JP4854595B2 - フィルタ装置及びそれを用いた投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本願発明は、フィルタ装置及びそれを用いた液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置に係わり、特にそのダスト（塵埃）対策に関するものである。

高輝度化が進んでいる液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置においては、発熱による光学部品の寿命低下を抑制するために、強い冷却風が得られる冷却ファンを用いなければならない現状がある。

しかし、このような冷却ファンは吸気力も強いためダストを吸い込みやすく、吸い込んだダストが光学部品に付着する結果、投写映像の画質を著しく低下させていた。そのため、冷却ファンの吸気口にフィルタを配置してダストを遮断していたが、フィルタの目詰まりが激しく、フィルタのメンテナンス量を増大させていた。

また、フィルタが目詰まりすると、冷却ファンによる吸気が困難になって冷却風が著しく減少することで、冷却性能が低下し、光学部品の寿命に多大な影響を与えていた。さらには、吸気しにくくなった冷却ファンの回転数を上げて、より吸気しようとするため、回転数が増大することによる騒音増の原因にもなっていた。

図７（ａ）〜（ｃ）は、従来のフィルタのダスト蓄積状態を示す模式図である。

従来は、ブロアファン（遠心ファン）や軸流ファン等の冷却ファンによる吸気中のダストをプロジェクタ内部に侵入させないように、冷却ファンの吸気口に、吸気口の形状や大きさに対応したフィルタのみを設置していた。

従って、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ダストＤはフィルタ８０全面に徐々に蓄積していくため、ダストＤが蓄積しだすと冷却ファンが吸気しにくくなり、冷却効果が著しく低下する。また、冷却ファンの回転数を上げることで騒音が大きくなる。

なお、特許文献１には、フィルタの交換回数を減らすことを目的として、ロール状のフィルタを用い、フィルタが目詰まりすれば、その部分をロールに巻き取ることにより、目詰まりしていないフィルタに交換できるようにしたものが開示されている。
特開平８−１５２２４２号公報

上述したように、従来の技術では、ダストがフィルタ全面に徐々に蓄積していくため、ダストが蓄積しだすと冷却ファンが吸気しにくくなって、冷却効果が著しく低下してしまい、騒音も大きくなり、メンテナンス回数も増大する。

なお、特許文献１に開示されたものでも、次の巻き取り交換までの間は、ダストがフィルタ全面に徐々に蓄積していくため、上記とほぼ同様な問題が生じる。

そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、比較的簡単な構成で、冷却効果を長期間持続させることができ、その結果、低騒音とメンテナンス回数の低減を実現することができるフィルタ装置及びそれを用いた投写型映像表示装置を提供することを目的とするものである。

上記のような目的を達成するために、本願発明の請求項１に係るフィルタ装置は、吸気口からフィルタを介して外気を吸気する冷却ファンと、フィルタと冷却ファンとの間に配置され、フィルタよりも小さな開口を有する開口壁とを備えたフィルタ装置において、前記フィルタは矩形形状に形成され、前記開口は、前記フィルタの長手方向側の一側面に臨む位置に、長手方向がフィルタの長手方向と一致する方向となるように矩形形状に形成され、前記冷却ファンにより吸気された外気のダストは、前記フィルタの長手方向の前記一側面側からフィルタに蓄積すると共に、フィルタのダスト未蓄積部分がフィルタの短手方向に沿って減少するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項１に係る投写型映像表示装置は、前記請求項１記載のフィルタ装置を冷却ファンの吸気口に備え、光源ランプから照射された光を映像信号に基づき変調し、変調された映像光を拡大投写することを特徴とするものである。

本願発明の請求項１記載のフィルタ装置によれば、吸気口に配置されるフィルタと冷却ファンとの間に、フィルタよりも小さな開口を有する開口壁を備えたことにより、ダストは開口壁の開口に対応する一部分からフィルタに蓄積していくため、最後までダストが蓄積していない部分が残る。このため、比較的簡単な構成で、安定した冷却効果を長期間持続させることができ、これによって騒音も小さくすることができ、メンテナンス回数も低減することができる。

そして、請求項２記載の投写型映像表示装置のように、上記請求項１に記載のフィルタ装置を冷却ファンの吸気口に備えることにより、上述したような効果が得られる投写型映像表示装置が実現できる。前述したように、高輝度化が進んでいる液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置においては、発熱による光学部品の寿命低下を抑制するために、強い冷却風が得られる冷却ファンを用いなければならない現状があるので、上記のようなフィルタ装置は、このような投写型映像表示装置に適用して特に有効である。

以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図３は、本願発明に係る投写型映像表示装置の一実施形態である液晶プロジェクタの全体構成を示す斜視図である。

この液晶プロジェクタ１の外郭を成す本体ケース２は、上ケース２ａと下ケース２ｂから成り、上ケース２ａ等を取り外すと図３に示すように内部が現れる。

下ケース２ｂの前面中央部には投写レンズ３が露出している。この投写レンズ３側の上ケース２ａ上面中央部には、メンテナンス用の開口４が形成され、このメンテナンス用開口４には開閉可能な蓋体５が設けられている。

また、前方から見て右側面には冷却用の吸気口６が形成されている。この吸気口６は、スリット状の多数の通気孔が図２に示すように開閉可能な蓋体７に形成されて成り、この蓋体７を開いてフィルタユニット８が着脱可能になっている。

さらに、下ケース２ｂの背面側には、図２に示すように、左側にスリット状の多数の通気孔から成る排気口９が設けられていると共に、右側に音声や映像等の各種入出力ケーブルを接続するための入出力端子群を露出させたＡＶパネル１０が設けられている。

本体ケース２の内部には、図３に示すように、前方から見て右側奥部に光源ランプユニット１１が配置されていると共に、この光源ランプユニット１１から前記投写レンズ３に至る光学系１２が配置され、左側面側には電源ユニット１３が配置されている。

上記光源ランプユニット１１の近傍には、当該光源ランプユニット１１や上記電源ユニット１３及び図示しない液晶パネルや偏光板等の光学部品を冷却した温風を前記排気口９から外部に排出するための排気ファン１４が設けられている。

一方、上記フィルタユニット８の内側には、ブロアファン（シロッコファンと呼ばれる遠心ファン）から成る冷却ファン１５が配置されており、この冷却ファン１５からの冷却風がダクトを介して液晶パネルや偏光板等の光学部品に送風されて、これらが冷却されるようになっている。

この液晶プロジェクタ１は、上記光源ランプユニット１１から照射された光を光学系１２を介してＲＧＢ（赤色，緑色，青色）の３色に分離すると共に、各色毎の液晶パネルで映像信号に基づき変調し、変調された映像光を合成して、投写レンズ３を介してスクリーン上に拡大投写するものである。

図４は、本実施形態における上記フィルタユニット８と冷却ファン（ブロアファン）１５の配置構成を分かりやすく示した模式図である。

本実施形態のフィルタユニット（フィルタ装置）８は、前述した吸気口６側に配置されるフィルタ８０と、このフィルタ８０と吸気口６からフィルタ８０を介して吸気する冷却ファン１５との間に配置されてフィルタ８０よりも小さな開口８１を有する開口壁８２とを備えて構成されている。

上記冷却ファン１５は、ブロアファン（シロッコファンと呼ばれる遠心ファン）で、その吸入口１５ａを開口壁８１側に向けて配置され、吐出口１５ｂには、図示しないダクトが接続されるようになっている。

本実施形態では、上記フィルタ８０と開口壁８２の開口８１が矩形形状を成すと共に、開口８１の縦方向の長さがフィルタ８０の縦方向の長さよりも小さくなるように形成している。

より具体的には、開口壁８２の開口８１の大きさをフィルタ８０の大きさの１／２から１／３になるように設定している。このように構成すれば、開口壁８２がない従来に比べて開口８１を通る吸気の流速が速くなるだけで、従来と同様な冷却風量を確保でき、開口８１を小さくすることによる吸気抵抗増大の問題もほとんど生じない。

なお、本実施形態では、ブロアファンによる冷却ファン１５を用いたが、図５に示すように、軸流ファン（プロペラファン）による冷却ファン１６を用いた場合も、フィルタユニット８は上記と同様な構成になる。

図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態によるフィルタ８０のダスト蓄積状態を示す模式図である。

本実施形態では、上述したように構成して、意図的にフィルタ８０の一部分からダストＤを蓄積するように構成しているため、最後まで外気を抵抗なく吸気するダスト未蓄積部分８０ａが存在することになる。つまり、フィルタ８０が完全に目詰まりするまで、このダスト未蓄積部分８０ａは存在することになり、これにより、比較的簡単な構成で、長期にわたって冷却効果を維持することができるようになる。また、これによって、メンテナンス回数の低減を実現することができると共に、冷却ファンの回転数の増大も低減させることができるため、結果的に低騒音も実現することができる。

すなわち、図７（ａ）〜（ｃ）に示した従来のフィルタ８０のダスト蓄積状態では、ダストＤはフィルタ８０全面に徐々に蓄積していくため、それに対応した傾斜角度で冷却性能が低下して行くが、図６に示す本実施形態のフィルタ８０のダスト蓄積状態においては、最後まで外気を抵抗なく吸気するダスト未蓄積部分８０ａが存在するので、冷却性能の低下は、従来に比べてかなり緩やかな傾斜角度となる。

また、ダスト未蓄積部分８０ａ以外のダスト蓄積部分８０ｂには、蓄積したダストによるフィルタ効果も相乗してダストが蓄積し続けるので、従来よりも多くのダストが蓄積するまで使用することができ、この点からも、従来よりも長期にわたって使用することができるようになることが分かる。

なお、図４，図５に示したダストの蓄積状態をコントロールする構成例において、開口壁８２の開口８１の形状には特に指定はなく、ダスト対策用のフィルタ８０の一部が隠れる壁であれば良い。しかし、ダスト蓄積状態を効率よくコントロールするには、フィルタ８０の形状に沿った開口形状にするのが望ましい。すなわち、図４，図５に示したように、フィルタ８０と開口壁８２の開口８１が矩形形状を成し、開口８１の縦方向の長さがフィルタ８０の縦方向の長さよりも小さくなるように形成する。

また、フィルタ及び開口が矩形形状を成し、開口の横方向の長さがフィルタの横方向の長さよりも小さく形成するようにしても、上記と同様な作用効果が得られる。

さらに、開口壁８２の開口８１の大きさをフィルタ８０の大きさの１／２から１／３になるように設定することにより、開口８１を小さくすることによる吸気抵抗増大の問題もほとんど生じることなく、安定した冷却効果を従来の略２倍から略３倍の期間持続させることができるようになる。

なお、上記実施形態では、投写型映像表示装置として光変調素子に液晶パネルを用いた液晶プロジェクタを示したが、他の映像光生成系を備える投写型映像表示装置においても本願発明を適用することができる。例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing；テキサス・インスツルメンツ（TI）社の登録商標）方式のプロジェクタにおいても本願発明を適用することができる。

また、高輝度化が進んでいる液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置においては、前述したように、発熱による光学部品の寿命低下を抑制するために、強い冷却風が得られる冷却ファンを用いなければならない現状があるので、上述したようなフィルタユニット８は、このような投写型映像表示装置に適用して特に有効であるが、冷却とダスト対策を両立する必要性がある各種の電子機器等に適用しても、上述したとほぼ同様の作用効果が期待できる。

本願発明に係る投写型映像表示装置の一実施形態である液晶プロジェクタの全体構成を示す斜視図で、前方斜め上から見た外観斜視図。 同じく、吸気口の蓋体を開放した状態を後方斜め上から見た斜視図。 同じく、上ケース等を取り外して内部が見えるようにした状態を前方斜め上から見た斜視図。 本実施形態におけるフィルタユニットと冷却ファン（ブロアファン）の配置構成を分かりやすく示した模式図。 同じく、冷却ファンに軸流ファンを用いた場合の模式図。 本実施形態によるフィルタのダスト蓄積状態を示す模式図。 従来のフィルタのダスト蓄積状態を示す模式図。

符号の説明

１ 液晶プロジェクタ
２ 本体ケース
２ａ 上ケース
２ｂ 下ケース
３ 投写レンズ
６ 吸気口
７ 蓋体
８ フィルタユニット
８０ フィルタ
８０ａ ダスト未蓄積部分
８０ｂ ダスト蓄積部分
８１ 開口
８２ 開口壁
９ 排気口
１１ 光源ランプユニット
１２ 光学系
１３ 電源ユニット
１４ 排気ファン
１５ 冷却ファン（ブロアファン）
１５ａ 吸入口
１５ｂ 吐出口
１６ 冷却ファン（軸流ファン）

Claims (2)

1. 吸気口に配置されるフィルタと、吸気口からフィルタを介して外気を吸気する冷却ファンと、フィルタと冷却ファンとの間に配置され、フィルタよりも小さな開口を有する開口壁とを備えたフィルタ装置において、
   前記フィルタは矩形形状に形成され、前記開口は、前記フィルタの長手方向側の一側面に臨む位置に、長手方向がフィルタの長手方向と一致する方向となるように矩形形状に形成され、前記冷却ファンにより吸気された外気のダストは、前記フィルタの長手方向の前記一側面側からフィルタに蓄積すると共に、フィルタのダスト未蓄積部分がフィルタの短手方向に沿って減少するように構成されていることを特徴とするフィルタ装置。
2. 請求項１記載のフィルタ装置を冷却ファンの吸気口に備え、光源ランプから照射された光を映像信号に基づき変調し、変調された映像光を拡大投写することを特徴とする投写型映像表示装置。