图像投射装置的制作方法

专利名称：图像投射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如液晶投影仪等图像投射装置，更具体地说，涉及 具有利用空气冷却图像投射装置的内部的冷却机构的图像投射装置。
背景技术：
作为用于图像投射装置的冷却结构，已知有水冷方法和利用珀尔 帖元件的方法，但是，很多冷却结构采用比前述方法廉价的使用风扇 的空气冷却方法。
但是，空气冷却方法，由于风扇的吸入力，将来自装置外部的尘
埃和外部气体一起吸入到装置内；尘埃会粘附在液晶面板(成像元件) 或者其它光学元件的表面上，并出现在投射的图像中。 一般地，图像 投射装置在外部气体的吸气口处设有除尘过滤器，但是，吸入的空气 的高流速导致尘埃通过除尘过滤器侵入到装置内。
为了防止尘埃从外部侵入，日本专利No.3，490,024揭示了一种通 过使空气在装置内循环来冷却诸如液晶面板等发热元件的方法。
但是，在日本专利No.3，490，024揭示的冷却方法中，在装置内循 环的空气连续地从发热元件中取走热量，随着时间的流逝，空气的温 度上升，不能保持足够的冷却效果。在这种情况下，通过增大风扇的 转速能够改善冷却效果，但是，风扇的转速增大会增加装置产生的噪 音，是不利的。

发明内容
本发明的涉及一种图像投射装置，所述图像投射装置能够防止吸 入的尘埃粘附到成像元件或者其它光学元件上，并且能够提供高的冷 却效率。
根据本发明的一个方面的图像投射装置，利用来自于光源的光线 照射用于形成原始图像的成像元件，并将来自于成像元件的光线投射到被投射屏上，所述图像投射装置包括外壳，所述外壳具有包含除 尘过滤器的吸气口；风扇，该风扇配置在成像元件的下游并用于通过 吸气口将空气吸入到外壳内；导管，用于将从吸气口吸入的空气引导
到容纳成像元件的空间内；以及腔室，所述腔室设置在吸气口与导管 之间，其中，在腔室与导管之间的连接部处、在与空气流入导管的方 向垂直的方向上的所述腔室的截面面积大于所述连接部的截面面积。
根据本发明的另 一个方面的图像投射装置，利用来自于光源的光 线照射用于形成原始图像的成像元件，并将来自于成像元件的光线投 射到被投射屏上，所述图像投射装置包括外壳，所述外壳具有包含 除尘过滤器的吸气口；风扇，该风扇配置在成像元件的下游并用于通 过吸气口将空气吸入到外壳内；导管，用于将从吸气口吸入的空气引 导到容纳成像元件的空间内；腔室，所述腔室设置在吸气口与导管之 间；以及阻力部分，所述阻力部分设置在吸气口与导管之间，用于通 过降低空气的通过吸气口的部分的流速，使空气的流速均匀。
根据本发明的另外一个方面的图像显示系统，包括上述图像投 射装置；以及图像提供装置，所述图像提供装置用于向图像投射装置 提供图像数据。
通过下面(参照附图)对典型的实施例的描述，本发明的进一步 的特点将会变得更加清楚。


图1是根据本发明的第 一个实施例的液晶投影仪的分解透视图。 图2A表示根据第 一个实施例的投影仪的光学结构的水平剖视图。
图2B表示根据第一个实施例的投影仪的光学结构的垂直剖视图。 图3是表示根据第 一 个实施例的投影仪中的棱镜单元的透视图。 图4是表示在第一个实施例的投影仪中在液晶面板周围的结构的
分解透视图。
图5是表示在上述液晶面板周围的结构的透视图。
图6是表示根据第一个实施例的投影仪中的冷却结构的透视图。
图7是表示上述冷却结构的透视图和部分剖视图。
6图8是表示上述冷却结构的示意剖视图。
图9是根据本发明的第二个实施例的投影仪中的冷却结构的示意图。
图10是根据本发明的第三个实施例的投影仪中的冷却结构的示 意图。
具体实施例方式
下面参照

本发明的实施例。
图l表示根据本发明的第一个实施例的液晶投影仪(图像投射装 置)的结构。
在该图中，附图标记l表示光源灯(下面将简单地称为"灯")， 本实施例采用高压水银放电灯。光源灯1可以采用除高压水银放电灯 之外的放电灯，例如卣素灯、氙灯、金属卣化物灯等。
附图标记2表示灯座，用于保持灯l。附图标记3表示防爆玻璃。 附图标记4表示玻璃压板。
附图标记a表示照明光学系统，用于将来自于灯1的光束转换成 具有均匀的亮度分布的平行光束。附图标记|3表示颜色分解/合成光学 系统，用于对来自于照明光学系统a的光进行颜色分解，以便将光线 引导到用于RGB三种颜色的反射型液晶面板(成像元件(图1中未 示出)，并对来自于液晶面板的光进行颜色合成。
附图标记5表示投射透镜镜筒，用于将来自于颜色分解/合成光学 系统P的光(图像)投射到屏幕(被投射面)(图中未示出)上。投射 光学系统容纳在该投射透镜镜筒5内。
附图标记6表示光学盒，用于容纳灯l、照明光学系统oc、和颜色 分解/合成光学系统l3;投射透镜镜筒5固定在该光学盒6上。光学盒 6形成用于容纳诸如反射型液晶面板等后面将要描述的光学元件的空 间。
附图标记7表示光学盒盖，用于在光学盒6容纳照明光学系统a 和颜色分解/合成光学系统P的状态下，覆盖光学盒6。
附图标记8表示PFC电源单元，用于从商用电源向每个基板产生
7DC电源，附图标记9表示电源滤波器。附图标记IO表示镇流电源单 元，与PFC电源单元8—起工作，点亮灯l。
附图标记11表示控制基板，该控制基板利用来自于PFC电源单 元8的电源，控制液晶面板的驱动以及灯1的点亮。
附图标记12表示光学系统冷却风扇，用于通过从后面将要描述的 外壳21的底板上的吸气口 21a吸入空气，对颜色分解/合成光学系统P 内的诸如液晶面板及偏振片等光学元件进行冷却。附图标记13表示第 一 RGB导管，该第一 RGB导管将来自于光学系统冷却风扇12的风 引导向颜色分解/合成光学系统P内的光学系统。
附图标记14表示灯冷却风扇，用于向灯1送风并冷却灯1。附图 标记15表示第一灯导管，用于保持灯冷却风扇14并将冷却风引导向 灯1。附图标记16表示第二灯导管，用于保持冷却风扇14并和第一 灯导管一起构成导管。
附图标记17表示电源冷却风扇，用于从设置在底板21上的吸气 口 21b抽吸空气，使风在PFC电源单元8和镇流器电源单元10内循 环，并冷却这些部件。附图标记18表示排气风扇，用于将已经从灯冷 却风扇14送往灯1并对它们进行了冷却的被加热的风从后面将要描述 的形成在第二侧板24上的排气口排出。
底板21容纳灯1、光学盒6、 PFC电源单元8、镇流电源单元IO 和控制基板11。
附图标记22表示外壳的顶部面板，用于在底板21容纳光学盒6 时覆盖底板21。
附图标记23表示第一侧板，用于和第二侧板24 —起将形成在面 板21和22上的侧面开口封闭。底板21具有上述吸气口 21a和21b， 第二侧板24具有上述排气口。底板21、顶部面板22、第一侧板23 和第二侧板24形成投影仪的外壳。
附图标记25表示安装有用于接收各种类型的信号的连接器的接 口基板("IF")，附图标记26表示安装在第一侧板23的内侧的IF加 强板。
8附图标记27表示排气导管，用于将排气热从灯1引导到排气风扇 18并防止排出的风在外壳内扩散。排气导管27保持排气百叶窗19和 20，所述排气百叶窗19和20分别具有光屏蔽功能，以便防止光从灯 1泄漏到装置的外部。
附图标记28表示灯罩。灯罩28可拆卸地配置在底板21的底面上， 并被螺钉(未示出)固定。附图标记29表示安装调节腿。安装调节腿 29被固定在底板21上，其腿部29a的高度是可调节的。通过腿部29a 的高度调节，可以调节投影仪的倾斜角度。
附图标记30表示RGB吸气板，用于保持安装到底板21中的吸 气口 21a上的除尘过滤器(参见图7和8的附图标记36)。
附图标记31表示棱镜基座，用于保持颜色分解/合成光学系统(3。 附图标记32表示具有导管形状部的盒侧盖，用于引导来自于光学系统 冷却风扇12的冷却风，以便冷却颜色分解/合成光学系统P内的液晶面 板和光学元件。附图标记33表示第二 RGB导管，用于和盒侧盖32 一起形成导管。
附图标记34表示连接到控制基板11和柔性基板上的RGB基板， 所述柔性基板从配置在颜色分解/合成光学系统P内的液晶面板伸出。
下面参照图2A和2B描述光学系统，所述光学系统包括上述灯1、 照明光学系统a、颜色分解/合成光学系统|3和投射透镜镜筒5。
图2A是光学系统的水平剖面，图2B是光学系统的垂直剖面。
在这些图中，附图标记41表示放电发光管，用于发射具有连续光 谱的白色光(后面将简单地称之为"发光管")。附图标记42表示具有 凹面镜的反射器，用于将从发光管ll发出的光聚光到预定的方向上。 发光管41和反射器42构成光源灯1。
附图标记43a表示第一 圆柱阵列，该第 一 圆柱阵列配置有多个柱 状透镜元件，每一个柱状透镜元件在如图2A所示的水平方向上具有 折射率。附图标记43b表示第二圆柱阵列，该第二圆柱阵列配置有对 应于第一圆柱阵列43a中的各个透镜元件的多个柱状透镜元件。附图 标记44表示紫外线吸收滤光器，附图标记45表示偏振光转换元件，用于将非偏振光转换成预定的偏振光。
附图标记46表示前部压缩器，包括如图2B所示的沿着垂直方向 具有折射率的柱状透镜。附图标记47表示反射镜，用于将来自于灯l 的光轴偏转大约90° (更具体地说，88°)。
附图标记43c是第三圆柱阵列，该第三圆柱阵列配置有多个柱状 透镜元件，每个柱状透镜元件在所述垂直方向上具有折射率。附图标 记43d是第四圆柱阵列，该第四圆柱阵列具有对应于第三圆柱阵列43c 中的各个透镜元件的多个圆柱阵列。
附图标记50表示滤色片，该滤色片将具有特定波长区域的颜色返 回到灯l，以便将颜色座标调整到预定的值。附图标记48表示聚光透 镜。附图标记49表示后部压缩器，该后部压缩器包括在所述垂直方向 上具有折射率的柱状透镜。上述部件构成照明光学系统a。
附图标记58表示二向色镜，用于反射具有蓝色(B:例如，430 至495nm)和红色(R:例如，590至650nm )波长区域的光，并透 射具有绿色(G: 505至580nm)波长区域的光。附图标记59表示G 用的入射侧偏振片，该偏振片通过将偏振元件粘贴到透明的基片上制 成，只透射P偏振光。附图标记60表示第一偏振分束器，用于通过 由多层膜构成的偏振分离面透射P偏振光，反射S偏振光。
附图标记61R、 61G和61B是红色用反射型液晶面板、绿色用反 射型液晶面板和蓝色用反射型液晶面板，它们分别用于反射入射光并 起着用于图像调制的光调制元件(或者成像元件)的作用。附图标记 62R、 62G和62B是红色用四分之一波片、绿色用四分之一波片和蓝 色用四分之一波片。
附图标记64a表示补偿滤色片，用于将橙色光返回到灯l,以便 改进R光的色纯度。附图标记64b表示RB用的入射侧偏振片，该偏 振片通过将偏振元件粘贴到透明的基片上制成，用于只透射P偏振光。
附图标记65表示颜色选择性相位片，该颜色选择性相位片将R 光的偏振方向变换90。，并保持B光的偏振方向。附图标记66表示第 二偏振分束器，用于在偏振分离面上透射P偏振光，反射S偏振光。
10附图标记68B表示B用的出射側偏振片(偏振元件)，用于只整 流B光中的S偏振光成分。附图标记68G是G用的出射侧偏振片， 用于只透射G光中的S偏振光成分。附图标记69表示二向色棱镜， 用于透射R光和B光，反射G光。
包括二向色镜58到二向色棱镜69的上述部件构成颜色分解/合成 光学系统(3。
在本实施例中，偏振光转换元件45将P偏振光转换成S偏振光， 但是，这里使用的"P偏振光"和"S偏振光"是根据在偏振光转换 元件45中的光偏振方向来定义的。另一方面，以在第一和第二偏振分 束器60和66处的偏振方向为基准，将入射到二向色镜58上的光作为 P偏振光。换句话说，本实施例将从偏振光转换元件45出来的光定义 为S偏振光，但是，在将该S偏振光入射到二向色镜58上时，将该S 偏振光定义为P偏振光。
下面对光学作用进行说明。利用反射器42将从发光管41发出的 光聚光到预定的方向上。反射器42具有抛物面凹面镜，来自于抛物面 的焦点位置的光变成平行于抛物面的对称轴的光束。由于来自于发光 管41的光源不是理想的点光源，而是具有有限的大小，所以，聚光的 光束包含很多不平行于抛物面的对称轴的光的成分。该光束被入射到 第一圆柱阵列43a上。入射到第一圆柱阵列43a上的光束被划分成多 个对应于柱状透镜元件的数目的光束，并被聚光，并且变成多个沿着 所述垂直方向排列的带状光束。多个分隔开的光束，经由紫外线吸收 滤色片44和第二圆柱阵列43b，靠近偏振光转换元件45形成多个光 源像。
偏振光转换元件45具有偏振光分离面、反射面和半波长片。将多 个光束入射到对应于它们的列的偏振光分离面上，并被分成透射的P 偏振光成分和被反射的S偏振光成分。被反射的S偏振光成分在反射 面上^皮反射，并沿着和P偏振光成分相同的方向出射。另一方面，已 经透射过偏振光分离面的P偏振光成分，透射过半波长片，并被转换 成和S偏振光成分相同的偏振光成分。从而，出射具有相同偏振方向的多个光束。
多个被偏振转换的光束从偏振光转换元件45出射，然后被前部压 缩器46压缩，在反射镜47上被以88。角反射，并且入射到第三圆柱 阵列43c上。
入射到第三圆柱阵列43c上的光束被分成对应于柱状透镜元件的 数目的多个光束，被聚光，并且被转换成多个沿着水平方向排列的带 状光束。经由第四圆柱阵列43d和聚光透镜48，将多个分开的光束入 射到后部压缩器49上。
由于前部压缩器46、聚光透镜48和后部压缩器49的光学作用， 由多个光束形成的矩形图像相互重叠，形成具有均匀亮度的矩形照明 区域。将反射型液晶面板61R、 61G和61B配置在该照明区域内。
将已经被偏振光转换元件45转换成S偏振光的光线入射到二向色 镜58上。现将描述已经通过二向色镜58的G光的光路。
将已经透射二向色镜58的G光入射到入射侧偏振片59上。在被 二向色镜58分离之后，G光已经变成P偏振光(或者，当以偏振光 转换元件45为基准时，变成S偏振光)。G光从入射侧偏振片59出 射，然后作为P偏振光被入射到第一偏振分束器60上，透过偏振分 离面，通向G用反射型液晶面板61G。
将诸如个人计算机、DVD播放器和TV调谐器等图像提供装置80 连接到投影仪的IF基板25上。根据从图像提供装置80输入的图像信 息，控制基板11驱动反射型液晶面板61R、 61G和61B，并形成对于 每一种颜色的原始图像。从而，入射到每个反射型液晶面板上的光束 被反射，并根据原始图像对该光束进行(图像)调制。图像提供装置 80和投影仪构成图像显示系统。
G用反射型液晶面板61G对G光进行图像调制和反射。在进行过 图像调制的G光中的P偏振光成分再次透过第一偏振分束器60的偏 振分离面，返回到光源侧，被从投射光中除去。另一方面，在进行过 图像调制的G光中的S偏振光成分，在第一偏振分束器60的偏振分 离面上被反射，作为投射光通向二向色棱镜69。
12在这种情况下，当所有的偏振光成分都被转换成P偏振光成分时
(或者在黑色显示状态)，将设置在第一偏振分束器60与G用反射型 液晶面板61G之间的四分之一波片62G的慢轴调整到预定的方向。借 此，抑制在第一偏振分束器60和G用反射型液晶面板61G中产生的 偏振状态的扰动的影响。
从第一偏振分束器60出射的G光作为S偏振光入射到二向色棱 镜69上，在二向色棱镜69的二向色薄膜表面上被反射，通向投射透 镜镜筒5。
另一方面，在二向色镜58上反射的R光和B光被入射到补偿滤 色片64a上。在被二向色镜58分离之后，各个R光和B光是P偏振 光。在各个R光和B光的橙色光成分被补偿滤色片64a删除之后，R 光和B光透过入射侧偏振片64b，并入射到颜色选择性相位片65。
颜色选择性相位片65具有只将R光的偏振方向旋转90°的作用， 从而，R光作为S偏振光入射到第二偏振分束器66上，B光作为P 偏振光入射到第二偏振分束器66上。
作为S偏振光入射到第二偏振分束器66上的R光，在第二偏振 分束器66的偏振分离面上被反射，并通向R用反射型液晶面板61R。 另外，作为P偏振光入射到第二偏振分束器66上的B光透过第二偏 振分束器66的偏振分离面，并通向B用反射型液晶面板61B。
入射到R用反射型液晶面板61R上的R光被进行图像调制并被 反射。在被进行过图像调制的R光中的S偏振光成分在第二偏振分束 器66的偏振分离面上被再次反射，返回到光源侧，并被从投射光中除 去。另一方面，在进行过图像调制的R光中的P偏振光成分透过第二 偏振分束器66的偏振分离面，作为投射光通向二向色棱镜69。
另外，入射到B用的反射型液晶面板61B的B光被进行图像调制 并被反射。在进行过图像调制的B光中的P偏振光成分再次透过第二 偏振分束器66的偏振分离面，返回到光源侧，并被从投射光中除去。 另一方面，在进行过图像调制的B光中的S偏振光成分，在第二偏振 分束器66的偏振分离面上被反射，作为投射光通向二向色棱镜69。
13这时，通过调整设置在第二偏振分束器66与R用和B用的反射 型液晶面板61R和61B之间的四分之一波片62R和62B的慢轴，和 G光类似，可以调整R光和B光的黑色显示状态。
这样，被合成一个光束并从第二偏振分束器66出射的R光和B 光被出射侧偏振片68B检波，并入射到二向色棱镜69。另外，R光作 为P偏振光透过出射侧偏振片68B，并入射到二向色棱镜69上。
通过在出射侧偏振片68B处进行检波，B光变成无效成分被删除 的光线，所述无效成分是在B光通过第二偏振分束器66、 B用的反射 型液晶面板61B、和四分之一波片62B时产生的。
入射到二向色棱镜69上的R光和B光与在二向色薄膜表面上反 射的G光合成，并通向投射透镜5。
利用投射透镜5，将合成的R光、G光和B光放大并投射到诸如 屏幕等被投射面上。
上述光路是当反射型液晶面板在白色显示状态下的光路。下面对 当反射液晶面板处于黑色显示状态时的光路进行描述。
现将描述G光的光路。将已经透过二向色镜58的G光的P偏振 光入射到入射侧偏振片59上，然后，入射到第一偏振分束器60上， 透过其偏振分离面，并通向G用反射型液晶面板61G。但是，反射型 液晶面板61G处于黑色显示状态，因此，G光在不经受图像调制的情 况下被反射。从而，即使在被反射型液晶面板61G反射之后，G光仍 保持被P偏振。从而，G光再次透过第一偏振分束器60的偏振分离 面，透过入射侧偏振片59，返回到光源侧，被从投射光中除去。
下面，说明R光和B光的光路。在二向色镜58上被反射的R光 和B光的每一个的P偏振光被入射到入射侧偏振片64b上。在从入射 侧偏振片64b出射之后，G光入射到颜色选择相位片65上。由于颜 色选择相位片65起着只旋转R光的偏振方向90°的作用，所以，R光 作为S偏振光入射到第二偏振分束器66上，B光作为P偏振光入射 到第二偏振分束器66上。
作为S偏振光入射到第二偏振分束器66上的R光在其偏振分离射型液晶面板61R。另外，作为P偏振光入 射到第二偏振分束器66上的B光透过其偏振分离面，通向B用反射 型液晶面玲反61B。
因为R用反射型液晶面板61R处于黑色显示状态，入射到R用 反射型液晶面板61R上的R光不经受图像调制就被反射。从而，在R 用反射型液晶面板61R上被反射之后，R光保持在S偏振的状态。从 而，将R光在第二偏振分束器66的偏振分离面上再次反射，透过入 射侧偏振片64b，返回到光源侧，被从投射光中除去。借此，形成黑 色显示。
另一方面，入射到B用反射型液晶面板61B上的B光不经受图像 调制就被反射，因为B用反射型液晶面板61B处于黑色显示状态。从 而，在B用反射型液晶面板61B上反射之后，B光保持P偏振的状态。 从而，B光再次透过第二偏振分束器66的偏振分离面，被颜色选择相 位片65转换成P偏振光，透过入射侧偏振片64b，返回光源側，并被 从投射光中除去。
现参照图3至图5，将描述颜色分解/合成光学系统!3周围的结构。 在下面的描述中，反射型液晶面板61R、 61G和61B用61表示，四 分之一波片62R、 62G和62B用62表示。
图3表示在颜色分解/合成光学系统p中，用于R光、G光和B光 的反射型液晶面板61之间的位置关系。在图3中，如前面所述，棱镜 底座31保持颜色分解/合成光学系统P。附图标记70R、 70G和70B表 示散热器，用于保持用于R光、G光和B光的反射型液晶面板(见图 4)，附图标记73R、 73G和73B表示四分之一波片保持器，用于保持 用于R光、G光和B光的四分之一波片62 (见图4 )。
图4表示三种颜色RGB共用的反射型液晶面板61周围的结构的 分解视图。图5表示图4所示的部件的组合状态。
在这些图中，附图标记70表示上述散热器(70R、 70G或者70B )， 附图标记73表示四分之一波片保持器(73R、 73G或者73B)。
附图标记71表示面板罩，附图标记72表示橡胶防护罩，该防护
15罩覆盖反射型液晶面板61的光入射/出射面的周围，以便防止尘埃粘 附到光入射/出射面上。
在图5的状态下，散热器70覆盖反射型液晶面板61的背面。另 外，反射型液晶面板61的侧面被面板罩71的侧面部分包围。进而， 反射型液晶面斧反61的光入射/出射面净皮四分之一波片62和四分之一波 片保持器73覆盖，其余的间隙被橡胶防护罩72包围。
这种结构可以形成封闭空间，防止尘埃渗入到四分之一波片62 与反射型液晶面板61之间。从而，可以获得高的防尘性能。但是，另 一方面，四分之一波片62和反射型液晶面板61的散热特性降低。
特别是，当四分之一波片62是由液晶、摩擦薄膜(rubbing film ) 和作为有机物的聚碳酸酯材料制造的情况下，四分之一波片62易受反 射型液晶面板61中的热的影响。
从而，本实施例将光学系统冷却风扇12设置在反射型液晶面板 61和四分之一波片62附近。光学系统冷却风扇12从光学盒6的内部 (容纳反射型液晶面板61的空间)抽吸空气，冷却反射型液晶面板 61和四分之一波片62。这是因为，与将冷却风吹向反射型液晶面板 61和四分之一波片62时色风速相比，由这种抽吸在反射型液晶面板 61和四分之一波片62周围产生的冷却风流的风速更高，这种结构对 于冷却这些部件更为有利。
下面，参照图6至8，描述反射型液晶面板61和四分之一波片62 的冷却结构。
图6表示底板21，光学盒6安装在该底板上。光学系统冷却风扇 12设置在反射型液晶面板61和四分之一波片62附近。光学系统冷却 风扇12紧密地安装在光学盒6上。这是因为，由于光学系统冷却风扇 (在本实施例中，为西罗克风扇(多叶片式风扇))12的抽吸力，可 以产生冷却风流，与吹风系统相比，抽吸系统的冷却风速更容易因与 冷却对向物的紧密程度不同而产生差异。
另外，为了将外部空气引入到装有包含反射型液晶面板61和四分 之一波片62的颜色分解/合成光学系统p的光学盒6的内部，将第一
16RGB导管13和盒侧盖32安装到底板21上。进而，为了将第一RGB 导管13和盒侧盖32在图中的前部开口堵塞，将第二RGB导管33安 装到第一RGB导管13和盒侧盖32上。
图7表示由第一RGB导管13和盒侧盖32形成的冷却风通道， 第二RGB导管33被从该冷却风通道除去。进而，图7中右下图是从 投射透镜镜筒5的光轴方向观察时看到的图7所示的C部分的示意截 面。在该右下图中，36表示上部除尘过滤器，该除尘过滤器设置在吸 气口21a上，以^f更覆盖底板21的吸气口 21a的内侧。
在图7中，当驱动光学系统冷却风扇12时，从光学盒6抽吸空气， 光学盒6的内部变成低压；经由形成在盒侧盖32上的分别具有小的截 面面积的开口 32G、 32B和32R，将空气吸入光学盒6。借此，由盒 侧盖32和第二RGB导管33形成的空间(下面称为"导管")13b变 成低压。进而，由第一和第二RGB导管13和33形成的空间(下面， 称为"腔室")变成低压，通过吸气口 21a (除尘过滤器36)吸入外部 空气(空气)。
由于这种抽吸，从吸气口 21a吸入的空气(在图7中用粗箭头表 示)通过腔室13a流入导管13b。进而，空气经由开口 32G、 32B和 32G通过导管13b流入光学盒6，以便冷却诸如反射型液晶面板61和 四分之一波片62等光学元件，被抽吸到光学冷却风扇12内，并被排 出到外壳之外。
图8示意地表示形成在吸气口 21a和导管13b之间的腔室13a与 导管13b之间的截面面积之间的关系。在图8中，附图标记13c表示 腔室13a与导管13b之间的连接部(诸如第一RGB导管13和盒侧盖 32之间的连接部)。
将吸气口 21a的开口面积设定得足够大，以便吸入足够量的外部 空气。从而，在吸入口 21a处的外部空气的流速不高，并且f会吸引 很多尘埃。大部分从吸气口 21a吸入的尘埃被除尘过滤器36除去。但 是，还存在有通过除尘过滤器36的尘埃。
腔室13a设置在吸气口 21a和除尘过滤器36附近，并具有大的空
17间。更具体地说，将腔室13a在腔室13a与导管13b之间的连接部13c处、沿着与空气流入导管13b的方向(箭头A的方向)垂直的方向(箭头B的方向下面称为"B"方向)上的截面面积，设定得大于连接部13c的截面面积。当空气流入具有大的空间的腔室13a内时，流速进一步降低。
这是因为，吸气口 21a具有表观上大的开口面积(截面面积)，但是具有多个横过吸气口 21a的肋，以便保持除尘过滤器36，从而降低实际的开口面积。另一方面，腔室13a是简单的大空间，并且在B方向上具有大的有效横截面积；从而，可以缩小来自于吸气口 21a(除尘过滤器36)的空气的流速。
然后，在腔室13a处具有降低的流速的空气流入导管13b。当在B方向将导管13b的截面面积设定得小时，形成将空气引导向预定区域的风道。导管13b连接到开口 32G、 32B和32R上，同时，其截面面积在B方向上减小。如图7所示，在导管13b的开口 32G、 32B和32R的前部，存在有通过开口32G、 32B和32R将空气引导到光学盒6内的弯曲部13d。
导管13b在反射型液晶面板61的长边方向通过开口 32G、32B和32R连接到光学盒6上。
将开口 32G、 32B和32R开口面积(截面面积)设定得尽可能小，但是，不造成过分大的空气阻力。这是因为，当将触及冷却对向物的空气的流速设定得尽可能大时，冷却能力得到改善。因为作为冷却风在导管13b中流动的空气，即使在其被吸入光学盒6之后，也可以保持高的流速，所以，对于降低开口 32G、 32B和32R的开口面积是有利的。
因此，本实施例在作为外部空气吸入部的吸气口 21a与导管13b之间设置具有大的空间的腔室13a，并一度降低已经通过吸气口 21a和除尘过滤器36的流入空气的流速。借此，使已经通过除尘过滤器36的大部分尘埃失速，被限制在腔室13b内，防止其渗入到导管13b内。从腔室13a到具有比腔室13a小的截面面积的导管13b的空气，其流速被加速，通过开口 32G、 32B和32R流入光学盒6。流入光学盒6的空气以高的速度围绕诸如反射型液晶面板61和四分之一波片62等光学元件流动，有效地冷却这些光学元件。
在腔室13a内失速的尘埃向腔室13a的底面下落。从而，如图8所示，当在腔室13a的底面上设置诸如粘结剂和带电片等尘埃捕获构件时，能够可靠地防止尘埃渗入到导管13b内。
如上所述，通过吸气口 21a渗入外壳的尘埃首先被除尘过滤器36捕获，其次，由于失速和下落，被腔室13a捕获。进而，渗入到导管13b内的尘埃与在导管13b中设置在开口 32R、 32G和32B附近的弯曲部13d的壁面碰撞，由于作用在壁面与尘埃之间的静电力和分子间力，被吸引和粘附在作为第三捕获器的壁面上。从而，即使当尘埃渗入光学盒6时，尘埃也非常微细，其量也很小；由于以高流速在光学盒6内流动的空气和光学系统冷却风扇12，尘埃极为可能被排出到光学盒6的外部。
另外，即使这种小的尘埃粘附在四分之一波片62上，由于投射光学系统相对于四分之一波片62处于足够的散焦状态，所以尘埃的图像不会出现在屏幕上的投射图像中。
下面描述本实施例的一个设计例。因为用于保持除尘过滤器36的多个肋，吸气口 21a的有效截面面积小，假定从吸气口21a流入的空气的流速约为0.6m/s。该流速只能使吸气口 21a附近的浮尘与来自于吸气口 21a的空气一起^皮吸入。
假定除尘过滤器36的有效截面面积比吸气口 21a的有效截面面积小大约30%，则通过除尘过滤器36的空气的流速约为1.0m/s。
在这种条件下，可以将具有大的截面面积的腔室13a内的空气的流速设定成等于或小于0.3m/s。这接近于静止无风的状态，尘埃不大会流向导管13b。
可以将导管13b设定得具有等于或者小于腔室13a的最大截面面积的一半的截面面积。换句话说，可以将腔室13a在B方向的最大截面面积设定成大到导管13b与腔室13a之间的连接部13c在B方向的截面面积的两倍。借此，空气在导管13b内的流速变成0.7m/s到1.0m/s。
已经渗入到导管13b内的尘埃当通过导管13b的弯曲部时与壁面碰撞，并由于作用到壁面与尘埃之间静电力和分子间力而粘附在壁面上。约0.7m/s至约1.0m/s的流速难以将尘埃分离，从而可以想到，很少有尘埃渗入光学盒6。
可以将通过导管13b并渗入到光学盒6内的空气的流速设定得高达2.0m/s至2.5m/s。在这种情况下，可以将开口 32G、 32B和32R的总截面面积设定为小到腔室13a的最大截面面积的大约五分之一。
光学盒6中的高速空气流起着有效地冷却诸如反射型液晶面板61和四分之一波片62等光学元件的作用，并强制地将已经渗入光学盒6的尘埃除去。
本实施例存在着尘埃特别地粘附在四分之一波片62的表面上的问题。然而，将在四分之一波片62的表面上流动的空气形成层流状态，通过将四分之一波片62的表面制成平面、并除去表面附近的粗糙部分，使得尘埃很少粘附在四分之一波片62的表面上。能够粘附在四分之一波片62的表面上的尘埃具有不能在屏幕上看出的0.005mm或者更小的尺寸。
因为本实施例在吸气口 21a与导管13b之间设置腔室13a，可以使从吸气口 21a吸入的空气的流速小于导管13b内的流速。借此，可以减少通过除尘过滤器36的尘埃的量，并且可以将已经通过除尘过滤器36的尘埃限制在腔室13a内。因此，可以实现具有高的防尘特性和冷却特性的投影仪。
另外，光学系统冷却风扇12在光学盒6的下游吸气，从而需要配置在外壳内；因为将其制成吸取外部空气的结构，所以，能够以低的旋转速度进行驱动。从而，对于降低投影仪的噪音是有利的。
图9表示示意地表示在根据本发明的第二个实施例的投影仪中在B方向上的腔室13a与导管13b之间的截面面积的关系。本实施例的冷却结构具有和第一个实施例基本上相同的结构。从而，对于在本实施例中与第 一个实施例共同的或者具有共同作用的元件，赋予和第一个实施例相同的参考标号。
在本实施例中，吸气口 21a设置在外壳的侧面上。即使在本实施例中，也和第一种实施例类似，将腔室13a设置在
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并具有大的空间。更具体地说，将在腔室13a与导管13b之间的连接部13c处、在与空气向导管13b的流入方向(箭头A方向)垂直的方向B上的腔室13a的截面面积设定得大于连接部13c的截面面积。可以将腔室13a的最大截面面积设定得大到连接部13c的截面面积的两倍。
从而，如第一个实施例中描述的那样，当空气流入腔室13a时，流速变得小于通过吸入口 21a和除尘过滤器36的空气的流速。从而，已经通过除尘过滤器36的大部分尘埃被限制在腔室13a内，防止其渗入导管13b。
然后，流速已经在腔室13a内降低的空气流入导管13b。因为导管13b在B方向上的截面面积小于腔室13a在B方向上的截面面积，所以，流入导管13b的空气的流速高于在腔室13a中的流速。导管13b中的空气通过开口 32G、 32B和32R(尽管在图中只表示出开口 32B )流入光学盒6。导管13b设有多个弯曲部13d，能够使进入导管13b的尘埃粘附到弯曲部13d的壁面上。
流入光学盒6的空气以高速在诸如反射型液晶面板61和四分之一波片62等光学部件周围流动，有效地冷却这些光学元件，并通过光学系统冷却风扇12被抽出到光学盒6的外部。
因此，即使当吸气口 21a设置在外壳侧面时，也能够将腔室13a设置在吸气口 21a与导管13b之间，通过利用降低的空气流速获得防尘效果。
与第一个实施例类似，本实施例适合于这样的投影仪即，在所述投影仪中，很难在外壳底面上的投射透镜镜筒5的下方设置吸气口
2121a，或者在投射透镜镜筒5的侧面上在纵向方向上设置大的腔室13a。
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室13a的形状，以及在腔室13a与导管13b之间在B方向上的截面面积的关系。
对于在本实施例中与第一个实施例的共同的和具有共同的作用的元件，赋予和第一个实施例相同的参考标号。
即使在本实施例中，也将腔室13a在腔室13a与导管13b之间的连接部13c处、沿着与空气流入导管13b的方向(箭头A的方向)垂直的B方向上的截面面积设定得大于连接部13c的截面面积。可以将腔室13a的最大截面面积设定得大到连接部13c的截面面积的两倍。
当已经流过吸气口 21a和除尘过滤器36的空气的部分直接流入导管31b内时，该部分空气不受由腔室13a造成的流速降低影响，并保持高的流速。从而，在吸气口 21a的外部存在着这样的区域在该区域内空气流向吸气口 21a，从吸气口 21a渗入的尘埃的量增加。
为了避免这种现象，本实施例在腔室13a (或者吸气口 21a与导管13b之间的空间)上，作为阻力部设置阻力板13e，用于降低通过吸气口 21a和除尘过滤器36的空气的部分的流速。当设置阻力板13e时，可以使通过整个吸气口 21a和除尘过滤器36的空气的流速均匀。术语"均匀"表示不仅完全的相等(均匀)而且比没有阻力板13e的情况更均匀。
另外，当设置阻力板13e时，导管13b的入口 (连接部13c)相对于腔室13a而言位于入口 21a的相反侧。从而，已经通过吸气口 21a和除尘过滤器36的所有空气通过腔室13a，并经受流速降低的作用。从而，已经通过除尘过滤器36的大部分尘埃可以被限制在腔室13a内，可以防止渗入导管13b。
阻力板13e可以是以能够对已经通过吸气口 21a和除尘过滤器36的空气的一部分进行导向并使之通过腔室13a的方式决定其流动方向的壁。
然后，流速已经在腔室13a中降低的空气流入导管13b。因为导管13b在B方向上的截面面积小于腔室13a在B方向上的截面面积，所以，流入导管13b的空气的流速高于在腔室13a中的流速。在导管13b中的空气通过开口 32G、 32B和32R流入光学盒6。导管13b设有多个弯曲部13d，已经进入导管13b的尘埃可以被粘附在弯曲部13d的壁面上。
流入光学盒6的空气以高速在诸如反射型液晶面板61和四分之一波片62等光学元件的周围流动，有效地冷却这些光学部件，并通过光学系统冷却风扇12排出到光学盒6的外部。
与第一个实施例类似，本实施例适合于这样的投影仪在所述投影仪中，很难在位于外壳底面上的投射透镜镜筒5的下方设置吸气口21a，或者在投射透镜镜筒5的侧面上沿纵向方向设置大腔室13a。
另外，因为在本实施例中，在位于空气刚刚从腔室13a流入导管13b之后的第一弯曲部13d处，空气的流动方向改变，所以，弯曲部13d对空气流起着阻力的作用。然而，在从腔室13a刚刚流入导管13b之后，空气具有低的流速，由流动方向的变化引起的阻力增加的影响小。
已经参照典型的实施例对本发明进行了描述，但是，应当理解，本发明并不局限于所揭示的典型的实施例。下面所附的权利要求给出最广泛的解释，并包括所有的改型和等效的结构和功能。
2权利要求
1.一种图像投射装置，利用来自于光源的光照射用于形成原始图像的成像元件，并将来自于所述成像元件的光投射到被投射屏上，所述图像投射装置包括外壳，所述外壳具有带有除尘过滤器的吸气口；风扇，该风扇配置在所述成像元件的下游侧，并用于将空气通过所述吸气口吸入所述外壳；导管，用于将从所述吸气口吸入的空气引导入容纳所述成像元件的空间；以及腔室，所述腔室设置在所述吸气口与所述导管之间，其中，在所述腔室与所述导管之间的连接部处、在与空气流入到所述导管内的方向垂直的方向上的所述腔室的截面面积大于所述连接部的截面面积。
2. 如权利要求1所述的图像投射装置，其特征在于，所述腔室的 截面面积大到所述连接部的截面面积的两倍。
3. 如权利要求1所述的图像投射装置，其特征在于，所述腔室具 有阻力部，用于通过降低空气的通过所述吸气口的部分的流速使空气 的流速均匀化。
4. 如权利要求1所述的图像投射装置，其特征在于，所述腔室具 有尘埃捕获器，用于捕获尘埃。
5. 如权利要求1所述的图像投射装置，其特征在于，所述导管包 括弯曲部。
6. 如权利要求1所述的图像投射装置，其特征在于，所述导管相 对于容纳成像元件的空间沿着长边方向连接到所述成像元件上。
7. —种图像投射装置，利用来自于光源的光照射用于形成原始图 像的成像元件，并将来自于所述成像元件的光投射到被投射屏上，所 述图像投射装置包括外壳，所述外壳具有带有除尘过滤器的吸气口；风扇，该风扇配置在成像元件的下游侧，并用于将空气通过所述吸气口吸入所述外壳；导管，用于将从所述吸气口吸入的空气引导入容纳所述成像元件 的空间；腔室，所述腔室设置在所述吸气口与所述导管之间；以及 阻力部分，所述阻力部分设置在所述吸气口与所述导管之间，用 于通过降低空气的通过所述吸气口的部分的流速，使空气的流速均匀。
8. —种图像投射装置，将来自成像元件的光投射到被投射屏上， 所述图像投射装置包括外壳，所述外壳具有吸气口；风扇，该风扇配置在所述成像元件的下游侧，并用于将空气通过 所述吸气口吸入所述外壳；导管，用于将从所述吸气口吸入的空气引导入容纳所述成像元件 的空间；腔室，所述腔室设置在所述吸气口和所述导管之间，其中，在所述腔室与所述导管之间的连接部处、在与空气流入到所述导管内的方向垂直的方向上的所述腔室的截面面积大于所述连接部的截面面积。
9. 一种图像投射装置，将来自成像元件的光投射到被投射屏上， 所述图像投射装置包括外壳，所述外壳具有吸气口；风扇，该风扇配置在所述成像元件的下游侧，并用于将空气通过 所述吸气口吸入所述外壳；导管，用于将从所述吸气口吸入的空气引导入容纳所述成像元件 的空间；腔室，所述腔室设置在所述吸气口和所述导管之间， 阻力部分，所述阻力部分设置在所述吸气口与所述导管之间，用 于通过降低空气的通过所述吸气口的部分的流速，使空气的流速均匀。
10. —种图像显示系统，包括根据权利要求1至9中任何一项所述的图像投射装置；以及 图像提供装置，用于向所述图像投射装置提供图像数据。
全文摘要
一种图像投射装置，利用来自于光源的光线照射用于形成原始图像的成像元件，并将来自于所述成像元件的光投射到被投射屏上，所述图像投射装置包括外壳，所述外壳具有带有除尘过滤器的吸气口；风扇，该风扇用于通过所述吸气口将空气吸入所述外壳；导管，用于将从所述吸气口吸入的空气引导入容纳所述成像元件的空间；以及腔室，所述腔室设置在所述吸气口与所述导管之间，其中，在所述腔室与所述导管之间的连接部处、在与空气流入到所述导管内的方向垂直的方向上的所述腔室的截面面积大于所述连接部的截面面积。
文档编号G03B21/16GK101493641SQ20091000971
公开日2009年7月29日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年1月24日
发明者田中秀知, 田中纯一 申请人:佳能株式会社