(57)【要約】【課題】ファンによるセット外部からの吸気による塵埃の装置内部への侵入を防止し、塵埃がセット内部に潜入しても映像表示素子や光学部品に付着せず、良好な性能を長時間維持する投写型映像表示装置を提供する。【解決手段】空気の取り入れ側から順に機械的に大粒な塵埃の進入を遮蔽するプレフィルタと放電電極と対向電極で構成された塵埃帯電部と前記塵埃帯電部により帯電した塵埃を集塵する高圧電極と集塵電極とで構成した集塵部を設け、前記集塵部を通過した空気を機械的に吸塵する帯電したメインフィルタを配置し、吸い込んだ空気を送風する送風ファン備え、前記冷却用ファンにより前記照明光学系を構成する部材の一部及び映像表示素子を冷却する構成とする。冷却用のファンによる吸気で高圧電極表面の水分や塵埃を飛ばした後に電気集塵装置が可動するので異常放電の原因を取り除き電極の長寿命化を実現できる。【選択図】  図１
2009251133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射した光束を照明光学系により映像表示素子に入射させ該映像表示素子で変調することで得られた映像を投写レンズにより拡大投影する投写型映像表示装置で、空気の取り入れ側から順に電圧が印加される高圧側電極を設けた塵埃荷電部と前記塵埃荷電部により荷電した塵埃を集塵する集塵電極とを有する集塵部を配置し、前記集塵部を通過した空気を吸い込んで送風する送風機とを備え、前記送風機により発生した風により前記照明光学系を構成する部材の一部及び映像表示素子を冷却する投写型映像表示装置であって、
前記投写型映像表示装置の電源投入後の所定時間は、前記塵埃荷電部の前記高圧側電極に電圧を印加しない駆動制御方式を用いたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
光源から出射した光束を照明光学系により映像表示素子に入射させ該映像表示素子で変調することで得られた映像を投写レンズにより拡大投影する投写型映像表示装置で、空気の取り入れ側から順に第一の機械式塵埃除去フィルタを備え、電圧が印加される高圧側電極を設けた塵埃荷電部と前記塵埃荷電部により帯電した塵埃を集塵する集塵電極とを有する集塵部を備え、更に第二の機械式塵埃除去フィルタを配置し該第二の機械式塵埃除去フィルタを通過した空気を吸い込んで送風する送風機とを備え前記送風機により発生した風により前記照明光学系を構成する部材の一部及び映像表示素子を冷却する投写型映像表示装置であって、
前記投写型映像表示装置の電源投入後の所定時間は、前記塵埃荷電部の前記高圧側電極に電圧を印加しない駆動制御方式を用いたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項３】
光源から出射した光束を照明光学系により映像表示素子に入射させ該映像表示素子で変調することで得られた映像を投写レンズにより拡大投影する投写型映像表示装置で、空気の取り入れ側から順に第一の機械式塵埃除去フィルタを備え、電圧が印加される高圧側電極を設けた塵埃荷電部と前記塵埃荷電部により帯電した塵埃を集塵する集塵電極とを有する集塵部を備え、更に第二の静電塵埃除去フィルタを配置し、該第二の静電塵埃除去フィルタを通過した空気を吸い込んで送風する送風機とを備え前記送風機により発生した風により前記照明光学系を構成する部材の一部及び映像表示素子を冷却する投写型映像表示装置であって、
前記投写型映像表示装置の電源投入後の所定時間は、前記塵埃荷電部の前記高圧側電極に電圧を印加しない駆動制御方式を用いたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示素子と照明光学系を具備し、該照明光学系により得られた光束を映像表示素子により変調しスクリーン上に映像を投影する投写型映像表示装置、例えば、液晶プロジェクタ装置や、反射式映像表示プロジェクタ装置に関し、特に、照明光学系と映像表示素子を冷却するための空気取り込み口に電気的集塵装置と機械式塵埃除去フィルタ或いは機械式塵埃除去フィルタと静電塵埃除去フィルタ併設した投写型映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投写型映像表示装置は、光源から出射した光束を照明光学系により映像表示素子である液晶パネル又は反射型液晶パネル、反射型映像表示素子で変調することで得られた映像を投写レンズにより拡大投影する構成であるため、高輝度な光源を必要とする。更に前述の映像表示素子及び照明光学系を構成する所謂光学部品は小型であるため入射光束の面パワー密度が大きくなる。このために、例えば映像表示素子を液晶パネルとした場合には液晶パネルと偏光板あるいは光学部品へ光が吸収され発熱する。更に、光源で発生する熱についてもセット外部に取り出す必要があった。このため従来から特許文献１に記載されているようにモータによってファンを回転させて外気をセット内部に吸気し、前述した光学部品の発熱や光源の熱をセット外部に放出していた。この時、セット外の空気を吸気してセット内部に送風する場合、セット外の塵埃が装置に入り込んでします恐れがあり通常は塵埃除去フィルタを設け構成していた。
【０００３】
更にファンによる吸気で塵埃が入り込むのを防止しつつ気流に対する抵抗を生じさせない集塵送風装置及びこれを備えた投写型映像表示装置として特許文献２に記載された構成のものも提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２２０６５号公報
【特許文献２】特開２００５−９５８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１に記載された塵埃除去フィルタの捕捉効率を向上させるためにはフィルタの開口部分の幅を液晶パネルの画素サイズ（７〜１３μｍ）の半分程度にする必要があるが、空気の流れに対して抵抗（圧損が大きくなる）となり放熱効率が低下すると言う問題点がある。
【０００６】
更に特許文献２に記載された集塵送風装置では塵埃除去フィルタの代わりに電気的な集塵手段を設けることで圧損を低減した構成の送風装置を提案している。この電気集塵手段を設けた送風装置では一方側電極によりイオン化された塵埃はメッシュ状の他方電極でクーロン力により吸引され吸着するが、補足率を向上するため電極間隔，形状や印加電圧をパラメータとして最適化されるが、大きさや成分が異なる塵埃を１００％捕捉することは極めて困難である。更に一方側電極は針状の電極で数（ｋｖ）から数十（ｋｖ）の電圧を印加しコロナ放電させるため、周囲の湿度などの変化で安定的な放電が成されなくなり電極が磨耗すると言う課題がある。
【０００７】
本発明は、上記の従来技術に鑑み、安定的に長期間に亘ってファンによるセット外部からの吸気により塵埃が装置内部に入り込むことを防止しつつ、好適な性能が維持できる投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の投写型映像表示装置は、空気の取り入れ側から順に機械的に大粒な塵埃の進入を遮蔽するプレフィルタと放電電極と対向電極で構成された塵埃帯電部と前記塵埃帯電部により帯電した塵埃を集塵する高圧電極と集塵電極とで構成した集塵部を配し、前記集塵部を通過した空気を機械的に吸塵する帯電したメインフィルタを配置し、吸い込んだ空気を送風する遠心式送風機とを備え、前記遠心式送風機により発生した風により前記照明光学系を構成する部材の一部及び映像表示素子を冷却する構成とする。
【０００９】
更に、投写型映像表示装置の電源投入後の所定時間は、高圧電極に電圧を印加しない駆動制御方式を採用することで筐体内部に取り込む外気の流れ（風流）により高圧電極表面の水分や塵埃等を乾燥もしくは飛ばすことで、異常放電の原因を取り除き電極の長寿命化を実現するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷却用のファンによる吸気で高圧電極表面の水分や塵埃を飛ばした後に電気集塵装置が可動するので異常放電の原因を取り除き電極の長寿命化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図において、共通な機能を有する要素には同一な符号を付して示し、一度説明したものについてはその説明を省略する。
【００１２】
図１本実施形態の原理を判り易くによる説明するための原理図である。セット本体に設けた機械式の塵埃除去フィルタ１（プレフィルタ）により空気中に浮遊する塵埃ａのうち比較的寸法の大きい（例えば５００μｍ以上）塵埃を遮断する。次に帯電部６−１に設けた高圧電源８の正極（高圧）側電極３とその負極（アース）側電極２−１の間でコロナ放電を発生させ塵埃ｂを正に荷電させ、コレクタ部６−２には高圧電源９の正極（高圧）側電極４とコレクタ電極２−２を設けた構成とする。前述の帯電部６−１を通過することで正に荷電した塵埃ｂは高圧電極４に反発するとともに正電荷によるクーロン力によりコレクタ電極２−２に吸着する。
【００１３】
高圧電極３は表面に水分や塵埃などの空気に対して誘電率が大きな物質が付着し負極（アース）側電極２−１との絶縁距離が短くなると異常放電が発生し電極の磨耗や断線が生じ寿命の低下を招く。そこで本願発明に基づく実施例では、セット本体が稼動しても所定の時間が経過した後に電気集塵装置が駆動するように遅延制御し、冷却用のファンによる吸気で高圧電極表面の水分や塵埃を飛ばした後に電気集塵装置が可動するので、異常放電の原因を取り除き電極の長寿命化を実現できる。
【００１４】
更に最終段に備えた機械式の塵埃除去フィルタ５（メインフィルタ）により吸引した空気の塵埃を除去し、遠心式送風機により照明光学系を構成する部材の一部及び映像表示素子を冷却する構成とする。この時、機械式塵埃除去フィルタ５には静電型のフィルタを用いる事で更に集塵効率を向上させることができることは言うまでも無い。
【００１５】
図２は本発明の実施例１としての集塵装置（電気式集塵装置と機械式塵埃除去フィルタの組み合わせ）１０の全体構成を示す配置図である。セット内部に外部電源回路１１を併設している。図１では機械式の塵埃除去フィルタ１をセットと一体化して設けると説明したが、別体として取り外し可能とし顧客が必要に応じて取り外し掃除するなどのメンテナンスを実施するよう構成することもある。
【００１６】
以上本願発明の集塵装置の構成について説明した。次に冷却用ファンを含めたセット内部の照明光学系の配置及び作用について図３及び図４を用いて説明する。
【００１７】
図３において、光源ユニット１０１から出射した光束は、ＵＶカットフィルタ１０２で紫外線をカットされ、インテグレータとしての一対のマルチレンズアレイ１０３ａ・１０３ｂに入射する。なお、通常、紫外線カットは、他の光学素子でも行うが、赤外線カットも含め、本発明の要点ではないので詳しい記載を省略する。
【００１８】
マルチレンズアレイ１０３ａ・１０３ｂには、凸レンズ（セル）が二次元状に配置されており、マルチレンズアレイ１０３ａに入射した光束は、マルチレンズアレイ１０３ｂの各セルに光源像を二次元状に形成する。それぞれ集光した光源像は、偏光変換素子１０４で自然光は振動方向が一定方向の直線偏光に変換される。これは、後述する映像表示素子１２２ａ・１２２ｂ・１２２ｃが、振動方向が一定方向の直線偏光のみしか通過させないからである。マルチレンズアレイ１０３ａ・１０３ｂで二次元状に分割された光源像は、重畳作用を有する重畳レンズ１０５により、映像表示素子１２２ａ・１２２ｂ・１２２ｃの映像表示面に重畳される。
【００１９】
なお、重畳レンズ１０５と映像表示素子１２２ａ・１２２ｂ・１２２ｃの間にある色分解光学系で、赤色・緑色・青色の３色に分解される。
【００２０】
重畳レンズ１０５を通り全反射ミラー１０６ａで光路折り返された偏向方向が一定の光束は、先ず、第１のダイクロイックミラー１０７ａによって、青色の光束が透過し、赤色と緑色が反射される。青色の光束は全反射ミラー１０６ｂで反射されコンデンサレンズ１０８ｂを経て青色用の映像表示素子１２２ｂに照射される。赤色と緑色は、第２のダイクロイックミラー１０７ｂによって、緑色の光束が反射し、赤色が透過する。緑色の光束はコンデンサレンズ１０８ａを経て緑色用の映像表示素子１２２ａに照射される。赤色の光束は、全反射ミラー１０６ｃ・１０６ｄで反射されコンデンサレンズ１０８ｃを経て赤色用の映像表示素子１１２ｃに照射される。なお、赤色の光路はその光路長が青色や緑色より長いので、リレーレンズ１０９・１１０を用いてさらに写像されている。
【００２１】
青色用の映像表示素子１２２ｂと、緑色用の映像表示素子１２２ａと、赤色用の映像表示素子１２２ｃに照射された各光束は、クロスプリズム１１１により色合成され、投射レンズ１２０に入射する構成となっている。
【００２２】
なお、以上の照明光学系の原理説明において、実際の照明光学系に存在する所定の偏光光線以外の光線をカットする偏光板や、各色の偏光光線の振動方向を制御する位相差板についてはここでは説明を省略する。
【００２３】
図３は冷却ファン１１２ｂ（図示せず）をセットに対して縦置きにした場合の構成を示す配置図で、セット本体に取り付けられた機械式の塵埃除去フィルタ１と集塵装置（電気式集塵装置と機械式塵埃除去フィルタの組み合わせ）１０を通過した空気は冷却ファン１１２ｂ（図示せず）によりダクト１１３を通して映像表示素子や偏向板（図示せず）を冷却する。ここでは集塵装置１０はセット内部に設けた電源回路から必要な電力を供給されるように図示しているが、集塵装置１０と一体の構成としてもよい。
【００２４】
次に図４は冷却ファン１１２ａをセットに対して横置きにした場合の構成を示す配置図で、図３に示した実施例と同様にセット本体に取り付けられた機械式の塵埃除去フィルタ１と集塵装置（電気式集塵装置と機械式塵埃除去フィルタの組み合わせ）１０を通過した空気は冷却ファン１１２ｂ（図示せず）によりダクト１１３を通して映像表示素子や偏向板（図示せず）を冷却する。
【００２５】
図５は本願発明の集塵装置１０と送風ファン１１２ｂ（図示せず）、１１２ａ（図示せず）及びダクト１１３が照明光学系の主要部品である映像表示素子１２２ｃ、１２２ｂ、１２２ａ及びクロスプリズム（図示せず）に対してどのように配置されているかを示す具体的な実施例を示す図である。
【００２６】
セット外部から塵埃を含んだ空気を集塵装置１０により集塵しセット内部に取り込み、送風ファン１１２ａ,１１２ｂ（図示せず）によりダクト１１３を通して送風し照明光学系の主要部品を冷却する。
【００２７】
具体的には、セットに一体形成したプレフィルタにより機械的に空気中に浮遊する塵埃ａのうち比較的寸法の大きい（例えば５００μｍ以上）塵埃を遮断する。ついで集塵装置１０の内部では、図１を用いて基本原理を説明したように正極（高圧）側電極３とその負極（アース）側電極２の間でコロナ放電を発生させ塵埃ｂを正に荷電させ、コレクタ部に設けた正極（高圧）側電極４とコレクタ電極２により正に荷電した塵埃を高圧電極４に反発するとともに正電荷によるクーロン力によりコレクタ電極２に吸着させる。
【００２８】
更に静電型の塵埃除去フィルタ５（メインフィルタ）を最終段に配置し吸引した空気の塵埃を除去し、送風ファン１１２ａ,１１２ｂ（図示せず）より照明光学系を構成する部材の一部及び映像表示素子を冷却する構成とした図１に示した構成の原理図を元にして、試作機を作成し効果を検証した。
【００２９】
一方、正極（高圧）側電極３は表面に水分や塵埃などの空気に対して誘電率が大きな物質が付着し負極（アース）側電極２−１との絶縁距離が短くなると異常放電が発生し電極の磨耗や断線が生じ寿命の低下を招く。
【００３０】
そこで本願発明に基づく実施例では、図６（ａ）に示したようにセット本体が稼動（映像が表示される状態）しても所定の時間が経過した後に電気集塵装置が駆動するように遅延制御し、冷却用のファンによる吸気で高圧電極表面の水分や塵埃を飛ばした後に電気集塵装置が可動するので、異常放電の原因を取り除き電極の長寿命化を実現できる。
【００３１】
また、図６（ｂ）に示したようにセットの本体の稼動（映像が表示される状態）を停止したあとにも所定時間冷却用のファンを駆動させ吸気で高圧電極表面の水分や塵埃を飛ばして異常放電の発生確率が低減できることは言うまでもない。
【００３２】
更に、図６（ａ）2示した遅延時間ｔ１と稼働時間Ｔ１の関係は後段に設けた機械式塵埃除去フィルタ５の防塵性能維持時間Ｔ２と集塵装置全体の防塵性能維持時間Ｔ３の関係から決められることが望ましい。
【００３３】
例えば、集塵装置全体の防塵性能維持時間Ｔ３を４００００（ｈ）とし、機械式塵埃除去フィルタ５の防塵性能維持時間Ｔ２を１０００（ｈ）とした場合には、前述の遅延時間ｔ１と稼働時間Ｔ１の関係は１：４０であれば最も効率が良くなるが一回当たりの顧客の使用時間不明であるので、ｔ１の設定のため発明者らは前述の効果が得られる時間を実験により検証した。
【００３４】
付着した物質や水分量にもよるが最低でも１０（ｓ）以上願わしくは２（min）以上の遅延時間設定で正極（高圧）側電極３の寿命が伸びることが判明した。発明者らの検証実験では条件にもよるが遅延時間ｔ１を５(min)と設定することで正極（高圧）側電極の寿命が１．３倍以上になることを確認した。
【００３５】
なお、上述の実施例の説明では、図６(ａ)(ｂ)に示すように、遅延時間ｔ１の期間には、電気集塵装置が駆動されないようにしている。
【００３６】
これは、図１でも示したが、電気集塵装置の高圧電極３は表面に水分や塵埃などの空気に対して誘電率が大きな物質が付着し負極（アース）側電極２−１との絶縁距離が短くなり、異常放電が発生して、電極の磨耗や断線が生じることを改善するにあたり、前記遅延時間ｔ１の期間に冷却用のファンによる吸気で高圧電極３の表面の水分や塵埃を飛ばすようにすることを狙うものである。
【００３７】
従って、例えば、このｔ１の期間の後に電気集塵装置が可動するので、水分や塵埃などの空気に対して誘電率が大きな物質が、電気集塵装置の高圧電極３から、例えば冷却用のファンの吸気などによって、吹き飛ばしたり、取り除くことが可能となり、高圧電極３について異常放電が発生することを従来よりも低減することが出来るようになるものである。
【００３８】
従って、前記異常放電の発生を低減するにあたっては、上述のｔ１の期間において、前記高圧電極３に電圧が印加されないようにすることが比較的単純な電圧の印加の制御方法である。但し、これに限定されるものではなく、前記にて説明した異常放電の発生を低減出来る電圧の大きさ、値であれば、本発明の狙う構成を達成することが出来るものである。これらの異常放電の発生を低減出来る電圧の大きさ、値については、高圧電極３と例えば負極（アース）側電極２−１などの異常放電を発生する導電体などの間の距離を考慮して、凡そ設定するものであっても良い。
【００３９】
例えば、高圧電極３と例えば負極側電極２−１などの異常放電を発生する導電体などの間の距離から放電が開始される電圧の大きさ、値として、理論的、経験的に知られている値を放電開始電圧として、湿度や環境的な諸条件を考慮した上で、前記放電開始電圧の値に対して、７０％以下から零(ｖ)の電圧を印加する電圧としても良い。但し、更に諸条件を考慮して、前記放電開始電圧の値の５０％以下の電圧を印加するものであっても良い。なお、もっと、余裕を見積もるのであれば、前記放電開始電圧の値の３０％以下の電圧を印加する電圧としても良い。
【００４０】
また、電圧の印加の仕方においても、図６(ａ)(ｂ)に示すように、遅延時間ｔ１の期間を経過した後に、立ち上がるような仕方に限定されるものではなく、漸次印加される電圧が大きくなるものであっても問題ないものである。
【００４１】
従って、図６(ａ)(ｂ)には示されてはいないが、図６(ａ)(ｂ)のような特性図にて示したならば、曲線的な変化にて、印加される電圧の大きさ、値が大きくなるものであっても良い、
ここで、前述の曲線的な変化とは、例えばＹ＝Ｘのｎ乗の関数(ｎは任意の実数)、対数関数、指数関数や、これらの組み合わせ、若しくは、漸次、値が大きくなるように定義された任意の関数であってもよい。
【００４２】
または、離散的に値が大きくなる、階段状に変化するものであってよい。更には、Ｙ＝ａＸに代表される線形の関数で値が大きくなるものや、ある期間では、値を一定に保つものや、場合によっては、値が減少するようになるものであってもよい。そして、前述の関数などの変化を組合わせたものによって得られるように、前記印加される電圧の大きさ、値が変化するものであってもよいものである。
【００４３】
いずれにしても、図６(ａ)(ｂ)に示すような電圧の印加の状態だけに限定されないものであり、前記にて説明した異常放電の発生を低減出来るようにするものであれば、本発明の想定する範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態の原理説明図である。
【図２】本発明の実施例としての集塵装置の全体構成を示す構成図である。
【図３】本発明の投写型映像表示装置の実施例の構成を示す構成図である。
【図４】本発明の投写型映像表示装置の実施例の構成を示す構成図である。
【図５】本発明の実施例としての集塵装置を含めた主要部の構成を示す構成図である。
【図６】本発明の実施例としての集塵装置を駆動するタイムチャートの一例
【符号の説明】
【００４５】
１…機械式塵埃除去フィルタ，２−１…アース側電極，２−２…コレクタ電極，
３…正極側電極，４…正極側電極，５…機械式塵埃除去フィルタ，６−１…帯電部，６−２…コレクタ部，８…高圧電源，９…高圧電源，１０…集塵装置，１１…外部電源，１１２ａ…送風ファン，１１２ｂ…送風ファン，１２０…投写レンズ、１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ…映像表示素子、１０１…光源ユニット、１０２…ＵＶカットフィルタ、１０３…マルチレンズアレイ、１０４…偏光変換素子、１０５…重畳レンズ、１０６…全反射ミラー、１０７…ダイクロイックミラー、１０８…コンデンサレンズ、１０９、１１０…リレーレンズ、１１１…クロスプリズム。
１１３…ダクト，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…フレーム，２１…後面筐体，２２…前面筐体，２３…補強プレート，１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ…透過型液晶パネル，１２６，１２７，１２８…入射側偏光板。
【図１】
2009251133.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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