图像投射装置和图像显示系统的制作方法

专利名称：图像投射装置和图像显示系统的制作方法
技术领域：
0001本发明涉及一种图像投射装置，例如具有排气扇的液晶投
影仪。
背景技术：
0002在图像投射装置(在下文中被称为投影仪)中，布置有变 成热源的许多部件。所述热源包括光源灯、光调制元件例如液晶面板、 光学部件例如光学元件、电气部件例如电源镇流器和CPU。在这些部 件中，特别地光源灯产生大量的热，这大大影响了其他部件的冷却。 所以，必须有效地将来自光源灯的热排出到投影仪之外。
0003在另一方面，从提供给投影仪的排气出口的光泄漏导致诸 如使用户炫目和降低被投射图像的对比度的问题。所以，在投影仪中 的排气出口附近，理想的构造是在允许排热空气平顺地通过的同时防 止光泄漏。
0004日本专利特开No.2005-25035公开了 一种导管(直型导管)，
流入开口和流出开口彼此平行地设在其中并且均具有S形的多个气窗 设在其中。使用包括气窗的这样的导管允许平顺地排出冷却光源灯的 空气，同时阻止从光源灯泄漏光。
0005与此同时，由于需要进一步减小投影仪的尺寸，使用诸如 图8中所示的弯型导管的冷却结构越来越多地用于代替诸如日本专利 特开No.2005-25035中7>开的直型导管的冷却结构。
0006参考图8,冷却空气W1从冷却风扇(未显示)提供给光 源灯101。穿过灯101的内部和外周边以冷却它的空气(气流)WA 和空气(气流)WC流入导管127中。导管127是弯型导管，其具有 彼此非平行地形成的流入开口和流出开口 。流入导管127中的气流
WA和WC变成气流WB和WD,所述气流WB和WD的流动方向由 导管壁表面127a改变以朝着排气风扇118被引导。排气风扇118然后 将空气WB和空气WD排出到投影仪的外部，
0007然而，当使用这样的弯型导管127时，由于流入导管127 中的气流WA和WC的惯性力的作用，产生了从导管127朝着排气风 扇118流出的气流WB和WD的流速的不均匀。也就是说，沿着导管 壁表面127a流动的气流WB的流速变得高于流过远离导管壁表面 127a的区域的气流WD的流速。
0008流速的这种不均匀增加了排气风扇(轴流式风扇)118中 产生的噪声。
0009图9显示了排气风扇118的截面。如上所述，从导管127 朝着排气风扇118流动的气流WB具有比气流WD更高的流速。当排 气风扇118旋转时，每个叶片沿排气风扇118的旋转方向的远端118Fa 垂直地切割相应气流WB和WD。
0010在该情况下，当叶片的远端118Fa完成切割具有较低流速 的气流WD并且开始切割具有较高流速的气流WB时，它撞击气流 WB的侧面，由此产生风吼声。该风吼声在"叶片的数量x它的转速" 的整数倍的频率下具有峰值，从而导致噪声。
0011被吸入排气风扇118中的气流WB和WD的流速的差异 也改变每个气流和经过该气流的叶片之间的攻角，由此在叶片的表面 上产生气流分离。这产生紊流噪声并且由此增加噪声，还降低风扇的 P (压力)-Q (流量)特性，由此阻碍排气风扇118的正常操作。

发明内容
0012本发明提供了 一种图像投射装置，其中当使用弯型导管朝 着排气风扇引导空气时空气的流速不均匀可以减小。
0013根据本发明的一个方面，本发明提供了 一种图像投射装置， 其包括布置在所述装置内部的生热元件，将冷却所述生热元件的空气 排出到所述装置的外部的排气风扇，和将空气从所述生热元件引导到
所述排气风扇的导管。所述导管的流出开口沿着与空气流入导管的流 入开口的方向不同的方向被定向。至少一个空气引导壁设在所述导管 内部，在沿着空气的流入方向和流出方向延伸的横截面内形成多个气 流路径。
0014根据本发明的另一方面，本发明提供了一种图像显示系统， 其包括以上的图像投射装置，和将图像信息提供给所述图像投射装置 的图像提供装置。
0015从以下描述和附图将显而易见本发明的其他方面。


0016图l是显示作为本发明的第一实施例(实施例1)的液晶 投影仪中的冷却结构的一部分的截面图。
0017图2是显示实施例1的冷却结构的一部分的透视图。
0018图3是显示作为本发明的第二实施例(实施例2)的液晶 投影仪中的冷却结构的一部分的截面图。
0019图4是显示作为本发明的第三实施例(实施例3)的液晶 投影仪中的冷却结构的一部分的截面图。
0020图5是显示实施例1的液晶投影仪的整个构造的分解透视图。
0021图6显示了实施例1的液晶投影仪的光学构造的俯视和侧 视图。
0022图7是显示实施例1的液晶投影仪中的冷却气流的俯视平 面图。
0023图8是显示常规的灯冷却结构的图示。
0024图9是解释风吼声在风扇中产生的原理的图示。
0025图IO是显示光源灯的示意性构造的截面图。
具体实施例方式
0026在下文中将参考附图描述本发明的典型实施例。[实施例1]
(投影仪的总体构造)
0027图5显示了作为本发明的第一实施例(实施例1)的液晶 投影仪(图像投射装置)的构造。
0028在该图中，参考数字1指示光源灯(在下文中被简称为 "灯，，)，其在该实施例中是超高压水银放电灯。然而，除了超高压水银 ;故电灯以外的》丈电灯可以用作灯1，例如卣素灯、氯灯和金属囟化物 灯。
0029参考数字2指示保持灯1的灯座，3指示防爆玻璃，并且 4指示玻璃保持器。参考符号a指示照明光学系统，其将来自灯l的 光变换成具有均勻亮度分布的准直光。参考符号p指示颜色分离/组合 光学系统。颜色分离/组合光学系统P将来自照明光学系统a的光分离 成红(R)光分量、绿(G)光分量和蓝(B)光分量，将它们分别引 导到用于R、 G和B的液晶面板，然后组合来自液晶面板的光分量。
0030参考数字5指示投射透镜筒，其将来自颜色分离/组合光 学系统p的光投射到未显示的投射表面例如屏幕上。随后描述的投射 光学系统容纳在投射透镜筒5中。
0031参考数字6指示光盒，所述光盒容纳灯l、照明光学系统 a和颜色分离/组合光学系统P，并且投射透镜筒5固定到所述光盒。 光盒6具有形成于其上的灯罩部分6a，该灯罩部分围绕灯l。
0032参考数字7指示光盒盖，该光盒盖覆盖容纳照明光学系统 a和颜色分离/組合光学系统P的光盒6。参考数字8指示PFC (功率 因数校正)电源板，该电源板从商用电源产生用于每个电路板的DC 电力。参考数字9指示电源滤板，并且10指示镇流器电源板，该镇流 器电源板与PFC电源板8—起驱动(点亮)灯l。
0033参考数字11指示控制板，该控制板驱动液晶面板并且用 来自PFC电源板8的电力控制灯1的发光。
0034参考数字12A和12B分别指示第一和第二光学系统冷却 风扇，所述冷却风扇通过随后描述的形成于下外壳21中的空气入口
21a吸入空气以冷却设在颜色分离/组合光学系统p中的光学元件，例 如液晶面板和偏振片。
0035参考数字13指示第一 RGB导管，其将来自第一和第二 光学系统冷却风扇12A和12B的冷却气流引导到颜色分离/组合光学 系统P中的光学元件。
0036参考数字14指示灯冷却风扇，其将吹送气流送到灯1以 冷却它。参考数字15指示第一灯导管，其保持灯冷却风扇14并且将 冷却气流引导到灯l。参考数字16指示第二灯导管，其保持灯冷却风 扇14并且与第一灯导管15 —起形成导管。
0037参考数字17指示电源冷却风扇，其通过形成于下外壳21 中的空气入口 21b吸入空气，从而在PFC电源板8和镇流器电源板 10内循环冷却气流以冷却它们。参考数字18指示排气风扇，该排气 风扇经由随后描述的形成于第二侧板24中的排气出口 24a排出已经从 灯冷却风扇14提供给灯1并且其温度通过冷却灯1而增加的空气。
0038下外壳21容纳灯1、，光盒6、电源系统板8-10、控制 板11等。
0039参考数字22指示上外壳，其覆盖容纳光盒6等的下外壳 21。参考数字23指示第一侧板，其与第二侧板24—起覆盖由壳体21 和22形成的侧开口。下外壳21具有形成于其中的上述空气入口 21a 和21b，并且侧板24具有形成于其中的排气出口 24a。下外壳21、上 外壳22、第一侧板23和第二侧板24构成投影仪的底盘(壳体)。
0040参考数字25指示接口板，用于接收各种信号的连接器安 装在所述接口板上，并且26指示附连到第一侧板23的内面的接口增 强板。
0041参考数字27指示排气导管，其将来自灯l的加热排气引 导到排气风扇18以防止排气在底盘中扩散。
0042参考数字28指示灯盖。灯盖28可拆卸地设在下外壳21 的底部上并且通过未显示的螺钉固定到那里。参考数字29指示设置调 节腿。设置调节腿29固定到下外壳21,并且它的腿29a的高度是可
调节的。腿29a的高度的调节允许投影仪的倾斜角的调节。
0043参考数字30指示RGB进气板，其保持未显示的过滤器， 所述过滤器附连到形成于下外壳21中的空气入口 21a的外部。
0044参考数字31指示保持颜色分离/组合光学系统p的棱镜基 座。参考数字32指示盒侧盖，其具有用于引导来自第一和第二光学系 统冷却风扇12A和12B的冷却气流的导管形部分，以用于冷却颜色分 离/组合光学系统p中的光学元件和液晶面板。参考数字33指示第二 RGB导管，其与盒侧盖32—起形成导管。
0045参考数字34指示RGB板，从布置在颜色分离/组合光学 系统P中的液晶面板延伸的柔性板连接到所述RGB板，并且所述RGB 板连接到控制板ll。
0046参考数字35指示RGB盖，其防止电噪声进入RGB板。
(光学构造)
0047接着，将参考图6描述由上述灯1、照明光学系统a、颜 色分离/组合光学系统P和投射透镜筒(投射光学系统)5形成的整个 光学系统的构造。图6显示了光学系统的水平截面和竖直截面。
0048在图中，参考数字41指示放电发光管(在下文中被简称 为"发光管，，)，其发出带有连续光谱的白光，并且42指示反射器，其 具有凹面镜以沿预定方向聚集来自发光管41的光。发光管41和反射 器42构成灯1。
0049参考数字43a指示第一柱状阵列，其通过布置均沿图中的 左边所示的水平方向具有折射能力的多个柱面透镜单元形成，并且 43b指示第二柱状阵列，其具有对应于第一柱状阵列43a的各个透镜 单元的多个柱面透镜单元。参考数字44指示紫外线吸收过滤器，并且 45指示偏振变换元件，其将非偏振光变换成具有预定偏振方向的偏振 光。
0050参考数字46指示前压缩器，其由沿图中的右边所示的竖 直方向具有折射能力的柱面透镜形成。参考数字47指示反射镜，其将 来自灯1的光轴弯曲大致90度(更详细地说，弯曲88度)。
0051参考数字43c指示第三柱状阵列，其通过布置均沿竖直方 向具有折射能力的多个柱面透镜单元形成。参考数字43d指示第四柱 状阵列，其具有对应于第三柱状阵列43c的各个透镜单元的多个柱面 透镜单元。
0052参考数字50指示滤色器，其将特定波长范围的色光返回 到灯1以用于将颜色坐标调节到预定值。参考数字48指示聚光透镜。 参考数字49指示后压缩器，其由沿竖直方向具有折射能力的柱面透镜 形成。上述部件构成照明光学系统a。
0053参考数字58指示二向色镜，其反射蓝光(B:例如430nm 至495nm)和红光(R:例如590nm至650nm )波长范围的光并且透 射绿光(G:例如505nm至580nm )波长范围的光。参考数字59指 示用于G的入口侧偏振片，其包括附连在透明基板上并且仅仅透射P 偏振光的偏振元件。参考数字60指示第一偏振光束分离器，其具有由 多层膜形成的偏振分离表面。偏振分离表面透射P偏振光并且反射S 偏振光。
0054参考数字61R、 61G和61B分别指示用于R的反射型液 晶面板、用于G的反射型液晶面板和用于B的反射型液晶面板，每个 液晶面板是反射和图像调制进入光的光调制元件(或图像形成元件)。 参考数字62R、 62G和62B分别指示用于R的四分之一波片、用于G 的四分之一波片和用于B的四分之一波片。
0055参考数字64a指示补偿滤色器，其将橙色光返回到灯1 以用于增强红色的颜色纯度。参考数字64b指示用于R和B的入口侧 偏振片，其包括附连在透明基板上并且仅仅透射P偏振光的偏振元件。
0056参考数字65指示色选择性相位板，其将R光的偏振方向 变换卯度并且不变换B光的偏振方向。参考数字66指示第二偏振光 束分离器，其具有透射P偏振光并且反射S偏振光的偏振分离表面。
0057参考数字68B指示用于B的出口侧偏振片，其仅仅透射 B光的S偏振光分量。参考数字68G指示用于G的出口侧偏振片，其 仅仅透射G光的S偏振光。参考数字69指示二向色棱镜，其透射R
光和B光并且反射G光。
0058从二向色镜58到二向色棱镜69的上述部件构成颜色分离 /组合光学系统P。
0059在该实施例中，偏振变换元件45将P偏振光变换成S偏 振光。P偏振光和S偏振光在这里相对于偏振变换元件45处的光的偏 振方向描述。在另一方面，相对于第一和第二偏振光束分离器60和 66处的偏振方向考虑进入二向色镜58的光，该光被称为P偏振光。 尽管从偏振变换元件45射出的光是S偏振光，S偏振光当它进入二向 色镜58时被定义为P偏振光。
(光学作用)
0060接着，将描述光学作用。从发光管41发出的光沿预定方 向由反射器42聚集。反射器42具有抛物面的形状，并且来自抛物表 面的焦点的光通量被变换成平行于抛物面的对称轴的光通量。然而， 由于发光管41中的光源不是理想的点光源并且具有有限尺寸，因此被 聚集的光通量包含不与抛物面的对称轴平行的大量分量。
0061光通量通过防爆玻璃3进入第一柱状阵列43a。进入第一 柱状阵列43a的光通量根据柱状阵列的柱面透镜单元的数量被分成多 个光通量并且由此被聚集以形成多个光通量，每个光通量具有带状的 形状并且这些光通量沿竖直方向排列。这些光通量穿过紫外线吸收过 滤器44和第二柱状阵列43b,并且然后在偏振变换元件45附近形成 光源的多个图像。
0062偏振变换元件45由偏振分离表面、反射表面和半波片构 成。每个光通量进入对应于它的行的偏振分离表面并且被分离成透射 通过偏振分离表面的P偏振光分量和从偏振分离表面反射的S偏振光 分量。因此，具有相同偏振方向的多个光通量从偏振变换元件45射出。
0063由偏振变换元件45变换成偏振光通量的多个光通量由前 压缩器46压缩，由反射镜47反射88度，并且然后进入第三柱状阵列 43c。
0064进入第三柱状阵列43c的每个光通量根据柱状阵列的柱面
透镜单元的数量被分成多个光通量并且由此被聚集以形成多个光通 量，每个光通量具有带状的形状并且这些光通量沿竖直方向布置。所
述多个光通量穿过第四柱状阵列43d和聚光透镜48，并且然后进入后 压缩器49。
0065通过前压缩器46、聚光透镜48和后压缩器49的光学作 用，由所述多个光通量形成的矩形图像彼此重叠以形成具有均匀亮度 的矩形照明区域。每个反射型液晶面板61R、 61G和61B布置在所述 照明区域中。
0066由偏振变换元件45变换的S偏振光照射在二向色镜58 上。透射通过二向色镜58的G光的光路将在下文中描述。
0067透射通过二向色镜58的G光进入入口侧偏振片59。在由 二向色镜58分离之后G光仍然作为P偏振光(相对于偏振变换元件 45的S偏振光)。G光从入口侧偏振片59射出，作为P偏振光进入第 一偏振光束分离器60，并且然后透射通过偏振光束分离器的偏振分离 表面到达反射型液晶面板61G。
0068图像提供装置80 (例如个人电脑、DVD播放器和电视调 谐器)连接到投影仪的IF板25。控制电路ll基于从图像提供装置80 输入的图像(视频)信息驱动反射型液晶面板61R、 61G和61B并且 导致它们形成各个颜色的原始图像。因此，进入每个反射型液晶面板 的光根据原始图像被调制(图像调制)并且从那里被反射。投影仪和 图像提供装置80构成图像显示系统。
0069反射型液晶面板61G图像调制G光并且反射它。经图像 调制的G光的P偏振光分量再次透射通过第一偏振光束分离器60的
偏振分离表面并且由此朝着光源返回以从用于投射的光中去除。在另 一方面，经图像调制的G光的S偏振光分量作为用于投射的光由第一 偏振光束分离器60的偏振分离表面朝着二向色棱镜69反射。
0070在所有偏振光分量被变换成P偏振光的状态下(在黑色 显示状态下)，将设在第一偏振光束分离器60和反射型液晶面板61G 之间的四分之一波片的慢轴调节到预定方向可以减小在第一偏振光束分离器60和反射型液晶面板61G中导致的偏振状态干扰的影响。
0071从第一偏振光束分离器60射出的G光作为S偏振光进入
二向色棱镜69，并且然后由二向色棱镜69的二向色膜表面反射以到
达投射透镜筒5。
0072由二向色镜58反射的R光和B光的光路将在下文中描述。
由二向色镜58反射的R光和B光进入补偿滤色器64a。在由二向色
镜58分离之后R光和B光仍然作为P偏振光。R光和B光通过补偿
滤色器64a以去除其中的橙色光分量，通过入口侧偏振片64b，并且
然后进入色选择性相位板65。
0073色选择性相位板65具有仅仅将R光的偏振方向旋转90
度的功能。因此，R光和B光分别作为S偏振光和P偏振光进入笫二
光束分离器66。
0074作为S偏振光进入第二偏振光束分离器66的R光由第二 偏振光束分离器66的偏振分离表面反射以到达反射型液晶面板61R。 作为P偏振光进入第二偏振光束分离器66的B光透射通过第二偏振 光束分离器66的偏振分离表面到达反射型液晶面板61B。
0075进入反射型液晶面板61R的R光被图像调制并且由此被 反射。经图像调制的R光的S偏振光分量再次由第二偏振光束分离器 66的偏振分离表面反射并且由此朝着光源返回以从用于投射的光中 去除。在另一方面，经图像调制的R光的P偏振光分量作为用于投射 的光透射通过第二偏振光束分离器66的偏振分离表面以朝着二向色 棱镜69前进。
0076进入反射型液晶面板61B的B光被图像调制并且由此被 反射。经图像调制的B光的P偏振光分量再次透射通过第二偏振光束 分离器66的偏振分离表面并且由此朝着光源返回以从用于投射的光 中去除。在另一方面，经图像调制的B光的S偏振光分量作为用于投 射的光由第二偏振光束分离器66的偏振分离表面朝着二向色棱镜69 反射。
0077调节分别设在第二偏振光束分离器66和相应反射型液晶
面板61R和61B之间的四分之一波片62R和62B的每个慢轴可以在 每个R光和B光的黑色显示状态下减小偏振状态干扰的影响，如同G 光那样。
0078在如此由第二偏振光束分离器66组合成一个光通量并且 然后从那里射出的R光和B光中，B光由出口侧偏振片68B分析并且 然后进入二向色棱镜69。 R光作为P偏振光无变化地透射通过偏振片 68B并且然后进入二向色棱镜69。
0079由出口侧偏振片68B进行的分析去除由于通过第二偏振 光束分离器66、反射型液晶面板61B和四分之一波片62B而导致的B 光的不必要分量。
0080进入二向色棱镜69的R光和B光透射通过二向色棱镜 69的二向色膜表面，与由二向色膜表面反射的G光组合，并且然后到 达投射透镜筒5。
0081组合的R、 G和B光由投射透镜筒5中的投射光学系统 放大和投射到投射表面(例如屏幕)上。
0082当反射型液晶面板在白色显示状态下操作时使用上述的光 路。在下文中将描述当反射型液晶表面在黑色显示状态下操作时的光 路。
0083首先，将描述G光的光路。透射通过二向色镜58的G光 的P偏振光分量进入入口侧偏振片59和第一偏振光束分离器60,透 射通过第一偏振光束分离器60的偏振分离表面，并且然后到达反射型 液晶面板61G。由于反射型液晶面板61G处于黑色显示状态，G光在 不进行图像调制的情况下被反射。因此，在由反射型液晶面板61G反 射之后G光仍然作为P偏振光。所以，G光再次透射通过第一偏振光 束分离器60的偏振分离表面和入口侧偏振板59，并且朝着光源返回 以从用于投射的光中去除。
0084接着，将描述R光和B光的光路。由二向色镜58反射的 R光和B光的P偏振光分量进入入口侧偏振片64b。它们从入口侧偏 振片64b离开并且然后进入色选择性相位板65。由于色选择性相位板
65具有仅仅将R光的偏振方向旋转90度的功能。因此，R光和B光 分别作为S偏振光和P偏振光进入第二光束分离器66。
0085作为S偏振光进入第二偏振光束分离器66的R光由第二 偏振光束分离器的偏振分离表面反射以到达反射型液晶面板61R。作 为P偏振光进入第二偏振光束分离器的B光透射通过第二偏振光束分 离器的偏振分离表面到达反射型液晶面板61B。
0086由于反射型液晶面板61R处于黑色显示状态，进入反射 型液晶面板61R的R光在不进行图像调制的情况下被反射。换句话说， 在由反射型液晶面板61R反射之后R光仍然作为S偏振光。因此，R 光再次由第二偏振光束分离器66的偏振分离表面反射，透射通过入口 侧偏振片64b，并且然后朝着光源返回以从用于投射的光中去除。结 果，黑色被显示。
0087由于反射型液晶面板61B处于黑色显示状态，进入反射 型液晶面板61B的B光在不进行图像调制的情况下被反射。换句话说， 在由反射型液晶面板61B反射之后B光仍然作为P偏振光。因此，B 光再次透射通过第二偏振光束分离器66的偏振分离表面，透射通过色 选择性相位板65和入口侧偏振片64b,并且然后朝着光源返回以从用 于投射的光中去除。
(冷却结构)
0088接着，将参考图7描述该实施例的投影仪中的冷却结构。 如上所述，该投影仪在其中容纳图5中所示的五个风扇12A、 12B、 14、 17和18以用于在下面所述的多个气流路径中流动空气，从而冷 却它们各自的冷却目标。
0089在由图7中的实线箭头指示的气流路径B(第一气流路径) 中，由灯冷却风扇14吸入底盘中的空气作为冷却空气通过导管15和 16被给送到作为生热元件(发热元件)的灯l。冷却灯l的气流被引 导到排气导管27中以由排气风扇18排出到底盘的外部。
0090在由图7中的虚线箭头指示的气流路径A(第二气流路径) 中，由第一和第二冷却风扇12A和12B从底盘的外部吸入的空气通过 在投射透镜筒5下面形成的空气入口 21a流入气流路径A中。第二冷 却风扇12B被布置在投射透镜筒5下面。
0091由该空气形成的冷却空气冷却容纳在光盒6内部的颜色分 离/组合光学系统p中的光学元件。多数冷却空气朝着与光盒6相邻的 PFC电源板8和镇流器电源板10流动以冷却安装在这些板8和IO上 的电器件。在那之后，冷却空气由排气风扇18和电源冷却风扇17排 出到底盘的外部。
0092在由图7中的单点划线箭头指示的气流路径C中，通过 形成于下外壳21中的空气入口 21b(在图7中未显示)吸入的空气流 入气流路径C中。
0093由该空气形成的冷却空气与底盘内部的空气一起通过电源 冷却风扇17或排气风扇18的吸力朝着镇流器电源板10和PFC电源 板8引导。在冷却这些板8和IO之后，冷却空气由电源冷却风扇17 和排气风扇18排出到底盘的外部。
0094将参考图1和2详细解释在灯1和排气风扇18的附近区 域形成的以上冷却结构的一部分。
0095首先，在描述冷却结构之前将参考图IO描述灯I的构造。 灯1配备有用连接元件41B彼此连接的发光管41和反射器42。发光 管41包括球面发光部分41A以及第一密封部分(电极部分)41c和第 二密封部分41d (电极部分)41d，这些密封部分分别从发光部分41A 延伸到正面和背面。
0096发光管41的发光部分41A和第一密封部分41c布置在反 射器42的内侧，而第二密封部分41d由连接元件41B覆盖并且布置 在反射器42的外侧(背面上)。第二密封部分41d及其周围部将在下 文中被称为灯1的"颈部"。
0097为了将这样的灯l保持在良好的放电发光状态，必须分别 将球面发光部分41A的上部41a和下部41b的温度控制在例如从 900。C至1000。C和900士20。C的范围内。密封部分41c和41d的温度控 制也是必需的以将它们保持在例如不超过420。C。
0098在该实施例中，如图1中所示，发光管41的发光部分41A 和第一密封部分41c由从灯冷却风扇14流过图7中所示的气流路径B 的冷却空气W1冷却。颈部也使用空气W3冷却，所述空气W3通过 排气风扇18的抽吸作用沿着反射器42的外周边流动。
0099参考图1，来自灯冷却风扇14的冷却空气Wl被引入反 射器42的内部。通过从发光管41的发光部分41A、第一密封部分41c 和反射器42吸热升高温度的空气W2流入排气导管27中，从而形成 从灯1到排气风扇18的排出气流路径。通过从颈部吸热升高温度的空 气W3也流入排气导管27中。
0100排气导管27是所谓的弯型导管，它的流出开口 OUT沿 着与空气W2和W3流入导管的流入开口 IN中的方向不同的方向4皮 定向。换句话说，排气导管27是这样的弯型导管，其被形成为相对于 空气W2和W3流入流入开口 IN中的方向，朝着不平行于流入开口 IN的流出开口 OUT改变空气W2和W3的流出方向。
0101其中流出开口 OUT沿着与空气W2和W3流入流入开口 IN中的方向不同的方向^皮定向的导管和其中流入开口 IN和流出开口 OUT彼此不平行的导管(即弯型导管)包括以下例子。
0102一个例子是这样一种导管，其中提供基面以形成流入开口 IN的表面Sl和提供基面以形成流出开口 OUT的表面S2彼此形成一 定大小的角(例如45。或以上的角图1中为90°)。
0103然而，其中流入开口和流出开口固有地彼此平行(但是由 于导管的制造误差严格来说彼此不平行的管道)未被包括在弯型导管 中。与之相比，其中流入开口 IN和流出开口 OUT的实际形状相对于 如图1中所示的基面S1和S2具有凹度和凸度的导管也被称为弯型导 管，只要基面Sl和S2形成上述的角。
0104该实施例的排气导管27具有形成弯曲形状的最外层壁表 面(导管壁表面)27c。其中未形成这样的弯曲的最外层壁表面并且其
中形成具有微弧形表面的最外层壁表面的其他导管也被称为弯型导 管，只要流入开口 IN和流出开口 OUT彼此不平行。0105在弯型排气导管27中，空气从流出开口 OUT流出的方 向相对于空气流入流入开口 IN的方向变化4艮大。在这样的情况下， 如参考图8所描述的，由于空气W2和W3的惯性力的作用，多数空 气倾向于沿着导管壁表面27c远离灯1流动。
0106然而，在该实施例中，排气导管27在其内部带有多个空 气引导壁27a以用于在沿着空气的流入和流出方向延伸的横截面(图 1中所示的横截面)内形成多个气流路径27b。所述多个气流路径27b 具有彼此不同的流动路径长度。更具体而言，气流路径离灯l越远， 流动路径长度越长。
0107在这里，当垂直于图1的纸面的方向被定义为上和下方向 时，空气引导壁27a从排气导管27的上表面(顶表面)延伸到下表面 (底表面)以分隔排气导管27的内部空间。然而，只要空气引导壁27a 用来将在每个气流路径27b内流动的多数空气引导到流出开口 OUT, 它们就可以形成排气导管27的上表面和下表面之间的区域的至少一 部分。也就是说，彼此相邻的气流路径27b的部分可以彼此连接。这 样的构造也被看作形成于排气导管27内、包括多个气流路径的一个构 造。
0108在排气导管27内形成这样的多个气流路径27b分布已经 从流入开口 IN流入多个气流路径27b的空气W2和W3。即使在流入 空气W2和W3的惯性力的作用下，分布到每个气流路径27b的空气 也沿着面对各自的气流路径27b的空气引导壁27a流动，也就是说， 空气由空气引导壁27a朝着流出开口 OUT引导。
0109这可以减小朝着排气风扇18的整个吸气平面从流出开口 OUT (也就是说，从多个气流路径27b)流出的空气的流速的不均匀 性。换句话说，使流速均勾。因此，风吼声或紊流在排气风扇18的产 生被抑制，并且来自投影仪的噪声可以被减小。
0110进一步地，抑制紊流的产生甚至在低转速下允许灯1的充 分冷却，而不降低排气风扇18的特性(P-Q特性)。所以，可以实现 噪声的进一步减小和更高的冷却效率。
0111还是在灯1中，发光部分41A产生的热量比颈部生成热 量更多。所以，冷却发光部分41A之后的空气W2具有比冷却颈部之 后的空气W3更高的温度。如果空气W2从第二侧板24的排气出口 24a就此排出到外部，高温空气会吹向用户，或者第二侧板24B会被 加热到高温。
0112为了解决这些问题，在该实施例中，如图2中所示，除了 用于来自灯1的空气W2和W3的流入开口以外，另一空气入口 27d 被提供给排气导管27。具有比空气W2更低的温度的空气W4从空气 入口 27d流入以与空气W2混合。这使吸入排气风扇18中的空气 (W2+W4)的温度低于空气W2的温度，导致排出空气的温度降低。
0113当排气风扇18的旋转叶片经过固定排气导管27的附近时， 产生干扰噪声，从而导致噪声升高。该干扰噪声在"叶片的数量x它的 转速，，的整数倍的频率下具有峰值。在该实施例中，由于提供了延伸到 面对排气风扇18的排气导管27的流出开口 OUT的空气引导壁27a， 干扰噪声可以更容易地产生。
0114然而，在该实施例中，排气导管27的流出开口 OUT和 空气引导壁27a从排气风扇18分离5mm或以上(在图1中表示为H) 以便抑制干扰噪声的产生。
[实施例2
0115图3显示了作为本发明的第二实施例(实施例2)的液晶 投影仪中的灯l和排气风扇18附近区域的冷却结构。与实施例1中相 同或具有类似功能的构件由与实施例1中相同的参考数字指示。
0116在反射器42内流动以冷却发光部分41A等的空气W2的 气流(在该实施例中，在下文中被称为"气流W2")由从布置在灯1 的上游侧的灯冷却风扇14吹送的气流和吸入排气风扇18中的气流的 组合形成。与之相比，用于冷却颈部的空气W3的气流(在该实施例 中，在下文中被称为"气流W3")是吸入排气风扇18中的气流。
0117所以，气流W2的流量大于气流W3的流量。该流量差异 可以产生从排气导管27朝着排气风扇18的气流的流速的不均匀。
0118在该实施例中，由多个空气引导壁27a形成的多个气流路 径27b根据流入各自的气流路径27b中的气流的流量具有彼此不同的 开口面积。也就是说，在气流W2 (第一气流)主要流入的气流路径 27bl的流入区域的开口面积小于气流W3 (第二气流)主要流入的气 流路径27b2的流入区域的开口面积，气流W3的流量小于气流W2 的流量。
0119这防止具有大流量的气流W2仅仅流入一个气流路径27b 并且将气流W2分布到一些气流路径27b。结果，朝着排气风扇18的 气流的流速的不均勻进一步被减小。为了将气流W2分成一些部分， 空气引导壁27a可以i殳在气流W2的中心或其附近。
0120另一方面，在具有较小流量的气流W3的一侧，气流路径 27b的开口面积相对较大。这使得有可能将大部分气流W3聚集到该 气流路径27b中并且朝着排气风扇18引导它，由此减小朝着排气风扇 18的气流的流速的不均匀。
0121这些特征4吏流入排气风扇18中的气流的流速更均匀。结 果，在排气风扇18的风吼声或紊流的产生被抑制，并且可以实现低噪 声投影仪。
[实施例30122图4显示了作为本发明的第三实施例(实施例3)的液晶 投影仪中的灯l和排气风扇18附近区域的冷却结构。与实施例1中相 同或具有类似功能的构件由与实施例1中相同的参考数字指示。
0123从液晶投影仪中的灯1的泄漏光给用户带来不愉快的感 觉。此外，照明投射表面的泄漏光降低了被投射图像的对比度。所以， 在该实施例中，设在排气导管27内的每个气流引导壁27a被构造成使 得更靠近流入开口 IN而非流出开口 OUT的部分形成为壁部分27a3， 该壁部分朝着与流出开口 OUT的相对的一侧延伸。在图4中，由于 流出开口 OUT相对于流入开口 IN位于下侧，壁部分27a3相对于流 入开口 IN向上延伸(也就是说，当从流入开口 IN观察时向上)。
0124空气引导壁27a沿空气的流出方向在壁部分27a3的下游侧上延伸。所以，每个气流路径27b由沿着壁部分27a3从流入开口侧 延伸的第一气流路径部分27b3和从第一气流路径部分延伸到下游侧 的第二气流路径部分27b4形成，如图中通过用虛线围绕它们所示。
0125从灯1的泄漏光进入排气导管27内的第一气流路径部分 27b3,但是其中的多数由壁部分27a3反射并且朝着灯1返回。即使泄 漏光的一部分通过沿着气流路径部分27b4在空气引导壁27a上重复反 射进入第二气流路径部分27b4并且朝着流出开口侧前进，光也在它到 达流出开口 OUT之前通过重复反射被减弱，所以它将不会成为问题。
0126在图4中，在沿着第二气流路径部分27b4延伸的每个空 气引导壁27a的一部分中、面对第一气流路径部分27b3的区域中，设 有反射减小结构27e。反射减小结构27e通过结合散射片或毡片或者 通过在空气引导壁27a上应用低反射油漆实现。
0127上述构造允许空气的平顺地排出，同时抑制来自灯1的泄 漏光通过流出开口 OUT (和排气风扇18)射出在投影仪的外部。
0128如上所述，根据每个实施例，即使在使用弯型排气导管时， 可以实现能够同时获得良好的排气性能(即，冷却性能)和噪声减小 的投影仪。
0129也就是说，根据每个实施例，在弯型导管内形成多个气流 路径以分隔导管中的气流可以减小由于流入导管中的空气的惯性力而 导致的流出空气的流速的不均匀。这抑制了风吼声或紊流在排气风扇 的产生，并且实现了低噪声的小图像投影仪。
0130此外，本发明并不限于这些实施例，而是可以在不脱离本 发明的范围的情况下进行各种变化和修改。
0131例如，生热元件并不限于光源灯，而是可以是光调制元件 (例如液晶面板)、构成光学系统的部件(例如光学元件)或电气部件 (例如电源镇流器或CPU)。
0132空气引导壁的数量也并不限于图1、 3和4中所示的数量， 而是可以是至少一个。
0133而且，排气风扇并不限于轴流式风扇，而是可以是任何其
他风扇，例如西罗克(sirocco)风扇。反射型液晶面板可以由透射型 液晶面板或数字微镜装置(DMD)替换。
权利要求
1.一种图像投射装置，其包括布置在所述装置内的生热元件；将已经冷却了所述生热元件的空气排出到所述装置的外部的排气风扇；和将空气从所述生热元件引导到所述排气风扇的导管，其特征在于，所述导管的流出开口沿着与空气流入该导管的流入开口的方向不同的方向被定向，并且至少一个空气引导壁设在所述导管内，从而在沿着空气的流入方向和流出方向延伸的横截面内形成多个气流路径。
2. 根据权利要求1的图像投射装置，其中所述多个气流路径具有 彼此不同的流动路径长度。
3. 根据权利要求l的图像投射装置，其中第一气流和具有比第一 气流更小的流量的第二气流流入所述导管中，并且其中，在所述多个气流路径中，第一气流流入的气流路径具有的 开口面积小于第二气流流入的气流路径的开口面积。
4. 根据权利要求l的图像投射装置，其中所述空气引导壁包括壁 部分，该壁部分更靠近流入开口而非流出开口并且朝着流出开口的相 对侧延伸。
5. 根据权利要求1的图像投射装置，其中所述生热元件是光源灯。
6. 根据权利要求1的图像投射装置，其中所述排气风扇是轴流式 风扇。
7. —种图像显示系统，其包括 根据权利要求1 - 6中任一项的图像投射装置；和将图像信息提供给所述图像投射装置的图像提供装置。
全文摘要
一种图像投射装置，包括布置在所述装置内的生热元件、将冷却所述生热元件的空气排出到所述装置的外部的排气风扇和将空气从所述生热元件引导到所述排气风扇的导管。所述导管的流出开口沿着与空气流入该导管的流入开口的方向不同的方向被定向。至少一个空气引导壁设在所述导管内，从而在沿着空气的流入方向和流出方向延伸的横截面内形成多个气流路径。通过使用弯型导管朝着排气风扇引导空气，所述装置能够减小空气的流速的不均匀性。
文档编号G03B21/16GK101354524SQ20081013348
公开日2009年1月28日 申请日期2008年7月25日 优先权日2007年7月27日
发明者野田敏之 申请人:佳能株式会社