根據田口玄一（Genichi Taguchi）博士在1949 年所提出的「品 質工程」的基本原理，以實驗進行系統參數最佳化設計的方法，重視
LAMP HOLDER
影響亮度變異
LENS
RELAY COLOR WHEEL
ROD CONDENSOR 1
LAMP
ENGINE BOTTOM
CONDENSOR 2
69
70 Original-average 4
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3430 3477 3492 3491 3477 3419 3421 3489 3408 3443 3492 3408 3455 Original-average -1
實驗2為CONDENSOR 2參數
表 5-3 CONDENSOR 2 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3261 3229 3228 3225 3237 3230 3228 3239 3256 3236 3261 3225 3237 Original-average 4
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3475 3437 3437 3414 3436 3439 3473 3518 3464 3486 3518 3414 3458 Original-average 2
實驗3為ENGIEN BOTTOM參數
表 5-4 ENGINE BOTTOM 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3248 3233 3221 3231 3259 3246 3231 3227 3238 3240 3259 3221 3237 Original-average 4
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3414 3436 3439 3470 3437 3435 3518 3473 3464 3486 3518 3414 3457 Original-average 1
實驗4為MIRROR參數
71
表 5-5 MIRROR 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3235 3224 3207 3224 3240 3201 3228 3241 3259 3244 3259 3201 3230 Original-average -3
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3437 3437 3424 3442 3441 3455 3518 3443 3486 3475 3518 3424 3456 Original-average 0
實驗5為CONDENSOR 1參數
表 5-6 CONDENSOR 1 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3233 3259 3246 3255 3233 3221 3227 3231 3238 3240 3259 3221 3238 Original-average 5
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3438 3447 3422 3469 3447 3468 3439 3460 3483 3478 3483 3422 3455 Original-average -1
實驗6為ROD參數
表 5-7 ROD 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3245 3266 3244 3230 3240 3234 3264 3236 3225 3237 3266 3225 3242 Original-average 9
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3460 3438 3447 3422 3470 3439 3473 3474 3464 3447 3474 3422 3453 Original-average -3
實驗7為POWER參數
表 5-8 POWER 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3257 3235 3229 3248 3232 3245 3248 3245 3240 3244 3257 3229 3242 Original-average 9
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3476 3443 3415 3418 3447 3460 3431 3502 3503 3478 3503 3415 3457
72
Original-average 1
實驗8為ENGINE TOP參數
表 5-9 ENGINE TOP 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3271 3250 3257 3252 3244 3270 3237 3236 3253 3236 3271 3236 3251 Original-average 18
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3439 3460 3483 3478 3408 3424 3422 3469 3447 3468 3483 3408 3450 Original-average -6
實驗9為COLORWHEEL參數
表 5-10 COLORWHEEL 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3238 3237 3311 3220 3236 3271 3224 3256 3314 3246 3314 3220 3255 Original-average 22
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3492 3491 3477 3419 3421 3489 3408 3443 3430 3477 3492 3408 3455 Original-average -1
實驗10為LENS參數
表 5-11 LENS 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3319 3249 3238 3244 3315 3225 3236 3273 3231 3259 3319 3225 3259 Original-average 26
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3518 3464 3486 3475 3437 3437 3414 3436 3439 3473 3518 3414 3458 Original-average 2
實驗11為DMD參數
表 5-12 DMD 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3228 3266 3296 3281 3296 3293 3251 3261 3289 3251 3296 3228 3271
73
Original-average 38
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3440 3489 3484 3466 3497 3498 3443 3434 3495 3406 3498 3406 3465 Original-average 9
實驗12為LAMP參數
表 5-13 LAMP 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min average
Sample 1 3223 3289 3276 3269 3252 3240 3309 3276 3287 3299 3209 3309 3209 3270 Original-average 47
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3460 3443 3515 3516 3490 3488 3455 3428 3431 3459 3516 3428 3468 Original-average 12
實驗13為LAMP HOLDER參數
表 5-14 LAMP HOLDER 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3295 3261 3281 3337 3270 3269 3262 3346 3253 3283 3346 3253 3286 Original-average 53
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3439 3473 3486 3489 3447 3460 3438 3472 3422 3470 3489 3422 3460 Original-average 4
實驗14為ENGINE參數
表 5-15 ENGINE 亮度值
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 1 3233 3270 3280 3309 3307 3281 3289 3275 3289 3310 3294 3310 3270 3291 Original-average 58
互換物料 Original 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 max min agerage
Sample 2 3456 3415 3418 3447 3460 3431 3502 3503 3478 3476 3443 3503 3415 3457 Original-average 1
74
圖5-7所示為sample 1和sample 2以魚骨圖分析的14個 因子在分別置換10個零件後的亮度趨勢線比較圖，X軸表示 14個因子次數，1為RELAY因子、2為CONDENSOR 2因子、3為 ENGINE BOTTOM因子、4為MIRROR因子、5為CONDENSOR 1因子、
6為ROD因子、7為LVPS+LAMP DRIVER因子、8為ENGINE TOP因
75 ENGINE與LAMP HOLDER的組裝定位與ENGINE TOP的結構設計，此三因 素目前仍待改善，需重新設計並加以定義生產公差。
76
表5-16為改變CONDENSOR 1參數後所得的模擬結果，直徑30.5mm 為原本的直徑尺寸，分別做30.45mm、30.4mm、30.55mm、30.6mm直徑 的變化後，結果顯示CONDENSOR 1 在原本直徑30.5mm時亮度為3450 流明，若直徑改為30.45mm時亮度為3433，直徑在30.4mm時亮度為
rod input 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 DMD 56.4346 56.401 56.4003 56.49356 56.5122 DMD_overfill 11.6004 11.4011 11.2419 11.6004 11.6004 DMD+overfill 68.035 67.8021 67.6422 68.09396 68.1126 screen 45.5342 45.3122 45.19235 45.5883 45.6421
0.167921 0.165036 0.162732 0.167921 0.167921 overfill eff.
screen eff. 0.65913 0.655916 0.654181 0.659913 0.660692 亮度 3450 3433.18 3424.099 3454.099 3458.175
表5-17為改變CONDENSOR 2直徑參數後所得的模擬結果，直徑 18mm為原本的直徑尺寸，分別做17.95mm、17.9mm、18.05mm、18.1mm 直徑的變化後，結果顯示CONDENSOR 1 在原本直徑18mm時亮度為3450 流明，若直徑改為17.95mm時亮度為3433，直徑在17.9mm時亮度為
77
rod input 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 DMD 56.4346 56.4168 56.4041 56.4835 56.5134 DMD_overfill 11.6004 11.4243 11.2247 11.6444 11.6988 DMD+overfill 68.035 67.8411 67.6288 68.1279 68.2122 screen 45.5342 45.3146 45.1873 45.5764 45.6344
overfill eff. 0.167921 0.165372 0.162483 0.168558 0.169346 screen eff. 0.65913 0.655951 0.654108 0.659741 0.66058 亮度 3450 3433.362 3423.716 3453.197 3457.592 表5-18為改變LAMP出廠亮度值參數後所得的模擬結果，亮度
燈泡流明 12990 12000 11500 11000 13500 14000
rod input 69.0823 69.473 69.7315 69.3452 71.6031 72.5135 DMD 56.4346 55.2339 54.7476 55.9839 55.4786 55.4266 DMD_overfill 11.6004 13.0372 13.6765 12.2262 12.8879 12.8897 DMD+overfill 68.035 68.2711 68.4241 68.2101 68.3665 68.3163
78
screen 45.5342 44.5363 43.177 42.1916 47.9924 48.3161
overfill eff. 0.167921 0.187659 0.196131 0.176309 0.179991 0.177756 screen eff. 0.65913 0.641059 0.619189 0.608429 0.670256 0.666305 亮度 3450 3374.392 3271.401 3196.74 3536.251 3560.777
表5-19為改變MIRROR長寬尺寸參數後所得的模擬結果，長寬分別
69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 56.4487 56.4544 56.4651 56.4711 56.2339 56.2076 56.1239 56.0986 11.6014 11.6327 11.2847 11.4006 11.0372 11.5765 11.2262 11.8879 68.0501 68.0871 67.7498 67.8717 67.2711 67.7841 67.3501 67.9865 45.5227 45.5139 45.5072 45.4967 45.5163 45.5007 45.4916 45.4224
0.167936 0.168389 0.163352 0.165029 0.159769 0.167575 0.162505 0.172083 0.658963 0.658836 0.658739 0.658587 0.658871 0.658645 0.658513 0.657511 3449.129 3448.462 3447.954 3447.159 3448.644 3447.462 3446.772 3441.529
表5-20為改變DMD反射率的參數後所得的模擬結果，分別模擬反
79
射率在增減1%的變化，透過模擬，結果顯示DMD反射率的變化與光機 亮度變化成正比，亮度與反射率變化區間
在100流明之內。
表 5-20 ASAP 模擬 DMD 反射率參數變化後的亮度值
rod input 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 DMD 56.4346 56.0697 55.6113 55.1158 55.6968 55.2339 54.7476 55.9839 DMD_overfill 11.6004 12.0014 12.6327 13.2847 12.4006 13.0372 13.6765 12.2262 DMD+overfill 68.035 68.0711 68.244 68.4005 68.0974 68.2711 68.4241 68.2101 screen 45.5342 45.2027 44.8639 44.5072 44.8767 44.5363 44.177 45.1916
overfill eff. 0.167921 0.173726 0.182864 0.192303 0.179505 0.18872 0.197974 0.17698 screen eff. 0.65913 0.654331 0.649427 0.644263 0.649612 0.644685 0.639484 0.65417 亮度 3450 3424.883 3399.213 3372.187 3400.183 3374.392 3347.169 3424.042
表5-21為改變ROD長寬尺寸參數後所得的模擬結果，分別模擬艮
rod input 69.0823 69.143 69.4064 69.6645 69.2091 69.473 69.7315 DMD 56.4346 56.0697 55.6113 55.1158 55.6968 55.2339 54.7476 DMD_overfill 11.6004 12.0014 12.6327 13.2847 12.4006 13.0372 13.6765 DMD+overfill 68.035 68.0711 68.244 68.4005 68.0974 68.2711 68.4241 screen 45.5342 45.2027 44.8639 44.5072 44.8767 44.5363 44.177
80
overfill eff. 0.167921 0.173574 0.182011 0.190695 0.179176 0.187659 0.196131 screen eff. 0.65913 0.653757 0.646394 0.638879 0.648422 0.641059 0.63353 亮度 3450 3424.883 3399.213 3372.187 3400.183 3374.392 3347.169
表5-22為改變COLOR WHEEL參數後所得的模擬結果，分別模擬穿
rod input 69.0823 69.0823 69.0823 69.0823 DMD 56.4346 56.4487 56.4544 56.4651 DMD_overfill 11.6004 11.6014 11.6327 11.2847 DMD+overfill 68.035 68.0501 68.0871 67.7498 screen 45.5342 45.4102 45.2908 45.1085
overfill eff. 0.167921 0.167936 0.168389 0.163352 screen eff. 0.65913 0.657335 0.655606 0.652968 亮度 3450 3440.605 3431.558 3417.746
表5-23為改變ENGINE與LAMP HOLDER組裝位置參數在分別變化 0.1mm後所得的模擬結果，結果顯示ENGINE與LMAP HOLDER的位置變 化，相對影響光線進入光機內的能量，位置變化值與光機亮度變化值 成正比，亮度受尺寸變化區間甚大，在200流明之內。
81
DMD_overfill 11.60 11.89 12.00 11.93 12.28 12.06 12.13 12.67 12.82 12.53 12.88 12.98 13.98 12.22 12.406 DMD+overfill 68.05 67.92 67.74 67.85 67.91 67.99 67.45 67.72 67.41 67.97 68.31 68.23 68.23 68.21 68.094
screen 45.53 45.05 44.64 44.98 44.50 44.87 44.53 43.41 42.79 43.83 42.91 43.11 43.71 43.39 43.477
overfill eff. 0.167 0.174 0.177 0.174 0.181 0.175 0.179 0.188 0.191 0.185 0.192 0.193 0.206 0.181 0.1848
screen eff. 0.65 0.66 0.66 0.65 0.65 0.65 0.66 0.64 0.63 0.649 0.64 0.642 0.64 0.64 0.647
亮度 3450 3413 3382 3408 3372 3400 3374 3289 3242 3321 3251 3266 3311 3287 3294
5.6 燈源承托支架(Lamp holder)的設計改良
由實驗結果得知，影響亮度極大的因素為 LAMP、DMD、COLOR WHEEL 與 LENS，但是此四因素皆可透過品質的管控而獲得控制，但 ENGINE 與 LAMP HOLDER 的組裝定位與 ENGINE TOP 的結構設計為設計問題，
82
以取代使用鋁鎂合金作支撐燈模組之設計，達到氣密性與散熱效果和 降低成本的目標。
圖 5-8 新的燈泡模組定位支架模組圖
另外如圖 5-9、5-10 所示，設計一燈模組定位支件並在燈模組固 定件上新增定位 PIN 特徵(高度 5mm)。
圖 5-9 新的燈泡模組定位支架圖
83
圖 5-10 新的燈泡模固定件
如圖 5-11 所示，將燈模組定位支架固定於風扇模組支架上，
利用燈模組支架定位 PIN 於組裝時可插入風扇模組支架的定位板金 件，完成燈模組之定位方式。
圖 5-11 組裝示意圖
1.利用一燈模組定位板金件解決下蓋塑膠件因射出的些微變形因
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素，造成燈模組光束路徑不正確所產生的亮度不穩定問題，並確保 燈模組與整體光機系統的聯結性。
2.不影響系統風扇對燈模組的散熱效果與系統燈模組區域的氣密性。
3.燈模組之固定藉由螺絲鎖附於下蓋塑膠上，如下蓋塑膠因射出產生 些微變形，則燈模組即隨下蓋塑膠的變形，造成燈的光束路徑偏移，
導致燈的亮度不穩定，如圖5-12 所示，此設計利用定位 PIN 的結構 來確保燈模組的位置與光束路徑之正確性和整體光機系統的聯結 性，使燈的亮度穩定。
圖 5-12 組裝示意圖
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5.7 執行新燈源承托支架(Lamp holder)定位設計實驗
將新設計的 lamp holder 取 10 個零件，將之裝入 sample 1 和
sample 2 後量測其亮度資料如下：
表 5-24 導入新定位設計後的亮度值
物料 Original LP HR 1 LP HR 2 LP HR 3 LP HR 4 LP HR 5 LP HR 6 LP HR 7 LP HR 8 LP HR 9 LP 10 max min agerage Sample 1 3233 3488 3364 3486 3475 3337 3437 3414 3336 3439 3473 3488 3414 3455
物料 Original LP HR 1 LP HR 2 LP HR 3 LP HR 4 LP HR 5 LP HR 6 LP HR 7 LP HR 8 LP HR 9 LP 10 max min agerage Sample 2 3456 3435 3473 3486 3389 3447 3460 3438 3472 3352 3470 3489 3422 3459
由實驗數據得知，Engine 與 Lamp Holder 組裝經由新的定位設
計，原本有50%的不良生產比率降為 30%的不良生產比率，結果顯 示此控制因子獲得相當大的改善，但仍無法滿足組裝公差在正負 0.1mm 以內調整的微調範圍需求，因此，本研究將在第六章設計新型 燈源可調模組(Lamp module)的機構，並模擬分析其微調機制對於亮 度改善、良率提高的功效。
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六、新型三軸向可調燈模組的設計與分析
投影裝置在運作時，光源到成像元件的光路需正確，方可使得光 線投射至成像元件時產生之照亮區與成像元件重合，以使成像元件中 的影像能透過鏡頭模組中的鏡頭而完整地投射於屏幕上。若光源在定 位上出現誤差將造成亮度衰減、及成像品質均勻度不佳等問題。目前 投影機之光源如果因組裝公差而無法將其光源正確的投射於光柱中 心,會造成投影機亮度下降,所以為提升投影機應有的亮度,必須針對 光源可調整之機構做設計,將光源能調整至光柱中心。
6.1 可調燈模組專利檢索
為了設計一全新的可調燈模組，先於中華民國專利網站檢索有無 相關專利，結果發現共有六篇專利與投影機的燈模組有相關，分別是 專利案號：090202832，專利名稱：投射光源中心位置之調整裝置，
如圖6-1，此專利係有關於係於一反射燈罩內裝設有一調整座，於該 調整座上裝設有一投射光源；其特徵乃在於：該反射燈罩後方裝設一 具有穿孔之固定座，得以一支撐桿穿過該穿孔，且該支撐桿外徑小於 穿孔內徑，使該支撐桿得以偏擺，又該固定座上環設有複數個定位螺 桿，而該定位螺桿得頂靠在支撐桿的外徑上，另前述之調整座係固定 在支撐桿的前端；得藉由環設在固定座外之複數個定位螺桿以調整支 撐桿之偏擺角度。
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圖 6-1 投射光源中心位置之調整裝置圖
專利案號：091220106，專利名稱：燈泡調整裝置，如圖6-2所示，
此專利係一種燈泡調整裝置，包括一基座、一調整模組及相對設於基 座側面之調整元件及復位元件；其中調整模組包括複數個調整板，並 搭配導柱與導槽相配合以連結，調整模組並與一燈泡連結後容置於基 座內，再鎖固一蓋板而與基座結合；藉由旋轉調整元件，以推動調整 板同時帶動燈泡作軸向位移，並利用復位元件其彈力作用而反向位
移，進而達到調整燈泡位置，使燈泡光束準確對焦，以達到降低 照明損失。
圖 6-2 燈泡調整裝置圖
專利案號：094100102，專利名稱：可調整之光源模組及其應用
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之投影裝置，如圖6-3所示，此專利提出一種光源模組，係架設於一 殼體(Housing)處，光源模組包括一光源和一燈座。與光源的一光軸垂 直之平面上具有一X軸方向和一Y軸方向，且X軸方向和Y軸方向係相 互垂直。光源架設在燈座內，燈座之一端具有一固定塊以將燈座固定 於殼體上。固定塊至少包括一第一表面和一第二表面，且第一表面與 第二表面分別與X軸方向和Y軸方向平行，第一表面與第二表面上具 有一調整機構，以調整固定塊在X軸方向或Y軸方向上之移動。
圖 6-3 可調整之光源模組及其應用之投影裝置圖
專利案號：094200493，專利名稱：可調整之投影系統光源裝置，
如圖6-4所示，此專利提供一種投影系統之光源裝置，其包括：一基 座；一調整框架，其具有一容槽及一轉軸，該調整框架係藉該轉軸而 軸設於該基座上；一燈泡，其係套設於該調整框架之該容槽中，用以 提供該投影系統所需之光源；以及一偏心元件，設置於該基座之一 側，並與該調整框架抵頂，其中藉由致動該偏心元件，使得該調整框 架依該轉軸而旋轉，並進而帶動該燈泡，以調整該光源裝置之聚焦位
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置。藉由本創作之調整，可提昇投影系統光源裝置之光線收集效率以 增加亮度，並獲得較佳之亮度均勻性。
圖 6-4 可調整之投影系統光源裝置圖
專利案號：094147326，專利名稱：光源調整裝置及其調整方法，
如圖6-5所示，此專利係有關於一種光源調整裝置，其包括：一承座，
具有複數個調整單元，該承座設有複數個固定元件基座，該承座之側 面設有複數個調整元件；一托盤，係容置於該複數個調整單元內，且 該托盤具有與該複數個調整元件相對應的複數個壓力板，該複數個壓
具有複數個調整單元，該承座設有複數個固定元件基座，該承座之側 面設有複數個調整元件；一托盤，係容置於該複數個調整單元內，且 該托盤具有與該複數個調整元件相對應的複數個壓力板，該複數個壓