图像投影装置制造方法

图像投影装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及图像投影装置，其目的在于防止图像投影期间中尘埃通过开口部进入围绕光路的空间内部，抑制尘埃附着到光学部件上。本发明的投影机1具备正压风扇(120)，用于向第二光学部(40)送风，该第二光学部(40)以镜支架(43)、自由镜支架(44)、镜保持体(45)、反射镜(41)、曲面镜(42)、以及顶板(51)等包围光路而形成的空间，其中，正压风扇(120)送入的空气在第二光学部内部形成漩涡般的流动，使得第二光学部内部相对于外部保持正压。
【专利说明】图像投影装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及图像投影装置。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，专利文献I (JP号公报)公开了一种图像投影装置，其中具备呈箱形包围的包围部件的镜箱，该镜箱用于保持共轴透镜或曲面镜等光学元件，且其上表面设有用于供投影图像投射出去的开口部。除此之外，该图像投影装置还设有覆盖镜箱的开口部的开闭部件、以及作为送风部件用于向镜箱内部输送空气的送风扇。
[0003]在未向屏幕投射投影图像时开闭部件关闭，盖住开口部，用以在停止图像投影的期间中防止尘埃通过开口部进入镜箱内部。而在向屏幕投射投影图像时，用送风扇向镜箱内部输入空气，据此，镜箱内部气压变得高于镜箱外部气压，使得开闭部件打开，让投影图像通过开口部投射到屏幕投影。这样，在向屏幕投射投影图像的期间中，开口部内部发生从镜箱内部向外部流动的气流，抑制尘埃通过开口部进入镜箱。
[0004]然而在专利文献I公开的图像投影装置中，送风扇面对开口部直接送风，而且，开口部的开口面积大于送风扇送风的开口面积。为此，在打开开闭部件投射图像时，送风扇向镜箱内部送风的空气不是停留在镜箱内部，而是直接从开口部排送到外部。为此，整个镜箱内部的气压难以保持高于镜箱外部的气压。其结果，在开口部端部附近可能产生从镜箱外部流入镜箱内部的气流，使得尘埃通过开口部进入镜箱内部。因而专利文献I存在从开口部进入的尘埃附着在投影光学元件上，导致投影图像质量下降的问题。

【发明内容】

[0005]本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种能够在图像投影期间保持包围部件的内部气压高于包围部件的外部气压的图像投影装置。
[0006]为了达到上述目的，本发明提供一种图像投影装置，其中具备以下部件:设于光路上的光学部件；围绕所述光路设置、且具有让光像投射到投影面上的开口部的包围部件；以及，用于向以所述包围部件围绕光路所构成的空间送风的送风装置，其特征在于，在图像投影期间中，所述包围部件围绕光路构成的空间的内部气压相对于该空间的外部气压保持正压。
[0007]本发明效果在于，能够在图像投影期间使得包围部件围绕光路构成的空间的内部气压相对于该空间的外部气压保持正压，抑制在此期间中尘埃通过开口部进入包围部件内部，从而抑制尘埃附着到光学部件上，防止投影图像质量下降。
【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1是本实施方式涉及的投影机和投影面的斜视图。
[0009]图2是投影机与投影面之间的光路图。
[0010]图3是显示投影机内部结构的立体示意图。[0011]图4是光源部的立体图。
[0012]图5是照明部中收纳的光学系统部品和其他部分的立体图。
[0013]图6是从图5中箭头C所示方向观察照明部、投影透镜部、以及光调制部的立体图。
[0014]图7是照明部内部的光路的示意图。
[0015]图8是光调制部的立体图。
[0016]图9是将第一光学部与照明部以及光调制部一起显示的立体图。
[0017]图10是图9D-D的截面图。
[0018]图11是具备第二光学部的第二光学系统以及投影透镜部、照明部、光调制部的立体图。
[0019]图12是第二光学部以及第一光学部、照明部、光调制部的立体图。
[0020]图13是显示第一光学系统与投影面之间光路的示意图。
[0021]图14是表示装置内部各部设置关系的模式图。
[0022]图15是第二光学部的结构示意图。
[0023]图16是表示本实施方式的投影机内部空气流动的示意图。
[0024]图17是控制流程图。
[0025]图18是投影机变形例的示意图
【具体实施方式】
[0026]以下描述适用于本发明的图像投影装置的实施方式的投影机I。图1是本实施方式涉及的投影机I和屏幕等投影面101的斜视图。在以下的说明中，以投影面101的法线方向为X方向，投影面的短轴方向(上下方向)为Y方向，投影面101的长轴方向(水平方向)为Z方向。
[0027]投影机I根据个人计算机或录像机等设备输入的图像数据形成投影图像P，并将该投影图像P投影显示到屏幕等投影面101上。近年来，投影机中尤其是液晶投影机在提高液晶面板分辨率、提高光源效率以改善明亮度、以及廉价化方面有所改善。其中，利用数字微镜装置即DMD (Digital Micro-mirror Device,注册商标)的小型且轻型投影机I得到普及，不仅办公室及学校，而且在家庭中广泛使用。另外，前置型投影机改善了便携性，能够在供几个人开会的小型会议室中使用。上述各种投影机还针对既能够在大画面上投影图像又可尽可能减小除投影机以外必要的投影空间的需求，如以下描述，本实施方式的投影机I构成为，投射镜等透射光学系统平行于投影面101，光束经过反射镜反射后，由自由曲面镜放大投射到投影面101上。上述投影机I的结构有利于采用直立型光学引擎部，立体地实现小型化。
[0028]如图1所示，投影机I的上表面上设有让投影图像P射出去的开口即开口部510a。投影图像P从该开口部510a射出后被投射到投影面101上。
[0029]投影机I的上表面上还设有供用户操作投影机I的操作部83。在投影机I的侧面设有调节焦点的聚焦手柄33。
[0030]图2是投影机I与投影面101之间的光路图。
[0031]投影机I具备未图示光源部和图像形成系统A，光源部具有光源，图像形成系统A利用光源发射的光形成图像。图像形成系统A包含光调制部10和照明部20，光调制部10中具备作为图像形成元件的DMD12，照明部20用来反射来自光源的光，使得该光入射DMD12，生成光像。此外，投影机I还具备作为透射光学装置的投影光学系统B，用于将图像投影到投影面101上。投影光学系统B至少包含一个透射型衍射光学系统，并且以第一光学部30和第二光学部40构成，第一光学部30包含具有正能量的共轭轴系统的第一光学系统，第二光学系统40包含反射镜41和具有正能量的曲面镜42。
[0032]未图示光源发射的光通过照明部20照射到DMD12上，DMD12对该光进行调制，生成图像。DMD12生成的光像经由第一光学部30的第一光学系统、第二光学部40的反射镜41、以及曲面镜42，投影到投影面101。
[0033]图3是显示投影机I 内部结构的立体图。
[0034]如图3所示，光调制部10、照明部20、第一光学部30、第二光学部40被排列在与投影面和投影像的像面平行方向中的图中Y方向上。照明部20的右侧设有光源部60。
[0035]图3中的标记32al、32a2表不第一光学部30的透镜保持体32的脚部，标记263表示用螺丝将光调制部10固定到照明部20上的螺丝固定部。
[0036]以下详述各部结构。
[0037]首先描述光源部60.[0038]图4是光源部60的立体图。
[0039]光源部60具有光源支架62，该光源支架62的上部安装氙气灯、金属卤素灯、高压水银灯等光源61。光源支架62中还设有连接器部62a，该连接器部62a与连接电源部80的未图示电源一方的连接器相连接。
[0040]未图示反射体等的保持体64被螺丝固定在光源支架62上部，位于光源61发射光的一方。保持体64中位于与设置光源61—方相反一侧的平面上设有发射窗63。光源61发射的光被保持体保持的未图示反射体汇聚到发射窗63，并从发射窗63射出。
[0041]在保持体64的顶面以及保持体64底面的X方向两端设有光源定位部64al至64a3，用于在照明部20的照明支架26 (参见图6)上对光源部60定位。设于保持体64顶面上的光源定位部63a3呈突出形状，设于保持体64底面的两个光源定位部64al和64a2则为凹穴形。
[0042]保持体64的侧面设有让冷却光源61的空气流入的光源流入口 64b，保持体64的上面设有排除受到光源61加热的空气的光源排气口 64c。
[0043]光源支架62上设有让从未图示的吸气送风机吸入的空气进入的通过部65。
[0044]以下描述照明部20。
[0045]图5是照明部20中收纳的光学系统部品和其他部分的立体图。
[0046]如图5所示，照明部20具有彩色转轮21、光通道22、两片中继透镜23、柱形镜24、以及凹面镜25，这些部件均由照明支架26的保持。照明支架26具有筐形部分261，其中收纳两片中继透镜23、柱形镜24、以及凹面镜25，该筐形部分261的四侧中仅有右侧具有侧表面，其他三侧均呈开口形。位于图中X方向上后方(图的内部一侧)的侧部开口中安装OFF光板27 (参见图6)，而位于前方的侧部开口中则安装图5和图6均未显示的盖部件。这样，照明支架26、OFF光板27、以及未图示盖部件覆盖照明支架26的筐形部分261中收纳的两片中继透镜23、柱形镜24、以及凹面镜25。[0047]照明支架26的筐形部分261的底面上设有照射用贯穿孔26d，用于让DMD12露出。
[0048]照明支架26还设有三个脚部29。这些脚部29与投影机I的基底部件53 (参见图13)接触，用来支承以上下层设置且固定在照明支架26上的第一光学部30和第二光学部40的重量。通过设置脚部29，形成后述的让外部空气流入散热部件13 (参见图6)的空间，该散热部件13是用来作为冷却光调制部10中DMD12的冷却部。
[0049]图5所示的标记32a3和32a4为第一光学部30的透镜保持体32的脚部，标记45a3为第二光学部40的螺丝固定部45a3。
[0050]图6是从图5中箭头A所示方向观察照明部20、投影透镜部31、以及光调制部10的立体图。
[0051]在照明支架26的筐形部分261的上部设有与Y方向正交的顶面26b。该顶面26b的四个角上设有贯穿孔(在图6中仅显示26cl和26c2，其他贯穿孔没有显示)，用来固定第一光学部30的螺丝贯穿这些贯穿孔。在图中的X方向上的前方分别位于与贯穿孔26cl和26c2相邻的位置上各自设有用于第一光学部30在照明部20上定位的定位孔26el和26e2。该两个定位孔中位于设有彩色转轮21 —侧的定位孔26el是定位的主基准，呈圆孔形。位于设有彩色转轮21的相反一侧的定位孔26e2为长孔，其长度方向平行于Z方向，用于作为定位的辅助基准。贯穿孔26cl和26c2各自周围分别从照明支架26的顶面26b向外突出，形成为供第一光学部30在Y方向上定位的定位突起26f。如果要在不设定位突起26f的情况下提高Y方向的位置精度，则需要提高照明支架26整个顶面的平面精度，这样将造成成本上升。而在设定位突起26f的情况下，则只要提高定位突起26f部分的平面精度便可，有利于抑制成本上升，提高Y方向的位置精度。
[0052]照明支架26顶面的开口部中设有让投影透镜部31的下部嵌入的遮光板263，防止光从上方进入筐形部分261内部。该遮光板263上安装凹面镜25 (参见图7)。
[0053]在照明支架26的顶面26b的贯穿孔26cl和26c2之间开有缺口，以免妨碍用螺丝将第二光学部40固定到第一光学部30上。
[0054]照明支架26的彩色转轮21侧端部(图中Z方向上的前方)上设有圆筒形的光源被定位部26a3，其中形成让设于前述的光源部60的保持体64顶面上且呈突起形状的光源定位部64a3(参见图4)嵌入的纵向贯穿孔。同时，在该光源被定位部26a3的下方设有两个突起形状的光源被定位部26al和26a2，分别用于嵌入设于保持体64中位于光源支架62一方的两个凹穴形光源定位部64al和64a2中。这样，将保持体64中的三个光源定位部64al至64a3分别嵌入设于照明部20的照明支架26上的三个光源被定位部26al至26a3，使得光源部60在照明部20上定位(参见图3)。
[0055]照明支架26上设有用于覆盖彩色转轮21和光通道22的照明盖28。
[0056]图7是照明部20内部的光路L的示意图。
[0057]彩色转轮21呈圆盘形状，被固定在彩色马达21a的转动轴上。彩色转轮21上沿着转动方向设有R (红色)、G (绿色)、B (蓝色)等滤光片。被设于光源部60的保持体64上的未图示反射体汇聚的光通过射出窗63，到达彩色转轮21的周端部，随着彩色转轮21的转动，按照时间分割分离为R、G、B的光。
[0058]受到彩色转轮21分离后，光入射光通道22。光通道22呈四角筒形状，其内周面被形成为镜面。入射到光通道22中的光，多次受到光通道22内周面的反射，成为均匀的面光源后射往中继透镜23。
[0059]通过光通道22后，光透射两片中继透镜23，而后受到柱形镜24和凹面镜25的反射,汇聚到DMD12的图像生成面上成像。
[0060]以下描述光调制部10。
[0061]图8是光调制部10的立体图。
[0062]如图8所示，光调制部10具备安装了 DMD12的DMD基板11。DMD12以微型镜排列成格子形状的图像生成面朝上的状态安插到设于DMD基板11上的插槽Ila中。DMD基板11中设有驱动DMD镜的驱动电路等，用来冷却DMD12的散热部件13作为冷却手段，被固定在DMD基板11的背面(设置插槽Ila的反面)。DMD基板11上安装DMD2的部位被贯穿，散热部件13上形成用于插入该未图示的贯穿孔的突起部13a(参见图7)。突起部13a的前端为平面形的平面部，在突起部13a插入未图示的贯穿孔时，DMD12的背面(图像生成面的反面)接触到突起部13a前端的平面部。将可弹性变形的传热片贴在该平面部与DMD12背面的散热部件13接触的部位上，可提高突起部13a的平面部与DMD12背面之间的密切接触，提闻热传导性能。
[0063]通过固定部件14施加压力将散热部件13固定到DMD基板11中设有插槽Ila的反面。固定部件14具有两个平板形固定部14a，分别与DMD基板11背面上位于图中的右侧部分和左侧部分相对。在各固定部的X方向两端附近分别设有压接部14b，两个押接部14b将位于左右的固定部连接起来。
[0064]用螺丝将光调制部10固定到照明支架26上(参见图6)后，用固定部件将散热部件13加压固定到DMD基板11中设有插槽Ila的反面。
[0065]以下说明如何将光调制部10固定到照明支架26上。首先，将DMD12对准设于前述图5所示的照明部20的照明支架26底面上的照射用贯穿孔26d，在照明支架26上对光调制部10进行定位。而后，使得设于固定部14a的未图示贯穿孔与DMD基板11的贯穿孔15互相穿通，从图的下方插入螺丝。而后，将螺丝拧入设于照明支架26上的螺丝固定部263底面的螺孔，将光调制部10固定到照明支架26上。在将螺丝拧入照明支架26上的螺丝固定部263中时，压力接触部14b将散热部件13推入DMD基板一方。据此，用固定部件14将散热部件14加压固定到DMD基板11中设有插槽Ila的反面上。
[0066]如上所述，光调制部10被固定到照明支架26上，而先前的图5中的三个脚部29则用来支承光调制部10的重量。
[0067]DMD12的图像生成面上多个可活动式的微型镜以格子形状排列。各个微镜能够围绕转动轴转动规定角度，具有“0N”和“OFF”两种倾斜状态。微镜处于“0N”时，如前述图7的箭头L2所不,光源61发射的光向着第一光学系统(参见图2)方向反射。而当微镜处于“OFF”状态时，光源61发射的光向着前述图6所示的保持在照明支架26侧面的OFF光板27方向反射(参见图7的箭头LI)。这样，便可通过单独驱动各个微镜，控制各个图像数据像素的光投射，生成图像。
[0068]向未图示的OFF光板方向反射的光转变成热量被吸收后，受到外侧流动空气的冷却。
[0069]以下描述第一光学部30。
[0070]图9是将第一光学部30与照明部20以及光调制部10 —起显示的立体图。[0071]如图9所示，第一光学部30位于照明部20上方，具有保持以多个透镜构成的第一光学系统70 (参见图2)的投影透镜部31以及保持该投影透镜部31的透镜保持体32。透镜保持体32上设有向下延伸的四个脚部32al至32a4(图9仅显示32a2和32a3，关于脚部32al和32a4，参见图5)，各脚部32al至32a4底面分别设有螺孔，用于用螺丝将第一光学部30固定在照明支架26上。
[0072]投影部31中设有对焦齿轮36，空转齿轮35与该对焦齿轮啮合。空转齿轮35同时还与手柄齿轮34啮合，对焦手柄33固定在该手柄齿轮34上，其前端部分如图1所示，从装置主机上露出。
[0073]转动该对焦手柄33，可通过手柄齿轮34以及空转齿轮35来转动对焦齿轮36。而对焦齿轮36转动后，则将带动投影部31内部构成第一光学系统30的多个透镜分别向各自规定的方向移动，调整投影图像的焦点。
[0074]此外，透镜保持体32上具有四处供螺丝贯穿的螺丝贯穿孔32cl至32c4(图9中仅显示了三个贯穿孔32cl至32c3中贯穿螺丝48的状态，图中的贯穿螺丝48是其前端部)，用于将第二光学部40固定到第一光学部30上。各螺丝贯穿孔32cl至32c4周围形成从透镜保持体32表面突出的第二光学部定位突起32dl至32d4(图9中仅显示了三个第二光学部定位突起32dl至32d3)。
[0075]图10是图9A-A的截面图。
[0076]如图10所示，脚部32al和32a2上设有被定位突起32bl和32b2。图中右侧的被定位突起32bl插入设于照明支架26顶面26b的定位主基准的圆孔形定位孔26el中。同样，图中左侧的被定位突起32b2插入设于照明支架26顶面26b的定位主基准的长圆孔形定位孔26e2中。这样便完成Z轴向和X轴向的定位。而后,将螺丝37插入设于照明支架26顶面26b的贯穿孔26cl至26c4，并将这些螺丝拧入设于透镜保持体32的各个脚部32al至32a4的螺孔中，用以在照明部20上对第一光学部30定位。
[0077]投影透镜部31的透镜保持体32的上方被下述第二光学部40的镜保持部42 (参见图12)遮盖。另外，如先前的图3所示，位于投影透镜部31的透镜保持体32下方的透镜保持体32和照明部60的照明支架26的顶面26b之间的部分露出。但是，由于投影透镜部31嵌入透镜保持体32，光不会从该露出部分进入图像的光路。
[0078]以下描述第二光学部40。
[0079]图11是具备第二光学部40的第二光学系统以及投影透镜部31、照明部20、光调制部10的立体图。
[0080]如图11所示，第二光学部40具备构成第二光学系统的反射镜41和凹面形状的曲面镜42。用来反射光的曲面镜42的面可以是球面、水平对称非球面、以及自由形状等的曲面。
[0081]图12是第二光学部40以及第一光学部30、照明部20、光调制部10的立体图。
[0082]如图12所示，第二光学部40具备顶板51以及正压风扇120，顶板51上形成开口部51a，用于让受到曲面镜42反射的光像通过，正压风扇120作为送风装置，向第二光学部40内部送风。
[0083]第二光学部40还具备用于保持反射镜41和顶板51的镜支架43和用于保持曲面镜42的自由镜支架44。进而具有安装了镜支架43、自由镜支架44以及正压风扇120的镜保持体45。
[0084]镜保持体45呈箱形，在顶面、底面以及图中的X方向上的后方设有开口，在俯视情况下大致呈“〕”形。镜保持体45上部开口的Z方向前方和后方分别具有在X方向上延伸的边缘部，该边缘部包括倾斜部和平行于X方向的平行部，倾斜部从图中X方向的前方开始向后方逐渐上升，倾斜部位于平行部的图中X方向的前方。镜保持体45的上部开口在图中X方向前方沿着Z方向延伸的边缘部与图中的Z轴向平行。
[0085]镜支架43被安装在镜保持体45的上部。镜支架43具有倾斜部43a和平行部43b。倾斜部43a从与镜保持体45的上部开口边缘部的倾斜部接触的图中X方向前方的端部开始，向后方逐渐上升。平行部43b与镜保持体45的上部开口边缘部的平行部接触，平行于X轴向。倾斜面43a和平行面43b分别具有开口部，反射镜41被保持在倾斜面43a的开口部上，罩住该开口部，顶板51被保持在平行面43b的开口部上，覆盖该开口部。
[0086]用板弹簧形的镜按压部件46将反射镜41的Z方向两端压在镜支架43的倾斜面43a上。这样，反射镜41被保持在镜支架43的倾斜面43a上并受到定位。用两个镜按压部件46固定反射镜41在Z方向的一端端部,用一个镜按压部件46固定另一端端部。
[0087]用板弹簧形的顶板按压部件47将顶板51的Z方向两端压在镜支架43的平行面43b上。这样，顶板51被保持在镜支架43的倾斜面43a上并受至定位。顶板51的Z方向两端分别由一个板弹簧形的顶板按压部件47保持。
[0088]用于保持曲面镜42的自由镜支架44在Z方向前方和后方分别具有腕部44a，该腕部44a从图中X方向上的后部开始，向前方逐渐降低。自由镜支架44还具有连接部44b，在腕部44a上部用该连接部44b将两个腕部44a连接起来。自由镜支架44的腕部44a被安装在镜保持体45上，使得曲面镜42盖住镜保持体45的图中X方向后方的开口。
[0089]曲面镜42中，顶板51 —端大致中间部分被板弹簧形的自由镜按压部件49按压在自由镜支架44的连接布44b的上部，而第一光学系统一方的图中Z方向两端则被螺丝固定在自由镜44的腕部44a上。
[0090]正压风扇120盖住开设在镜保持体45上的流入口 453 (参见图15)。正压风扇120向第二光学部40内部送风，该第二光学部40是以镜支架43、自由机构支架44、以及镜保持体45包围构成的空间。送入该空间内部的空气从顶板51上的开口部51a排气。关于该空间内的空气的流动将在以下详述。
[0091]第二光学部40被固定载置于第一光学部30的透镜保持体32上。详细如下，位于镜保持体45的下部的底面451与透镜保持体32的顶面相对设置。在该底面451的四个部位上形成用螺丝固定到第一光学部32上的筒状螺丝固定部45al至45a4 (螺丝固定部45al和45a2参见图11，螺丝固定部45a3参见图5，剩下的螺丝固定部未图示)。螺丝48贯穿设于第一光学部30的透镜保持体32上的各螺丝贯穿孔32cl至32c3后，固定到各螺丝固定部45al至45a3中，从而将第二光学部40固定到第一光学部30上。此时,第二光学部40的镜保持体45的底面接触到透镜保持体32的第二光学部定位突起32dl至32d4，使第二光学部固定，在Y方向获得定位。
[0092]将第二光学部40固定载置到第一光学部30上后，如先前的图9所示，在投影透镜部31的透镜保持体32上方的部分被收纳到第二光学部40的镜保持体45内部。在将第二光学部40固定载置到镜保持体45上时，曲面镜42与透镜保持体32之间存在间隙，空转齿轮35(参见图9)被插在该间隙之中。
[0093]图13是显示第一光学系统70与投影面101之间光路的示意图。
[0094]透过第一光学系统70的投影透镜部31的光束在反射镜41和曲面镜42之问形成与DMD12生成的图像共轭的中间像。该中间像在反射镜41和曲面镜42之间作为曲面像成像。而后，中间像成像之后的发散光束入射凹形的曲面镜42，成为收束光束，借助于曲面镜42使中间像成为“进一步放大图像”，在投影面101上成像。
[0095]如上所述，用第一光学系统70和第二光学系统构成投影光学系统，在第一光学系统70和第二光学系统的曲面镜42之间形成中间像，而后用曲面镜42扩大投影，从而缩短投影距离，即便是在狭小的会议室中也能够使用该投影机。
[0096]如图13所不,照明支架26上固定载置第一光学系统30和第二光学系统40。光调制部10也被固定。因此，照明支架26的脚部以支承第一光学部30和第二光学部40以及光调制部10的重量的形态固定在基体部件53上。
[0097]图14是表示装置内部各部设置关系的模式图。
[0098]如图14所示，光调制部10、照明部20、第一光学部30、以及第二光学部40在投影面的短轴方向即Y方向上上下层积设置。相对于光调制部10、照明部20、第一光学部30、以及第二光学部40的层积体,光源部60位于投影面的长轴方向即Z方向上。这样，在本实施方式中，光调制部10、照明部20、第一光学部30、第二光学部40、以及光源部60均被排列在平行于投影图像以及投影面101的Y方向和Z方向上。进一步具体地来说，在垂直于以光调制部10和照明部20构成的图像形成部A和以第一光学部30和第二光学部40构成的透射光学部B上下层积设置的方向上，光源部60连接图像形成部A。而且，图像形成部A和光源部60位于平行于基体部件53的同一条直线上，图像形成部A和透射光学部B位于垂直于基体部件53的同一条直线上。图像形成部A和图像形成部B从基体部件53—方开始依次层积，据此能够抑制与投影到投影面101上的投影图像的面正交的方向上装置占有的空间，在将图像投影装置放置到桌子等上使用的情况下，即便室内狭小，该装置也能够尽量避免妨碍桌子或椅子的设置。
[0099]在本实施方式中，光源部60的上方设置电源部80,该电源部80用于向光源61以及DMD12等提供电能。光源部60、电源部80、图像形成部A、以及投影光学部B被收纳于以上述投影机的顶面、基体部件53、以及覆盖投影机I周围的外装盖构成的投影机I的容器之中。
[0100]以下描述本实施方式的特征。
[0101]第二光学部40通过镜支架43、自由镜之间44、镜保持体45、反射镜41、曲面镜42、以及顶板51等来包围光像的光路。换言之，在本实施方式中，镜支架43、自由镜之间44、镜保持体45、反射镜41、曲面镜42、以及顶板51等构成包围部件，光像即投影图像从这些部件包围的空间即第二光学部40内部，通过顶板51投影到投影面101上。为此，在本实施方式中，尘埃通过投影图像所通过的开口部51a进入第二光学部40。进入第二光学部40的尘埃附着在曲面镜42以及反射镜41等上，使投影到投影面101上的图像质量下降。对此，可以考虑设置透射玻璃，用来罩住开口部51a。但是，设置投射玻璃会带来装置成本上升的问题。此外，如图2所示，投影图像相对于顶面以锐角射出，因而，投影图像在透射玻璃内通过的距离较长，随着透射玻璃透射率的下降，投影到投影面101上的投影图像的屏幕光度下降增加。进而，还会发生例如难以去除通过自由镜支架44和镜保持体45之间窄小的间隙等进入第二光学部内而附着到曲面镜42以及反射镜41等上的尘埃等问题。
[0102]为此，本实施方式用正压风扇129向第二光学部内部送风，在图像投影期间使得第二光学部40内部气压维持正压，抑制尘埃从开口部51a进入第二光学部内部。以下详细说明本实施方式。
[0103]图15是第二光学部40的结构示意图。
[0104]如图15所示，正压风扇120被设为堵住位于镜保持体45侧面的流入口 453。详细设为正压风扇120借助于海绵等缓冲部件121安装在镜保持体45上。这样可以抑制正压风扇120转动时的振动传送到第二光学部40，抑制投影到投影面上的投影图像发生振动。
[0105]安装在镜保持体45上的正压风扇120的出风面与开口部51a的开口面之间的角度为90度。正压风扇120优选廉价的轴流式风扇。
[0106]正压风扇120的吸气面上设有用于清除尘埃的防尘过滤片120a，用于防止被送入第二光学部内部的空气中包含的尘埃。
[0107]在反射镜的开口部51a —侧以及曲面镜42的开口部51—侧分别设有气压传感器131和132。这些气压传感器131和132与控制部140连接。控制部140根据气压传感器131和132的检测结果，控制正压风扇120的转动次数，使得第二光学部内部保持正压。
[0108]顶板51上设有用来打开或关闭开口部51开闭部件180。开闭部件180借助于齿轮和齿条机构等公知的驱动机构可相对于顶板51滑动。在正压风扇120停止转动，第二光学部内不再处于正压状态时，关闭开口部51a，防止尘埃通过开口部51a进入。
[0109]如图15所示，曲面镜42的一部分与开口部51a相对设置，污染可能通过该开口部51a污染到曲面镜42表面。对此，本实施方式对曲面镜42表面施加防污处理，在表面形成防污染涂膜42a。本实施方式的防污染膜42采用具有防止带电效果的材料。防止带电效果能够抑制曲面镜42表面附着尘埃，进一步提高防污染效果。进而，本实施方式中的防污染膜42a接地，用于进一步防止曲面镜表面带电，抑制尘埃等的附着。
[0110]还可以对于反射镜41施加防污染涂膜处理。在这种情况下，如果防污染涂膜采用具有防止带电效果的材料，可进一步提高防污染效果。进而，本实施方式中的防污染涂膜接地，进一步防止反射镜41表面带电，抑制尘埃等的附着。
[0111]防污染膜还可以采用具有便于清洁的材料。如果形成清洁性能良好的防污染涂膜42a，则只要用工具等将清洁布伸入狭窄的开口部51a轻轻擦拭，便能够去掉附着在曲面镜42上的污染。
[0112]图16是表示本实施方式的投影机I内部空气流动的示意图。
[0113]如图16所示，投影机I两侧(图中左右两侧)设有吸气口 84和85，用于吸引外部空气，送入投影机I内部。
[0114]图中右侧侧面的吸气口 85与吸气风扇86相对设置。由吸气风扇86送入装置内部的空气流动到电源部80，用来冷却电源部80。
[0115]在能够吸引用于驱动照明部20的彩色转轮21转动的彩色转轮马达21a(参见图5)周围空气的部位设置光源吹风机95，使得光源吹风机95吸气而产生的气流可用来冷却彩色转轮马达21a和光通道22。
[0116]受到光源吹风机95吸引的空气通过光源进入通道96流入保持体64的光源流入口 64b(参见图4)。流入光源进入通道96的空气中的一部分流入与光源进入通道96的外装盖59之间。通过光源进入通道96的开口部96a流入光源箱体97和外装盖59之间的空气用来冷却光源箱体97和外装盖59。流入光源流入口 64b的空气流入光源61，冷却了光源61后，通过设于保持体64顶面的光源排气口 64c排出。
[0117]吸气吹风机91与图中左侧吸气口 84下方相对设置，从与吸气口 84相对的面经由吸气口 84吸入外部空气，同时，从与吸气口 84相对设置的面的反面将空气吸入装置内部。吸气吹风机91吸入的空气流入吸气吹风机91下方的垂直进入通道92后，向下方流动，被送入连接垂直进入通道92下方的水平进入通道93。
[0118]水平进入通道93中设有散热部件13，散热部件13受到水平进入通道中流动空气的冷却。通过冷却散热部件13，能够有效冷却DMD12，抑制DMD12达到高温。
[0119]水平进入通道93中的流动空气流入先前图4所示的光源部60的光源支架62中所设的通过部65和开口部65a。流入开口部65a的空气在用于光源部60交换时打开或关闭的未图示开闭盖与光源支架62之间，冷却未图示开闭盖。
[0120]另一方面，流入通过部65的空气冷却了光源支架62后，进入位于与光源61射出相反一侧的部分，通过冷却位于与光源61的反射体67的反射面相反一侧，来冷却光源61的反射体67。因此，通过通过部65的空气取走了光源支架62和光源61双方的热量。排气进入通道94用于引导光源支架62所在位置高度与吸气风扇86下部附近的位置高度之间的空气，通过反射体67附近的空气在通过该排气进入通道94之后，与被从光源排气口 64c排气的空气合流，而后，通过光源箱体97顶面的开口部排出，与从图中右侧的吸气口 85吸入、用于冷却电源部80的空气合流。结束DMD12、光源部60、电源部80冷却后的废热空气在合流之后被正压风扇120吸收。正压风扇120还从图中左侧吸收外部空气。
[0121]受正压风扇120吸收的上述废热空气以及从图中左侧的吸气口 84吸入的外部空气在第二光学部40内部通过开口部51a排出。
[0122]本实施方式用开口部51a作为排气口，并用图中左右双方的开口部作为吸气口，不但降低装置成本，而且还提高装置主机的刚性。
[0123]可以不设图中右侧侧面上的吸气口 85和吸气风扇86。这样可以减少产品元件，降低装置成本，还可以进一步提高装置主机的刚性。
[0124]图17是控制流程图。
[0125]如图17所示，投影机的电源处于OFF状态时，开闭部件180关闭开口部51a，防止尘埃从开口部51a进入第二光学部40内部。这样可以在投影机停止的状态下，防止尘埃附着到曲面镜42等上。
[0126]而当投影机处于ON状态，光源61接通点灯时(SI的是)，控制部140启动正压风扇120(S2)的驱动，将空气送入第二光学部40内部。
[0127]本实施方式中，正压风扇120的出风面被安装在保持体45上，与开口部51a的开口面之间的角度为90度。这样，如先前图15所示，从正压风扇120流入的空气沿着与开口部51a的开口面平行的方向进入第二光学部40内部。通过正压风扇120进入第二光学部40内部的空气受到后面的空气的推动，沿着曲面镜42的表面，向位于开口部51a —侧的上方移动。而开口部51a如先前的图12所示，大致位于顶板51的中心，开口部的大小被尽可能限制在将投影图像投影到投影面101上所需要的大小。其结果，第二光学部40中位于曲面镜一侧成为被顶板51覆盖的状态。这样，如图15所示，沿着曲面镜42移动的空气碰到设有开口部的顶部51后，沿着平行于顶板51的方向流动。为此，流入第二光学部40内部的空气穿过开口部51a，碰到反射镜41，在碰到反射镜41后，空气沿着反射镜41向正压风扇120—方下降。而后，因受到从正压风扇120流入的空气的气流的影响，反过来向反射镜41方向流动。这样在本实施方式中，正压风扇120将空气送入第二光学部40内部(腔室中)，使得从正压风扇120流入的空气在第二光学部40内部循环，产生漩涡般的流动。
[0128]在气压传感器131和132检测到正压后，使开闭部件180移动到退避位置(S3)，打开开口部51a，可以投影。这样，本实施方式的投影机I构成为在第二光学部内部气压成为正压之后，开口部51a被打开的结构，因而能够防止尘埃从开口部51a进入。本实施方式采用了气压传感器131和132的检测结果，但是本发明并不受此限制。例如还可以在开始正压风扇120的驱动后，开始计时，在达至预测的第二内部40内部成为正压力所需时间时，使得开闭部件180移动到退避位置。
[0129]在开口部51打开后，流动空气碰到顶板51，而后穿过开口部51a，其中一部分被第二光学部40的内压推出开口部51a，向第二光学部40的外部移动。剩下的空气如上所述，在穿过开口部51a后，沿着反射镜41向下方移动，在第二光学部40内部循环。
[0130]在本实施方式中，如先前的图15所示，让通过正压风扇120流入的空气在第二光学部40内部循环，产生漩涡般的流动，使得通过正压风扇120流入的空气不是直接从开口部51a排出，而是在受到第二光学部40的内压后被推出开口部51a。据此，在图像投影期间第二光学部40内部也能够维持正压力，抑制尘埃通过开口部51a进入，防止曲面镜等光学部件上附着尘埃。
[0131]控制布140通过气压传感器131和132来监视第二光学部40内部的气压，当传感器131和132中的一个传感器检测到的气压达到第一阀值以上(S4的是)时，减小正压风扇120的转动次数(S5)。据此可以控制正压风扇的转动次数，并控制正压风扇120转动引起的噪音。而且还可以抑制正压风扇120的电能消费，有利于节能。进而还可以延长正压风扇的使用寿命。
[0132]而当气压传感器131和132中的一个传感器检测到的气压达到第二阀值(第一阀值>第二阀值)以下(S6)时，增加正压风扇120的转动次数(S7)。第二阀值被设定为大气压以上。
[0133]在本实施方式的第二光学部40中，镜支架43和自由镜支架44与镜保持体45之间用螺丝连接。为此，第二光学部40内部的空气还会从镜保持体45与镜支架43之间的间隙(开口孔)或镜保持体45与自由镜支架44之间的间隙(开口孔)泄漏。而在本实施方式的第二光学部40中，除了开口部51a以外还存在多个这样的开口孔，第二光学部40内部的空气同样会从这些开口孔排出。其排出量随各个部件的公差以及安装状态而变化。为此，在以预定的规定转动次数驱动正压风扇的情况下，有可能无法保持第二光学部40内部的正压状态。
[0134]另一方面，如本实施方式所述，根据气压传感器131和132的检测结果来控制正压风扇120的转动次数，能够确保第二光学部40内部为正压，从而不但可以确保防止尘埃通过开口部51a进入，而且还能够确保防止尘埃通过镜保持体45与镜支架43之间的间隙(开口孔)或镜保持体45与自由镜支架44之间的间隙(开口孔)进入第二光学部40。[0135]在光源转变为OFF状态(S8的否)，图像投影结束时，控制部140控制开闭部件180从退避位置移动到遮光位置(S9)，关闭开口部51a。开闭部件180关闭开口部51a后，停止正压风扇120的驱动(SlO)。
[0136]如上所述，由于是在开闭部件180关闭开口部51a后停止驱动正压风扇120，因而开口部51a是在第二光学部40处于正压状态下关闭的。这样能够抑制尘埃通过开口部51a进入第二光学部40内部。
[0137]在本实施方式中，正压风扇120的出风面被安装在保持体45上，与开口部51a的开口面之间的角度为90度(垂直于开口部51a的开口面的直线与正压风扇的轴线之间的角度为直角)，由正压风扇120吸入的空气沿着平行于开口部51a的开口面流入第二光学部40。但是，本发明并不受此结构限制，只要是能够使得由正压风扇120吸入的空气不直接流向开口部51a的结构便可。例如，从正压风扇120流入第二光学部40的空气向着与开口部相反一侧(图15的下方)流动。换言之，在将正压风扇120安装到镜保持体45上时，使得在垂直于开口部51a的开口面的直线与正压风扇的转轴之问形成的角度中位于开口部51a一方的角度为锐角。在采用这样的结构的情况下，碰到第二光学部40内部底面的空气沿着曲面镜42等第二光学部40的侧面向开口部一方(顶面)移动，碰到顶板51。这样也能够产生穿过开口部51a的气流，使得从正压风扇120流入第二光学部40内部的空气在作为腔室的第二光学部40内部循环，产生漩涡般的流动，从而在图像投影期间中保持作为腔室的第二光学部内部处于正压状态。
[0138]在本实施方式中用可相对于顶板51滑动的开闭部件180作为打开或关闭开口部51a的开闭部件。但是，本发明并不受此限制。例如还可以用安装在顶板51上可转动的门部件来作为打开或关闭开口部51a的开闭部件。
[0139]出于装置结构上的问题，在某些情况下可能无法将正压风扇120直接安装到第二光学部40上。对此，如图18所示，可设置进入通道124，使得正压风扇120吸入的空气通过进入通道124流入第二光学部40内部。在图18所示的结构中，正压风扇120与装置的图中左侧侧面的吸气口 84相对设置，通过吸气口 84吸入外部空气。同时，在图18所示的例子中，用装置的图中右侧侧面上的开口部作为排气口，用与该排气口相对设置的轴流式风扇将冷却了光源部60、DMD12、以及电源部80之后的废热空气排出该排气口。
[0140]以上说明的仅仅是本发明的一个例子，以下将要描述的本发明的各种实施方式分别有其特有的效果。
[0141]方式I
[0142]投影机I等图像投影装置中具备以下部件:设于光路上的曲面镜42或反射镜41等光学部件、包围光路且具有用于将光像投射到投影面上的开口部51a的包围部件(在本实施方式中为以镜保持体45、镜支架43、自由镜支架44、以及顶板51 —体构成的部件)、以及用于向以包围部件围绕光路所构成的空间(在本实施方式中为第二光学部40)输送空气的正压风扇120等送风装置，其中，在图像投影期间中，所述包围部件围绕光路所构成的空间内部相对于外部气压保持正压。
[0143]如实施方式中所述，方式I在图像投影期间中，使作为腔室的第二光学部40内部等由包围部件围绕光路构成的空间内部保持正压，抑制尘埃从开口部51a进入第二光学部40。[0144]形杰2
[0145]在形态I中由正压风扇120等送风装置送入的空气进入第二光学部40内部等围绕光路的空间后，不是直接流向开口部51a，而是在围绕光路的空间内，让流向设有开口部51a的顶板51等包围部件的开口部形成面的气流先碰到开口部形成面。
[0146]如实施方式中所述，方式2可使得由正压风扇120等送风装置送入的空气在第二光学部40等包围部件围绕光路构成的空间内循环，产生漩涡般的气流，使得包围部件围绕光路构成的空间保持正压，用以抑制尘埃通过开口部51a进入第二光学部40。
[0147]方式3
[0148]在形态2中将正压风扇120等送风装置设置成，该送风装置的送风方向与垂直于开口部51a的直线之间的夹角成为直角，或者，正压风扇120等送风装置的送风方向与垂直于开口部51a的直线之间形成的角度之中位于开口部51a —方的角度成为锐角。
[0149]如实施方式中所述，方式3可使得由正压风扇120等送风装置送入第二光学部40内部等围绕光路的空间的空气将不会直接流向开口部5Ia。
[0150]方式4
[0151]在形态I至形态3中的任意一种形态中，由正压风扇120等送风装置送入围绕光路的空间中的空气通过该围绕光路的空间内的多个开口孔(在本实施方式中为镜保持体45与镜支架43之间的间隙或镜保持体45与自由镜支架44之间的间隙)排风。
[0152]方式4使包围部件围绕光路的空间内部气压相对于外部气压保持正压，用以抑制尘埃通过开口部51a进入第二光学部40。
[0153]方式5
[0154]在形态I至形态4中的任意一种形态中包围部件保持曲面镜42以及反射镜41等光学部件。
[0155]在方式5中，只要保持并包围曲面镜42以及反射镜41等光学部件的最小限的空间内部保持正压便可，能够抑制正压风扇120等送风装置的转动次数，减少噪音。
[0156]方式6
[0157]在形态I至形态5中的任意一种形态中在包围部件上安装正压风扇120等送风装置时，在包围部件和送风装置之间设置缓冲部件121等具有缓冲性能的部件。
[0158]如实施方式中所述，方式6能够抑制正压风扇120转动时的振动传到包围部件，抑制投影面上的投影图像发生振动。
[0159]方式7
[0160]在形态I至形态6中的任意一种形态中用轴流式风扇作为正压风扇120等送风装置。
[0161]如实施方式中所述，方式6能够抑制装置成本上升。
[0162]方式8
[0163]在形态I至形态5中的任意一种形态中正压风扇120等送风装置通过进入通道将空气送入围绕光路的空间。
[0164]如针对图18的说明中所述，采用方式8能够在无法将正压风扇120等送风装置直接安装到包围部件上的情况下，用送风装置将空气送入围绕光路的空间。
[0165]方式9[0166]在形态I至形态8中的任意一种形态中，由正压风扇120等送风装置送风的空气通过用于清除尘埃的防尘过滤片120a等尘埃清除装置进入围绕光路的空间。
[0167]如实施方式中所述，方式9能够去除被送入围绕光路的空间的空气中包含的尘埃。
[0168]方式10
[0169]在形态I至形态9中的任意一种形态中，对反射镜41或曲面镜42等光学部件施加防污染涂膜。
[0170]如实施方式中所述，方式10能够防止反射镜41或曲面镜42等光学部件被污染。
[0171]方式11
[0172]在形态10中，防污染涂膜42a为防带电涂膜。为此，如实施方式中所述，能够抑制反射镜41或曲面镜42等光学部件上附着尘埃。
[0173]方式12
[0174]在形态11中，防污染涂膜接地。为此，如实施方式中所述，能够进一步抑制曲面镜42等光学部件带电，更好地控制光学部件上附着尘埃。
[0175]方式13
[0176]在形态I至形态12中的任意一种形态中，用于冷却装置主机内部的废热空气被送往围绕光路的空间。
[0177]如实施方式中所述，方式13避免除装置主机中增设除了开口部51a之外的其他排气口，据此，可以增设吸气口，提高装置主机的冷却效率，并提高装置的刚性。
[0178]方式14
[0179]在形态I至形态13中的任意一种形态中，设置打开或关闭开口部51a的开闭部件180等开闭部件。
[0180]如实施方式中所述，方式10能够在正压风扇120等送风装置停止送风时关闭开闭部件180等开闭部件，防止送风装置停止送风期间尘埃通过开口部51a进入第二光学部40。
[0181]方式15
[0182]在形态I至形态14中的任意一种形态中，具备用于检测围绕光路的空间内气压的气压传感器131和132等气压检测装置、以及控制部140等控制装置，该控制装置根据气压检测装置的检测结果，控制正压风扇120等送风装置，使得围绕光路的空间内部保持正压。
[0183]如实施方式中所述，方式15能够尽可能减少正压风扇120等送风装置消耗的电能，并使得围绕光路的空间内部保持正压。
【权利要求】
1.一种图像投影装置，其中具备以下部件: 设于光路上的光学部件； 围绕所述光路设置、且具有让光像投射到投影面上的开口部的包围部件；以及， 用于向以所述包围部件围绕光路所构成的空间送风的送风装置， 其特征在于，在图像投影期间中，所述包围部件围绕光路构成的空间的内部气压相对于该空间的外部气压保持正压。
2.根据权利要求1所述的图像投影装置，其特征在于，由所述送风装置送入的空气进入所述围绕光路的空间后，不是直接流向所述开口部，而是在所述围绕光路的空间内，让流向设有所述开口部的所述包围部件的开口部形成面的气流先碰到该开口部形成面。
3.根据权利要求2所述的图像投影装置，其特征在于，将所述送风装置设置成，该送风装置的送风方向与垂直于所述开口部的直线之间的夹角成为直角，或者，所述送风装置的送风方向与垂直于所述开口部的直线之间形成的角度之中位于开口部一方的角度成为锐角。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的图像投影装置，其特征在于，由所述送风装置送入所述围绕光路的空间中的空气通过该围绕光路的空间内的多个开口孔排风。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的图像投影装置，其特征在于，所述包围部件保持所述光学部件。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的图像投影装置，其特征在于，在所述包围部件上安装所述送风装置时，在该包围部件和该送风装置之间设置具有缓冲性能的部件。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的图像投影装置，其特征在于，用轴流式风扇作为所述送风装置。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的图像投影装置，其特征在于，所述送风装置通过进入通道将空气送入所述围绕光路的空间。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的图像投影装置，其特征在于，由所述送风装置送风的空气通过用于清除尘埃的尘埃清除装置进入所述围绕光路的空间。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的图像投影装置，其特征在于，对所述光学部件表面施加防止光学部件表面污染的防污染涂膜处理。
11.根据权利要求10所述的图像投影装置，其特征在于，所述防污染涂膜处理为防带电涂膜处理。
12.根据权利要求11所述的图像投影装置，其特征在于，通过所述防污染涂膜处理形成的防污染涂膜接地。
13.根据权利要求1至12中任意一项所述的图像投影装置，其特征在于，用于冷却装置主机内部的废热空气被送往所述围绕光路的空间。
14.根据权利要求1至13中任意一项所述的图像投影装置，其特征在于，设置打开或关闭所述开口部的开闭部件。
15.根据权利要求1至14中任意一项所述的图像投影装置，其特征在于，具备用于检测所述围绕光路的空间的内部气压的气压检测装置、以及控制装置，该控制装置根据所述气压检测装置的检测结果，控制所述送风装置，使得所述围绕光路的空间的内部气压保持正压。
【文档编号】H04N5/74GK103974012SQ201410035615
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2013年2月4日
【发明者】久保良生 申请人:株式会社理光