CN1749847A - 投影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种投影装置，包括：光源，其包括具有多个通风孔的高压放电灯；光学单元，其具有用于对响应于输入视频信号从所述光源发射的光进行光学调制的液晶面板；通风扇；和冷却装置，其通过将从所述通风扇吹来的冷却空气至少吹到所述光源用于冷却所述光源。其中面对所述高压放电灯的一个通风孔的冷却空气通风入口形成在灯容器的上部，所述灯容器容纳且固定具有所述多个通风孔的所述高压放电灯并固定所述光学单元，面对所述高压放电灯的另一个通风孔的冷却空气通风出口形成在所述灯容器的下部，且托盘设置在所述冷却空气通风出口之下。

Description

投影装置
技术领域
本发明涉及通过将光从容纳在壳体中的光源照射到透射型(transmission type)液晶面板用于将图像投影并显示在屏幕或类似物上的投影装置。
背景技术
投影设备使用三种透射型液晶面板用于控制例如红色、绿色和蓝色之类的颜色，综合这三种颜色部件，并通过透镜放大并投影已综合的光。图2是示出常用的投影装置的光学***的示意图。从光源1发射的照明光L，由二向色镜2a将红色光R分离并反射。已分离并反射的红色光R由反射镜3a反射并到达用于红色的透射型液晶面板4a。
对于透射通过二向色镜2a的绿色光G和蓝色光B，由二色向镜2b将绿色光G分离并反射。已分离并反射的绿色光G到达用于绿色光的透射型液晶面板4b。在另一方面，透射通过二向色镜2b的蓝色光B由反射镜3b反射、穿过透镜5、由反射镜3c反射、并到达用于蓝色的透射型液晶面板4c。
当红色光R、绿色光G和蓝色光B分别穿过透射型液晶面板4a、4b和4c时其被光学调制，其面板分别响应于红色、绿色和蓝***信号由驱动电路驱动。此后，已经分别光学调制的光的颜色由复合三棱镜6进行颜色综合，且通过放大/投影透镜(未示出)将已颜色综合的光放大并投影到屏幕17上。以此方式，图像可以显示在屏幕17上。在投影装置中，通过在容纳光源的容器和放置在前者容器之后的容纳诸如二向色镜之类的光学***的容器之一中形成定位孔并在另一个中形成定位销，使光源1的光轴和光学***的光轴重合。
此处使用的光源是诸如金属卤化物灯和超高压水银灯之类的高压放电灯，其密封有相对高压的放电气体。例如，此高压放电灯(此后简称为“灯”)是具有如图8所示外观的灯100，且具有膨大部分101a的玻璃灯泡101笔直安装在凹镜105的中心处。其内密封有气体的玻璃灯泡101的膨大部分101a成为发光区域。玻璃灯泡101的一端经由金属构件103电连接到外螺纹件104，且在玻璃灯泡101顶部的另一端经由形成为穿过凹镜105的孔连接到在灯100的镜外表面106上的电极端子102，以从而供应放电电压。平面玻璃107安装在灯100的前部。
玻璃107具有形成在玻璃107内且在凹镜105的上部和下部处的半圆形开口的通风孔100a和100b。通风孔100a和100b形成用于空气冷却发光区域的通风管道，该通风管道在灯100中竖直地延伸。通风孔100a和100b强制地空气冷却玻璃灯泡101及其附近区域，玻璃灯泡101以250kV的启动放电电压驱动，且即使在平稳运行期间的放电电压仍然以数kV的高电压驱动，并具有较高的温度。容纳密封放电气体的玻璃灯泡101的玻璃随着长期使用会劣化，且玻璃灯泡101自身可能由于其寿命或类似原因破裂。还设置了在灯前侧的玻璃107，用于保护以免遭当玻璃灯泡101发生破裂时的散射物质。
不过，当玻璃灯泡破裂时，在一些情况中玻璃碎片或类似物经由灯的通风孔相当广地杂散并分布到光学单元中而劣化光学性能。为处理此缺点进行了各种研究。例如，日本专利申请公开No.2001-183746(第2页，图6和图7)公开了一种技术，通过其防止光学性能被从冷却空气入口散开到投影装置的外壳内部中的玻璃碎片和类似物劣化。日本专利申请公开No.2001-183746公开了一种容纳光源并可移动地安装在外壳中的灯盒，其灯盒设置有：布置在光源的光输出端口处的透明保护构件；用于将冷却空气从冷却装置导向到光源的冷却空气入口；和安装在冷却空气入口处的自动闸门装置，其用于通过将灯盒安装在外壳中以自动地打开冷却空气入口并通过将灯盒从外壳拆卸以自动地关闭冷却入口。
发明内容
在日本专利申请公开No.2001-183746中公开的投影装置的灯盒中，当从通风栅延伸用于冷却灯的通风管道未耦合到灯盒的冷却空气入口时关闭闸门，而在灯盒被安装且其冷却空气出口被连接时的正常使用期间打开闸门。换言之，玻璃灯泡破裂是相对不可能的，但通常发生在正常使用期间。在正常使用期间，已连接的闸门保持打开使得玻璃碎片可以从灯盒的冷却空气入口进入到通风管道和与通风管道的上部一体形成的光学单元容器中。因此，难以理想地避免光学***性能的劣化。
在这些情况下，本发明提出了一种能够强制并有效地冷却发光区域并减轻灯的玻璃碎片的影响而不牺牲冷却效能的投影装置。
为了解决这些问题，根据本发明实施例的投影装置包括：光源，其包括具有多个通风孔的高压放电灯；光学单元，其具有用于对响应于输入视频信号从所述光源发射的光进行光学调制的液晶面板；通风扇；和冷却装置，其通过将从所述通风扇吹来的冷却空气至少吹到所述光源用于冷却所述光源。其中面对所述高压放电灯的一个通风孔的冷却空气通风入口形成在灯容器的上部，所述灯容器容纳且固定具有所述多个通风孔的所述高压放电灯并固定所述光学单元，面对所述高压放电灯的另一个通风孔的冷却空气通风出口形成在所述灯容器的下部，且托盘设置在所述冷却空气通风出口之下。
根据此实施例的投影装置，其中所述冷却装置包括用于将从所述通风扇吹来的冷却空气至少吹到所述光源的通风管道。
根据此实施例的投影装置，其中所述通风扇包括多叶片式风扇。
根据本发明的另一个实施例，一种通过使用液晶面板将图像显示在布置在壳体的外表面上的屏幕上的投影装置，包括：光源，其包括具有多个通风孔的高压放电灯；光学单元，其具有用于对响应于输入视频信号从所述光源发射的光进行光学调制的所述液晶面板；通风扇；和冷却装置，其通过将从所述通风扇吹来的冷却空气至少吹到所述光源用于冷却所述光源，其中面对所述高压放电灯的一个通风孔的冷却空气通风入口形成在灯容器的上部，所述灯容器容纳且固定具有所述多个通风孔的所述高压放电灯并固定所述光学单元，面对所述高压放电灯的另一个通风孔的冷却空气通风出口形成在所述灯容器的下部，且托盘设置在所述冷却空气通风出口之下。
根据另一个实施例的投影装置，其中所述冷却装置包括用于将从所述通风扇吹来的冷却空气至少吹到所述光源的通风管道。
根据另一个实施例的投影装置，其中所述通风扇包括多叶片式风扇。
根据如上构造的投影装置，通过将冷却空气从通风扇经由布置在光源的冷却空气通风入口上方的管道引到布置在灯的下部处的通风孔中并经由在其他通风孔之下的冷却空气通风出口排放冷却空气，可以冷却玻璃灯泡，且如果玻璃灯泡破裂，那么布置在冷却空气通风出口之下的托盘可以累积玻璃碎片。
根据本发明的投影装置，可以有效地冷却高压放电灯的玻璃灯泡，且即使玻璃灯泡破裂，玻璃碎片及类似物可以累积在托盘中使得可以避免对光学***的损害和由排放到投影装置外部的玻璃碎片及类似物引起的对外部的损害。
附图说明
图1是根据本发明实施例示出投影装置的内部结构的示意侧视图；
图2是示出常用的投影装置的光学***的说明图；
图3是说明在图1所示投影装置的光学单元上的灯容器的安装状态的外部立体图；
图4是容纳图1所示投影装置的灯的灯容器的外部立体图；
图5是图4所示容纳灯的灯容器的分解立体图；
图6是示出图3所示的投影装置的灯容器的安装状态的侧视图；
图7是示出图6所示灯容器和部分通风管道的侧截面视图；以及
图8是用在图7所示投影装置中的高压放电灯的立体图。
具体实施方式
参考图1至图8，将对根据本发明实现投影装置的实施例进行说明。
首先，参考图1和图2，将描述实施例的投影装置的概要。图1是示出实施例的投影装置的内部结构的示意侧视图，而图2是示出投影装置的光学***的说明图。
参考图1，投影装置10是使用透射型液晶面板的所谓三面板液晶投影装置。投影装置10具有壳体11。屏幕17布置在壳体11的上部12的前侧上，且反射镜15布置在壳体11的上部12的内后侧上。光学单元130和耦合到光学单元的灯容器200布置在壳体11的下部13的内部中心区域，且电路、冷却风扇和类似物(未示出)布置在光学单元和灯容器附近。灯容器出/入端口14设置在壳体11的下部13的前侧上以更换灯容器200或类似物。
图2是示出投影装置的光学***的说明图。参考图2，从光源1发射的照明光L，由二向色镜2a将红色光R分离并反射。已分离并反射的红色光R由反射镜3a反射并到达用于红色的透射型液晶面板4a。从透射通过二向色镜2a的绿色光G和蓝色光B，由二向色镜2a将绿色光G分离并反射。已分离并反射的绿色光G到达用于绿色的透射型液晶面板4b。在另一方面，透射通过二向色镜2b的蓝色光B由反射镜3b反射，穿过透镜5，并由反射镜3c反射，并到达用于蓝色的透射型液晶面板4c。
当红色光R、绿色光G和蓝色光B分别穿过透射型液晶面板4a、4b和4c时其被光学调制，其面板分别响应于红色、绿色和蓝***信号由驱动电路驱动。此后，已经分别光学调制的光的颜色由复合三棱镜6进行颜色综合，且通过布置在复合三棱镜6的随后阶段位置处的投影透镜131(参考图1)放大并投影已颜色综合的光。穿过投影透镜131的光由反射镜15反射并被放大且投影到屏幕17的后侧(内侧)上。以此方式图像可以显示在屏幕17上(参考图1)。
接着，将参考图3到图8描述实施例的灯容器200。图3是说明在光学单元130上的灯容器200的安装状态的外部立体图，图4是灯容器200的外部立体图，图5是灯容器200的分解立体图，图6是示出图3所示的灯容器200的安装状态的侧视图，且图7是图6所示灯容器200的部分侧截面视图。
如图3所示，灯容器200作为不同的单元耦合到光学单元130并安装在与投影透镜131侧的相同侧，其中投影透镜131与光学单元130光学地集成。安装在光学单元130上方的通风扇单元135的通风管道135a的开口面对形成在灯容器200上部的冷却空气通风入口201a(参考图4)，使得冷却空气可以供应到灯容器200的内部。如图4和图5所示，灯容器200由前容器201和后容器202组成。高压放电灯100容纳并固定在灯容器中。
高压放电灯(此后简称为灯)100可以是金属卤化物灯，或具有密封在灯中的相对高压的放电气体的超高压水银灯，且灯100具有例如图8所示的外观。具有膨大部分101a的玻璃灯泡101笔直地安装在凹镜105的中心处。其中密封了放电气体的玻璃灯泡101的膨大部分101a成为发光区域。玻璃灯泡的一端电连接到从金属构件103突出的外螺纹件104，且在玻璃灯泡101顶部的另一端经由形成为穿过凹镜105的孔连接到在灯的镜外表面106上的电极端子102，以从而供应放电电压。平面玻璃107安装在灯的前部。
布置在灯前侧上的玻璃107具有形成在凹镜105的上部和下部处的半圆形开口(图8所示)的通风孔100a和100b。通风孔形成用于空气冷却发光区域的通风管道，该通风管道在灯100中竖直地延伸。通风孔强制地空气冷却玻璃灯泡101，玻璃灯泡101以250kV的启动放电电压驱动，且即使在平稳运行期间的放电电压仍然以数kV的高电压驱动，并具有较高的温度。容纳密封放电气体的玻璃灯泡101的玻璃随着长期使用会劣化，且玻璃灯泡101自身可能在被新的灯100更换前破裂。在灯前侧上的玻璃107还被设置以防止当玻璃灯泡101发生破裂时玻璃碎片朝向光学单元130散射。
如图5所示，导线端分别用螺纹件固定到灯100的外螺纹件104和电极端子102，而其他端连接到具有两个端子的连接器110。由于在灯打开期间导线也具有较高温度，所以为导线选用热阻涂层材料。
如图5所示，前容器201是具有近似矩形横截面并具有形成在其一个开口端上的框架的短管体。在横向放置的该管体的上壁201-1中形成近似矩形形状的冷却空气通风入口201a，且在下壁201-2中形成近似矩形形状的冷却空气通风出口201b。在下壁201-2上，安装冷却空气通风出口201b和托盘201d。托盘201d由开口横向布置的管体构成，并与前容器201的下壁201-2一体地形成。壁201e从下侧向上延伸地形成并覆盖在框架侧上开口的下部，且开口201j形成为穿过此壁(参考图7)。
如图4所示，在形成有管体的框架侧上，形成两个定位凸起201f和201f且形成一个间隙设定凸起201g。在框架的内侧，形成螺纹孔(未示出)以固定灯100。如图4所示，用于固定和定位后容器202的两个配合构件201h和201h形成在横向放置的前容器201的上壁201-1上。用于固定后容器202的螺纹孔201i形成在安装在下壁201-2上的托盘201d中。
如图5所示，后容器202由横向放置的近似长方体的篮子构成。底壁202-3由单个板构成(参考图3)。篮子的网眼近似为矩形。图5所示篮子的矩形开口的高度与前容器201的矩形开口近似相等，且设定其宽度使得能够布置用于连接器110的连接器固定单元202c，连接器110连接到紧接着前容器201的灯100。
倾斜的凸缘202a安装在后容器202矩形开口的下壁202-2上。此凸缘202a具有能够气密地密封在前容器201的托盘201d的端部处的整个开口的尺寸。在矩形开口的上壁202-1上形成用于定位并固定前容器201的两个配合爪202b和202b，且在凸缘202a中形成螺纹孔202e以固定前容器201的托盘201d。
如图5所示，首先用螺纹件将灯100固定到如上构造的灯容器200的前容器201，露出前玻璃107(参考图4)。后容器202的配合爪202b和202b与前容器201的配合构件201h和201h配合以覆盖在灯100的后侧上突出的金属构件103和外螺纹件104、安装在镜外表面106上的电子端子102和固定到外螺纹件104和电子端子102的导线固定螺纹件。在此配合状态，螺纹件被拧到前容器201的托盘201d中以固定后容器202(参考图4)。
在此情况中，如图3所示，灯100的连接器110被拉出后容器202，且如图4所示，连接器110固定到后容器202的连接器固定单元202c。如图4所示，上通风孔100a和下通风孔100b面对前容器201的冷却空气通风入口201a和冷却空气通风出口201b，且托盘201d的开口201j被导向为朝向光照明方向。通常在灯容器200的单元中进行灯100的更换。
如图6的侧视图所示，当在灯100的前玻璃107侧上的定位凸起201f和201f与光学单元130的配合构件(未示出)配合时，相对于光学单元130定位并固定灯容器200。在此情况中，灯容器200的光轴与诸如二向色镜2a之类的随后的光学单元130的光学***的光轴一致。光学单元130仅光学连接到灯容器200，且在灯容器200的安装侧上没有形成开口。如图3和图6所示，组装了多叶片式风扇或类似装置的通风扇单元135安装在光学单元130上方。通风管道135a从通风扇单元延伸到灯容器200的冷却空气通风入口201a上方的位置。
图7是图6所示灯容器200沿着灯100和部分通风管道135a的近似中心所取的横截面视图。在图7所示灯100固定在灯容器200中的情况下，灯100的通风孔100a面对前容器201的冷却空气通风入口201a，而通风孔100b面对冷却空气通风出口201b。通风管道135a的通风开口近似布置在前容器201的冷却空气通风入口201a的正上方，且托盘201d布置在冷却空气通风出口201b之下。
如图7中的箭头所指示的，从通风扇单元135吹来的冷却空气从通风管道135a的开口经由前容器201的冷却空气通风入口201a和灯100的通风孔100a导向到灯100的内部，以从而冷却玻璃灯泡101、作为发光区域的膨大部分101a和凹镜105。被加热的空气从托盘201d的开口201j经由灯100的下通风孔100b和前容器201的冷却空气出口201b排放(参考图4)。
从灯100的镜外表面106辐射的热经由后容器202的篮子的许多矩形网眼散逸到图1所示的投影装置10的壳体11内部。热进一步由安装在壳体11的下部13中的冷却扇(未示出)排到外部。在此实施例中，冷却空气从组装了多叶片式风扇或类似装置的通风扇单元135吹来，并被强制地向下吹到灯100的内部中。因此，与冷却空气向上引到灯100中的情况相比，可以抑制烟囱作用，即由于被加热的空气的上升引起的在上下部之间的温度差。由于灯100和灯容器200的上部没有被加热到特别高的温度，所以可以减轻对耦合到灯容器200的光学单元130的不利的温度影响。
即使当玻璃灯泡101破裂时玻璃碎片散射开，玻璃碎片经由灯100的下通风孔100b和前容器201的冷却空气通风出口201b累积在托盘201d的底部。由于灯容器200和光学单元130被间隔开，所以光学单元130将不会被散射的玻璃片损害。因此，即使用新的灯容器更换灯容器200时，仍可以维持更换前的光学性能。
如上构造的灯容器200可以用在如图1所示使用安装在灯容器200中的灯100作为光源的投影装置100中，通过使用三个透射型液晶面板4a、4b和4c综合例如红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的光部分，并经由透镜将已综合的光放大并投影在屏幕17上。
根据本实施例的投影装置10及其灯容器200，组装的灯100可以被强制地并有效地空气冷却，且可以避免即使灯破裂时玻璃片对光学***的不利影响。
在此实施例中，描述了所谓三面板液晶投影电视型的投影装置，其中具有三个透射型液晶面板4a、4b和4c以及光源的光学单元容纳在壳体中。本发明不限于此，而其可以应用到其中图像显示在布置在墙上的屏幕或类似物上的视频投影型的投影装置。此外，本发明不限于三面板型，而显然本发明可应用于使用透射型液晶面板的单面板投影装置。
本发明的投影装置及其光源不限于上述的实施例，而显然可以采用各种其他结构而不偏离本发明的要旨。
本发明包含涉及于2004年9月14日递交到日本专利局的日本专利申请JP2004-267400的主题，其整个内容通过引用包含于此。

Claims (6)

1.一种投影装置，包括：
光源，其包括具有多个通风孔的高压放电灯；
光学单元，其具有用于对响应于输入视频信号从所述光源发射的光进行光学调制的液晶面板；
通风扇；和
冷却装置，其通过将从所述通风扇吹来的冷却空气至少吹到所述光源用于冷却所述光源，
其中面对所述高压放电灯的一个通风孔的冷却空气通风入口形成在灯容器的上部，所述灯容器容纳且固定具有所述多个通风孔的所述高压放电灯并固定所述光学单元，面对所述高压放电灯的另一个通风孔的冷却空气通风出口形成在所述灯容器的下部，且托盘设置在所述冷却空气通风出口之下。
2.如权利要求1所述的投影装置，其中所述冷却装置包括用于将从所述通风扇吹来的冷却空气至少吹到所述光源的通风管道。
3.如权利要求2所述的投影装置，其中所述通风扇包括多叶片式风扇。
4.一种通过使用液晶面板将图像显示在布置在壳体的外表面上的屏幕上的投影装置，包括：
光源，其包括具有多个通风孔的高压放电灯；
光学单元，其具有用于对响应于输入视频信号从所述光源发射的光进行光学调制的所述液晶面板；
通风扇；和
冷却装置，其通过将从所述通风扇吹来的冷却空气至少吹到所述光源用于冷却所述光源，
其中面对所述高压放电灯的一个通风孔的冷却空气通风入口形成在灯容器的上部，所述灯容器容纳且固定具有所述多个通风孔的所述高压放电灯并固定所述光学单元，面对所述高压放电灯的另一个通风孔的冷却空气通风出口形成在所述灯容器的下部，且托盘设置在所述冷却空气通风出口之下。
5.如权利要求4所述的投影装置，其中所述冷却装置包括用于将从所述通风扇吹来的冷却空气至少吹到所述光源的通风管道。
6.如权利要求5所述的投影装置，其中所述通风扇包括多叶片式风扇。
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