CN101713907B - 投影机装置 - Google Patents

Abstract

提供一种投影机装置，在其主体的电源切断后，加热颜色合成光学系统的主要部位的光学元件使其温度不会成为露点以下，防止因冷却器产生的结露水的蒸发引起的水蒸气而在光学元件上产生结露。该装置具有光源灯、对从光源灯射出的光进行分离的颜色分离光学系统、对应图像信息对由颜色分离光学系统分离的至少三原色的光进行调制的光调制元件及对由光调制元件调制了的光进行合成的颜色合成光学系统，其具有在装置的内部作为绝热空间形成的、配置颜色分离光学系统以及颜色合成光学系统的绝热室；向绝热室供应由冷却器进行了热交换的冷气的冷却室；及在颜色分离光学系统及/或颜色合成光学系统上设置的加热机构，在装置主体的运转停止时加热机构起动。

Description

投影机装置

技术领域

本发明涉及一种根据图像信息对至少三原色的光进行调制并合成从而生成投射光，通过投射透镜将影像投影到屏幕上的投影机装置(投射型影像显示装置)

背景技术

在现有的大多的投影机装置中，用于生成三原色的光的光源采用的是金属卤化物灯或超高压水银灯等光源灯，在基于所谓三板式的情况下，通过二向色镜将光源灯发出的白色光分成红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)这三原色，在根据图像信息对该三原色进行调制并用颜色合成棱镜(二向色棱镜)合成后，通过投射透镜将影像放大显示到屏幕上。

但是，采用这种光源灯的投影机装置有一种在剧场、大会会场或室外使用的倾向，在这些用途中，明亮度成为重要的课题，所以高辉度化变显著。

为了实现这种高辉度化，虽然采用高输出的光源灯或尝试多灯化，但伴随与此，发热问题变成一个大问题。尤其生成投射光的颜色合成光学系统的光学元件因对光源灯的射出光进行吸光，温度上升，从而冷却必不可少。在这种颜色合成光学系统中，最容易受到热影响的是液晶光阀，若该液晶光阀的液晶面板的液晶变成高温，从液晶状态接近液体状态，则光的控制变难，结果是产生透光率下降的问题。

为了应对这样的问题，本发明的申请人提出了一种系统，利用分隔部件将投影机装置的主体的内部分成第一区划与第二区划，在第一区划中设置压缩机、散热器、减压装置，而在配置有颜色合成光学系统的光学元件的第二区划中设置冷却器，利用该冷却器进行了热交换的冷却空气在第二区划内循环，对颜色合成光学系统的光学元件进行冷却。

专利文献1：日本特开2008-112094号公报

在上述专利文献1所述的冷却系统的情况下，使用冷却装置对颜色合成光学系统的光学元件进行局部强制冷却，因此可得到高的冷却效果。但是，投影机装置在这种温度对策的同时还需要必须解决的结露对策。在上述专利文献1中在将配置有颜色合成光学系统的光学元件的第二区划完全密闭，对内部完全除湿时，虽然不会产生这样的问题，但是如果存在微小间隙，则在运转中含有湿度的外部气体会浸入，在运转停止后在颜色合成光学系统的光学元件的表面产生结露。

另外，在内置有冷却系统的投影机装置中，其冷却器(蒸发器)面对对颜色合成光学系统进行冷却的冷气循环路，在装置运转的状态下，冷却器和颜色合成光学系统的温度变成相同。但是，若运转停止，则由于冷却器的热交换率高，所以温度马上就开始上升，另一方面，在颜色合成光学系统的光学元件中，尤其颜色合成棱镜、聚光透镜(condenserlens)的热容量大，所以温度上升变慢。若成为这种状态，则附着在冷却器上的结露水或者结露水储存部的结露水开始蒸发，由此产生的水蒸气附着在相对于冷却器处于低温状态即处于露点以下的所述光学元件的表面上，从而产生结露。

如果这样的结露在颜色合成棱镜、聚光透镜的表面产生的话，则对投射光的成生产生的影响显著，即使在结露水蒸发了的情况下，其表面也被污染变脏或残存附着的灰尘，这样的话，导致投射影像的质量下降，因此不得不清扫。但是，配置有所述各光学元件的部分构造上是狭窄的部分，所以清扫操作并不容易，即使进行清扫操作也存在损坏光学元件、配线类的顾虑，对于该部分希望不用进行维护。

发明内容

本发明是为解决这样的问题而提出的，其目的在于提供一种投影机装置，该投影机装置根据图像信息对至少三原色的光进行调制并合成从而得到投射光，其中，该投影机装置能够有效冷却构成用于产生投射光的颜色合成光学系统的光学元件即颜色合成棱镜、聚光透镜等，并且在停止运转后也能够可靠防止产生结露。

为此，本发明通过以下所述的各手段来解决上述问题。即，在技术方案1所述的发明中，提供一种投影机装置，其具有：光源灯；颜色分离光学系统，其对从所述光源灯射出的光进行分离；光调制元件，其对应于图像信息对由所述颜色分离光学系统分离的至少三原色的光进行调制；以及颜色合成光学系统，其对由所述光调制元件调制了的光进行合成，其特征在于，所述投影机装置还具有：在装置的内部作为绝热空间形成的、配置所述颜色分离光学系统以及所述颜色合成光学系统的绝热室；向所述绝热室供应由冷却器进行了热交换的冷气的冷却室；以及在所述颜色分离光学系统以及/或者所述颜色合成光学系统上设置的加热机构，在装置主体的运转停止时，所述加热机构起动。

技术方案2所述的发明的特征在于，在技术方案1所述的投影机装置中，所述投影机装置还具有在所述绝热室的外部配置的辅助电源，在外部电源的供应被切断时，从所述辅助电源向所述加热机构供应电力。

技术方案3所述的发明的特征在于，在技术方案1或2所述的投影机装置中，所述投影机装置还具有在装置主体的运转停止时，阻止冷气从所述冷却室流向所述绝热室的挡板机构。

发明效果

根据本发明的投影机装置，在装置主体的运转停止时，使在颜色分离光学系统以及/或者颜色合成光学系统上设置的加热机构起动，不会使温度成为露点以下，因此，能够防止由冷却器产生的结露水的蒸发引起产生的颜色分离光学系统以及/或者颜色合成光学系统的结露的产生。另外，在具有辅助电源的情况下，即使在投影机装置因外部电源的供电被切断而停止(因停电等事故引起的异常停止)时，也能够可靠地防止在光学元件上产生结露。

附图说明

图1是表示本发明的投影机装置的概略结构的俯视图；

图2是说明本发明的颜色合成光学系统的结构的图；

图3是表示本发明的冷却机构的其他例子的图；

图4是表示实施本发明的颜色合成光学系统的结构的立体图；

图5是说明根据本发明防止结露的控制流程的图；

图中，

P—投影机装置

1A—光源灯

1B—反射器

1C—全反射镜

2—颜色合成棱镜

3R、3G、3B—液晶面板

4R、4G、4B—入射侧偏光板

5R、5G、5B—射出侧偏光板

6R、6G、6B—聚光透镜

7R、7G、7B—液晶光阀

10—箱型单元

11—冷却器

12—送气风扇

13、14—开口部

15、16—挡板(ダンパ一)机构

17—压缩机

18—冷凝器

19—送风风扇

20—减压器

21、22—电磁阀

23、24—透光窗

23a、24a—透光部件

25、26—送风风扇

L—投射透镜

M1—第一二向色镜

M2—第二二向色镜

M3、M4、M5—反射镜

HM—绝热室

KM—光源室

RM—冷却室

NM—散热室

CR—控制部

PA—辅助电源

TH1、TH2—电热加热器

TS1～TS6—温度传感器

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。在以下的实施例中，基于采用了放电型的光源灯的实施例进行了说明，但对每个三原色使用半导体激光元件的投影机装置也可以实施本发明，不限于光源的种类。

图1是表示本发明的投影机装置P的概略结构的图，成为光源的均匀照明光学系统具有金属卤化物灯、超高压水银灯灯多个(在本实施例中是4个)光源灯1A。该光源灯1A安装在反射器1B上，使得其射出光被反射向前方，所有的光被全反射镜1C聚光，成为平行光束，能够均匀照明。

颜色分离光学系统用于将从均匀照明光学系统入射的平行光束分离成三原色(R)、(G)、(B)，并由第一二向色镜M1、第二二向色镜M2以及反射镜M3、M4、M5构成。第一二向色镜M1透过红色(R)的波长带的光，反射青绿(cyan)系的波长带的光。透过了第一二向色镜M1的红色(R)的波长带的光的光路在反射镜M3被改变，入射向颜色合成光学系统。

在第一二向色镜M1被反射且光路改变了的青绿系的波长带的光被导向第二二向色镜M2。该第二二向色镜M2透过蓝色(B)的波长带的光，反射绿色(G)的波长带的光，使光的光路改变并入射向颜色合成光学系统。透过了第二二向色镜M2的蓝色(B)波长带的光的光路在反射镜M5被改变，入射向颜色合成光学系统。

接着，颜色合成光学系统的构成要素即各光学元件如图1所示，配置在颜色分离光学系统的中央，因此，在颜色合成棱镜(二向色棱镜)2的三侧面上形成有如前所述由颜色分离光学系统生成的三原色的原色光的照射面2R、2G、2B。红色原色光(R)通过聚光透镜6R照射向所述照射面2R，绿色原色光(G)通过聚光透镜6G照射向照射面2G，蓝色原色光(B)通过聚光透镜6B照射向照射面2B。

为了根据图像信息对透过了所述聚光透镜6R、6G、6B的各原色光(R)、(G)、(B)进行调制，透过了所述聚光透镜6R、6G、6B的各原色光(R)、(G)、(B)入射向液晶光阀7R、7G、7B。红色(R)用的液晶光阀7R在入射侧偏光板4R和射出侧偏光板5R之间配置液晶面板3R，绿色(G)用的液晶光阀7G在入射侧偏光板4G和射出侧偏光板5G之间配置液晶面板3G，蓝色(B)用的液晶光阀7B在入射侧偏光板4B和射出侧偏光板5B之间配置液晶面板3B。

在所述液晶光阀7R、7G、7B中，由于使特定的直线偏光分量入射向液晶面板3R、3G、3B，所以在入射侧偏光板4R、4G、4B使各原色光(R)、(G)、(B)的光束在规定的偏光方向(P偏光)一致，其P偏光被液晶面板3R、3G、3B调制后，仅调制光的S偏光分量从射出侧偏光板5R、5G、5B透过。这样被调制了的各原色光(R)、(G)、(B)从颜色合成棱镜2的照射面2R、2G、2B入射，被合成而成为投射光，并从射出面2S射出，从投射透镜L放大投影到屏幕等上。

这样构成的颜色分离光学系统以及颜色合成光学系统如图1所示，在投影装置P的箱型单元10的内部配置有由绝热壁DH覆盖的绝热室HM。进而该绝热室HM的一部分被绝热壁DH1分隔开，其内部成为气密状态的冷却室RM。在该冷却室RM上设有冷却器11，通过该冷却器11进行了热交换的冷气在送气风扇12的作用下流向一个方向，通过开口部13、14在绝热室HM内循环。

所述开口部13、14上具备挡板机构15、16，在装置主体的运转停止时，利用该挡板机构15、16堵住开口部13、14，使得冷却室RM内部的冷气不会流入绝热室HM，并使光学元件的防结露处理的效率提高。而且，所述所谓的“运转停止时”不仅包括使投影机装置的运转正常停止的情况而且包括因外部电源的供电被切断(停电等事故)引起的异常停止的情况。另外，所述冷却器11虽然可以采用热电转换元件(珀耳帖元件)，但为了得到更高的冷却效果，其与蒸汽压缩式的冷冻回路(冷冻单元)连接。

该冷冻回路可以在装置主体的外部另行设置，在以下说明中，对内置在具有装置主体的吸排气功能的散热室NM中的例子进行了说明。在图1中，由压缩机17压缩的高温高压的制冷剂在冷凝器18的送风风扇19的作用下与外部气体进行热交换，温度降低，成为低温高压的制冷剂。接着，在减压器20缩窄流路而被减压后，在冷却器11蒸发，利用此时的吸热作用进行冷却。而且，电磁阀21对冷凝器18和减压器20之间的制冷剂通路进行开闭，电磁阀22对冷却器11和压缩机17之间的制冷剂通路进行开闭。

这样冷冻回路配置在散热室NM中，构成均匀照明光学系统的光源灯1A、反射器1B、全反射镜1C以及投射透镜L配置在具有吸排气功能的光源室KM中。而且，在绝热壁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来保持气密状态，其中透光窗23是为了将从均匀照明光学系统射出的平行光束引导向绝热室HM而形成的，透光窗24是为了将从颜色合成光学系统的颜色合成棱镜2射出的射出光引导向投射透镜L而形成的。

本发明的投影机装置P由于如上述那样构成，所以当装置主体开始运转时，冷冻回路开始动作，在冷却室RM生成的冷气从通过挡板机构15、16而开放的开口部13、14向绝热室HM循环，能够冷却颜色合成光学系统的颜色合成棱镜2，聚光透镜6R、6G、6B，液晶光阀7R、7G、7B等。

即，在是以上说明的结构的情况下，虽然在绝热室HM内一并冷却颜色合成光学系统，但也可以个别地冷却颜色合成光学系统的每个原色的各要素，这通过以下说明的结构可以实现。图3表示这种分散冷却方式的例子。冷气导入口与流入侧管50连接，冷气导出口与流出侧管51的出口51A连接。而且，连通流入侧管50和流出侧管51的冷气通路由三个分流管52A、52B、52C构成，从流入侧管50流入的冷气分流向三个分流管52A、52B、52C，并流向流出侧管51。

颜色合成棱镜2的照射面2R以及聚光透镜6R、液晶光阀7R面对分流管52A的开口上部的空间。另外，颜色合成棱镜2的照射面2G以及聚光透镜6G、液晶光阀7G面对分流管52B的开口上部的空间。而且，颜色合成棱镜2的照射面2B以及聚光透镜6B、液晶光阀7B面对分流管52C的开口上部的空间。

在分流管52A、52B、52C上，在它们的一部分上设置的风扇壳体54A、54B、54C中收容有分别由电动机驱动旋转的冷气循环用送风机53A、53B、53C。该冷气循环用送风机53A、53B、53C是像多叶片风扇或涡轮风扇那样的使从轴向流入的冷气流出向圆周方向的形式的装置。

通过送气风扇12和冷气循环用送风机53A、53B、53C的运转，冷却室RM的冷气从开口部13通过流入侧管50，在分流管52A、52B、52C流动，经过流出侧管51返回向开口部14。由此，利用由冷却室RM的冷却器11生成的冷气能够冷却颜色合成光学系统的各要素。

根据这种结构，在液晶光阀7R、7G、7B的发热量不同的情况下，例如通过对冷气循环用送风机53A、53B、53C的转速进行可变控制，使得与发热量大的液晶光阀对应的分流管中流动的冷气的量多，与发热量小的液晶光阀对应的分流管中流动的冷气的量少，从而能够使液晶光阀7R、7G、7B成为适当的冷却状态。

接下来，对本发明中构成颜色合成光学系统的颜色合成棱镜2、聚光透镜6R、6G、6B的结露对策的结构进行说明。如前所述，颜色合成光学系统的各要素在变得低于结露水的温度时产生结露。因此，需要始终监视颜色合成棱镜2、聚光透镜6R、6G、6B以及结露水的温度。而且，在停止装置主体的运转，切断电源时，颜色合成棱镜2和聚光透镜6R、6G、6B在结露水的温度上升之前温度上升是理想的状态。

因此，在本发明中，在投影机装置P的内部的主要部位设置温度传感器以及电热加热器，对作为颜色合成光学系统的光学元件的颜色合成棱镜2和聚光透镜6R、6G、6B进行加热。即，如图4所示，在颜色合成棱镜2的导热框2a上粘贴电热加热器TH1、在聚光透镜6R、6G、6B的导热框6a上粘贴电热加热器TH2，将各电热加热器TH1、TH2连接于由控制部CR控制的辅助电源PA上。

而且，所述电热加热器TH1、TH2可以采用热电转换元件(珀耳帖元件)，另外，还可以在颜色合成棱镜2和聚光透镜6R、6G、6B的表面利用氧化锡等形成薄膜的透明加热器。另外，辅助电源PA适宜采用一次电池(干电池)或者二次电池(充电电池)等。

进而，在颜色合成棱镜2上设置温度传感器TS1，在聚光透镜6R、6G、6B上设置温度传感器TS2，将由各温度传感器TS1、TS2、检测出的温度检测信号导向控制部CR。另外，向该控制部CR中导入来自在冷却器11的结露水储存部上设置的温度传感器TS3的温度检测信号。由此，通过温度传感器TS1、TS2和温度传感器TS3检测出的温度检测信号，能够检测出结露水和颜色合成棱镜2、聚光透镜6R、6G、6B之间的相对温度差。

进而在本发明中，在装置内部的光源室KM中设置温度传感器TS4，在绝热室HM的透光窗23、24的附近配置温度传感器TS5、TS6，将由该温度传感器TS5、TS6检测出的温度检测信号导向控制部CR。由此，能够检测出光源室KM和绝热室HM之间的相对温度差。另外，在本发明中，具备向透光窗23、24的透光部件23a、24a送风的送风风扇25、26，使得在该透光部件23a、24b上不产生结露，该送风风扇25、26也由控制部CR控制。

本发明如此构成，以下基于图5说明防止结露的控制的流程。本发明的投影机装置P的运转继续，在为停止其运转而切断装置电源的时刻P1之前，停止从辅助电源PA向电热加热器TH1、TH2供电。

然后，当在投影机装置P的运转停止的时刻P1停止给装置供电时，光源灯1A的发光停止，并且冷冻机的运转停止。与此同时，送气风扇12的动作停止，挡板机构15、16工作而堵住开口部13、14，阻止冷气从冷却室RM流入绝热室HM，并且开始从辅助电源PA向电热加热器TH1、TH2供电。而且，此时，通过利用电磁阀21、22关闭冷冻回路的流路，防止高温制冷剂流入冷却器11，可以防止冷却器11的温度上升。

温度传感器TS1始终监视颜色合成棱镜2的温度，温度传感器TS2始终监视聚光透镜6R、6G、6B的温度，温度传感器TS3始终监视结露水储存部的结露水的温度，在装置主体的运转停止之前，由控制部CR判断结露水的温度T1是否低于颜色合成棱镜2和聚光透镜6R、6G、6B的温度T2。在所述状态下，当装置主体的运转停止，不加热颜色合成棱镜2和聚光透镜6R、6G、6B而放置时，到目前为止被冷却的颜色合成棱镜2和聚光透镜6R、6G、6B的温度T2会缓慢上升，相对于此，结露水的温度T1相对地急速上升，从而在颜色合成棱镜2和聚光透镜6R、6G、6B上产生结露。

但是，在本发明中，由于在装置主体的运转停止的同时，从辅助电源PA向电热加热器TH1、TH2供电，所以通过其加热，颜色合成棱镜2和聚光透镜6R、6G、6B的温度T2马上开始上升，可以保持高于结露水的温度T1的状态，能够防止结露的产生。即，在利用投影机装置P的电源开关切断电源的情况下，或者在因事故等异常原因而导致电源被切断，未发挥控制功能，未由挡板机构15、16堵住开口部13、14的情况下，也可以利用辅助电源PA可靠地开始防露处理，防止结露的产生。而且，在不是因异常的原因，而是电源正常被切断的情况下，可以取代从辅助电源PA供应的电力，将由外部电源产生的电力供应给电热加热器TH1、TH2。

这样，当电热加热器TH1、TH2继续加热，由温度传感器TS3检测出的结露水的温度T1到达接近于温度传感器TS4～TS6检测出的温度的时点时，停止从辅助电源PA向电热加热器TH1、TH2供电，停止送风风扇25、26的动作。这以后，由于结露水以及颜色合成棱镜2和聚光透镜6R、6G、6B成为与环境温度等位的饱和状态，所以产生结露的要因被消除。

而且，对于根据温度传感器TH4～TH6的检测温度相对判断停止从辅助电源PA向电热加热器TH1、TH2供电的时刻的例子进行了说明，但也可以利用在装置电源的供应停止的时刻工作的计时器，在经过了颜色合成棱镜2和聚光透镜6R、6G、6B以及结露水变成饱和温度所需的预先设定的时间后再停止供电。

Claims (3)

1.一种投影机装置，其具有：

光源灯；

颜色分离光学系统，其对从所述光源灯射出的光进行分离；

光调制元件，其对应于图像信息对由所述颜色分离光学系统分离的至少三原色的光进行调制；以及

颜色合成光学系统，其对由所述光调制元件调制了的光进行合成，

其特征在于，

所述投影机装置还具有：在装置的内部作为绝热空间形成的、配置所述颜色分离光学系统以及所述颜色合成光学系统的绝热室；向所述绝热室供应由冷却器进行了热交换的冷气的冷却室；以及在所述颜色分离光学系统以及/或者所述颜色合成光学系统上设置的加热机构，

在装置主体的运转停止时，所述加热机构起动。

2.如权利要求1所述的投影机装置，其特征在于，

所述投影机装置还具有在所述绝热室的外部配置的辅助电源，

在外部电源的供应被切断时，从所述辅助电源向所述加热机构供应电力。

3.如权利要求1或2所述的投影机装置，其特征在于，

所述投影机装置还具有在装置主体的运转停止时，阻止冷气从所述冷却室流向所述绝热室的挡板机构。

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