CN104808423A - 图像投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用光线投影图像的图像投影设备，包括配置为发射光线的光源；配置为允许使用者操作该图像投影设备的操作单元，当从图像投影设备的主体被放置的放置表面观察时，该操作单元被布置在光源的上方。该图像投影设备还包括第一流通路径，空气在其中流经光源；以及与第一流通路径不同的第二流通路径，该第二流通路径形成于光源和操作单元之间。

Description

图像投影设备

本申请是申请日为2012年11月01日，申请号为201210595735.4，发明名称为“图像投影装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种图像投影装置。

背景技术

已知一种图像投影设备，其例如包括作为图像形成元件的数字微镜装置(DMD)，该图像形成元件在从个人电脑提供的图像数据的基础上调制光，和具有照射单元的图像形成单元，该照射单元通过来自光源的光照射图像形成元件，并且在其中，图像形成单元形成图像并且使用投影光学部将图像形成单元形成的图像聚焦于投影平面上。

该图像投影设备使用卤素灯、金属卤化物灯或高压汞灯作为光源。这些灯在发光的时候会达到很高的温度。日本专利申请公开说明书NO.2002-244210和日本专利申请公开说明书NO.2008-102374公开了图像投影设备。在该图像投影设备的一个例子中，周围空气被如风机或风扇这样的空气供应单元从该设备的进气口吸入，吸入的空气被提供给光源以冷却该光源，吸收光源的热量而造成温度上升的空气被通过排气口排出到该设备的外部。

作为如供使用者进行操作图像投影设备的按钮这样的输入机构的操作单元优选地设置在图像投影设备的上表面以允许使用者快捷地操作该图像投影设备。

即使该光源被供应的空气冷却，该光源的温度仍可达到约1000℃。结果，被光源加热的空气通过从空气供应单元供应的空气及其上升气流向上流动。此外，来自光源的热量通过热传导被导向操作单元。当该操作单元被布置在光源的上方或正上方，出现了这样的问题，即：被光源加热并向上流动的空气、热传导的热量以及与布置在光源上方或正上方的操作单元的自然碰撞热量并且该操作单元被所述加热过的空气和所述热量加热，从而提升了所述操作单元的温度。

因此，需要一种即使操作单元被布置在光源的上方或正上方时也能抑制操作单元的温度提升的图像投影设备。

发明内容

本发明的目的在于至少部分的解决现有技术中存在的所述问题。

根据一个实施例，提供了一种使用光线投影图像的图像投影设备。该图像投影设备包括配置为发射光的光源；以及配置为供使用者操作图像投影设备的操作单元，当从放置所述图像投影设备主体的放置表面观看时，该操作单元被布置在光源的上方。该图像投影设备还包括空气从其中流过光源的第一流动路径，以及与第一流动路径不同的第二流动路径，该第二流动路径形成于光源和操作单元之间。

上述的或者其它的目的、特征、优势以及技术和工业上的意义将通过阅读接下来的本发明当前优选实施例的具体描述并同时联系附图考虑而被更好的理解。

附图说明

图1是说明根据本发明实施例的投影机的透视图以及投影平面；

图2是从投影机到投影平面的光路图；

图3是说明投影机内部结构的透视示意图；

图4是光源单元的透视示意图；

图5是收纳在照明单元和其它单元内的光学系统部件的透视示意图；

图6是从图5的A方向观察照明单元、投影透镜单元、以及图像形成单元时的透视图；

图7是说明照明单元内的光路的示意图；

图8是图像形成单元的透视图；

图9是与照明单元和图像形成单元一起示出第一光学系统单元的透视图；

图10是沿着图9中的B-B线的截面图；

图11是与投影透镜单元、照明单元和图像形成单元一起示出的由第二光学系统单元保持的第二光学系统的透视图；

图12是与第一光学系统单元、照明单元、和图像形成单元一起示出第二光学系统单元的透视图；

图13是说明从第一光学系统到投影平面的光路的透视图；

图14是说明投影机各单元的排布的示意图；

图15是说明在该实施例中投影机的使用实例示意图；

图16是说明传统投影机的使用的例子的示意图；

图17是示出光源与照明单元相对于投影平面正交方向排布的投影机的使用实例示意图；

图18是示出投影机的放置表面侧的示意图；

图19是示出从投影机移除开-关盖时投影机的放置表面侧的示意图；

图20是说明在投影机中空气流动的示意图；

图21是更具体地说明图20中示出的结构的示意图；

图22是图21中沿线C-C的截面图；

图23是图21中沿线D-D的截面图；

图24是图21中沿线E-E的截面图；

图25是图21中沿线F-F的截面图；

图26是图21中沿线G-G的截面图；和

图27是解释该实施例的一个变型的示意图。

具体实施方式

下面将描述应用了本发明的作为图像投影设备的投影机的实施例。图1是示出根据一个实施例的投影机1和如屏幕这样的投影平面101的透视图。该投影机1在下文的描述中也可称为该设备。在下文描述中，投影平面101的法线方向被定义为X方向，投影平面101的短轴方向(上下方向)被定义为Y方向，以及投影平面101的长轴方向(水平方向)被定义为Z方向。

如图1中所示，透射玻璃51被设置在投影机1的上表面，投影图像P可通过该透射玻璃51发出。从透射玻璃51发射的投影图像P被投影在如屏幕这样的投影平面101上。

使用者用来操作投影机1的操作单元83也被设置在投影机1的上表面上。用于聚焦调节的聚焦杆33被设置在投影机1的一侧表面上。对于包括已知的如按钮这样的操作输入机构的操作单元83的操作，使用者可以调节投影图像P的色彩和对比度以及执行如网络协议地址(IP地址)设置这样的网络设置。

图2是从投影机1到投影平面101的光路图。

该投影机1包括配备有光源的光源单元(未示出)以及使用来自光源的光形成图像的图像形成部100A。该图像形成部100A由配备有数字微镜装置(DMD)12的图像形成单元10和反射来自光源的光并且使用反射光照射DMD12以使得DMD12产生光学图像的照明单元20构成。此外，投影机1包括在投影平面101上投影图像的投影光学部100B。该投影光学部100B由包括至少一个透射折射光学系统和具有正屈光度的共轴第一光学系统70的第一光学单元30，以及包括反射镜41和具有正屈光度的曲面反射镜42的第二光学单元40构成。

该DMD12由反射来自光源(未示出)的光的照明单元20用光线照射，并通过调制从照明单元20发出的光来形成图像。DMD12形成的图像通过第一光学单元30的第一光学系统70以及第二光学单元40的反射镜41和曲面镜42被投影在投影平面101上。

图3是说明投影机1内部结构的透视示意图。

如图3中所示，图像形成单元10，照明单元20，第一光学单元30，以及第二光学单元40被排列在Y轴方向，该方向是平行于投影平面101和投影图像P的图像平面的方向之一。在图3中光源单元60被设置在照明单元20的右侧。

图3同样示出了第一光学单元30的透镜保持器32(参考图9)的支腿32a1和32a2，以及用螺钉将图像形成单元10固定在照明单元20上的螺钉固定部26g。

在下文中将详细描述每个单元的结构。

下文将描述光源单元60的结构。

图4是光源单元60的透视示意图；

光源单元60具有光源支架62。使用如卤素灯、金属卤化物灯或高压汞灯的光源61被安装在光源支架62的上方。光源支架62设置有连接电源侧连接器(未示出)的连接器62a，该电源侧连接器与电源单元80连接(参考图14)。

例如，用于保持反射器(未示出)的保持器64使用螺钉固定于安装在光源支架62上方的光源61的光发射侧。发射窗口63设置保持器64上与设置了光源61的表面相对的表面上。从光源61发射的光通过由保持器64保持的反射器(未示出)汇聚到发射窗口63，并从发射窗口63发射出。

光源定位部64a1至64a3设置在保持器64的上表面和保持器64的下表面在X轴方向上的两端，并用来将光源单元60相对于照明单元20的照明支架26(参考图6)定位。设置于保持器64的上表面光源定位部64a3形成为凸起形状，同时设置在保持器64下表面的光源定位部64a1和64a2形成为孔状。

空气通过其流动以冷却光源61的光源进气口64b被设置在保持器64侧表面，同时用于排出被光源加热的空气的光源排气口64c被设置在保持器64的上表面。

光源支架62设置有通道65，由吸气风机91(例如，参考图21)吸入的气流经该通道65流动，该内容将在下文中描述。开口65a被设置在通道65的空气流入侧，即，在图4中的左下侧。该开口65a允许流过通道65的部分空气流入光源单元60和开关盖54之间(参见图18)，对其将在稍后描述。光源单元60的冷却将在稍后描述。

光源定位部64a3设置于其上的平面部64d2，以及光源定位部64a1和64a2设置于其上的平面部64d1是邻接部分，二者均在附图4中示出，当被开-关盖54的推动单元推动的时候，该邻接部分邻接照明支架26。

下文将说明照明单元20。

图5是说明容置在照明单元20以及其它单元内的光学系统部件的透视图。

如图5中所示，照明单元20包括色轮21，光隧道22，两个中继透镜23，柱面反射镜24，和凹面反射镜25，它们均由照明支架26保持。该照明支架26具有容纳所述两个中继透镜23、柱面反射镜24、以及凹面反射镜25的壳状部261。该壳状部261仅在图5的右侧具有一个侧表面。该壳状部261的其它三个侧面是开放的。OFF光板27(参考图6)安装到在X轴方向的远端侧上设置在侧表面的开口，同时盖元件(在所有附图中都未示出)安装到在X轴方向的近端侧上设置在侧表面上的开口。结果，容纳在照明支架26上的壳状部261中的两个中继透镜23，柱面反射镜24，以及凹面反射镜25被照明支架26、OFF光板27(参考附图6)、以及在所有附图中都未示出的盖元件所覆盖。

该照明支架26的壳状部261在其下表面上具有用于使DMD12暴露的照射通孔26d。

照明支架26具有三个支腿29。支腿29邻接于基底元件53(参考图13)并且支持堆叠并固定在照明支架26上的第一光学单元30以及第二光学单元40的重量。此外，如此设置的支腿29形成一个空间，周围空气通过该空间流向作用为冷却图像形成单元10的DMD12的冷却单元的散热器13(参考图6)，其将在后文被描述。

图5也示出第一光学单元30的透镜保持器32的支腿32a3和32a4，以及第二光学单元40的螺钉固定部45a3。

图6是当从图5中的A方向观察照明单元20、投影透镜单元31、以及图像形成单元10时的透视图。

与Y轴方向正交的上表面26b设置于照明支架26的壳状部261之上。在上表面26b的四角中的每个都设置有一个通孔(在图6中只示出了通孔26c1和26c2，其它通孔26c3和26c4未示出)。用于固定第一光学单元30的螺钉被插入通孔。用于将第一光学单元30相对于照明单元20定位的定位孔26e1和26e2分别与通孔26c1和26c2相邻设置，位于X轴方向的近端侧。在设置在X轴方向的近端侧上的两个定位孔中，在色轮21侧的定位孔26e1是用于定位的主基准并形成为圆孔，同时，在远离色轮21侧的定位孔26e2是用于定位的副基准并且形成为在Z轴方向上延伸的延长孔。通孔26c1和26c2中的每个的周边区域从照明支架26的上表面26b突出并且作为用于在Y轴方向上定位第一光学单元30的定位突起26f。当意图不通过定位突起26f而提高在Y轴方向上的定位精度时，就需要提高照明支架26的整个上表面的平整度，结果就会造成成本增加。相反，通过配置这样的定位突起26f，只需要增加定位突起26f的平整度。结果，可以降低成本并且增加在Y轴方向上的定位精度。

安装于投影透镜单元31下部的光遮蔽板262配置于照明支架26的上表面26b上的开口。该光遮蔽板262防止光线从上方进入壳状部261。

照明支架26的上表面26b的通孔26c1和26c2之间的区域被凹陷以便不会阻碍使用螺钉将第二光学单元40安装于第一光学单元30，其将在下文被描述。

在照明支架26的色轮21侧的末端(在Z轴近端侧)设置光源定位接收部26a3，其呈管状。该光源定位接收部26a3具有一个上下方向上的通孔，其中配装有设置于光源单元60的保持器64的上表面上的具有突起状的光源定位部64a3(参考图4)。在光源定位接收部26a3下方，设置了具有突起状的两个光源定位接收部26a1和26a2，其中配装有形成为孔状并被设置于保持器64的光源支架62侧的光源定位部64a1和64a2。保持器64的光源定位部64a1至64a3被安装在设置于照明单元20的照明支架26上的光源定位接收部26a1至26a3中，使得光源单元60定位并固定于照明单元20(参考图3)。

遮盖色轮21和光隧道22的照明罩28安装于照明支架26.

图7是说明在照明单元20中的光的光路径L的示意图。

具有圆盘形状的色轮21被安装于色轮马达21a的马达轴上。例如，该色轮21具有在其旋转方向上设置的红色(R)、绿色(G)、以及蓝色(B)滤光器。被设置于光源单元60的保持器64上的反射器(未示出)汇聚的光线穿过发射窗口63并到达色轮21的圆周边缘。已经到达色轮21圆周边缘的光线通过色轮21的旋转以时分方式分解为R、G、B的光分量。

被色轮21分解的光分量进入光隧道22。该光隧道22具有方管状形状并且该光隧道22的内周表面是反射镜面。已经进入光隧道22的光线通过在光隧道22的内周表面反复多次反射而变为均匀的面光源并被发射向中继透镜23.

在穿过光隧道22后的光线穿过两个中继透镜23，并被柱面反射镜24和凹面反射镜25反射，汇聚在DMD12的图像形成表面上。

下面将描述图像形成单元10。

图8是图像形成单元10的透视示意图。

如图8中所示，图像形成单元10包括安装到DMD12上的DMD板11。该DMD12安装于配置在DMD板11上的插座11a，如此使得微反射镜以矩阵排列在其上的的图像形成表面朝上。例如，该DMD板11配置有驱动DMD反射镜的驱动电路。散热器13作为冷却DMD12的冷却单元被固定于DMD板11的后表面(与安装插座11a的表面相对的表面)。DMD板11的安装有DMD12的部分形成为通孔(未示出)。散热器13具有插入该通孔的突起13a(参考图7)。该突起13a的端部具有平面形状。突起13a被插入通孔(未示出)并且突起13a的端部的平面表面邻接DMD12的后表面(与图像形成表面相对的表面)。弹性可变形的传热片可被设置于该平面表面或DMD12的后表面上的散热器13抵靠的区域以提高突起13a与DMD12的后表面之间的附着力与导热系数。

散热器13被固定元件14推动并固定在DMD板11上与设置插座11a的表面相对的表面。该固定元件14在图8的左侧和右侧中DMD板11的后表面具有板状固定部14a。推动件14b被安装于各个固定部14a在X轴方向上的邻近一端以及另一端的位置以连接固定部14a。

当图像形成单元10通过螺钉被固定在照明支架26(参见图6)上时，散热器13通过固定元件14被推动并且固定于DMD板11上与安装插座11a的表面相对的面上。

下文将描述如何将图像形成单元10固定于照明支架26。首先，图像形成单元10被定位于照明支架26以使得DMD12面向设置于照明单元20的照明支架26的下表面的照射通孔26d，其在图5中示出。接下来，螺钉从下方插入配置于固定部14a的通孔(未示出)以及DMD板11的通孔15中并且被拧入照明支架26上设置的螺钉固定部26g的下表面所设置的螺纹孔中(参考图3)以将图像形成单元10固定于照明支架26。当螺钉被拧紧在照明支架26上设置的螺钉固定部26g时，推动件14b朝向DMD板11推动散热器13。结果，散热器13被固定元件14推动并固定于与DMD板11上设置有插座11a的表面相对的表面上。

通过这种方式，图像形成单元10被固定于照明支架26并且在图3中所示的三个支腿29仍然支持图像形成单元10的重量。

多个可移动的微反射镜以矩阵排列在DMD12的图像形成表面上。每个微反射镜可以围绕扭转轴以某一角度倾斜微镜表面以设定“开”和“闭”两种状态。当设定于“开”的状态，微镜朝向第一光学系统70(参考图2)反射来自光源61的光线，如图7中箭头L2所示。当处于“闭”的状态，微镜朝向在如图6所示的照明支架26侧表面保持的OFF光板27反射来自光源61的光线(参考图7中的箭头L1)。从而，光线的投影可以通过分别驱动每个微反射镜来控制图像数据的每个像素，由此能够产生图像。

反射向OFF光板27(在图7中未示出)的光线被作为热量吸收并且被外部气流冷却。

下文将描述第一光学单元30。

图9是与照明单元20和图像形成单元10一起示出的第一光学系统单元30的透视图。

如图9所示，第一光学系统30被布置在照明单元20上并包括投影透镜单元31和支持投影透镜单元31的透镜保持器32，该投影透镜单元31支持由多个透镜组成(参考图2)的第一光学系统70。该透镜保持器32设有向下延伸的四个支腿32a1至32a4(在图9中，只示出了支腿32a2和32a3，至于支腿32a1和32a4分别参考图3和图4)。螺纹孔形成于支腿32a1至32a4的底部表面并被用于使用螺钉将透镜保持器32固定在照明支架26上。

投影透镜单元31具有与惰轮35啮合的聚焦齿轮36。杠杆齿轮34与惰轮35啮合。聚焦杆33固定于杠杆齿轮34的旋转杆上。聚焦杆33的末端部被暴露在设备体(主体)的外面，如图1中所示。

随着聚焦杆33的移动，聚焦齿轮36通过杠杆齿轮34以及惰轮35旋转。随着聚焦齿轮36的旋转，在投影透镜单元31中的第一光学系统70中所包含的透镜在特定方向上被分别移动，导致投影图像的焦距被调整。

透镜保持器32具有四个螺钉通孔32c1至32c4，其中插入用于将第二光学单元40固定于第一光学单元30的螺钉48(在图9中，示出了三个螺钉通孔32c1至32c3以及插入螺钉通孔的螺钉48的末端部)。从透镜保持器32的表面突出的第二光学单元定位突起围绕相应的螺钉通孔32c1至32c4形成(在图9中，只示出了第二光学单元的定位突起32d1至32d3)。

图10是沿着图9中的B-B线的截面图。

如图10中所示，支腿32a1和32a2分别配置有定位接收突起32b1和32b2。在图10中右侧的定位接收突起32b1被插入定位孔26e1中，该定位孔26e1在照明支架26的上表面26b上形成为圆孔并且作为定位的主基准，使得透镜保持器32在Z轴方向上被定位。在图10中左侧的定位接收突起32b2被插入定位孔26e2中，该定位孔26e2在照明支架26的上表面26b上形成为长孔并且作为定位的副基准，使得透镜保持器32在X轴方向上被定位。此后，螺钉37被插入照明支架26的上表面26b上设置的通孔26c1至26c4中并且拧紧在透镜保持器32的支腿32a1到32a4中设置的螺纹孔中，使得第一光学单元30被固定于照明单元20。

相应于透镜保持器32的投影透镜单元31的上部被第二光学单元40的反射镜保持器45覆盖(参考图12)，该内容将在下文描述。如图10所示，投影透镜单元31暴露于透镜保持器32的下表面与照明单元20的照明支架26的上表面26b之间。然而，由于投影透镜单元31被配装于透镜保持器32，所以没有光线从该暴露部进入图像的光路径。

下文将描述第二光学单元40。

图11是说明包含于第二光学单元40中的第二光学系统，投影透镜单元31、照明单元20以及图像形成单元10的透视图。

如图11中所示，第二光学单元40包括反射镜41以及具有凹面形状的曲面反射镜42，它们共同组成第二光学系统。曲面反射镜42的光反射表面可以是例如球面、旋转对称非球面或自由曲面。

图12是与第一光学单元30、照明单元20、以及图像形成单元10一起示出第二光学单元40的透视图。

如图12所示，第二光学单元40也包括透射玻璃51，从曲面反射镜42反射的光学图像穿过它以及保护设备中的光学部件免受尘土。

第二光学单元40包括保持反射镜41以及透射玻璃51的反射镜支架43，保持曲面反射镜42的自由反射镜支架44，以及反射镜支架43和自由反射镜支架44附接其上的反射镜保持器45。

反射镜保持器45具有盒体的形状，且对应于上表面、下表面和在图12中的X轴方向上远端侧的表面的区域是开放的。即，该反射镜保持器45从上方看具有近似于C形的形状。位于反射镜保持器45上部开口的Z轴方向的近端侧和远端侧的边缘部在X轴方向延伸，并且每个边缘部具有一个倾斜部和平行部。该倾斜部在X轴方向上随着其从边缘近端侧向远端侧延伸而上升，同时该平行部与X轴方向平行延伸。该倾斜部相对于平行部位于X轴方向上的近端侧。位于反射镜保持器45的上部开口的X轴方向近端侧的另一边缘部在Z轴方向延伸并与Z轴平行。

反射镜支架43被安装在反射镜保持器45上。该反射镜支架43具有倾斜表面43a和平行表面43b。该倾斜表面43a与反射镜保持器45的上部开口的边缘部的倾斜部分邻接，并且随着其在X轴方向上从边缘的近端部向远端部延伸而上升。平行表面43b与反射镜保持器45的上部开口的边缘部的平行部分邻接并且与X轴方向平行。倾斜表面43a和平行表面43b各自具有开口。反射镜41被保持为覆盖倾斜表面43a的开口同时透射玻璃51被保持以覆盖平行表面43b的开口。

反射镜41通过反射镜推送元件46在反射镜支架43的倾斜表面43a定位和保持，该反射镜推送元件46具有片簧的形状，它向反射镜支架43的倾斜表面43a推动反射镜41的Z方向的两端。反射镜41在Z轴方向上的一端被两个反射镜推送元件46固定，并且反射镜41在Z轴方向上的另一端被一个反射镜推送元件46固定。

透射玻璃51通过玻璃推送元件47定位并固定于反射镜支架43，该玻璃推送元件47具有片簧的形状，它向反射镜支架43的平行表面43b推动透射玻璃51的Z方向的两端。透射玻璃51在Z方向上的每一端由玻璃推动元件47保持。

保持曲面反射镜42的自由反射镜支架44在Z轴方向上的近端侧和远端侧具有臂44a。在图12中该臂44a随着其在X轴方向上从远端侧向近端侧的延伸而下降。自由反射镜支架44具有在臂44a的上部连接两个臂44a的连接件44b。自由反射镜支架44的臂44a附接于反射镜保持器45以使得曲面反射镜42在X方向的远端侧覆盖反射镜保持器45的开口。

曲面反射镜42通过自由反射镜推送元件49推向自由反射镜支架44的连接件44b，该自由反射镜推送元件49在透射玻璃51一侧其边缘的大体中部具有片簧形状。曲面反射镜42在Z轴方向上的第一光学系统70侧的两端均通过螺钉固定于自由反射镜支架44的臂44a。

第二光学单元40被安装并固定于第一光学单元30的透镜保持器32上。特别的，反射镜保持器45在其底端具有与透镜保持器32的上表面相面对的下表面451。下表面451配置有四个具有管状形状的用于使用螺钉将反射镜保持器45固定于第一光学单元30的螺钉固定部(在四个螺钉固定部中，螺钉固定部45a1和45a2可参考图11，螺钉固定部45a3可参考图5，另一个螺钉固定部未示出)。螺钉48(参考图9)被分别插入配置于第一光学单元30的透镜保持器32的螺钉通孔32c1到32c3，并分别被拧紧于螺钉固定部45a1到45a3，以使得第二光学单元40通过螺钉48被固定于第一光学单元30。同时，第二光学单元40的反射镜保持器45的下表面451与第二光学单元定位突起32d1至32d4邻接，以使得第二光学单元40在Y轴方向上被定位并固定。

作为将第二光学单元40安装并固定于第一光学单元30的透镜保持器32的结果，如图9中所示，对应于透镜保持器32的投影透镜单元31的上部被容纳于第二光学单元40的反射镜保持器45中。当第二光学单元40被安装并固定于透镜保持器32时，在曲面反射镜42和透镜保持器32之间形成一个缝隙，并且惰轮35(参考图9)被设置于该缝隙中。

图13是说明从第一光学系统70到投影平面101(屏幕)的光路径的透视图。

光束在从包括在第一光学系统70中的投影透镜单元31中穿过后，在反射镜41和曲面反射镜42之间形成为由DMD12产生的图像的共轭中间图像。该中间图像被聚焦为在反射镜41和曲面反射镜42之间的弯曲图像。该光束在该中间图像的聚焦之后被分散，进入凹面形的曲面反射镜42并变为汇聚光束。该中间图像被变为“进一步放大图像”，并被曲面反射镜42投影并聚焦在投影平面101上。

如上面所描述，投影光学系统由第一光学系统70和第二光学系统组成，并且中间图像被形成于第一光学系统70和第二光学系统的曲面反射镜42之间，并且被曲面反射镜42放大和投影。结果，缩短了投影距离，因而使得投影机1可以被用于例如小型会议室这样的地方。

如图13所示，第一光学单元30和第二光学单元40被安装并固定于照明支架26。图像形成单元10同样被固定于照明支架26。结果，照明支架26的支腿29接受第一光学单元30、第二光学单元40、以及图像形成单元10的重量并被固定于基底元件53。

图14是说明在该设备中各单元排布的示意图.

如图14所示，图像形成单元10、照明单元20、第一光学单元30以及第二光学单元40在Y轴方向上被以层叠方式排布，其中所述Y轴方向是投影平面101的短轴方向，同时相对于图像形成单元10、照明单元20、第一光学单元30、第二光学单元40被以层叠的方式排布的层状体，光源单元60被布置在Z轴方向上，所述Z轴方向是投影平面101的长轴方向。在实施例中，如在前文中描述的，图像形成单元10、照明单元20、第一光学单元30、第二光学单元40、以及光源单元60被在Y轴方向或与投影图像和投影平面101平行的Z方向排布。更特别的是，光源单元60与图像形成部100A在所述图像形成部100A与投影光学部100B以层叠方式排布的方向正交的方向上连接，其中所述图像形成部100A由图像形成单元10与照明单元20组成，所述投影光学部100B由第一光学单元30与第二光学单元40组成。图像形成部100A与光源单元60被排布在与基底元件53平行的直线上。图像形成部100A与投影光学部100B从基底元件53开始按照这个顺序排布在与基底元件53垂直的直线上。结果，可以压缩设备的安装空间，避免在与投影在投影平面101上的投影图像平面正交的方向上的相应占用。所以，例如当图像投影设备被放置在桌面上使用时，该设备不会成为在小房间内排布桌子和椅子的阻碍。

在实施例中，电源单元80为光源61和DMD12供电，电源单元80在光源单元60上方以层叠方式布置。光源单元60、电源单元80、图像形成部100A、以及投影光学部100B被容纳在投影机1的壳体中。该壳体包括投影机1的上表面、基底元件53、以及环绕覆盖投影机1的外封装盖59(参考图18和19)，下文将会描述。

图15是说明本实施例的投影机1的使用的一个实例的示意图。图16是说明常规投影机1A的使用的一个实例的示意图。图17是投影机1B的使用的一个实例的示意图，投影机1B中，光源单元60和光源单元20在与投影平面101正交的方向上排布。

如图15至17所示，例如，当用于会议室的时候，投影机1、1A以及1B中的每一个都被放置于桌子200上并用于在如白板这样的投影平面101上投影图像。

如图16所示，在常规投影机1A中，DMD12(图像形成元件)、照明单元20、第一光学系统70、以及第二光学系统(曲面反射镜42)在与投影到投影平面101的投影图像所在的平面正交方向上串行排布。结果，投影机1A在与投影平面101正交的方向上(X方向)很长并且占用与投影平面101正交方向上的空间。一般来说，观看投影在投影平面101上的图像的观察者所坐的椅子和其使用的桌子被排布在与投影平面101正交的方向上。因此，当投影机占用了与投影平面正交方向上的空间，排布桌子和椅子的空间也由于投影机占用空间而受限，因此降低了使用的方便性。

在图17所示的投影机1B中，DMD12(图像形成元件)、照明单元20、以及第一光学系统70在与投影在投影平面101上的投影图像所在平面平行的方向上串行排布。因此，相应于图16中的投影机1A，投影机1B在与投影平面101正交的方向上得长度被缩短。然而，图17中的投影机1B不能够在与投影平面101正交的方向上充分地缩短长度，这是因为光源61相对于照明单元20被布置在与投影平面101正交的方向上。

相反，在图15中所示的实施例中的投影机1中，由图像形成单元10和照明单元20组成的图像形成部100A以及由第一光学单元30和反射镜41组成的投影光学部100B在Y方向上顺序排布，该Y方向是平行于投影平面101以及投影在投影平面101的投影图像的图像平面的方向之一。此外，光源单元60和照明单元20在Z方向上串行排布，该Z方向是平行于在投影平面101上投影的投影图像所在的平面的方向之一。就是说，在本实施例的投影机1中，光源单元60、图像形成单元10、照明单元20、第一光学单元30，以及反射镜41被排布于在与投影在投影平面101上的投影图像的平面平行的方向上(Z方向或Y方向)，并且光源单元60、图像形成单元10、照明单元20、第一光学单元30，以及反射镜41的每一个与投影平面101以及投影图像的图像平面平行布置。由于如上所描述的，光源单元60、图像形成单元10、照明单元20、第一光学单元30，以及反射镜41被排布于在与投影在投影平面101上的投影图像的平面平行的方向上(Z方向或Y方向)上，相对于图16和17中所示的投影机，投影机1在与投影平面101正交的方向(X方向)上的长度被缩短。结果，投影机1不会导致减少排布桌子和椅子的空间，进而使得投影机1具有较高的使用便利性。

在图14所示的实施例中，向光源61和DMD12供电的电源单元80以层叠方式布置在光源单元60上方。结果，投影机1在Z轴方向上得长度也被减少了。

尽管在该实施例中第二光学系统包括反射镜41以及曲面反射镜42，该第二光学系统可只包括曲面反射镜42。反射镜41可以是平面镜，具有正屈光度的反射镜，或具有负屈光度的反射镜。尽管在本实施例中凹面镜被使用作为曲面反射镜42，凸面镜也可以被用作曲面反射镜42。在这种情况下，第一光学系统70被构造为在第一光学系统70和曲面反射镜42之间不形成中间图像。

由于其在使用一段时间之后就会达到使用寿命，因此光源61需要定期更换。因此，在该实施例中，光源单元60被以可拆卸的方式附加于设备主体。

图18是说明投影机1的放置表面侧的透视图。

如图18所示，包括在投影机1的底表面中的基底元件53设置有具有旋转操作单元54a的开-闭盖54。当旋转操作单元54a旋转时，开-闭盖54与设备主体之间的固定被解除而开-闭盖54可以被从设备主体上移除。基底元件53在X方向上临近于开-闭盖54的位置设置有电源进气口56。

如图18所示，进气口84和用于将如来自个人电脑这样的外部设备的图像数据输入的外部输入单元88被设置于投影机1的外封装盖59的Y-X平面上。

图19是说明当开-闭盖54从该设备移除时，投影机1的放置表面侧的透视图。

如图19所示，与光源61被附加于光源单元60的光源支架62的一侧相对的表面在开-闭盖54被移除的时候是暴露的。手柄66被附加于光源支架62以便使光源支架62可绕以图19中以虚线示出的O₁为旋转中心旋转。

为了将光源单元60从设备主体移除，通过旋转手柄66以握持该手柄66并向图19中的近侧拉动该手柄66，该光源单元60被从设备主体的开口移除。当光源单元60被附加于设备主体时，该光源单元60被插入设备主体的开口。该被插入设备主体的光源单元60通过图4中的连接器62a连接于设备主体的电源侧连接器(未示出)。图4中示出的保持器64的光源定位部64a1至64a3被配合在光源定位接收部26a1至26a3中，后者配置于图6中所示的照明单元20的照明支架26上，使得光源单元60被定位于设备主体。结果，光源单元60的连接完成。随后，开-闭盖54被连接到基底元件53。尽管该实施例中光源单元60配置有手柄66，如图19中所示的在开-闭盖54侧上突出的通道65也可以作为手柄使用。

基底元件53配置有三个支腿55。从基底元件53的伸出量通过旋转支腿55改变，因此能够在高度方向(Y轴方向)上进行调整。

如图19所示，在外封装盖59的另一个Y-X平面上配置有排气口85。

图20是解释说明本实施例中投影机1中空气流动的示意图。图20示出了从投影平面101的正交方向(X方向)上观察投影机1的情形。图21根据图20中的标记示出本实施例中具有同样附图标记的元件。在图20和21中，箭头表明了空气流动方向。图22是图21中沿C-C线的截面图。图23是图21中沿D-D线的截面图。图24是图21中沿E-E线的截面图。图25是图21中沿F-F线的截面图。图26是图21中沿G-G线的截面图。

如图20所示，将周围空气导入投影机1中的进气口84设置于投影机1的一侧表面(图20中的左侧)，同时将投影机1内部空气排出的排气口85设置于投影机1的另一侧(图20中的右侧)表面。排气扇86被设置成面向该排气口85。

当从与投影平面101的正交方向(X方向)观察投影机1时，排气口85以及进气口84的部分被设置成位于光源单元60和操作单元83之间。结果，从进气口84导入的周围空气在图12中所示的第二光学单元40中的反射镜保持器45的Z-Y平面以及曲面反射镜42的后表面中流动，并且沿着反射镜保持器45以及曲面反射镜42后表面的曲面朝向进气口流动(参考图22，24和26)。从Z轴方向观察，在光源单元60上方布置的电源单元80呈拱形。从进气口84沿着反射镜保持器45以及曲面反射镜42后表面的曲面流动的空气流入由电源80包围的空间中，并且从排气口85中排出。如上文所述，曲面镜42具有凹面形状并且具有正屈光度。曲面反射镜42的后表面具有与曲面反射镜42的前表面大体相符的凸面形状。该排气口85、进气口84以及曲面反射镜42布置在一条直线上。

当从与投影平面101的正交方向(X方向)上观察投影机1的时候，排气口85以及进气口84的一部分布置在光源单元60和操作单元83之间使得所产生的气流穿过光源单元60和操作单元83之间的空间并被从排气口85排出。此外，在曲面反射镜42和外封装盖59之间设置有空气可以流动的空间(参考图22,24以及26)并且从进气口84引入的周围空气沿着曲面反射镜42的后表面流动，即，该不被用于反射面的表面的曲面，并且到达排气口85。这种结构在曲面反射镜42上具有冷却效果并且也能够获得一个流量损失非常小的流动路径。

光源风机95被设置于一个位置，在该位置光源风机95能够将旋转照明单元20的色轮21(参考图25)的色轮马达21a(参考图5)周围的空气引入。结果，被光源风机95吸入的空气产生的气流可以冷却色轮马达21a。

被光源风机95引入的空气流过光源管道96并且流入保持器64的光源进气口64b(参考图4)。部分流入光源管道96的空气通过光源容纳部97与外封装盖59之间的空间流过形成于光源管道96的面向外封装盖59的表面上的开口96a(参考图19)。

在光源容纳部97与外封装盖59之间的空间穿过光源管道96的开口96a流过的空气冷却光源容纳部97以及外封装盖59，并且随后被排气扇86从排气口85排出。

流入光源进气口64b中的气流在光源61内流动，冷却光源61，并且随后从设置在保持器64上表面上的光源排气口64c被排出。从光源排气口64c排出的空气穿过光源容纳部97上表面的开口沿着导流部87朝向排气口85流动。此后，该气流在流经第二光学单元40后与流入由电源单元80环绕的空间中的低温气流混合，随后由排气扇86从排气口85排出。通过这种方法，从光源排气口64c排出的高温空气在被排出前与周围空气混合，从而使得从排气口85排出的空气温度不会很高。导流部87并不是一定需要的。没有该导流部87，从光源排气口64c排出的高温空气在由主PFC电源板80a和副PFC电源板80b环绕的空间中，通过从进气口84穿过曲面反射镜42的后表面朝向排气口85流动的气流而从排气口85排出，主PFC电源板80a和副PFC电源板80b将在随后被描述。然而，使用导流部87可以防止从光源排气口64c排出的高温空气直接流向主PFC电源板80a以及流向副PFC电源板80b的附近。然而，当使用导流部87使高温空气气流与主PFC电源板80a和副PFC电源板80b隔离时，所有的高温空气不与流经曲面反射镜42后表面的气流混合，例如，该温度没有被降低，并且被从排气口85排出，导致排气口85的温度上升。从而，在,从光源排气口64c排出并流经导流部87的一些空气穿过被主PFC电源板80a和副PFC电源板80b环绕的空间的情况下，该空气能够与在曲面镜42的后表面上流动的从进气口84流向排气口85的空气可靠地混合，这样对使用者安全。

供使用者操作设备的操作单元83优选地设置于该设备的上表面上以使得使用者容易操作该设备。在本实施例中，用于在投影平面101上投影图像的透射玻璃51被设置于投影机1的上表面。由于这种结构，该操作单元83需要设置为，当从Y方向(即，从投影机1的上方)上看投影机1的时候，操作单元83的一部分与光源单元60重叠。就是说，当操作单元83被假定为具有一定区域的操作平面时，光源单元60被排布在该操作平面的任意区域的法线上。也可以说光源单元60和操作单元83被布置在从板状的基底元件53延伸的法线上。

在本实施例中，在冷却光源61之后的高温空气通过在光源单元60和操作单元83之间的空间内从进气口84朝向排气口85流动的气流朝向排气口85排出，由此使得高温空气不会流向操作单元83。结果，由于冷却光源61之后的高温空气造成的操作单元83的温度的上升可以被抑制。此外，从进气口84流向排气口85穿过第二光学单元40流动的一部分空气直接在操作单元83的下方流动并且冷却该操作单元83。该气流也可以抑制操作单元83的温度的上升。

排气扇86产生的吸力导致周围空气被从设置在图18中所示的基底元件53的电源进气口56吸入。为光源61提供稳定电压(电流)的镇流器基板3a(参考图24和25)被布置在图21中相对于光源容纳部97的X轴方向的远端侧。被从电源进气口56引入的周围空气冷却镇流器基板3a，同时在光源容纳部97与镇流器基板3a之间的空间中向上流动。此后，该空气流入布置在镇流器基板3a上方的电源单元80所环绕的空间中并随后被排气扇86从排气口85排出。

在本实施例中，产生从进气口84向排气口85流动的气流的风扇被作为排气扇86设置在排气侧上，从而使得与将该风扇设置于进气口84的情况相比较，从进气口84提供到该设备内部的空气供气量可以大大增长。当该风扇设置于进气口84时，经由该风扇向设备内部提供的周围空气的量被第二光学单元40减少，因为该第二光学单元40被布置在该风扇送风的方向上。相比之下，当该风扇被作为排气扇86设置在排气口85侧，通过排气扇86排出的空气量不会被减少，因为通常在排气口85的排气侧不会布置有障碍。从而，与排气扇86排出的空气量等量的空气被引入，使得从进气口84进入设备内部的空气供应量不会被减少。结果，从进气口84流向排气口85的空气可以以一定的压力流动，从而使得从光源61上升的被加热的空气能够被从进气口84流向排气口85的气流很好地导向排气口85。

在图20中设备主体的左下侧，例如，布置有用于冷却图像形成单元10的散热器13以及光源单元60的光源支架62的冷却部120。该冷却部120包括进气风机91，垂直管道92以及水平管道93。

该进气风机91被布置于进气口84的下方以便于面向进气口84。进气风机91从其面向进气口84的表面通过进气口84吸入周围空气并且从与面向进气口84的表面相对的另一侧表面吸入设备内部空气，并且将该吸入的空气提供给布置在进气风机91下方的垂直管道92。在垂直管道92中的气流向下流动并且向连接于垂直管道92的下方的水平管道93流动。

在水平管道93中，布置有散热器13。该散热器13被水平管道93中的气流所冷却。通过这种方式冷却的散热器13可以有效冷却DMD12并且防止DMD12的达到很高的温度。

流经水平管道93之后的空气穿过通道65或设置于图4中所示的光源单元60的光源支架62的开口65a。流经开口65a之后的空气在开-闭盖54以及光源支架62之间的空间中流动并且冷却开-闭盖54。

在另一方面，通过通道65的气流冷却光源支架62并且随后在与光源61的发射侧相对的空间中流动以冷却与光源61的反射器的反射表面相对的一侧，从而冷却光源61的反射器。这就是说，穿过通道65的气流带走来自于光源支架62和光源61的热量。通过反射器附近的空气穿过导引现有空气从光源支架62的水平面到的大致排气扇86的下部的排气管道94，并且随后与从光源排气口64c排出的空气混合，并且穿过导流部87到达排气口85。随后，该空气通过排气扇86由排气口85排出。在开-闭盖54和光源支架62之间的空间中通过开口65a流动的气流冷却开-闭盖54并且随后在设备内部流动并且被排气扇86从排气口85排出。

在本实施例的投影机1中，图像形成部100A(图像形成单元10和照明单元20)和投影光学部100B(第一光学单元30和第二光学单元40)以层叠方式布置在Y方向(上下方向)上，并且图像从投影机1的上表面投影到投影平面101上。此外，光源单元60相对于照明单元20布置在Z轴方向上，因而缩短了投影机1在与投影平面101正交方向(X轴方向)上的长度。供使用者操作该设备的操作单元83优选设置于投影机1的上表面以允许使用者方便地操作该设备。在本实施例中，用于在投影平面101上投影图像的透射玻璃51设置在投影机1的上表面上。由于这种结构，操作单元83需要设置为在从Y轴方向上看投影机1时该操作单元83与光源61交叠的位置。

当该操作单元83如上所述设置在从Y轴方向上看投影机1时该操作单元83与光源61交叠的位置时，被光源61加热的空气上升并且撞向操作单元83，因此操作单元83可能会达到较高的温度。

在本实施例中，如上所述，被光源61加热的上升空气在光源单元60和操作单元83之间的空间中被从进气口84向排气口85流动的气流排向排气口85，从而能够防止被加热的空气撞向操作单元83以及防止操作单元83达到较高温度。即使该上升气流撞向操作单元83，被光源61加热的空气与从进气口84引入的低温空气混合，导致其温度降低，并且撞向操作单元83。结果，操作单元83的温度上升被抑制。此外，从进气口84到排气口85的部分气流在从操作单元83的正下方流过的同时冷却该操作单元83。该气流同样可以抑制操作单元83的温度的上升。

通过光源容纳部97的被来自光源61的热传导和辐射热加热的空气同样会朝向布置在光源61上方的操作单元83上升。该热空气同样可通过从进气口84向排气口85流动的气流流向排气口85。结果，该热空气向操作单元83的撞击也被抑制，从而使得操作单元83的温度的上升被抑制。

如图27中所示，可以在光源61和操作单元83之间设置混合管道98，该混合管道98接收从光源排出的并从光源容纳部97上升的空气，并且将该排出空气与从进气口84引入的低温气流混合。

如图27所示，混合管道98在Z轴方向上近端侧和远端侧的末端是开口的。光源容纳部97设置有光源排气管道99，该光源排气管道99形成为在垂直方向上引导空气从光源向上排出的流动路径并且导致被排出的空气在混合管道98中流动。光源排气管道99的一端被连接于形成在保持器64的光源排气口64c的正上方的光源容纳部97的开口，同时光源排气管道99的另一端被连接于设置在混合管道98的下表面上的开口。

通过从光源61带走热量而升高的气温，从保持器64的光源排气口64c排出，通过例如其上升气流、排气扇86的吸力，以及光源风机95的风压的作用在光源排气管道99中上升，并撞向作为混合管道98的壁面的上表面。

在与混合管道98的上表面的撞击之后的空气与低温气流混合，该低温气流来自进气口84并且穿过第二光学单元40通过开口在图27中的混合管道98的左侧上的流入通风孔98a流入混合管道98中。结果，从光源排出的空气的温度被降低并且该空气流向排气扇86。该被降低温度的空气从开口于混合管道98在排气扇86一侧上的流出通风口98b流出。该流出气流与来自混合管道98的外周的气流混合并且混合空气的温度被进一步降低，并且随后混合空气被排气扇86排出到设备的外部。

这样设置的混合管道98可以防止被光源61加热的空气撞击操作单元83。

以上描述通过示例的方式来表达，并且本发明所提供的特别效果有以下(1)至(3)这几个方面。

(1)该图像投影设备包括光源单元60，使用来自光源单元60的光形成图像的图像形成部100A(在本实施例中，该图像形成部100A由图像形成单元10和照明单元20组成)，具有凹面形状的曲面反射镜42，投影图像的投影光学部100B(在本实施例中，由第一光学单元30和第二光学单元40组成)，以及供使用者操作该设备的操作单元83，该操作单元83被布置在该设备的上表面上并且位于光源单元60的上方。该设备进一步包括将周围空气引入设备的进气口84，排出设备内空气的排气口85，以及如排气扇86这样的排气单元，该排气扇86通过从进气口84吸入周围空气以供应空气并且供应空气以便于从排气口85排出。至少部分进气口84和至少部分排气口85被布置为处于光源单元60和操作单元83之间。具有凹面形状的曲面反射镜42被布置成从进气口84流向排气口85的气流沿着该曲面反射镜42的后表面流动。

如本实施例中所描述，这样的结构产生在光源单元60和操作单元83之间的空间中从进气口到排气口流动的气流。该气流使得被光源单元60加热的上升气流朝向排气口85流动并被排出。结果，被光源单元60加热的空气向布置在光源单元60上方的操作单元83的撞击可被抑制，并且操作单元83的温度的上升可被抑制。此外，具有凹面形状的曲面反射镜42被布置成从进气口84到排气口85的气流沿着具有凹面形状的曲面镜42的后表面流动，使得从进气口84引入的周围空气流入设备中的光源61和操作单元83之间的空间内，同时在吸入和从排气口85排出的时候保持它的动量。如上所述，被光源61加热的空气与低温空气混合后被排气口85排出，因而防止从排气口85排出的空气达到较高温度。

(2)根据第一方面的图像投影设备，空气供应单元被设置在排气口85侧。

如本实施例中所描述的，这一结构使得能够被引入设备内部的供应量比当空气供应单元被设置于进气口84侧时的情况有进一步的上升。结果，被光源61加热的空气可以被从进气口84到排气口85流动的气流很好地转移到排气口85。

(3)在根据第一方面和第二方面中的任一个的图像投影设备中，投影光学部100B被布置在图像形成部100A上，同时光源61和图像形成部100A被排列在与投影在投影平面101上的投影图像的平面和设备主体平行的方向上，并且该图像从该设备的上表面朝向投影平面101投影。

这一结构使得该设备在与投影平面101正交的方向上的长度被缩短。结果，防止过大地占用该设备在与投影在投影平面101上的投影图像面的正交方向上的安装空间。因此，当该图像投影设备被放置在例如桌面上时使用的时候，可以避免阻碍在小房间内桌子和椅子的排布。

根据本实施例，被光源加热的空气在该设备内上升，热空气通过形成于光源和操作单元之间的第二流通路径流向排气口，因而使得相比于常规方式可抑制操作单元的加热。被光源和从光源通过热传导传导的热量加热并在该设备中上升的空气与在与第一流通路径不同的第二流通路径中的气流混合，因而降低该空气的温度。因而，甚至当在从与该设备主体被放置的放置表面观察时该操作单元被布置在光源的上方的情况下，也可以抑制操作单元温度的上升。

尽管为了完整和清楚的揭示本发明而以特定实施例来描述，所附加的权利要求并不因而被限制，而应被认为是本领域技术人员所作出的所有修改和替换性结构都应当落入本发明所阐述的基本技术范围内。

Claims (4)

1.一种图像投影设备，包括：

配置为发射光的光源；以及

配置为允许使用者操作该图像投影设备的操作单元；

配置为利用从所述光源发射的光形成图像的图像形成单元；以及

配置为投影由所述图像形成单元形成的图像的投影光学单元；

其中，所述投影光学单元包括凹面反射镜，该凹面反射镜用于反射要投影的来自图像形成单元的图像的光；以及

在所述光源和所述操作单元之间流动的空气通过所述凹面反射镜的后表面和配置为至少覆盖所述投影光学单元的盖之间。

2.如权利要求1所述的图像投影设备，其中，在所述光源和所述操作单元之间的空气沿着所述凹面反射镜的后表面流动。

3.如权利要求1所述的图像投影设备，其中，设置在所述盖上的进气口、设置在所述盖上的排气口以及所述凹面反射镜安置在一直线上。

4.如权利要求1所述的图像投影设备，其中，允许空气被供应到所述光源而不通过所述凹面反射镜的后表面和所述盖之间的空气路径被设置。