投影仪的制作方法

本实用新型涉及投影仪。

背景技术：

投影仪具有光源、对来自光源的光束进行调制而形成图像的图像形成元件以及对形成于图像形成元件上的图像进行投影的投影透镜。图像形成元件例如是DMD(数字镜器件)、液晶面板等。将反光镜、透镜、棱镜等光学元件适当地配置于光源与图像形成元件之间的光路、图像形成元件与投影透镜之间的光路。在这样的投影仪中，如果灰尘、尘土附着于图像形成元件、光学元件，则有时导致亮度降低、画质劣化。

因此，为了不让灰尘、尘土等侵入到图像形成元件、光学元件的周边，研究了用结构部件将图像形成元件、光学元件密闭的密闭结构。在这样的密闭结构内部，产生由图像形成元件、光学元件所吸收的光能、不到达投影画面上的无用光的光能而引起的发热，因此，需要高效地散热到密闭结构外部。

在密闭结构的散热技术中，广泛使用利用热管的换热器。在专利文献1中，记载了在防尘壳体内收容有图像形成元件、棱镜等光学元件的投影仪中，将换热器设置于防尘壳体。换热器具有设置于防尘壳体的外部的散热部、设置于防尘壳体的内部的受热部以及将这些散热部与受热部连接的热管。

在防尘壳体的内部，设置有内部循环风扇，来自该内部循环风扇的冷却风在防尘壳体内循环，从而能够冷却图像形成元件、光学元件。在空气穿过图像形成元件、光学元件时，空气的温度上升。温度上升后的空气穿过受热部，从而被冷却。经冷却的空气通过内部循环风扇，再次在防尘壳体内循环。

作为图像形成元件，使用DMD。DMD具备与投影图像的各像素对应的小型反光镜。接通状态时的小型反光镜的倾斜度与断开状态时的小型反光镜的倾斜度不同。通过按各像素控制小型反光镜的倾斜度，从而分成照射到屏幕上的投影光以及不投影到屏幕上的无用光。来自DMD的投影光以及无用光都入射到棱镜内。棱镜向互不相同的方向射出投影光以及无用光。

在防尘壳体的内部，吸收从棱镜射出的无用光的光吸收构件与棱镜相邻地配置的情况较多。在该情况下，光吸收构件由于吸收无用光而发热，由于从光吸收构件放出的热能而棱镜的温度上升。棱镜由用粘接剂接合后的多个棱镜部构成，因此，如果棱镜的温度上升，则该粘接剂有时劣化。另外，由于温度上升，棱镜的光学特性(折射率等)也变化。因此，需要抑制棱镜的温度上升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-133609号公报

技术实现要素：

实用新型所要解决的课题

在专利文献1所记载的投影仪中，存在如下的问题。

由于近年来的投影仪的高亮度化，因此，由无用光引起的光吸收构件的发热量增大，与此相伴地，棱镜的温度也上升。为了抑制伴随着这样的高亮度化而棱镜的温度上升，要求使用内部循环风扇的冷却机构的改善。

本实用新型的目的在于，提供一种能够抑制伴随着高亮度化而棱镜的温度上升的投影仪。

用于解决课题的技术方案

为了达到上述目的，根据本实用新型的一个方式，提供一种投影仪，具有：防尘壳体；散热部，设置于所述防尘壳体的外部；受热部，设置于所述防尘壳体的内部；以及热管，将所述散热部与所述受热部连接，其特征在于，

在所述防尘壳体的内部，具有：

多个数字微镜器件，形成颜色互不相同的图像；

棱镜单元，具备多个入射面并具备第1出射面及第2出射面，来自所述多个数字微镜器件的光分别从所述多个入射面入射，使从各入射面入射的光中的形成所述图像的图像光从所述第1出射面射出，并使对所述图像的形成无用的无用光从所述第2出射面射出；

光吸收构件，与所述第2出射面相对地配置，吸收所述无用光；

内部循环风扇，使冷却风在所述防尘壳体内循环；以及

第1管道及第2管道，将来自所述内部循环风扇的冷却风引导到所述棱镜单元，

所述第1管道及第2管道从互不相同的方向将冷却风朝向所述棱镜单元送出。

附图说明

图1(a)、(b)是示出本实用新型的第1实施方式的投影仪的外观的立体图。

图2(a)、(b)是将外壳设为不显示的立体图。

图3(a)是示出防尘壳体内部的结构的立体图，图3(b)是将换热器和散热风扇设为不显示的立体图。

图4(a)、(b)是棱镜单元的立体图。

图5是无用光用散热器的立体图。

图6是用于说明防尘壳体的内部的冷却风循环结构的示意图。

图7是用于说明DMD、棱镜单元以及无用光受光面的相对位置关系的示意图。

图8A是示出将冷却风引导到棱镜的管道的立体图。

图8B是从与图8A不同的角度观察将冷却风引导到棱镜的管道的立体图。

图8C是从与图8A以及图8B不同的角度观察将冷却风引导到棱镜的管道的立体图。

图8D是示出将冷却风引导到棱镜的管道的开口的立体图。

图8E是从与图8D不同的角度观察将冷却风引导到棱镜的管道的开口的立体图。

图9是示出作为本实用新型的其他实施方式的投影仪的结构的框图。

具体实施方式

接下来，参照附图，说明本实用新型的实施方式。

图1至图5是示出本实用新型的投影仪的一个实施方式的图，图1(a)、(b)是示出外观的立体图，图2(a)、(b)是将外壳设为不显示的立体图，图3(a)是示出防尘壳体内部的结构的立体图，图3(b)是将换热器和散热风扇设为不显示的立体图，图4(a)、(b)是棱镜单元的立体图，图5是无用光用散热器的立体图。

如图1所示，投影仪101具备外壳102，在该外壳102中设置有电源冷却风扇吸气口103、散热风扇吸气口104、排气口105。

在外壳102内，储存有图2所示的光源203、电源202、电源冷却风扇201、排气风扇206、图3所示的光学引擎310、内部循环风扇303等。光源203、光学引擎310、电源202通过送出冷却风的电源冷却风扇201来冷却，对各部件进行冷却，升温后的空气通过排气风扇206而排出到投影仪101的外部。

设置于外壳102的电源冷却风扇吸气口103、散热风扇吸气口104、排气口105是为了使由电源冷却风扇201、排气风扇206产生的冷却风流通而设置的，本来设置有用于确保安全的格子状的百叶窗、用于防止尘埃侵入的过滤器，但在本说明中未图示。

如图3所示，在防尘壳体205内，设置棱镜单元308、透镜固定件309、搭载反光镜等的光学引擎310等光学元件，形成从光源203射出的光投影到屏幕上为止的光学路径。

如果粉尘等附着于防尘壳体205内的光学元件，则成为照度降低、故障的原因，因此，通过气密性高的防尘壳体205，能够防止粉尘等侵入光学元件附近。为了方便说明，除了作为发光元件的灯、LD(Laser Diode，激光二极管)之外，还将发光元件附近的透镜、反光镜等光学元件包含在内地表述为光源。为了防止粉尘附着于光源，光源也需要用气密性高的结构包围，但在本实施方式中，构成为用小型的防尘壳体205主要使棱镜单元308及其附近的光学元件密闭，将防尘壳体205内部的热高效地散热到防尘壳体205之外。因此，省略与粉尘向光源203的附着、光源203的冷却相关的说明。

从电源202向光源203供给电力，光源203发光，从光源203射出的光入射到杆311。杆311是四棱柱状的玻璃，所入射的光在四棱柱的侧面反复地反射而推进，从而面内的光强度分布变得均匀，投影影像的品质提高。也有时代替杆311，使用将反光镜粘合成四棱柱状而在反光镜镀层面反射的光通道。

穿过了杆311的光在由保持于光学引擎310内的透镜、反光镜进行光学处理之后，入射到棱镜单元308中包括的棱镜的入射面。在光学元件、光学设计的特性上，在穿过各部件时，光能的一部分被光学元件、周围的结构部件吸收而变成热。在本实施方式中，使用作为菲利浦棱镜而公知的棱镜。入射到图4所示的棱镜入射面406的光是白色光，但通过棱镜而分离成R(红)、G(绿)、B(蓝)的照明光，入射到生成各色的图像的分别设置成各色的DMD。

各DMD具备与投影图像的各像素对应的小型反光镜，通过对各DMD分别设置的DMD驱动基板401的驱动，在1秒内将各小型反光镜的倾斜度切换几千次。接通状态时的小型反光镜的倾斜度与断开状态时的小型反光镜的倾斜度不同。按各像素控制小型反光镜的倾斜度(所入射的光的反射角度)，从而分成照射到屏幕上的投影光(图像光)以及不投影到屏幕上的无用光。

虽然在图4中未示出，但DMD设置于在各色的DMD驱动基板401形成的DMD冷却罩的背侧。在图4(a)中，示出蓝色用的B-DMD冷却罩403。在图4(b)中，示出红色用的R-DMD冷却罩405和绿色用的G-DMD冷却罩407。

此外，各DMD冷却罩是液体冷却。本来，各DMD冷却罩用橡胶管那样的中空管来连结，但为了方便说明，未图示出该结构。

由各色的DMD反射的光中的投影光通过棱镜而合成，从投影光出射面404射出，穿过投影透镜204投影到屏幕等投影面上。由各色的DMD反射的光中的无用光主要从无用光出射面402射出。

如图5所示，从无用光出射面402射出的无用光照射到无用光用散热器301的无用光受光面501。期望对无用光受光面501实施低反射率的处理，在无用光受光面501处接收到的光被无用光受光面501吸收而变成热。能够将无用光受光面501称为光吸收构件。当无用光受光面501发热时，通过来自无用光受光面501的热能，对棱镜的与无用光受光面501相邻的部分进行加热。在这里，由于无用光受光面501配置于棱镜的上部附近，因此，棱镜的上部的温度上升。

另外，从无用光出射面402射出的无用光的一部分光照射到粘接于棱镜的板料部件等，因此，板料部件的温度上升。由于来自板料部件的热能，棱镜单元308的温度上升。

以上是从光源203射出的光投影到屏幕上或者在光学元件、结构部件内变成热的过程的说明。

在防尘壳体205内，存在多个发热部件。作为发热部件，例如有吸收光能而发热的透镜、反光镜、棱镜等光学元件、作为电气部件的DMD驱动基板。这些发热部件的热从发热部件向防尘壳体205内的空气散热。散热到防尘壳体205内的空气的热向防尘壳体205之外且投影仪101内的空气散热，投影仪101内的空气通过电源冷却风扇201以及排气风扇206而向投影仪101之外排气，从而使防尘壳体205内的热向投影仪101之外散热。

然而，如上所述，防尘壳体205是出于防止粉尘等附着于棱镜单元308及其附近的目的而设置的，因此，需要使气密性变高，尽量排除防尘壳体205内外的空气的出入。为了即使没有在防尘壳体205的内外的空气的出入，也将防尘壳体205内的热高效地散热到防尘壳体205之外，设置换热器307。

换热器307具有多个热管306以及在热管306的两端连接固定有多个的由薄板料形成的散热翅片304和受热翅片305。受热翅片305配置于防尘壳体205的内部，散热翅片304配置于防尘壳体205的外部。在防尘壳体205内，设置使防尘壳体205内的空气循环的内部循环风扇303，通过内部循环风扇303送出的空气在穿过防尘壳体205内的发热部件的过程中升温，升温后的空气穿过受热翅片305，再次由内部循环风扇303送出。

散热风扇302与散热翅片304相邻地设置，形成散热风扇302的前后的空气流。通过散热风扇302进行动作，从而从设置于投影仪101的侧面的散热风扇吸气口104进行吸气，由该吸气产生的冷却风在穿过散热翅片304之后，流向散热风扇302的排气侧。在散热风扇302的下游侧，配置有无用光用散热器301的无用光散热翅片503，从散热风扇302流出的冷却风的一部分进一步地冷却无用光散热翅片503。

热管306是中空管，在内部保持有液体，在减压后的状态下密封，因此，当形成有受热翅片305的一端(受热端)变成高温后，内部的液体蒸发而变成气体，从而受热，气体移动到形成有散热翅片304的另一端(散热端)。通过对散热端进行冷却，气体变回到液体，由于在设置于中空管的内壁的微小的凹凸结构即毛细芯(ウイック)产生的毛细现象，返回到受热端。热管306因为利用液体状态变化成气体时的潜热，因此被公知为这样的部件：即使是少的液体，也能够输送大的热量，受热端与散热端的温度差极小，能够高效地进行热输送。

对防尘壳体205内的发热部件进行冷却，在升温后的空气穿过受热翅片305时，从空气向受热翅片305、热管306散热。接收到热的热管306对散热翅片304进行热输送，向由散热风扇302产生的冷却风散热。在穿过受热翅片305时，进行了向受热翅片305、热管306的散热的防尘壳体205内的空气的温度下降，通过内部循环风扇303送出，再次冷却防尘壳体205内的发热部件。

从棱镜单元308的无用光出射面501射出的无用光照射到无用光用散热器301的经黑色处理后的无用光受光面501。无用光被无用光受光面501吸收而变成热，通过设置于无用光用散热器301的热管502，向配置于防尘壳体205之外的无用光散热翅片503进行热输送。无用光散热翅片503通过由散热风扇302产生的冷却风的一部分而被冷却，因此，从无用光出射面402射出的无用光的能量经由无用光用散热器301的无用光受光面501、热管502、无用光散热翅片503，向防尘壳体205之外的空气散热。

以上是防尘壳体205内的热向防尘壳体205之外的空气高效地散热的过程的说明。

接下来，具体说明在防尘壳体205的内部循环的空气流以及管道的结构。

图6是用于说明防尘壳体205的内部的冷却风循环结构的示意图。

如图6所示，内部循环风扇303在防尘壳体205内使冷却风循环。冷却风的循环路径的一部分由管道部303a构成。管道部303a以围绕棱镜部13B、13G、13R以及基板14B、14G、14R的方式形成。此外，在图6中，分别示出3个棱镜部13B、13G、13R，但这些棱镜部13B、13G、13R是在棱镜单元308中包括的棱镜，一体地构成。棱镜部13B表示配置有B(蓝)用的DMD的一侧的棱镜部分。棱镜部13G表示配置有G(绿)用的DMD的一侧的棱镜部分。棱镜部13R表示配置有R(红)用的DMD的一侧的棱镜部分。基板14B、14G、14R是分别驱动B(蓝)用的DMD、G(绿)用的DMD、R(红)用的DMD的DMD驱动基板401。

管道部303a具有从棱镜上表面侧送出冷却风的管道11以及从棱镜下表面侧送出冷却风的管道12。管道11具有分别朝向棱镜部13B、13G、13R送出冷却风的多个第1开口以及分别朝向基板14B、14G、14R送出冷却风的多个第2开口。管道12具有分别朝向棱镜部13B、13G、13R送出冷却风的多个第3开口。经由第1开口的冷却风的流动用实线的箭头表示，经由第2开口的冷却风的流动用单点划线的箭头表示，经由第3开口的冷却风的流动用虚线的箭头表示。如果将经由第1开口的冷却风的流量设为L1、将经由第2开口的冷却风的流量设为L2、将经由第3开口的冷却风的流量设为L3，则具有L1＞L2＞L3的关系。流量根据开口的大小来确定。

无用光受光面501与棱镜单元308的上表面部分相邻地配置，因此，如果无用光受光面501发热，则由于来自无用光受光面501的热能，棱镜单元308的上表面部分的温度上升。棱镜单元308由多个棱镜构成，各棱镜使用粘接剂来接合。如果棱镜单元308的上表面部分的温度上升，则有时发生由热导致的粘接剂的劣化。在本实施方式中，能够使用经由第1开口的冷却风来冷却棱镜单元308的上表面部分。

但是，伴随着近年来的投影仪的高亮度化，由无用光引起的无用光受光面501的发热量增大，因此，仅通过经由第1开口的冷却风，难以充分地冷却棱镜单元308。因此，在本实施方式中，除了经由第1开口的冷却风之外，还利用经由第2开口的冷却风来进一步地冷却棱镜单元308的下表面部分。由此，能够解决伴随着高亮度化而棱镜的温度上升的问题。

另外，如果在棱镜单元308的上表面部分与下表面部分产生温度差，则棱镜的光学特性有时局部地劣化，因此，为了尽量避免产生温度差，期望用冷却风来冷却棱镜单元308。在本实施方式中，经由第1开口的冷却风的流量L1与经由第3开口的冷却风的流量L3具有L1＞L3的关系，从而能够抑制在棱镜产生温度差。

此外，能够利用经由第2开口的冷却风来冷却将基板14B、14G、14R分别粘接固定于棱镜的板料部件(固定配件)。

下面，详细说明管道11、12的具体结构和冷却风的流动。

图7是用于说明DMD、棱镜单元308以及无用光受光面501的位置关系的示意图。图8A～图8E是用于说明管道11、12的图。图8A是从棱镜单元308的上表面侧观察管道11、12的图。图8B是从棱镜单元308的侧面侧观察管道11、12的图。图8C是从棱镜单元308的其他侧面侧观察管道11、12的图。图8D是示出管道11、12的开口的图。图8E是从与图8D不同的角度观察管道11、12的开口的图。

参照图7以及图8A～图8E。B(蓝)用的DMD410B配置成与棱镜部13B的面相对，G(绿)用的DMD410G配置成与棱镜部13G的面相对，R(红)用的DMD410R配置成与棱镜部13R的面相对。DMD410B、410G以及410R分别隔着固定配件30B、30G、30R固定于棱镜单元308。将粘接剂以及螺纹构件用于固定配件30B、30G、30R与棱镜单元308之间的固定。

如图7所示，与无用光受光面501相邻的棱镜单元308的棱镜上部20发热，因此，在该棱镜上部20的各面设置有多个散热翅片308a。管道11从棱镜单元308的上表面侧朝向散热翅片308a送出冷却风。在这里，能够将棱镜单元308的上表面称为第1侧面，该第1侧面相邻于与作为光吸收构件的无用光受光面501相对的无用光出射面402。能够将无用光出射面402称为第2出射面。散热翅片308a还设置于第1侧面。管道11朝向散热翅片308a送出冷却风，即朝向棱镜单元308的上表面送出冷却风。

能够将棱镜单元308的下表面(与上表面相反的一侧的面)称为第2侧面。管道12朝向棱镜单元308的下表面(第2侧面)送出冷却风。

能够将棱镜单元308的分别与DMD410B、410G以及410R相对的面称为入射面。在这些入射面设置有固定配件30B、30G、30R，管道11、12能够分别朝向固定配件30B、30G、30R送出冷却风。

如图8C所示，来自内部循环风扇303的冷却风流入到管道11、12。如图8A、图8D以及图8E所示，管道11具备与棱镜单元308的上表面相对的面11a，在该面11a形成有作为冷却风的吹出口的多个开口11b。多个开口11b包括朝向形成于棱镜上部20的各散热翅片308a送出冷却风的多个开口以及分别朝向设置于棱镜单元308的侧面的固定配件30B、30G、30R送出冷却风的3个开口。如图8C所示，将来自内部循环风扇303的冷却风供给到各开口11b。

如图8D以及图8E所示，在管道12处形成有作为冷却风的吹出口的多个开口12b。多个开口12b包括分别朝向固定配件30B、30G、30R送出冷却风的3个开口。作为开口12b，也可以设置用于冷却棱镜单元308的下表面部分的1个以上的开口。

来自管道11、12的冷却风吹到棱镜单元308的上下表面部分以及固定配件30B、30G、30R，从而能够冷却棱镜单元308整体。

以上说明的投影仪是本实用新型的一个例子，其结构能够适当地变更。

例如，管道11、12既可以构成为从互不相同的方向将冷却风朝向棱镜单元308送出，另外，也可以构成为从彼此相对的位置将冷却风朝向棱镜单元308送出。在任意结构中，也能够充分地冷却棱镜单元308。但是，管道11、12需要配置成不与棱镜单元308的周边的光学元件干涉。

本实用新型的投影仪的冷却结构能够应用于各种投影仪。

图9是示出应用本实用新型的投影仪的冷却结构的投影仪的一个实施方式的框图。

投影型显示装置1100具有光源1101、光学引擎部1102、图像形成单元1103和投影透镜(投影光学系统)1104。图像形成单元1103具备根据图像信号而调制光的显示设备1105～1107，具有基于从光学引擎部1102射出的光而形成图像的功能。在本实施方式中，作为显示设备1105～1107，使用作为反射型显示元件的数字微镜器件(DMD)。进一步地，在本实施方式中，图像形成单元1103具备对应于红色光、绿色光以及蓝色光的3个显示设备1105～1107。投影透镜1104具有将从图像形成单元1103射出的光投影到屏幕1109等、并作为图像而显示的功能。

将上述冷却结构应用于图像形成单元1103。另外，也可以将上述冷却结构应用于包括图像形成单元1103和光学引擎部1102的部分、或者包括图像形成单元1103、光学引擎部1102和光源1101的部分。

标号说明

11、12 管道

205 防尘壳体

303 内部循环风扇

303a 管道部

305 受热翅片

304 散热翅片

306 散热器

308 棱镜单元

501 无用光受光面

410R、410G、410B DMD