CN101140411B - 投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明的投影装置在外壳的内部配置有光源、和接受来自该光源的光并生成影像光的光学系统以及电源装置，在外壳的内部安装有用于冷却外壳的内部的冷却装置，冷却装置具有安装在光源和电源装置之间的第四风扇，该第四风扇以其吸气方向朝向电源装置以及以其排气方向朝向光源的方式设置，同时冷却光源和电源装置。冷却装置还具有设置在投影装置中心区域的第三风扇和设置在影像合成装置下面的第一风扇和第二风扇。本发明的投影装置在采用风扇数量较少的情况下可实现排气温度和噪音的降低，并且投影装置的成本也降低。

Description

投影装置

技术领域

本发明涉及一种将来自光源的光导入光学系统而生成影像光并放大投射到前方的屏幕上的投影装置。

背景技术

日本专利文献特开平8-275096公开了一种这样的投影装置，这种投影装置通过在外壳的内部配置作为光源的灯、和由偏振棱镜基片、偏振板、液晶面板、投射镜头等构成的光学系统而构成。在外壳中，沿壁面配置有排气装置，利用该排气装置使外壳内部的空气流动，从而防止外壳内部的温度上升。

通常排气装置以其吸气方向朝向发热量较大的灯的方式设置，所以从该排气装置排出的空气的温度较高，会给接触该排出空气的使用者造成不适感。因此，为降低排气温度，需要使排气风扇以高速旋转，使得从排气装置产生的噪音增大；或者需要设置数量较多的风扇，在这种情况下，即使风扇慢速旋转，也不能抑制噪音的增大；另外，风扇一般都靠近整机的外部设置，由此也很容易听到风扇噪音。再者，风扇数量的增加导致组装成本和工数增加，从而整机的成本也增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种采用较少数量的风扇并且不必使排气风扇高速旋转就可实现排气温度的降低的投影装置。

本发明的投影装置在外壳的内部配置有光源、和接受来自该光源的光并生成影像光的光学系统以及电源装置，在外壳的内部安装有用于冷却外壳的内部的冷却装置，该冷却装置具有安装在光源和电源装置之间的第四风扇，该第四风扇以其吸气方向朝向电源装置以及以其排气方向朝向光源的方式设置。

在一个具体的实施方案中，将第四风扇的排气面相对于所述光源的光轴以一定的倾斜角设置，该倾斜角优选为12度。另外，为了将冷却光源内侧的空气顺利排出，将第四风扇的排气风道与光源的光轴之间的角度设置在5至30度的范围内，优选为12度。

另外，第四风扇相对于光源朝外壳的侧壁方向设有一定的位移，使得从第四风扇的排气面排出的气体的一部分在接触光源之后排出，而其余部分的气体沿着避开光源的方向排出。在一个具体的实施例中，设计为将第四风扇的排气量的大约一半沿着避开该光源的方向排出。这样的结果是，与以往的投影装置相比，排气温度降低。

另外，将第四风扇的尺寸设计得大于光源的灯组件，由此使灯组件上部或下部的热空气不会停滞。

电源装置配置在从光源离开的位置上。在一个具体的实施方案中，第四风扇与电源装置的框架连通以便排出该电源装置内的空气，并且第四风扇相对于电源装置以一定的倾斜角设置，该倾斜角优选为10度。

在本发明的投影装置中，其冷却装置还具有安装在投影装置中部区域的第三风扇，该第三风扇从投影装置的内部吸气，加速内部气体的排出，降低内压，并且在其排气侧配置有用于冷却光源和光学系统的冷却风道。该冷却风道包括多个分支冷却风道，第三风扇通过该多个分支冷却风道冷却该光源和该光学系统中的不同部件。

在一个实施例中，该多个分支冷却风道中包括分别利用该第三风扇的一部分排气冷却该光源的第一分支冷却风道和冷却该光学系统中的偏振棱镜基片的第二分支冷却风道。在另一个实施例中，还可以设置用于冷却在光路上布置在光源和偏振棱镜基片之间的透镜组的第三分支冷却风道。

具体地，第三风扇经第一分支冷却风道将空气吹到光源的灯组件上，由此可以同时降低灯组件的温度和排气温度。另外第三风扇经第二分支冷却风道将空气与投影装置本体底部平行地吹过偏振棱镜基片，从侧面吹风冷却偏振棱镜基片，同时在将冷却风导向外壳外部之前利用该冷却风来冷却配置在偏振棱镜基片附近的电源插座。

另外，在投影装置中的下面设置有用于冷却该影像合成装置的冷却组件。在一个具体实施例中，冷却组件包括用于冷却该影像合成装置的绿色和红色液晶面板组件的第一风扇和用于冷却蓝色和红色液晶面板组件的第二风扇，第一风扇和第二风扇以其空气吹出方向相互交叉的方式设置。

另外，设有对光源的光的强度进行调节的调节机构，该调节机构还可以根据该光的强度改变第一风扇和第二风扇的转速。

在具体的实施方案中，将第四风扇的排气量设置为第一风扇和第二风扇的排气量之和的3.2倍或以上。

本发明的投影装置在外壳的内部配置有光源、接受来自该光源的光并生成影像光的光学系统，在该外壳的内部安装有用于冷却该外壳的内部的冷却装置，该冷却装置具有安装在该投影装置整体中心附近的第三风扇，该第三风扇从该投影装置内部吸气并且在其排气侧配置有用于冷却该光源和该光学系统的冷却风道，其中冷却风道具有多个分支冷却风道，各分支冷却风道的出气端开口面积比例及其形状依据各自要冷却的部件进行确定。

由于采用了使第四风扇的一部分排气通过光源的灯组件和一部分排气避开该灯组件的结构以及将第三风扇的一部分排气引导到该灯组件，使得这些排气混合后排气温度能够得到充分的降低。

因此，根据上述本发明的投影装置，在比以往的排气装置的排气风扇的转速低的转速下或者风扇数量较少时，能够得到与以往相同或者比以往低的排气温度，由此可降低排气装置产生的噪音，例如本发明的投影装置在2000lm时的噪音值可以改善到30dB。同时偏光板基材也可以全部使用水晶，加上风扇数量的减少，使得投影装置的成本也降低。

附图说明

图1是本发明的液晶投影装置的立体图；

图2是表示将该液晶投影装置的上壳体取下后状态的立体图；

图3是表示将该液晶投影装置的上壳体取下后的状态的分解立体图；

图4是表示将该液晶投影装置的上壳体、电源及部分光学系统取下后状态的立体图；

图5是表示该液晶投影装置的光学系统的图；

图6和图7是表示该液晶投影装置的影像合成装置的立体图；

图8是表示该液晶投影装置的影像合成装置的分解立体图；

图9和图10是表示棱镜、棱镜台及液晶板支架的分解立体图；

图11是将该液晶投影装置的外壳的上壳体取下后内部状态的俯视图；

图12是从后侧面看该液晶投影装置时的分解立体图，其显示出了影像合成装置下面的冷却组件；

图12A是显示第四风扇的排气风道在光源下面的空气流动结构的立体图；

图13显示了投影装置中心处的第二风扇的冷却风道的分布的平面图；

图14是显示光源上方金属板结构的立体图；

图15是显示电源装置的电源线路基板和框架的侧面俯视立体图；

图16是显示电源线路基板固定结构的立体图；

图17是电源装置的框架的侧面仰视的立体图；

图18是图17中的固定片部分的局部放大图；

图19是电源线路基板安装在框架中后由固定片弹性固定时的状态图；

图20是投影装置内部构造的立体图，显示了本发明的光源防护罩及相关的设置；

图21是设置在投影装置光源一侧的防护罩侧板的正面图，其中第四风扇和光源设置在侧板的两侧；

图22显示了防护罩和光源装配在一起时的立体图；

图23显示了防护罩和第四风扇的分解立体图；

图24显示了防护罩和光源的分解立体图；

图25显示了第四风扇的局部视图；

图26显示了与投影装置的光源相关的排气口设置；

图27显示了防护罩和第四风扇的分解立体图；

图28显示了光源防护罩在装配状态下的视图；

图29是灯泡固定机构的分解立体图，显示了灯泡、透镜、固定机构的各组成部件及其装配关系；

图30是灯泡固定机构从另一侧看去的另一立体图；

图31是灯泡固定机构沿着水平方向剖开的立体剖视图；

图32是从另一角度看去的灯泡固定机构的沿着水平方向剖开的立体剖视图；

图33是从另一角度看去的灯泡固定机构的沿着水平方向剖开的立体剖视图；

图34是从后面看到的液晶投影装置的立体图。

具体实施方式

下面将结合附图具体介绍本发明的液晶投影装置及其相关部件。在下面的说明中，将图1所示液晶投影装置的影像投射方向设为前方，并朝该液晶投影装置的前表面来规定左右。另外，本文所用到的术语“后部”、“底部”、“侧部”、“侧斜面”等类似术语均是相对的、示例性的。它们可以根据投影装置的不同使用及放置方式而变化。

整体结构

如图1所示，本发明的液晶投影装置具有包括下壳体12及上壳体11的扁平外壳1，在该外壳1的表面上配置有包括多个操作按钮的操作部15，在外壳1的前表面上开设有投射窗13，在外壳1的后表面上设有排气口、电源插口以及信号输入输出装置(图未示)。

图34是从后面看到的液晶投影装置的立体图，在后面配置了与计算机连接的D-SUB端子、复合输入端子等各种外部输入端子组251。该端子组251的各输入端子的名称，可通过对外观的整形用金属模具来形成。举例来说，若端子名称为AUDIO，就可通过对端面作雕刻来使得字符容易辨认。因此，字符在外观上无需采用印制的方法，从而可提高生产效率并降低成本。

如图2及图3所示，在外壳1的内部，配置有大致L字状延伸的合成树脂制成的光学引擎7，在该光学引擎7的内部配置有：作为光源的灯组件4；将从该灯组件4发出的白色光分离成三原色的光的光学系统2(参照图5)；以及影像合成装置3，其将该三原色的光照射到三原色用的液晶板上而生成三原色的影像光，并将生成的三原色的影像光合成为彩色影像光。灯组件4收纳于光学引擎7的右端部，而，影像合成装置3收纳于光学引擎7的前方端部，光学系统2配置在从灯组件4到影像合成装置3的光学引擎7内的光路上。

另外，在光学引擎7的前方端缘，连接有保持投射镜头39的筒体39a的基端部。进而，在外壳1的内部，于光学引擎7的前方侧设置有电源装置9。

如图3和图4所示，在下壳体12上，安装有冷却装置，本发明的投影装置的冷却装置包括设置在投影装置右侧区域的第四风扇6、设置在投影装置中心区域的第三风扇10和设置在投影装置左侧区域的第一风扇52和第二风扇53。其中，第一风扇52和第二风扇53位于影像合成装置3的下方，以用于冷却影像合成装置3。为设置该第一风扇52及第二风扇53，在下壳体12的底壁上分别开设有底面吸气窗(省略图示)。

下面将详细说明本发明的液晶投影装置的各部分结构。

光学系统2

如图5所示，来自灯组件4的白色光经由第一积分透镜21、前遮光光栅23、第二积分透镜22、后遮光光栅24、偏振棱镜基片25及聚镜20，而被导向第一分光镜26。

第一积分透镜21及第二积分透镜22由耐热玻璃制成的复眼透镜构成，具有使从灯组件4发出的白色光的照度分布均匀化的功能。另外，前遮光光栅23及后遮光光栅24由薄铝片制成，具有遮挡相对于偏振棱镜基片25来说不需要的入射光的功能。

如图5所示，通过偏振棱镜基片25后的光，经聚镜20到达第一分光镜26。第一分光镜26具有只反射光的蓝色成分而使红色和绿色成分通过的功能，第二分光镜27具有反射光的绿色成分而使红色成分通过的功能，反射镜(フイ-ルドミラ-)28具有反射光的红色成分的功能。因此，从灯组件4发出的白色光由第一及第二分光镜26、27分成蓝色光、绿色光及红色光，并被导入影像合成装置3中。

影像合成装置3

如图6及图7所示，影像合成装置3包括：立方体状的合色棱镜31；固定棱镜的棱镜台30，其包括上部棱镜台301和下部棱镜台302；分别位于合色棱镜31的三个侧面上的蓝色用液晶板33b、绿色用液晶板33g及红色用液晶板33r；以及固定相应的液晶板的液晶板支架38b、38g、38r，其中，液晶板支架38b、38g、38r连接在棱镜台30上以形成一体化的影像合成装置。

影像合成装置3通过在光学引擎7的盖体上开设的开口172，收纳在该光学引擎7内。

由图5所示的第一分光镜26及反射镜29a反射后的蓝色光，被导向聚镜35b，经由聚镜35b、蓝色入射偏光板32b、蓝色用液晶板33b及蓝色出射偏光板34b，到达合色棱镜31。

另外，由第二分光镜27反射后的绿色光，被导向聚镜35g，经由聚镜35g、绿色入射偏光板32g、绿色用液晶板33g及绿色出射偏光板34g，到达合色棱镜31。

同样，由两面反射镜28、29b反射后的红色光，被导向影像合成装置3的聚镜35r，经由聚镜35r、红色入射偏光板32r、红色用液晶板33r及红色出射偏光板34r，到达合色棱镜31。

被引导到合色棱镜31的三色影像光被合色棱镜31合成，由此得到的彩色影像光经由投射镜头39向前方的屏幕放大投射。

如图6、图7和图8所示，棱镜31可由上部棱镜台301和下部棱镜台302来固定，液晶板支架38b、38g、38r被固定在上部棱镜台301和下部棱镜台302上。并且，蓝色用液晶板33b、绿色用液晶板33g及红色用液晶板33r被固定在相应的液晶板支架38b、38g、38r上，液晶板33b、33g、33r和液晶板支架38b、38g、38r通常是在调整了会聚、聚焦(Focus)后，采用焊接固定的。

请参考图9和图10，棱镜31是通过在其上下端部分别与上部棱镜台301和下部棱镜台302上的对应接合面301A、301B、302A、302B接合而与棱镜台30连接的。其中接合面301A、302A对应于棱镜31的中心区域，而接合面301B、302B对应于棱镜31的周边区域。

在以往的影像合成装置3中，只在棱镜台30的中心区域设有接合面301A、302A，故其剥离强度较低。采用了本发明的结构之后，由于在棱镜台30上靠近棱镜31周边增加了多处小接合面301B、302B，使得棱镜31和棱镜台30的剥离强度从17Kgf增加到20Kgf以上。此外，上述接合面301A、301B、302A、302B与棱镜31的连接方式可以采用UV胶粘接。需要指出的是，小接合面301B、302B的具体分布方式及大小可以根据情况调整。

请再次参考图9和图10，棱镜台30与液晶板支架38b、38g、38r之间的连接是通过螺钉3801、3802、3803、3804与相应的螺孔301E、301F、302E、302F螺纹连接实现的。其中螺钉3801、3802设于液晶板支架38b、38g、38r的上部适当位置处，螺钉3803、3804设于液晶板支架38b、38g、38r的下部适当位置处。螺孔301E、301F设于上部棱镜台301的侧面，螺孔302E、302F设于下部棱镜台302的侧面。螺孔301E与螺孔301F在高低方向上相互错开，且螺孔302E与螺孔302F也在高低方向上相互错开，即以高低错位的形式设置。

伴随着棱镜台30的树脂化，固定棱镜台30的螺钉长度变小的话(例如，对于20毫米棱镜而言，螺钉长度小于6毫米)，由于部件锁紧力矩的偏差很容易引起螺钉滑丝，从而影响生产。根据该实施例，将螺孔的配置改为高低错位，即可使用较长的螺钉。需要说明的是，图中只显示了部分螺孔，在棱镜台30与液晶板支架38b、38g、38r相对应的侧面上都设置有螺孔，且螺孔的数量也可以根据具体情况而变化。

请参考图7和图10，下面将介绍棱镜台30与液晶板支架38b、38g、38r装配定位的情况，由于三个液晶板支架38b、38g、38r具有大致类似的定位结构，在此仅针对液晶板支架38b进行描述。其它两个液晶板支架38g、38r可以具有类似的定位结构。如图所示，在上棱镜台301和下棱镜台302的与液晶板支架38b相对应的侧面上，分别具有侧面301Z和侧面302Z。液晶板支架38b具有分别与侧面301Z和侧面302Z相对应的侧面3805和侧面3806。从图10中可以看出，在装配时侧面301Z作为装配面与侧面3805面接触。同时，侧面302Z作为装配面与侧面3806面接触。

在以前的构造中，只有棱镜台的固定螺钉柱子和液晶板支架接触，固定螺钉引起的应力会集中在棱镜台的柱子上，柱子在应力的作用下发生变形从而导致会聚发生偏移。根据该实施例，采用棱镜台的整个侧面作为装配面，可减轻这种应力集中的现象。

此外，由于采用了以上的改进结构，棱镜台可由树脂材料成形制造而成。这样可实现降低成本的目的。

未采用本发明以上的改进结构的情况下，如果采用相同棱镜组件构造，假设在40℃/90％的仓库中进行环境试验，在画面中心，会聚会发生0.8～1像素以上的偏移。但采用本发明的话，在画面中心中可将偏移控制在0.3像素以下。

冷却装置

本发明的投影装置的冷却装置包括设置在投影装置右侧区域的第四风扇6、设置在投影装置中心区域的第三风扇10和设置在投影装置左侧区域的第一风扇52和第二风扇53。下面分别对其进行说明。

如图2所示，在投影装置的下壳体12的右侧壁附近，安装了构成光源的灯组件4，在从光源离开的位置上配置有电源装置9。在灯组件4和电源装置9之间设置了第四风扇6。第四风扇6以其吸气方向朝向电源装置9而以其排气方向朝向灯组件4的方式设置，并且第四风扇6的排气面相对于光源的光轴以一定的倾斜角设置，该倾斜角优选为12度。第四风扇6的吸气面相对于电源装置9例如其左右方向，也以一定的倾斜角设置，该倾斜角的范围例如为5至30度，优选为12度。

从图2中可以看到，在第四风扇6的排气方向上具有由竖板61、62和63、在后面要说明的顶板64、外壳的底部以及外壳侧壁上的出气部分一起围成的排气风道，其中在外壳侧壁上的出气部分上开设了多个长条形的排气口611和631(上壳体11上的对应部分也有相应的排气口)。另外，排气风道的下部由外壳的底部构成，排气风道的上部是采用由顶板64形成的导风部(参见图2)，关于该导风部后面还将做进一步的说明。从图11中可以清楚看到，在排气风道上，第四风扇6的排气面与灯组件4不是完全重叠的，而是相互错开一定的距离，即第四风扇6相对于灯组件4朝外壳的侧壁方向设有一定的位移，使得从第四风扇6的排气面排出的气体的一部分吹到灯组件4，而其余部分的气体沿着避开灯组件4的方向从排气风道排出外壳。在灯组件4的两侧设有开口41，42，第四风扇6排出的一部分气体通过开口41进入灯组件4内部进行冷却，然后经开口42流出灯组件4。为了将灯组件4内部冷却的空气顺利排出，需要设计排气侧风道的角度，一般优选在5-30度的范围，尤其是设置为12度。该排气侧风道的角度例如可以采用排气风道的竖板63与光源的光轴之间的角度。由于第四风扇6的排气不是全部通过高温的灯组件4而是有一部分不通过灯组件4，由此从外壳的排气口611，631流出的排气温度降低，不会对使用者造成损伤。在此第四风扇6的排气的这种分配的量可以各为一半。

第四风扇6的吸气面通过电源装置9的框架侧壁上的开孔94与电源装置9的内部连通，以便排出电源装置9内的空气而使其冷却，参见图4。第四风扇相对于电源装置以一定的倾斜角设置，该倾斜角优选为10度。

另外，第四风扇6的尺寸设定得高于灯组件4，使得上部的热空气不会停滞。高出的高度例如为5毫米，这还需要结合投影装置的整体高度进行考虑。同时在灯组件4下面的排气风道上设置使灯组件4能够抬高的安装结构，如图12和12A中所示，在安装灯组件4的外壳底部处具有大致为U形的安装底座645，该安装底座645沿着第四风扇的排气风道路径上的底座壁上分别开有许多开口646和647，以便允许第四风扇的排气通过这些开口从灯组件4下面吹过。这样当投影装置在使用中被倒置或者悬挂而使热空气会聚在外壳底部处时，这些热空气也可以被容易地排出。安装底座的高度例如为5毫米。

参见图3、图4和图11，在整个投影装置的大约中心区域中设置了从投影装置内部吸气的第三风扇10，由于这个区域的空气不容易流通，该第三风扇10可以加快内部的排气，降低内压。尤其参见图11，在第三风扇10的排气侧上设置了具有多个分支冷却风道的冷却风道101，其中多个分支冷却风道主要包括通向灯组件4的第一分支冷却风道102和通向光学系统中的偏振棱镜基片25的第二分支冷却风道103。必要时还可以设置通向光学系统中的其它部件的分支冷却风道，例如图11中所示的通向在光路上布置在光源和偏振棱镜基片25之间的透镜组的第三分支冷却风道104。

来自第一分支冷却风道102的排气和来自第四风扇6的排气都对灯组件4进行冷却，从而排气温度进一步降低。第二分支冷却风道103的排气出口具有与要冷却的偏振棱镜基片25相对应的形状，例如是竖长条形的，其将空气与投影装置本体底部平行地吹过偏振棱镜基片25。吹过偏振棱镜基片25的冷却空气还可以用于冷却设置在附近的电源插座205(参见图12)。

第一分支冷却风道102、第二分支冷却风道103和第三分支冷却风道104的排气出口的面积比例及其形状可以依据各自要冷却的部件的要求进行确定。

如图12中所示，在影像合成装置3的下方，布置有用于冷却该影像合成装置3的冷却组件5。冷却组件5包括第一风扇52和第二风扇53。第一风扇52和第二风扇53吸入的外部空气通过各自的风道导向图5中所示的三张液晶面板33b、33g、33r和三张入射侧偏光板32b、32g、32r。另外，第一风扇52与第二风扇53以其空气吹出方向相互交叉的方式设置。

在本实施例中，从第一风扇52导入的空气用于冷却蓝色入射侧偏光板32b及蓝色用液晶面板33b，并分流出一部分空气用于冷却红色入射侧偏光板32r及红色用液晶面板33r。从第二风扇53导入的空气用于冷却绿色入射侧偏光板32g及绿色用液晶面板33g，并且同样分流出一部分空气用于冷却红色入射侧偏光板32r及红色用液晶面板33r。

在以往的液晶投影装置中，冷却组件包括相对于红色、绿色及蓝色液晶面板分别专门配置的三个冷却风扇，而根据上述本发明的液晶投影装置，可使用二个冷却风扇52、53，充分冷却三种颜色的入射侧偏光板32r、32g、32b及液晶面板33r、33g、33b。由此，省略了一个冷却风扇的设置空间，相应地，可实现装置的小型化，并且，工作时的总耗电量也能减少与该冷却风扇的耗电量相应的量。

另外，本发明的液晶投影装置具有调整灯组件4发出的光的强度而实现耗电量的降低的低耗电模式，在设定为该低耗电模式时，可通过降低所述第一及第二排气风扇52、53的转速，而实现冷却装置的噪音的进一步降低。

光源上方金属板结构

参见图2和图3，本发明的投影装置的光源上方金属板结构包括顶板64。顶板64覆盖在构成光源的灯组件4的上方，并且与第四风扇6的排气面上部相邻接，形成第四风扇6的排气风道的导风部。

顶板64在形状上与灯组件4的顶部相配，在其与外壳相邻的两个边缘上开设有一些切口，由此形成一些肋片641，642，这些肋片641，642可以具有不同的宽度。顶板64例如可以由散热性能良好的铜或铝制成，也可采用其它散热性能较好的金属，当投影装置工作时可以对光源进行散热，尤其是对在风扇停止工作时产生的余热进行散热。

顶板64的边缘上具有弯折的卡脚644，用于将顶板64卡接在相应的位置上，在本例中，顶板64通过卡脚644和凸点装配在风扇支架上，即在第四风扇的排气风道的竖板61(参见图11和图14)上。

金属板结构除了对光源产生的热进行散热外，其另一个功能是对光源中的灯泡部的电磁辐射进行屏蔽，使得装置的外壳可以采用无电镀的塑料材料制作。当将金属板结构作为屏蔽板时，则要将其与接地金属体连接，此时顶板的材料也可以是非金属的并通过在其表面电镀一层金属形成屏蔽板。再次参见图2，在顶板64上方还设置了顶部屏蔽板643，该顶部屏蔽板643连接到设置在第四风扇的吸气侧的电源屏蔽壳924上以及连接到位于灯组件4外侧的排气风道金属竖板63上(参见图11)。金属的竖板63和电源插座205的接地金属体206连接(参见图11和14)，由此实现屏蔽。

金属板结构除了具有上述顶板64的结构外，在其与第四风扇6的排气面上部相邻接的一边上还可以一体成形有与顶板64表面成90度的栅栏状的侧板60a(参见图23和图24)，该侧板60a设置在第四风扇6的排气风道中，用于引导排气流和保护第四风扇6。

电源线路基板固定结构

参见图3，在一个实施例中，电源装置9的框架由与外壳底部接触的下部框架91和位于下部框架91上方的上部框架92构成，下部框架91和上部框架92都大致上为长方体形状。

图13和图15分别示出了两个框架的俯视图和侧向俯视的立体图，图16整体地示出了电源装置9的侧面立体图。由图中可以看到，电源线路基板包括安装在下部框架91中的下部电源板111(图13和图15)和安装在上部框架92中的上部电源板112(图16)，在本例中，下部电源板111为光源电源板，上部电源板112用于投影装置的其它用电部分。在下部框架91的两个边长较长的侧壁911，912上分别设有两个固定片913，这四个固定片913顶接在下部电源板111的表面上而将后者固定在下部框架91中。

图17示出了框架的侧向仰视的立体图。由图中可以看到，固定片913设置在侧壁911，912的位于下部框架91的底部附近的部分上，这一点还可以从图16清楚地看到。

参见图15至图17，下部框架91的上方开口的面积小于上部框架92的底部面积。为了固定设置在上部框架92上方开口附近的上部电源板112(尤其参见图16)，在上部框架92的两个边长较短的相对侧壁918，919上各设置有两个弹性的固定片920，该固定片920的结构可以和下部框架91中的固定片913相同，或者采用图16中所示的斜形凸起，固定片或斜形凸起920可以卡扣式固定设置在上部框架92的上方开口附近的上部电源板112。

在本例中，下部框架91和上部框架92是由合成树脂材料制成的一体件，固定片913和固定片920分别是一体地成形在侧壁911，912和侧壁918，919上，并且朝着外壳底部斜向地从侧壁911，912和侧壁918，919上伸出。在图16所示的情况下，在设置固定片913的侧壁处开有与固定片913形状对应的切口914，固定片913从切口914上悬垂地延伸(同时参见图17)。图18示出了固定片913的放大图，固定片913朝着下部框架91内部的表面是斜面915，随着固定片913向下延伸其厚度逐渐增加，从图18中可以看到固定片913的端面916处具有最大的厚度。从图18中还可以看到913的端面916具有大致为“L”形的台阶917。

参见图15和图16，在上部框架92的外侧面上还设有用于将电源装置整体连接到外壳上的突出部922，923。

在安装下部电源板111时，将下部电源板111从下部框架91的上方开口处放进下部框架91中，当下部电源板111经过向内伸出的固定片913时，该固定片913被下部电源板111边缘向外弹性地挤压。当下部电源板111越过固定片913到达外壳底部后，固定片913在本身弹力的作用下恢复成原来的状态，由此固定片913的端面916通过其“L”形的台阶917沿着下部电源板111的棱边弹性地卡扣在下部电源板111的表面上。在四个固定片913的作用下，下部电源板111能够可靠的固定在下部框架91中。当因修理等原因需要拆卸下部电源板111时，可以对固定片913施加朝向临近侧壁方向的压力而将下部电源板111释放开。上部电源板112可以按照相同的方式安装和拆卸。

光源固定机构

首先从整体上来描述本发明的光源固定机构。

参见图29，图29是根据本发明的光源固定机构的分解立体图，其显示了灯组件4的灯泡100、透镜40和固定机构的各组成部件及其装配关系。参见图29-33，该固定机构包括金属支架50、下支架70和上支架80。下支架70包括一体地成形的下支架透镜分段710和下支架灯泡分段720。下支架灯泡分段720形成了用于固定灯泡的灯泡卡槽720A，而下支架透镜分段710形成了用于固定透镜的透镜卡槽710A。上支架80位于灯泡100的上方，并与下支架70固定在一起。上支架80包括顶面分段81和侧面分段82。如图29所示，灯泡100设有灯泡壳110，其在装配状态下在朝向透镜40的那一端容纳在金属支架50中，并且金属支架50以弹性的方式将其固定住。从图29中可清楚地看到，灯泡壳110的朝向透镜40的前部分已经卡在金属支架50中，上支架80处在金属支架50和下支架70的上方但尚未固定在下支架70上，金属支架50、灯泡100和透镜40处于待向下装配到下支架透镜分段710和下支架灯泡分段720中的状态下。

接下来参见附图来详细介绍下支架透镜分段710。

参见图29和图31-33，可以清楚地看到下支架透镜分段710的细节。下支架透镜分段710形成了用于固定透镜40的透镜卡槽710A，在装配时，透镜40插在该透镜卡槽710A中，如图31-33所示，在下支架透镜分段710的每一边都设有一个或多个凸筋715，凸筋715在尺寸上设置成使得透镜40可以紧配合的方式插在透镜卡槽710A中。当然，也可以不设置凸筋，或者设置其它形状的用于将透镜40固定在透镜卡槽中的固定件。此外，在下支架透镜分段710的每一边还设有一条凸肋716，凸肋716与凸筋715相比更进一步朝内突出，以便在透镜40插入透镜卡槽710A时可有效地固定透镜。凸肋716还有助于引导金属支架50的装配，如下所述。

如图31所示，在下支架透镜分段710的正面712上对应于透镜40的位置，设有开口713。开口713的形状大致对应于透镜40的形状，如图所示，由于透镜40具有大致圆形的形状，因此开口713也为大致圆形的形状。当然，显而易见的是，如果透镜具有其它的形状，开口713当然也可具有其它与之相对应的形状。另外，开口713的直径应当略小于透镜40的直径，以便透镜40的边缘可处在透镜卡槽710A中，被开口713的内面、凸筋715和凸肋716卡住，而不会从开口713中脱出。

下面介绍下支架灯泡分段720。

参见图29和图31-33，下支架灯泡分段720与下支架透镜分段710一体式地成形。在本发明的一种优选实施方式中，下支架70由聚合物材料(优选为合成树脂)制成，下支架70的下支架灯泡分段720与下支架透镜分段710可以通过注塑成形的方式而成形为一体。另外，也可以通过其它的加工方式来形成，例如机加工、焊接、熔接等等。下支架灯泡分段720限定了用于固定灯泡的灯泡卡槽，如图所示。尽管下支架70优选由聚合物材料如树脂成形，但是，下支架70也可由其它材料如金属、合金、无机材料等成形。

在下支架灯泡分段720的相对的两侧壁上设有开口722。设置开口722的目的是为了便于灯泡100的通风散热，该开口在侧壁上的位置、大小和形状可以是任意的，只要便于灯泡100的通风并使下支架灯泡分段720具有适当的强度和刚性即可。当然，也可以理解，开口722的数量也可以不只两个，例如，可以在每一侧壁上设置一个以上的开口。

下面参见图29和图30来介绍上支架80。

如图所示，上支架80设置成盖住灯泡100的顶部和一侧，并在装配状态下与下支架70固定连接。上支架80包括顶面分段81和侧面分段82。顶面分段81设置在灯泡100的上方，而侧面分段82设置在光源10的一侧。上支架80优选由塑料制成，因此，顶面分段81和侧面分段82优选通过模制成形为一体，但也可通过其它方式如熔接等固定地相连。在顶面分段81上设有开孔811和凸柱812。凸柱812的作用是，可在凸柱812中采用螺钉或其它紧固件将顶面分段81与下支架70的对应部位固定起来。此外，在侧面分段82上也设有一个或多个开孔821。开孔811、821用于与上方的防护罩顶板64的对应部位卡扣接合。

下面参见图29-33来详细地描述本发明的金属支架50。由于透镜和光源都具有装配公差，因此，就需要用具有弹性的金属支架将这两者固定。

如图29所示，可以比较清楚地看到金属支架50的整体。金属支架50是由较薄的金属片材制成，例如，可由不锈钢、铝、普通钢等金属或合金的片材通过机加工(例如通过冲压和折弯)工艺而制成。金属支架50包括顶面弹片50a、两个相对的侧面弹片50b、正面板50c、底面弹片50e和两个弹性接片50d。另外，在正面板50c上形成有开口55，以便灯泡100所发出的光可穿过该开口55而到达透镜40。

顶面弹片50a、两个侧面弹片50b、底面弹片50e彼此部分地分离，但都与正面板50c一体地相连，并相对于正面板50c折弯而形成大致等于(优选略大于)90度的角度，从而形成用于卡紧灯泡壳110的弹性框架，该框架在形状和尺寸上与灯泡100的灯泡壳110基本上相符。但是，该框架优选在靠近灯泡壳的开口端尺寸略大于灯泡壳110，而在靠近正面板50c的那一端尺寸略小于灯泡壳110，因此，在装配时，当灯泡100的灯泡壳110从该框架的靠近光源灯泡壳110的开口端朝着靠近正面板50c的那一端插入时，通过这四个弹片50a，50b，50e的弹性变形，就可将灯泡壳110保持固定。

参见图29，两个弹性接片50d都与金属支架50一体地成形并连接在正面板50c上，其作用在于，由于该弹性接片50d是具有弹性的金属片件，因此当金属支架50在插入灯泡卡槽的同时沿着凸肋716插入透镜卡槽710A中时，弹性接片50d就以略微弹性变形的方式紧贴在透镜40上，从而以弹力贴压在透镜40上，将透镜40保持固定。

此外，在金属支架50的两个侧面弹片50b上，在装配状态下与开口722相对应的位置处，设有许多通孔520，这些通孔的目的也是便于通风和散热，便于经过开口722的气流能够穿过通孔520，从而有效地产生散热效果。通孔520的数量和大小、形状没有限制，例如，通孔520可以具有圆形、多边形、椭圆形、狭缝形等等。在本发明的一个优选实施例中，通孔520的形状为圆形。此外，对于本领域技术人员而言显而易见的是，根据需要，除了本说明书附图中所示的通孔设置之外，也可以在金属支架50的其它部位设置通孔，只要其有助于通风散热的效果。

从图中可以清楚，金属支架50除了具有固定透镜和光源以及通风散热效果之外，金属支架显然还可起到遮挡来自光源的光辐射的作用，从而防止光学直接照射到上、下支架上而导致上、下支架温度过高而失效。

现在来介绍本发明的灯泡固定机构的装配。例如，可以这样的顺序来装配。首先，可将透镜40插入下支架70的透镜卡槽710A中。将金属支架50沿着透镜卡槽710A两边的凸肋716压入下支架70中，使金属支架50的弹性接片50d紧贴并卡紧透镜40。然后，将灯泡100的灯泡壳110插入金属支架50中，并连同金属支架50一起压入下支架70的灯泡卡槽720A中。然后，盖上上支架80，并将其用螺钉或其它紧固机构固定在下支架70上。这样，就完成了本发明的灯泡固定机构的装配。

根据本发明的固定机构具有很多明显的优点。例如，固定机构整体地成形，这就简化了加工和装配工序，降低了制造和装配成本，节省了装配时间。另外，金属支架成形为一体，因此，与现有技术中用多个构件来固定灯泡和透镜相比，这也简化了加工和装配工序、降低了成本，并缩短了例如更换灯泡和维修的时间，同时，还可以可靠地固定灯泡与透镜的位置。

综上所述，本发明的投影装置的灯泡固定机构零部件少，装配简单，并且结构精巧，每一个零部件都考虑了灯泡和透镜的固定。这是现有技术中用于投影装置的灯泡固定机构所没有的。

光源防护罩

参见图20，图中显示了投影装置的内部构造，包括电源装置9、光源4。如图20和图26所示，其中第四风扇6用于从电源装置9中抽风，并将抽出的风吹向光源4，经过光源4后从排气口631、611排出，以便起到冷却灯泡的作用。为了更好地冷却光源，光源4暴露在第四风扇6的排气风道中。

参见图20-22和图28，在光源4的一侧及其顶部，罩上了“L形”防护罩60。其中，防护罩60是一体式的结构，由侧板60a和顶板64构成。其中，侧板60a设置在光源4的设有第四风扇6的那一侧，而顶板64则罩在光源4的顶部。侧板60a与顶板64之间优选基本上相互垂直，从而使防护罩60的横截面看起来为大致“L形”的形状。

首先来描述防护罩60的侧板60a。

参见图23-24和图27-28，图中清楚地描述了防护罩侧板60a、第四风扇6及光源4的设置。由于光源4在工作时会产生大量的光和热辐射，因此，在通往光源4的排气风道中设有第四风扇6，以便排出光源4的热量，保证光源4正常工作。侧板60a设置在第四风扇6与光源4之间，并且处在通往光源4的风路中。在侧板60a上设有多个在垂直方向上延伸的开口600a，如图23所示，在各开口600a之间用竖条601a和横条602a隔开，从而使侧板60a成形为类似于栅栏状的结构。开口600a的宽度大小应使得有关人员在装配、拆卸、维修时(例如在拆卸和装配光源时)或者在无意中将手指插入光源4与侧板60a之间时，手指不能穿过侧板的开口600a，这样就避免了因手指无意中穿过栅栏结构与正在运转的第四风扇6接触，而导致手指受到伤害。该开口600a的宽度d1一般选择在6-8毫米的范围内，最好为8毫米的宽度。竖条601a的宽度d2一般选择为3毫米。

另外，参见图23-25和图33，在侧板60a的中心位置还设有中央遮光部603a，该中央遮光部603a是大致圆形的，并且其位置与组装状态下的第四风扇6的马达6a的位置相对应，即正好遮盖住马达6a。另外，在中央遮光部603a上贴上一个相同大小和形状的挡光片604a，该挡光片优选为黑色的，用于吸收来自光源的光。设置该中央遮光部603a的一个目的是，通过黑色挡光片604a吸收从光源4泄漏出的照射第四风扇马达6a的光，来避免光(和热)直接辐射在第四风扇马达6a上，导致第四风扇马达6a温度过高而无法正常地连续工作。当然，本领域技术人员可以想到，除了图中所示的大小和形状之外，中央遮光部603a也可以是能够遮蔽第四风扇马达6a的任何大小和形状。同样，本领域技术人员可以想到，除了图中所示的开口600a的形状和设置之外，开口600a也可以具有任何其它的形状，例如圆形、多边形、狭缝形等等，也可以沿着水平方向延伸，只要这样的开口形状和设置能允许良好地通过第四风扇排出的风，同时使手指不能穿过即可。

现在来描述防护罩60的顶板64。参见图22、图23和图24，图中显示了防护罩60的顶板64。

顶部64设置在光源4的顶部上方。在顶板64上设有肋片641、642。这些肋片可用于与周围的构造形成连接，以便将顶板64固定。设置顶板64的一个目的是遮蔽从光源4泄漏出的光和热辐射，以避免其直接辐射在外面的投影装置罩壳上。此外，由于顶板64优选由导热性较好的金属板制成，因此还具有散热效果。此外，由于顶板64的金属屏蔽特性，因此顶板64还可屏蔽电磁辐射，以达到对投影装置在EMC标准方面的要求。

防护罩60的顶板64和侧板60a优选用金属板冲压并折弯而成为一体，因此不仅加工简单，而且还简化了装配过程，降低了成本。当然，顶板64和侧板60a也可以为单独的部件，然后通过连接而组装成防护罩60。虽然防护罩优选由金属如钢、铝、不锈钢或其它合金、金属制成，但是，制成防护罩的材料也可以有其它的选择，例如在其它耐热聚合物材料或无机材料表面涂覆(例如可通过电镀、化学镀、刷涂等工艺)上一层金属涂层，也可实现同样的导热和电磁屏蔽效果。

采用本发明，除了防止漏光外，还可实现开放式的冷却设计，同时又可防止第四风扇关键部位如马达的温度过度升高，从而在保证使用寿命的前提下，避免了使用价格较高的耐高温风扇，降低了成本。

根据以上所述，本领域技术人员可以清楚，该防护罩60不仅可以有效地遮蔽和吸收来自光源4的光(和热辐射)，而且还可具有一定的散热效果，并且能够达到投影装置在EMC标准方面的要求。

Claims (15)

1.一种投影装置，在外壳的内部配置有光源、接受来自所述光源的光并生成影像光的光学系统以及电源装置，在所述外壳的内部安装有用于冷却所述外壳的内部的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置具有安装在所述光源和所述电源装置之间的第四风扇，所述第四风扇以其吸气方向朝向所述电源装置以及以其排气方向朝向所述光源的方式设置，所述第四风扇的排气面相对于所述光源的光轴以5至30度的范围的倾斜角设置，设有用于所述第四风扇的排气和对所述光源进行冷却的排气风道，所述排气风道与所述光源的光轴之间的角度设置在5至30度的范围内，所述第四风扇相对于所述光源朝所述外壳的侧壁方向设有位移，使得从所述第四风扇的排气面排出的气体的一部分在接触所述光源之后排出，而其余部分的气体沿着避开所述光源的方向排出。

2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述倾斜角为12度。

3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述排气风道与所述光源的光轴之间的角度设置为12度。

4.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，这样选择所述位移的大小，使得所述第四风扇的排气量的大约一半是沿着避开所述光源的方向排出。

5.如权利要求4所述的投影装置，其特征在于，所述第四风扇的外形尺寸设置得大于所述光源，使得在装配后所述第四风扇外部轮廓能够覆盖所述光源。

6.如权利要求1至5中任一项所述的投影装置，其特征在于，所述第四风扇与所述电源装置的框架连通以便排出所述电源装置内的空气，并且所述第四风扇相对于所述电源装置以一定的倾斜角设置。

7.如权利要求6所述的投影装置，其特征在于，所述第四风扇相对于所述电源装置的倾斜角为10度。

8.如权利要求1至5中任一项所述的投影装置，其特征在于，所述冷却装置还具有安装在所述投影装置中部的第三风扇，所述第三风扇从所述投影装置的内部吸气并且在其排气侧配置有用于冷却所述光源和所述光学系统的冷却风道。

9.如权利要求8所述的投影装置，其特征在于，所述冷却风道包括多个分支冷却风道，所述第三风扇通过所述多个分支冷却风道冷却所述光源和所述光学系统中的不同部件。

10.如权利要求9所述的投影装置，其特征在于，所述多个分支冷却风道中包括分别利用所述第三风扇的一部分排气冷却所述光源的第一分支冷却风道和冷却所述光学系统中的偏振棱镜基片的第二分支冷却风道。

11.如权利要求10所述的投影装置，其特征在于，所述第三风扇经所述第一分支冷却风道将空气吹到构成所述光源的灯组件上，以及经所述第二分支冷却风道将空气与所述投影装置本体底部平行地吹过所述偏振棱镜基片。

12.如权利要求1至5中任一项所述的投影装置，其特征在于，在所述投影装置中的影像合成装置的下面设置有用于冷却所述影像合成装置的冷却组件。

13.如权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述影像合成装置包括红色、绿色和蓝色三个液晶面板组件，所述冷却组件包括用于冷却所述绿色和红色液晶面板组件的第一风扇和用于冷却所述蓝色和红色液晶面板组件的第二风扇，所述第一风扇和所述第二风扇以其空气吹出方向相互交叉的方式设置。

14.如权利要求13所述的投影装置，其特征在于，设有对所述光源的光的强度进行调节的调节机构，所述调节机构还可以根据所述光的强度改变所述第一风扇和所述第二风扇的转速。

15.如权利要求14所述的投影装置，其特征在于，将所述第一风扇和所述第二风扇的排气量之和的3.2倍或以上设定为所述第四风扇的排气量。

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