JPWO2018079024A1 - 画像投影ユニット及びフィルターボックス - Google Patents

Abstract

フィルターの交換頻度を低減し、画像投影装置本体の寿命を延長することが可能な画像投影ユニットを提供する。画像投影装置本体（１０）と、本体（１０）に対して着脱可能であり、少なくとも本体の吸気口を覆うフィルターボックス（１００Ａ）と、を含み、フィルターボックス（１００Ａ）に設けられるボックス側フィルターは、本体（１０）の吸気口に設けられた本体フィルターの面積よりも総面積が広い、画像投影ユニットが提供される。【選択図】図２

Description

本開示は、画像投影ユニット及びフィルターボックスに関する。

画像をスクリーン等に投影して表示する画像投影装置であるプロジェクターは、使用時間や使用環境に応じて、機器の故障や光学部品の劣化の可能性が高まる。例えば、プロジェクター内部への塵埃侵入を防ぐために、プロジェクターには吸気口にフィルターが設けられている。しかし、プロジェクターの使用時間が増加するにつれてフィルターに付着する塵埃が増加する。これに伴い圧力損失は増加し、プロジェクター内部への冷却風の取り込みが阻害される。このような状態がさらに進行した場合、プロジェクター内部を十分に冷却することができなくなり、プロジェクター内部に配置された各種デバイス、特に光学デバイスにダメージが発生し、寿命が短縮する可能性がある。フィルターの寿命は、一般に、プロジェクター本体の寿命よりも短く、定期的なフィルターの交換が必要である。

このような状況に対して、例えばプロジェクター本体を覆う外付けフィルターが提案されている（例えば、特許文献１、２）。また、プロジェクターの冷却性能を低下させないように、プロジェクター内部に冷却ファン及びペルチェ素子を有する冷却装置を備え、騒音の低減と効果的な冷却とを両立させる技術が提案されている（例えば、特許文献３）。

特開２００３−１６２００５号公報 特開２０１５−３６７８９号公報 特開平８−１９４２０１号公報

しかし、上記特許文献１、２に記載のようにフィルターを外付けにしても、フィルターの寿命を延ばすことはできず、本体のフィルターの交換が不要となったとしても、外付けフィルターの交換は必要であった。また、上記特許文献３に記載のように、プロジェクター内部に冷却装置が組み込まれていると、プロジェクターの本体が大型化してしまう。さらに上記特許文献３の技術では、騒音の低減を重視しないユーザにとっては必要のない構造がプロジェクター本体に内蔵されていることとなり、プロジェクター本体が大型化するだけでなく、不要な機能のために費用負担をしなければならない。

そこで、本開示では、フィルターの交換頻度を低減し、画像投影装置本体の寿命を延長することが可能な、新規かつ改良された画像投影ユニット及びフィルターボックスを提案する。

本開示によれば、画像投影装置本体と、本体に対して着脱可能であり、少なくとも本体の吸気口を覆うフィルターボックスと、を含み、フィルターボックスに設けられるボックス側フィルターは、本体の吸気口に設けられた本体フィルターの面積よりも総面積が広い、画像投影ユニットが提供される。

また、本開示によれば、画像投影装置本体に対して着脱可能であり、少なくとも本体の吸気口を覆い、本体の吸気口に設けられた本体フィルターの面積よりも総面積が広いフィルターを備える、フィルターボックスが提供される。

以上説明したように本開示によれば、フィルターの交換頻度を低減し、画像投影装置本体の寿命を延長することが可能となる。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の一実施形態に係る概略構成を示す模式図である。 本開示の第１の実施形態に係る画像投影ユニットの外観を示す斜視図である。 図２のＡ−Ａ切断線における断面を示す模式図である。 本開示の第２の実施形態に係る画像投影ユニットの外観を示す斜視図である。 図４のＢ−Ｂ切断線における断面を示す模式図である。 本開示の第３の実施形態に係る画像投影ユニットの外観を示す斜視図である。 図６のＣ−Ｃ切断線における断面を示す模式図である。 ボックス側フィルターと本体フィルターとのフィルター密度の関係、及び、フィルターボックスの有無によるフィルター寿命を説明するための説明図である。 フィルターボックスにファンを設ける一構成例を示す説明図である。 フィルターボックスに冷却機構を設ける一構成例を示す説明図である。 ボックス側フィルターと本体フィルターとをプリーツ状フィルターとした場合の一構成例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．概要
２．第１の実施形態（フィルターボックス：一方向に突出、直方体）
３．第２の実施形態（フィルターボックス：一方向に突出、吸気口形成面の面積拡大）
４．第３の実施形態（フィルターボックス：二方向に突出）
５．変形例
５．１．フィルター密度の調整
５．２．ファンの設置
５．３．冷却機構の設置
６．まとめ

＜１．概要＞
まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係る画像投影ユニット１の概略構成を説明する。図１は、本実施形態に係る画像投影ユニット１の概略構成を示す模式図である。本実施形態に係る画像投影ユニット１は、図１に示すように、画像投影装置であるプロジェクター１０と、プロジェクター１０に対して着脱可能なフィルターボックス１００とからなる。

プロジェクター１０は、例えば画像をスクリーン等に投影して表示する画像投影装置の一例である。本実施形態に係るプロジェクター１０の表示方式は特に限定されず、例えば３ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）方式、ＤＬＰ方式、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal
On Silicon）方式等、様々な方式のプロジェクターを想定している。例えば、３ＬＣＤ方式のプロジェクターでは、光源部である光源装置から出射された白色光を、赤、緑、青の三原色に分離し、３つのＬＣＤをそれぞれ透過させることで、スクリーン等の表示面に投影する画像を生成している。３ＬＣＤ方式のプロジェクターは、例えば液晶パネルやダイクロイックプリズム等のように入射された光を変調して合成する光変調合成系の構成部品や、反射ダイクロイックミラー、反射ミラー等のように液晶パネルに光源装置からの光を導く照明光学系の構成部品、ダイクロイックプリズムから出射された画像を投射する投射光学系の構成部品等を備えている。図１において、電源基板や信号処理基板、光源、光学集光系等を含む、プロジェクター１０を構成する各種デバイスを構成部品２０として示している。

プロジェクター１０は、図１に示すように、筐体１１の内部に構成部品２０を配置し構成されている。構成部品２０により生成された画像は、レンズを介して筐体１１から投影面へ出力される。プロジェクター１０には、光源あるいは電源等の発熱による筐体１１内部の温度上昇を抑制し、機器の故障や光学部品の劣化を防止するため、筐体１１内部の空気を排出口１４から排出する冷却ファン３０が設けられている。冷却ファン３０が作動することにより吸気口１２から外気が筐体１１内部に取り込まれる。この際、筐体１１内部への塵埃の侵入を防ぐため、筐体１１の吸気口１２にはフィルター４０が設けられている。なお、図１は模式図であり、図１に示したフィルター４０以外にも、筐体１１の他の開口部（図示せず。）にファンを設置し、筐体１１内部の排気を補助する構成としてもよい。また、以下では、プロジェクター１０に設けられたフィルター４０を「本体フィルター」とも称する。

フィルターボックス１００は、ボックス筐体１０１に形成されたボックス吸気口１０２にフィルター１１０を備えたフィルター機構であり、少なくともプロジェクター１０本体の吸気口１２を覆うように設けられる。以下では、フィルターボックス１００に設けられたフィルター１１０を「ボックス側フィルター」とも称する。

ボックス側フィルター１１０は、その総面積がプロジェクター１０の本体フィルター４０の面積よりも大きくなるように設計されている。これにより、フィルターボックス１００では、プロジェクター１０の内部へ取り込まれる冷却風の通過面積が、プロジェクター１０側よりも広くなるため、ボックス側フィルター１１０が目詰まりし難くなり、その寿命を長くすることができる。その結果、ボックス側フィルター１１０の交換頻度を低減することができる。

また、フィルターボックス１００を設けることで、冷却風がプロジェクター１０の吸気口１２から取り込まれる前にボックス側フィルター１１０にて塵埃の一部を除去できる。したがって、プロジェクター１０内部への塵埃等の侵入をより低減することができ、プロジェクター１０の寿命も延長することができる。

フィルターボックス１００は、本体に対して着脱可能であり、ユーザの選択に応じてプロジェクター１０に設置することができる。このため、フィルターボックス１００の形状及び機能も、プロジェクター１０の設置位置または設置環境等に応じてユーザが適宜選択することが可能である。以下、フィルターボックス１００の各形態について説明する。

＜２．第１の実施形態＞
まず、図２及び図３に基づいて、本開示の第１の実施形態に係る画像投影ユニット１の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る画像投影ユニット１の外観を示す斜視図である。図３は、図２のＡ−Ａ切断線における断面を示す模式図である。

本実施形態に係る画像投影ユニット１は、図２に示すように、プロジェクター１０とフィルターボックス１００Ａとからなる。図２に示すプロジェクター１０は、卓上に載置して使用する場合の構成を示しているが、プロジェクター１０の設置場所はかかる例に限定されない。例えば、天井につり下げて使用したり、棚等に収納して使用したりする場合にも、プロジェクターに対して各設置場所に適したフィルターボックスを取り付ければよい。図２に示すプロジェクター１０は、上面及び底面が広面積の略直方体形状の筐体１１内に構成部品２０が収容されており、投射部５０を介して投影面へ画像を投影する。投射部５０が設けられている側の面を正面とする。また、プロジェクター１０の筐体１１の一側面（図２ではＹ軸正方向側の面）には、外気を吸気する吸気口が設けられている。この吸気口を覆うように、フィルターボックス１００Ａがプロジェクター１０に取り付けられている。

本実施形態に係るフィルターボックス１００Ａは、略直方体形状であり、プロジェクター１０の筐体１１の一側面から突出するように取り付けられている。フィルターボックス１００Ａは、その長手方向（Ｘ方向）がプロジェクター１０の筐体１１の一側面に沿うように設けられ、当該側面をほぼ覆っている。フィルターボックス１００Ａの高さ（Ｚ方向における長さ）は、適宜設定可能であるが、プロジェクター１０の筐体１１の高さと対応させることで吸気口１２を確実に覆うことができ、外観上もよくなる。フィルターボックス１００Ａの突出長さ（Ｙ方向における長さ）も適宜設定可能であるが、例えば、必要なボックス吸気口１０２の面積あるいはプロジェクター１０に取り付けたときの画像投影ユニット１の許容サイズ等を考慮して設定してもよい。

フィルターボックス１００Ａは、略直方体形状のボックス筐体１０１のうち一面は開口しており、図３に示すように、プロジェクター１０の吸気口１２を覆う開口部１０５となる。開口部１０５の開口面積は、プロジェクター１０の吸気口１２の開口面積以上であるのがよい。開口部１０５が設けられた面（図３に示すフィルターボックス１００Ａにおいては面全体が開口し、開口部１０５となっている）以外の面のうち少なくとも一部には、フィルターボックス１００Ａの内部へ外気を通過させるボックス吸気口１０２と、ボックス吸気口１０２に対応して設けられるボックス側フィルター１１０とが設けられる。

ボックス吸気口１０２は、図２に示すように、例えば複数の孔１０２ｈから構成してもよい。本実施形態では、開口部１０５と対向する面１０１ａ、上面１０１ｂ及び底面１０１ｃに複数の孔１０２ｈが設けられている。すなわち、ボックス吸気口１０２は、ボックス筐体１０１の３面１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに設けられている。ボックス側フィルター１１０は、開口部１０５と対向する面１０１ａ、上面１０１ｂ及び底面１０１ｃのボックス吸気口１０２に対応して設けられ、本実施形態ではフィルター１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃからなる。

本実施形態に係る画像投影ユニット１のように、フィルターボックス１００Ａをプロジェクター１０の側面から突出して設けることで、フィルターボックス１００Ａにてプロジェクター１０の吸気口１２の開口面積よりも広い表面積を確保できる。その結果、フィルターボックス１００Ａのボックス吸気口１０２の開口面積を、プロジェクター１０の吸気口１２の開口面積よりも大きくすることができる。ここで、ボックス吸気口１０２の開口面積は、フィルターボックス１００Ａに形成された孔１０２ｈの開口面積の和とする。本実施形態では、プロジェクター１０の吸気口１２に対応する開口部１０５と対向する面１０１ａのみだけでなく、上面１０１ｂ及び底面１０１ｃにもボックス吸気口１０２が設けられており、プロジェクター１０の吸気口１２より広い開口面積を確保している。これにより、プロジェクター１０の内部に取り込む冷却風が通過する面積が広くなるため、ボックス側フィルター１１０が目詰まりしにくくなり、ボックス側フィルター１１０の寿命を延長でき、当該フィルター１１０の交換頻度も低減できる。

そして、ボックス側フィルター１１０の総面積（すなわち、各フィルター１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの面積の和）を、プロジェクター１０に設けられた本体フィルター４０の面積よりも大きく設定することも可能となる。これにより、ボックス側フィルター１１０に塵埃が付着しにくくなり、圧力損失も低下することができるため、プロジェクター１０に取り込む冷却風の通過を阻害することもなくなる。

ボックス吸気口１０２からボックス側フィルター１１０を通過してボックス内部に取り込まれた冷却風は、フィルターボックス１００Ａの開口部１０５と連通するプロジェクター１０の吸気口１２へ流れる。この際、フィルターボックス１００Ａを通過した冷却風がプロジェクター１０内部に取り込まれるため、外気を直接取り込む場合と比較して、冷却風に含まれる塵埃は少ない。したがって、プロジェクター１０の本体フィルター４０の目詰まりも抑制することができて寿命を延長することができ、本体フィルター４０の交換頻度も低減できる。

以上、第１の実施形態に係る画像投影ユニット１を説明した。本実施形態によれば、プロジェクター１０本体の吸気口１２を覆うように、当該吸気口１２が形成されている一面から突出するようにフィルターボックス１００Ａを設ける。これにより、プロジェクター１０の吸気口１２より広い開口面積を、フィルターボックス１００Ａのボックス吸気口１０２にて確保可能となり、ボックス側フィルター１１０の総面積を、プロジェクター１０の本体フィルター４０の面積よりも大きくできる。これにより、ボックス側フィルター１１０に塵埃が付着しにくくなり、圧力損失も低下することができるため、プロジェクター１０に取り込む冷却風の通過を阻害することもなくなる。また、プロジェクター１０自体への塵埃等の侵入を防止でき、プロジェクター１０の寿命も延長することができる。

さらに、フィルターボックス１００Ａをプロジェクター１０に対して着脱可能にすることで、フィルターボックス１００Ａの設置をユーザが選択することができる。その結果、プロジェクター１０に不要な機能を備えずに済み、当該機能を設けることによる費用の増加も回避することができる。

なお、図２、図３に示したフィルターボックス１００Ａは、ボックス筐体１０１の開口部１０５と対向する面１０１ａ、上面１０１ｂ及び底面１０１ｃの３面にボックス吸気口１０２を設けたが、本開示はかかる例に限定されない。ボックス吸気口１０２は、その開口面積がプロジェクター１０の吸気口１２の開口面積よりも大きければよく、形成される位置及び面数は特に限定されない。また、ボックス吸気口１０２の開口は、複数の孔１０２ｈによって形成したが、開口形状及び開口面積は特に限定されるものではない。

第１の実施形態に係るフィルターボックス１００Ａの形状は、例えば、プロジェクター１０の高さ方向のスペースが制限されている場合等に利用してもよい。

＜３．第２の実施形態＞
次に、図４及び図５に基づいて、本開示の第２の実施形態に係る画像投影ユニット１の構成について説明する。図４は、本実施形態に係る画像投影ユニット１の外観を示す斜視図である。図５は、図４のＢ−Ｂ切断線における断面を示す模式図である。

本実施形態に係る画像投影ユニット１は、図４に示すように、プロジェクター１０とフィルターボックス１００Ｂとからなる。図４に示すプロジェクター１０も第１の実施形態と同様、卓上に載置して使用する場合の構成を示しているが、プロジェクター１０の設置場所はかかる例に限定されない。プロジェクター１０の筐体１１の一側面（図４ではＹ軸正方向側の面）には、外気を吸気する吸気口が設けられている。この吸気口を覆うように、フィルターボックス１００Ｂがプロジェクター１０に取り付けられている。

本実施形態に係るフィルターボックス１００Ｂは、第１の実施形態のフィルターボックス１００Ａと同様、図５に示すように、プロジェクター１０の吸気口１２を覆う開口部１０５と、ボックス吸気口１０２と、ボックス側フィルター１１０とを有する。ただし、本実施形態に係るフィルターボックス１００Ｂは、開口部１０５と対向する面１０１ａの面積が、開口部１０５の開口面積よりも大きい点で、第１の実施形態のフィルターボックス１００Ａと相違する。すなわち、図４及び図５に示すように、フィルターボックス１００Ｂは、プロジェクター１０側の開口部１０５からボックス吸気口１０２側に向かうにつれて、断面積が拡大する形状となっている。

例えば、ボックス筐体１０１の上面１０１ｂを、開口部１０５側から離隔するにつれて上方（Ｚ軸正方向側）へ傾斜させ、開口部１０５と対向する面１０１ａの面積を拡大させてもよい。具体的には、上面１０１ｂを、プロジェクター１０の上面１１ｂと面一となる第１平坦部１０１ｂ１と、第１平坦部１０１ｂ１から離隔するにつれて上方へ傾斜する傾斜部１０１ｂ２とにより構成する。また、ボックス側フィルター１１０を設置しやすくするため、傾斜部１０１ｂ２の、第１平坦部１０１ｂ１と反対側の辺から底面１０１ｃに略平行に延設される第２平坦部１０１ｂ３を設けてもよい。

このように、フィルターボックス１００Ｂをプロジェクター１０の側面から突出させ、開口部１０５と対向する面１０１ａの面積を拡大することで、当該面１０１ａにプロジェクター１０の吸気口１２よりも開口面積の広いボックス吸気口１０２を形成できる。これにより、プロジェクター１０の内部に取り込む冷却風が通過する面積が広くなるため、ボックス側フィルター１１０が目詰まりしにくくなり、ボックス側フィルター１１０の寿命を延長でき、当該フィルター１１０の交換頻度も低減できる。もちろん、第１の実施形態のように、開口部１０５と対向する面１０１ａ以外の面にボックス吸気口１０２を設けてもよい。また、ボックス吸気口１０２は、その開口面積がプロジェクター１０の吸気口１２の開口面積よりも大きければよく、形成される位置及び面数は特に限定されない。ボックス吸気口１０２の開口も、複数の孔１０２ｈによって形成したが、開口形状及び開口面積は特に限定されるものではない。

そして、ボックス側フィルター１１０の総面積を、プロジェクター１０に設けられた本体フィルター４０の面積よりも大きく設定することも可能となる。これにより、ボックス側フィルター１１０に塵埃が付着しにくくなり、圧力損失も低下することができるため、プロジェクター１０に取り込む冷却風の通過を阻害することもなくなる。

ボックス吸気口１０２からボックス側フィルター１１０を通過してボックス内部に取り込まれた冷却風は、フィルターボックス１００Ｂの開口部１０５と連通するプロジェクター１０の吸気口１２へ流れる。この際、フィルターボックス１００Ｂを通過した冷却風がプロジェクター１０内部に取り込まれるため、外気を直接取り込む場合と比較して、冷却風に含まれる塵埃は少ない。したがって、プロジェクター１０の本体フィルター４０の目詰まりも抑制することができて寿命を延長することができ、本体フィルター４０の交換頻度も低減できる。

さらに、フィルターボックス１００Ｂをプロジェクター１０に対して着脱可能にすることで、フィルターボックス１００Ｂの設置をユーザが選択することができる。その結果、プロジェクター１０に不要な機能を備えずに済み、当該機能を設けることによる費用の増加も回避することができる。

なお、フィルターボックス１００Ｂは、その長手方向（Ｘ方向）がプロジェクター１０の筐体１１の一側面に沿うように設けられ、当該側面をほぼ覆っている。フィルターボックス１００Ｂの突出長さ（Ｙ方向における長さ）も適宜設定可能であるが、例えば、必要なボックス吸気口１０２の面積あるいはプロジェクター１０に取り付けたときの画像投影ユニット１の許容サイズ等を考慮して設定してもよい。フィルターボックス１００Ｂの高さ（Ｚ方向における長さ）は、適宜設定可能であるが、開口部１０５側はプロジェクター１０の筐体１１の高さと対応させ、開口部１０５と対向する側は画像投影ユニット１の許容サイズ等を考慮して設定してもよい。

＜４．第３の実施形態＞
次に、図６及び図７に基づいて、本開示の第３の実施形態に係る画像投影ユニット１の構成について説明する。図６は、本実施形態に係る画像投影ユニット１の外観を示す斜視図である。図７は、図６のＣ−Ｃ切断線における断面を示す模式図である。

本実施形態に係る画像投影ユニット１も、第１及び第２の実施形態と同様、図６に示すように、プロジェクター１０とフィルターボックス１００Ｃとからなる。図６に示すプロジェクター１０も第１及び第２の実施形態と同様、卓上に載置して使用する場合の構成を示しているが、プロジェクター１０の設置場所はかかる例に限定されない。プロジェクター１０の筐体１１の一側面（図６ではＹ軸正方向側の面）には、外気を吸気する吸気口が設けられている。この吸気口を覆うように、フィルターボックス１００Ｃがプロジェクター１０に取り付けられている。

本実施形態に係るフィルターボックス１００Ｃは、プロジェクター１０の吸気口１２が設けられた面だけでなく、さらに少なくとももう１面を覆うような形状を有している。具体的には、図６及び図７に示すように、プロジェクター１０を正面（投射部５０側）から見たときに、フィルターボックス１００Ｃは、プロジェクター１０の吸気口１２が形成された側面及び上面を覆う、Ｌ字状の断面形状を有している。すなわち、フィルターボックス１００Ｃは、プロジェクター１０から２方向に突出する形状となっている。

フィルターボックス１００Ｃは、第１及び第２の実施形態のフィルターボックス１００Ａ、１００Ｂと同様、図７に示すように、プロジェクター１０の吸気口１２を覆う開口部１０５と、ボックス吸気口１０２と、ボックス側フィルター１１０とを有する。フィルターボックス１００Ｃは、プロジェクター１０に取り付けた際にプロジェクター１０の上面１１ｂを覆っているフィルターボックス１００Ｃの上面１０１ｂにボックス吸気口１０２が形成されている。図６に示すプロジェクター１０の上面１１ｂは、側面１１ａに対して面積が広いため、プロジェクター１０の吸気口１２よりも広い開口面積を確保することができる。これにより、プロジェクター１０の内部に取り込む冷却風が通過する面積が広くなるため、ボックス側フィルター１１０が目詰まりしにくくなり、ボックス側フィルター１１０の寿命を延長でき、当該フィルター１１０の交換頻度も低減できる。

なお、図６及び図７に示す例では、上面１０１ｂのみにボックス吸気口１０２を設けたが、本開示はかかる例に限定されない。例えば、上面１０１ｂ以外にも、開口部１０５と対向する面１０１ａ等、プロジェクター１０と直接対向していない面にボックス吸気口１０２を設けてもよい。また、ボックス吸気口１０２は、その開口面積がプロジェクター１０の吸気口１２の開口面積よりも大きければよく、形成される位置及び面数は特に限定されない。ボックス吸気口１０２の開口も、複数の孔１０２ｈによって形成したが、開口形状及び開口面積は特に限定されるものではない。

さらに、図６及び図７の例ではフィルターボックス１００Ｃは、プロジェクター１０から２方向に突出する形状としたが、３方向以上に突出する形状であってもよい。例えば、プロジェクター１０を正面からフィルターボックスを見たときにＵ字状断面を有する形状とし、プロジェクター１０の吸気口１２が形成された側面、上面及び底面を覆うようにしてもよい。このとき、例えばフィルターボックスの上面及び底面にボックス吸気口１０２を形成することで、開口面積をより広く確保することができる。

このようにボックス吸気口１０２の開口面積を広げることで、ボックス側フィルター１１０の総面積を、プロジェクター１０に設けられた本体フィルター４０の面積よりも大きく設定することも可能となる。これにより、ボックス側フィルター１１０に塵埃が付着しにくくなり、圧力損失も低下することができるため、プロジェクター１０に取り込む冷却風の通過を阻害することもなくなる。

図６及び図７のようにフィルターボックス１００Ｃの上面１０１ｂに形成されたボックス吸気口１０２から取り込まれた冷却風は、上面１０１ｂに沿った流路を通り、開口部１０５と対向する面１０１ａ側へ流れる。そして、冷却風は、面１０１ａと開口部１０５との間の空間を通り、開口部１０５と連通するプロジェクター１０の吸気口１２へ流れる。この際、フィルターボックス１００Ｃを通過した冷却風がプロジェクター１０内部に取り込まれるため、外気を直接取り込む場合と比較して、冷却風に含まれる塵埃は少ない。したがって、プロジェクター１０の本体フィルター４０の目詰まりも抑制することができて寿命を延長することができ、本体フィルター４０の交換頻度も低減できる。

以上、第３の実施形態に係る画像投影ユニット１の構成について説明した。本実施形態によれば、プロジェクター１０本体の吸気口１２を覆うように、当該吸気口１２が形成されている一面と、これに連続する面との、少なくとも２面から突出するようにフィルターボックス１００Ｃを設ける。これにより、プロジェクター１０の吸気口１２より広い開口面積を、フィルターボックス１００Ｃのボックス吸気口１０２にて確保可能となり、ボックス側フィルター１１０の総面積を、プロジェクター１０の本体フィルター４０の面積よりも大きくできる。これにより、ボックス側フィルター１１０に塵埃が付着しにくくなり、圧力損失も低下することができるため、プロジェクター１０に取り込む冷却風の通過を阻害することもなくなる。また、プロジェクター１０自体への塵埃等の侵入を防止でき、プロジェクター１０の寿命も延長することができる。

また、フィルターボックス１００Ｃは、第１及び第２の実施形態と同様、プロジェクター１０に対して着脱可能にすることで、フィルターボックス１００Ｂの設置をユーザが選択することができる。その結果、プロジェクター１０に不要な機能を備えずに済み、当該機能を設けることによる費用の増加も回避することができる。

＜５．変形例＞
上述の実施形態における各フィルターボックス１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、以下のような構成としてもよい。以下では、一例として、第２の実施形態に係るフィルターボックス１００Ｂへ適用した場合について説明するが、他の形態のフィルターボックス１００も同様に構成すればよい。

［５．１．フィルター密度の調整］
画像投影ユニットを構成するプロジェクターとフィルターボックスとには、それぞれ吸気口にフィルターが設けられている。各フィルターは同一のものを利用してもよいが、ボックス側フィルターの密度を適切に設定することで、当該ボックス側フィルターとプロジェクターのフィルターとの寿命の最適化を図ることができる。

一般に、フィルターが設置されている吸気口の開口面積が広いほど、同じ風量を透過させた際の単位面積あたりの風量は低減し、フィルターの寿命は長くなる。したがって、フィルターボックスのボックス吸気口の開口面積を広く取れば、ボックス側フィルターの寿命を長くすることはできる。しかし、さらに、ボックス側フィルターに本体フィルターよりも低密度のフィルターを用いることで、当該フィルターへの塵埃堆積を軽減することが可能となり、更なる寿命延長が可能になる。なお、ボックス側フィルターを低密度に設定した場合も、フィルターボックスを設置しない場合と比較して本体フィルターに付着する塵埃量は低減されるため、本体フィルターの長寿命化、及び、プロジェクターの内部構造の保護の機能は保持される。

（ボックス側フィルターの最適化例）
ボックス側フィルターの最適なフィルター密度を設定するには、以下のような諸々の影響を考慮するのが望ましい。
・プロジェクター内部への塵埃侵入による光学デバイスの性能変化の影響
・経年使用による光源劣化の影響
・塵埃付着による、フィルターボックスの捕集効率変化の影響
・環境塵埃の粒子サイズの影響
・塵埃付着の不均一性
・各種要素の相関の非線形性

しかし、上記の影響を考慮してフィルター密度を設定するには、複雑なシミュレーションもしくは実験が必要となる。そこで、以下のように簡易化して、最適なボックス側フィルターのフィルター密度を決定してもよい。

前提として、プロジェクターの本体フィルターの密度をｑ１、フィルターボックスのボックス側フィルターの密度をｑ２と仮定する。流量は、フィルター密度や塵埃付着量に依存する関数であるが、ここでは、プロジェクター本体のファン機構が充分な性能を持っていると仮定し、流量Ｑは常に一定と仮定する。

まず、ボックス側フィルター及び本体フィルターの塵埃付着量（Ｇ）を、下記式（１）、（２）で定義する。Ｋは、フィルターの塵埃付着度合いを表す係数とする。

ボックス側フィルターの塵埃付着量：Ｇ２＝∫Ｋ＊ｑ２＊Ｑｄｔ ・・・（１）
本体フィルターの塵埃付着量 ：Ｇ１＝∫Ｋ＊ｑ１＊Ｑｄｔ−Ｇ２・・・（２）

ここで、それぞれのフィルターの寿命を、単位面積当たりの塵埃付着量がＧ０となったとき、フィルターの寿命と定義する。本体フィルターの面積をα１、ボックス側フィルターの面積をα２とすると、各フィルターの寿命は下記式（３）、（４）を満たしたときとなる。なお、ここでは、本体フィルター及びボックス側フィルターはフラットであるとし、その面積は、プロジェクターの吸気口の開口面積、ボックス吸気口の開口面積と同一であるとする。

Ｇ１／α１＝Ｇ０ ・・・（３）
Ｇ２／α２＝Ｇ０ ・・・（４）

上記式（３）、（４）に式（１）、（２）を代入し、以下のように整理すると、本体フィルターの寿命をＴ１、ボックス側フィルターの寿命をＴ２は、下記式（５）、（６）で表される。

Ｇ０＊α１＝Ｇ１＝∫Ｋ＊ｑ１＊Ｑｄｔ−Ｇ２
＝（Ｋ＊ｑ１＊Ｑ）＊Ｔ−Ｇ２
Ｇ０＊α２＝Ｇ２＝∫Ｋ＊ｑ２＊Ｑｄｔ
＝（Ｋ＊ｑ２＊Ｑ）＊Ｔ

Ｇ０＝Ｋ＊Ｑ／α１＊（ｑ１−ｑ２）＊Ｔ１
Ｔ１＝Ｇ０＊α１／（（Ｋ＊Ｑ＊（ｑ１−ｑ２））・・・（５）
Ｔ２＝Ｇ０＊α２／（Ｋ＊Ｑ＊ｑ２） ・・・（６）

ここで、画像投影ユニットにおいては、ボックス側フィルター及び本体フィルターのうち、寿命が短い側のフィルターの寿命を最大化する、すなわち、両者のフィルター寿命が同一となることが望ましい。そこで、上記式（５）、（６）よりＴ１＝Ｔ２の数式を整理すると、下記式（７）を得る。
α１＊ｑ２＝α２＊（ｑ１−ｑ２） ・・・（７）

よって、ボックス側フィルターのフィルター密度の最適値は、下記式（８）で表される。このときのフィルター寿命Ｔ１（＝Ｔ２）は、下記式（９）となる。式（９）より、ボックス側フィルターの面積α２は大きいほどフィルター寿命が延びることがわかる。

ｑ２＝α２／（α１＋α２）＊ｑ１ ・・・（８）
Ｔ１＝Ｔ２＝Ｇ０／（Ｋ＊Ｑ／ｑ１）＊（α１＋α２） ・・・（９）

例えば、図８上側に示すように、プロジェクター１０に第２の実施形態に係るフィルターボックス１００Ｂを取り付けた場合を考える。このとき、ボックス側フィルター１１０のフィルター密度ｑ２は、本体フィルター４０のフィルター密度ｑ１、プロジェクター１０の吸気口１２の開口面積α１、及びボックス吸気口１０２の開口面積α２より決定することができる。このように、ボックス側フィルター１１０のフィルター密度ｑ２を本体フィルター４０のフィルター密度ｑ１より低密度とすることで、本体フィルター４０のフィルター密度ｑ１と同一密度とする場合よりもボックス側フィルター１１０の寿命を長くすることができる。

比較として、図８下側に示すように、フィルターボックス１００Ｂを取り付けない場合のプロジェクター１０の本体フィルター４０のフィルター寿命Ｔ０は、下記式（１０）で表される。
Ｔ０＝Ｇ０＊α１／（Ｋ＊Ｑ＊ｑ１） ・・・（１０）

ここで、フィルターボックス１００Ｂの取り付け有無によるプロジェクター１０の本体フィルター４０のフィルター寿命を比較すると、上記式（５）、（１０）より、フィルター寿命の差分（Ｔ１−Ｔ０）は下記式（１１）のようになる。すなわち、いかなる開口面積のフィルターボックスを取り付けても、寿命延長の効果が得られることがわかる。
Ｔ１−Ｔ０＝Ｇ０／（Ｋ＊Ｑ＊ｑ１）＊α２ ・・・（１１）

また、一例として、本体フィルターのフィルター面積に対してボックス側フィルターのフィルター面積が２倍のフィルターボックスをプロジェクターに取り付けた場合、ボックス側フィルターの密度最適値は、下記式（１２）で表される。この場合、ボックス側フィルターのフィルター密度を本体フィルターのフィルター密度の２／３とするのが最適となる。また、このときの本体フィルターのフィルター寿命は式（１３）で表され、寿命が３倍に延長されることがわかる。

ｑ２＝α２／（α１＋α２）＊ｑ１＝２／３＊ｑ１ ・・・（１２）
Ｔ１＝Ｔ２＝Ｇ０／（Ｋ＊Ｑ／ｑ１）＊（α１＋α２）
＝３＊Ｇ０／（Ｋ＊Ｑ／ｑ１）＊α１
＝３＊Ｔ０ ・・・（１３）

［５．２．ファンの設置］
上記実施形態に係る画像投影ユニット１では、冷却風がプロジェクター１０へ効率的に取り込まれるように、フィルターボックス１００内にファンを設けてもよい。例えば図９に示すように、フィルターボックス１００Ｂのボックス吸気口１０２と開口部１０５との間にファン１２０を設けることで、ボックス吸気口１０２から外気を積極的に取り込むことができる。その結果、開口部１０５と連通するプロジェクター１０の吸気口１２からプロジェクター１０の本体内部へ十分な冷却風を送り込むことができる。

フィルターボックス１００Ｂのファン１２０は、プロジェクター１０と配線１３０により接続することで電力を受け、駆動するようにしてもよい。なお、フィルターボックス１００Ｂとプロジェクター１０との接続は、有線接続であってもよく無線接続であってもよい。

また、電源の供給だけでなく、プロジェクター１０との接続状態に連動して、フィルターボックス１００Ｂのファン１２０の駆動制御が自動的に行われるように構成してもよい。例えば、フィルターボックス１００Ｂとプロジェクター１０とが接続状態となったとき、プロジェクター１０からの信号供給を受けてファン１２０が自動的に回転し、プロジェクター１０の電源がオフになったときに自動的に回転停止させるようにしてもよい。あるいは、プロジェクター１０内部の冷却ファン（図示せず。）を最大限駆動させてもプロジェクター１０の内部温度が所定の温度以上である場合に、フィルターボックス１００Ｂのファンを駆動させてもよい。このように、プロジェクター１０本体の冷却をサポートする機能として利用することも可能である。

さらに、フィルターボックス１００Ｂのファン１２０をプロジェクター１０からの電源供給により駆動させることで、フィルターボックスにコンセント等を設ける必要がなく、簡易な構成とすることができる。

［５．３．冷却機構の設置］
さらに、上記実施形態に係る画像投影ユニット１では、フィルターボックス１００に冷却機構を設け、外気温よりも低い冷却風をプロジェクター１０に供給するようにしてもよい。例えば図１０に示すように、フィルターボックス１００Ｂのボックス吸気口１０２と開口部１０５との間に冷却機構１４０を設ける。冷却機構１４０としては、例えばペルチェ素子等を用いてもよい。冷却機構１４０は、上述したファン１２０と同様、プロジェクター１０からの電源供給により駆動させてもよい。さらに、プロジェクター１０との接続状態に連動して、フィルターボックス１００Ｂの冷却機構１４０の駆動制御が自動的に行われるように構成してもよい。例えば、フィルターボックス１００Ｂとプロジェクター１０とが接続されているとき、フィルターボックス１００Ｂの冷却機構１４０を駆動し、プロジェクターに設けられたファン７１、７３等の本体冷却機構の駆動を低減させてもよい。

フィルターボックス１００Ｂに冷却機構１４０を設けることにより、環境温度より低温の冷却風を、プロジェクター１０へ供給することが可能となる。低温の冷却風をプロジェクター１０に供給することで、プロジェクター１０の筐体１１内部に設けられている構成部品２０の冷却効率が向上するため、プロジェクター１０のファン７１、７３の駆動能力を低下させても、必要な冷却性能を得ることが可能となる。ファン７１、７３の駆動能力を低下させることでプロジェクター１０の静音化を達成することもできる。また、風量を低下させることにより、フィルターボックス１００Ｂのボックス側フィルター１１０及びプロジェクターの本体フィルター４０を透過する風量を低減できる。その結果、各フィルター１１０、４０への塵埃等の堆積を低減し、フィルターの長寿命化を実現することができる。

また、プロジェクター１０を構成する構成部品のうち、液晶パネル等の一部のデバイスは、温度が低い状態で使用することで、寿命を延長可能な場合がある。プロジェクター１０の内部温度を下げるには、例えば、プロジェクター１０のファン７１、７３の駆動能力を低減させずに、吸気口１２から取り込む冷却風を低温にすればよい。そこで、図１０に示したように、冷却機構１４０を有するフィルターボックス１００Ｂをプロジェクター１０に取り付けることで、プロジェクター１０の内部温度を低下させ、構成部品の寿命を延長させることができる。

このように、冷却機構１４０をフィルターボックス１００Ｂに設けることで、プロジェクター１０の内部に設けられた構成部品２０の寿命を延長することができる。また、冷却機構１４０によってより低温の冷却風をプロジェクター１０に供給できるため、プロジェクター１０のファン７１、７３の駆動能力を低下させても、必要な冷却性能を得ることが可能となり、静音化を図ることも可能となる。

＜６．まとめ＞
本開示の画像投影ユニットによれば、プロジェクター本体の吸気口を覆うように、少なくとも当該吸気口が形成されている一面から突出するようにフィルターボックスを設ける。これにより、プロジェクターの吸気口より広い開口面積を、フィルターボックスのボックス吸気口にて確保可能となり、ボックス側フィルターの総面積を、プロジェクターの本体フィルターの面積よりも大きくできる。

これにより、ボックス側フィルターに塵埃が付着しにくくなり、圧力損失も低下することができるため、プロジェクターに取り込む冷却風の通過を阻害することもなくなる。また、プロジェクター自体への塵埃等の侵入を防止でき、プロジェクターの寿命も延長することができる。さらに、フィルターボックスをプロジェクターに対して着脱可能にすることで、フィルターボックスの設置をユーザが選択することができる。その結果、プロジェクターに不要な機能を備えずに済み、当該機能を設けることによる費用の増加も回避することができる。

また、フィルターボックスにファンや冷却機構を設ける場合には、プロジェクターの冷却機能をサポートすることができる。これにより、フィルターボックスを設けない場合と同等の冷却性能を維持しつつ、プロジェクター本体の冷却機構の冷却能力を低下して消費電力を低減させることができる。この場合、プロジェクター使用時の静音化を図ることもできる。また、フィルターボックスの冷却機構のサポートにより、より高い冷却性能を実施することも可能となり、プロジェクターの更なる寿命延長が可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本体フィルター及びボックス側フィルターの形状は、本技術においては特に限定されないが、例えば図１１に示すように、凹凸が繰り返された折り曲げ構造を有するプリーツ状フィルター４５、１１５を用いてもよい。本体フィルターまたはボックス側フィルターの形状をプリーツ状とすることで、フィルター面積を大きくすることができ、フィルターによる圧力損失を小さくすることができる。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
画像投影装置本体と、
前記本体に対して着脱可能であり、少なくとも前記本体の吸気口を覆うフィルターボックスと、
を含み、
前記フィルターボックスに設けられるボックス側フィルターは、前記本体の前記吸気口に設けられた本体フィルターの面積よりも総面積が広い、画像投影ユニット。
（２）
前記フィルターボックスは、
略直方体形状であり、
前記本体の前記吸気口が設けられた第１の面に連結される開口部と、
前記開口部が設けられた面以外の面のうち少なくとも一部に形成され、前記フィルターボックスの内部へ外気を通過させるボックス吸気口と、
前記ボックス吸気口に対応して設けられる前記ボックス側フィルターと、
を有し、
前記本体に対して前記第１の面から一方へ突出するように連結される、前記（１）に記載の画像投影ユニット。
（３）
前記フィルターボックスは、
前記本体の前記吸気口が設けられた第１の面に連結される開口部と、
少なくとも前記開口部が設けられた面と対向する面に形成され、前記フィルターボックスの内部へ外気を通過させるボックス吸気口と、
前記ボックス吸気口に対応して設けられる前記ボックス側フィルターと、
を有し、
前記開口部から当該開口部と対向する前記ボックス吸気口に向かうにつれて断面積が拡大する外形を有し、
前記本体に対して前記第１の面から一方へ突出するように連結される、前記（１）に記載の画像投影ユニット。
（４）
前記フィルターボックスは、前記本体のうち、前記吸気口が設けられた第１の面と、前記第１の面よりも面積が大きく、かつ、前記第１の面に連続する第２の面とを覆う形状であり、
前記本体の前記第１の面に連結される開口部と、
少なくとも前記本体の第２の面に対向する面に形成され、前記フィルターボックスの内部へ外気を通過させるボックス吸気口と、
前記ボックス吸気口に対応して設けられる前記ボックス側フィルターと、
を有する、前記（１）に記載の画像投影ユニット。
（５）
前記ボックス側フィルターの密度は、前記本体フィルターの密度よりも小さい、請求項前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の画像投影ユニット。
（６）
前記本体フィルターまたは前記ボックス側フィルターのうち少なくともいずれか一方は、凹凸が繰り返された折り曲げ構造を有するプリーツ状フィルターである、前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の画像投影ユニット。
（７）
前記フィルターボックスの内部にはファンが設けられる、前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の画像投影ユニット。
（８）
前記フィルターボックスと前記本体との接続状態に同期して、前記フィルターボックスの前記ファンが駆動される、前記（７）に記載の画像投影ユニット。
（９）
前記フィルターボックスと前記本体とは、電源供給可能に構成されている、前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の画像投影ユニット。
（１０）
前記フィルターボックスの内部には冷却機構が設けられる、前記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の画像投影ユニット。
（１１）
前記冷却機構は、前記フィルターボックスと前記本体との接続状態に同期して駆動され、
前記フィルターボックスと前記本体とが接続されているとき、前記フィルターボックスの前記冷却機構が駆動され、前記本体に設けられた本体冷却機構の駆動が低減される、前記（１０）に記載の画像投影ユニット。
（１２）
画像投影装置本体に対して着脱可能であり、
少なくとも前記本体の吸気口を覆い、前記本体の吸気口に設けられた本体フィルターの面積よりも総面積が広いフィルターを備える、フィルターボックス。

１ 画像投影ユニット
１０ プロジェクター
１１ 筐体
１２ 吸気口
１４ 排出口
２０ 構成部品
３０ 冷却ファン
４０ フィルター
４０ 本体フィルター
４５、１１５ プリーツ状フィルター
５０ 投射部
７１、７３ ファン
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ フィルターボックス
１０１ ボックス筐体
１０２ ボックス吸気口
１０２ｈ 孔
１０５ 開口部
１１０ ボックス側フィルター
１２０ ファン
１３０ 配線
１４０ 冷却機構

Claims (12)

1. 画像投影装置本体と、
   前記本体に対して着脱可能であり、少なくとも前記本体の吸気口を覆うフィルターボックスと、
   を含み、
   前記フィルターボックスに設けられるボックス側フィルターは、前記本体の前記吸気口に設けられた本体フィルターの面積よりも総面積が広い、画像投影ユニット。
2. 前記フィルターボックスは、
   略直方体形状であり、
   前記本体の前記吸気口が設けられた第１の面に連結される開口部と、
   前記開口部が設けられた面以外の面のうち少なくとも一部に形成され、前記フィルターボックスの内部へ外気を通過させるボックス吸気口と、
   前記ボックス吸気口に対応して設けられる前記ボックス側フィルターと、
   を有し、
   前記本体に対して前記第１の面から一方へ突出するように連結される、請求項１に記載の画像投影ユニット。
3. 前記フィルターボックスは、
   前記本体の前記吸気口が設けられた第１の面に連結される開口部と、
   少なくとも前記開口部が設けられた面と対向する面に形成され、前記フィルターボックスの内部へ外気を通過させるボックス吸気口と、
   前記ボックス吸気口に対応して設けられる前記ボックス側フィルターと、
   を有し、
   前記開口部から当該開口部と対向する前記ボックス吸気口に向かうにつれて断面積が拡大する外形を有し、
   前記本体に対して前記第１の面から一方へ突出するように連結される、請求項１に記載の画像投影ユニット。
4. 前記フィルターボックスは、前記本体のうち、前記吸気口が設けられた第１の面と、前記第１の面よりも面積が大きく、かつ、前記第１の面に連続する第２の面とを覆う形状であり、
   前記本体の前記第１の面に連結される開口部と、
   少なくとも前記本体の第２の面に対向する面に形成され、前記フィルターボックスの内部へ外気を通過させるボックス吸気口と、
   前記ボックス吸気口に対応して設けられる前記ボックス側フィルターと、
   を有する、請求項１に記載の画像投影ユニット。
5. 前記ボックス側フィルターの密度は、前記本体フィルターの密度よりも小さい、請求項１に記載の画像投影ユニット。
6. 前記本体フィルターまたは前記ボックス側フィルターのうち少なくともいずれか一方は、凹凸が繰り返された折り曲げ構造を有するプリーツ状フィルターである、請求項１に記載の画像投影ユニット。
7. 前記フィルターボックスの内部にはファンが設けられる、請求項１に記載の画像投影ユニット。
8. 前記フィルターボックスと前記本体との接続状態に同期して、前記フィルターボックスの前記ファンが駆動される、請求項７に記載の画像投影ユニット。
9. 前記フィルターボックスと前記本体とは、電源供給可能に構成されている、請求項１に記載の画像投影ユニット。
10. 前記フィルターボックスの内部には冷却機構が設けられる、請求項１に記載の画像投影ユニット。
11. 前記冷却機構は、前記フィルターボックスと前記本体との接続状態に同期して駆動され、
    前記フィルターボックスと前記本体とが接続されているとき、前記フィルターボックスの前記冷却機構が駆動され、前記本体に設けられた本体冷却機構の駆動が低減される、請求項１０に記載の画像投影ユニット。
12. 画像投影装置本体に対して着脱可能であり、
    少なくとも前記本体の吸気口を覆い、前記本体の吸気口に設けられた本体フィルターの面積よりも総面積が広いフィルターを備える、フィルターボックス。

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