CN102033399A - 投影型影像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种针对光学部件考虑到温度分布且进行高效冷却的投影型影像显示装置。本发明的投影型影像显示装置能够对作为冷却对象且构成光学系统的一个光学部件供给高速冷却风和低速冷却风。作为光学部件，是容易产生温度差异，且对耐热性而言温度升高容易成为问题的光学部件。具有向这种光学部件的高温区域吹出高速冷却风、向较低温的低温区域吹出低速冷却风的基于冷却风的吹出结构。

Description

投影型影像显示装置

技术领域

本发明涉及一种投影型影像显示装置，尤其涉及通过冷却风来冷却光学部件的投影型影像显示装置。

背景技术

现有技术中，投影型影像显示装置由在框体内包括光源等的照明光学系统、将照明光分离为红色光、绿色光、蓝色光的分离光学系统、根据影像信息来调制这些颜色光的光阀(light valve)、合成调制后的调制光的合成光学系统、放大投影合成光的投影透镜等光学系统构成了整体光学系统。但是，最近因影像的高照明度化而使用了大光量的光源，并且因装置的小型化，存在内部充满热量的倾向。因此，在光阀的出口侧对偏振板、照明光学系统中包含的偏振光束分离器(PBS)等经不起热的光学部件的冷却很重要。

这些光学部件的冷却一般是将来自送风机的吹出空气通过输送管(duct)送到对象物，并使用风向板和喷嘴将预定的风量供给预定的位置来进行的。通过专利文献1和专利文献2可以知道这种现有的冷却方式。

【专利文献1】特开2007-298890号公报

【专利文献2】特开2000-81667号公报

在上述现有的冷却方法中，温度上升和耐热温度随着作为冷却对象的光学部件而不同，所以考虑该情况而根据冷却对象部件来选定风量和喷嘴的喷射位置。但是，在前述的经不起温度的光学部件中，光学部件整体温度并不是均匀上升，而是温度分布具有差异。即，如图8所示，存在在中央部的光量集中得多的部分温度变高，而随着偏向周边温度降低的倾向。但是，在现有的冷却方式中，采用了如下的冷却方式：使用冷却这些光学部件的送风机并将一定风速的空气流喷射到对象部件整体，并没有考虑到部件内的温度分布。因此，由于是对于局部的温度上升而整体增加风量的方式，所以随着光源的光量的增加和小型化，风量增加显著，引起了效率的恶化和噪声的增大。

发明内容

本发明鉴于这种情形而形成，其目的在于提供一种针对光学部件考虑到温度分布且进行高效冷却的投影型影像显示装置。

本发明的投影型影像显示装置为了实现这种目的而做出，其特征在于，具备：冷却风吹出结构，该冷却风吹出结构能够对作为冷却对象且构成光学系统的光学部件供给高速冷却风和低速冷却风，并且向所述光学部件的高温区域吹出高速冷却风，向较低温的低温区域吹出低速冷却风。根据该结构，能够与光学部件的温度分布相对应地选择吹出对象区域，且能够根据对象区域的温度进行改变风速和风量这样的极精细的冷却。由此，能够避免无用的风量、风速，能够实现冷却效果的提高、效率的提高和噪声的降低。另外，缓和光学部件的温度差异，并且提高了冷却性能，可提高光学部件的可靠性，并改善寿命。

优选在吹出所述高速冷却风的高速通风路径的前端形成吹出冷却风的吹出喷嘴。若这样构成，则能够更高效地向高温部分喷射冷却风，从而能够提高冷却性能。

优选吹出所述高速冷却风的吹出喷嘴位于吹出低速冷却风的吹出口之中，且周围被低速冷却风的吹出气流所包围。需要冷却的光学部件一般具有中央部为高温，且越向周边部其温度越降低的倾向。因此，若这样构成，则由于吹出最适合于冷却对象即光学部件的温度分布的冷却风，所以可以进行最佳的冷却。另外，由于送到周边部的冷却风吸引周围的空气，所以能够减少为进行周边的冷却而输送的送风量，从而能够实现效率的进一步提高。

优选吹出所述低速冷却风的吹出口与低速通风路径的前端相连，吹出所述高速冷却风的吹出喷嘴形成在高速通风路径的前端，低速通风路径和高速通风路径至少在吹出口跟前构成为双重管式。若这样构成，则可以简化冷却风的通风路径相对于冷却对象的结构。

优选所述低速通风路径由与送风机相连的送风管、吹出口跟前侧的吹出室构成，将该吹出室的上方形成为吹出口，高速通风路径由与送风机相连的送风管、插入到所述吹出室内的内侧管构成，在该插入部中由低速通风路径支承高速通风路径。通过这样构成，可以使高速通风路径的安装变得容易。

优选所述低速通风路径其送风管与吹出室的侧方相连，所述高速通风路径的内侧管的水平截面朝向从侧面被导入的来自送风管的空气流形成为尖细的形状。由此，还可以将从侧方导入的来自低速通风路径的送风管的空气流平滑地导入到高速通风路径的背面侧，可以在高速通风路径的吹出喷嘴的周围形成均匀的低速空气流。

优选吹出所述低速冷却风的吹出口形成为比所述吹出室的水平截面积小，并且由从所述吹出室的上面向上立起的上升壁形成。通过这样构成，由于吹出口缩小为比吹出室还小，所以可以缓和从低速通风路径的送风管导入的动压的影响，并且能够使来自吹出口的吹出气流的风速分布变得均匀。另外，能够使上升壁具有风向板的机能。

优选所述高速通风路径在形成有吹出喷嘴的前端部中具备与设置在低速通风路径侧的卡合部相卡合的卡合部。若这样构成，则可以使吹出喷嘴的位置和方向稳定化，从而能够准确地冷却对象高温部。

优选用于吹出所述高速冷却风的送风机和用于吹出所述低速冷却风的送风机是不同类型的送风机，用于吹出高速冷却风的送风机是比用于吹出低速冷却风的送风机更适合于高压的送风机。若这样构成，则能够选择最适合于用途的送风机。

(发明效果)

根据本发明的投影型影像显示装置，能够与光学部件的温度分布相对应地选择吹出对象区域，并能够进行根据对象区域的温度来改变风速和风量这样的极其精细的冷却。由此，能够避免无用的风量、风速，能够实现冷却效果的提高、效率的提高和噪声的降低。另外，缓和光学部件的温度差异，并且提高了冷却性能，可提高光学部件的可靠性，并改善寿命。

附图说明

图1是本发明的实施方式的代表性投影型影像显示装置的光学系统。

图2是该投影型影像显示装置的红色光用光阀周围的俯视图。

图3是图2中的A-A剖视图。

图4是图2中的B-B剖视图。

图5是变形例的投影型影像显示装置的低速通风路径的吹出室的剖视图。

图6是变形例的投影型影像显示装置的高速通风路径的俯视剖视图。

图7是变形例的投影型影像显示装置中的形成在高速通风路径的前端部的卡合部的立体图。

图8是表示光学部件的一般温度分布的图。

图中：80-低速通风路径；81、91-送风机；82、92-送风管；83-吹出口；84-吹出室；84a-插入部；84b-上升壁；85a、95a-卡合部；90-高速通风路径；93-内侧管；94-吹出喷嘴；30-红色光用光阀；34-预偏振板；35-射出侧偏振板。

具体实施方式

首先，最先基于图1来说明本发明的实施方式的投影型影像显示装置的光学系统。

该投影型影像显示装置是液晶投影型影像显示装置，作为例子表示3板式。作为该光学系统，包括射出照明光的照明光学系统10、将从照明光学系统10射出的照明光分离为红色光、绿色光和蓝色光的颜色分离光学系统20。进一步，在该光学系统中，包括：分别调整由颜色分离光学系统20分离出的红色光、绿色光和蓝色的各色光用的光阀30、40、50；合成由光阀30、40、50调制后的调制光的颜色合成光学系统60。该光学系统包括用于将从颜色合成光学系统60射出的合成光作为彩色影像光而放大投影到屏幕等上的投影光学系统70。

照明光学系统10具有光源灯11、集成透镜(integrator lens)12、偏振光束分离器13、和聚光透镜14、反射镜15和中继透镜16。从光源灯11射出的光束照射由配置在入射侧的第一透镜阵列和配置在射出侧的第二透镜阵列构成的集成透镜12。照射到集成透镜12的光束通过第一透镜阵列的多个单元透镜被分割为多个微小的部分光束。并且，从第一透镜阵列射出的多个部分光束分别聚光到对应的第二透镜阵列的单元透镜上。另外，从集成透镜12射出的光束在偏振光束分离器13中使光与预定的偏振光一致，并经过聚光透镜14、反射镜15、中继透镜16之后射出到颜色分离光学系统20。

颜色分离光学系统20由分色镜(dichroic mirror)21、22、反射镜23、24、25、中继透镜26、27、聚光透镜28r、28g、28b等构成，具有将从照明光学系统10射出的照明光分离为红色光、绿色光和蓝色光的功能。

第一分色镜21使红色光透过，并且反射绿色光和蓝色光。透过第一分色镜21后的红色光被反射镜23反射，并透过聚光透镜28r之后对红色光用光阀30进行照明。聚光透镜28r按照来自照明光学系统10的多个部分光束分别对红色光用光阀30进行照明的方式进行聚光，并且按照各部分光束分别成为大致平行的光束的方式进行设定。后述的绿色光用光阀40和配置在蓝色光用光阀50的入射侧的聚光透镜28g、28b也进行与聚光透镜28r相同的设置。

由第一分色镜21反射出的绿色光和蓝色光中的绿色光被第二分色镜22反射，并透过聚光透镜28g之后对绿色光用光阀40进行照明。另一方面，蓝色光透过第二分色镜22，并在依次通过中继透镜26、反射镜24、中继透镜27之后对蓝色光用光阀50进行照明。

红色光用光阀30与所述现有的光阀相同，由配置在入射侧的入射侧偏振板31、光学补偿板32、透过型的液晶面板33、预偏振板34和射出侧偏振板35等构成。绿色光用光阀40由配置在入射侧的入射侧偏振板41、光学补偿板42、透过型的液晶面板43、预偏振板44和配置在射出侧的射出侧偏振板45等构成。蓝色光用光阀50由配置在入射侧的入射侧偏振板51、光学补偿板52、透过型的液晶面板53、预偏振板54和配置在射出侧的射出侧偏振板55等构成。

颜色合成光学系统60由交叉分色棱镜(cross dichroic prism)61等构成。交叉分色棱镜61包括反射由红色光用光阀30调制后射出的红色光的反射面61a和反射由蓝色光用光阀50调制后射出的蓝色光的反射面61b。并且构成为：入射到交叉分色棱镜61的红色光和蓝色光通过反射面61a，61b被反射后，入射到交叉分色棱镜61并与直接透过的绿色光相合成，从而将合成光作为彩色影像来射出。

投影光学系统70配置在交叉分色棱镜61的射出侧，由投影透镜单元等构成。

在这样的光学系统中，温度升高成为问题的是光源，除此之外，耐热温度较低而成为问题的是偏振光束分离器13和构成光阀30、40、50的光学部件。温度升高最成为问题的是限制射出的光量的射出侧偏振板35、45、55。这些光学部件因从光源射出的照明光其中央部分的光量多，所以如图8所示，具有中央部温度高且随着偏向周边温度降低的倾向。

因此，以红色光用光阀30周围为例，基于图2～图4来说明本发明的光学部件的冷却结构。另外，图2是俯视图，在本说明书的说明中称上下方向时，将与图2的纸面成直角的前侧称作上方。

图2是表示构成红色光用光阀30的光学部件的基于冷却风的冷却结构的示意俯视图。如图2所示，在红色光用光阀30的光学部件的下方以双重管式形成有通风路径。外侧的通风路径是以低速吹出空气的低速通风路径80，内侧的通风路径是用于以高速吹出空气的高速通风路径90。

低速通风路径80由送风机81、与送风机81的吹出侧相连的送风管82、用于从下方向构成红色光用光阀30的光学部件供给冷却风的吹出口83和形成在吹出口83跟前的吹出室84构成。

送风机81选择从吹出口83吹出的吹出风速低而加以平衡这样的标准低压用的通常风扇、例如多叶片式风扇(sirocco fan)。送风管82构成为从侧方向吹出室84导入冷却风。在该实施例中，以向上方打开吹出室84的形状形成吹出口83。吹出口83的大小形成为图2的纸面的左右方向的尺寸比光学部件的左右方向的尺寸大一些。吹出口83的光轴方向的尺寸形成为包括入射侧偏振板31到射出侧偏振板35的大小(参考图3)。通过这样的构成，吹出口83设定为：除从后述的高速通风路径90的吹出喷嘴94喷射高速冷却风的部分，在光学部件整体的范围中喷射预定风量和预定风速的冷却风。另外，由于是以从吹出口83吹出的冷却风的风速比来自吹出喷嘴94的冷却风慢的情形为前提，所以在本说明书中，将从吹出口83吹出的冷却风侧称作低速，将从吹出喷嘴94吹出的冷却风侧称作高速。

高速通风路径90由送风机91、与送风机91的吹出侧相连的送风管92、插入到吹出室84的内部的内侧管93、在高速通风路径90的前端部即该实施方式中的内侧管93的前端部中形成的吹出喷嘴94形成。

送风机91选择适合于从吹出喷嘴94吹出的吹出风速为高速这一情形的标准高压用风扇、例如涡轮风扇。送风管92被导入为从吹出室的下面朝向上方。这里，将吹出室84内的输送管部称作内侧管93，在与送风管92的连结部，通过吹出室84支承该内侧管93。内侧管93形成为水平截面形状朝向从侧方的送风管82导入的空气流呈尖细的三角形状(参考图2和图4)。通过这样构成，设法使从送风管82导入的空气流容易流向与内侧管93的背后，即图2的右侧。

吹出喷嘴94为了冷却温度容易升高的射出侧的预偏振板34和射出侧偏振板35的中央部，从图2可知，被设置为在光轴方向上覆盖从红色光用光阀30的液晶面板33到射出侧偏振板35的尺寸。另外，在左右方向上也设定吹出喷嘴94的大小和位置，使得可向这些光学部件的中央部喷射预定风速的高速冷却风。并且，吹出喷嘴94由锥形部93a形成，该锥形部93a按照随着接近前端其内侧尺寸变小的方式倾斜。

以上，说明了强力冷却预偏振板34和射出侧偏振板35的中央部的结构，在本实施方式的投影型影像显示装置中，对于绿色光用光阀40中的预偏振板44和射出侧偏振板45、蓝色光用光阀50中的预偏振板54和射出侧偏振板55也进行同样的冷却。

在这样构成的投影型影像显示装置中，按照如下方式冷却光学部件。

在构成光学系统的光学部件中，具有如下的经不起热的部件：构成光阀30、40、50的入射侧偏振板31、41、51；光学补偿板32、42、52；液晶面板33、43、53、预偏振板34、44、54；射出侧偏振板35、45、55；偏振光束分离器13。如图8所示，对于这些部件而言，由于温度分布不均匀，所以具有与光轴正交的面上的中央部的温度容易升高的倾向。即，在这些光学部件中，中央部成为高温区域，其周围成为温度比较低的低温区域。在这些光学部件中，也是预偏振板34、44、54、射出侧偏振板35、45、55的温度升高最成为问题。在本实施方式中，按照特别强力冷却这些部件的中央部分的高温区域的方式，使用高速高压用的送风机91，从而从吹出喷嘴94以高速喷射冷却空气。由此，能够降低这些光学部件的高温区域的温度，并且能够缓和温度差异。另外，由于通过通常的送风机81向中央的高温区域周围的低温区域送风而加以冷却，且进一步通过卷风冷却其周围部分，即设置为两个以上的速度不同的冷却风，所以能够高效进行光学部件的冷却。另外，通过这样构成，能够抑制光学部件的温度差异，且能够进行温度分布的平衡。

该实施方式的投影型影像显示装置由于按照如上所述方式构成，所以能够实现如下的作用效果。

(1)能够供给高速冷却风和低速冷却风，并且具备向光学部件的高温区域吹出高速冷却风、向较低温的低温区域吹出低速冷却风的冷却风吹出结构。通过取得这种极精细的冷却机构，能够避免无用的风量、风速，能够实现冷却效果的提高、效率的提高和噪声的降低。另外，由于缓和光学部件的温度差异的同时提高冷却性能，所以能够提高光学部件的可靠性和寿命。

(2)由于在高速通风路径90的前端形成有吹出冷却风的吹出喷嘴94，所以能够向光学部件的高温部分高效地喷射冷却风，能够提高冷却性能。

(3)吹出高速冷却风的吹出喷嘴94位于吹出低速冷却风的吹出口83之中，周围被低速冷却风的吹出气流所包围。因此，由于吹出最适合于冷却对象即光学部件的温度分布的冷却风，所以能够进行最佳的冷却。另外，由于送到周边部的冷却风吸引周围的空气，所以能够减少为进行周边的冷却而输送的送风量，从而能够实现效率的进一步提高。

(4)在形成于低速通风路径80的前端处的吹出口83之中形成高速通风路径90的前端的吹出喷嘴94，并且由于高速通风路径90和低速通风路径80至少从吹出口跟前开始构成为双重管式，所以可以简化冷却风的通风路径相对冷却对象的结构。

(5)由于低速通风路径80其吹出口跟前侧构成为吹出室84，高速通风路径90中，与送风机91相连的送风管92被插入到吹出室84内而构成为双重管式，从而形成内侧管93，并且内侧管93被低速通风路径80支承，所以高速通风路径90的安装很容易。

(6)低速通风路径80其送风管82与吹出室84的侧方相连，并且在高速通风路径90中，吹出室84内的水平截面朝向从侧方被导入的来自送风管82的空气流而形成为尖细的形状。因此，还能够将从侧方被导入的来自低速通风路径80的送风管82的空气流平滑地导入到高速通风路径(内侧管93)的背面侧，即图2中的右侧，并且能够在高速通风路径90的周围形成均匀的低速空气流。

(7)用于吹出高速冷却风的送风机91和用于吹出低速冷却风的送风机81是不同类型的送风机，由于与用于吹出低速冷却风的送风机81相比，用于吹出高速冷却风的送风机91是适合于高压的送风机，所以能够选择最适合于用途的送风机。

(变形例)

本发明可以在上述实施方式中进行如下的变更。

·在所述实施方式中，说明了针对预偏振板34、44、54和射出侧偏振板35、44、55利用两个风速的冷却风来进行冷却的冷却结构，但是也可以对构成光阀30、40、50的其他光学部件、偏振光束分离器13、光源等温度分布会产生差异的部件进行同样的冷却。

·如图5所示，也可以将吹出低速冷却风的吹出口83形成得比吹出室84的水平截面积小，并且由从吹出室84的上面向上立起的上升壁84b来形成。若这样构成，则由于吹出口83缩小得比吹出室84小，所以能够缓和从送风管82导入的动压的影响，并且能够使来自吹出口83的吹出气流的风速分布变得均匀。还能够使上升壁84b具有风向板的功能。

·高速通风路径90的内侧管93与送风管82连接侧的水平截面形状也可以不是尖细的三角形状，可以是其他的尖细形状，例如半圆形(参考图6)或半椭圆形等。这样也能够使来自低速通风路径的空气平滑地流向内侧管93的背后(图2的右侧)。

·也可在高速通风路径90的前端部、即所述实施方式的形成有内侧管93的吹出喷嘴94的前端部，设置相对于低速通风路径80进行定位的卡合部。如上所述，在贯通低速通风路径80的插入部84a中固定了内侧管93，但是也可以通过使吹出喷嘴94的位置关系更加准确，从而向对象区域准确地喷射冷却风。图7是具体化该情形的图，形成从吹出喷嘴94的附近向吹出室84的上端部伸出的腕部95，并在其前端部形成截面为圆形的弯曲棒状的卡合部95a。另一方面，在吹出室84侧形成支承部85，该支承部85具备插入该卡合部95a的孔形状的卡合部85a。因此，通过将该弯曲棒状的卡合部95a插入孔形状的卡合部85a中，从而能够使吹出喷嘴94的位置、方向稳定，并能够使该冷却风的方向准确化。

·在所述实施方式中，从附图可知，低速通风路径80形成为送风管82的截面积比吹出室84的水平截面积小，但是并不限于此，还可以通过空间(space)的安排等来增大送风管82的截面积。同样，当然也可以对高速通风路径90的送风管92增大其截面积。

·也可以通过在形成于低速通风路径80的前端部的吹出口83中设置风向调整板，从而进一步极其精细地调整向对象区域喷射的风量、风速。同样，也可在高速通风路径90的吹出喷嘴94中设置这样的机构。

(产业上的可用性)

本发明的投影型影像显示装置可以广泛用于液晶投影型影像显示装置等各种投影型影像显示装置中。

Claims (9)

1.一种投影型影像显示装置，其特征在于，具备：

冷却风吹出结构，该冷却风吹出结构能够对作为冷却对象且构成光学系统的光学部件供给高速冷却风和低速冷却风，并且向所述光学部件的高温区域吹出高速冷却风，向较低温的低温区域吹出低速冷却风。

2.根据权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于，

在吹出所述高速冷却风的高速通风路径的前端形成有吹出冷却风的吹出喷嘴。

3.根据权利要求2所述的投影型影像显示装置，其特征在于，

吹出所述高速冷却风的吹出喷嘴位于吹出低速冷却风的吹出口之中，且周围被低速冷却风的吹出气流所包围。

4.根据权利要求3所述的投影型影像显示装置，其特征在于，

吹出所述低速冷却风的吹出口与低速通风路径的前端相连，吹出所述高速冷却风的吹出喷嘴形成在高速通风路径的前端，低速通风路径和高速通风路径至少在吹出口跟前构成为双重管式。

5.根据权利要求4所述的投影型影像显示装置，其特征在于，

所述低速通风路径由与送风机相连的送风管、吹出口跟前侧的吹出室构成，将该吹出室的上方形成为吹出口，高速通风路径由与送风机相连的送风管、插入到所述吹出室内的内侧管构成，在该插入部中由低速通风路径支承高速通风路径。

6.根据权利要求4或5所述的投影型影像显示装置，其特征在于，

所述低速通风路径其送风管与吹出室的侧方相连，所述高速通风路径的内侧管的水平截面朝向从侧面被导入的来自送风管的空气流形成为尖细的形状。

7.根据权利要求6所述的投影型影像显示装置，其特征在于，

吹出所述低速冷却风的吹出口形成为比所述吹出室的水平截面积小，并且由从所述吹出室的上面向上立起的上升壁形成。

8.根据权利要求4～7的任一项所述的投影型影像显示装置，其特征在于，

所述高速通风路径在形成有吹出喷嘴的前端部中具备与设置在低速通风路径侧的卡合部相卡合的卡合部。

9.根据权利要求1～7的任一项所述的投影型影像显示装置，其特征在于，

用于吹出所述高速冷却风的送风机和用于吹出所述低速冷却风的送风机是不同类型的送风机，用于吹出高速冷却风的送风机是比用于吹出低速冷却风的送风机更适合于高压的送风机。

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