)，此舉可被認定是藉由對輪轂部分增加材料及移除材料來校正彩色輪中的不平衡之組合。
參考圖5A，基於圖1A的實施例示意性地繪示了重量平衡技術的幾何態樣，其中在盤形表面中提供了切片。在左手邊，顯示了輪轂的前視圖，且在右手邊，顯示了側視圖。輪轂結構的特定維度被識別。
為了判定輪轂的初始不平衡值，Md ，切片部分S的面積首先被計算。可以看出S是由以下的表示式給定。 S =α*π*r2 /360-(r2 *sinα)/2。
這提供了如下方給定的切片部分不平衡值Mcut ，其中ρ代表輪轂材料的密度，且t是切片厚度，如圖5A所繪示。 Mcut =S*t*ρ
接著，輪轂初始不平衡值Md 可如下方判定，其中Gy 代表切片部分重力中心及輪轂中心之間的距離，且Rb 代表所需要的動態平衡測量半徑。 Md =Mcut *Gy /Rb ；Gy
接著參考圖5B，基於圖1B的實施例示意性地繪示了重量平衡技術的幾何態樣，其中在盤形表面中提供了非均勻寬度的環形槽。在左手邊，顯示了輪轂的前視圖，且在右手邊，顯示了側視圖。輪轂結構的特定維度被識別。
環形槽的面積是由以下表示式提供。 Scut =π(r1 2 -r2 2 )。
接著環形槽的不平衡體積計算如下，其中ρ代表輪轂材料的密度，且t是槽的厚度(如圖5B所顯示)。 mcut =Scut *t*ρ。
輪轂的初始不平衡值接著表示如下，其中Gy 代表環形槽部分的重力中心及輪轂中心之間的距離，且Rb 指示所需要的動態平衡測量半徑。 Md =Mcut *Gy /Rb 。
現在參考圖5C，基於圖2A至圖3B的實施例示意性地繪示了重量平衡技術的幾何態樣，其中切片與盤形表面中的凹部矩陣結合。輪轂結構的特定維度被識別。
如圖5C所顯示，切片可提供不平衡值Mc ，如在上方參考上方的圖5A所詳述(Mc 在該處是等於Md )。井口的附加質量M1 、M2 ...Mn 提供進一步的不平衡值Mn =R*M*cosα/Rs ，其中R是井口的半徑；M代表附加質量的質量；α代表質量Mn 的井口及質量M1 的井口之間的角度；且Rs 代表由規範或多個規範所定義的不平衡量測的半徑。接著，總初始不平衡值，Md =Mc +M1 +M2 +M3 +...Mn 。進一步的質量可接著加入或移除，以便達成所期望的不平衡值。
例如，將意識到，在光學主動徑向部分的一部分相較於該光學主動徑向部分的其餘部分具有較高密度的地方，凹部或槽或槽的凹部的最寬部分(亦即，材料移除特徵)應該被定位在相鄰於該部分的輪轂部分上，而平衡質量部分(亦即，材料增加特徵)應該被定位在相對於該部分的輪轂部分上。反之，在光學主動徑向部分的一部分相較於該光學主動徑向部分的其餘部分具有更低密度的地方，凹部或槽或槽的凹部的最寬部分(亦即，材料移除特徵)應該被定位在相對於該部分的輪轂部分上，而平衡質量部分(亦即，材料增加特徵)應該被定位在相鄰於該部分的輪轂部分上。
雖然具體實施例已被描述，但技藝人士將理解到，各種變化及修改是可能的。例如，輪轂部分可由金屬以外的其他材料製成，類似地，濾色器及高密度部分及任何平衡質量部分，例如C形金屬夾70，可由金屬以外的其他材料製成。其他類型的材料可被用作為平衡質量。輪轂部分不需要是嚴格的圓形，雖然從圓形的任何偏差將使平衡更加困難。雖然圖1B所顯示的實施例具有非均勻寬度且與盤形表面非同心的環形槽40，應當理解到，其他實施例可僅具有該兩個特徵的其中一個。
凹部及/或槽的銑削是最優選的製造技術，但形成該等特徵的其他方法是可能的。槽或凹部的替代形狀可被提供，該替代形狀不必是圓形的，或為部分圓形的形狀或弧形。切片凹部不必是由弦線圍成，且可具有不同的形狀，且任選地是不由直線(或另一種基於直線的幾何形狀)所定義的形狀。
在圖4中，將理解到彩色輪輪轂151可用在此提供的任何其他輪轂所代替。雖然具有相對高密度的一部分被提供在彩色輪的光學主動徑向部分180上，但將理解到，具有相對低密度的實施例可替代地使用。
用於漫射器材料的鈉鈣玻璃之替代材料可包含其他類型的玻璃，例如冠型玻璃(crown-type glass)或硼矽玻璃(例如BK7類型的玻璃)。其他處理方法可對濕式蝕刻額外地或替代地包含研磨或噴砂。
將意識到，各種上方揭示的及其他的特徵及功能，或其替代物，可如期望地結合到許多其他不同的系統或應用中。將進一步意識到，各種在此目前無法預料的或無法預期的替代、修改、變化或改進可隨後由技藝人士完成，該等替代、修改、變化或改進也是意圖由下方的請求項所涵蓋。
10‧‧‧彩色輪轂
20‧‧‧凹部
30‧‧‧彩色輪輪轂
40‧‧‧環形槽
50‧‧‧彩色輪輪轂
60‧‧‧槽
70‧‧‧金屬夾
101‧‧‧彩色輪輪轂
110‧‧‧半圓形槽
111‧‧‧圓形槽
120‧‧‧切片凹部
150‧‧‧彩色輪輪轂
151‧‧‧彩色輪輪轂
160‧‧‧井口矩陣
161‧‧‧井口
165‧‧‧平衡質量
180‧‧‧光學主動徑向部分
200‧‧‧彩色輪
210‧‧‧第一玻璃濾色器區段
220‧‧‧第二玻璃濾色器區段
230‧‧‧高密度區段
Gy‧‧‧重力中心
M1、M2...Mn‧‧‧井口的附加質量
Mc‧‧‧不平衡值
R‧‧‧井口的半徑
t‧‧‧槽的厚度
α‧‧‧角度
本發明可用數種方法付諸實施，且優選的實施例現在將僅藉由範例的方式且參考附圖來描述，其中：
圖1A、圖1B及圖1C顯示彩色輪輪轂的第一、第二及第三實施例；
圖2A及圖2B顯示彩色輪輪轂的第四及第五實施例；
圖3A及圖3B顯示彩色輪輪轂的第六及第七實施例；
圖4描繪了使用第七實施例的彩色輪輪轂的範例彩色輪；
圖5A示意性地繪示重量平衡技術的幾何態樣，該重量平衡技術是基於圖1A的實施例；
圖5B示意性地繪示重量平衡技術的幾何態樣，該重量平衡技術是基於圖1B的實施例；及
圖5C示意性地繪示重量平衡技術的幾何態樣，該重量平衡技術是基於圖2A至圖3B的實施例。
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Claims (18)

  1. 一種光學裝置，包含一彩色輪，其中該彩色輪包含：一輪轂部分，該輪轂部分經配置以當作用於耦合到一馬達的一轉子，且該輪轂部分具有一盤形表面；一光學主動徑向部分，該光學主動徑向部分附接到或整合到該輪轂部分，並經配置以光學地處理入射光；及對該輪轂部分的該盤形表面之一平衡適配器，該平衡適配器包含以下一或更多者：(a)一凹部，該凹部位於該盤形表面中，該凹部延伸至該盤形表面的一邊緣；(b)一環形槽，該環形槽位於該盤形表面中，該環形槽具有一非均勻的寬度及/或與該盤形表面非同心；(c)一環形槽，該環形槽位於該盤形表面中，該環形槽的至少一部分是由一平衡質量部分填充；及(d)一槽及/或一凹部矩陣，該槽及/或該凹部矩陣位於該盤形表面中，該槽及/或該凹部矩陣經安排以在形狀上定義一環的一部分；其中該光學主動徑向部分沿著其周圍具有一非均勻質量，該平衡適配器經安排以補償該光學主動徑向部分的該非均勻質量；及其中該光學主動徑向部分的一部分相較於該光學主動徑向部分的其餘部分是具有一不同的密度，且其中該平衡適配器的至少一部分是在該輪轂部分上經定位以相鄰於或相對於具有該不同密度的該光學主動徑向部分的該部分。
  2. 如請求項1所述之光學裝置，其中該平衡適配器進一步包括以下一者或兩者：(e)一環形槽，該環形槽位於該盤形表面中；及(f)一凹部矩陣，該凹部矩陣位於該盤形表面中，該凹部矩陣經安排以在形狀上定義一完整的環。
  3. 如請求項1所述之光學裝置，其中在該盤形表面中延伸至該盤形表面的該邊緣之該(a)凹部包含：橫越該盤形表面的一區域的一凹部，該凹部由一弦線所圍成。
  4. 如請求項1所述之光學裝置，其中該盤形表面中的該(b)環形槽具有一非均勻的寬度，該(b)環形槽是至少部分地由兩個非同心圓所定義。
  5. 如請求項1所述之光學裝置，其中該盤形表面中的該(c)環形槽的至少50%是由該平衡質量部分填充。
  6. 如請求項1所述之光學裝置，其中該盤形表面中的該(c)環形槽不超過90%是由該平衡質量部分填充。
  7. 如請求項1所述之光學裝置，其中該盤形表面中的該(d)槽及/或該凹部矩陣是部分地由一平衡質量部分填充。
  8. 如請求項1所述之光學裝置，其中該平衡質量部分的該密度是不同於該輪轂部分的密度。
  9. 如請求項1所述之光學裝置，其中該平衡質量部分包含一組黏合材料或一夾子，該組黏合材料或該夾子經配置以符合該盤形表面中的一槽。
  10. 如請求項1所述之光學裝置，其中該平衡適配器包含(a)、(b)、(c)及(d)的其中兩個或更多個。
  11. 如請求項1所述之光學裝置，其中以下一或更多者：該光學主動徑向部分的該部分相較於該光學主動徑向部分的該其餘部分是具有一較高的密度，且該平衡適配器包含一凹部或槽，該凹部或該槽在該輪轂部分上經定位以相鄰於具有該較高密度的該光學主動徑向部分的該部分；該光學主動徑向部分的該部分相較於該光學主動徑向部分的該其餘部分是具有一較高的密度，且該平衡適配器包含一平衡質量部分，該平衡質量部分在該輪轂部分上經定位以相對於具有該較高密度的該光學主動徑向部分的該部分；該光學主動徑向部分的該部分相較於該光學主動徑向部分的該其餘部分是具有一較低密度，且該平衡適配器包含一凹部或槽，該凹部或該槽在該輪轂部分上經定位以相對於具有該較低密度的該光學主動徑向部分的該部分；該光學主動徑向部分的該部分相較於該光學主動徑向部分的該其餘部分是具有一較低密度，且該平衡適配器包含一平衡質量部分，該平衡質量部分在該輪轂部分上經定位以相鄰於具有該低高密度的該光學主動徑向部分的該部分。
  12. 如請求項1所述之光學裝置，其中以下一或更多者：該平衡適配器包含一平衡質量部分，該平衡質量部分在該輪轂部分上經定位以相鄰於或相對於具有該不同密度的該光學主動徑向部分的該部分；該平衡適配器包含(a)，且該凹部在該輪轂部分上經定位以相鄰於或相對於具有該不同密度的該光學主動徑向部分的該部分；該平衡適配器包含(b)，且該環形槽的一最寬部分在該輪轂部分上經定位以相鄰於或相對於具有該不同密度的該光學主動徑向部分的該部分；該平衡適配器包含(d)，且該槽及/或該凹部矩陣在該輪轂部分上經定位以相鄰於或相對於具有該不同密度的該光學主動徑向部分的該部分。
  13. 如請求項1所述之光學裝置，其中該光學主動徑向部分包含一漫射器區段。
  14. 如請求項1所述之光學裝置，其中該漫射器區段包含鈉鈣玻璃(soda lime glass)及/或硼矽玻璃(borosilicate glass)。
  15. 如請求項1所述之光學裝置，其中該彩色輪進一步包含以下一者或兩者：一光管理部分；及一光調變部分。
  16. 如請求項1所述之光學裝置，其中該光學裝置是一投影基礎系統或一影像產生系統。
  17. 如請求項1所述之光學裝置，進一步包含耦合到該彩色輪的一轉子。
  18. 如請求項1所述之光學裝置，其中該彩色輪進一步包含多個磷光體。
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