CN109643047A - 图像投影装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种能够有效地冷却壳体内部的图像投影设备。提供了一种图像投影装置，包括：吸气口，所述吸气口被设置在壳体中，并且通过所述吸气口使空气流入壳体内部；以及排气口，所述排气口被设置在壳体中，并且通过所述排气口排出壳体内部的空气。所述图像投影装置包括排气流路，在所述排气流路中，使已经从所述吸气口流入壳体内部的空气在最后通过设置在壳体内部的多个发热部件中具有最高温度的发热部件，并从排气口排出。

Description

图像投影装置

技术领域

本公开涉及一种在投影面上投影图像的图像投影装置。

背景技术

对于在投影面上投影图像的图像投影装置，最近提出了一种能够从投影面的近距离投影图像的短焦距投影仪。短焦距投影仪能够以比普通投影仪更短的距离投影图像。因此，短焦距投影仪能够设置在靠近投影面的有限空间内，并且人的阴影不会被反射在投影图像中。这种短焦距投影仪通常具有水平长的立方形轮廓，并且在投影面上投影图像的投影镜头通常设置在水平宽度的中心部分。

由于从诸如光源的光学系统部件产生的热量，图像投影装置的壳体内部的温度变高。壳体内部的高温导致部件性能下降或寿命缩短。因此，使用冷却风扇等冷却壳体内部。例如，专利文献1公开了一种投影型显示装置，其中，为了有效地冷却装置内的每个部分，形成流路，从而使得已经从冷却空气吸气口吸入内部的空气通过光学单元、光源灯单元和电力供应单元，并从出口排出。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 2000-330202A

发明内容

技术问题

这里，短焦距投影仪靠近诸如墙壁的投影面设置。因此，在用于通过壳体内部的冷却空气的出口设置在面向投影面的背面的情况下，暖空气停留在壳体的背面和投影面之间，因此，没有被有效地排出。此外，关于壳体的侧面，也可以靠近图像投影装置设置墙壁、扬声器等。因此，由于墙壁等，从侧面的空气排出效率可能会降低。此外，在壳体的面向用户的前面侧设置排气口的情况下，排气口可能进入用户的视野。在设计方面，希望排气口尽可能不显眼。

因此，在本公开中提出了一种能够有效地冷却壳体内部的新颖且改进的图像投影装置。

问题的解决方案

根据本公开，提供了一种图像投影装置，包括：吸气口，所述吸气口设置在壳体中并且通过所述吸气口使空气流入壳体内部；以及排气口，所述排气口设置在壳体中，并且通过所述排气口排出壳体内的空气。该图像投影装置包括排气流路，在所述排气流路中，使已经从所述吸气口流入壳体内部的空气在最后通过设置在壳体内部的多个发热部件中具有最高温度的发热部件，并从排气口排出。

发明的有益效果

如上所述，根据本公开，能够有效地冷却壳体内部。注意，上述效果不一定是限制性的。具有或代替上述效果，可以实现本说明书中描述的任何一种效果或可以从本说明书中理解的其他效果。

附图说明

图1是示出根据本公开的实施例的图像投影装置的使用示例的图。

图2是根据该实施例的图像投影装置的内部结构的示意性平面图。

图3是根据该实施例的图像投影装置的冷却结构的示意性平面图。

图4是根据该实施例的图像投影装置的冷却结构的示意性透视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例(一个或多个)。注意，在本说明书和附图中，用相同的附图标记表示具有基本相同的功能和结构的结构元件，并且省略对这些结构元件的重复说明。

应注意，将按以下顺序进行描述。

1.装置配置

2.光学系统部件的冷却结构

2.1排气流路

2.2风扇的布置

2.3散热器

3.结论

<1.装置配置>

首先，基于图1和图2给出对根据本公开的实施例的图像投影装置的配置的描述。图1是示出根据本实施例的图像投影装置100的使用示例的图。图2是根据本实施例的图像投影装置100的内部结构的示意性平面图。

根据本实施例的图像投影装置100是能够将图像从近距离投影到例如投影面的短焦距投影仪。如图1所示，这种图像投影装置100能够设置成靠近用作图像投影面的壁面W。因此，能够在空间中有效地提供图像投影装置100。此外，在图像投影装置100和墙面W之间没有人的流线，这防止了人的阴影被反射在投影图像中。

如图1和2所示，根据本实施例的图像投影装置100具有基本上矩形的实心轮廓。侧面102c面向侧面102d的宽度方向(X方向)上的长度大于前面102a面向背面103b的深度方向(Y方向)上的长度。图像投影装置100在这种壳体102内包括光源单元110、荧光体轮单元120、偏振转换元件单元130、液晶显示元件单元140、投影单元150和电力供应单元160。在壳体102内部，通过宽度方向上的隔板(partition)102e形成两个空间105a和105b。包括光源单元110、荧光体轮单元120、偏振转换元件单元130、液晶显示元件单元140和投影单元150的光学部件被设置在第一空间105a中。电力供应单元160被设置在第二空间105b中。

这种图像投影装置100例如是3LCD(液晶显示器)投影仪。在3LCD投影仪中，由从光源单元110发出的光产生各自具有红色、绿色和蓝色三原色中的相应一种的多条光，并且所述多条光各通过液晶显示元件单元140的三个LCD中的相应一个透射，从而产生要投影在投影面上的图像。

光源单元110产生发射作为图像源的光的光源。根据本实施例的光源单元110是固体光源，并且例如可以是发光二极管(发光二极管；LED)或半导体激光器(激光二极管；LD)。例如，使用半导体激光器的激光光源具有长的工作寿命、低功耗和高亮度。例如，光源单元110是发射具有蓝光波长区域的光的蓝色激光二极管。从光源单元110发射的激光被输出到荧光体轮单元120。

在荧光体轮单元120中，设置具有层叠在盘形基板上的荧光体的荧光体轮。荧光体轮单元120将从光源单元110发射的激光转换为具有另一波长区域的光。荧光体轮单元120包括具有层叠在盘形基板上的荧光体的荧光体轮。荧光体激发进入荧光体的激光并输出具有另一波长的光。例如，荧光体轮单元120包括输出由从荧光体蓝色激光二极管发射的蓝色激光激发、并且包括具有绿色波长区域的光和具有红色波长区域的光的具有黄色波长区域的光黄色荧光体，作为荧光体。荧光体轮单元120基于从光源单元110进入的光产生红色光、绿色光和蓝色光，并将这些光输出到偏振转换元件单元130。

偏振转换元件单元130包括偏振转换元件，该偏振转换元件使从荧光体轮单元120进入的红色光、绿色光和蓝色光中的每个的偏振方向在预定的极化方向中的对应的一个极化方向上对准。从荧光体轮单元120进入的光包括具有各种方向的波。这里，例如，在液晶显示元件具有仅允许具有预定偏振方向的光透射的特征的情况下，如同HTPS(高温多晶硅)一样，如果存在不能透射通过液晶显示元件的光，则图像随着这种光的量变大而变暗。因此，在偏振转换元件单元130中，进入液晶显示元件单元140的光的偏振方向从水平波的方向转换为垂直波的方向，从而允许光能够透射通过液晶显示元件，使得能够使将从投影单元150投影的图像更亮。已经通过偏振转换元件单元130在预定偏振方向上对准的光被输出到液晶显示元件单元140。

液晶显示元件单元140包括用于红色的液晶面板、用于绿色的液晶面板和用于蓝色的液晶面板以及合成由每个液晶面板产生的图像的信号光束的光学构件，并产生将从投影单元150投射的图像信号光束。红色晶体液晶面板、绿色液晶面板和蓝色晶体面板都可以是有源矩阵驱动型透射LCD，诸如HTPS等。每种颜色的液晶面板根据输入图像信号调制已进入相应的一个面板的每条光，并产生与RGB中的每个对应的图像的信号光束。使由每个液晶面板调制的信号光束进入分色棱镜(dichroic prism)并被合成。分色棱镜形成为矩形固体，其通过组合四个三角形极而制成以反射红色信号光束和蓝色信号光束，从而透射绿色信号光束。使由分色棱镜合成的图像信号光束进入投影单元150。

投影单元150将由液晶显示元件单元140产生的图像信号光束投射在投影面上。根据本实施例的投影单元150包括具有从图像投影装置100到投影面的短投影距离的短焦距投影镜头作为投影镜头。通过使用短焦距投影镜头，能够执行具有大屏幕尺寸和短距离的投影。

电力供应单元160包括电力供应电路，该电力供应电路产生用于从输入的电力驱动图像投影装置100的电力。通过电力供应单元160将电力提供给每个部件。

如图2所示，在根据本实施例的图像投影装置100中，关于设置在第一空间105a中的光学系统部件，光源单元110和投影单元150被设置在面向用户的前面102a侧。此外，荧光体轮单元120和偏振转换元件单元130从光源单元110朝向背面102b侧设置。此外，液晶显示元件单元140沿宽度方向靠近偏振转换元件单元130设置。换句话说，关于光学系统部件，光源单元110、荧光体轮单元120、偏振转换元件单元130、液晶显示元件单元140和投影单元150被布置成U形。

此外，为了冷却光学系统部件，例如，在壳体102的背面102b上设置两个吸气口104a和104b，并且在前面102a上设置排气口106。此外，在第一空间105a中，冷却风扇171冷却偏振转换元件单元130，冷却风扇173冷却液晶显示元件单元140，以及排气风扇175用于从排气口106排出壳体102内部的空气。稍后将详细描述光学系统部件的冷却结构。应注意，在本实施例中，设置两个吸气口104a和104b以及排气口106。然而，本公开不限于这样的示例。这些端口的数量不限于此。随着吸气口和排气口中的每一个的开口面积变大，能够进一步提高冷却效率。然而，防尘性能以及抗性和强度性能降低。此外，在用户容易视觉识别的前面102a上形成大开口的情况下，设计性能也会降低。因此，希望将开口的面积设置得尽可能小。

<2.光学系统部件的冷却结构>

图像投影装置通常包括冷却结构，该冷却结构从吸气口吸入外部空气，从而冷却壳体内部并从排气口排出暖空气，以防止装置内部的温度变高和超过允许值。排气口通常设置在用户不易察觉的背面侧。然而，本实施例的作为短焦距投影仪的图像投影装置100靠近壁面W设置。因此，在吸气口104a和104b设置在背面102b上的情况下，暖空气停留在背面102b和壁面W之间，这防止了暖空气有效地排出。此外，壁面W或诸如家具或扬声器的物体也可以设置在图像投影装置100的侧面102c和102d侧，并且甚至在排气口设置在侧面102c和102d上的情况下，也可能会抑制暖空气的排出。此外，如上所述，在排气口设置在用户容易识别的前面102a上的情况下，设计性能下降。

因此，在根据本实施例的图像投影装置100中，形成有效地冷却壳体内部而不降低设计性能的冷却结构。特别地，冷却结构在其中设置作为图像投影装置100中的热源的各种光学系统部件的第一空间105a中是有效的。在下文中，基于图3和图4给出对根据本实施例的图像投影装置100的冷却结构的描述。图3是根据本实施例的图像投影装置100的示意性平面图。图4是根据本实施例的图像投影装置100的冷却结构的示意性透视图。应注意，在图3和图4以及如上所述的图2中，仅示出了第一空间105a的冷却结构，并且未示出其中设置有电力供应单元160的第二空间105b的冷却结构。然而，在第二空间105b中也设置有吸气口、排气口和冷却风扇。

[2.1.排气流路]

如图3和4所示，根据本实施例的图像投影装置100的光学系统部件的冷却是从壳体102的背面102b朝向前面102a进行的。从形成在背面102b上的两个吸气口104a和104b吸入的空气通过第一空间105a从而吸收光学系统部件的热量，并从前面102a的排气口106排出。这里，如图3和4所示，从吸气口104a和104b吸入以冷却第一空间105a的空气通过两个排气流路A和B从排气口106排出。

排气流路A使得从吸气口104a吸入壳体102内部的空气通过偏振转换元件单元130和荧光体轮单元120，并通过光源单元110从排气口106排出。此外，排气流路B使得从吸气口104b吸入壳体102内部的空气通过液晶显示元件单元140，并通过光源单元110从排气口106排出。在任何排气流路中，暖空气最后通过光源单元110从排气口106排出。这是因为来自光源单元110的发热量是在图像投影装置100的光学系统部件中发热量最大的事实。此外，根据本实施例的图像投影装置100在光源单元110中包括激光光源。与诸如传统卤素灯、氙灯、金属卤化物灯或超高压汞灯的灯光源相比，激光光源可能局部具有高温。因此，在每个排气流路的末端设置光源单元110使得能够提高光源单元110的冷却效率。

通过从吸气口104a和104b吸入外部空气作为冷却介质并在使空气通过第一空间105a的同时使每个部件所具有的热量被吸收来执行光学系统部件的冷却。这里，假设在排气流路中，吸气口104a和104b侧是上游侧而排气口106侧是下游侧，则从吸气口104a和104b吸入壳体内部的空气的温度随着空气从空气排放路径的上游向下游流动而增加。因此，冷却部件的空气的温度根据设置在第一空间105a中的光学系统部件的位置而不同。此外，每个光学系统部件的发热量不同。因此，形成其中从吸气口104a和104b吸入壳体102内部的空气从每个具有低温的部件流到每个具有高温的部件的排气流路使得能够有效地冷却每个光学系统部件。

在根据本实施例的图像投影装置100中，光源单元110、荧光体轮单元120、偏振转换元件单元130和液晶显示元件单元140是主要的发热部件。在这些部件中，光源单元110具有最高温度。此外，来自显示元件单元140的发热量小，并且按荧光体轮单元120、偏振转换元件单元130的顺序，发热量更大。这里，如图3所示，在背面102b侧设置各自具有小的发热量的偏振转换元件单元130和液晶显示元件单元140。具有大的发热量的光源单元110设置在前面102a侧。因此，在壳体102的背面102b上设置吸气口104a和104b，并且在前面102a处面向部件中具有最高温度的光源单元110的位置处设置排气口106允许形成排气流路A和B，其中空气从各自具有低温的部件流到各自具有高温的部件。应注意，可以基于例如额定操作期间的温度来指定发热部件的温度。

在本实施例中，吸气口104a和104b分别设置用于各自都具有小发热量的偏振转换元件单元130和液晶显示元件单元140，从而使得能够初始地冷却偏振转换元件单元130和液晶显示元件单元140。此外，在排气流路A中，已经冷却偏振转换元件单元130的空气冷却具有比偏振转换元件单元130的温度更高的温度的荧光体轮单元120，并在最后冷却光源单元110。相反，在排气流路B中，已冷却液晶显示元件单元140的空气通过光源单元110和投影单元150之间的空间，并在最后冷却光源单元110。以这种方式，能够用温度低于作为冷却目标的部件的温度的空气冷却每个部件。

这适用于每个光学系统部件的温度规格的观点。例如，光源单元110的允许温度约为70℃。但是，液晶显示元件单元140的允许温度约为50℃。因此，即使在温度不会对光源单元110造成任何问题的情况下，对于液晶显示元件单元140，空气撞击每个部件时的空气温度也可能变得相当高。因此，希望从具有较低允许温度的部件开始按顺序冷却部件，以便保持每个光学系统部件的功能并使这些部件可用直到其预期的使用寿命结束。

此外，如图3所示，两个排气流路A和B被布置成与作为壳体102的短边的侧面102c和102d基本上平行，即，沿着深度方向(Y方向)基本上平行。形成这样的排气流路A和B缩短了作为冷却介质的空气通过第一空间105a内部的距离，从而使得能够防止在第一空间105a内部流动期间已经变暖的空气在第一空间105a中停留更长时间。这使得能够使壳体102的内部空间不太可能被加热。

此外，关于吸气口104a和104b以及排气口106的布置，考虑到排气流路的构造，吸气口104a和104b设置在背面102b处，并且排气口106设置在前面102a处。从设计属性的角度来看，这种布置也是有效的。换句话说，防止在背面102b或侧面102c和102d处设置任何排气口使得即使在使图像投影装置100的背面102b或侧面102c和102d靠近壁面W的情况下也能够从前面102a排出暖空气。这种情况下，将排气流路A和B的排出目的地设置在前面102a的排气口106的一个位置中使得能够使前面102a的开口面积变小，从而产生良好的外观。

[风扇的布置]

根据本实施例的图像投影装置100设置有用于冷却光学系统部件的冷却风扇。具体地，设置用于冷却偏振转换元件单元130的冷却风扇171和用于冷却液晶显示元件单元140的冷却风扇173。应注意，在图2和3中，仅示出了一个冷却风扇173。然而，可以为给液晶显示元件单元140设置的三个液晶面板中的每一个设置冷却风扇。此外，设置用于从排气口106排出壳体内部的空气的排气风扇175。

例如，西洛克风扇(sirocco fan)可以用于冷却偏振转换元件单元130和液晶显示元件单元140的冷却风扇171和173。西洛克风扇能够对每个部件执行高压强通风。因此，西洛克风扇适合局部冷却。相反，例如，轴流式风扇可用于排气风扇175。轴流式风扇执行弱通风但能够输送大量空气。因此，轴流式风扇适合于排气。

在通过排气风扇175将第一空间105a内的空气排出到外部的情况下，从背面102b侧的吸气口104a和104b吸入与排出的空气相同的空气量。从吸气口104a和104b吸入的空气被排气风扇175吸入，沿着排气流路A和B通过第一空间105a，并从排气口106排出。此外，在排气流路B中，已冷却液晶显示元件单元140的空气通过形成在光源单元110和投影单元150之间的空间，并朝向光源单元110移动。在这种情况下，例如，如图3和4所示，可以在光源单元110和投影单元150之间形成的空间中设置辅助风扇177，从而使得已经通过液晶显示元件单元140的空气可靠地被引导到光源单元110。例如，轴流式风扇可以用于辅助风扇177。这使得能够可靠地将已经通过液晶显示元件单元140的空气引导到光源单元110，从而允许形成不同的排气流路B。

[2.3.散热器]

为了有效地执行光学系统部件的热量排出，可以根据需要为第一空间设置散热器。例如，如图4所示，可以为温度变高的光源单元110设置散热器115。散热器115可以设置在例如光源单元110的上面、前面和侧面上。在根据本实施例的图像投影装置100的冷却结构中，作为冷却介质的空气最后流入光学系统部件中具有最高温度的光源单元110，通过散热器115，并从排气口106排出到壳体102外部。为这种光源单元110设置散热器115使得能够有效地冷却光源单元110。

<3.结论>

以上描述了根据本公开的实施例的图像投影装置100和形成在图像投影装置100中的冷却结构。根据本公开，为图像投影装置100的壳体102设置吸气口104a和104b以及排气口106，并且使已经从吸气口104a和104b流入壳体102内部的空气在最后通过光学系统部件的发热部件中具有最高温度的光源单元110，从而使得到的空气从排气口106排出。配置这样的排气流路使得能够有效地冷却光学系统部件。

此外，在壳体102的背面102b上设置吸气口104a和104b并在前面102a上设置排气口106不会阻止壳体102内的空气排出。此外，仅设置前面102a的一个排气口106防止用户看到大的开口，因此不会降低设计性能。此外，形成与各作为壳体102的短边的侧面102c和102d基本平行的排气流路使得能够防止作为冷却介质的空气在设置空气部件的空间内部停留长时间。这使得能够使壳体102的内部空间不太可能被加热。

以上已经参考附图描述了本公开的优选实施例(一个或多个)，而本公开不限于上述示例。本领域技术人员可以在随附权利要求的范围内找到各种改变和修改，并且应该理解，它们将自然地落入本公开的技术范围内。

例如，在上述实施例中，光源单元的光源是发光二极管或半导体激光器。然而，本技术不限于这些示例。例如，即使在使用常规使用的灯光源作为灯光源的情况下，本技术也是有效的。

此外，本说明书中描述的效果仅仅是说明性的或示例性的效果，并不是限制性的。也就是说，具有或代替上述效果，根据本公开的技术可以实现从本说明书的描述中对本领域技术人员清楚的其他效果。

另外，本技术还可以如下配置。

(1)一种图像投影装置，包括：

吸气口，所述吸气口被设置在壳体中，并且通过所述吸气口使空气流入壳体内部；以及

排气口，所述排气口被设置在壳体中，并且通过所述排气口排出壳体内部的空气，

其中，所述图像投影装置包括排气流路，在所述排气流路中，使已经从所述吸气口流入壳体内部的空气在最后通过设置在壳体内部的多个发热部件中具有最高温度的发热部件，并从排气口排出。

(2)根据(1)所述的图像投影装置，其中，所述吸气口被设置在壳体的背面上，所述背面面向图像的投影面。

(3)根据(1)或(2)所述的图像投影装置，其中，

壳体具有如下的形状：在所述形状中，侧面彼此面对的宽度方向上的长度大于前面面向背面的深度方向上的长度，并且

吸气口和排气口被布置在与壳体的深度方向基本平行的同一直线上。

(4)根据(3)所述的图像投影装置，其中，所述吸气口被设置在壳体的背面上，并且所述排气口被设置在壳体的前面上。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的图像投影装置，其中，所述排气口被设置为1个。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的图像投影装置，其中，在所述排气口处设置排气风扇，所述排气风扇使壳体内部的空气排出到外部。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的图像投影装置，其中，具有最高温度的发热部件是包括发光二极管或半导体激光器的光源单元。

(8)根据(1)至(7)中任一项所述的图像投影装置，其中，辅助风扇被设置在壳体内部，所述辅助风扇将空气引导到具有最高温度的发热部件。

(9)根据(1)至(8)中任一项所述的图像投影装置，其中，

为具有最高温度的发热部件设置散热器，以及

空气通过散热器从排气口排出。

(10)根据(1)至(9)中任一项所述的图像投影装置，其中，在所述壳体内部，在前面侧设置光源单元和将图像投影在投影面上的投影单元，并且在背面侧上设置偏振转换元件单元和液晶显示元件单元。

(11)根据(1)至(10)中任一项所述的图像投影装置，其中，所述图像投影装置是短焦距投影仪，所述短焦距投影仪在将图像投影在投影面上的投影单元中包括短焦距镜头

附图标记列表

100 图像投影装置

102 壳体

102a 前面

102b 背面

102c、102d 侧面

102E 隔板

103 壳体

103b 背面

104a、104b 吸气口

105a 第一空间

105b 第二空间

106 排气口

110 光源单元

115 散热器

120 荧光体轮单元

130 偏振转换元件单元

140 液晶显示元件单元

150 投影单元

160 电力供应单元

171、173 冷却风扇

175 排气风扇

177 辅助风扇

Claims (11)

1.一种图像投影装置，包括：

吸气口，所述吸气口被设置在壳体中，并且通过所述吸气口使空气流入壳体内部；以及

排气口，所述排气口被设置在壳体中，并且通过所述排气口排出壳体内部的空气，

其中，所述图像投影装置包括排气流路，在所述排气流路中，使已经从所述吸气口流入壳体内部的空气在最后通过设置在壳体内部的多个发热部件中具有最高温度的发热部件，并从排气口排出。

2.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，所述吸气口被设置在壳体的背面上，所述背面面向图像的投影面。

3.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，

壳体具有如下的形状：在所述形状中，侧面彼此面对的宽度方向上的长度大于前面面向背面的深度方向上的长度，并且

吸气口和排气口被布置在与壳体的深度方向基本平行的同一直线上。

4.根据权利要求3所述的图像投影装置，其中，所述吸气口被设置在壳体的背面上，并且所述排气口被设置在壳体的前面上。

5.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，所述排气口被设置为1个。

6.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，在所述排气口处设置排气风扇，所述排气风扇使壳体内部的空气排出到外部。

7.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，具有最高温度的发热部件是包括发光二极管或半导体激光器的光源单元。

8.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，辅助风扇被设置在壳体内部，所述辅助风扇将空气引导到具有最高温度的发热部件。

9.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，

为具有最高温度的发热部件设置散热器，以及

空气通过散热器从排气口排出。

10.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，在所述壳体内部，在前面侧设置光源单元和将图像投影在投影面上的投影单元，并且在背面侧上设置偏振转换元件单元和液晶显示元件单元。

11.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，所述图像投影装置是短焦距投影仪，所述短焦距投影仪在将图像投影在投影面上的投影单元中包括短焦距镜头。