专利名称：图像显示装置及光学器件的冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像显示装置，该图像显示装置通过对光源所发出的光线进行空间调制而将一图象投射到一屏幕等上。本发明进一步涉及一种用于光学器件的冷却装置，所述的光学器件具有一光源及一光学系统其中光源发出的光线穿过所述的光学系统，所设置的所述冷却装置用来冷却至少包括部分光学系统的区域。
举例来说，液晶投影仪已发展成为供显示图像用的图像显示装置。这种液晶投影仪对从一光源射向一液晶光阀的光线进行空间调制，并通过一投影透镜将从液晶光阀透射出的光线投射到一屏幕等上，从而来显示一图象。
下面参考附图来描述一相关技术的液晶投影仪。
图1到图4所示的是相关技术的液晶投影仪。图1是投影仪主要部分的透视图。图2是投影仪主要部分的顶视图。图3是包括一液晶光阀、一偏振片以及一冷却风扇的投影仪的结构剖面图。图4是投影仪光学元件主要部分的俯视透视图。
液晶投影仪100包括一个未示出的外壳；一个设置在外壳内的板101；一个设置在板101上的光源102；以及一个对光源102所发出的光线进行空间调制、并将经调制的光线投射到在此没有示出的屏幕等上的光学元件103。光学元件103的顶部大部分由盖子121所覆盖，而光学元件103的顶部有部分未被覆盖。在盖子121的顶部设置有一块驱动电路板104。驱动电路板104包括一用于驱动后面所述的液晶阀的驱动电路。
光学元件103包括一立方体复合棱镜105；一个与棱镜105的面105R相对的液晶光阀106R；一个垂直于面105R的与棱镜105另一面105G相对的液晶光阀106G；一个平行于面105R的与棱镜105另一面105B相对的液晶光阀106B；以及一个设置在平行于面105G的棱镜105另一面一侧上的投影透镜。偏振片112R,112G以及112B分别设置在与面向棱镜105侧相反的光阀106R,106G,106B的一侧上。此外，聚焦透镜113R,113G和113B分别设置在与面向光阀106R,106G和106B侧相反的偏振片112R,112G和112B的一侧上。
在投影仪100中，自光源102发出并进入光学元件103的白光通过一紫外-红外(UR-IR)截断滤波器107，一个由透镜组109a和109b构成的复眼透镜109，并通过一主聚焦透镜108，进入一分光镜111a。进入分光镜111a的光线中的红光，经分光镜111a反射后，再进一步经反射镜114a反射。接着，红光通过聚焦透镜113R和偏振片112R。然后红光由光阀106R以红色图象的图象信号为基础进行空间调制，最后进入棱镜105。进入分光镜111a的除红光以外的光线经分光镜111a透射后，进入分光镜111b。进入分光镜111b的光线中的绿光经分光镜111b反射后，通过聚焦透镜113G和偏振片112G。然后绿光由光阀106G以绿色图象的图象信号为基础进行空间调制，最后进入棱镜105。进入分光镜111b的光线中的蓝光经分光镜111b透射后，通过一中继透镜115a，并经反射镜114b反射。然后，蓝光通过一中继透镜115b，再进一步经反射镜114c反射，再通过聚焦透镜113B和偏振片112B。之后，蓝光由光阀106B以蓝色图象的图象信号为基础进行空间调制，最后进入棱镜105。进入棱镜105的彩色光束由棱镜105合成。放大并由一投影透镜116通过一未示出的镜子投射到一屏幕等上。
在投影仪100中，设置有用来降低光学部件如光阀106R,106G和106B以及偏振片112R,112G和112B热量的装置，所述热量是由光源102的热量以及光源所发出光线产生的热量引起的。
也就是如图3中所示，相关技术的液晶投影仪100，在光阀106(表示光阀106R,106G和106B)和偏振片112(表示偏振片112R,112G和112B)附近的光学元件103的底部包括一个冷却风扇110。图3中的标号130表示自光源102射到光学元件103上的光线。
如图1中所示，投影仪100包括一个通过从设置在未示出的外壳上的开口处吸入外部空气、来将气流送入冷却风扇110的管道元件118。管道元件118由设置在板101下侧并与冷却风扇110相连接的、未示出的管道和设置在板101顶面上并与另一管道相通的管道118b组成。
如图4中所示，将进气口123R,123G和123B设置在光学元件103的底部，从而使得冷却风扇110提供的气流可分别到达光阀106R,106G和106B以及偏振片112R,112G和112B。在冷却风扇和进气口123R,123G和123B之间，设置有一个几乎为矩形壁形状的肋117，以用于完全地包围进气口123R,123G和123B。在由肋117包围的区域内，设置有将进气口123R,123G和123B互相隔开的隔板122a和122b。肋117和隔板122a以及122b对送入光阀106R,106G和106B的空气量进行调节。例如，用于对短波长的蓝光进行空间调制的光阀106B具有一较高的光能吸收系数，会被加热到一较高温度。为了向进气口123B提供更多的空气，则需适当地调整肋117和隔板122a及122b的位置，使得与进气口123B相对应的分隔区域大于其他区域。
如图1中所示，在管道118b的入口处设置有一个细网眼过滤器119，用来防止灰尘、小虫等等从外部进入到装置内。如图3中所示，屏敝玻璃120a和120b用胶固定在光阀106的两侧。从而能够避免由于灰尘等淀积在光阀106上而造成的投影图象质量下降问题。
在投影仪100中，冷却风扇110通过管道元件118、从设置在未示出的外壳上的开口处吸入外界空气。接下来，所吸入的外界空气流送入到光学部件如光阀106和偏振片112中。从而光阀106，偏振片112，聚焦透镜113(表示聚焦透镜113R,113G和113B)以及棱镜105都能够由通过进气口123送入的空气进行冷却。光学元件103中被加热的空气从光学元件103顶部未被盖子121覆盖的部分排出。
但我们发现至此所述的相关技术的投影仪100，由于冷却风扇110所提供的气流的利用不充分，具有下述缺陷(1)为了提高自光阀106投射的图象亮度，可通过增大光源102的功率或改进光学系统来提高入射到光阀106上的光线量(例如，通过使用将S偏振光[其电场在垂直于入射面的方向上振荡的线性偏振光]转换为P偏振光[其电场在平行于入射面的方向上振荡的线性偏振光]的偏振光转换器件，可以提高光线的利用效率)。在这种情况下，光学元件如光阀106及偏振片112便被加热到一较高温度，并且其性能下降。具体地说，比如当光阀106被加热到70℃或更高时，可引起颜色变化。当偏振片112被加热到80℃或更高时，将失去其偏振功能并无法正常工作。如上所述由于透射蓝光的光阀106B具有较高的光能吸收系数，并能被加热到较高温度，所以这种性能下降便经常出现。
(2)当光学部件如光阀106和偏振片112在高温下使用时，其寿命将减少。
(3)如果为了增强冷却效率，而使用以高空气流速提供大空气流量的冷却风扇，那么会增大噪音，且使投影仪的产值下降。
(4)如果为了提高冷却效率而增大冷却风扇或增加冷却风扇的数量，则不但光学元件的大小会增大，而且成本也会增加。
这些缺陷会损坏包括光阀106及其替代物的光学部件。从而影响使用者方便使用，并增加了投影仪的成本。
本发明的一个目的在于提供一种图像显示装置以及一种用于光学器件的冷却装置，该冷却装置通过有效地利用冷却风扇提供的气流来对被冷却区域进行有效地冷却。
本发明的图像显示装置包括一发光光源；一根据显示图像信息对光源所发出光线进行空间调制从而生成一图象的图象生成部件；一个用于投射在图象生成部件中调制过的光线的光学系统；一个用来产生气流、对至少包括图象生成部件的一部分的被冷却区域进行冷却的冷却风扇；以及一个根据冷却风扇的形状及其旋转方向，将气流从冷却风扇导入到被冷却区域的装置。
因此，来自冷却风扇的气流，根据冷却风扇的形状及其旋转方向而被导入到被冷却区域。至少包括图象生成部件的一部分的被冷却区域由此气流进行冷却。
本发明的冷却装置包括一用来产生气流、对至少包括光学系统的一部分的被冷却区域进行冷却的冷却风扇，其中光源发出的光线从所述的光学系统中通过；一个根据冷却风扇的形状以及其旋转方向，将气流从冷却风扇导入到被冷却区域的装置。
因此，根据冷却风扇的形状及其旋转方向可将来自冷却风扇的气流导引到被冷却区域。至少包括部分光学系统的被冷却区域由气流进行冷却。
根据本发明的图像显示装置及冷却装置，来自冷却风扇的气流由根据冷却风扇的形状及其旋转方向进行导引的装置导引到被冷却区域中。从而可通过有效地利用冷却风扇提供的气流，来对被冷却区域进行有效地冷却。
导引装置可包括一个设置在冷却风扇和被冷却区域之间的、园流线形的外壁，以便限据冷却风扇的形状及其旋转方向包围冷却风扇。因此，来自冷却风扇的气流在不减少气流速度的情况下便被导入到被冷却区域内。
除外壁以外，导引装置可包括一个设置在冷却风扇和被冷却区域之间的、园流线形的内壁，以便根据冷却风扇的形状及其旋转方向包围冷却风扇的旋转轴。因此，来自冷却风扇的气流在不减少气流速度的情况下便被导入到被冷却区域内。此外，在冷却风扇旋转轴附近产生的、回流至冷却风扇的气流量，不会影响流向冷却风扇正面的气流。
根据本发明的图像显示装置及冷却装置，可将内壁部分切开。结果，加到旋转轴附近区域上的负压降低，以至于对流向冷却风扇正面的气流的影响减少。
根据本发明的图像显示装置及冷却装置，导引装置可包括设置在外壁和内壁之间的、用来提高穿过外壁内壁之间的气流速度的壁。结果可进一步提高冷却效率。
导引装置还具有调节通过进气口的气流量的功能。从而允许该装置调节通过进气口的气流量。
导引装置还包括一个将气流从冷却风扇输入到进气口内的壁。结果进一步提高了冷却效率。
本发明的图像显示装置及冷却装置，进一步包括调节通过至少一个进气口的气流发散量的装置，因而进一步提高了冷却效率。
本发明的图像显示装置及冷却装置，进一步包括一个调节通过至少一个进气口的气流方向的装置。因而进一步提高了冷却效率。
本发明其他的以及进一步的目的、特征和优点，通过下面的描述将更加清楚。
图1是相关技术液晶投影仪主要部分的透视图。
图2是相关技术投影仪主要部分的顶视图。
图3是具有一液晶光阀、一偏振片和一冷却风扇的相关技术投影仪的结构剖面图。
图4是相关技术投影仪光学元件主要部分的俯视透视图。
图5是本发明第一实施例液晶投影仪冷却装置中的空气导引部件的透视图。
图6是本发明第一实施例液晶投影仪的侧剖面图。
图7是本发明第一实施例液晶投影仪的管道元件的透视图。
图8是本发明第一实施例液晶投影仪的光学元件的外观透视图。
图9是本发明第一实施例液晶投影仪的光学元件内的光学系统的平面图。
图10是本发明第一实施例液晶投影仪的冷却装置的部分剖面图，包括用于蓝光的光阀及偏振片。
图11是本发明第一实施例液晶投影仪的空气导引部件的顶视图。
图12所示的是在本发明第一实施例液晶投影仪的冷却风扇附近区域内的气流。
图13是一示意图，所示的是沿图11中的13-13线剖开的剖面中的空气速度分布。
图14所示的是在沿图11中的14-14线剖开的剖面中冷却风扇产生的气流。
图15是一示意图，所示的是在沿图11中14-14线剖开的剖面中的空气速度分布。
图16是一表示冷却效率随着空气速度的增大而提高的实验结果的测绘图。
图17是本发明第二实施例液晶投影仪的冷却装置的空气导引部件的透视图。
下面将参考相关附图对本发明的优选实施例进行详细描述。图6是本发明第一实施例用作一图像显示装置的液晶投影仪的侧剖视图。液晶投影仪1包括一个用于密封部件的外壳2；一个具有一倾斜装配面3a且安装在外壳2底部上的铸模底座3；一个装配在装配面3a上的板4；一个安装在板4上、产生并发出与显示图象相对应的光线的光学元件5；一个固定在板4上并向光学元件5发射光线的未示出的光源；一个安装在外壳2后侧上部且对光学元件5发出的光线进行反射的反射镜6；一个固定在外壳2前侧上部的屏幕7，反射镜6反射出来的光线投射到其上；一个装配在板4的与装有光学元件5的表面相对的表面上并安装在铸模底座3内的冷却风扇8，用来向光学元件5提供气流并冷却光学元件5中的光学部件；以及一个将外部空气送入冷却风扇8的管道元件9，它的一个开口包围冷却风扇8，而其另一开口设置在外壳2前侧的下部。在铸模底座3、板4及光学元件5的下部等部分都设置有开口，以引入来自冷却风扇8的气流。
图7是管道元件9的透视图。管道元件9由管道9a和管道9b组成。例如从正面看去，管道9a大约40cm长，延伸向冷却风扇8的左侧。管道9a的一个开口包围着冷却风扇8。管道9b的一个开口与管道9a的另一开口相通，且管道9b的另一开口用作通过外壳2上的一个未示出的开口吸入外部空气的进气口。在管道9b的进气口处装有一个网眼过滤器28，可防止灰尘进入管道9b。当冷却风扇8工作时，外界空气依次通过外壳2上未示出的开口、过滤器28、管道9b和管道9a，进入到冷却风扇8。图7中的标号48表示进入冷却风扇8的外部空气量。进入冷却风扇8的外部空气作为冷却空气通过铸模底座3、板4以及光学元件5底部的开口送入到光学元件5。
图8是光学元件5的外观透视图。如图所示，光学元件5的一侧上有一个投影透镜15。光源10如发出白光的金属检卤灯固定到光学元件5上。光学元件5顶部的大部分由盖子11覆盖，而光学元件5顶部的部分未被覆盖。在盖11的顶部，设置有一驱动电路板12。驱动电路板12包括一个用于驱动下述液晶阀的驱动电路。
图9是光学元件5内部光学系统的平面图。光学元件5包括一个立方体复合棱镜13；一个与棱镜13的面13R相对的液晶光阀14R；一个垂直于面13R的与棱镜13另一面13G相对的液晶光阀14G；一个平行于面13R的与棱镜13另一平面13B相对的液晶光阀14B；以及安装在平行于面13G的与棱镜13另一面一侧上的投影透镜15。偏振片14R,14G和14B分别设置在光阀106R,106G和106B的、与正对棱镜13的一侧相反的另一侧上。此外，聚焦透镜17R,17G和17B分别设置在偏振片16R,16G和16B的、与正对光阀14R,14G和14B的一侧相反的另一侧上。投影透镜15与本发明的光学系统相对应。光学元件5中除投影透镜15以外的光学系统与本发明的图象生成部件相对应。
每一偏振片16R,16G和16B都对入射光进行线性偏振。光阀14R,14G和14B由驱动电路板12上的驱动电路进行驱动，并且对根据将显示的图形信息、即红色、绿色和蓝色图象的图象信息而分别通过相应的偏振片16R,16G和16B的每一光束进行空间调制。棱镜13合成并发出经空间调制的彩色光束。投影透镜15对此合成光线进行放大并通过反射镜6投射到屏幕7上。
光学元件5进一步包括一个UR-IR截断滤波器18，一个偏振转换器19，一个复眼透镜20，分光镜21和22，中继透镜23和反射镜24，其中每一元件都沿着光源所发出光线的路径有序放置。光学元件5进一步包括一个将经分光镜21反射出来的光线反射向聚焦透镜17R的反射镜25；一个将经反射镜24反射出来的光线反射向聚焦透镜17B的反射镜26；以及一个放置在反射镜24和26之间的中继透镜27。
UR-IR截断滤波器18用于除去光源10所发出光线中的紫外线和红外线。
偏振转换器19是一种将光源10发出的光线分裂成P偏振光和S偏振光并将其中的S偏振光转换成P偏振光的器件。因此转换器19只发出P偏振光。转换器19包括一个光束分离设备19a，一个总反射镜19b以及一个半波板19c。光源10发出光线所进入的光束分离设备19a透射并发出P偏振光，而反射S偏振光。总反射镜19b沿着与光束分离设备19a透射的P偏振光方向相同的方向反射光束分离设备19a反射出的S偏振光。半波板19c将反射镜19b反射出来的S偏振光的偏振方向变换了90度，从而将S偏振光转换成了P偏振光，并发出此P偏振光。因此转换器19能够不浪费光源10的光线，而只发出P偏振光。接下来，P偏振光进入光阀14R,14G和14B。所设置的偏振片16R,16G和16B用来除去转换器19所发出光线中的S偏振光成分从而生成完全的P偏振光。
复眼透镜20由透镜组20a和20b构成。复眼透镜20使加到光阀14R,14G和14B上的光线的照明分布完全一致。
分光镜21对来自复眼透镜的红光进行反射而透射绿光及蓝光。分光镜21反射出来的红光经反射镜25反射后，通过聚焦透镜17R和偏振片16R，再加到光阀14R上。
分光镜22对分光镜21透射过来的绿光进行反射而透射蓝光。分光镜22反射出来的绿光通过聚焦透镜17G和偏振片16G，再加到光阀14G上。
分光镜22透射出的蓝光通过中继透镜23、反射镜24、中继透镜27、反射镜26、聚焦透镜17B和偏振片16B，加到光阀14B上。
入射到相应光阀14R,14G和14B上的每一彩色光束，都要根据相应彩色图象的图象信号进行空间调制。棱镜13对经过调制的彩色光束进行合成。投影透镜15将合成光线放大并通过反射镜6投射到屏幕7上。于是在屏幕7上显示出彩色图象。
本实施例的投影仪1包括一个用于光学器件的冷却装置，该冷却装置可用来防止光学部件如光阀14R,14G和14B以及偏振片16R,16G和16B、由于光源10产生的热量以及由于光源10发出光线所产生的热量的原因而被加热至高温。本实施例中的被冷却区域至少包括光阀14R,14G和14B以及偏振片16R,16G和16B。
下面参考图5、图10和图11，来对本实施例的冷却装置进行详细描述。图5是冷却装置中空气导引部件的透视图。图10是包括用于蓝光的光阀14B和偏振片16B的冷却装置部分的剖面图。图11是图5中所示的空气导引部件的顶视图。图5中的标号70表示冷却风扇8的旋转方向。图10中的标号49表示入射到聚焦透镜17B上的光线。
如图所示，冷却装置包括前面已描述过的冷却风扇8以及形成于光学元件5底部并放置在冷却风扇8和被冷却区域之间的空气导引部件30。空气导引部件30用作一个根据冷却风扇形状及其转向、将气流从冷却风扇8导引到被冷却区域的装置。冷却风扇8包括一个旋转轴8a以及多个固定于旋转轴8a上的叶片8b。在图11中，标号8c表示的是当冷却风扇8旋转时其叶片8b外缘的轨迹。箭头表示气体流量。
在光学元件5的底部，形成有三个进气口31R,31G和31B，这些进气口用来将空气导引部件30导引的气流输入到光学元件5的被冷却区域中。进气口31R设置在与光阀14R和偏振片16R相对应的位置上。进气口31G设置在与光阀14G和偏振片16G相对应的位置上。进气口31B设置在与光阀14B和偏振片16B相对应的位置上。进气口31R,31G和31B都形成为矩形形状，在配置有光阀和偏振片的方向上长一些。
空气导引部件30包括一个外壁32和一个内壁33，都设置在冷却风扇8和被冷却区域之间。外壁32为圆流线形状，以便能够依据冷却风扇8的形状及其旋转方向来环绕冷却风扇8。内壁33为圆流线形状，以便依据冷却风扇8的形状及其旋转方向来环绕冷却风扇8的旋转轴8a。内壁33被切割为两部分。因而内壁33分为壁33a和壁33b。当从气流方向看去时，壁33a从进气口31B下游端稍向下位置处向进气口31R下游端稍向下的位置处延伸。壁33b从进气口31G上游端稍向下的位置处向进气口31B下游端附近的位置处延伸。
外壁32和内壁33具有调节通过进气口31R,31G和31B的空气量的功能。也就是说，可通过局部地增宽或缩窄外壁32和内壁33之间的空间来调节通过进气口31R,31G和31B的空气量。例如，可使通过进气口31B的空气量，比通过其他进气口31R和31G的空气量大一些。对外壁32和内壁33之间的空间进行最佳调节，以便能够在准确确定出通过进气口31R,31G和31B的空气量或与空气量成比例的空气速度的同时，获得所需空气量或空气速度。
在外壁32和内壁33(壁33b)之间，空气导引部件30进一步包括一个用于增大通过外壁32和内壁33之间的空气速度的空气速度增大壁35。空气速度增大壁35从进气口31G下游端的稍向上位置处向进气口31B上游端的附近位置处延伸。如同外壁32和内壁33一样，空气速度增大壁35也为流线形并设置在外壁32和内壁33(壁33b)之间的中心附近。
在进气口31B的附近，空气导引部件30进一步包括一个用于将气流从冷却风扇8输入到进气口31B的空气输入壁34。空气输入壁34沿着与外壁32和内壁33(壁33b)相交(或垂直)的方向安装。空气输入壁34由两个壁34a和34b构成。在进气口31B下游端附近，壁33b和外壁32之间，壁34a沿着几乎垂直于外壁32和壁33b的方向设置。在进气口31B长度方向的中间处壁33b和外壁32之间，壁34b沿着几乎垂直于外壁32和壁33b的方向设置。壁34b的高度低于壁34a的高度。
如图10中所示，屏敝玻璃42a和42被用胶固定到光阀14B的两侧。屏敝玻璃也同样地固定到其他光阀14R和14G上。从而避免了由于灰尘等淀积于光阀14R,14G和14B上而造成的投影图象质量下降。
光阀14B和偏振片16B在四角处用一框架43互相连接在一起。因此光阀14B和偏振片16B之间的空间除四角处外，大部分是开放的。因此，通过进气口31B的气流可能散射到光阀14B和偏振片16B之间空间以外的空间内。因此本发明的冷却装置包括一个用于调节通过进气口31B的气体的散射状态的散射调节器40，以使大部分空气从光阀14B和偏振片16B之间通过。散射调节器40由两块自光学元件5底部伸向光学元件5内部的板状肋构成。所述肋沿垂直于图10页面方向设置在光阀14B的偏振片16B的侧面上。肋上端的竖直位置与光阀14B和偏振片16B上端的竖直位置相对应。在图10中，省略了肋的正面。通过进气口31B的大部分空气都由散射调节器40进行调节，再从光阀14B和偏振片16B之间通过。
本实施例的冷却装置进一步包括一个用作调节通过进气口31B空气方向的装置的空气方向调节器41。空气方向调节器41设置在进气口31B和被冷却区域(如光阀14B和偏振片16B)之间。在本实施例中，板状的空气方向调节器41设置在偏振片16B的下面，并从光学元件5的底部伸向光学元件5的内部。空气方向调节器41的上端向光阀14B倾斜。通过进气口31B的空气方向由空气方向调节器41进行调节，从而使得空气流入光阀14B正面的几乎中心位置处。
用于蓝光的光阀14B和偏振片16B特别地具有一较高的光能吸收系数，并能够被加热到高温。因此，与其他的光阀14R和14G以及偏振片16R和16G相比较，应优先提高光阀14B和偏振片16B的冷却效率。因此在本实施例中，只在通向包括光阀14B和偏振片16B的被冷却区域的气流通道上设置有散射调节器40和空气方向调节器41。
下面将描述本实施例冷却装置中各部件的功能。外壁32和内壁33的基本功能在于，能够根据冷却风扇的形状及其旋转方向来调节和导引气流，在不降低空气流速的情况下，通过进气口31R,31G和31B将冷却风扇8产生的旋转空气导引到被冷却区域中。从而根据冷却风扇8的形状及其旋转方向，外壁32和内壁33都应是流线型的，以造成较小的扰动。
内壁33的另一功能在于，将冷却风扇8的旋转轴8a的附近区域与旋转轴8a附近区域的周围分隔开来。因此，在旋转轴8a附近产生的、回流至冷却风扇8的空气量，不会对流入冷却风扇8正面的气流产生影响。在图12中，标号36表示流向冷却风扇8正面的气流。标号37表示在旋转轴8a附近产生的、回流至冷却风扇8的空气量。例如回流至冷却风扇8的空气量是紊流，由于使气流36的运动变得不稳定，从而对流向冷却风扇8正面的气流36产生影响。因此内壁33将冷却风扇8的旋转轴8a的附近区域从旋转轴8a附近区域的周围部分分隔出来，从而使得回流至冷却风扇8的气流37不会影响流向冷却风扇8正面的气流36。
如果内壁33是在四周围连续形成的，则施加到旋转轴8a附近区域上的负压会变得很高，以至于影响流向冷却风扇8正面的气流36。因此，在本实施例中，内壁33的两部分被切割开来。因而加到旋转轴8a附近区域上的负压降低，从而减少了对流向冷却风扇8正面的气流36的影响。
参见图13，下面对空气速度增大壁35的功能进行描述。图13是一示意图，所示的是沿图11中13-13线剖开的剖面上的空气速度分布。标号38表示本发明本实施例的空气速度分布状态。标号39表示未设置空气速度增大壁35时的空气速度分布状态。这两种分布状态所依据的都是确定空气速度的实验结果。没有空气速度增大壁35时所得到的结果表明，沿壁流动的空气的速度高于远离壁流动的空气的速度。如标号39所示，没有空气速度增大壁35时，在外壁32和壁33b(内壁33)的附近，空气速度较高，而在中心处速度较低。因此难以充分提高流入进气口31B的空气速度。在本实施例中，通过运用沿壁流动的空气速度高这一事实，设置了空气速度增大壁35。如标号38所示，在空气速度增大壁35的两侧，空气速度都提高了。从而通过外壁32和壁33b之间的空气速度，与未设置空气速度增大壁的情形相比，整体地增大了。由此可见，空气速度增大壁35，通过增大通过外壁32和壁33b之间的空气速度，而具有从整体上增大流入进气口31B的空气速度的功能。因此，可向光阀14B和偏振片16B提供充足的空气量。
参见图14和图15，下面将描述空气输入壁34的功能。图14所示的是沿图11中14-14线剖开的剖面中的气流。标号44表示气流。图15是一示意图，所示的是沿图11中14-14线剖开的剖面中的空气速度分布状态。在图15中，标号45表示本发明本实施例的空气速度分布状态。标号46表示未设置壁34b时的空气速度分布状态。图14和图15所依据的都是确定空气速度的试验结果。
空气输入壁34的壁34a具有使气流不向下流溢出地输入到进气口31B中、并增大流入进气口31B的空气量的功能。壁34b，与空气速度增大壁一样，利用沿壁流动的空气速度较高这一事实，通过增大图15中标号45所示的壁34b两侧的空气速度，与标号46所表示的没有壁34b的实例相比，具有整体上增大流入进气口31B的空气量的功能。
如前面所述，与其他光阀14R和14G以及其他偏振片16R和16G相比较，最好优先提高光阀14B和偏振片16B的冷却效率。因此在本实施例中，只在通向包括光阀14B和偏振片16B的被冷却区域的气流通道上设置有空气输入壁34和空气速度提高壁35。散射调节器40和空气方向调节器41的功能在前面已经描述过。
下面将描述本实施例液晶投影仪1的工作情况。在投影仪1中，由光源10发出并入射到光学元件5上的白光中的紫外线和红外线，由UR-IR截断滤波器18除去。之后光线在偏振转换器19处转换为P偏振光。接下来，由复眼透镜20将照明度分布汇聚于一起。然后光线进入分光镜21。
进入分光镜21的光线中的红光经分光镜21反射后，进一步经反射镜25反射出来。然后红光通过聚焦透镜17R和偏振片16R，射到光阀14R上。进入分光镜21的除红光以外的光线自分光镜21透射出来，进入分光镜22。进入分光镜22的光线中的绿光经分光镜22反射后，通过聚焦透镜17G和偏振片16G。然后此绿光加到光阀14G上。进入分光镜22的光线中的蓝光自分光镜22透射出来，通过中继透镜23，反射镜24，中继透镜27，反射镜26，聚焦透镜17B和偏振片16B。之后蓝光加到光阀14B上。
入射到光阀14R,14G和14B上的彩色光束，都分别由相应的光阀14R,14G和14B根据彩色图象的图象信号进行空间调制。彩色光束由棱镜13合成，经放大后，由投影透镜15通过反射镜6投射到屏幕7上。从而在屏幕7上显示一彩色图象。
下面将描述投影仪1中冷却装置的工作情况。冷却风扇8通过管道元件9吸入外界空气并产生气流。气流通过铸模底盘3和板4上的开口送入到光学元件5的空气导引部件30中。在冷却风扇8的叶片8b的附近，冷却风扇8产生的气流，沿着与冷却风扇8的旋转方向相同的方向旋转。外壁32和内壁33，根据冷却风扇8的形状及其旋转方向，通过调节并输入气流，可以不减少空气速度地、通过进气口31R,31G和31B将冷却风扇8生成的旋转气流导引到被冷却区域中。通过进气口31R,31G和31B的空气量由外壁32和内壁33之间的空间进行调节。例如，将通过进气口31B的空气量调节成高于通过其他进气口31R和31G的空气量。
内壁33将冷却风扇8的旋转轴8a的附近区域从旋转轴8a附近区域的周围部分分隔开来。因此，在旋转轴8a的附近区域内产生的、回流到冷却风扇8的空气量不会影响流向冷却风扇8正面的气流。两部分切开的内壁33降低了加到旋转轴8a附近区域上的负压，从而减少了对流向冷却风扇8正面的气流的影响。
通过空气导引部件30的气流经进气口31R,31G和31B吸收进来并被送到包括光阀14R和偏振片16R、光阀14G和偏振片16G、光阀14B和偏振片16B的被冷却区域。因此可由气流对这些区域进行冷却。光学元件5中被加热的空气通过光学元件5的未加盖子11的顶部部分排出。
流向进气口31B的气流速度增大。这是因为通过空气速度增大壁35的气流速度增大了。由于空气速度与空气量成比例，因此，空气量随着空气速度的增大而增大。流向进气口31B的气流量及速度，通过空气输入壁34得到了进一步地增大。通过进气口31B的大部分气流由散射调节器40进行调节，并从光阀14B和偏振片16B之间穿过。通过进气口31B的气流方向由空气方向调节器41进行调节以便使气流几乎流入光阀14B的正向中心处。在这种方式下，流入光阀14B和偏振片16B的空气量，在空气速度增大壁35、空气输入壁34以及散射调节器40的作用下得到了增大。因而可以提高高温条件下光阀14B和偏振片16B的冷却效率。与偏振片16B相比较，光阀14B更需要冷却。在本实施例中，由于用空气方向调节器41对气流方向进行了调节，所以进一步提高了光阀14B的冷却效率，以至于使得气流几乎流入光阀14B正面的中心处。
根据至此所述的本实施例的液晶投影仪1及冷却装置，空气导引部件30，根据冷却风扇8的形状及其旋转方向，对气流进行调节和输入，以便可以不降低空气速度地将冷却风扇8产生的旋转气流通过进气口31R,31G和31B导引到被冷却区域。因此可以对被冷却区域进行有效地冷却。结果避免了光学部件如光阀14R,14G和14B及偏振片16R,16G和16B的性能下降。同时提高了光学部件的寿命。而且由于提高了冷却效率，从而冷却风扇8的尺寸可以缩小。光学元件5和投影仪1的尺寸也都可以缩小。由于提高了冷却效率，所以冷却风扇8的速度可以降低，从而投影仪1的噪音可以降低。
根据本实施例，通过进气口31R,31G和31B的空气量由外壁32和内壁33之间的空间进行调节。例如，将通过进气口31B的空气量调节为多于通过其他进气口31R和31G的空气量。
内壁33将冷却风扇8的旋转轴8a的附近区域从旋转轴8a附近区域的周围部分分隔开来。因此，在旋转轴8a的附近区域内产生的、回流到冷却风扇8的空气量不会影响流向冷却风扇8正面的气流。两部分切开的内壁33降低了加到旋转轴8a附近区域上的负压，从而减少了对流向冷却风扇8正面的气流的影响。
根据本实施例，由于空气速度增大壁35、空气输入壁34以及散射调节器40的作用，高温条件下光阀14B和偏振片16B的冷却效率得到了特别地提高。空气方向调节器41使光阀14B的冷却效率得到了进一步地提高。
图16是一测绘图，表示的是用于确定冷却效率如何随着空气速度的增大而提高的实验结果。在图16中，水平轴表示在图10中点50(光阀14B上端与偏振片16B上端之间的中点)处所测得的空气速度。竖直轴表示被冷却光阀的表面温度。当改变空气速度时，通过确定光阀14B的表面温度来完成该实验。结果表明光阀14B的表面温度随着空气速度的增大而线性地下降。因此，通过增大流入本实施例区域中的空气速度，来对被冷却区域进行冷却。从而提高了冷却效率。
图17是一透视图，所示的是本发明第二实施例液晶投影仪冷却装置的空气导引部件。第二实施例的空气导引部件60包括一个外壁62和一个内壁63，都设置在冷却风扇8和被冷却区域之间。外壁62为圆流线形状，以便能根据冷却风扇8的形状及其旋转方向包围冷却风扇8。内壁63为圆流线形状，以便能根据冷却风扇8的形状及其旋转方向包围冷却风扇8的旋转轴8a。在进气口31B下游端附近，内壁63和外壁62之间，空气导引部件60进一步包括一个用于将气流从冷却风扇8输入到进气口31B的空气输入壁64。空气输入壁64沿着与外壁32和内壁33相交的方向进行设置。空气导引部件60进一步包括一个用于将内壁63和空气输入壁64互相耦合连接到一起的耦合壁65。第二实施例空气导引部件60的基本功能与第一实施例空气导引部件30的基本功能是相同的。
在第二实施例中，内壁63各部分未切开。空气输入壁64不象第一实施例中由两个壁构成，而只是由与第一实施例中壁34相对应的一个壁构成。壁具有输入气流，使气流不向下游溢出，并增大流入进气口31B的空气量的功能。在第二实施例中，未设置空气速度增大壁35。第二实施例中的其余结构同第一实施例中的对应结构相同。
根据第二实施例，空气导引部件60的结构与第一实施例中的相比，比较简单。第二实施例所获得的功能及效果，除了通过切割内壁所获得的以及通过空气流速增大壁35和壁34所获得的以外，都与第一实施例中所获得的功能及效果相同。
本发明并不限于上述实施例，也可在其他方式下进行实践。例如尽管在第一实施例中，只是在通向包括光阀14B和偏振片16B的被冷却区域的气流通道上，设置有空气输入壁34、空气速度增大壁35、散射调节器40以及空气方向调节器41，但这些部件也可设置在通向包括其他颜色的光阀和偏振片的被冷却区域的气流通道上。
本发明并不限于实施例中所述的三板液晶投影仪，也可加于任何其他的投影仪如具有单液晶光阀的单板投影仪。此外，本发明也适用于任何包括发光光源及通过光源所发出光线的光学系统在内的光学装置，此光学装置至少包括部分需被冷却的光学系统部分。
通过上述教导可以看出，本发明明显具有多种修改和变形。从而应该知道，除具体描述的以外，本发明在附加权利要求的范围内都能够实施。
权利要求
1.一种图像显示装置，包括一个发光光源；一个根据显示图像信息对光源所发出的光线进行空间调制从而生成一图象的图象生成部件；一个用于投射在图象生成部件中调制过的光线的光学系统；一个用来产生气流，对至少包括图象生成部件的一部分的被冷却区域进行冷却的冷却风扇；以及一个根据冷却风扇的形状及其旋转方向，将气流从冷却风扇导引到被冷却区域的装置。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中所述的用来导引的装置包括一个设置在冷却风扇和被冷却区域之间的、园流线形外壁，以便根据冷却风扇的形状及其旋转方向包围冷却风扇。
3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中所述的用来导引的装置包括一个设置在冷却风扇和被冷却区域之间的、园流线形内壁，以便根据冷却风扇的形状及其旋转方向包围冷却风扇的冷却轴。
4.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中内壁部分被切开。
5.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中所述的用来导引的装置包括一个设置在外壁和内壁之间的、用来提高穿过外壁和内壁之间的气流速度的壁。
6.根据权利要求1所述的图像显示装置，进一步包括多个形成于冷却风扇和被冷却区域之间、用来将由导引装置导入的气流输入到被冷却区域中的进气口；其中导引装置具有调节通过进气口气流量的功能。
7.根据权利要求3所述的图像显示装置，进一步包括一个或多个形成于冷却风扇和被冷却区域之间、用来将由导引装置导入的气流输入到被冷却区域中的进气口；其中导引装置包括一个壁，该壁在至少一个进气口下游端的附近沿着与外壁和内壁相交的方向设置，用来将气流从冷却风扇输入到进气口中。
8.根据权利要求3所述的图像显示装置，进一步包括一个或多个形成于冷却风扇和被冷却区域之间、用来将由导引装置导入的气流输入到被冷却区域中的进气口；其中导引装置包括多个壁，所述壁在至少一个进气口下游端的附近沿着与外壁和内壁相交的方向设置，用来将气流从冷却风扇输入到进气口中。
9.根据权利要求1所述的图像显示装置，进一步包括一个或多个形成于冷却风扇和被冷却区域之间、用来将由导引装置导入的气流输入到被冷却区域中的进气口；以及一个用来调节通过至少一个进气口的气流发散量的装置。
10.根据权利要求1所述的图像显示装置，进一步包括一个或多个形成于冷却风扇和被冷却区域之间、用来将由导引装置导入的气流输入到被冷却区域中的进气口；以及一个设置在至少一个进气口和被冷却区域之间的、用来调节通过进气口的气流方向的装置。
11.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中图象生成部件中的被冷却区域包括一个将来自光源的光线变为线性偏振光的偏振片；以及一个根据显示图像信息来对通过偏振片的光线进行空间调制的液晶光阀。
12.一种用于包括发光光源及使发光光源所发出的光线通过的光学装置的冷却装置，用来冷却至少包括光学系统的一部分的被冷却区域，包括一用来产生气流、对被冷却区域进行冷却的冷却风扇；以及一个根据冷却风扇的形状以及其旋转方向，将气流从冷却风扇导入到被冷却区域的装置。
13.根据权利要求12所述的冷却装置，其中所述的用来导引的装置包括一个设置在冷却风扇和被冷却区域之间的、园流线形外壁，以便根据冷却风扇的形状及其旋转方向包围冷却风扇。
14.根据权利要求13所述的冷却装置，其中所述的用来导引的装置包括一个设置在冷却风扇和被冷却区域之间的、园流线形内壁，以便根据冷却风扇的形状及其旋转方向包围冷却风扇旋转轴。
15.根据权利要求14所述的冷却装置，其中内壁部分被切开。
16.根据权利要求14所述的冷却装置，其中所述的用来导引的装置包括一个设置在外壁和内壁之间的、用来提高穿过外壁和内壁之间的气流速度的壁。
17.根据权利要求12所述的冷却装置，进一步包括多个形成于冷却风扇和被冷却区域之间、用来将由导引装置导入的气流输入到被冷却区域中的进气口；其中导引装置具有调节通过进气口气流量的功能。
18.根据权利要求14所述的冷却装置，进一步包括一个或多个形成于冷却风扇和被冷却区域之间、用来将由导引装置导入的气流输入到被冷却区域中的进气口；其中导引装置包括一个壁，该壁在至少一个进气口下游端的附近沿着与外壁和内壁相交的方向设置，用来将气流从冷却风扇输入到进气口中。
19.根据权利要求14所述的冷却装置，进一步包括至少一个形成于冷却风扇和被冷却区域之间、用来将由导引装置导入的气流输入到被冷却区域中的进气口；其中导引装置包括多个壁，所述壁在至少一个进气口下游端的附近沿着与外壁和内壁相交的方向设置，用来将气流从冷却风扇输入到进气口中。
20.根据权利要求12所述的冷却装置，进一步包括一个或多个形成于冷却风扇和被冷却区域之间、用来将由导引装置导入的气流输入到被冷却区域中的进气口；以及一个用来调节通过至少一个进气口的气流发散量的装置。
21.根据权利要求12所述的冷却装置，进一步包括一个或多个形成于冷却风扇和被冷却区域之间、用来将由导引装置导入的气流输入到被冷却区域中的进气口；以及一个设置在至少一个进气口和被冷却区域之间的、用来调节通过进气口的气流方向的装置。
全文摘要
本发明提供一种图像显示装置及一种用于光学器件的冷却装置,它通过有效地利用来自冷却风扇的气流而对被冷却区域进行有效地冷却。空气导引部件的外壁和内壁,根据冷却风扇的形状及其旋转方向调节并输入气流,在不降低空气速度的情形下,将冷却风扇生成的旋转气流导引到进气口中。通过空气导引部件的气流经进气口进入到光学元件上,并被送入至少包括一种光的光阀及偏振片的被冷却区域。因此由气流对此区域进行冷却。
文档编号H04N5/74GK1221167SQ9812037
公开日1999年6月30日 申请日期1998年9月15日 优先权日1997年9月16日
发明者山口真, 镝木直行, 小野裕之, 中嶋康作 申请人:索尼公司