专利名称：过滤单元以及投射型显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用了装卸式卷绕过滤器的过滤单元、以及采用了该过滤单元的投射
型显示装置。
背景技术：
投影仪等投射型显示装置在从家庭影院(home-theater)到商用的各种场景 (scene)中使用。投射型显示装置具有液晶面板或DMD(数字微镜器件，digital mirror device)等图像显示元件，是将来自灯等光源的强力光会聚至图像显示元件、并放大投射根 据输入图像信号对该光进行调制而形成的光学图像的装置。对于暴露在强力的光下的图像 显示元件、光源自身、装置电源等，如果不进行适当的冷却的话则有可能被热破坏。因此，在 投射型显示装置中一般使用能够得到强冷却效果的冷却风扇朝装置内送风。但是，当通过冷却风扇的送风能够形成空气流时，空气中的灰尘也侵入装置内，因 此需要在进气口设置过滤器从而除去灰尘。但是，如果灰尘蓄积于该过滤器的话则冷却效 果下降，因此在很多投射型显示装置中都采用装卸式卷绕过滤器。在使用装卸式卷绕过滤器的情况下，当在过滤器蓄积有预定量的灰尘时就卷绕过 滤器，由此能够使冷却效果始终保持恒定。但是，由于能够卷绕的过滤器的长度是确定的， 因此在过滤器完全卷绕之后需要进行更换。为了获知更换过滤器的时间基准，需要检测过 滤器的使用量或者残余量。例如日本特开2008-309913号公报中公开了这种构成为能够检测过滤器卷绕时 的过滤器移动量的过滤器装置。图8是示出该过滤器装置的基本结构的主视图。图9是该 过滤器装置的齿轮基座部(gear base)的立体图。但是，图8、图9均省略了一部分进行图
7J\ o该过滤器装置由过滤单元60和齿轮基座部61构成。过滤单元60具有过滤器保持 部62、开口部63、开口壁64、通风口 65、以及卷绕轴侧连结部66，且装配有过滤器滤筒67。 齿轮基座部61具有齿轮马达68、驱动轴侧连结部69、磁铁70、以及磁传感器71。磁铁70 设在驱动轴侧连结部69的外周侧的预定位置。磁传感器71检测伴随着磁铁70的旋转的 磁力的变化。对于该结构，利用磁铁70和磁传感器71检测驱动轴侧连结部69的旋转，并根据 与磁传感器70的检测信号对应的旋转量检测过滤器卷绕时的过滤器移动量。通过对伴随 着过滤器的卷绕检测到的过滤器移动量进行总计计算当前的过滤器的使用量。但是，在利用磁传感器71检测到的过滤器移动量和实际的过滤器移动量之间通 常存在若干误差。例如，过滤器滤筒67中的过滤器的卷绕状态会产生若干松弛。因此，当 将过滤器卷起来时，会在经由卷绕轴侧连结部66传递的驱动轴侧连结部69的旋转量与过 滤器的移动量之间产生若干差异。由于磁传感器71的检测输出与驱动轴侧连结部69的旋 转量成比例，因此磁传感器71检测到的过滤器移动量和实际的过滤器移动量并不准确地 对应。这种误差在对过滤器移动量进行总计时被放大。
并且，日本特开2008-309913号公报中并未记载对基于磁传感器71的检测结果和 过滤器的使用量准确地赋予关系的最佳的方法。
发明内容
本发明就是为了解决这种课题而做出的，其目的在于，提供一种能够稳定且高精 度地检测装卸式卷绕过滤器的使用量的过滤单元，以及采用了该过滤单元的投射型显示装置。为了解决上述课题，本发明的过滤单元具有供给轴，卷装有卷绕式过滤器的未使 用部；卷扬轴，从所述过滤器供给轴将所述过滤器卷起；马达，旋转驱动所述卷扬轴，以便 将所述过滤器卷起；过滤器装置框体，收纳所述供给轴和所述卷扬轴，且在所述两个轴之间 具有使所述过滤器露出的开口部；旋转检测用图案，与所述过滤器的由卷起引起的移动联 动地旋转，且在其旋转的周方向以一定的间隔配置；图案传感器，检测所述旋转检测图案的 旋转，并输出振幅随着所述一定的间隔变动的检测信号；以及过滤器使用量检测部，根据所 述检测信号的振幅变动的周期与卷绕于所述卷扬轴的所述过滤器的量之间的对应，检测所 述过滤器的使用量。根据该结构，图案传感器所输出的检测信号的振幅变动的周期与卷扬轴中的过滤 器的卷绕量、从而与过滤器的使用量一一对应。因此，能够直接从图案传感器的检测信号获 知过滤器的使用量，无论过滤器的使用量如何都能够高精度地检测过滤器位置。这是因为， 能够避免通过对每次进行卷起时检测的过滤器移动量进行总计而导致的过滤器移动量计 量的误差的累积。
图1是示出本发明的实施方式中的投射型显示装置的整体平面结构的剖视图。图2是示出该投射型显示装置中的过滤单元的构造的剖视图。图3是示出该投射型显示装置中的过滤器送进机构的概要结构的主视图。图4是示出该投射型显示装置中的过滤单元的其他结构的概要剖视图。图5A是示出随着过滤器的卷绕，过滤器供给轴以及过滤器卷扬轴的过滤器的卷 绕直径的变化的俯视图。图5B是示出随着过滤器的卷绕，利用光电传感器检测到的信号的脉冲宽度的变 化的波形图。图6是示出检测脉冲宽度和过滤器使用量之间的关系的表格的图。图7是示出过滤器送进机构的控制系统的结构的框图。图8是示出现有例的过滤单元的基本结构的主视图。图9是该过滤单元的齿轮基座部的立体图。
具体实施例方式本发明的过滤单元以上述结构作为基本结构，能够采用以下的方式。S卩，能够形成为下述结构上述旋转检测用图案由齿轮形成，上述图案传感器是检 测上述齿轮的凹凸的光电传感器。
并且，上述过滤器使用量检测部具有表示上述图案传感器所输出的上述检测信号 与过滤器使用量之间的对应关系的表格，能够形成为使用上述表格的数据，根据随着上述 旋转检测用图案的旋转从上述图案传感器输出的上述检测信号检测过滤器使用量的结构。本发明的投射型显示装置能够形成为具有以下部分的结构光源部；图像形成 部，对来自上述光源部的光进行调制从而形成图像；投射光学系统，放大投射所形成的上述 图像；框体，收纳这些要素；进气口和排气口，设于上述框体；送风部，通过上述进气口和排 气口吸入或者排出空气；以及上述结构的过滤单元，配置于上述进气口。(实施方式)以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出本实施方式中的投射 型显示装置的整体平面结构的剖视图。本实施方式涉及投射型显示装置所采用的过滤单元 中的过滤器的使用量或者残余量的检测。因此，由于光学系统的结构并不限定于特定的结 构，因此本实施方式所示的光学系统是普通的光学系统，在以下的说明中仅简单地提及。在图1中，利用反射镜2使从作为光源的灯1射出的光朝前方射出，射入光学单元 3，经分色镜4、5、全反射镜6、7、8分离成红色、绿色、蓝色的光。利用作为图像显示元件的液晶灯泡(light bulbs)根据来自外部的输入信号(未 图示)对分离后的各种颜色的光进行强度调制。这些光通过具有分色反射膜10R、10B的合 成棱镜11被合成到一条光路上，并射入投射透镜12。该投射透镜12设计成通过窗部件13 将液晶灯泡9R、9G、9B的图像放大投射到配置在装置前方的屏幕(未图示)。利用与光学单元3邻接设置的进气风扇14从设于框体15的侧面的框体进气口 16 将外部气体(温度比较低的空气)导入装置内。利用进气风扇14吸入的外部气体经由过 滤单元17内的过滤器18被引导到进气管19，进而被引导到与风扇排气口密接配置的光学 单元管20。在光学单元管20中，在相当于上述液晶灯泡9R、9G、9B的下部的位置分别设有蓝 色用开口、绿色用开口、红色用开口(未图示)。从这些开口吹出的空气在夺取液晶灯泡9R、 9G、9B的热之后通过排气风扇21被排出。在该过程中，排出的空气夺取灯1及其外围机构 部件、电源单元22的热。在这种冷却的过程中，与外部气体一起被吸入的外部的粉尘附着于液晶面板外围 或光源部，结果，有时会产生引起亮度的早期劣化，或者在投射图像中产生色相不均性等不 良情况。为了防止这些不良情况，面对框体进气口 16设置过滤单元17。控制电路部23作为与投射型显示装置的动作整体有关的控制功能的一部分具有 对过滤单元17的动作进行控制的功能。用于收集用于对过滤单元17的动作进行控制的数 据的传感器的检测输出被输入控制电路部23，控制电路部23根据该传感器的输出对过滤 单元17进行控制。下面，参照图2对过滤单元17的构造进行说明。图2是将过滤单元17放大进行 表示的平面形状的剖视图。过滤单元17含有粉尘捕捉部、过滤器送进机构、以及过滤器速 度检测部。粉尘捕捉部由过滤器供给轴24、过滤器卷扬轴25、以及牵张架设在两个轴之间的 过滤器18构成。过滤器18以卷筒形态装配，未使用部由过滤器供给轴24保持。这些部件 被收纳于具有与过滤器送进机构连结的连结部的小型框体26。
小型框体26在过滤器供给轴24和过滤器卷扬轴25之间具有开口部27，该开口 部27的大小与框体进气口 16的大小大致相同，用于使来自框体进气口 16的空气流入。进 而，在过滤器供给轴24和过滤器卷扬轴25之间配置有对过滤器18进行引导的中继旋转轴 28、29以及过滤器联动轴30。过滤器送进机构由含有马达的驱动部、以及过滤器供给轴24和过滤器卷扬轴25 与驱动部之间的连结部构成。图3是示出过滤器送进机构的概要结构的主视图。如图3所示，在过滤器卷扬轴25的端部设有凹部25a，连结部31插入该凹部25a 而连结。通过该连结部31，收纳过滤器18的小型框体26能够相对于装置主体进行装卸。 齿轮33经由轴32固定于连结部31。该齿轮33经由小型齿轮34与步进马达单元35连接。如图2所示，过滤器速度检测部具有按压弹簧36，该按压弹簧36与在过滤器联动 轴30上行驶的过滤器18密接。由此，当过滤器18被卷起时，与过滤器18的动作可靠地对 应，过滤器联动轴30随着过滤器18的移动而旋转。根据该结构，过滤器联动轴30的旋转 始终与过滤器移动量对应。如图3所示，在从小型框体26的底部突出的过滤器联动轴30的端部设有旋转检 测反射图案37。作为图案传感器的光电传感器38以与旋转检测反射图案37对置的方式固 定于装置主体壁39。光电传感器33能够以光学方式对检测反射图案37进行检测，并根据 该检测信号计量过滤器18的移动量。旋转检测反射图案37具有基本上在过滤器联动轴30的旋转的周方向以一定的间 隔配置的图案。因此，随着过滤器联动轴30的旋转，对旋转检测反射图案37进行检测的光 电传感器33的输出信号形成振幅根据旋转检测反射图案37的配置的一定间隔而变化的一 定周期(宽度)的脉冲状的波形。该脉冲状波形的周期根据过滤器联动轴30的旋转速度变化。过滤器速度检测部能够以图4所示的方式构成。图4是示出装卸式的过滤单元的 概要结构的图。该过滤单元具有与图2所示的过滤单元基本相同的结构。S卩，通过经由驱动 轴41传递由卷绕马达40产生的一定速度的驱动力来进行过滤器卷扬轴25的驱动。在从 过滤器供给轴24拉出的过滤器18的卷绕路径中配置有被过滤器按压的过滤器联动轴30。在过滤器联动轴30上，代替图3的结构中的旋转检测反射图案37，安装有齿轮 42，该齿轮42与过滤器18的卷绕一起旋转。面对齿轮42配置光电传感器43从而形成光 断续器，以检测齿轮42的峰部和谷部。即，随着齿轮42的旋转，光电传感器43根据齿轮42 的峰部和谷部输出高(High)、低(Low)的脉冲信号，并供给到控制电路部23。在图2或者图4所示的结构的过滤单元中，当卷绕于过滤器卷扬轴25的过滤器18 的量变化时，卷在过滤器卷扬轴25的过滤器18的卷绕直径变化。因此，当使过滤器卷扬轴 25以一定速度旋转时，过滤器18的卷绕速度根据卷绕直径变化。如果概念性地表现过滤器18的卷绕速度与光电传感器43输出的检测脉冲信号之 间的关系的话，则如图5A、5B所示。图5A示出随着过滤器18的卷绕，过滤器供给轴24和 过滤器卷扬轴25上的过滤器18的卷绕直径的变化。(a)是卷绕开始时的状态，(b)是卷绕 快要结束时的状态。图5B示出随着过滤器18的卷绕，利用光电传感器43检测到的脉冲信 号的宽度(检测脉冲宽度)的变化。(a)与图5A(a)的卷绕开始时的状态对应，(b)与图 5A(b)的卷绕快要结束时的状态对应。
从这些图可以理解，由于过滤器卷扬轴25以一定速度旋转，因此卷绕快要结束时 的检测脉冲宽度比卷绕开始时的检测脉冲宽度小。因此，该检测脉冲宽度与过滤器18的 卷绕量之间的关系唯一地确定，通过准备预先对二者赋予对应关系的脉冲宽度/使用量表 格，能够直接从检测脉冲宽度获知过滤器18的使用量。图6中示出这种脉冲宽度/使用量表格的一例。该表格是通过预先计算与检测脉 冲宽度对应的过滤器18的使用量而制作的。过滤器18的卷绕马达40的驱动或使用量的 显示由设在图1所示的控制电路部23内的过滤器控制系统控制，该控制根据来自光电传感 器43的检测脉冲以及脉冲宽度/使用量表格进行。在以上述方式构成的投射型显示装置中，当通过长时间的运转成为在过滤器18 堆积有粉尘的状态时，为了消除妨碍通气的状态，进行将位于开口部27的过滤器18的污垢 部分置换成未使用部分的更新动作。作为进行更新的预定的条件，应用利用计时器(timer) 计量的过滤单元17的累积使用时间、或者利用风量传感器检测到的过滤器网眼堵塞的状态等。更新动作通过使过滤器卷扬轴25朝图2的箭头方向转动而进行。通过该动作，过 滤器18中的位于开口部27的堆积有尘埃的部分被送进到过滤器卷扬轴25侧，过滤器18 中的未使用的部分移动到开口部27的对置位置。通过反复进行这种更新动作，过滤器供给轴24上的过滤器18的残余量减少，在不 能朝过滤器卷扬轴25移动的时刻，需要更换过滤器18。为此，需要根据过滤器18的使用量 或者残余量获知更换过滤器18的时期的基准。根据本实施方式，如上所述，能够利用由旋 转检测反射图案37和齿轮42等构成的旋转检测用图案和由光电传感器43等构成的图案 传感器高精度地计量过滤器18的使用量。由此，能够准确地获知更换过滤器18的时期。下面，参照图7对投射型显示装置的过滤器控制系统的结构进行详细说明。图7是 示出用于对图4所示的结构的过滤单元进行控制的过滤器控制系统50的结构的框图。该 过滤器控制系统50构成为使用来自光电传感器43的检测信号和脉冲宽度/使用量表格54 利用控制部51对马达控制部52和显示部53的动作进行控制。马达控制部52根据来自控制部51的命令对过滤器卷绕马达40的驱动进行控制。 显示部53根据来自控制部51的信号显示过滤器18的使用量等。如上所述，脉冲宽度/使 用量表格54具有根据齿轮42的旋转示出光电传感器43检测到的脉冲信号的宽度与过滤 器18的使用量之间的关系的数据。当从控制部51对马达控制部52要求卷绕过滤器18时，马达控制部53以一定的 旋转速度驱动过滤器卷绕马达40。通过过滤器卷绕马达40旋转，利用一定的旋转速度的过 滤器卷扬轴卷绕过滤器18。伴随与此，利用光电传感器43检测位于过滤器18的卷绕路径 的齿轮8的旋转，从而过滤器18的卷绕速度被转换成脉冲信号并被传递到控制部51。控制部51使用检测脉冲宽度和脉冲宽度/使用量表格54检测预先与脉冲宽度对 应的过滤器18的使用量。检测到的使用量通过显示部53显示给使用者。在上述结构的过滤单元中，光电传感器43所输出的检测脉冲宽度与过滤器卷扬 轴25中的过滤器18的卷绕直径、进而与过滤器18的使用量一一对应。因此，能够直接从 光电传感器43的检测信号获知过滤器的使用量，不需要每次卷绕过滤器时都检测过滤器 移动量并计算总和。因此，能够避免由过滤器移动量计量的误差的累积导致的过滤器的使用量计算的精度降低，能够准确地检测过滤器的使用量，能够特别准确地获知过滤器更换 时期。 以上，根据优选实施方式对本发明进行了说明，但是，本发明的过滤单元以及投射 型显示装置并不限定于上述结构，从上述实施方式的结构实施各种修正和变更后的结构也 包含在本发明的范围内。
权利要求
一种过滤单元，其特征在于，具有供给轴，卷装有卷绕式过滤器的未使用部；卷扬轴，从所述过滤器供给轴将所述过滤器卷起；马达，旋转驱动所述卷扬轴，以便将所述过滤器卷起；过滤器装置框体，收纳所述供给轴和所述卷扬轴，且在所述两个轴之间具有使所述过滤器露出的开口部；旋转检测用图案，与所述过滤器的由卷起引起的移动联动地旋转，且在其旋转的周方向以一定的间隔配置；图案传感器，检测所述旋转检测图案的旋转，并输出振幅随着所述一定的间隔变动的检测信号；以及过滤器使用量检测部，根据所述检测信号的振幅变动的周期与卷绕于所述卷扬轴的所述过滤器的量之间的对应，检测所述过滤器的使用量。
2.根据权利要求1所述的过滤单元，其特征在于，所述旋转检测用图案由齿轮构成，所述图案传感器由检测所述齿轮的凹凸的光电传感 器构成。
3.根据权利要求1所述的过滤单元，其特征在于，所述过滤器使用量检测部具有表示所述图案传感器所输出的所述检测信号与过滤器 使用量之间的对应关系的表格，并使用所述表格的数据，根据随着所述旋转检测用图案的 旋转从所述图案传感器输出的所述检测信号检测过滤器使用量。
4.一种投射型显示装置，其特征在于，具有 光源部；图像形成部，对来自所述光源部的光进行调制从而形成图像； 投射光学系统，放大投射所形成的所述图像； 框体，收纳这些要素； 进气口和排气口，设于所述框体；送风部，通过所述进气口和排气口吸入或者排出空气；以及 权利要求1所述的过滤单元，配置于所述进气口。
全文摘要
一种过滤单元，具有供给轴(24)，卷装有卷绕式过滤器(18)的未使用部；卷扬轴(25)，从过滤器供给轴将过滤器卷起；马达(40)，驱动着卷扬轴旋转，以便将过滤器卷起；过滤器装置框体(26)，收纳供给轴和卷扬轴，且在两个轴之间具有使过滤器露出的开口部；旋转检测用图案(42)，与过滤器的由卷起引起的移动联动地旋转，且在旋转的周方向以一定的间隔配置；图案传感器(43)，检测旋转检测图案的旋转，并输出振幅随着一定的间隔变动的检测信号；以及过滤器使用量检测部，根据检测信号的振幅变动的周期与卷绕于卷扬轴的过滤器的量之间的对应，检测过滤器的使用量。由于检测信号的振幅变动的周期与过滤器的使用量对应，因此能够检测到过滤器的准确的使用量。
文档编号H04N5/74GK101876781SQ201010171318
公开日2010年11月3日 申请日期2010年4月28日 优先权日2009年4月30日
发明者山本政也 申请人:松下电器产业株式会社