專利名稱：色輪扇形件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影儀的色輪及其制造方法。
本發(fā)明涉及一種例如在投影儀中用來(lái)產(chǎn)生順序彩色圖像的色輪，這種色輪可在一個(gè)圓盤形的玻璃基片上通過(guò)鍍膜和構(gòu)圖制成。但構(gòu)圖過(guò)程特別是昂貴的。所以在實(shí)際中一般都用環(huán)形部分拼成一個(gè)色輪。在其制造時(shí)，通常從雙色板分割環(huán)形部分，并將分割的環(huán)形部分這樣固定在一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)的圓盤上，使環(huán)形部分的外部伸出圓盤邊緣，且環(huán)形部分的外緣形成一個(gè)圓環(huán)。這樣制成的色輪被放入照明光束的光路中，該照明光束根據(jù)實(shí)際位于光路中的圓環(huán)段的光學(xué)特性、例如根據(jù)波長(zhǎng)進(jìn)行透射和/或反射。當(dāng)色輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，則可實(shí)現(xiàn)順序的彩色序列。
此外，本發(fā)明涉及色輪所需的環(huán)形部分的制造方法。為了更好地描述本發(fā)明，首先參看

圖1對(duì)環(huán)形部分的一些幾何尺寸進(jìn)行定義和命名。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)形部分3(KRT)由一個(gè)外圓弧邊5、一個(gè)內(nèi)圓弧邊7以及兩個(gè)徑向邊9、9’界定，該徑向邊夾成圓心角并分別垂直于外圓弧邊5和內(nèi)圓弧邊7。為了本發(fā)明的目的，外圓弧邊5被分成一個(gè)中央圓弧段11和兩個(gè)側(cè)面圓弧段13、13’，即到中央圓弧段11的弦和到內(nèi)圓弧邊7的弦是等長(zhǎng)的，且這兩個(gè)圓弧段13、13’的長(zhǎng)度相等。
一個(gè)二維的面積用相同的圓弧段覆蓋成完全沒(méi)有縫隙，這一般是不可能的。這就是說(shuō)在從板料分割這種圓弧段時(shí)，不可能完全利用板料，亦即產(chǎn)生面積損失并由此導(dǎo)致材料利用率小于100％。該板料一般用昂貴的方法進(jìn)行預(yù)處理，例如色輪用的這種板料首先用真空方法進(jìn)行鍍膜。所以材料利用率應(yīng)保持盡可能高。在分割環(huán)形部分時(shí)進(jìn)一步降低材料利用率的一個(gè)因素是，為了達(dá)到光潔的和可重復(fù)的邊緣，板料被分割成環(huán)形部分時(shí)，不論用何種分割方法，實(shí)際上單個(gè)環(huán)形部分都必須保持或多或少的間隔。用玻璃板制成的基片的一種廣泛使用的方法是劃線折斷法(R&B法)。這種方法首先在板料表面沿標(biāo)定折斷邊進(jìn)行劃線，然后折斷玻璃。沿劃線的兩側(cè)必須有足夠的材料，以便把折斷所需的力這樣加到工件上，使折斷真實(shí)地沿著標(biāo)定折斷邊進(jìn)行。就這點(diǎn)而言，所謂足夠的材料至少是被折斷的玻璃厚度的三倍。這就是說(shuō)，在玻璃厚度為1毫米時(shí)，如果這些環(huán)形部分沒(méi)有共同的折斷邊，則它們到相鄰環(huán)形部分的距離在整個(gè)周邊上需要分別至少保持3毫米。
所以為了提高利用率，應(yīng)當(dāng)設(shè)法把要由板料獲得的、用分割分開(kāi)的基片這樣擺放在該板料上，使之形成盡可能多的共同折斷邊。這當(dāng)然與要獲得分割的工件要達(dá)到的幾何形狀密切相關(guān)。對(duì)于相同的環(huán)形部分來(lái)說(shuō)，首先只能把第一個(gè)環(huán)形部分的一個(gè)徑向邊擺放在另一個(gè)環(huán)形部分的一個(gè)徑向邊旁邊。如果這些環(huán)形部分的曲率的取向是相互對(duì)準(zhǔn)的，則只要不是幾乎完全閉合的環(huán)形部分、而且只要板料尺寸容許時(shí)，那么就可分別在自由徑向邊上繼續(xù)擺放環(huán)形部分。這樣，這些環(huán)形部分形成一條蛇形線形狀的帶。所以這種方法在下面稱為蛇形法。
如果容許使用一個(gè)修改的環(huán)形部分，則有另一個(gè)可能性來(lái)獲得共同的切割邊并由此獲得較好的材料利用率。以所述的色輪為例，所述環(huán)形部分的內(nèi)部區(qū)域通常只用于機(jī)械固定，所以內(nèi)圓弧邊的形狀是完全可以改變的。
一個(gè)有利的、修改過(guò)的環(huán)形部分包括一個(gè)內(nèi)邊，其曲率與外圓弧邊的曲率相匹配。在這種情況中，環(huán)形部分可這樣排列，使一個(gè)環(huán)形部分的內(nèi)圓弧邊7與另一個(gè)環(huán)形部分的外圓弧邊5的中央段11形成一個(gè)共同的折斷邊。這樣，這些環(huán)形部分就形成疊置的列，所以這種方法在下面稱為列法。
用列法、即用內(nèi)圓弧邊的匹配只是周邊的一小部分形成一個(gè)共同的標(biāo)定折斷邊的一部分來(lái)避免材料損失，而對(duì)剩余的周邊則必須離折斷邊增加至少三倍的距離，才能合適地進(jìn)行折斷。由于用于分割的板料大都在分割之前用昂貴的鍍膜方法進(jìn)行了預(yù)處理，所以這種材料損失始終對(duì)制造成本產(chǎn)生重大的影響。
本發(fā)明的目的是提出一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)諸多弊端的解決方案。
蛇線法和列法的純粹組合業(yè)已證明是不成功的有位本領(lǐng)域技術(shù)人員曾打算按蛇線法比較密接地排列出蛇形而未如愿。他使外環(huán)形部分邊緣的部分區(qū)段相互接觸，卻發(fā)現(xiàn)它們的曲率符號(hào)不同，亦即它們不可能形成共同的折斷邊，即使內(nèi)環(huán)形部分邊緣的形狀相當(dāng)任意。
此人又?jǐn)M從列法出發(fā)，按蛇形法把一列的徑向折斷邊擺放在另一列的徑向折斷邊旁邊，但因環(huán)形部分相互重疊而告失敗。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的通過(guò)對(duì)蛇形法和列法這樣進(jìn)行改進(jìn)而使之能夠組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的根據(jù)列法的排列，首先交替地進(jìn)行鄰列的環(huán)形部分的曲率取同，這樣就能在考慮分割所需距離的情況下把列移動(dòng)到一起而比用原來(lái)的列法時(shí)更密接。這樣這些列就容易緊密銜接。在下一個(gè)步驟中，分別這樣移動(dòng)各列，使其能更緊密銜接；這次移動(dòng)到達(dá)這樣的程度，使鄰列的徑向折斷邊的各部分形成一個(gè)共同的折斷邊。這樣，各列可達(dá)到相互緊密銜接。沒(méi)有與其它環(huán)形部分形成共同的折斷邊的徑向折斷邊和外圓弧折斷邊的組成部分則分別與三個(gè)其它環(huán)形部分一起包圍一個(gè)所得到的損失面積，這個(gè)面積不可能被利用。為了達(dá)到盡可能高的材料利用率，這個(gè)面積應(yīng)當(dāng)減少到最低限度，但必須而且也應(yīng)該保持所述方法的要求。例如劃線-折斷法必須至少保持板厚的三倍。
本發(fā)明的一個(gè)特別有利的實(shí)施方案是容許對(duì)環(huán)形部分的外圓弧邊進(jìn)行修改。這樣，所述列就能很密接地銜接，而且修改后的環(huán)形部分只能用共同的折斷邊排列在板料上，所以一點(diǎn)也不產(chǎn)生被切去的損失面積。
現(xiàn)在借助附圖并借助示范性的不同實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。
圖1表示一個(gè)環(huán)形部分的示意圖；圖2表示按蛇形法在一塊板料上的環(huán)形部分的排列；圖3表示按列法在一塊板料上的環(huán)形部分的排列；圖4表示按本發(fā)明第一實(shí)施例在一塊板料上的環(huán)形部分的排列；圖5示例性表示例如折斷邊在一塊板上的走向示意圖；圖6表示用帶有修改過(guò)的外折斷邊的環(huán)形件進(jìn)行不產(chǎn)生面積損失的排列；圖7表示本發(fā)明的另一實(shí)施方案，這時(shí)的徑向邊長(zhǎng)度相應(yīng)于原來(lái)的扇形段的徑向邊長(zhǎng)度；圖8表示另一種實(shí)施方案；圖9表示只有直線部分折斷邊的實(shí)施例。
所以蛇形法和列法只有按本發(fā)明提出的步驟使徑向折斷邊部分地挨著放置才能進(jìn)行組合。為此，基本上有兩種可能性i)徑向折斷邊只在一定程度上挨著放置而有意地產(chǎn)生一個(gè)損失面積，這個(gè)損失面積大到剛剛足夠可以使用分割方法(例如劃線-折斷法)；ii)用修改的外圓弧邊過(guò)渡到一個(gè)環(huán)形部分。
一個(gè)最小損失面積的i)的例子此例的環(huán)形件用1毫米厚的板料制成。在此例中，該板料是一塊帶有一層濾色片鍍膜的色輪用的玻璃板。要制成的環(huán)形部分具有一個(gè)曲率半徑為40毫米的外圓弧邊，圓心角為90°。徑向邊分別為22毫米的長(zhǎng)度。用于色輪中容許內(nèi)圓弧邊的曲率與外圓弧邊的曲率相匹配。
根據(jù)本發(fā)明，在玻璃板上按列法密接地排列環(huán)形部分，其中兩個(gè)鄰列的環(huán)形部分的曲率取向是方向相反的。鄰列的環(huán)形部分的徑向邊是這樣挨著放置的，即其22毫米的總長(zhǎng)度實(shí)際上只有15.5毫米是相互接觸的。徑向邊的剩余的6.5毫米沒(méi)有鄰接另一個(gè)環(huán)形部分。圖4表示這種排列結(jié)果。首先從玻璃板切出修改過(guò)的蛇形帶。圖5用平面示出分割的不同步驟，最下方的平面表示玻璃板，在其下方區(qū)域用虛線示出一條標(biāo)定折斷邊。其上示出一條業(yè)已沿該標(biāo)定折斷邊折斷的蛇形帶。在其上一平面內(nèi)實(shí)施另一個(gè)分割步驟圖中表示一個(gè)還存在損失面積的環(huán)形部分。在同一平面內(nèi)的其它環(huán)形部分用的折斷邊只用虛線示出。其上一個(gè)平面示出一個(gè)完全分割的環(huán)形部分并示出由此分出的損失面積。該損失面積是束腰形的，其最窄處大于3毫米寬，所以大于板厚的4倍。這樣就可用劃線-折斷法簡(jiǎn)便而可靠地把它從環(huán)形部分分割開(kāi)來(lái)。
ii)修改的環(huán)形部分鑒于外邊緣的幾何形狀對(duì)色輪的光學(xué)應(yīng)用畢竟是無(wú)關(guān)緊要的，所以有利于在制造時(shí)進(jìn)行充分利用。圖6a表示一個(gè)帶有修改過(guò)的外圓弧邊的環(huán)形部分，虛線區(qū)域相應(yīng)于原始的環(huán)形部分。用實(shí)線框出的面積表示與原始的環(huán)形件比較需要添加的部分。圖6b表示一個(gè)用這種修改過(guò)的環(huán)形部分組成的輪。圖6c用一塊玻璃板的不同平面示出了分割的各個(gè)步驟。首先從該玻璃板折斷一條蛇形帶。在最下一個(gè)平面內(nèi)，用虛線表示尚未折斷的狀態(tài)。其上的一個(gè)平面表示這條折斷開(kāi)的帶，在最上的平面中，示出了沿徑向邊的折斷邊。對(duì)一個(gè)環(huán)形部分來(lái)說(shuō)，是完全的斷的，而其它環(huán)形部分則只用虛線示出標(biāo)定折斷邊。這樣就絲毫不產(chǎn)生損失面積。此外，折斷邊的無(wú)棱角的幾何形狀對(duì)劃線折斷法是很有利的，這直接影響材料的利用率。
在圖6a中清楚地示出，通過(guò)這種制作方法使得徑向邊包括了一個(gè)延長(zhǎng)凸出部分。如果只用面積相同的環(huán)形部分拼成一個(gè)色輪，這是不成問(wèn)題的。當(dāng)然，色輪一般是用具有不同圓心角的環(huán)形部分拼成的。例如投影用的色輪通常包括紅的、藍(lán)的、綠的和完全透明的環(huán)形部分，相應(yīng)于不同圓心角的配色。在按本發(fā)明修改環(huán)形部分的情況下，產(chǎn)生徑向環(huán)形邊的不同長(zhǎng)度的凸出部分，亦即與相鄰的環(huán)形部分比較，這些徑向邊可能呈尖角凸出或縮回，這種凸出使色輪容易受機(jī)械應(yīng)力影響。
為了避免這種情況，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，徑向的環(huán)形部分邊保持不變，只修改外圓弧部分的曲率。圖7表示一個(gè)這樣修改的環(huán)形部分，這里只示范性地選用一種型式，當(dāng)這些環(huán)形部分組成一個(gè)如圖7b所示的色輪時(shí)，這種型式的內(nèi)圓弧邊實(shí)際上還形成一個(gè)圓。圖7c用不同的平面表示分割的單個(gè)步驟。
按圖7實(shí)施例所示的色輪給人這樣的印象這個(gè)色輪與原始的輪的幾何形狀很不一致。但應(yīng)當(dāng)指出，這只是一個(gè)例子，且圖6和圖7的實(shí)施例完全可進(jìn)行組合，以便實(shí)現(xiàn)全部環(huán)形部分的徑向邊的相同長(zhǎng)度，而不與輪的幾何形狀相差太大。這樣的例子如圖8所示。圖8a表示相應(yīng)修改的環(huán)形部分，其中與原始的環(huán)形部分比較，所增添的面積用實(shí)線框出。圖8b表示一個(gè)用這些環(huán)形部分組成的色輪示意圖，而圖8c則用不同的平面表示分割的各個(gè)步驟。
迄今為止所述的折斷邊全都具有或多或少的彎曲幾何形狀。對(duì)某些分割方法來(lái)說(shuō)，這種彎曲的邊當(dāng)然是很難實(shí)現(xiàn)的。特別是在用一種自動(dòng)化的分割方法時(shí)，一個(gè)特別是與圓弧形狀不一致的折斷邊可能造成大的技術(shù)困難。環(huán)形部分按本發(fā)明修改，如果這容許使用的話，則可只用直線的區(qū)段過(guò)渡到折斷邊。圖9表示這樣的一個(gè)實(shí)施例，其中圖9a表示一個(gè)修改的環(huán)形部分，圖9b表示一個(gè)用這些環(huán)形部分組成的輪，而圖9c則用不同的平面表示分割的各個(gè)步驟。
在有些使用場(chǎng)合中，即使不是光學(xué)使用場(chǎng)合，但輪的外形仍然很重要。例如在大于80赫茲、典型地大約為120赫茲的使用場(chǎng)合中，色輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。這時(shí)偏離圓形則可導(dǎo)致空氣振蕩，從而可能產(chǎn)生噪聲。為了消除此弊，可把輪埋置在一個(gè)圓形的外框中，這樣的外框還有助于環(huán)形部分附加地對(duì)離心力產(chǎn)生穩(wěn)定作用。
權(quán)利要求
1.用一塊板料制作環(huán)形部分(3)的方法，該方法包括如下步驟預(yù)定的標(biāo)定折斷邊這樣排列，使稍后要分割的環(huán)形部分成列放置；其中，一列內(nèi)的環(huán)形部分相互挨著這樣排列，使一個(gè)環(huán)形部分的內(nèi)圓弧邊(7)分別至少點(diǎn)狀接觸另一個(gè)環(huán)形部分的外圓弧邊(5)，從而形成共同標(biāo)定折斷邊的一段，交替地進(jìn)行相鄰列的環(huán)形部分的曲率取向；環(huán)形部分的分割沿預(yù)定的標(biāo)定折斷邊進(jìn)行。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征為，相鄰列的徑向折斷邊的部分形成共同的標(biāo)定折斷邊。
3.按權(quán)利要求1的方法，其特征為，一個(gè)環(huán)形部分的內(nèi)圓弧邊(7)的完全的標(biāo)定折斷邊是一個(gè)相鄰圓弧段的外圓弧邊(5)的標(biāo)定折斷邊的一部分。
4.按權(quán)利要求1的方法，其特征為，一個(gè)環(huán)形部分的內(nèi)圓弧邊(7)與一個(gè)相鄰列的一個(gè)環(huán)形部分的外圓弧邊(5)構(gòu)成一條連續(xù)的、簡(jiǎn)單連接著的線。
5.按權(quán)利要求4的方法，其特征為，一個(gè)環(huán)形部分的徑向邊(9、9’)夾成一個(gè)圓心角，且外圓弧邊的曲率這樣進(jìn)行修改，使徑向邊的長(zhǎng)度在該圓心角變化時(shí)基本上不變。
6.按權(quán)利要求1的方法，其特征為，外圓弧邊和必要時(shí)還有內(nèi)圓弧邊的形狀這樣進(jìn)行修改，使分割的修改過(guò)的環(huán)形部分的多個(gè)列可共同無(wú)縫隙地覆蓋一個(gè)面積。
7.按權(quán)利要求1的方法，其特征為，一個(gè)環(huán)形部分的內(nèi)圓弧邊(7)和外圓弧邊(5)具有直線區(qū)段。
8.用按權(quán)利要求1的方法制作的環(huán)形部分制造色輪的方法，其中該環(huán)形部分沿徑向邊拼成一個(gè)平面的色輪。
9.按權(quán)利要求8的方法，這些環(huán)形件被埋置在一個(gè)框中。
全文摘要
用板料制成的例如色輪用的環(huán)形部分的制作方法包括如下步驟預(yù)定的標(biāo)定折斷邊這樣排列，使稍后要分割的環(huán)形部分成列放置，其中，在一列內(nèi)環(huán)形部分相互挨著這樣排列，使總有一個(gè)環(huán)形部分的內(nèi)圓弧邊至少點(diǎn)狀接觸另一個(gè)環(huán)形部分的外圓弧邊，從而形成共同標(biāo)定折斷邊的一段，其中交替地進(jìn)行相鄰列的環(huán)形部分的曲率取向；在下一個(gè)步驟中，沿預(yù)定的標(biāo)定折斷邊分割環(huán)形部分。
文檔編號(hào)C03B33/04GK1910119SQ200580002730
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月20日
發(fā)明者C·邁森 申請(qǐng)人:尤納克西斯巴爾策斯公司