專利名稱：圖像投射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如液晶投影儀等圖像投射裝置，更具體地說，涉及 具有利用空氣冷卻圖像投射裝置的內(nèi)部的冷卻機構(gòu)的圖像投射裝置。
背景技術(shù)：
作為用于圖像投射裝置的冷卻結(jié)構(gòu)，已知有水冷方法和利用珀爾 帖元件的方法，但是，很多冷卻結(jié)構(gòu)采用比前述方法廉價的使用風扇 的空氣冷卻方法。
但是，空氣冷卻方法，由于風扇的吸入力，將來自裝置外部的塵
埃和外部氣體一起吸入到裝置內(nèi)；塵埃會粘附在液晶面板(成像元件) 或者其它光學元件的表面上，并出現(xiàn)在投射的圖像中。 一般地，圖像 投射裝置在外部氣體的吸氣口處設有除塵過濾器，但是，吸入的空氣 的高流速導致塵埃通過除塵過濾器侵入到裝置內(nèi)。
為了防止塵埃從外部侵入，日本專利No.3，490,024揭示了一種通 過使空氣在裝置內(nèi)循環(huán)來冷卻諸如液晶面板等發(fā)熱元件的方法。
但是，在日本專利No.3，490，024揭示的冷卻方法中，在裝置內(nèi)循 環(huán)的空氣連續(xù)地從發(fā)熱元件中取走熱量，隨著時間的流逝，空氣的溫 度上升，不能保持足夠的冷卻效果。在這種情況下，通過增大風扇的 轉(zhuǎn)速能夠改善冷卻效果，但是，風扇的轉(zhuǎn)速增大會增加裝置產(chǎn)生的噪 音，是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的涉及一種圖像投射裝置，所述圖像投射裝置能夠防止吸 入的塵埃粘附到成像元件或者其它光學元件上，并且能夠提供高的冷 卻效率。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面的圖像投射裝置，利用來自于光源的光線 照射用于形成原始圖像的成像元件，并將來自于成像元件的光線投射到被投射屏上，所述圖像投射裝置包括外殼，所述外殼具有包含除 塵過濾器的吸氣口；風扇，該風扇配置在成像元件的下游并用于通過 吸氣口將空氣吸入到外殼內(nèi)；導管，用于將從吸氣口吸入的空氣引導
到容納成像元件的空間內(nèi)；以及腔室，所述腔室設置在吸氣口與導管 之間，其中，在腔室與導管之間的連接部處、在與空氣流入導管的方 向垂直的方向上的所述腔室的截面面積大于所述連接部的截面面積。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個方面的圖像投射裝置，利用來自于光源的光 線照射用于形成原始圖像的成像元件，并將來自于成像元件的光線投 射到被投射屏上，所述圖像投射裝置包括外殼，所述外殼具有包含 除塵過濾器的吸氣口；風扇，該風扇配置在成像元件的下游并用于通 過吸氣口將空氣吸入到外殼內(nèi)；導管，用于將從吸氣口吸入的空氣引 導到容納成像元件的空間內(nèi)；腔室，所述腔室設置在吸氣口與導管之 間；以及阻力部分，所述阻力部分設置在吸氣口與導管之間，用于通 過降低空氣的通過吸氣口的部分的流速，使空氣的流速均勻。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面的圖像顯示系統(tǒng)，包括上述圖像投 射裝置；以及圖像提供裝置，所述圖像提供裝置用于向圖像投射裝置 提供圖像數(shù)據(jù)。
通過下面(參照附圖)對典型的實施例的描述，本發(fā)明的進一步 的特點將會變得更加清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第 一個實施例的液晶投影儀的分解透視圖。 圖2A表示根據(jù)第 一個實施例的投影儀的光學結(jié)構(gòu)的水平剖視圖。
圖2B表示根據(jù)第一個實施例的投影儀的光學結(jié)構(gòu)的垂直剖視圖。 圖3是表示根據(jù)第 一 個實施例的投影儀中的棱鏡單元的透視圖。 圖4是表示在第一個實施例的投影儀中在液晶面板周圍的結(jié)構(gòu)的
分解透視圖。
圖5是表示在上述液晶面板周圍的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖6是表示根據(jù)第一個實施例的投影儀中的冷卻結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖7是表示上述冷卻結(jié)構(gòu)的透視圖和部分剖視圖。
6圖8是表示上述冷卻結(jié)構(gòu)的示意剖視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的投影儀中的冷卻結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的投影儀中的冷卻結(jié)構(gòu)的示 意圖。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明的實施例。
圖l表示根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的液晶投影儀(圖像投射裝 置)的結(jié)構(gòu)。
在該圖中，附圖標記l表示光源燈(下面將簡單地稱為"燈")， 本實施例采用高壓水銀放電燈。光源燈1可以采用除高壓水銀放電燈 之外的放電燈，例如卣素燈、氙燈、金屬卣化物燈等。
附圖標記2表示燈座，用于保持燈l。附圖標記3表示防爆玻璃。 附圖標記4表示玻璃壓板。
附圖標記a表示照明光學系統(tǒng)，用于將來自于燈1的光束轉(zhuǎn)換成 具有均勻的亮度分布的平行光束。附圖標記|3表示顏色分解/合成光學 系統(tǒng)，用于對來自于照明光學系統(tǒng)a的光進行顏色分解，以便將光線 引導到用于RGB三種顏色的反射型液晶面板(成像元件(圖1中未 示出)，并對來自于液晶面板的光進行顏色合成。
附圖標記5表示投射透鏡鏡筒，用于將來自于顏色分解/合成光學 系統(tǒng)P的光(圖像)投射到屏幕(被投射面)(圖中未示出)上。投射 光學系統(tǒng)容納在該投射透鏡鏡筒5內(nèi)。
附圖標記6表示光學盒，用于容納燈l、照明光學系統(tǒng)oc、和顏色 分解/合成光學系統(tǒng)l3;投射透鏡鏡筒5固定在該光學盒6上。光學盒 6形成用于容納諸如反射型液晶面板等后面將要描述的光學元件的空 間。
附圖標記7表示光學盒蓋，用于在光學盒6容納照明光學系統(tǒng)a 和顏色分解/合成光學系統(tǒng)P的狀態(tài)下，覆蓋光學盒6。
附圖標記8表示PFC電源單元，用于從商用電源向每個基板產(chǎn)生
7DC電源，附圖標記9表示電源濾波器。附圖標記IO表示鎮(zhèn)流電源單 元，與PFC電源單元8—起工作，點亮燈l。
附圖標記11表示控制基板，該控制基板利用來自于PFC電源單 元8的電源，控制液晶面板的驅(qū)動以及燈1的點亮。
附圖標記12表示光學系統(tǒng)冷卻風扇，用于通過從后面將要描述的 外殼21的底板上的吸氣口 21a吸入空氣，對顏色分解/合成光學系統(tǒng)P 內(nèi)的諸如液晶面板及偏振片等光學元件進行冷卻。附圖標記13表示第 一 RGB導管，該第一 RGB導管將來自于光學系統(tǒng)冷卻風扇12的風 引導向顏色分解/合成光學系統(tǒng)P內(nèi)的光學系統(tǒng)。
附圖標記14表示燈冷卻風扇，用于向燈1送風并冷卻燈1。附圖 標記15表示第一燈導管，用于保持燈冷卻風扇14并將冷卻風引導向 燈1。附圖標記16表示第二燈導管，用于保持冷卻風扇14并和第一 燈導管一起構(gòu)成導管。
附圖標記17表示電源冷卻風扇，用于從設置在底板21上的吸氣 口 21b抽吸空氣，使風在PFC電源單元8和鎮(zhèn)流器電源單元10內(nèi)循 環(huán)，并冷卻這些部件。附圖標記18表示排氣風扇，用于將已經(jīng)從燈冷 卻風扇14送往燈1并對它們進行了冷卻的被加熱的風從后面將要描述 的形成在第二側(cè)板24上的排氣口排出。
底板21容納燈1、光學盒6、 PFC電源單元8、鎮(zhèn)流電源單元IO 和控制基板11。
附圖標記22表示外殼的頂部面板，用于在底板21容納光學盒6 時覆蓋底板21。
附圖標記23表示第一側(cè)板，用于和第二側(cè)板24 —起將形成在面 板21和22上的側(cè)面開口封閉。底板21具有上述吸氣口 21a和21b， 第二側(cè)板24具有上述排氣口。底板21、頂部面板22、第一側(cè)板23 和第二側(cè)板24形成投影儀的外殼。
附圖標記25表示安裝有用于接收各種類型的信號的連接器的接 口基板("IF")，附圖標記26表示安裝在第一側(cè)板23的內(nèi)側(cè)的IF加 強板。
8附圖標記27表示排氣導管，用于將排氣熱從燈1引導到排氣風扇 18并防止排出的風在外殼內(nèi)擴散。排氣導管27保持排氣百葉窗19和 20，所述排氣百葉窗19和20分別具有光屏蔽功能，以便防止光從燈 1泄漏到裝置的外部。
附圖標記28表示燈罩。燈罩28可拆卸地配置在底板21的底面上， 并被螺釘(未示出)固定。附圖標記29表示安裝調(diào)節(jié)腿。安裝調(diào)節(jié)腿 29被固定在底板21上，其腿部29a的高度是可調(diào)節(jié)的。通過腿部29a 的高度調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)投影儀的傾斜角度。
附圖標記30表示RGB吸氣板，用于保持安裝到底板21中的吸 氣口 21a上的除塵過濾器(參見圖7和8的附圖標記36)。
附圖標記31表示棱鏡基座，用于保持顏色分解/合成光學系統(tǒng)(3。 附圖標記32表示具有導管形狀部的盒側(cè)蓋，用于引導來自于光學系統(tǒng) 冷卻風扇12的冷卻風，以便冷卻顏色分解/合成光學系統(tǒng)P內(nèi)的液晶面 板和光學元件。附圖標記33表示第二 RGB導管，用于和盒側(cè)蓋32 一起形成導管。
附圖標記34表示連接到控制基板11和柔性基板上的RGB基板， 所述柔性基板從配置在顏色分解/合成光學系統(tǒng)P內(nèi)的液晶面板伸出。
下面參照圖2A和2B描述光學系統(tǒng)，所述光學系統(tǒng)包括上述燈1、 照明光學系統(tǒng)a、顏色分解/合成光學系統(tǒng)|3和投射透鏡鏡筒5。
圖2A是光學系統(tǒng)的水平剖面，圖2B是光學系統(tǒng)的垂直剖面。
在這些圖中，附圖標記41表示放電發(fā)光管，用于發(fā)射具有連續(xù)光 譜的白色光(后面將簡單地稱之為"發(fā)光管")。附圖標記42表示具有 凹面鏡的反射器，用于將從發(fā)光管ll發(fā)出的光聚光到預定的方向上。 發(fā)光管41和反射器42構(gòu)成光源燈1。
附圖標記43a表示第一 圓柱陣列，該第 一 圓柱陣列配置有多個柱 狀透鏡元件，每一個柱狀透鏡元件在如圖2A所示的水平方向上具有 折射率。附圖標記43b表示第二圓柱陣列，該第二圓柱陣列配置有對 應于第一圓柱陣列43a中的各個透鏡元件的多個柱狀透鏡元件。附圖 標記44表示紫外線吸收濾光器，附圖標記45表示偏振光轉(zhuǎn)換元件，用于將非偏振光轉(zhuǎn)換成預定的偏振光。
附圖標記46表示前部壓縮器，包括如圖2B所示的沿著垂直方向 具有折射率的柱狀透鏡。附圖標記47表示反射鏡，用于將來自于燈l 的光軸偏轉(zhuǎn)大約90° (更具體地說，88°)。
附圖標記43c是第三圓柱陣列，該第三圓柱陣列配置有多個柱狀 透鏡元件，每個柱狀透鏡元件在所述垂直方向上具有折射率。附圖標 記43d是第四圓柱陣列，該第四圓柱陣列具有對應于第三圓柱陣列43c 中的各個透鏡元件的多個圓柱陣列。
附圖標記50表示濾色片，該濾色片將具有特定波長區(qū)域的顏色返 回到燈l，以便將顏色座標調(diào)整到預定的值。附圖標記48表示聚光透 鏡。附圖標記49表示后部壓縮器，該后部壓縮器包括在所述垂直方向 上具有折射率的柱狀透鏡。上述部件構(gòu)成照明光學系統(tǒng)a。
附圖標記58表示二向色鏡，用于反射具有藍色(B:例如，430 至495nm)和紅色(R:例如，590至650nm )波長區(qū)域的光，并透 射具有綠色(G: 505至580nm)波長區(qū)域的光。附圖標記59表示G 用的入射側(cè)偏振片，該偏振片通過將偏振元件粘貼到透明的基片上制 成，只透射P偏振光。附圖標記60表示第一偏振分束器，用于通過 由多層膜構(gòu)成的偏振分離面透射P偏振光，反射S偏振光。
附圖標記61R、 61G和61B是紅色用反射型液晶面板、綠色用反 射型液晶面板和藍色用反射型液晶面板，它們分別用于反射入射光并 起著用于圖像調(diào)制的光調(diào)制元件(或者成像元件)的作用。附圖標記 62R、 62G和62B是紅色用四分之一波片、綠色用四分之一波片和藍 色用四分之一波片。
附圖標記64a表示補償濾色片，用于將橙色光返回到燈l,以便 改進R光的色純度。附圖標記64b表示RB用的入射側(cè)偏振片，該偏 振片通過將偏振元件粘貼到透明的基片上制成，用于只透射P偏振光。
附圖標記65表示顏色選擇性相位片，該顏色選擇性相位片將R 光的偏振方向變換90。，并保持B光的偏振方向。附圖標記66表示第 二偏振分束器，用于在偏振分離面上透射P偏振光，反射S偏振光。
10附圖標記68B表示B用的出射側(cè)偏振片(偏振元件)，用于只整 流B光中的S偏振光成分。附圖標記68G是G用的出射側(cè)偏振片， 用于只透射G光中的S偏振光成分。附圖標記69表示二向色棱鏡， 用于透射R光和B光，反射G光。
包括二向色鏡58到二向色棱鏡69的上述部件構(gòu)成顏色分解/合成 光學系統(tǒng)(3。
在本實施例中，偏振光轉(zhuǎn)換元件45將P偏振光轉(zhuǎn)換成S偏振光， 但是，這里使用的"P偏振光"和"S偏振光"是根據(jù)在偏振光轉(zhuǎn)換 元件45中的光偏振方向來定義的。另一方面，以在第一和第二偏振分 束器60和66處的偏振方向為基準，將入射到二向色鏡58上的光作為 P偏振光。換句話說，本實施例將從偏振光轉(zhuǎn)換元件45出來的光定義 為S偏振光，但是，在將該S偏振光入射到二向色鏡58上時，將該S 偏振光定義為P偏振光。
下面對光學作用進行說明。利用反射器42將從發(fā)光管41發(fā)出的 光聚光到預定的方向上。反射器42具有拋物面凹面鏡，來自于拋物面 的焦點位置的光變成平行于拋物面的對稱軸的光束。由于來自于發(fā)光 管41的光源不是理想的點光源，而是具有有限的大小，所以，聚光的 光束包含很多不平行于拋物面的對稱軸的光的成分。該光束被入射到 第一圓柱陣列43a上。入射到第一圓柱陣列43a上的光束被劃分成多 個對應于柱狀透鏡元件的數(shù)目的光束，并被聚光，并且變成多個沿著 所述垂直方向排列的帶狀光束。多個分隔開的光束，經(jīng)由紫外線吸收 濾色片44和第二圓柱陣列43b，靠近偏振光轉(zhuǎn)換元件45形成多個光 源像。
偏振光轉(zhuǎn)換元件45具有偏振光分離面、反射面和半波長片。將多 個光束入射到對應于它們的列的偏振光分離面上，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，并沿著和P偏振光成分相同的方向出射。另一方面，已 經(jīng)透射過偏振光分離面的P偏振光成分，透射過半波長片，并被轉(zhuǎn)換 成和S偏振光成分相同的偏振光成分。從而，出射具有相同偏振方向的多個光束。
多個被偏振轉(zhuǎn)換的光束從偏振光轉(zhuǎn)換元件45出射，然后被前部壓 縮器46壓縮，在反射鏡47上被以88。角反射，并且入射到第三圓柱 陣列43c上。
入射到第三圓柱陣列43c上的光束被分成對應于柱狀透鏡元件的 數(shù)目的多個光束，被聚光，并且被轉(zhuǎn)換成多個沿著水平方向排列的帶 狀光束。經(jīng)由第四圓柱陣列43d和聚光透鏡48，將多個分開的光束入 射到后部壓縮器49上。
由于前部壓縮器46、聚光透鏡48和后部壓縮器49的光學作用， 由多個光束形成的矩形圖像相互重疊，形成具有均勻亮度的矩形照明 區(qū)域。將反射型液晶面板61R、 61G和61B配置在該照明區(qū)域內(nèi)。
將已經(jīng)被偏振光轉(zhuǎn)換元件45轉(zhuǎn)換成S偏振光的光線入射到二向色 鏡58上。現(xiàn)將描述已經(jīng)通過二向色鏡58的G光的光路。
將已經(jīng)透射二向色鏡58的G光入射到入射側(cè)偏振片59上。在被 二向色鏡58分離之后，G光已經(jīng)變成P偏振光(或者，當以偏振光 轉(zhuǎn)換元件45為基準時，變成S偏振光)。G光從入射側(cè)偏振片59出 射，然后作為P偏振光被入射到第一偏振分束器60上，透過偏振分 離面，通向G用反射型液晶面板61G。
將諸如個人計算機、DVD播放器和TV調(diào)諧器等圖像提供裝置80 連接到投影儀的IF基板25上。根據(jù)從圖像提供裝置80輸入的圖像信 息，控制基板11驅(qū)動反射型液晶面板61R、 61G和61B，并形成對于 每一種顏色的原始圖像。從而，入射到每個反射型液晶面板上的光束 被反射，并根據(jù)原始圖像對該光束進行(圖像)調(diào)制。圖像提供裝置 80和投影儀構(gòu)成圖像顯示系統(tǒng)。
G用反射型液晶面板61G對G光進行圖像調(diào)制和反射。在進行過 圖像調(diào)制的G光中的P偏振光成分再次透過第一偏振分束器60的偏 振分離面，返回到光源側(cè)，被從投射光中除去。另一方面，在進行過 圖像調(diào)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 離面上被反射，作為投射光通向二向色棱鏡69。
12在這種情況下，當所有的偏振光成分都被轉(zhuǎn)換成P偏振光成分時
(或者在黑色顯示狀態(tài))，將設置在第一偏振分束器60與G用反射型 液晶面板61G之間的四分之一波片62G的慢軸調(diào)整到預定的方向。借 此，抑制在第一偏振分束器60和G用反射型液晶面板61G中產(chǎn)生的 偏振狀態(tài)的擾動的影響。
從第一偏振分束器60出射的G光作為S偏振光入射到二向色棱 鏡69上，在二向色棱鏡69的二向色薄膜表面上被反射，通向投射透 鏡鏡筒5。
另一方面，在二向色鏡58上反射的R光和B光被入射到補償濾 色片64a上。在被二向色鏡58分離之后，各個R光和B光是P偏振 光。在各個R光和B光的橙色光成分被補償濾色片64a刪除之后，R 光和B光透過入射側(cè)偏振片64b，并入射到顏色選擇性相位片65。
顏色選擇性相位片65具有只將R光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°的作用， 從而，R光作為S偏振光入射到第二偏振分束器66上，B光作為P 偏振光入射到第二偏振分束器66上。
作為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的偏振分離面上被反射，并通向R用反射型液晶面板61R。 另外，作為P偏振光入射到第二偏振分束器66上的B光透過第二偏 振分束器66的偏振分離面，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光被進行圖像調(diào)制并被 反射。在被進行過圖像調(diào)制的R光中的S偏振光成分在第二偏振分束 器66的偏振分離面上被再次反射，返回到光源側(cè)，并被從投射光中除 去。另一方面，在進行過圖像調(diào)制的R光中的P偏振光成分透過第二 偏振分束器66的偏振分離面，作為投射光通向二向色棱鏡69。
另外，入射到B用的反射型液晶面板61B的B光被進行圖像調(diào)制 并被反射。在進行過圖像調(diào)制的B光中的P偏振光成分再次透過第二 偏振分束器66的偏振分離面，返回到光源側(cè)，并被從投射光中除去。 另一方面，在進行過圖像調(diào)制的B光中的S偏振光成分，在第二偏振 分束器66的偏振分離面上被反射，作為投射光通向二向色棱鏡69。
13這時，通過調(diào)整設置在第二偏振分束器66與R用和B用的反射 型液晶面板61R和61B之間的四分之一波片62R和62B的慢軸，和 G光類似，可以調(diào)整R光和B光的黑色顯示狀態(tài)。
這樣，被合成一個光束并從第二偏振分束器66出射的R光和B 光被出射側(cè)偏振片68B檢波，并入射到二向色棱鏡69。另外，R光作 為P偏振光透過出射側(cè)偏振片68B，并入射到二向色棱鏡69上。
通過在出射側(cè)偏振片68B處進行檢波，B光變成無效成分被刪除 的光線，所述無效成分是在B光通過第二偏振分束器66、 B用的反射 型液晶面板61B、和四分之一波片62B時產(chǎn)生的。
入射到二向色棱鏡69上的R光和B光與在二向色薄膜表面上反 射的G光合成，并通向投射透鏡5。
利用投射透鏡5，將合成的R光、G光和B光放大并投射到諸如 屏幕等被投射面上。
上述光路是當反射型液晶面板在白色顯示狀態(tài)下的光路。下面對 當反射液晶面板處于黑色顯示狀態(tài)時的光路進行描述。
現(xiàn)將描述G光的光路。將已經(jīng)透過二向色鏡58的G光的P偏振 光入射到入射側(cè)偏振片59上，然后，入射到第一偏振分束器60上， 透過其偏振分離面，并通向G用反射型液晶面板61G。但是，反射型 液晶面板61G處于黑色顯示狀態(tài)，因此，G光在不經(jīng)受圖像調(diào)制的情 況下被反射。從而，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。從而，G光再次透過第一偏振分束器60的偏振分離 面，透過入射側(cè)偏振片59，返回到光源側(cè)，被從投射光中除去。
下面，說明R光和B光的光路。在二向色鏡58上被反射的R光 和B光的每一個的P偏振光被入射到入射側(cè)偏振片64b上。在從入射 側(cè)偏振片64b出射之后，G光入射到顏色選擇相位片65上。由于顏 色選擇相位片65起著只旋轉(zhuǎn)R光的偏振方向90°的作用，所以，R光 作為S偏振光入射到第二偏振分束器66上，B光作為P偏振光入射 到第二偏振分束器66上。
作為S偏振光入射到第二偏振分束器66上的R光在其偏振分離射型液晶面板61R。另外，作為P偏振光入 射到第二偏振分束器66上的B光透過其偏振分離面，通向B用反射 型液晶面玲反61B。
因為R用反射型液晶面板61R處于黑色顯示狀態(tài)，入射到R用 反射型液晶面板61R上的R光不經(jīng)受圖像調(diào)制就被反射。從而，在R 用反射型液晶面板61R上被反射之后，R光保持在S偏振的狀態(tài)。從 而，將R光在第二偏振分束器66的偏振分離面上再次反射，透過入 射側(cè)偏振片64b，返回到光源側(cè)，被從投射光中除去。借此，形成黑 色顯示。
另一方面，入射到B用反射型液晶面板61B上的B光不經(jīng)受圖像 調(diào)制就被反射，因為B用反射型液晶面板61B處于黑色顯示狀態(tài)。從 而，在B用反射型液晶面板61B上反射之后，B光保持P偏振的狀態(tài)。 從而，B光再次透過第二偏振分束器66的偏振分離面，被顏色選擇相 位片65轉(zhuǎn)換成P偏振光，透過入射側(cè)偏振片64b，返回光源側(cè)，并被 從投射光中除去。
現(xiàn)參照圖3至圖5，將描述顏色分解/合成光學系統(tǒng)!3周圍的結(jié)構(gòu)。 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。
圖3表示在顏色分解/合成光學系統(tǒng)p中，用于R光、G光和B光 的反射型液晶面板61之間的位置關(guān)系。在圖3中，如前面所述，棱鏡 底座31保持顏色分解/合成光學系統(tǒng)P。附圖標記70R、 70G和70B表 示散熱器，用于保持用于R光、G光和B光的反射型液晶面板(見圖 4)，附圖標記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 (見圖4 )。
圖4表示三種顏色RGB共用的反射型液晶面板61周圍的結(jié)構(gòu)的 分解視圖。圖5表示圖4所示的部件的組合狀態(tài)。
在這些圖中，附圖標記70表示上述散熱器(70R、 70G或者70B )， 附圖標記73表示四分之一波片保持器(73R、 73G或者73B)。
附圖標記71表示面板罩，附圖標記72表示橡膠防護罩，該防護
15罩覆蓋反射型液晶面板61的光入射/出射面的周圍，以便防止塵埃粘 附到光入射/出射面上。
在圖5的狀態(tài)下，散熱器70覆蓋反射型液晶面板61的背面。另 外，反射型液晶面板61的側(cè)面被面板罩71的側(cè)面部分包圍。進而， 反射型液晶面斧反61的光入射/出射面凈皮四分之一波片62和四分之一波 片保持器73覆蓋，其余的間隙被橡膠防護罩72包圍。
這種結(jié)構(gòu)可以形成封閉空間，防止塵埃滲入到四分之一波片62 與反射型液晶面板61之間。從而，可以獲得高的防塵性能。但是，另 一方面，四分之一波片62和反射型液晶面板61的散熱特性降低。
特別是，當四分之一波片62是由液晶、摩擦薄膜(rubbing film ) 和作為有機物的聚碳酸酯材料制造的情況下，四分之一波片62易受反 射型液晶面板61中的熱的影響。
從而，本實施例將光學系統(tǒng)冷卻風扇12設置在反射型液晶面板 61和四分之一波片62附近。光學系統(tǒng)冷卻風扇12從光學盒6的內(nèi)部 (容納反射型液晶面板61的空間)抽吸空氣，冷卻反射型液晶面板 61和四分之一波片62。這是因為，與將冷卻風吹向反射型液晶面板 61和四分之一波片62時色風速相比，由這種抽吸在反射型液晶面板 61和四分之一波片62周圍產(chǎn)生的冷卻風流的風速更高，這種結(jié)構(gòu)對 于冷卻這些部件更為有利。
下面，參照圖6至8，描述反射型液晶面板61和四分之一波片62 的冷卻結(jié)構(gòu)。
圖6表示底板21，光學盒6安裝在該底板上。光學系統(tǒng)冷卻風扇 12設置在反射型液晶面板61和四分之一波片62附近。光學系統(tǒng)冷卻 風扇12緊密地安裝在光學盒6上。這是因為，由于光學系統(tǒng)冷卻風扇 (在本實施例中，為西羅克風扇(多葉片式風扇))12的抽吸力，可 以產(chǎn)生冷卻風流，與吹風系統(tǒng)相比，抽吸系統(tǒng)的冷卻風速更容易因與 冷卻對向物的緊密程度不同而產(chǎn)生差異。
另外，為了將外部空氣引入到裝有包含反射型液晶面板61和四分 之一波片62的顏色分解/合成光學系統(tǒng)p的光學盒6的內(nèi)部，將第一
16RGB導管13和盒側(cè)蓋32安裝到底板21上。進而，為了將第一RGB 導管13和盒側(cè)蓋32在圖中的前部開口堵塞，將第二RGB導管33安 裝到第一RGB導管13和盒側(cè)蓋32上。
圖7表示由第一RGB導管13和盒側(cè)蓋32形成的冷卻風通道， 第二RGB導管33被從該冷卻風通道除去。進而，圖7中右下圖是從 投射透鏡鏡筒5的光軸方向觀察時看到的圖7所示的C部分的示意截 面。在該右下圖中，36表示上部除塵過濾器，該除塵過濾器設置在吸 氣口21a上，以^f更覆蓋底板21的吸氣口 21a的內(nèi)側(cè)。
在圖7中，當驅(qū)動光學系統(tǒng)冷卻風扇12時，從光學盒6抽吸空氣， 光學盒6的內(nèi)部變成低壓；經(jīng)由形成在盒側(cè)蓋32上的分別具有小的截 面面積的開口 32G、 32B和32R，將空氣吸入光學盒6。借此，由盒 側(cè)蓋32和第二RGB導管33形成的空間(下面稱為"導管")13b變 成低壓。進而，由第一和第二RGB導管13和33形成的空間(下面， 稱為"腔室")變成低壓，通過吸氣口 21a (除塵過濾器36)吸入外部 空氣(空氣)。
由于這種抽吸，從吸氣口 21a吸入的空氣(在圖7中用粗箭頭表 示)通過腔室13a流入導管13b。進而，空氣經(jīng)由開口 32G、 32B和 32G通過導管13b流入光學盒6，以便冷卻諸如反射型液晶面板61和 四分之一波片62等光學元件，被抽吸到光學冷卻風扇12內(nèi)，并被排 出到外殼之外。
圖8示意地表示形成在吸氣口 21a和導管13b之間的腔室13a與 導管13b之間的截面面積之間的關(guān)系。在圖8中，附圖標記13c表示 腔室13a與導管13b之間的連接部(諸如第一RGB導管13和盒側(cè)蓋 32之間的連接部)。
將吸氣口 21a的開口面積設定得足夠大，以便吸入足夠量的外部 空氣。從而，在吸入口 21a處的外部空氣的流速不高，并且f會吸引 很多塵埃。大部分從吸氣口 21a吸入的塵埃被除塵過濾器36除去。但 是，還存在有通過除塵過濾器36的塵埃。
腔室13a設置在吸氣口 21a和除塵過濾器36附近，并具有大的空
17間。更具體地說，將腔室13a在腔室13a與導管13b之間的連接部13c處、沿著與空氣流入導管13b的方向(箭頭A的方向)垂直的方向(箭頭B的方向下面稱為"B"方向)上的截面面積，設定得大于連接部13c的截面面積。當空氣流入具有大的空間的腔室13a內(nèi)時，流速進一步降低。
這是因為，吸氣口 21a具有表觀上大的開口面積(截面面積)，但是具有多個橫過吸氣口 21a的肋，以便保持除塵過濾器36，從而降低實際的開口面積。另一方面，腔室13a是簡單的大空間，并且在B方向上具有大的有效橫截面積；從而，可以縮小來自于吸氣口 21a(除塵過濾器36)的空氣的流速。
然后，在腔室13a處具有降低的流速的空氣流入導管13b。當在B方向?qū)Ч?3b的截面面積設定得小時，形成將空氣引導向預定區(qū)域的風道。導管13b連接到開口 32G、 32B和32R上，同時，其截面面積在B方向上減小。如圖7所示，在導管13b的開口 32G、 32B和32R的前部，存在有通過開口32G、 32B和32R將空氣引導到光學盒6內(nèi)的彎曲部13d。
導管13b在反射型液晶面板61的長邊方向通過開口 32G、32B和32R連接到光學盒6上。
將開口 32G、 32B和32R開口面積(截面面積)設定得盡可能小，但是，不造成過分大的空氣阻力。這是因為，當將觸及冷卻對向物的空氣的流速設定得盡可能大時，冷卻能力得到改善。因為作為冷卻風在導管13b中流動的空氣，即使在其被吸入光學盒6之后，也可以保持高的流速，所以，對于降低開口 32G、 32B和32R的開口面積是有利的。
因此，本實施例在作為外部空氣吸入部的吸氣口 21a與導管13b之間設置具有大的空間的腔室13a，并一度降低已經(jīng)通過吸氣口 21a和除塵過濾器36的流入空氣的流速。借此，使已經(jīng)通過除塵過濾器36的大部分塵埃失速，被限制在腔室13b內(nèi)，防止其滲入到導管13b內(nèi)。從腔室13a到具有比腔室13a小的截面面積的導管13b的空氣，其流速被加速，通過開口 32G、 32B和32R流入光學盒6。流入光學盒6的空氣以高的速度圍繞諸如反射型液晶面板61和四分之一波片62等光學元件流動，有效地冷卻這些光學元件。
在腔室13a內(nèi)失速的塵埃向腔室13a的底面下落。從而，如圖8所示，當在腔室13a的底面上設置諸如粘結(jié)劑和帶電片等塵埃捕獲構(gòu)件時，能夠可靠地防止塵埃滲入到導管13b內(nèi)。
如上所述，通過吸氣口 21a滲入外殼的塵埃首先被除塵過濾器36捕獲，其次，由于失速和下落，被腔室13a捕獲。進而，滲入到導管13b內(nèi)的塵埃與在導管13b中設置在開口 32R、 32G和32B附近的彎曲部13d的壁面碰撞，由于作用在壁面與塵埃之間的靜電力和分子間力，被吸引和粘附在作為第三捕獲器的壁面上。從而，即使當塵埃滲入光學盒6時，塵埃也非常微細，其量也很??；由于以高流速在光學盒6內(nèi)流動的空氣和光學系統(tǒng)冷卻風扇12，塵埃極為可能被排出到光學盒6的外部。
另外，即使這種小的塵埃粘附在四分之一波片62上，由于投射光學系統(tǒng)相對于四分之一波片62處于足夠的散焦狀態(tài)，所以塵埃的圖像不會出現(xiàn)在屏幕上的投射圖像中。
下面描述本實施例的一個設計例。因為用于保持除塵過濾器36的多個肋，吸氣口 21a的有效截面面積小，假定從吸氣口21a流入的空氣的流速約為0.6m/s。該流速只能使吸氣口 21a附近的浮塵與來自于吸氣口 21a的空氣一起^皮吸入。
假定除塵過濾器36的有效截面面積比吸氣口 21a的有效截面面積小大約30%，則通過除塵過濾器36的空氣的流速約為1.0m/s。
在這種條件下，可以將具有大的截面面積的腔室13a內(nèi)的空氣的流速設定成等于或小于0.3m/s。這接近于靜止無風的狀態(tài)，塵埃不大會流向?qū)Ч?3b。
可以將導管13b設定得具有等于或者小于腔室13a的最大截面面積的一半的截面面積。換句話說，可以將腔室13a在B方向的最大截面面積設定成大到導管13b與腔室13a之間的連接部13c在B方向的截面面積的兩倍。借此，空氣在導管13b內(nèi)的流速變成0.7m/s到1.0m/s。
已經(jīng)滲入到導管13b內(nèi)的塵埃當通過導管13b的彎曲部時與壁面碰撞，并由于作用到壁面與塵埃之間靜電力和分子間力而粘附在壁面上。約0.7m/s至約1.0m/s的流速難以將塵埃分離，從而可以想到，很少有塵埃滲入光學盒6。
可以將通過導管13b并滲入到光學盒6內(nèi)的空氣的流速設定得高達2.0m/s至2.5m/s。在這種情況下，可以將開口 32G、 32B和32R的總截面面積設定為小到腔室13a的最大截面面積的大約五分之一。
光學盒6中的高速空氣流起著有效地冷卻諸如反射型液晶面板61和四分之一波片62等光學元件的作用，并強制地將已經(jīng)滲入光學盒6的塵埃除去。
本實施例存在著塵埃特別地粘附在四分之一波片62的表面上的問題。然而，將在四分之一波片62的表面上流動的空氣形成層流狀態(tài)，通過將四分之一波片62的表面制成平面、并除去表面附近的粗糙部分，使得塵埃很少粘附在四分之一波片62的表面上。能夠粘附在四分之一波片62的表面上的塵埃具有不能在屏幕上看出的0.005mm或者更小的尺寸。
因為本實施例在吸氣口 21a與導管13b之間設置腔室13a，可以使從吸氣口 21a吸入的空氣的流速小于導管13b內(nèi)的流速。借此，可以減少通過除塵過濾器36的塵埃的量，并且可以將已經(jīng)通過除塵過濾器36的塵埃限制在腔室13a內(nèi)。因此，可以實現(xiàn)具有高的防塵特性和冷卻特性的投影儀。
另外，光學系統(tǒng)冷卻風扇12在光學盒6的下游吸氣，從而需要配置在外殼內(nèi)；因為將其制成吸取外部空氣的結(jié)構(gòu)，所以，能夠以低的旋轉(zhuǎn)速度進行驅(qū)動。從而，對于降低投影儀的噪音是有利的。
圖9表示示意地表示在根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的投影儀中在B方向上的腔室13a與導管13b之間的截面面積的關(guān)系。本實施例的冷卻結(jié)構(gòu)具有和第一個實施例基本上相同的結(jié)構(gòu)。從而，對于在本實施例中與第 一個實施例共同的或者具有共同作用的元件，賦予和第一個實施例相同的參考標號。
在本實施例中，吸氣口 21a設置在外殼的側(cè)面上。即使在本實施例中，也和第一種實施例類似，將腔室13a設置在
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并具有大的空間。更具體地說，將在腔室13a與導管13b之間的連接部13c處、在與空氣向?qū)Ч?3b的流入方向(箭頭A方向)垂直的方向B上的腔室13a的截面面積設定得大于連接部13c的截面面積?？梢詫⑶皇?3a的最大截面面積設定得大到連接部13c的截面面積的兩倍。
從而，如第一個實施例中描述的那樣，當空氣流入腔室13a時，流速變得小于通過吸入口 21a和除塵過濾器36的空氣的流速。從而，已經(jīng)通過除塵過濾器36的大部分塵埃被限制在腔室13a內(nèi)，防止其滲入導管13b。
然后，流速已經(jīng)在腔室13a內(nèi)降低的空氣流入導管13b。因為導管13b在B方向上的截面面積小于腔室13a在B方向上的截面面積，所以，流入導管13b的空氣的流速高于在腔室13a中的流速。導管13b中的空氣通過開口 32G、 32B和32R(盡管在圖中只表示出開口 32B )流入光學盒6。導管13b設有多個彎曲部13d，能夠使進入導管13b的塵埃粘附到彎曲部13d的壁面上。
流入光學盒6的空氣以高速在諸如反射型液晶面板61和四分之一波片62等光學部件周圍流動，有效地冷卻這些光學元件，并通過光學系統(tǒng)冷卻風扇12被抽出到光學盒6的外部。
因此，即使當吸氣口 21a設置在外殼側(cè)面時，也能夠?qū)⑶皇?3a設置在吸氣口 21a與導管13b之間，通過利用降低的空氣流速獲得防塵效果。
與第一個實施例類似，本實施例適合于這樣的投影儀即，在所述投影儀中，很難在外殼底面上的投射透鏡鏡筒5的下方設置吸氣口
2121a，或者在投射透鏡鏡筒5的側(cè)面上在縱向方向上設置大的腔室13a。
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室13a的形狀，以及在腔室13a與導管13b之間在B方向上的截面面積的關(guān)系。
對于在本實施例中與第一個實施例的共同的和具有共同的作用的元件，賦予和第一個實施例相同的參考標號。
即使在本實施例中，也將腔室13a在腔室13a與導管13b之間的連接部13c處、沿著與空氣流入導管13b的方向(箭頭A的方向)垂直的B方向上的截面面積設定得大于連接部13c的截面面積?？梢詫⑶皇?3a的最大截面面積設定得大到連接部13c的截面面積的兩倍。
當已經(jīng)流過吸氣口 21a和除塵過濾器36的空氣的部分直接流入導管31b內(nèi)時，該部分空氣不受由腔室13a造成的流速降低影響，并保持高的流速。從而，在吸氣口 21a的外部存在著這樣的區(qū)域在該區(qū)域內(nèi)空氣流向吸氣口 21a，從吸氣口 21a滲入的塵埃的量增加。
為了避免這種現(xiàn)象，本實施例在腔室13a (或者吸氣口 21a與導管13b之間的空間)上，作為阻力部設置阻力板13e，用于降低通過吸氣口 21a和除塵過濾器36的空氣的部分的流速。當設置阻力板13e時，可以使通過整個吸氣口 21a和除塵過濾器36的空氣的流速均勻。術(shù)語"均勻"表示不僅完全的相等(均勻)而且比沒有阻力板13e的情況更均勻。
另外，當設置阻力板13e時，導管13b的入口 (連接部13c)相對于腔室13a而言位于入口 21a的相反側(cè)。從而，已經(jīng)通過吸氣口 21a和除塵過濾器36的所有空氣通過腔室13a，并經(jīng)受流速降低的作用。從而，已經(jīng)通過除塵過濾器36的大部分塵?？梢员幌拗圃谇皇?3a內(nèi)，可以防止?jié)B入導管13b。
阻力板13e可以是以能夠?qū)σ呀?jīng)通過吸氣口 21a和除塵過濾器36的空氣的一部分進行導向并使之通過腔室13a的方式?jīng)Q定其流動方向的壁。
然后，流速已經(jīng)在腔室13a中降低的空氣流入導管13b。因為導管13b在B方向上的截面面積小于腔室13a在B方向上的截面面積，所以，流入導管13b的空氣的流速高于在腔室13a中的流速。在導管13b中的空氣通過開口 32G、 32B和32R流入光學盒6。導管13b設有多個彎曲部13d，已經(jīng)進入導管13b的塵?？梢员徽掣皆趶澢?3d的壁面上。
流入光學盒6的空氣以高速在諸如反射型液晶面板61和四分之一波片62等光學元件的周圍流動，有效地冷卻這些光學部件，并通過光學系統(tǒng)冷卻風扇12排出到光學盒6的外部。
與第一個實施例類似，本實施例適合于這樣的投影儀在所述投影儀中，很難在位于外殼底面上的投射透鏡鏡筒5的下方設置吸氣口21a，或者在投射透鏡鏡筒5的側(cè)面上沿縱向方向設置大腔室13a。
另外，因為在本實施例中，在位于空氣剛剛從腔室13a流入導管13b之后的第一彎曲部13d處，空氣的流動方向改變，所以，彎曲部13d對空氣流起著阻力的作用。然而，在從腔室13a剛剛流入導管13b之后，空氣具有低的流速，由流動方向的變化引起的阻力增加的影響小。
已經(jīng)參照典型的實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應當理解，本發(fā)明并不局限于所揭示的典型的實施例。下面所附的權(quán)利要求給出最廣泛的解釋，并包括所有的改型和等效的結(jié)構(gòu)和功能。
2權(quán)利要求
1.一種圖像投射裝置，利用來自于光源的光照射用于形成原始圖像的成像元件，并將來自于所述成像元件的光投射到被投射屏上，所述圖像投射裝置包括外殼，所述外殼具有帶有除塵過濾器的吸氣口；風扇，該風扇配置在所述成像元件的下游側(cè)，并用于將空氣通過所述吸氣口吸入所述外殼；導管，用于將從所述吸氣口吸入的空氣引導入容納所述成像元件的空間；以及腔室，所述腔室設置在所述吸氣口與所述導管之間，其中，在所述腔室與所述導管之間的連接部處、在與空氣流入到所述導管內(nèi)的方向垂直的方向上的所述腔室的截面面積大于所述連接部的截面面積。
2. 如權(quán)利要求1所述的圖像投射裝置，其特征在于，所述腔室的 截面面積大到所述連接部的截面面積的兩倍。
3. 如權(quán)利要求1所述的圖像投射裝置，其特征在于，所述腔室具 有阻力部，用于通過降低空氣的通過所述吸氣口的部分的流速使空氣 的流速均勻化。
4. 如權(quán)利要求1所述的圖像投射裝置，其特征在于，所述腔室具 有塵埃捕獲器，用于捕獲塵埃。
5. 如權(quán)利要求1所述的圖像投射裝置，其特征在于，所述導管包 括彎曲部。
6. 如權(quán)利要求1所述的圖像投射裝置，其特征在于，所述導管相 對于容納成像元件的空間沿著長邊方向連接到所述成像元件上。
7. —種圖像投射裝置，利用來自于光源的光照射用于形成原始圖 像的成像元件，并將來自于所述成像元件的光投射到被投射屏上，所 述圖像投射裝置包括外殼，所述外殼具有帶有除塵過濾器的吸氣口；風扇，該風扇配置在成像元件的下游側(cè)，并用于將空氣通過所述吸氣口吸入所述外殼；導管，用于將從所述吸氣口吸入的空氣引導入容納所述成像元件 的空間；腔室，所述腔室設置在所述吸氣口與所述導管之間；以及 阻力部分，所述阻力部分設置在所述吸氣口與所述導管之間，用 于通過降低空氣的通過所述吸氣口的部分的流速，使空氣的流速均勻。
8. —種圖像投射裝置，將來自成像元件的光投射到被投射屏上， 所述圖像投射裝置包括外殼，所述外殼具有吸氣口；風扇，該風扇配置在所述成像元件的下游側(cè)，并用于將空氣通過 所述吸氣口吸入所述外殼；導管，用于將從所述吸氣口吸入的空氣引導入容納所述成像元件 的空間；腔室，所述腔室設置在所述吸氣口和所述導管之間，其中，在所述腔室與所述導管之間的連接部處、在與空氣流入到所述導管內(nèi)的方向垂直的方向上的所述腔室的截面面積大于所述連接部的截面面積。
9. 一種圖像投射裝置，將來自成像元件的光投射到被投射屏上， 所述圖像投射裝置包括外殼，所述外殼具有吸氣口；風扇，該風扇配置在所述成像元件的下游側(cè)，并用于將空氣通過 所述吸氣口吸入所述外殼；導管，用于將從所述吸氣口吸入的空氣引導入容納所述成像元件 的空間；腔室，所述腔室設置在所述吸氣口和所述導管之間， 阻力部分，所述阻力部分設置在所述吸氣口與所述導管之間，用 于通過降低空氣的通過所述吸氣口的部分的流速，使空氣的流速均勻。
10. —種圖像顯示系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任何一項所述的圖像投射裝置；以及 圖像提供裝置，用于向所述圖像投射裝置提供圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種圖像投射裝置，利用來自于光源的光線照射用于形成原始圖像的成像元件，并將來自于所述成像元件的光投射到被投射屏上，所述圖像投射裝置包括外殼，所述外殼具有帶有除塵過濾器的吸氣口；風扇，該風扇用于通過所述吸氣口將空氣吸入所述外殼；導管，用于將從所述吸氣口吸入的空氣引導入容納所述成像元件的空間；以及腔室，所述腔室設置在所述吸氣口與所述導管之間，其中，在所述腔室與所述導管之間的連接部處、在與空氣流入到所述導管內(nèi)的方向垂直的方向上的所述腔室的截面面積大于所述連接部的截面面積。
文檔編號G03B21/16GK101493641SQ20091000971
公開日2009年7月29日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
發(fā)明者田中秀知, 田中純一 申請人:佳能株式會社