專利名稱：投影機裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據圖像信息對至少三原色的光進行調制并合成從而生成投射
光，通過投射透鏡將影像投影到屏幕上的投影機裝置(投射型影像顯示裝置)
背景技術：
在現有的大多的投影機裝置中，用于生成三原色的光的光源采用的是金屬鹵化物 燈或超高壓水銀燈等光源燈，在基于所謂三板式的情況下，通過二向色鏡將光源燈發出的 白色光分成紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)這三原色，在根據圖像信息對該三原色進行調制并 用顏色合成棱鏡(二向色棱鏡)合成后，通過投射透鏡將影像放大顯示到屏幕上。
但是，采用這種光源燈的投影機裝置有一種在劇場、大會會場或室外使用的傾向， 在這些用途中，明亮度成為重要的課題，所以高輝度化變顯著。 為了實現這種高輝度化，雖然采用高輸出的光源燈或嘗試多燈化，但伴隨與此，發 熱問題變成一個大問題。尤其生成投射光的顏色合成光學系統的光學元件因對光源燈的射 出光進行吸光，溫度上升，從而冷卻必不可少。在這種顏色合成光學系統中，最容易受到熱 影響的是液晶光閥，若該液晶光閥的液晶面板的液晶變成高溫，從液晶狀態接近液體狀態， 則光的控制變難，結果是產生透光率下降的問題。 為了應對這樣的問題，本發明的申請人提出了一種系統，利用分隔部件將投影機 裝置的主體的內部分成第一區劃與第二區劃，在第一區劃中設置壓縮機、散熱器、減壓裝 置，而在配置有顏色合成光學系統的光學元件的第二區劃中設置冷卻器，利用該冷卻器進 行了熱交換的冷卻空氣在第二區劃內循環，對顏色合成光學系統的光學元件進行冷卻。
專利文獻1 :日本特開2008-112094號公報 在上述專利文獻1所述的冷卻系統的情況下，使用冷卻裝置對顏色合成光學系統 的光學元件進行局部強制冷卻，因此可得到高的冷卻效果。但是，投影機裝置在這種溫度對 策的同時還需要必須解決的結露對策。在上述專利文獻1中在將配置有顏色合成光學系統 的光學元件的第二區劃完全密閉，對內部完全除濕時，雖然不會產生這樣的問題，但是如果 存在微小間隙，則在運轉中含有濕度的外部氣體會浸入，在運轉停止后在顏色合成光學系 統的光學元件的表面產生結露。 另外，在內置有冷卻系統的投影機裝置中，其冷卻器(蒸發器)面對對顏色合成光 學系統進行冷卻的冷氣循環路，在裝置運轉的狀態下，冷卻器和顏色合成光學系統的溫度 變成相同。但是，若運轉停止，則由于冷卻器的熱交換率高，所以溫度馬上就開始上升，另一 方面，在顏色合成光學系統的光學元件中，尤其顏色合成棱鏡、聚光透鏡(condenser lens) 的熱容量大，所以溫度上升變慢。若成為這種狀態，則附著在冷卻器上的結露水或者結露水 儲存部的結露水開始蒸發，由此產生的水蒸氣附著在相對于冷卻器處于低溫狀態即處于露 點以下的所述光學元件的表面上，從而產生結露。 如果這樣的結露在顏色合成棱鏡、聚光透鏡的表面產生的話，則對投射光的成生 產生的影響顯著，即使在結露水蒸發了的情況下，其表面也被污染變臟或殘存附著的灰塵，這樣的話，導致投射影像的質量下降，因此不得不清掃。但是，配置有所述各光學元件的部 分構造上是狹窄的部分，所以清掃操作并不容易，即使進行清掃操作也存在損壞光學元件、 配線類的顧慮，對于該部分希望不用進行維護。
發明內容
本發明是為解決這樣的問題而提出的，其目的在于提供一種投影機裝置，該投影
機裝置根據圖像信息對至少三原色的光進行調制并合成從而得到投射光，其中，該投影機 裝置能夠有效冷卻構成用于產生投射光的顏色合成光學系統的光學元件即顏色合成棱鏡、 聚光透鏡等，并且在停止運轉后也能夠可靠防止產生結露。為此，本發明通過以下所述的各手段來解決上述問題。即，在技術方案l所述的發
明中，提供一種投影機裝置，其具有光源燈；顏色分離光學系統，其對從所述光源燈射出 的光進行分離；光調制元件，其對應于圖像信息對由所述顏色分離光學系統分離的至少三 原色的光進行調制；以及顏色合成光學系統，其對由所述光調制元件調制了的光進行合成， 其特征在于，所述投影機裝置還具有在裝置的內部作為絕熱空間形成的、配置所述顏色分 離光學系統以及所述顏色合成光學系統的絕熱室；向所述絕熱室供應由冷卻器進行了熱交 換的冷氣的冷卻室；以及在所述顏色分離光學系統以及/或者所述顏色合成光學系統上設 置的加熱機構，在裝置主體的運轉停止時，所述加熱機構起動。 技術方案2所述的發明的特征在于，在技術方案1所述的投影機裝置中，所述投影 機裝置還具有在所述絕熱室的外部配置的輔助電源，在外部電源的供應被切斷時，從所述 輔助電源向所述加熱機構供應電力。 技術方案3所述的發明的特征在于，在技術方案1或2所述的投影機裝置中，所述 投影機裝置還具有在裝置主體的運轉停止時，阻止冷氣從所述冷卻室流向所述絕熱室的擋 板機構。 發明效果 根據本發明的投影機裝置，在裝置主體的運轉停止時，使在顏色分離光學系統以 及/或者顏色合成光學系統上設置的加熱機構起動，不會使溫度成為露點以下，因此，能夠 防止由冷卻器產生的結露水的蒸發引起產生的顏色分離光學系統以及/或者顏色合成光 學系統的結露的產生。另外，在具有輔助電源的情況下，即使在投影機裝置因外部電源的供 電被切斷而停止(因停電等事故引起的異常停止)時，也能夠可靠地防止在光學元件上產 生結露。
圖1是表示本發明的投影機裝置的概略結構的俯視圖； 圖2是說明本發明的顏色合成光學系統的結構的圖； 圖3是表示本發明的冷卻機構的其他例子的圖； 圖4是表示實施本發明的顏色合成光學系統的結構的立體圖； 圖5是說明根據本發明防止結露的控制流程的圖； 圖中， P-投影機裝置
1A-光源燈IB-反射器ic-全反射鏡2-顏色合成棱鏡3R、3G、3B-液晶面板4R、4G、4B-入射側偏光板5R、5G、5B-射出側偏光板6R、6G、6B-聚光透鏡7R、7G、7B-液晶光閥io-箱型單元11-冷卻器12-送氣風扇13、14-開口部15、16-擋板(夕" >"一)機構17-壓縮機18-冷凝器19-送風風扇20-減壓器21 、22-電磁閥23、24-透光窗23a、24a_透光部件25、26-送風風扇L-投射透鏡Ml-第-二向色鏡M2-第二二向色鏡M3、M4、M5-反射鏡HM-絕熱室KM-光源室RM-冷卻室NM-散熱室CR-控制部PA-輔助電源TH1、TH2-電熱加熱器TS1 TS6-溫度傳感器
具體實施例方式
以下，基于附圖詳細說明本發明的實施方式。在以下的實施例中，基于采用了放電 型的光源燈的實施例進行了說明，但對每個三原色使用半導體激光元件的投影機裝置也可 以實施本發明，不限于光源的種類。
5
圖1是表示本發明的投影機裝置P的概略結構的圖，成為光源的均勻照明光學系 統具有金屬鹵化物燈、超高壓水銀燈燈多個(在本實施例中是4個)光源燈1A。該光源燈 1A安裝在反射器1B上，使得其射出光被反射向前方，所有的光被全反射鏡1C聚光，成為平 行光束，能夠均勻照明。 顏色分離光學系統用于將從均勻照明光學系統入射的平行光束分離成三原色 (R)、(G)、(B)，并由第一二向色鏡M1、第二二向色鏡M2以及反射鏡M3、M4、M5構成。第一二 向色鏡M1透過紅色(R)的波長帶的光，反射青綠(cyan)系的波長帶的光。透過了第一二 向色鏡M1的紅色(R)的波長帶的光的光路在反射鏡M3被改變，入射向顏色合成光學系統。
在第一二向色鏡M1被反射且光路改變了的青綠系的波長帶的光被導向第二二向 色鏡M2。該第二二向色鏡M2透過藍色(B)的波長帶的光，反射綠色(G)的波長帶的光，使 光的光路改變并入射向顏色合成光學系統。透過了第二二向色鏡M2的藍色(B)波長帶的 光的光路在反射鏡M5被改變，入射向顏色合成光學系統。 接著，顏色合成光學系統的構成要素即各光學元件如圖1所示，配置在顏色分離 光學系統的中央，因此，在顏色合成棱鏡(二向色棱鏡)2的三側面上形成有如前所述由顏 色分離光學系統生成的三原色的原色光的照射面2R、2G、2B。紅色原色光(R)通過聚光透 鏡6R照射向所述照射面2R，綠色原色光(G)通過聚光透鏡6G照射向照射面2G，藍色原色 光(B)通過聚光透鏡6B照射向照射面2B。 為了根據圖像信息對透過了所述聚光透鏡6R、6G、6B的各原色光(R) 、 (G) 、 (B)進 行調制，透過了所述聚光透鏡6R、6G、6B的各原色光(R)、 (G) 、 (B)入射向液晶光閥7R、7G、 7B。紅色(R)用的液晶光閥7R在入射側偏光板4R和射出側偏光板5R之間配置液晶面板 3R，綠色(G)用的液晶光閥7G在入射側偏光板4G和射出側偏光板5G之間配置液晶面板3G， 藍色(B)用的液晶光閥7B在入射側偏光板4B和射出側偏光板5B之間配置液晶面板3B。
在所述液晶光閥7R、7G、7B中，由于使特定的直線偏光分量入射向液晶面板3R、 3G、3B，所以在入射側偏光板4R、4G、4B使各原色光(R) 、 (G) 、 (B)的光束在規定的偏光方向 (P偏光) 一致，其P偏光被液晶面板3R、3G、3B調制后，僅調制光的S偏光分量從射出側偏 光板5R、5G、5B透過。這樣被調制了的各原色光(R) 、 (G) 、 (B)從顏色合成棱鏡2的照射面 2R、2G、2B入射，被合成而成為投射光，并從射出面2S射出，從投射透鏡L放大投影到屏幕等 上。 這樣構成的顏色分離光學系統以及顏色合成光學系統如圖1所示，在投影裝置P 的箱型單元10的內部配置有由絕熱壁DH覆蓋的絕熱室HM。進而該絕熱室HM的一部分被 絕熱壁DH1分隔開，其內部成為氣密狀態的冷卻室RM。在該冷卻室RM上設有冷卻器11，通 過該冷卻器11進行了熱交換的冷氣在送氣風扇12的作用下流向一個方向，通過開口部13、 14在絕熱室HM內循環。 所述開口部13、 14上具備擋板機構15、16，在裝置主體的運轉停止時，利用該擋板 機構15、16堵住開口部13、14，使得冷卻室RM內部的冷氣不會流入絕熱室HM，并使光學元 件的防結露處理的效率提高。而且，所述所謂的"運轉停止時"不僅包括使投影機裝置的運 轉正常停止的情況而且包括因外部電源的供電被切斷(停電等事故)引起的異常停止的情 況。另外，所述冷卻器ll雖然可以采用熱電轉換元件(珀耳帖元件)，但為了得到更高的冷 卻效果，其與蒸汽壓縮式的冷凍回路(冷凍單元)連接。
該冷凍回路可以在裝置主體的外部另行設置，在以下說明中，對內置在具有裝置主體的吸排氣功能的散熱室NM中的例子進行了說明。在圖1中，由壓縮機17壓縮的高溫高壓的制冷劑在冷凝器18的送風風扇19的作用下與外部氣體進行熱交換，溫度降低，成為低溫高壓的制冷劑。接著，在減壓器20縮窄流路而被減壓后，在冷卻器11蒸發，利用此時的吸熱作用進行冷卻。而且，電磁閥21對冷凝器18和減壓器20之間的制冷劑通路進行開閉，電磁閥22對冷卻器11和壓縮機17之間的制冷劑通路進行開閉。 這樣冷凍回路配置在散熱室NM中，構成均勻照明光學系統的光源燈1A、反射器1B、全反射鏡1C以及投射透鏡L配置在具有吸排氣功能的光源室KM中。而且，在絕熱壁DH上配置有透光窗23和透光窗24，在透光窗23上配置透光部件23a、并在透光窗24上配置透光部件24a來保持氣密狀態，其中透光窗23是為了將從均勻照明光學系統射出的平行光束引導向絕熱室HM而形成的，透光窗24是為了將從顏色合成光學系統的顏色合成棱鏡2射出的射出光引導向投射透鏡L而形成的。 本發明的投影機裝置P由于如上述那樣構成，所以當裝置主體開始運轉時，冷凍回路開始動作，在冷卻室RM生成的冷氣從通過擋板機構15、16而開放的開口部13、14向絕熱室HM循環，能夠冷卻顏色合成光學系統的顏色合成棱鏡2，聚光透鏡6R、6G、6B，液晶光閥7R、7G、7B等。 SP，在是以上說明的結構的情況下，雖然在絕熱室HM內一并冷卻顏色合成光學系統，但也可以個別地冷卻顏色合成光學系統的每個原色的各要素，這通過以下說明的結構可以實現。圖3表示這種分散冷卻方式的例子。冷氣導入口與流入側管50連接，冷氣導出口與流出側管51的出口 51A連接。而且，連通流入側管50和流出側管51的冷氣通路由三個分流管52A、52B、52C構成，從流入側管50流入的冷氣分流向三個分流管52A、52B、52C，并流向流出側管51。 顏色合成棱鏡2的照射面2R以及聚光透鏡6R、液晶光閥7R面對分流管52A的開口上部的空間。另外，顏色合成棱鏡2的照射面2G以及聚光透鏡6G、液晶光閥7G面對分流管52B的開口上部的空間。而且，顏色合成棱鏡2的照射面2B以及聚光透鏡6B、液晶光閥7B面對分流管52C的開口上部的空間。 在分流管52A、52B、52C上，在它們的一部分上設置的風扇殼體54A、54B、54C中收容有分別由電動機驅動旋轉的冷氣循環用送風機53A、53B、53C。該冷氣循環用送風機53A、53B、53C是像多葉片風扇或渦輪風扇那樣的使從軸向流入的冷氣流出向圓周方向的形式的裝置。 通過送氣風扇12和冷氣循環用送風機53A、53B、53C的運轉，冷卻室RM的冷氣從開口部13通過流入側管50，在分流管52A、52B、52C流動，經過流出側管51返回向開口部14。由此，利用由冷卻室RM的冷卻器11生成的冷氣能夠冷卻顏色合成光學系統的各要素。
根據這種結構，在液晶光閥7R、7G、7B的發熱量不同的情況下，例如通過對冷氣循環用送風機53A、53B、53C的轉速進行可變控制，使得與發熱量大的液晶光閥對應的分流管中流動的冷氣的量多，與發熱量小的液晶光閥對應的分流管中流動的冷氣的量少，從而能夠使液晶光閥7R、7G、7B成為適當的冷卻狀態。 接下來，對本發明中構成顏色合成光學系統的顏色合成棱鏡2、聚光透鏡6R、6G、6B的結露對策的結構進行說明。如前所述，顏色合成光學系統的各要素在變得低于結露水的溫度時產生結露。因此，需要始終監視顏色合成棱鏡2、聚光透鏡6R、6G、6B以及結露水的溫度。而且，在停止裝置主體的運轉，切斷電源時，顏色合成棱鏡2和聚光透鏡6R、6G、6B在結露水的溫度上升之前溫度上升是理想的狀態。 因此，在本發明中，在投影機裝置P的內部的主要部位設置溫度傳感器以及電熱加熱器，對作為顏色合成光學系統的光學元件的顏色合成棱鏡2和聚光透鏡6R、6G、6B進行加熱。即，如圖4所示，在顏色合成棱鏡2的導熱框2a上粘貼電熱加熱器TH1、在聚光透鏡6R、6G、6B的導熱框6a上粘貼電熱加熱器TH2，將各電熱加熱器TH1 、TH2連接于由控制部CR控制的輔助電源PA上。 而且，所述電熱加熱器TH1、 TH2可以采用熱電轉換元件(珀耳帖元件)，另外，還可以在顏色合成棱鏡2和聚光透鏡6R、6G、6B的表面利用氧化錫等形成薄膜的透明加熱器。另外，輔助電源PA適宜采用一次電池(干電池)或者二次電池(充電電池)等。
進而，在顏色合成棱鏡2上設置溫度傳感器TS1，在聚光透鏡6R、6G、6B上設置溫度傳感器TS2，將由各溫度傳感器TS1、 TS2、檢測出的溫度檢測信號導向控制部CR。另外，向該控制部CR中導入來自在冷卻器11的結露水儲存部上設置的溫度傳感器TS3的溫度檢測信號。由此，通過溫度傳感器TS1、TS2和溫度傳感器TS3檢測出的溫度檢測信號，能夠檢測出結露水和顏色合成棱鏡2、聚光透鏡6R、6G、6B之間的相對溫度差。 進而在本發明中，在裝置內部的光源室KM中設置溫度傳感器TS4，在絕熱室HM的透光窗23、24的附近配置溫度傳感器TS5、 TS6，將由該溫度傳感器TS5、 TS6檢測出的溫度檢測信號導向控制部CR。由此，能夠檢測出光源室KM和絕熱室HM之間的相對溫度差。另外，在本發明中，具備向透光窗23 、 24的透光部件23a、 24a送風的送風風扇25 、 26 ，使得在該透光部件23a、24b上不產生結露，該送風風扇25、26也由控制部CR控制。
本發明如此構成，以下基于圖5說明防止結露的控制的流程。本發明的投影機裝置P的運轉繼續，在為停止其運轉而切斷裝置電源的時刻Pl之前，停止從輔助電源PA向電熱加熱器TH1、TH2供電。 然后，當在投影機裝置P的運轉停止的時刻P1停止給裝置供電時，光源燈1A的發光停止，并且冷凍機的運轉停止。與此同時，送氣風扇12的動作停止，擋板機構15、16工作而堵住開口部13、 14，阻止冷氣從冷卻室RM流入絕熱室HM，并且開始從輔助電源PA向電熱加熱器TH1、 TH2供電。而且，此時，通過利用電磁閥21、22關閉冷凍回路的流路，防止高溫制冷劑流入冷卻器ll，可以防止冷卻器11的溫度上升。 溫度傳感器TS1始終監視顏色合成棱鏡2的溫度，溫度傳感器TS2始終監視聚光透鏡6R、6G、6B的溫度，溫度傳感器TS3始終監視結露水儲存部的結露水的溫度，在裝置主體的運轉停止之前，由控制部CR判斷結露水的溫度Tl是否低于顏色合成棱鏡2和聚光透鏡6R、6G、6B的溫度T2。在所述狀態下，當裝置主體的運轉停止，不加熱顏色合成棱鏡2和聚光透鏡6R、6G、6B而放置時，到目前為止被冷卻的顏色合成棱鏡2和聚光透鏡6R、6G、6B的溫度T2會緩慢上升，相對于此，結露水的溫度Tl相對地急速上升，從而在顏色合成棱鏡2和聚光透鏡6R、6G、6B上產生結露。 但是，在本發明中，由于在裝置主體的運轉停止的同時，從輔助電源PA向電熱加熱器TH1、TH2供電，所以通過其加熱，顏色合成棱鏡2和聚光透鏡6R、6G、6B的溫度T2馬上開始上升，可以保持高于結露水的溫度T1的狀態，能夠防止結露的產生。S卩，在利用投影機
8裝置P的電源開關切斷電源的情況下，或者在因事故等異常原因而導致電源被切斷，未發揮控制功能，未由擋板機構15、16堵住開口部13、 14的情況下，也可以利用輔助電源PA可靠地開始防露處理，防止結露的產生。而且，在不是因異常的原因，而是電源正常被切斷的情況下，可以取代從輔助電源PA供應的電力，將由外部電源產生的電力供應給電熱加熱器TH1、TH2。 這樣，當電熱加熱器TH1、TH2繼續加熱，由溫度傳感器TS3檢測出的結露水的溫度Tl到達接近于溫度傳感器TS4 TS6檢測出的溫度的時點時，停止從輔助電源PA向電熱加熱器TH1、TH2供電，停止送風風扇25、26的動作。這以后，由于結露水以及顏色合成棱鏡2和聚光透鏡6R、6G、6B成為與環境溫度等位的飽和狀態，所以產生結露的要因被消除。
而且，對于根據溫度傳感器TH4 TH6的檢測溫度相對判斷停止從輔助電源PA向電熱加熱器TH1、TH2供電的時刻的例子進行了說明，但也可以利用在裝置電源的供應停止的時刻工作的計時器，在經過了顏色合成棱鏡2和聚光透鏡6R、6G、6B以及結露水變成飽和溫度所需的預先設定的時間后再停止供電。
權利要求
一種投影機裝置，其具有光源燈；顏色分離光學系統，其對從所述光源燈射出的光進行分離；光調制元件，其對應于圖像信息對由所述顏色分離光學系統分離的至少三原色的光進行調制；以及顏色合成光學系統，其對由所述光調制元件調制了的光進行合成，其特征在于，所述投影機裝置還具有在裝置的內部作為絕熱空間形成的、配置所述顏色分離光學系統以及所述顏色合成光學系統的絕熱室；向所述絕熱室供應由冷卻器進行了熱交換的冷氣的冷卻室；以及在所述顏色分離光學系統以及/或者所述顏色合成光學系統上設置的加熱機構，在裝置主體的運轉停止時，所述加熱機構起動。
2. 如權利要求l所述的投影機裝置，其特征在于， 所述投影機裝置還具有在所述絕熱室的外部配置的輔助電源， 在外部電源的供應被切斷時，從所述輔助電源向所述加熱機構供應電力。
3. 如權利要求1或2所述的投影機裝置，其特征在于，所述投影機裝置還具有在裝置主體的運轉停止時，阻止冷氣從所述冷卻室流向所述絕 熱室的擋板機構。
全文摘要
提供一種投影機裝置，在其主體的電源切斷后，加熱顏色合成光學系統的主要部位的光學元件使其溫度不會成為露點以下，防止因冷卻器產生的結露水的蒸發引起的水蒸氣而在光學元件上產生結露。該裝置具有光源燈、對從光源燈射出的光進行分離的顏色分離光學系統、對應圖像信息對由顏色分離光學系統分離的至少三原色的光進行調制的光調制元件及對由光調制元件調制了的光進行合成的顏色合成光學系統，其具有在裝置的內部作為絕熱空間形成的、配置顏色分離光學系統以及顏色合成光學系統的絕熱室；向絕熱室供應由冷卻器進行了熱交換的冷氣的冷卻室；及在顏色分離光學系統及/或顏色合成光學系統上設置的加熱機構，在裝置主體的運轉停止時加熱機構起動。
文檔編號H05K7/20GK101713907SQ20091017853
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月27日 優先權日2008年9月30日
發明者齋博之 申請人:三洋電機株式會社