投影式图像显示装置转让专利
申请号 : CN200610143652.6
文献号 : CN100595667C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 盐津真一
申请人 : 三洋电机株式会社
摘要 :
本发明提供比以往更能提高对发光管的球状部的冷却效果的投影式图像显示装置。本发明的投影式图像显示装置，具备：成为光源的灯具(4)；冷却该灯具的冷却扇；以及以灯具(4)为光源生成彩色图像光的光学装置，灯具(4)具备成为光源的发光管(42)和将从该发光管(42)出射的光向所述光学装置反射的反射器(41)。在反射器(41)上，在接近所述发光管(42)的球状部(43)的位置朝向该球状部(43)的垂直方向的顶部(43a)开设将从冷却扇排出的空气导入反射器(41)内的空气导入孔(44)，空气被吹到该顶部(43a)。
权利要求 :
1.一种投影式图像显示装置，具备：灯具(4)；冷却该灯具(4)的冷却扇(51)；以所述灯具(4)为光源生成彩色图像光的光学装置(2)；以及将生成的彩色图像光向屏幕投影的投影透镜(3)，灯具(4)具备发光管(42)和将从该发光管(42)出射的光向所述光学装置(2)反射的反射器(41)，所述发光管(42)设有成为发光部的球状部(43)，在所述反射器(41)上，开设将所述冷却扇(51)排出的空气导入反射器(41)内的空气导入孔(44)，其特征在于， 所述反射器(41)的空气导入孔(44)开设在所述反射器(41)侧壁中的接近所述发光管(42)的球状部(43)的位置并朝向该球状部(43)的垂直方向的顶部(43a)，空气被吹到该顶部(43a)， 所述反射器(41)的空气导入孔(44)开设在到灯具(4)的沿着光出射方向的所述球状部(43)中心的距离在所述反射器(41)的焦距f以下，且到沿着垂直方向的所述球状部(43)中心的距离在该球状部(43)的外径φ以下的区域。
2. 如权利要求1所述的投影式图像显示装置，其特征在于，在 所述反射器(41)上的沿着从所述灯具(4)出射的光出射方向比所述发 光管(42)的前端部(46)还前方的端部，开设一个或多个空气排出孔45, 将从所述空气导入孔(44)导入的空气排出到所述灯具(4)的外部。
说明书 :
投影式图像显示装置
技术领域
本发明涉及将光源光导入光学装置而生成图像光，向前方的屏幕放大并投影的液晶投影机等的投影式图像显示装置。
背景技术
一直以来，液晶投影装置在外壳内部配置由光源、偏振光分束器、偏振光板、液晶面板、投影透镜等构成的光学装置而构成。所述光源采用金属卣化物灯或超高压水银灯等的放电发光型灯具。
如图9所示，传统的灯具9具备发光管91和将该发光管91发射的光朝着所述光学装置反射的反射器94,发光管91设有成为发光部的球状部93。
在图9所示的灯具9中，若发光管91的温度超过临界温度，则发光管91的寿命变短，因此用冷却扇冷却发光管91。又，众所周知：在发光管91发光时，发光管91的垂直方向上侧温度高于下侧温度，发光管91的上下产生温度差。该上下温度差在发光管91的球状部93成为最大。为充分实现发光管91的性能，不仅需要将发光管91的温度抑制在临界温度以下，而且需要冷却发光管91使所述的上下温度差位于一定范围内。
于是，在反射器94上，在灯具9出射光的出射方向上发光管91的前端部92的前侧，朝向发光管91的前端部92开设将从所述冷却扇排出的空气导入反射器94内的空气导入孔95,并且在发光管91的基端部侧开设用以将从空气导入孔95导入的空气排出到灯具9外部的空气排出孔96。又，在发光管91的前端部92设置朝着垂直方向下侧突出的舌片92a。由空气导入孔95导入的空气中，朝着发光管91的垂直方向下 侧的空气被舌片92a截断，因此由空气导入孔95导入的大部分空气 流过发光管91的垂直方向上侧。从而，可防止对发光管91垂直方 向下侧的过冷却，并可充分冷却成为高温的发光管91垂直方向上侧。 (参照专利文献1 :日本特开2003 - 123529号公报[F21 V 29/02])
如图9所示，传统的灯具9具备发光管91和将该发光管91发射的光朝着所述光学装置反射的反射器94,发光管91设有成为发光部的球状部93。
在图9所示的灯具9中，若发光管91的温度超过临界温度，则发光管91的寿命变短，因此用冷却扇冷却发光管91。又，众所周知：在发光管91发光时，发光管91的垂直方向上侧温度高于下侧温度，发光管91的上下产生温度差。该上下温度差在发光管91的球状部93成为最大。为充分实现发光管91的性能，不仅需要将发光管91的温度抑制在临界温度以下，而且需要冷却发光管91使所述的上下温度差位于一定范围内。
于是，在反射器94上，在灯具9出射光的出射方向上发光管91的前端部92的前侧，朝向发光管91的前端部92开设将从所述冷却扇排出的空气导入反射器94内的空气导入孔95,并且在发光管91的基端部侧开设用以将从空气导入孔95导入的空气排出到灯具9外部的空气排出孔96。又，在发光管91的前端部92设置朝着垂直方向下侧突出的舌片92a。由空气导入孔95导入的空气中，朝着发光管91的垂直方向下 侧的空气被舌片92a截断，因此由空气导入孔95导入的大部分空气 流过发光管91的垂直方向上侧。从而，可防止对发光管91垂直方 向下侧的过冷却，并可充分冷却成为高温的发光管91垂直方向上侧。 (参照专利文献1 :日本特开2003 - 123529号公报[F21 V 29/02])
发明内容
近年来，在液晶投影装置上，为应对高亮度化的要求而搭载更 高亮度的灯具，而发光管的发热量也随之增大。
但是，在图9所示的传统灯具9中，空气导入孔95开设在离开 成为最高温的发光管91的球状部93的位置，从空气导入孔95达到 发光管91的球状部93的空气流变得复杂，因此存在难以调整空气 的风量或风向的问题，因此不能获得充分冷却该球状部93的效果。
又，从空气导入孔95导入的空气，如图9中箭头所示，经过发 光管91的前端部92旁边，沿着发光管91的垂直方向上侧朝球状部 93的方向流过，因此由空气导入孔95导入的空气在达到发光管91 的球状部93的过程中从发光管91得到热量而成为高温，而该成为 高温的空气流过发光管91的球状部93的周围。因此，不能获得充 分冷却该球状部93的效果，其结果，存在难以将发光管91的球状 部93的温度抑制在临界温度以内的问题。
本发明的目的是提供比以往更能提高对发光管的球状部的冷却 效果的投影式图像显示装置。
本发明的投影式图像显示装置，具备：灯具4;冷却该灯具4的 冷却扇51;以所述灯具4为光源来生成彩色图像光的光学装置2; 以及将生成的彩色图像光朝屏幕投影的投影透镜3,灯具4具备发光 管42和将从该发光管42出射的光向所述光学装置2反射的反射器 41,所述发光管42设有成为发光部的球状部43，在所述反射器41 上，开设将所述冷却扇51排出的空气导入反射器41内的空气导入孔44。
所述反射器41的空气导入孔44在接近所述发光管42的球状部 43的位置上朝该球状部43的垂直方向的顶部43a开设，空气被吹到 该顶部43a。
在上述本发明的投影式图像显示装置中，由于所述反射器41的 空气导入孔44开设在接近所述发光管42的球状部43的位置，该空 气导入孔44与所述发光管42的球状部43的距离比传统灯具短。从 而，与传统灯具相比，到达所述发光管42的球状部43的顶部43a的 空气流速高。又，由空气导入孔44导入的空气被直接吹到所述发光 管42的球状部43的顶部43a，因此流过该球状部43周围的空气温 度比传统灯具低。
结果，获得对发光管42的球状部43的顶部43a，即发光管42 的成为最高温的部分的高冷却效果，即便用发热量大的高亮度的灯 具4的场合，也能防止发光管42的球状部超过临界温度而成为高温 的情况。
在具体结构中，所述反射器41上，沿着从所述灯具4出射的光 出射方向在所述发光管42的前端部46前方侧的端部，开i殳一个或 多个空气排出孔45,将从所述空气导入孔44导入的空气排出到所述 灯具4的外部。
在该具体结构中，从所述空气导入孔44导入的空气沿着成为最 高温的发光管421的球状部43的顶部43a流过，然后流向空气排出 孔45。这里，所述反射器41的空气排出孔45开设在沿着从所述灯 具4出射的光出射方向在所述发光管42的前端部46前方侧的端部， 通过发光管42的球状部43的顶部43a的空气流向发光管42的前端 部46侧。从而，可有效冷却整个发光管4 2 。
又，在具体结构中，所述反射器41的空气导入孔44开设区域 在到灯具z,的沿着光出射方向的所述球状部43中心的距离在所述反 射器41的焦距f以下，且从沿着垂直方向的所述球状部43中心的距离在该球状部43的外径(J)以下。
发明人制作了所述空气导入孔44的开设位置不同的多个灯具4, 并对各灯具4进行测定发光管42的球状部43的顶部43a的温度的实 验，结果发现通过在到沿着灯具4的光出射方向的所述球状部43中 心的距离在所述反射器41的焦距f以下，且从沿着垂直方向的所迷 球状部43中心的距离在该球状部43的外径小以下的区域开设所迷 空气导入孔44,可改善降低发光管42的球状部43的顶部43a的温 度的效果。
依据本发明的投影式图像显示装置，与传统技术相比，可提高 对发光管的球状部的冷却效果，因此即使采用发热量大的高亮度的 灯具，也能将发光管的球状部的温度抑制在临界温度以内。
但是，在图9所示的传统灯具9中，空气导入孔95开设在离开 成为最高温的发光管91的球状部93的位置，从空气导入孔95达到 发光管91的球状部93的空气流变得复杂，因此存在难以调整空气 的风量或风向的问题，因此不能获得充分冷却该球状部93的效果。
又，从空气导入孔95导入的空气，如图9中箭头所示，经过发 光管91的前端部92旁边，沿着发光管91的垂直方向上侧朝球状部 93的方向流过，因此由空气导入孔95导入的空气在达到发光管91 的球状部93的过程中从发光管91得到热量而成为高温，而该成为 高温的空气流过发光管91的球状部93的周围。因此，不能获得充 分冷却该球状部93的效果，其结果，存在难以将发光管91的球状 部93的温度抑制在临界温度以内的问题。
本发明的目的是提供比以往更能提高对发光管的球状部的冷却 效果的投影式图像显示装置。
本发明的投影式图像显示装置，具备：灯具4;冷却该灯具4的 冷却扇51;以所述灯具4为光源来生成彩色图像光的光学装置2; 以及将生成的彩色图像光朝屏幕投影的投影透镜3,灯具4具备发光 管42和将从该发光管42出射的光向所述光学装置2反射的反射器 41,所述发光管42设有成为发光部的球状部43，在所述反射器41 上，开设将所述冷却扇51排出的空气导入反射器41内的空气导入孔44。
所述反射器41的空气导入孔44在接近所述发光管42的球状部 43的位置上朝该球状部43的垂直方向的顶部43a开设，空气被吹到 该顶部43a。
在上述本发明的投影式图像显示装置中，由于所述反射器41的 空气导入孔44开设在接近所述发光管42的球状部43的位置，该空 气导入孔44与所述发光管42的球状部43的距离比传统灯具短。从 而，与传统灯具相比，到达所述发光管42的球状部43的顶部43a的 空气流速高。又，由空气导入孔44导入的空气被直接吹到所述发光 管42的球状部43的顶部43a，因此流过该球状部43周围的空气温 度比传统灯具低。
结果，获得对发光管42的球状部43的顶部43a，即发光管42 的成为最高温的部分的高冷却效果，即便用发热量大的高亮度的灯 具4的场合，也能防止发光管42的球状部超过临界温度而成为高温 的情况。
在具体结构中，所述反射器41上，沿着从所述灯具4出射的光 出射方向在所述发光管42的前端部46前方侧的端部，开i殳一个或 多个空气排出孔45,将从所述空气导入孔44导入的空气排出到所述 灯具4的外部。
在该具体结构中，从所述空气导入孔44导入的空气沿着成为最 高温的发光管421的球状部43的顶部43a流过，然后流向空气排出 孔45。这里，所述反射器41的空气排出孔45开设在沿着从所述灯 具4出射的光出射方向在所述发光管42的前端部46前方侧的端部， 通过发光管42的球状部43的顶部43a的空气流向发光管42的前端 部46侧。从而，可有效冷却整个发光管4 2 。
又，在具体结构中，所述反射器41的空气导入孔44开设区域 在到灯具z,的沿着光出射方向的所述球状部43中心的距离在所述反 射器41的焦距f以下，且从沿着垂直方向的所述球状部43中心的距离在该球状部43的外径(J)以下。
发明人制作了所述空气导入孔44的开设位置不同的多个灯具4, 并对各灯具4进行测定发光管42的球状部43的顶部43a的温度的实 验，结果发现通过在到沿着灯具4的光出射方向的所述球状部43中 心的距离在所述反射器41的焦距f以下，且从沿着垂直方向的所迷 球状部43中心的距离在该球状部43的外径小以下的区域开设所迷 空气导入孔44,可改善降低发光管42的球状部43的顶部43a的温 度的效果。
依据本发明的投影式图像显示装置，与传统技术相比，可提高 对发光管的球状部的冷却效果，因此即使采用发热量大的高亮度的 灯具，也能将发光管的球状部的温度抑制在临界温度以内。
附图说明
图1是本发明的液晶背投影装置的正面图。
图2是表示该液晶背投影装置的内部结构的剖视图。
图3是光学装置的透视图。
阁4罢氺.^r攀著始卓而阁
图5是灯具的平面图。
图6是该灯具的侧面图。
图7是实验用的灯具的垂直剖视图。
图8是实验用的多个灯具的空气导入孔的开设位置的说明图。
图9是传统灯具的剖视图。
符号说明
1液晶背投影装置，11屏幕，12反射镜，2光学装置，26 蓝色用液晶面板，27绿色用液晶面板，28红色用液晶面板，29色 合成棱镜，3投影透镜，4灯具，41反射器，42发光管，43球 状部，43a顶部，44空气导入孔，45空气排出孔，5冷却装置， 51 冷却扇，52 送风通道。具体实施方式
以下，借助附图具体说明将本发明实施到液晶背投影装置的形态。
如图1所示，本发明的液晶背投影装置1在前面设有大型的屏
幕ll,该屏幕ll的背面侧，如图2所示，配置了反射镜12。
在液晶背投影装置1的下部配置了以后述的灯具（图示省略） 为光源生成彩色图像光的光学装置2和将生成的彩色图像光向反射 镜12投影的投影透镜3。
如图3所示，光学装置2与成为光源的灯具4 一起收容于光学 装置保持罩21内。在灯具4的一侧配置冷却该灯具4的冷却装置5, 该冷却装置5由冷却扇51和形成将从该冷却扇51排出的空气导入 灯具4的流路的送风通道52构成。
如图4所示，光学装置2设有包含使从灯具3出射的光的偏振 光方向一致的偏振光元件的多个光学部件22a~22e，在该多个光学 部件22a〜:22e中，通过最终级的场透4竟22e的光，到达第一分色镜 23。第一分色镜23具有仅反射光的蓝色分量并使红色及绿色分量通 过的功能，在第一分色镜23反射的蓝色光到达场反射镜25a,被该 场反射镜2:5a反射后照射到蓝色用液晶面板26。
另一方面，通过第一分色4竟23的绿色光及红色光到达第二分色 镜24。第二分色镜24具有反射光的绿色分量并使红色分量通过的功 能，在第二分色镜24反射的绿色光照射到绿色用液晶面板27。
通过第二分色镜24的红色光被场反射镜25b及场反射镜25c反 射后照射到红色用液晶面板28 。
由分別通过蓝色用液晶面寺反26、绿色用液晶面板27及红色用液 晶面板28的蓝色光、绿色光及红色光生成三基色的图像光，该三基 色的图像光照射色合成棱镜28。
色合成棱镜28合成三基色的图像光而生成彩色图像光，该彩色 图像光从投影透镜3朝向图2所示的反射镜12投影。然后，由反射镜12反射的彩色图像光前面的屏幕11上映出。
如图5及图6所示，灯具4设有发光管42和具有将从该发光管 42出射的光向所述光学装置2反射的抛物曲面状或椭圓曲面状的反 射面的反射器41,发光管42设有成为发光部的球状部43和从该球 状部43向灯具4的光出射方向延伸的筒状部47。
发光管42的球状部43设于反射器41的反射面的焦点位置。
在反射器41上，在接近发光管42的球状部43的位置向该球状 部43的垂直方向的顶部43a开设空气导入孔44，该空气导入孔44 将从图3及图4所示的冷却装置5的冷却扇51经由送风通道52排 出的空气导入反射器41内（参照图5及图6)。
如图3及图4所示，冷却装置5的送风通道52从冷却扇51朝 灯具4的空气导入孔44延伸。
又，如图5及图6所示，在反射器41上，在从灯具4出射的光 出射方向上发光管42的前端部46的前侧，且该前端部46垂直方向 上侧的端部，开设将从空气导入孔44导入的空气排出到灯具4外部 的4个空气排出孔45~45。
发明人为了找出可有效冷却成为最高温的发光管42的球状部43 的顶部43a的空气导入孔44的开设位置，制作了空气导入孔44的开 设位置不同的25套灯具4，并对各灯具4进行了测定发光管42的球 状部43的顶部43a的温度的实验。
图7及图8表示说明上述各灯具4的空气导入孔44的开设位置 的XY坐标系。如图7及图8所示，XY坐标系中发光管42的球状 部43的中心即反射器41的焦点位置定义为原点，从灯具4出射的 光出射方向定义为X轴方向，垂直方向定义为Y轴方向。
上述25套灯具4中，相对于原点在X轴方向上使空气导入孔44 的开设位置以反射器41的焦距f的1/2相当的(1/2f)间隔从（-1/2f 到（+f)的4段及+ 2f的合计5段变化，并在Y轴方向上，使空气 导入孔44的开设位置以发光管42的球状部43的外径cj)的1Z2相当的U/2cJ))间隔从（-4))到（+小）的5段变化来制作。又，空 气导入孔44的内径对于全部的灯具4设为3mm。
在表1示出对各灯具4测定发光管42的球状部43的顶部43a 的温度的结果。
[表l]
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图2是表示该液晶背投影装置的内部结构的剖视图。
图3是光学装置的透视图。
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图5是灯具的平面图。
图6是该灯具的侧面图。
图7是实验用的灯具的垂直剖视图。
图8是实验用的多个灯具的空气导入孔的开设位置的说明图。
图9是传统灯具的剖视图。
符号说明
1液晶背投影装置，11屏幕，12反射镜，2光学装置，26 蓝色用液晶面板，27绿色用液晶面板，28红色用液晶面板，29色 合成棱镜，3投影透镜，4灯具，41反射器，42发光管，43球 状部，43a顶部，44空气导入孔，45空气排出孔，5冷却装置， 51 冷却扇，52 送风通道。具体实施方式
以下，借助附图具体说明将本发明实施到液晶背投影装置的形态。
如图1所示，本发明的液晶背投影装置1在前面设有大型的屏
幕ll,该屏幕ll的背面侧，如图2所示，配置了反射镜12。
在液晶背投影装置1的下部配置了以后述的灯具（图示省略） 为光源生成彩色图像光的光学装置2和将生成的彩色图像光向反射 镜12投影的投影透镜3。
如图3所示，光学装置2与成为光源的灯具4 一起收容于光学 装置保持罩21内。在灯具4的一侧配置冷却该灯具4的冷却装置5, 该冷却装置5由冷却扇51和形成将从该冷却扇51排出的空气导入 灯具4的流路的送风通道52构成。
如图4所示，光学装置2设有包含使从灯具3出射的光的偏振 光方向一致的偏振光元件的多个光学部件22a~22e，在该多个光学 部件22a〜:22e中，通过最终级的场透4竟22e的光，到达第一分色镜 23。第一分色镜23具有仅反射光的蓝色分量并使红色及绿色分量通 过的功能，在第一分色镜23反射的蓝色光到达场反射镜25a,被该 场反射镜2:5a反射后照射到蓝色用液晶面板26。
另一方面，通过第一分色4竟23的绿色光及红色光到达第二分色 镜24。第二分色镜24具有反射光的绿色分量并使红色分量通过的功 能，在第二分色镜24反射的绿色光照射到绿色用液晶面板27。
通过第二分色镜24的红色光被场反射镜25b及场反射镜25c反 射后照射到红色用液晶面板28 。
由分別通过蓝色用液晶面寺反26、绿色用液晶面板27及红色用液 晶面板28的蓝色光、绿色光及红色光生成三基色的图像光，该三基 色的图像光照射色合成棱镜28。
色合成棱镜28合成三基色的图像光而生成彩色图像光，该彩色 图像光从投影透镜3朝向图2所示的反射镜12投影。然后，由反射镜12反射的彩色图像光前面的屏幕11上映出。
如图5及图6所示，灯具4设有发光管42和具有将从该发光管 42出射的光向所述光学装置2反射的抛物曲面状或椭圓曲面状的反 射面的反射器41,发光管42设有成为发光部的球状部43和从该球 状部43向灯具4的光出射方向延伸的筒状部47。
发光管42的球状部43设于反射器41的反射面的焦点位置。
在反射器41上，在接近发光管42的球状部43的位置向该球状 部43的垂直方向的顶部43a开设空气导入孔44，该空气导入孔44 将从图3及图4所示的冷却装置5的冷却扇51经由送风通道52排 出的空气导入反射器41内（参照图5及图6)。
如图3及图4所示，冷却装置5的送风通道52从冷却扇51朝 灯具4的空气导入孔44延伸。
又，如图5及图6所示，在反射器41上，在从灯具4出射的光 出射方向上发光管42的前端部46的前侧，且该前端部46垂直方向 上侧的端部，开设将从空气导入孔44导入的空气排出到灯具4外部 的4个空气排出孔45~45。
发明人为了找出可有效冷却成为最高温的发光管42的球状部43 的顶部43a的空气导入孔44的开设位置，制作了空气导入孔44的开 设位置不同的25套灯具4，并对各灯具4进行了测定发光管42的球 状部43的顶部43a的温度的实验。
图7及图8表示说明上述各灯具4的空气导入孔44的开设位置 的XY坐标系。如图7及图8所示，XY坐标系中发光管42的球状 部43的中心即反射器41的焦点位置定义为原点，从灯具4出射的 光出射方向定义为X轴方向，垂直方向定义为Y轴方向。
上述25套灯具4中，相对于原点在X轴方向上使空气导入孔44 的开设位置以反射器41的焦距f的1/2相当的(1/2f)间隔从（-1/2f 到（+f)的4段及+ 2f的合计5段变化，并在Y轴方向上，使空气 导入孔44的开设位置以发光管42的球状部43的外径cj)的1Z2相当的U/2cJ))间隔从（-4))到（+小）的5段变化来制作。又，空 气导入孔44的内径对于全部的灯具4设为3mm。
在表1示出对各灯具4测定发光管42的球状部43的顶部43a 的温度的结果。
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