圖像投射裝置和圖像顯示系統的制作方法

專利名稱：圖像投射裝置和圖像顯示系統的制作方法
技術領域：
0001本發明涉及一種圖像投射裝置，例如具有排氣扇的液晶投
影儀。
背景技術：
0002在圖像投射裝置(在下文中被稱為投影儀)中，布置有變 成熱源的許多部件。所述熱源包括光源燈、光調制元件例如液晶面板、 光學部件例如光學元件、電氣部件例如電源鎮流器和CPU。在這些部 件中，特別地光源燈產生大量的熱，這大大影響了其他部件的冷卻。 所以，必須有效地將來自光源燈的熱排出到投影儀之外。
0003在另一方面，從提供給投影儀的排氣出口的光泄漏導致諸 如使用戶炫目和降低被投射圖像的對比度的問題。所以，在投影儀中 的排氣出口附近，理想的構造是在允許排熱空氣平順地通過的同時防 止光泄漏。
0004日本專利特開No.2005-25035公開了 一種導管(直型導管)，
流入開口和流出開口彼此平行地設在其中并且均具有S形的多個氣窗 設在其中。使用包括氣窗的這樣的導管允許平順地排出冷卻光源燈的 空氣，同時阻止從光源燈泄漏光。
0005與此同時，由于需要進一步減小投影儀的尺寸，使用諸如 圖8中所示的彎型導管的冷卻結構越來越多地用于代替諸如日本專利 特開No.2005-25035中7>開的直型導管的冷卻結構。
0006參考圖8,冷卻空氣W1從冷卻風扇(未顯示)提供給光 源燈101。穿過燈101的內部和外周邊以冷卻它的空氣(氣流)WA 和空氣(氣流)WC流入導管127中。導管127是彎型導管，其具有 彼此非平行地形成的流入開口和流出開口 。流入導管127中的氣流
WA和WC變成氣流WB和WD,所述氣流WB和WD的流動方向由 導管壁表面127a改變以朝著排氣風扇118被引導。排氣風扇118然后 將空氣WB和空氣WD排出到投影儀的外部，
0007然而，當使用這樣的彎型導管127時，由于流入導管127 中的氣流WA和WC的慣性力的作用，產生了從導管127朝著排氣風 扇118流出的氣流WB和WD的流速的不均勻。也就是說，沿著導管 壁表面127a流動的氣流WB的流速變得高于流過遠離導管壁表面 127a的區域的氣流WD的流速。
0008流速的這種不均勻增加了排氣風扇(軸流式風扇)118中 產生的噪聲。
0009圖9顯示了排氣風扇118的截面。如上所述，從導管127 朝著排氣風扇118流動的氣流WB具有比氣流WD更高的流速。當排 氣風扇118旋轉時，每個葉片沿排氣風扇118的旋轉方向的遠端118Fa 垂直地切割相應氣流WB和WD。
0010在該情況下，當葉片的遠端118Fa完成切割具有較低流速 的氣流WD并且開始切割具有較高流速的氣流WB時，它撞擊氣流 WB的側面，由此產生風吼聲。該風吼聲在"葉片的數量x它的轉速" 的整數倍的頻率下具有峰值，從而導致噪聲。
0011被吸入排氣風扇118中的氣流WB和WD的流速的差異 也改變每個氣流和經過該氣流的葉片之間的攻角，由此在葉片的表面 上產生氣流分離。這產生紊流噪聲并且由此增加噪聲，還降低風扇的 P (壓力)-Q (流量)特性，由此阻礙排氣風扇118的正常操作。

發明內容
0012本發明提供了 一種圖像投射裝置，其中當使用彎型導管朝 著排氣風扇引導空氣時空氣的流速不均勻可以減小。
0013根據本發明的一個方面，本發明提供了 一種圖像投射裝置， 其包括布置在所述裝置內部的生熱元件，將冷卻所述生熱元件的空氣 排出到所述裝置的外部的排氣風扇，和將空氣從所述生熱元件引導到
所述排氣風扇的導管。所述導管的流出開口沿著與空氣流入導管的流 入開口的方向不同的方向被定向。至少一個空氣引導壁設在所述導管 內部，在沿著空氣的流入方向和流出方向延伸的橫截面內形成多個氣 流路徑。
0014根據本發明的另一方面，本發明提供了一種圖像顯示系統， 其包括以上的圖像投射裝置，和將圖像信息提供給所述圖像投射裝置 的圖像提供裝置。
0015從以下描述和附圖將顯而易見本發明的其他方面。


0016圖l是顯示作為本發明的第一實施例(實施例1)的液晶 投影儀中的冷卻結構的一部分的截面圖。
0017圖2是顯示實施例1的冷卻結構的一部分的透視圖。
0018圖3是顯示作為本發明的第二實施例(實施例2)的液晶 投影儀中的冷卻結構的一部分的截面圖。
0019圖4是顯示作為本發明的第三實施例(實施例3)的液晶 投影儀中的冷卻結構的一部分的截面圖。
0020圖5是顯示實施例1的液晶投影儀的整個構造的分解透視圖。
0021圖6顯示了實施例1的液晶投影儀的光學構造的俯視和側 視圖。
0022圖7是顯示實施例1的液晶投影儀中的冷卻氣流的俯視平 面圖。
0023圖8是顯示常規的燈冷卻結構的圖示。
0024圖9是解釋風吼聲在風扇中產生的原理的圖示。
0025圖IO是顯示光源燈的示意性構造的截面圖。
具體實施例方式
0026在下文中將參考附圖描述本發明的典型實施例。[實施例1]
(投影儀的總體構造)
0027圖5顯示了作為本發明的第一實施例(實施例1)的液晶 投影儀(圖像投射裝置)的構造。
0028在該圖中，參考數字1指示光源燈(在下文中被簡稱為 "燈，，)，其在該實施例中是超高壓水銀放電燈。然而，除了超高壓水銀 ;故電燈以外的》丈電燈可以用作燈1，例如卣素燈、氯燈和金屬囟化物 燈。
0029參考數字2指示保持燈1的燈座，3指示防爆玻璃，并且 4指示玻璃保持器。參考符號a指示照明光學系統，其將來自燈l的 光變換成具有均勻亮度分布的準直光。參考符號p指示顏色分離/組合 光學系統。顏色分離/組合光學系統P將來自照明光學系統a的光分離 成紅(R)光分量、綠(G)光分量和藍(B)光分量，將它們分別引 導到用于R、 G和B的液晶面板，然后組合來自液晶面板的光分量。
0030參考數字5指示投射透鏡筒，其將來自顏色分離/組合光 學系統p的光投射到未顯示的投射表面例如屏幕上。隨后描述的投射 光學系統容納在投射透鏡筒5中。
0031參考數字6指示光盒，所述光盒容納燈l、照明光學系統 a和顏色分離/組合光學系統P，并且投射透鏡筒5固定到所述光盒。 光盒6具有形成于其上的燈罩部分6a，該燈罩部分圍繞燈l。
0032參考數字7指示光盒蓋，該光盒蓋覆蓋容納照明光學系統 a和顏色分離/組合光學系統P的光盒6。參考數字8指示PFC (功率 因數校正)電源板，該電源板從商用電源產生用于每個電路板的DC 電力。參考數字9指示電源濾板，并且10指示鎮流器電源板，該鎮流 器電源板與PFC電源板8—起驅動(點亮)燈l。
0033參考數字11指示控制板，該控制板驅動液晶面板并且用 來自PFC電源板8的電力控制燈1的發光。
0034參考數字12A和12B分別指示第一和第二光學系統冷卻 風扇，所述冷卻風扇通過隨后描述的形成于下外殼21中的空氣入口
21a吸入空氣以冷卻設在顏色分離/組合光學系統p中的光學元件，例 如液晶面板和偏振片。
0035參考數字13指示第一 RGB導管，其將來自第一和第二 光學系統冷卻風扇12A和12B的冷卻氣流引導到顏色分離/組合光學 系統P中的光學元件。
0036參考數字14指示燈冷卻風扇，其將吹送氣流送到燈1以 冷卻它。參考數字15指示第一燈導管，其保持燈冷卻風扇14并且將 冷卻氣流引導到燈l。參考數字16指示第二燈導管，其保持燈冷卻風 扇14并且與第一燈導管15 —起形成導管。
0037參考數字17指示電源冷卻風扇，其通過形成于下外殼21 中的空氣入口 21b吸入空氣，從而在PFC電源板8和鎮流器電源板 10內循環冷卻氣流以冷卻它們。參考數字18指示排氣風扇，該排氣 風扇經由隨后描述的形成于第二側板24中的排氣出口 24a排出已經從 燈冷卻風扇14提供給燈1并且其溫度通過冷卻燈1而增加的空氣。
0038下外殼21容納燈1、，光盒6、電源系統板8-10、控制 板11等。
0039參考數字22指示上外殼，其覆蓋容納光盒6等的下外殼 21。參考數字23指示第一側板，其與第二側板24—起覆蓋由殼體21 和22形成的側開口。下外殼21具有形成于其中的上述空氣入口 21a 和21b，并且側板24具有形成于其中的排氣出口 24a。下外殼21、上 外殼22、第一側板23和第二側板24構成投影儀的底盤(殼體)。
0040參考數字25指示接口板，用于接收各種信號的連接器安 裝在所述接口板上，并且26指示附連到第一側板23的內面的接口增 強板。
0041參考數字27指示排氣導管，其將來自燈l的加熱排氣引 導到排氣風扇18以防止排氣在底盤中擴散。
0042參考數字28指示燈蓋。燈蓋28可拆卸地設在下外殼21 的底部上并且通過未顯示的螺釘固定到那里。參考數字29指示設置調 節腿。設置調節腿29固定到下外殼21,并且它的腿29a的高度是可
調節的。腿29a的高度的調節允許投影儀的傾斜角的調節。
0043參考數字30指示RGB進氣板，其保持未顯示的過濾器， 所述過濾器附連到形成于下外殼21中的空氣入口 21a的外部。
0044參考數字31指示保持顏色分離/組合光學系統p的棱鏡基 座。參考數字32指示盒側蓋，其具有用于引導來自第一和第二光學系 統冷卻風扇12A和12B的冷卻氣流的導管形部分，以用于冷卻顏色分 離/組合光學系統p中的光學元件和液晶面板。參考數字33指示第二 RGB導管，其與盒側蓋32—起形成導管。
0045參考數字34指示RGB板，從布置在顏色分離/組合光學 系統P中的液晶面板延伸的柔性板連接到所述RGB板，并且所述RGB 板連接到控制板ll。
0046參考數字35指示RGB蓋，其防止電噪聲進入RGB板。
(光學構造)
0047接著，將參考圖6描述由上述燈1、照明光學系統a、顏 色分離/組合光學系統P和投射透鏡筒(投射光學系統)5形成的整個 光學系統的構造。圖6顯示了光學系統的水平截面和豎直截面。
0048在圖中，參考數字41指示放電發光管(在下文中被簡稱 為"發光管，，)，其發出帶有連續光譜的白光，并且42指示反射器，其 具有凹面鏡以沿預定方向聚集來自發光管41的光。發光管41和反射 器42構成燈1。
0049參考數字43a指示第一柱狀陣列，其通過布置均沿圖中的 左邊所示的水平方向具有折射能力的多個柱面透鏡單元形成，并且 43b指示第二柱狀陣列，其具有對應于第一柱狀陣列43a的各個透鏡 單元的多個柱面透鏡單元。參考數字44指示紫外線吸收過濾器，并且 45指示偏振變換元件，其將非偏振光變換成具有預定偏振方向的偏振 光。
0050參考數字46指示前壓縮器，其由沿圖中的右邊所示的豎 直方向具有折射能力的柱面透鏡形成。參考數字47指示反射鏡，其將 來自燈1的光軸彎曲大致90度(更詳細地說，彎曲88度)。
0051參考數字43c指示第三柱狀陣列，其通過布置均沿豎直方 向具有折射能力的多個柱面透鏡單元形成。參考數字43d指示第四柱 狀陣列，其具有對應于第三柱狀陣列43c的各個透鏡單元的多個柱面 透鏡單元。
0052參考數字50指示濾色器，其將特定波長范圍的色光返回 到燈1以用于將顏色坐標調節到預定值。參考數字48指示聚光透鏡。 參考數字49指示后壓縮器，其由沿豎直方向具有折射能力的柱面透鏡 形成。上述部件構成照明光學系統a。
0053參考數字58指示二向色鏡，其反射藍光(B:例如430nm 至495nm)和紅光(R:例如590nm至650nm )波長范圍的光并且透 射綠光(G:例如505nm至580nm )波長范圍的光。參考數字59指 示用于G的入口側偏振片，其包括附連在透明基板上并且僅僅透射P 偏振光的偏振元件。參考數字60指示第一偏振光束分離器，其具有由 多層膜形成的偏振分離表面。偏振分離表面透射P偏振光并且反射S 偏振光。
0054參考數字61R、 61G和61B分別指示用于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，每個 液晶面板是反射和圖像調制進入光的光調制元件(或圖像形成元件)。 參考數字62R、 62G和62B分別指示用于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。
0055參考數字64a指示補償濾色器，其將橙色光返回到燈1 以用于增強紅色的顏色純度。參考數字64b指示用于R和B的入口側 偏振片，其包括附連在透明基板上并且僅僅透射P偏振光的偏振元件。
0056參考數字65指示色選擇性相位板，其將R光的偏振方向 變換卯度并且不變換B光的偏振方向。參考數字66指示第二偏振光 束分離器，其具有透射P偏振光并且反射S偏振光的偏振分離表面。
0057參考數字68B指示用于B的出口側偏振片，其僅僅透射 B光的S偏振光分量。參考數字68G指示用于G的出口側偏振片，其 僅僅透射G光的S偏振光。參考數字69指示二向色棱鏡，其透射R
光和B光并且反射G光。
0058從二向色鏡58到二向色棱鏡69的上述部件構成顏色分離 /組合光學系統P。
0059在該實施例中，偏振變換元件45將P偏振光變換成S偏 振光。P偏振光和S偏振光在這里相對于偏振變換元件45處的光的偏 振方向描述。在另一方面，相對于第一和第二偏振光束分離器60和 66處的偏振方向考慮進入二向色鏡58的光，該光被稱為P偏振光。 盡管從偏振變換元件45射出的光是S偏振光，S偏振光當它進入二向 色鏡58時被定義為P偏振光。
(光學作用)
0060接著，將描述光學作用。從發光管41發出的光沿預定方 向由反射器42聚集。反射器42具有拋物面的形狀，并且來自拋物表 面的焦點的光通量被變換成平行于拋物面的對稱軸的光通量。然而， 由于發光管41中的光源不是理想的點光源并且具有有限尺寸，因此被 聚集的光通量包含不與拋物面的對稱軸平行的大量分量。
0061光通量通過防爆玻璃3進入第一柱狀陣列43a。進入第一 柱狀陣列43a的光通量根據柱狀陣列的柱面透鏡單元的數量被分成多 個光通量并且由此被聚集以形成多個光通量，每個光通量具有帶狀的 形狀并且這些光通量沿豎直方向排列。這些光通量穿過紫外線吸收過 濾器44和第二柱狀陣列43b,并且然后在偏振變換元件45附近形成 光源的多個圖像。
0062偏振變換元件45由偏振分離表面、反射表面和半波片構 成。每個光通量進入對應于它的行的偏振分離表面并且被分離成透射 通過偏振分離表面的P偏振光分量和從偏振分離表面反射的S偏振光 分量。因此，具有相同偏振方向的多個光通量從偏振變換元件45射出。
0063由偏振變換元件45變換成偏振光通量的多個光通量由前 壓縮器46壓縮，由反射鏡47反射88度，并且然后進入第三柱狀陣列 43c。
0064進入第三柱狀陣列43c的每個光通量根據柱狀陣列的柱面
透鏡單元的數量被分成多個光通量并且由此被聚集以形成多個光通 量，每個光通量具有帶狀的形狀并且這些光通量沿豎直方向布置。所
述多個光通量穿過第四柱狀陣列43d和聚光透鏡48，并且然后進入后 壓縮器49。
0065通過前壓縮器46、聚光透鏡48和后壓縮器49的光學作 用，由所述多個光通量形成的矩形圖像彼此重疊以形成具有均勻亮度 的矩形照明區域。每個反射型液晶面板61R、 61G和61B布置在所述 照明區域中。
0066由偏振變換元件45變換的S偏振光照射在二向色鏡58 上。透射通過二向色鏡58的G光的光路將在下文中描述。
0067透射通過二向色鏡58的G光進入入口側偏振片59。在由 二向色鏡58分離之后G光仍然作為P偏振光(相對于偏振變換元件 45的S偏振光)。G光從入口側偏振片59射出，作為P偏振光進入第 一偏振光束分離器60，并且然后透射通過偏振光束分離器的偏振分離 表面到達反射型液晶面板61G。
0068圖像提供裝置80 (例如個人電腦、DVD播放器和電視調 諧器)連接到投影儀的IF板25。控制電路ll基于從圖像提供裝置80 輸入的圖像(視頻)信息驅動反射型液晶面板61R、 61G和61B并且 導致它們形成各個顏色的原始圖像。因此，進入每個反射型液晶面板 的光根據原始圖像被調制(圖像調制)并且從那里被反射。投影儀和 圖像提供裝置80構成圖像顯示系統。
0069反射型液晶面板61G圖像調制G光并且反射它。經圖像 調制的G光的P偏振光分量再次透射通過第一偏振光束分離器60的
偏振分離表面并且由此朝著光源返回以從用于投射的光中去除。在另 一方面，經圖像調制的G光的S偏振光分量作為用于投射的光由第一 偏振光束分離器60的偏振分離表面朝著二向色棱鏡69反射。
0070在所有偏振光分量被變換成P偏振光的狀態下(在黑色 顯示狀態下)，將設在第一偏振光束分離器60和反射型液晶面板61G 之間的四分之一波片的慢軸調節到預定方向可以減小在第一偏振光束分離器60和反射型液晶面板61G中導致的偏振狀態干擾的影響。
0071從第一偏振光束分離器60射出的G光作為S偏振光進入
二向色棱鏡69，并且然后由二向色棱鏡69的二向色膜表面反射以到
達投射透鏡筒5。
0072由二向色鏡58反射的R光和B光的光路將在下文中描述。
由二向色鏡58反射的R光和B光進入補償濾色器64a。在由二向色
鏡58分離之后R光和B光仍然作為P偏振光。R光和B光通過補償
濾色器64a以去除其中的橙色光分量，通過入口側偏振片64b，并且
然后進入色選擇性相位板65。
0073色選擇性相位板65具有僅僅將R光的偏振方向旋轉90
度的功能。因此，R光和B光分別作為S偏振光和P偏振光進入笫二
光束分離器66。
0074作為S偏振光進入第二偏振光束分離器66的R光由第二 偏振光束分離器66的偏振分離表面反射以到達反射型液晶面板61R。 作為P偏振光進入第二偏振光束分離器66的B光透射通過第二偏振 光束分離器66的偏振分離表面到達反射型液晶面板61B。
0075進入反射型液晶面板61R的R光被圖像調制并且由此被 反射。經圖像調制的R光的S偏振光分量再次由第二偏振光束分離器 66的偏振分離表面反射并且由此朝著光源返回以從用于投射的光中 去除。在另一方面，經圖像調制的R光的P偏振光分量作為用于投射 的光透射通過第二偏振光束分離器66的偏振分離表面以朝著二向色 棱鏡69前進。
0076進入反射型液晶面板61B的B光被圖像調制并且由此被 反射。經圖像調制的B光的P偏振光分量再次透射通過第二偏振光束 分離器66的偏振分離表面并且由此朝著光源返回以從用于投射的光 中去除。在另一方面，經圖像調制的B光的S偏振光分量作為用于投 射的光由第二偏振光束分離器66的偏振分離表面朝著二向色棱鏡69 反射。
0077調節分別設在第二偏振光束分離器66和相應反射型液晶
面板61R和61B之間的四分之一波片62R和62B的每個慢軸可以在 每個R光和B光的黑色顯示狀態下減小偏振狀態干擾的影響，如同G 光那樣。
0078在如此由第二偏振光束分離器66組合成一個光通量并且 然后從那里射出的R光和B光中，B光由出口側偏振片68B分析并且 然后進入二向色棱鏡69。 R光作為P偏振光無變化地透射通過偏振片 68B并且然后進入二向色棱鏡69。
0079由出口側偏振片68B進行的分析去除由于通過第二偏振 光束分離器66、反射型液晶面板61B和四分之一波片62B而導致的B 光的不必要分量。
0080進入二向色棱鏡69的R光和B光透射通過二向色棱鏡 69的二向色膜表面，與由二向色膜表面反射的G光組合，并且然后到 達投射透鏡筒5。
0081組合的R、 G和B光由投射透鏡筒5中的投射光學系統 放大和投射到投射表面(例如屏幕)上。
0082當反射型液晶面板在白色顯示狀態下操作時使用上述的光 路。在下文中將描述當反射型液晶表面在黑色顯示狀態下操作時的光 路。
0083首先，將描述G光的光路。透射通過二向色鏡58的G光 的P偏振光分量進入入口側偏振片59和第一偏振光束分離器60,透 射通過第一偏振光束分離器60的偏振分離表面，并且然后到達反射型 液晶面板61G。由于反射型液晶面板61G處于黑色顯示狀態，G光在 不進行圖像調制的情況下被反射。因此，在由反射型液晶面板61G反 射之后G光仍然作為P偏振光。所以，G光再次透射通過第一偏振光 束分離器60的偏振分離表面和入口側偏振板59，并且朝著光源返回 以從用于投射的光中去除。
0084接著，將描述R光和B光的光路。由二向色鏡58反射的 R光和B光的P偏振光分量進入入口側偏振片64b。它們從入口側偏 振片64b離開并且然后進入色選擇性相位板65。由于色選擇性相位板
65具有僅僅將R光的偏振方向旋轉90度的功能。因此，R光和B光 分別作為S偏振光和P偏振光進入第二光束分離器66。
0085作為S偏振光進入第二偏振光束分離器66的R光由第二 偏振光束分離器的偏振分離表面反射以到達反射型液晶面板61R。作 為P偏振光進入第二偏振光束分離器的B光透射通過第二偏振光束分 離器的偏振分離表面到達反射型液晶面板61B。
0086由于反射型液晶面板61R處于黑色顯示狀態，進入反射 型液晶面板61R的R光在不進行圖像調制的情況下被反射。換句話說， 在由反射型液晶面板61R反射之后R光仍然作為S偏振光。因此，R 光再次由第二偏振光束分離器66的偏振分離表面反射，透射通過入口 側偏振片64b，并且然后朝著光源返回以從用于投射的光中去除。結 果，黑色被顯示。
0087由于反射型液晶面板61B處于黑色顯示狀態，進入反射 型液晶面板61B的B光在不進行圖像調制的情況下被反射。換句話說， 在由反射型液晶面板61B反射之后B光仍然作為P偏振光。因此，B 光再次透射通過第二偏振光束分離器66的偏振分離表面，透射通過色 選擇性相位板65和入口側偏振片64b,并且然后朝著光源返回以從用 于投射的光中去除。
(冷卻結構)
0088接著，將參考圖7描述該實施例的投影儀中的冷卻結構。 如上所述，該投影儀在其中容納圖5中所示的五個風扇12A、 12B、 14、 17和18以用于在下面所述的多個氣流路徑中流動空氣，從而冷 卻它們各自的冷卻目標。
0089在由圖7中的實線箭頭指示的氣流路徑B(第一氣流路徑) 中，由燈冷卻風扇14吸入底盤中的空氣作為冷卻空氣通過導管15和 16被給送到作為生熱元件(發熱元件)的燈l。冷卻燈l的氣流被引 導到排氣導管27中以由排氣風扇18排出到底盤的外部。
0090在由圖7中的虛線箭頭指示的氣流路徑A(第二氣流路徑) 中，由第一和第二冷卻風扇12A和12B從底盤的外部吸入的空氣通過 在投射透鏡筒5下面形成的空氣入口 21a流入氣流路徑A中。第二冷 卻風扇12B被布置在投射透鏡筒5下面。
0091由該空氣形成的冷卻空氣冷卻容納在光盒6內部的顏色分 離/組合光學系統p中的光學元件。多數冷卻空氣朝著與光盒6相鄰的 PFC電源板8和鎮流器電源板10流動以冷卻安裝在這些板8和IO上 的電器件。在那之后，冷卻空氣由排氣風扇18和電源冷卻風扇17排 出到底盤的外部。
0092在由圖7中的單點劃線箭頭指示的氣流路徑C中，通過 形成于下外殼21中的空氣入口 21b(在圖7中未顯示)吸入的空氣流 入氣流路徑C中。
0093由該空氣形成的冷卻空氣與底盤內部的空氣一起通過電源 冷卻風扇17或排氣風扇18的吸力朝著鎮流器電源板10和PFC電源 板8引導。在冷卻這些板8和IO之后，冷卻空氣由電源冷卻風扇17 和排氣風扇18排出到底盤的外部。
0094將參考圖1和2詳細解釋在燈1和排氣風扇18的附近區 域形成的以上冷卻結構的一部分。
0095首先，在描述冷卻結構之前將參考圖IO描述燈I的構造。 燈1配備有用連接元件41B彼此連接的發光管41和反射器42。發光 管41包括球面發光部分41A以及第一密封部分(電極部分)41c和第 二密封部分41d (電極部分)41d，這些密封部分分別從發光部分41A 延伸到正面和背面。
0096發光管41的發光部分41A和第一密封部分41c布置在反 射器42的內側，而第二密封部分41d由連接元件41B覆蓋并且布置 在反射器42的外側(背面上)。第二密封部分41d及其周圍部將在下 文中被稱為燈1的"頸部"。
0097為了將這樣的燈l保持在良好的放電發光狀態，必須分別 將球面發光部分41A的上部41a和下部41b的溫度控制在例如從 900。C至1000。C和900士20。C的范圍內。密封部分41c和41d的溫度控 制也是必需的以將它們保持在例如不超過420。C。
0098在該實施例中，如圖1中所示，發光管41的發光部分41A 和第一密封部分41c由從燈冷卻風扇14流過圖7中所示的氣流路徑B 的冷卻空氣W1冷卻。頸部也使用空氣W3冷卻，所述空氣W3通過 排氣風扇18的抽吸作用沿著反射器42的外周邊流動。
0099參考圖1，來自燈冷卻風扇14的冷卻空氣Wl被引入反 射器42的內部。通過從發光管41的發光部分41A、第一密封部分41c 和反射器42吸熱升高溫度的空氣W2流入排氣導管27中，從而形成 從燈1到排氣風扇18的排出氣流路徑。通過從頸部吸熱升高溫度的空 氣W3也流入排氣導管27中。
0100排氣導管27是所謂的彎型導管，它的流出開口 OUT沿 著與空氣W2和W3流入導管的流入開口 IN中的方向不同的方向4皮 定向。換句話說，排氣導管27是這樣的彎型導管，其被形成為相對于 空氣W2和W3流入流入開口 IN中的方向，朝著不平行于流入開口 IN的流出開口 OUT改變空氣W2和W3的流出方向。
0101其中流出開口 OUT沿著與空氣W2和W3流入流入開口 IN中的方向不同的方向^皮定向的導管和其中流入開口 IN和流出開口 OUT彼此不平行的導管(即彎型導管)包括以下例子。
0102一個例子是這樣一種導管，其中提供基面以形成流入開口 IN的表面Sl和提供基面以形成流出開口 OUT的表面S2彼此形成一 定大小的角(例如45。或以上的角圖1中為90°)。
0103然而，其中流入開口和流出開口固有地彼此平行(但是由 于導管的制造誤差嚴格來說彼此不平行的管道)未被包括在彎型導管 中。與之相比，其中流入開口 IN和流出開口 OUT的實際形狀相對于 如圖1中所示的基面S1和S2具有凹度和凸度的導管也被稱為彎型導 管，只要基面Sl和S2形成上述的角。
0104該實施例的排氣導管27具有形成彎曲形狀的最外層壁表 面(導管壁表面)27c。其中未形成這樣的彎曲的最外層壁表面并且其
中形成具有微弧形表面的最外層壁表面的其他導管也被稱為彎型導 管，只要流入開口 IN和流出開口 OUT彼此不平行。0105在彎型排氣導管27中，空氣從流出開口 OUT流出的方 向相對于空氣流入流入開口 IN的方向變化4艮大。在這樣的情況下， 如參考圖8所描述的，由于空氣W2和W3的慣性力的作用，多數空 氣傾向于沿著導管壁表面27c遠離燈1流動。
0106然而，在該實施例中，排氣導管27在其內部帶有多個空 氣引導壁27a以用于在沿著空氣的流入和流出方向延伸的橫截面(圖 1中所示的橫截面)內形成多個氣流路徑27b。所述多個氣流路徑27b 具有彼此不同的流動路徑長度。更具體而言，氣流路徑離燈l越遠， 流動路徑長度越長。
0107在這里，當垂直于圖1的紙面的方向被定義為上和下方向 時，空氣引導壁27a從排氣導管27的上表面(頂表面)延伸到下表面 (底表面)以分隔排氣導管27的內部空間。然而，只要空氣引導壁27a 用來將在每個氣流路徑27b內流動的多數空氣引導到流出開口 OUT, 它們就可以形成排氣導管27的上表面和下表面之間的區域的至少一 部分。也就是說，彼此相鄰的氣流路徑27b的部分可以彼此連接。這 樣的構造也被看作形成于排氣導管27內、包括多個氣流路徑的一個構 造。
0108在排氣導管27內形成這樣的多個氣流路徑27b分布已經 從流入開口 IN流入多個氣流路徑27b的空氣W2和W3。即使在流入 空氣W2和W3的慣性力的作用下，分布到每個氣流路徑27b的空氣 也沿著面對各自的氣流路徑27b的空氣引導壁27a流動，也就是說， 空氣由空氣引導壁27a朝著流出開口 OUT引導。
0109這可以減小朝著排氣風扇18的整個吸氣平面從流出開口 OUT (也就是說，從多個氣流路徑27b)流出的空氣的流速的不均勻 性。換句話說，使流速均勾。因此，風吼聲或紊流在排氣風扇18的產 生被抑制，并且來自投影儀的噪聲可以被減小。
0110進一步地，抑制紊流的產生甚至在低轉速下允許燈1的充 分冷卻，而不降低排氣風扇18的特性(P-Q特性)。所以，可以實現 噪聲的進一步減小和更高的冷卻效率。
0111還是在燈1中，發光部分41A產生的熱量比頸部生成熱 量更多。所以，冷卻發光部分41A之后的空氣W2具有比冷卻頸部之 后的空氣W3更高的溫度。如果空氣W2從第二側板24的排氣出口 24a就此排出到外部，高溫空氣會吹向用戶，或者第二側板24B會被 加熱到高溫。
0112為了解決這些問題，在該實施例中，如圖2中所示，除了 用于來自燈1的空氣W2和W3的流入開口以外，另一空氣入口 27d 被提供給排氣導管27。具有比空氣W2更低的溫度的空氣W4從空氣 入口 27d流入以與空氣W2混合。這使吸入排氣風扇18中的空氣 (W2+W4)的溫度低于空氣W2的溫度，導致排出空氣的溫度降低。
0113當排氣風扇18的旋轉葉片經過固定排氣導管27的附近時， 產生干擾噪聲，從而導致噪聲升高。該干擾噪聲在"葉片的數量x它的 轉速，，的整數倍的頻率下具有峰值。在該實施例中，由于提供了延伸到 面對排氣風扇18的排氣導管27的流出開口 OUT的空氣引導壁27a， 干擾噪聲可以更容易地產生。
0114然而，在該實施例中，排氣導管27的流出開口 OUT和 空氣引導壁27a從排氣風扇18分離5mm或以上(在圖1中表示為H) 以便抑制干擾噪聲的產生。
[實施例2
0115圖3顯示了作為本發明的第二實施例(實施例2)的液晶 投影儀中的燈l和排氣風扇18附近區域的冷卻結構。與實施例1中相 同或具有類似功能的構件由與實施例1中相同的參考數字指示。
0116在反射器42內流動以冷卻發光部分41A等的空氣W2的 氣流(在該實施例中，在下文中被稱為"氣流W2")由從布置在燈1 的上游側的燈冷卻風扇14吹送的氣流和吸入排氣風扇18中的氣流的 組合形成。與之相比，用于冷卻頸部的空氣W3的氣流(在該實施例 中，在下文中被稱為"氣流W3")是吸入排氣風扇18中的氣流。
0117所以，氣流W2的流量大于氣流W3的流量。該流量差異 可以產生從排氣導管27朝著排氣風扇18的氣流的流速的不均勻。
0118在該實施例中，由多個空氣引導壁27a形成的多個氣流路 徑27b根據流入各自的氣流路徑27b中的氣流的流量具有彼此不同的 開口面積。也就是說，在氣流W2 (第一氣流)主要流入的氣流路徑 27bl的流入區域的開口面積小于氣流W3 (第二氣流)主要流入的氣 流路徑27b2的流入區域的開口面積，氣流W3的流量小于氣流W2 的流量。
0119這防止具有大流量的氣流W2僅僅流入一個氣流路徑27b 并且將氣流W2分布到一些氣流路徑27b。結果，朝著排氣風扇18的 氣流的流速的不均勻進一步被減小。為了將氣流W2分成一些部分， 空氣引導壁27a可以i殳在氣流W2的中心或其附近。
0120另一方面，在具有較小流量的氣流W3的一側，氣流路徑 27b的開口面積相對較大。這使得有可能將大部分氣流W3聚集到該 氣流路徑27b中并且朝著排氣風扇18引導它，由此減小朝著排氣風扇 18的氣流的流速的不均勻。
0121這些特征4吏流入排氣風扇18中的氣流的流速更均勻。結 果，在排氣風扇18的風吼聲或紊流的產生被抑制，并且可以實現低噪 聲投影儀。
[實施例30122圖4顯示了作為本發明的第三實施例(實施例3)的液晶 投影儀中的燈l和排氣風扇18附近區域的冷卻結構。與實施例1中相 同或具有類似功能的構件由與實施例1中相同的參考數字指示。
0123從液晶投影儀中的燈1的泄漏光給用戶帶來不愉快的感 覺。此外，照明投射表面的泄漏光降低了被投射圖像的對比度。所以， 在該實施例中，設在排氣導管27內的每個氣流引導壁27a被構造成使 得更靠近流入開口 IN而非流出開口 OUT的部分形成為壁部分27a3， 該壁部分朝著與流出開口 OUT的相對的一側延伸。在圖4中，由于 流出開口 OUT相對于流入開口 IN位于下側，壁部分27a3相對于流 入開口 IN向上延伸(也就是說，當從流入開口 IN觀察時向上)。
0124空氣引導壁27a沿空氣的流出方向在壁部分27a3的下游側上延伸。所以，每個氣流路徑27b由沿著壁部分27a3從流入開口側 延伸的第一氣流路徑部分27b3和從第一氣流路徑部分延伸到下游側 的第二氣流路徑部分27b4形成，如圖中通過用虛線圍繞它們所示。
0125從燈1的泄漏光進入排氣導管27內的第一氣流路徑部分 27b3,但是其中的多數由壁部分27a3反射并且朝著燈1返回。即使泄 漏光的一部分通過沿著氣流路徑部分27b4在空氣引導壁27a上重復反 射進入第二氣流路徑部分27b4并且朝著流出開口側前進，光也在它到 達流出開口 OUT之前通過重復反射被減弱，所以它將不會成為問題。
0126在圖4中，在沿著第二氣流路徑部分27b4延伸的每個空 氣引導壁27a的一部分中、面對第一氣流路徑部分27b3的區域中，設 有反射減小結構27e。反射減小結構27e通過結合散射片或氈片或者 通過在空氣引導壁27a上應用低反射油漆實現。
0127上述構造允許空氣的平順地排出，同時抑制來自燈1的泄 漏光通過流出開口 OUT (和排氣風扇18)射出在投影儀的外部。
0128如上所述，根據每個實施例，即使在使用彎型排氣導管時， 可以實現能夠同時獲得良好的排氣性能(即，冷卻性能)和噪聲減小 的投影儀。
0129也就是說，根據每個實施例，在彎型導管內形成多個氣流 路徑以分隔導管中的氣流可以減小由于流入導管中的空氣的慣性力而 導致的流出空氣的流速的不均勻。這抑制了風吼聲或紊流在排氣風扇 的產生，并且實現了低噪聲的小圖像投影儀。
0130此外，本發明并不限于這些實施例，而是可以在不脫離本 發明的范圍的情況下進行各種變化和修改。
0131例如，生熱元件并不限于光源燈，而是可以是光調制元件 (例如液晶面板)、構成光學系統的部件(例如光學元件)或電氣部件 (例如電源鎮流器或CPU)。
0132空氣引導壁的數量也并不限于圖1、 3和4中所示的數量， 而是可以是至少一個。
0133而且，排氣風扇并不限于軸流式風扇，而是可以是任何其
他風扇，例如西羅克(sirocco)風扇。反射型液晶面板可以由透射型 液晶面板或數字微鏡裝置(DMD)替換。
權利要求
1.一種圖像投射裝置，其包括布置在所述裝置內的生熱元件；將已經冷卻了所述生熱元件的空氣排出到所述裝置的外部的排氣風扇；和將空氣從所述生熱元件引導到所述排氣風扇的導管，其特征在于，所述導管的流出開口沿著與空氣流入該導管的流入開口的方向不同的方向被定向，并且至少一個空氣引導壁設在所述導管內，從而在沿著空氣的流入方向和流出方向延伸的橫截面內形成多個氣流路徑。
2. 根據權利要求1的圖像投射裝置，其中所述多個氣流路徑具有 彼此不同的流動路徑長度。
3. 根據權利要求l的圖像投射裝置，其中第一氣流和具有比第一 氣流更小的流量的第二氣流流入所述導管中，并且其中，在所述多個氣流路徑中，第一氣流流入的氣流路徑具有的 開口面積小于第二氣流流入的氣流路徑的開口面積。
4. 根據權利要求l的圖像投射裝置，其中所述空氣引導壁包括壁 部分，該壁部分更靠近流入開口而非流出開口并且朝著流出開口的相 對側延伸。
5. 根據權利要求1的圖像投射裝置，其中所述生熱元件是光源燈。
6. 根據權利要求1的圖像投射裝置，其中所述排氣風扇是軸流式 風扇。
7. —種圖像顯示系統，其包括 根據權利要求1 - 6中任一項的圖像投射裝置；和將圖像信息提供給所述圖像投射裝置的圖像提供裝置。
全文摘要
一種圖像投射裝置，包括布置在所述裝置內的生熱元件、將冷卻所述生熱元件的空氣排出到所述裝置的外部的排氣風扇和將空氣從所述生熱元件引導到所述排氣風扇的導管。所述導管的流出開口沿著與空氣流入該導管的流入開口的方向不同的方向被定向。至少一個空氣引導壁設在所述導管內，從而在沿著空氣的流入方向和流出方向延伸的橫截面內形成多個氣流路徑。通過使用彎型導管朝著排氣風扇引導空氣，所述裝置能夠減小空氣的流速的不均勻性。
文檔編號G03B21/16GK101354524SQ20081013348
公開日2009年1月28日 申請日期2008年7月25日 優先權日2007年7月27日
發明者野田敏之 申請人:佳能株式會社