CN101685244A

CN101685244A - 投射式图像显示装置

Info

Publication number: CN101685244A
Application number: CN200910178625A
Authority: CN
Inventors: 山岸成多
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: CN101685244B; JP2010078976A

Abstract

本发明的目的在于提供一种投射式图像显示装置，该装置将压力损失抑制在最小限度从而不会影响用于冷却的外部气体的吸入，并且能够捕捉比较大的灰尘，并且不需检修就能够长时间进行集尘，该投射式图像显示装置具备：具有吸入口(119)、排出口(124)的壳体(118)，粉尘捕捉部(120)，以及作为送风部的吸气扇(117)，粉尘捕捉部(120)能够更新内置的辊形式的静电过滤器(130)，在粉尘捕捉部(120)的吸气口(119)的外侧，容纳固定式聚氨酯过滤器(140、141)的内壳(139)、外壳(142)可装卸地配置于壳体(118)。

Description

投射式图像显示装置

技术领域

本发明涉及一种具有粉尘除去功能的投射式图像显示装置，具体涉及一种具有自动更新粉尘捕捉过滤器的功能的投射式图像显示装置。

背景技术

以往，投影仪等投射式图像显示装置将来自灯等光源的强力光聚光至液晶面板或DMD(数字微镜器件：Digital Mirror Device)等图像显示元件，并对应于图像信号对该光进行调制，将该图像显示元件上的图像放大投射来得到大画面。

在此，被强力的光照射的图像显示元件、光源本身、装置电源等发热较大，如果不进行适当的冷却，则会发生热损坏。因此，投射式图像显示装置采取了通过风扇将外部气体从吸气口导入到装置内来冷却装置内的结构。

但是，导入外部气体时，会一起从装置外部吸入粉尘，而其附着于图像显示元件或棱镜等光学元件、光源周围，由此产生亮度下降或色斑。

因此，一般采用在吸气口配置防止粉尘的过滤器的结构，但在主流的聚氨酯过滤器的情况下，由于是以小开口捕捉粉尘而防止进入的结构，因此，在一般环境下，每几百小时就需要清洗过滤器，另外，吸入外部气体时的压力损失也会变大。因此，对冷却效果也会产生影响。

另一方面，静电过滤器通过静电吸附粉尘，因此，即使与聚氨酯过滤器相比开口更大，也能够对更小的粉尘进行集尘，并且可以减少压力损失，但是，由于无法清洗，需要每几百小时更换新品。

为了应对关于这种集尘过滤器的课题，例如，专利文献1中也记载了类似的技术，即，近年来，主要将静电过滤器做成滚筒状后内置于装置内，并且时效地或者与感知堵塞情况的装置相联动地、更新遮住该过滤器的外部气体吸气口的部分，由此，能够大大延长静电过滤器所要求的更换时期。

专利文献1：日本特开平5-49830号公报

但是，虽然静电过滤器可以捕捉细微的粉尘，然而，当附着了很多大的尘埃时，与静电吸附能力的降低相比，恐怕会提前引起堵塞。尤其，在几十微米大小的尘埃非常多的环境或者几百微米的大的尘埃较多的恶劣环境下，会有作为目标的过滤器更换时间的长期化变得困难的课题。

发明内容

本发明是为了解决上述以往的课题而完成的，其目的是提供一种投射式图像显示装置，该装置将压力损失抑制在最小限度从而不会影响用于冷却的外部气体的吸入，同时，能够捕捉比较大的灰尘，并且不需检修就能够长时间进行集尘。

为了解决上述问题，本发明的投射式图像显示装置，其具备至少具有吸气口、排气口的壳体，配置于所述吸气口的粉尘捕捉部，以及送风部，所述粉尘捕捉部是能够更新过滤器的可动式防尘过滤器，该装置的特征在于：在所述壳体的所述吸气口的外侧，可装卸地独立配置有固定式防尘过滤器。

另外，所述固定式防尘过滤器由至少两种过滤器构成，网眼更细的类型的过滤器被配置在粉尘捕捉部侧。

另外，所述固定式防尘过滤器的材料具有可水洗的特性。

另外，所述固定式防尘过滤器的有效开口面积Su和所述吸气口的开口面积Se满足下述关系：Su/Se＞5。

另外，所述固定式防尘过滤器，在与所述壳体之间具有除了透过过滤器的外部气体以外不会从周围侵入的结构，并且，其从壳体开口部隔开一定的空气间隔来设置。

另外，所述固定式防尘过滤器中，设网眼粗的类型的过滤器的厚度为t1、网眼细的类型的过滤器的厚度为t2时，具有如下关系：t1≥t2。

所述固定式防尘过滤器为聚氨酯过滤器，网眼数为20个以下/25mm。

另外，构成所述固定式防尘过滤器的各过滤器被设计为：每单位厚度的压力损失、厚度以及开口面积的积大致相同。

另外，所述可动式防尘过滤器为静电过滤器。

另外，所述可动式防尘过滤器中，通过壳体通气部的有效总表面积Sf和所述固定式防尘过滤器的体积Vu的比具有Vu/Sf＞10的关系。

另外，内置有根据通过所述可动式防尘过滤器的风量来改变输出的传感器，在根据该输出检测堵塞状态时，可动式防尘过滤器工作，并更新覆盖通气部的过滤器，此后还不能充分恢复所述传感器的输出的情况下，进行催促清扫外带过滤器的警告显示。

发明效果

聚氨酯过滤器通过机械碰撞捕捉尘埃，因此，具有大的网眼的过滤器可以捕捉大的尘埃且抑制压力损失。只是，为了捕捉小的尘埃，需要选择具有更小的网眼的过滤器，这种情况下，压力损失变大，通气率降低，因此，从发生尘埃堵塞之前，就会对装置的温度维持产生不好的影响。

根据本发明，考虑到上述聚氨酯过滤器的特征，可以用大型的聚氨酯过滤器捕捉大的尘埃，并且，该聚氨酯过滤器由多个网眼密度的材料构成。

由此，通过与自动更新型的静电过滤器同时使用，可以用静电过滤器除去微小的粉尘，并通过过滤器自动更新来长时间维持集尘效果，而且，在尘埃多的恶劣环境下，也可以最大限度地应用静电过滤器固有的吸附能力，并且长时间不更换过滤器也可以得到高画质的图像。

本发明中，通过用多个过滤器捕捉各种大小的尘埃，并且将过滤器导致的压力损失抑制在最小限度，可以维持集尘性能而不会使冷却性能变差。

另外，固定式聚氨酯过滤器可以装卸，因此，在用于通常环境的情况下，只要结合静电过滤器的吸附能力的自动更新功能就足够了，不需要安装上述聚氨酯过滤器，由此，可以抑制成本和装置外部尺寸。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的投射式图像显示装置的整体平面结构图。

图2是聚氨酯过滤器的特性图。

图3是本发明的第一实施方式的投射式图像显示装置的外带过滤器的结构说明图。

图4是本发明的第二实施方式的投射式图像显示装置的外带过滤器的结构说明图。

具体实施方式

下面，参照图1～图4说明本发明的最佳实施方式。

(第一实施方式)

本发明的第一实施方式的投射式图像显示装置的整体平面结构如图1所示。本发明并非关于光学结构的提案，其光学结构为通常的结构，因此，下面进行简单说明。

图中，通过反射镜102使从光源101出射的光仅向前方侧出射，并入射到光学单元103。

入射到光学单元103的入射光，经过分色镜104、105、全反射镜106、107、108，分离为红、绿、蓝色光之后，由入射侧偏振片109R、109G、109B、液晶面板110R、110G、110B、出射侧偏振片111R、111G、111B根据未图示的来自外部的输入信号接受强度调制。

这些光通过具备分色反射膜112R、112B的合成棱镜113，被合成至一个光路上，并入射至投射透镜114。

该投射透镜14被设计并设置为：可以将液晶面板110R、110G、110B上的图像放大投射到装置前方配置的屏幕(未图示)上。

该图像显示，为了进行黑显示，需要通过入射侧偏振片109R、109G、109B、出射侧偏振片111R、111G、111B吸收来自光源101的光，因此，这些偏振片会产生高温。

另一方面，这些偏振片主要由有机材料构成，因此，如果不冷却到适当的温度，则会变质，变成无法控制的图像，投射式图像显示装置变得不能使用。

在装置内，除了这些偏振片以外，还包括：发光时温度达到1000度的光源101的管球、其周围的机构元件、用于光源的点灯和图像显示的电源116等自身发热较大的元件，为了确保这些元件的可靠性，冷却手段是必须的。

在本实施方式的投射式图像显示装置中，通过作为送风部的吸气扇117，经过设置于壳体118的侧面的吸气口119、粉尘捕捉部120，将作为温度较低的空气的外部气体引导至装置内。

由吸气扇117吸入的外部气体被引导至靠紧风扇吹出口配置的光学单元通道121。

光学单元通道121，在与入射侧偏振片109R、109G、109B、液晶面板110R、110G、110B、出射侧偏振片111R、111G、111B的下部相当的位置，具备蓝色用开口122B、绿色用开口122G、红色用开口122R。

从这些开口122R、122G、122B吹出的空气，在获得入射侧偏振片109R、109G、109B、液晶面板110R、110G、110B、出射侧偏振片111R、111G、111B等的热之后，在通过排气扇123排出的过程中，还获得光源101及其周围机构元件、甚至电源116的热。

到达排气扇123的空气，经过设置于壳体118的侧面的排气口124，被吹出至装置外。

以往，在冷却的过程中与外部气体一起吸入外部的粉尘，该粉尘附着于液晶面板周围和光源部，引起亮度的提前劣化或在投影图像上产生颜色不均等不佳情况。

因此，在本实施方式的投射式图像显示装置中，引入了不使粉尘进入的壳体结构和粉尘捕捉结构。作为不使粉尘进入的壳体结构，将投射透镜完全容纳在壳体内，在光透过部中，窗部件125没有缝隙地贴到壳体上。

另外，在吸气口119与粉尘捕捉部120之间、粉尘捕捉部120与吸气通道126之间、排气口124与排气扇123之间，设置有不通空气的缓冲件127、128、129，作为不使粉尘从其它缝隙进入的壳体结构，必然会对空气的流动进行控制，以经过粉尘捕捉部120吸入空气。

下面，根据图1对粉尘捕捉部120的结构进行说明。

粉尘捕捉部120由粉尘捕捉过滤器部、过滤器进给机构和包含有过滤器进给量检测单元的进给机构控制部构成，粉尘捕捉过滤器部由下述部件构成：辊形式的静电过滤器130；配置在静电过滤器两端的过滤器卷绕轴131a、131b；以及小型壳体132，容纳静电过滤器130和过滤器卷绕轴131a、131b等元件，并具有与过滤器进给机构的连接部。

小型壳体132在过滤器卷绕轴131a、131b之间，形成为和壳体的吸气口119大致相同的大小，并具有用于使来自壳体的吸气口119的空气透过的开口部133，。

而且，在两个过滤器卷绕轴131a、131b之间，配置有引导静电过滤器130的中继旋转轴134、行进量监控轴135。

过滤器卷绕轴131b通过未图示的驱动齿轮连接到步进电动机。该电动机由驱动电路控制。另外，小型壳体132被设置为可相对于装置主体装卸。

另外，在壳体118的吸气口119中，通过不通空气的海绵设置缝隙而在壳体118侧具备带有开口138的内壳139。内壳139内包有两种固定式聚氨酯过滤器作为外部过滤器。

本实施方式中，通过装置主体侧内置的粉尘捕捉部120的静电过滤器130，可以捕捉几微米的尘埃，因此，壳体外具备的过滤器仅能捕捉较大的尘埃即可。

并且，为了能够长时间不更换过滤器，需要能够容纳在较差的环境下吸入的尘埃的容量。因此，本实施方式中具备：用于捕捉大的尘埃的第1过滤器140，以及能够捕捉透过了第1过滤器140而与静电过滤器130捕捉的尘埃的大小相比足够大的尘埃的第2过滤器141。

该外部过滤器所要求的条件可以总结如下。

(1)可以捕捉100微米水平的较大尘埃。

(2)将压力损失的增加抑制到最小限度。

(3)投射式图像显示装置中内置的静电过滤器，即使在由于静电过滤器本身的吸附能力降低而进行卷绕更新并到达其终端时，也不需要进行由堵塞导致的过滤器更新。

因此，本实施方式的投射式图像显示装置中，如下应对这些条件。

首先，充分确保外带过滤器的开口面积。本实施方式的投射式图像显示装置中，固定式聚氨酯过滤器的有效开口面积Su和壳体开口部的开口面积Se中，Su为0.01275m²，Se为0.0015m²，其关系为Su/Se＝8.5。实验中，作为该Su/Se的值，希望为比5大的值。

希望该Su/Se的数值的范围为：与壳体开口部中的压力损失相比，外带过滤器中的压力损失变得足够小。壳体开口部从安全方面出发而设置的格式结构的详细情况和外带过滤器的厚度等条件不会影响该Su/Se的数值关系，根据这些条件，该Su/Se的数值会产生大的变化，但是，实验确认：只要有5倍的开口面积差，就可以使外带过滤器的压力损失比壳体开口部中的压力损失小。

另外，从壳体开口部隔开一定的空气间隔来设置外带过滤器，对外带过滤器的压力损失的降低也是有效的。

接着，本实施方式的投射式图像显示装置中，使用筛眼较粗的聚氨酯过滤器。具体来说，第2过滤器141中，网眼数为20个以下/25mm(每25mm的网眼数为20个以下)。

而且，网眼数表示聚氨酯等泡沫树脂泡沫(フオ一ム)的筛眼的粗细，是与任意方向上的25mm长度的虚拟直线交叉的空穴的平均个数。因此，过滤器中，网眼数越小则筛眼越粗。

由于需要将吸入外部气体时的压力损失抑制到最小限度，因此，将筛眼细的第2过滤器141的厚度设定得比筛眼较粗的第1过滤器140的厚度薄。这里，两个过滤器的详细情况如下。

[表1]

	每25mm的网眼数(个)	厚度(mm)	10mm厚度的压力损失(mmH₂O)
	每25mm的网眼数(个)	厚度(mm)	10mm厚度的压力损失(mmH₂O)	第1过滤器	13	20	1.8
第2过滤器	20	10	3.2	第1过滤器	13	20	1.8

上述表1中，例如可以从图2所示的聚氨酯过滤器的特性图中读取而得到表示为压力损失的通风量。这里，本实施方式的投射式图像显示装置所使用的第1过滤器和第2过滤器，其开口面积被设置为相等，产生的压力损失根据厚度和每单位厚度的压力损失的积来求出。

各过滤器中网眼的大小不同，因此，以第2过滤器为基准考虑，则第1过滤器的厚度为10×3.2/1.8＝17.8，而本实施方式的投射式图像显示装置中，从容易获得的观点出发，使用接近该值的厚度20mm的过滤器。

接着，这些第1过滤器和第2过滤器中必须确保容纳足够量的尘埃的体积。辊形式的静电过滤器130内，暴露于透过吸气口119的外部气体的总面积，设宽度1000mm、高度45mm时，为45000mm²(＝Sf)。

另一方面，第1过滤器140、第2过滤器141的总计体积，设宽度200mm、高度80mm、厚度30mm时，为480000mm3(＝Vu)。由此可知，从实验结果出发，希望该Sf和Vu的比为Vu/Sf＞10，而根据本实施方式的投射式图像显示装置中的设定，该值为10.7，可以说是希望的结构。

这些外带过滤器，如图3所示，连同内壳139一起容纳在外壳142中，构成为外带过滤器单元143。该外带过滤器单元143通过固定螺钉144可装卸地安装在壳体118的换气口119中。

这样，本实施方式的投射式图像显示装置中，容纳过滤器的壳分为内壳139和外壳142，因此，即使过滤器的厚度改变也容易应对。

另外，第1过滤器140、第2过滤器142由可水洗的聚酯类材料构成。这样，在尘埃多的环境下，对于未必会携带吸尘器等用于清扫的设备的使用者来说，为了能够除去尘埃，过滤器能够进行水洗是必须的条件。

而且，本实施方式中示出了使用两种固定式聚氨酯过滤器作为外部过滤器的例子，但是，本发明并不排除使用三种以上的过滤器作为外部过滤器。

(第二实施方式)

图4表示了本发明的第二实施方式的投射式图像显示装置的外带过滤器的其他方式。其他的结构和第一实施方式的图1相同，因此，省略其说明。

本实施方式的投射式图像显示装置中，外带过滤器单元145中仅使用一种聚氨酯过滤器。具体来说，使用了和上述第一实施方式中的投影式图像显示装置中使用的筛眼较粗的第1过滤器140相同种类的过滤器146。

但是，本实施方式的投射式图像显示装置的过滤器146，其厚度比第一实施方式中使用的第1过滤器140大，并满足第一实施方式中描述的外部过滤器所要求的条件(1)～(3)。

如上所述，为了满足上述条件(1)～(3)，通过选择外带过滤器的种类并同时使用辊形式的静电过滤器，可以最大限度地应用辊形式的静电过滤器固有的吸附能力，并且长时间不检修也可以进行集尘。

而且，我们认为：即使考虑了不使不能自动更新的固定式外带过滤器发生堵塞，也会有实际使用时环境的艰苦程度超出预想的情况。作为这种情况下的处理手段，投射式图像显示装置具有下述配备。

即，如图1所示，投射式图像显示装置内置有根据通过可动式防尘过滤器的风量改变输出的风量传感器147。风量传感器147由发热部和根据受热程度改变该输出的元件构成，根据发热部和该元件之间流动的风量，可以通过改变该输出来观察风量。该风量传感器147，如图1所示，被设置在接受从吸气扇117流入光学单元通道121的风的一部分的位置。

这样，可以进行如下控制：能够使用风量传感器147把握作为可动式防尘过滤器的静电过滤器的堵塞程度，并且在根据风量传感器147的输出来检测堵塞状态时，可动式防尘过滤器工作，并更新覆盖通气部的过滤器。

但是，这时，在引起外带过滤器堵塞的情况下，即使更新可动式防尘过滤器，也不能改善通风量。因此，即使更新可动式防尘过滤器也不能恢复充分的风量传感器的输出的情况下，在未图示的屏幕上进行催促清扫外带过滤器的警告显示。由此，可以防止由于外带过滤器堵塞使通风量大幅度减少而引起的温度上升所导致的光学元件的性能老化。

如上所述，本发明的各实施方式中，将图像显示装置作为液晶面板进行了说明，但是，本发明并不仅限于此，在使用DMD(数字微镜器件)的DLP(数字光处理)系统中，当然也能够采取相同的结构，并获得相同的效果。

另外，关于使用的风扇，对其种类和数量不进行任何限定，显然，只要能够进行吸排气，可以毫无问题地使用任何风扇。

产业上的可利用性

本发明的投射式图像显示装置，可以用作长时间不需要进行过滤器更换等检修的、投影仪等投射式图像显示装置。尤其，即使在几十微米大小的尘埃非常多的环境、或者几百微米大小的尘埃较多的恶劣环境下使用，也能够将压力损失抑制到最小限度从而不会影响用于冷却的外部气体的吸入，并且能够有效捕捉尘埃。

Claims

1、一种投射式图像显示装置，具备至少具有吸气口、排气口的壳体，配置于所述吸气口的粉尘捕捉部，以及送风部，

所述粉尘捕捉部是能够更新过滤器的可动式防尘过滤器，

该投射式图像显示装置的特征在于：

在所述壳体的所述吸气口的外侧，可装卸地独立配置有固定式防尘过滤器。

2、根据权利要求1所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

所述固定式防尘过滤器由至少两种过滤器构成。

3、根据权利要求2所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

在粉尘捕捉部侧配置筛眼更细的类型的过滤器。

4、根据权利要求1所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

所述固定式防尘过滤器的材料具有可水洗的特性。

5、根据权利要求1所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

所述固定式防尘过滤器的有效开口面积Su和所述吸气口的开口面积Se满足下述关系：Su/Se＞5。

6、根据权利要求1所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

所述固定式防尘过滤器，在与所述壳体之间具有除了透过过滤器的外部气体以外不会从周围侵入的结构，并且从壳体开口部隔开一定的空气间隔而被设置。

7、根据权利要求2所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

所述固定式防尘过滤器中，设网眼粗的类型的过滤器的厚度为t1、网眼细的类型的过滤器的厚度为t2时，具有如下关系：t1≥t2。

8、根据权利要求1所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

9、根据权利要求1所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

构成所述固定式防尘过滤器的各过滤器被设计为：每单位厚度的压力损失、厚度以及开口面积的积大致相同。

10、根据权利要求1所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

所述可动式防尘过滤器为静电过滤器。

11、根据权利要求1所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

所述可动式防尘过滤器中，通过壳体通气部的有效总表面积Sf和所述固定式防尘过滤器的体积Vu的比具有如下关系：Vu/Sf＞10。

12、根据权利要求1所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

内置有根据通过所述可动式防尘过滤器的风量来改变输出的传感器，在根据该输出检测堵塞状态时，可动式防尘过滤器工作，并更新覆盖通气部的过滤器。

13、根据权利要求12所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

在所述更新后还不能充分恢复所述传感器的输出的情况下，进行催促清扫外带过滤器的警告显示。

14、根据权利要求1所述的投射式图像显示装置，其特征在于：

所述固定式防尘过滤器具备内包有过滤器的内壳和进一步容纳所述内壳的外壳。