(57)【要約】【課題】ヒートポンプユニットを利用して光変調部の冷却効果を高めながら、結露の発生を抑制することができる投写型映像表示装置を提供する。【解決手段】投写型映像表示装置は、光源ユニット２０２からの光を映像信号に基づいて変調する光変調部と、光変調部に冷却風を供給するための循環ダクト４１および循環ファン４２と、光変調部に供給される冷却風を冷却するヒートポンプユニット４３と、ヒートポンプユニット４３により冷却され、光変調部に供給される冷却風を加熱するヒータ４４１と、光変調部の発熱量を判定し、判定結果に応じて、ヒータ４４１の出力を制御する制御回路５０とを備えている。ヒータ４１１により冷却風の温度を調整し、光変調部が過度に冷却されるのを抑制する。これにより、結露の発生を抑制する。【選択図】図６
2010044122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を映像信号に基づいて変調する光変調手段と、
前記光変調手段に冷却風を供給する供給手段と、
前記冷却風を冷却するヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットにより冷却され前記光変調手段に供給される冷却風を加熱する加熱手段と、
前記光変調手段の発熱状況を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じて前記加熱手段の出力を制御する加熱制御手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記判定手段は、前記映像信号に基づいて前記発熱状況を判定する、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記光変調手段に照射される光量を検出する光量検出手段を備え、
前記判定手段は、前記映像信号と前記光量検出手段により検出された光量に基づいて前記発熱状況を判定する、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記光変調手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記判定手段は、前記映像信号と前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記発熱状況を判定する、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項において、
前記光変調手段に照射される光量を調整する光量調整手段と、
前記加熱制御手段によって前記加熱手段を制御する際に、前記映像信号に基づいて前記光量調整手段を制御する光量制御手段と、
を備え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、投写型映像表示装置に関し、特に、光変調素子等の冷却を空冷にて行う投写型映像表示装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」という）は、光源からの光を液晶パネル、偏光板等からなる光変調部で変調し、変調された光（以下、「映像光」という）を被投写面に投写する構成を有している。光変調部（液晶パネルや偏光板）は、光が通過する際に大きく発熱する。
【０００３】
従来、液晶パネル等、発熱性の高い光学部品からの放熱は、主として、ファンモータ等を用いた空冷によって行われていた。その一方で、近年の高輝度化の要請から、光源の出力アップや多灯化が進められており、光源からの光量が増加することで、これら光学部品の発熱量が一層増加する傾向にある。このため、もはや、通常の空冷では、これら光学部品の十分な冷却が困難な状況となってきている。
【０００４】
これに対し、たとえば、以下の特許文献１や特許文献２には、吸熱器による吸熱作用を利用して冷却を行うプロジェクタが記載されている。吸熱器による吸熱作用を利用して冷却風を常温よりも冷却することにより、光学部品の冷却効果を高めることができる。
【０００５】
たとえば、上記光変調部を、他の光学部品の配置領域と区画された収容室内に配するとともに、収容室に対して冷却風を流入および流出させる循環路を設け、さらに、この循環路中に吸熱器を配し、吸熱器により冷却した冷却風によって光変調部を冷却する冷却システムが考えられる。
【特許文献１】特開２００４−３８１０５号公報
【特許文献２】特開２００５−２０２１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記光変調部の発熱量は、スクリーンに投写される画像の状態によって変化する。これは、投写画像の変化に応じて光変調部によって吸収される光量が変化するためである。光変調部の発熱量は、画像全体が黒表示（暗い画像）となる場合に最も大きくなり、画像全体が白表示（明るい画像）となる場合に最も小さくなる。
【０００７】
プロジェクタの開発時において、ヒートポンプユニットの冷却性能は、発熱量が最も大きい黒表示のときに、光変調部が過熱状態とならないよう設定される。このため、白表示に近い画像のときには冷却能力が余る状態となり、投写画像の状況によってこのような冷却能力が余る状態が続くと、収容室内の湿度の状態によっては、液晶パネル等の光学部品に結露が発生する惧れがある。これにより、これら光学部品の信頼性が低下する惧れがある。
【０００８】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、ヒートポンプユニットを利用して光変調部の冷却効果を高めながら、結露の発生を抑制することが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】
【０００９】
本発明の投写型映像表示装置は、光源からの光を映像信号に基づいて変調する光変調手段と、前記光変調手段に冷却風を供給する供給手段と、前記冷却風を冷却するヒートポンプユニットと、前記ヒートポンプユニットにより冷却され前記光変調手段に供給される冷却風を加熱する加熱手段と、前記光変調手段の発熱状況を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応じて前記加熱手段の出力を制御する加熱制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、判定手段は、たとえば、映像信号に基づいて前記発熱状況を判定する。
【００１１】
この構成によれば、ヒートポンプユニットにより冷却された冷却風によって光変調手段を冷却することができるので、光変調手段の冷却効果を高めることができる。
【００１２】
さらに、この構成によれば、光変調手段における発熱が低下すると、それに応じた出力にて加熱手段が作動され、冷却風が暖められる。即ち、光変調部における発熱が小さくなるほど、加熱手段における加熱量が大きくされ、冷却風の温度が高められる。したがって、投写画像の状況によって、光変調手段の発熱が小さくなっても、光変調手段の温度低下を抑制することができ、光変調手段に結露が発生するのを抑制できる。
【００１３】
さらに、本発明の投写型映像表示装置においては、前記光変調手段に照射される光量を検出する光量検出手段を備え、前記判定手段は、前記映像信号と前記光量検出手段により検出された光量に基づいて前記発熱状況を判定するような構成とすることができる。また、前記光変調手段の温度を検出する温度検出手段を備え、前記判定手段は、前記映像信号と前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記発熱状況を判定するような構成とすることができる。
【００１４】
このような構成とすれば、長期間の使用等によって光源が劣化し、光源の光量が初期状態に対して低下したような場合に、光量検出手段によって、かかる光量の低下を検出することができる。また、温度検出手段によって光変調手段の温度を監視することにより、加熱手段で所定の加熱を行っても光変調手段の温度が適正に上昇しないような場合に、光源の光量が低下したと判断することができる。そして、このように光源の光量が低下した場合に、この光量低下を加味して光変調手段の発熱状況を判定することができる。よって、これらの構成によれば、光変調手段の発熱状況を、より高い精度で判定することができる。
【００１５】
さらに、本発明の投写型映像表示装置においては、前記光変調手段に照射される光量を調整する光量調整手段と、前記加熱制御手段によって前記加熱手段を制御する際に、前記映像信号に基づいて前記光量調整手段を制御する光量制御手段とを備えた構成とすることができる。
【００１６】
このような構成とすれば、光量調整手段によって映像信号に応じた光量の調整が行われるので、一定光量で光が照射される場合に比べ、光変調手段における発熱を抑えることができ、結果、ヒートポンプユニットの冷却能力を小さくすることができる。また、この場合、光変調手段が過度に冷却されることが起こりにくくなるので、加熱手段の出力（加熱量）を小さくすることができる。このようにヒートポンプユニットの冷却能力と加熱手段の出力が小さくなると、投写型映像表示装置の消費電力が抑制され得る。
【発明の効果】
【００１７】
以上のとおり本発明の投写型映像表示装置によれば、ヒートポンプユニットを利用して光変調部の冷却効果を高めながら、結露の発生を抑制することができる。
【００１８】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。図１および図２は、本実施の形態に係るプロジェクタの全体構成を示す図である。図１は、上方から見たプロジェクタの内部透視図であり、図２は、側方から見たプロジェクタの内部透視図である。
【００２０】
図１および図２を参照して、プロジェクタは、キャビネット１０と、光学エンジン２０と、投写レンズ３０と、冷却装置４０とを備えている。
【００２１】
キャビネット１０内には、光学エンジン２０が配されている。光学エンジン２０は、映像信号により変調された光（以下、「映像光」という）を生成する。光学エンジン２０には、投写レンズ３０が装着されており、投写レンズ３０の前部が、キャビネット１０の前面から露出している。光学エンジン２０で生成された映像光は、投写レンズ３０によって、プロジェクタ前方に配されたスクリーン面に投写される。
【００２２】
図３は、光学エンジンの内部構成を示す図である。光学エンジン２０は、ケース２０１を備え、このケース２０１内に各種の光学部品が配置されている。
【００２３】
光源ユニット２０２は、４つの白色光ランプ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄと、各白色光ランプ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄに対応する４つのＵＶカットガラス２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄおよび反射ミラー２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄと、反射ミラー２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄの前方に配されたＵＶ／ＩＲカットガラス２０６とを備えている。後側の白色光ランプ２０３ｃ、２０３ｄ、ＵＶカットガラス２０４ｃ、２０４ｄおよび反射ミラー２０５ｃ、２０５ｄは、前側の白色光ランプ２０３ａ、２０３ｂ、ＵＶカットガラス２０４ａ、２０４ｂおよび反射ミラー２０５ａ、２０５ｂよりも高い位置に配されている。
【００２４】
白色光ランプ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄから出射された光は、ＵＶカットガラス２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを通過して紫外線が除去された後、反射ミラー２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄで反射されて前方に向かい、ＵＶ／ＩＲカットガラス２０６を通過してさらに紫外線が除去されて、光源ユニット２０２から出射される。こうして、光源ユニット２０２からは、各白色光ランプ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄからの４つの光が縦横に並び大きな束となった光が出射される。
【００２５】
光源ユニット２０２から出射された光は、フライアイインテグレータ２０７、ＰＢＳアレイ２０８、レンズ２０９を通過する。フライアイインテグレータ２０７は、液晶パネル（後述する）に照射される各色光の光量分布を均一化させ、ＰＢＳアレイ２０８は、ダイクロイックミラー２１０に向かう光の偏光方向を一方向に揃える。
【００２６】
レンズ２０９を通過した光は、ダイクロイックミラー２１０に入射される。ダイクロイックミラー２１０は、入射された光のうち、赤色波長帯の光（以下、「Ｒ光」という）のみを透過し、緑色波長帯の光（以下、「Ｇ光」という）と青色波長帯の光（以下、「Ｂ光」という）を反射する。
【００２７】
ダイクロイックミラー２１０を透過したＲ光は、レンズ２０９、２１１、２１２によるレンズ作用と反射ミラー２１３による反射によって、適正な照射状態にて透過型の液晶パネル２１４に照射される。液晶パネル２１４は、赤色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＲ光を変調する。なお、液晶パネル２１４の入射側には２枚の入射側偏光板２１５が配されており、出射側には２枚の出射側偏光板２１６が配されている。
【００２８】
ダイクロイックミラー２１０で反射されたＧ光およびＢ光は、レンズ２１７を通過して、ダイクロイックミラー２１８に入射する。ダイクロイックミラー２１８は、Ｇ光を反射するとともにＢ光を透過する。
【００２９】
ダイクロイックミラー２１８で反射されたＧ光は、レンズ２０９、２１７、２１９によるレンズ作用によって、適正な照射状態にて透過型の液晶パネル２２０に照射される。液晶パネル２２０は、緑色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＧ光を変調する。なお、液晶パネル２２０の入射側には２枚の入射側偏光板２２１が配されており、出射側には２枚の出射側偏光板２２２が配されている。
【００３０】
ダイクロイックミラー２１８を透過したＢ光は、レンズ２０９、２１７、２２３、２２４、２２５、２２６によるレンズ作用と反射ミラー２２７、２２８による反射によって、適正な照射状態にて透過型の液晶パネル２２９に照射される。液晶パネル２２９は、青色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＢ光を変調する。なお、液晶パネル２２９の入射側には２枚の入射側偏光板２３０が配されており、出射側には２枚の出射側偏光板２３１が配されている。
【００３１】
液晶パネル２１４、２２０、２２９によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、ダイクロイックプリズム２３２に入射する。ダイクロイックプリズム２３２は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光のうち、Ｒ光とＢ光を反射するとともにＧ光を透過し、これにより、Ｂ光、Ｇ光およびＲ光を色合成する。こうして、色合成された映像光が、ダイクロイックプリズム２３２から投写レンズ３０に向けて出射される。
【００３２】
液晶パネル２１４、２２０、２２９、入射側偏光板２１５、２２１、２３０、出射側偏光板２１６、２２２、２３１、およびダイクロイックプリズム２３２は、区画壁２３３によって他の領域と区画された略密閉性の収容室２３４内に配されている。区画壁２３３には、各液晶パネル２１４、２２０、２２９に対向するように開口が形成され、この開口内にレンズ２１２、２１９、２２４が嵌め込まれている。
【００３３】
図４は、収容室内における表示ユニットの配置状態を示す図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は平面図である。同図に示すように、液晶パネル２１４、２２０、２２９、出射側偏光板２１６、２２２、２３１およびダイクロイックプリズム２３２は、保持部材２３５に組み付けられることによってユニット化されており、この表示ユニット２３６が収容室２３４内の所定位置に配されている。なお、図４（ｂ）に示すように、入射側偏光板２１５、２２１、２３０は、それぞれ、保持部材２３５とは別の保持部材２３７、２３８、２３９によって左右両側を保持されている。Ｒ光、Ｇ光およびＢ光の入射状態に応じて、保持部材２３７、２３８、２３９が個々に動かされ、これによって、入射側偏光板２１５、２２１、２３０の位置調整がなされる。
【００３４】
液晶パネル２１４、２２０、２２９、入射側偏光板２１５、２２１、２３０および出射側偏光板２１６、２２２、２３１（以下、「液晶パネル２１４、２２０、２２９等」と略する）は、映像光を生成する際に光が通過することによって大きく発熱する。そこで、これら光学部品を空冷するため、収容室２３４の底面における、これら液晶パネル２１４、２２０、２２９等の下方位置には、それぞれ、冷却風の吹出口２４０、２４１、２４２が形成されている。また、収容室２３４の上面には、吹出口２４０、２４１、２４２に対応して、１つの大きな吸込口２４３が形成されている。
【００３５】
図１および図２に戻り、キャビネット１０内には、光エンジン２０内の液晶パネル２１４、２２０、２２９等に冷却風を供給する冷却装置４０が配されている。冷却装置４０は、循環ダクト４１と、循環ファン４２と、ヒートポンプユニット４３と、ヒータ部４４によって構成されている。
【００３６】
循環ダクト４１の一端側は、上記収容室２３４の吸込口２４３に接続されており、他端側は、収容室２３４の吹出口２４０、２４１、２４２に接続されている。循環ファン４２は、循環ダクト４１の途中に配されている。循環ファン４２が駆動されると、収容室２３４と循環ダクト４１との間で冷却風が循環する。
【００３７】
ヒートポンプユニット４３は、コンプレッサ４３１と、放熱器４３２と、膨張弁４３３と、吸熱器４３４とを備えている。コンプレッサ４３１、放熱器４３２、膨張弁４３３、吸熱器４３４は、配管４３５で繋がれ、この配管４３５内に冷媒が封入されている。吸熱器４３４は、循環ダクト４１内に配されている。放熱器４３２の近傍には、放熱器４３２を空冷するための冷却ファン４３６が配されている。
【００３８】
コンプレッサ４３１が駆動されると、冷媒液は過熱蒸気となってコンプレッサ４３１に吸入され、コンプレッサ４３１で断熱圧縮されて高圧かつ高過熱度の気体となって放熱器４３２に導入される。放熱器４３２に導入された高圧の気体は、冷却されて高圧のまま凝縮潜熱で飽和液となり、さらに顕熱を放出して過冷却液となって膨張弁４３３に導入される。過冷却液は膨張弁４３３で絞り膨張され、低温低圧の冷媒液（湿り蒸気）となって吸熱器４３４に導入される。冷媒液は、吸熱器４３４において、周囲から熱を奪い、蒸発潜熱によって低圧のまま乾き蒸気となり、その後、顕熱によって過熱蒸気となって、再びコンプレッサ４３１に吸入される。循環ダクト４１を流れる冷却風は、吸熱器４３４との熱交換によって冷却される。
【００３９】
図５は、循環ダクトの他端部と収容室との接続部分の構成を示す図である。同図（ａ）は、光学エンジンを透明な状態にして、循環ダクトの他端部を上方から見た図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の矢印Ｐの方向から見た図、同図（ｃ）は同図（ａ）の矢印Ｑの方向から見た図である。
【００４０】
循環ダクト４１の他端部は３つのダクトに分岐されており、その分岐ダクト４１１、４１２、４１３が、それぞれ、吹出口２４０、２４１、２４２に接続されている。
【００４１】
また、循環ダクト４１の分岐部分よりも少し手前（風上側）に、ヒータ部４４が配されている。ヒータ部４４は、ヒータ４４１と、ヒータ４４１に取り付けられた加熱フィン４４２によって構成されている。加熱フィン４４２は、多数のフィンが冷却風の流れに沿うように配列されている。加熱フィン４４２は、ヒータ４４１によって加熱される。冷却風は、加熱フィン４４２のフィンとフィンとの間を通ることによって、効果的に温められる。
【００４２】
図６は、本実施の形態に係るプロジェクタの制御系の構成を示す図である。
【００４３】
制御回路５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）から構成され、メモリ６０に格納された制御プログラムに従って、入力端子部７１、操作部７２、液晶パネル２１４、２２０、２２９、ランプ駆動回路８１、ファン駆動回路８２、コンプレッサ駆動回路８３、ヒータ駆動回路８４、ファン駆動回路８５を制御する。同図には、便宜上、制御回路５０によって実行される処理のうち、信号生成処理と輝度算出処理が、信号生成部５１１および輝度算出部５１２として図示されている。
【００４４】
メモリ６０には、制御回路５０に制御機能を付与するための制御プログラムの他、ヒータ４４１の制御に用いるヒータ制御テーブルが記憶されている。ヒータ制御用テーブルの内容については後述する。
【００４５】
入力端子部７１には、各種映像信号を入力するための入力端子が配されている。また、操作部７２には、プロジェクタの各種操作を行うための操作ボタンが配されている。
【００４６】
信号生成部５１１は、たとえば、入力端子部７１から、輝度信号と色差信号が合成されたコンポジット信号が映像信号として入力された場合に、このコンポジット信号からＲＧＢの原色信号を生成する。これら原色信号が、各液晶パネル２１４、２２０、２２９へ出力される映像信号となる。
【００４７】
輝度算出部５１２は、たとえば、コンポジット信号が入力されると、コンポジット信号中の輝度信号を取得し、各画素の輝度信号の値を１画面分の全画素に亘って加算することで、総輝度値を算出する。また、連続するｎｆ個のフレーム毎に総輝度値を加算し、この加算値をフレーム数ｎｆで除算することで、当該ｎｆ個のフレーム期間（以下、「ｎｆフレーム期間」という）における総輝度値の平均値（以下、平均輝度という）を算出する。なお、入力端子部７１からＲＧＢの原色信号が入力された場合には、所定の信号変換部（図示せず）で原色信号が輝度信号に変換され、変換された輝度信号が輝度算出部５１２に入力される。
【００４８】
制御回路５０は、入力端子部７１、操作部７２からの入力に基づいて、信号生成部５１１で生成した映像信号を、各液晶パネル２１４、２２０、２２９へ出力するとともに、ランプ駆動回路８１、ファン駆動回路８２、コンプレッサ駆動回路８３、ヒータ駆動回路８４、ファン駆動回路８５に制御信号を出力する。
【００４９】
ランプ駆動回路８１は、制御回路５０からの制御信号に従って光源ユニット２０２の白色光ランプ２０３ａ〜２０３ｄを駆動する。ファン駆動回路８２は、制御回路５０からの制御信号に従って循環ファン４２を駆動する。コンプレッサ駆動回路８３は、制御回路５０からの制御信号に従ってコンプレッサ４３１を駆動する。ヒータ駆動回路８４は、制御回路５０からの制御信号に従ってヒータ４４１を駆動する。ファン駆動回路８５は、制御回路５０からの制御信号に従って冷却ファン４３６を駆動する。
【００５０】
さて、このような構成において、スクリーン面への映像投写が行われる際には、制御回路５０による制御の下、循環ファン４２、コンプレッサ４３１、冷却ファン４３６が駆動される。循環ファン４２が駆動されると、収容室２３４と循環ダクト４１との間で冷却風が循環する。冷却風は、吸熱器４３４を通過する際に、吸熱器４３４との熱交換によって冷却される。冷却された冷却風は、吹出口２４０、２４１、２４２から液晶パネル２１４、２２０、２２９等に向かって吹き出し、これによって、これら光学部品が冷却される。冷却風は、吸熱器４３４によって低温に冷却されるので、液晶パネル２１４、２２０、２２９等の冷却効果が高まる。
【００５１】
ところで、各液晶パネル２１４、２２０、２２９等、特に出射側偏光板２１６、２２２、２３１の発熱量は、スクリーンに投写される画像の状態によって変化する。即ち、各液晶パネル２１４、２２０、２２９等の発熱量は、それぞれが変調するＲＧＢ各色の階調が小さいほど大きくなる。ＲＧＢ各色の階調が小さいほど各液晶パネル２１４、２２０、２２９等、特に出射側偏光板２１６、２２２、２３１が吸収する光量が大きくなるからである。
【００５２】
したがって、液晶パネル２１４、２２０、２２９等全体（以下、液晶パネル２１４、２２０、２２９等全体を指して「光変調部」という）の発熱量は、画像全体（全画素）が黒表示（黒ラスタ）となり、全画素においてＲＧＢ全ての色の階調が最小になるときに最大となり、画像全体（全画素）が白表示（白ラスタ）となり、全画素においてＲＧＢ全ての色の階調が最大となるとときに最小となる。
【００５３】
プロジェクタの開発時において、ヒートポンプユニット４３の冷却性能は、光変調部の発熱量が最大となる黒表示のときに、液晶パネル２１４、２２０、２２９等が過熱状態とならないよう設定される。
【００５４】
このため、白表示に近い画像が投写されているときには、冷却風によって冷却されると、光変調部では冷却能力が余る状態となる。よって、投写画像の状況によってこのような冷却能力が余る状態が続くと、収容室２３４内の湿度の状態によっては、液晶パネル２１４、２２０、２２９等、光変調部の各光学部品に結露が発生する惧れがある。そして、このような結露の発生が、これら光学部品の寿命に影響を与え、信頼性が低下する惧れがある。
【００５５】
なお、コンプレッサ４３１の能力を制御するようにしても、冷却能力を緩やかに変えることしかできないので、コンプレッサ４３１の能力制御によって、このような結露を防止することは極めて難しい。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、入力された映像信号に基づいて光変調部の発熱量を判定し、最大の発熱量に対して不足する発熱量をヒータ４４１の発熱量によって補うことにより、即ち、光変調部の発熱量が小さくなった分だけ冷却風の温度を高め、これにより、光変調部の温度低下を抑制するようにしている。
【００５７】
上述したように、液晶パネル２１４、２２０、２２９等の個々の発熱量は、ＲＧＢ各色の階調に依存する。このため、光変調部全体としての発熱量は、ＲＧＢの原色信号を合成した信号である輝度信号に依存することになり、輝度信号の値が小さいほど大きくなる。
【００５８】
そこで、上記メモリ６０内のヒータ制御用テーブルには、下表に示すごとく、上記平均輝度（連続するｎｆ個のフレーム毎に総輝度値を加算した加算値をフレーム数ｎｆで除算した値）のレベル対応付けてヒータの発熱量が設定されている。
【００５９】
【表１】
2010044122.tif 000003
【００６０】
平均輝度が最小レベル（ｎｆフレーム期間に亘って黒表示）のとき（Ｌ０≦Ｂａ＜Ｌ１）、ヒータの発熱量はゼロ（Ｈ０）となり、平均輝度が大きくなるほどヒータの発熱量が大きくなる。そして、平均輝度が最大（ｎｆフレーム期間に亘って白表示）のとき（Ｌｎ≦Ｂａ）、ヒータの発熱量が最大（Ｈｎ）となる。
【００６１】
図７は、本実施の形態に係るヒータの制御処理を示すフローチャートである。図８は、ヒータ制御のタイミングと液晶パネルへの映像信号（原色信号）の出力タイミングの関係を示す図である。以下、図７および図８に基づき、ヒータ制御動作について説明する。
【００６２】
図７を参照して、入力端子部７１から映像信号（たとえば、コンポジット信号）が入力されると、輝度算出部５１２は、１フレーム毎に総輝度値を算出する（Ｓ１０１）。これら総輝度値は、メモリ６０に順次記憶される。次に、輝度算出部５１２は、フレームの数が予め定めた規定フレーム数ｎｆに達すると、（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、この間に算出した総輝度の平均値（平均輝度）を算出する（Ｓ１０３）。
【００６３】
総輝度の平均値（平均輝度）が算出されると、制御回路５０は、メモリ６０内のヒータ制御テーブルを用いて、算出した総輝度の平均値からヒータ４４１の発熱量を決定する（Ｓ１０４）。そして、制御回路５０は、決定した発熱量に対応する制御信号をヒータ駆動回路８４へ出力する。ヒータ駆動回路８４は、この制御信号に従ってヒータ４１１を駆動し、これにより、ヒータ４４１が、決定した発熱量となるように動作する（Ｓ１０５）。
【００６４】
こうして、図８に示すように、規定フレーム数ｎｆ毎に、その間に入力された映像信号Ｖｎ中の総輝度の平均値（平均輝度）に基づいてヒータの発熱量Ｈｎが調整される。また、入力された映像信号は、信号生成部５１１で処理されるなどして、所定の遅延時間Ｄｔだけ遅延された後、各液晶パネル２１４、２２０、２２９に出力される。
【００６５】
なお、規定フレーム数ｎｆや遅延時間Ｄｔは、プロジェクタの設計状況に応じて、適宜設定される。
【００６６】
図９は、光変調部の発熱量とヒータの発熱量との関係を示す図である。なお、時間軸ｔ方向に一点差線で区切られた期間は、規定フレーム数ｎｆを示している。また、実線で示す曲線は、輝度信号から予測される光変調部の予測発熱量を示しており、点線で示す曲線は、光変調部の実際の発熱量を示している。点線（実際の発熱量）と実線（予測発熱量）の間には、上記遅延時間Ｄｔに相当するタイムラグが存在している。さらに、太い実線で示す矩形線はヒータ４４１の発熱量を示している。矩形線上の黒丸は、ヒータ４４１の発熱量が切り換えられる時点を示している。
【００６７】
図９に示すように、本実施の形態によれば、上記のようなヒータ制御を行うことによって、光変調部の発熱量が減少したときに、それに応じてヒータ４４１の発熱量を増加させることができる。これにより、冷却風の温度を高めることができるので、光変調部の温度低下が抑制される。したがって、光変調部が過度に冷却される状態になるのを防止でき、光変調部での結露の発生を防止できる。
【００６８】
さらに、本実施の形態によれば、入力された映像信号（輝度信号）に基づいて光変調部の発熱量が予測され、予測された発熱量に基づいてヒータ４４１の発熱量が調整されるので、点線で示す実際の光変調部の発熱量の変化に対し、早いタイミングでヒータ４４１の発熱量を変化させることが可能となる。よって、温度センサなどを用いて光変調部の実際の温度を検出するような構成に比べて、光変調部の温度低下を効果的に抑制することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態においては、図１０（ａ）に示すように、平均輝度の算出に用いる映像信号Ｖｎを前後で一部重複させるようにしても良い。図１０（ａ）においては、平均輝度の算出に用いた映像信号Ｖ１の終端部分が、次のｎｆフレーム期間の映像信号Ｖ２の最初の部分とされ、同様に、平均輝度の算出に用いた映像信号Ｖ２の終端部分が、次のｎｆフレーム期間の映像信号Ｖ３の最初の部分とされている。
【００７０】
また、図１０（ｂ）に示すように、ヒータ４４１の発熱量を切り換えるタイミングを、その規定フレーム数ｎｆ経過直後とせずに、任意の時間が経過した後とするようにしても良い。
【００７１】
以上、本実施の形態について説明したが、本実施の形態は、以下の通り、種々の変更が成され得る。
【００７２】
＜変更例１＞
ところで、光学エンジン２０内の光源ユニット２０２やＰＢＳアレイ２０８は、使用されている間に劣化してくるため、それに応じて、液晶パネル２１４、２２０、２２９に照射される光量が低下してくる。このように液晶パネル２１４、２２０、２２９に照射される光量が低下すれば、輝度信号の値が同じであっても、光量が低下した分だけ光変調部の発熱量が小さくなる。
【００７３】
ヒータ制御テーブルにおいて、輝度信号に対応するヒータ４４１の発熱量は、光源ユニット２０２等の経年劣化がないときの光量に合わせて設定されている。したがって、上記のように光量が低下すると、ヒータ４４１による温度調整を行っても、光変調部の実際の温度が所期の温度よりも低くなってしまう。
【００７４】
そこで、変更例１においては、光源ユニット２０２等の経年劣化による光量の低下を検出し、それに応じてヒータ制御テーブルを修正するよう構成されている。以下、その構成について説明する。
【００７５】
図１１は、光源ユニット等の経年劣化による光量低下を検出するための光量センサの配置を示す図である。同図（ａ）は光学エンジンにおける収容室部分の上面拡大図であり、同図（ｂ）は正面拡大図である。
【００７６】
ダイクロイックプリズム２３２の出射面と投写レンズ３０の入射面との間であって、ダイクロイックプリズム２３２から出射された映像光の光路にかからない位置に、光量センサ７３が配されている。この光量センサ７３は、映像光が投写レンズ３０に入射ときの投写レンズ３０からの反射光等、映像光から漏れた光を検出する。映像光の光量が変動すると、それに伴って反射光等の光量が変動するので、光量センサが受光する光量が変動する。
【００７７】
図１２は、変更例１に係るプロジェクタの制御系の構成を示す図である。光量センサ７３は制御回路５０に接続されており、制御回路５０には、光量センサ７３で検出した光量に応じた出力信号が入力される。なお、変更例１における他の構成については、上記実施の形態と同様である。
【００７８】
図１３は、光源ユニット等の経年劣化に基づいてヒータ制御テーブルを修正するテーブル修正処理を示すフローチャートである。
【００７９】
光量センサ７３によって検出される光量は、光変調後の光量に基づくものであるため、光源ユニット２０２等からの照射光量の変動によって変動するだけでなく、投写画像の変化によっても変動する。よって、投写画像の変化の影響を取り除くため、テーブル修正処理は、予め決められた一定の画像(プロジェクタ起動時の初期画像など)が投写されているときに実行される。
【００８０】
光量センサ７３によって光量が検出されると（Ｓ２０１）、制御回路５０は、検出された光量を複数の閾値（Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎ；Ｓ１＜Ｓ２＜ … ＜Ｓｎ）と比較する（Ｓ２０２）。各閾値は、ヒータ制御テーブルの修正値を段階的に調整するためのものであって、光源ユニット２０２等の経年劣化がない状態で上記一定の画像が投写されたときの光量センサ７３の検出光量に基づいて予め定められている。
【００８１】
制御回路５０は、検出された光量が上記複数の閾値のうち最大の閾値（Ｓｎ）以上であると判定すると（２０３：ＮＯ）、そのまま修正処理を終了する。一方、制御回路５０は、検出された光量が最大の閾値（Ｓｎ）よりも低いと判定すると（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、光量の低下具合に応じてヒータ制御テーブルを修正する（Ｓ２０４）。
【００８２】
即ち、光源ユニット２０２の経年劣化によって光量が低下すると、上述のように同じ輝度信号の値に対する光変調部の発熱量が小さくなる。よって、制御回路５０は、それに合わせるため、同じ平均輝度に対してヒータ４４１の発熱量が大きくなるようにヒータ制御テーブルを修正する。
【００８３】
具体的には、制御回路５０は、検出された光量が上記複数の閾値のうち何れの閾値範囲に含まれるかを判定し、判定した閾値範囲に対応する修正値を、当該光量低下におけるヒータ制御テーブルの修正値として設定する。たとえば、検出された光量が閾値Ｓ２と閾値Ｓ３の間にあれば、閾値範囲Ｓ２〜Ｓ３に対応する修正値を、当該光量低下におけるヒータ制御テーブルの修正値として設定する。なお、閾値範囲に対応する修正値は、予め、メモリ６０に格納されている。
【００８４】
こうして、ヒータ制御テーブルの修正値ΔＨが設定されると、下表に示すごとく、修正値ΔＨが、各平均輝度レベルに対応するヒータ発熱量に加算され、ヒータ制御テーブルが修正される。
【００８５】
【表２】
2010044122.tif 000004
【００８６】
なお、下表に示すように、平均輝度レベル毎に修正値ΔＨの値を異ならせるようにしても良い。
【００８７】
【表３】
2010044122.tif 000005
【００８８】
このように、変更例１の構成とすれば、光源ユニット２０２等の経年劣化によって液晶パネル２１４、２２０、２２９へ照射される光量が低下し、同じ映像信号(輝度信号)に対する光変調部の発熱量が変化しても、それに応じて、ヒータ４４１の発熱量を変更することができるので、光源ユニット２０２等の経年劣化に影響されることなく、光変調部の温度低下を抑制することができる。
【００８９】
図１４は、光源ユニット等の経年劣化による光量低下を検出するための他の構成例を示す図である。
【００９０】
同図（ａ）に示すように、変更例１の光量センサ７３に替えて、入射側偏光板の１つ、たとえば、Ｇ光用の入射側偏光板２２１の近傍に光量センサ７４を配することもできる。この光量センサ７４は、液晶パネル２２０の入射面で生じる反射光等、液晶パネル２２０への照射光から漏れた光を検出する。このような構成とすれば、光変調される前の光量が検出できるため、投写画像の変化による影響を受けない。よって、画像投写中に、テーブル修正処理を任意のタイミングで行うことができる。
【００９１】
また、同図（ｂ）に示すように、光量センサではなく、光変調部の光学部品の１つに温度センサを配し、光変調部の任意の箇所の実際の温度を検出する構成とすることもできる。一例として、Ｇ光用の出射側偏光板２２２に温度センサ７５を配することにより、出射側偏光板２２２の温度を検出することができる。
【００９２】
この場合、光源ユニット２０２等の経年劣化により光量が低下すると、ヒータ４４１による温度調整が行われても、温度センサ７５による検出温度が低くなるので、制御回路５０が、このような状態検出してヒータ制御テーブルを修正することとなる。
【００９３】
このように、図１４に示す構成としても、光源ユニット２０２等の経年劣化に影響されることなく、光変調部の温度低下を抑制することができる。
【００９４】
＜変更例２＞
図１５は、変更例２に係る光学エンジンの構成を示す図である。変更例２の構成では、レンズ２０９の出射面側にアイリス２４４が配されている。アイリス２４４は、光が通過する開口部２４４ａを有し、この開口部２４４ａが大小することによって液晶パネル２１４、２２０、２２９に照射される光量が調整される。
【００９５】
図１６は、変更例２に係るプロジェクタの制御系の構成を示す図である。制御回路５０には、アイリス駆動回路８６が接続されている。アイリス駆動回路８６は、制御回路５０からの制御信号に従ってアイリス２４４を駆動する。
【００９６】
メモリ６０には、ヒータ制御テーブルに加えて、アイリス２４４の制御に用いるアイリス制御テーブルが記憶されている。アイリス制御テーブルには、下記表のごとく、１フレーム分の総輝度値のレベルに対応づけてアイリス２４４の開口量が設定されている。
【００９７】
【表４】
2010044122.tif 000006
【００９８】
ここで、総輝度値は、上述の如く、輝度信号を１画面分の全画素に亘って加算した値である。
【００９９】
アリス制御テーブルにおいては、総輝度値が最小（画像全体が黒表示）のとき（Ｍ０≦Ｂｔ＜Ｍ１）、アイリス２４４の開口量は最小（Ａ０）となり、総輝度値Ｌが大きくなるほどアイリス２４４の開口量が大きくなる。そして、総輝度値が最大（画像全体が白表示）のとき（Ｍｍ≦Ｂｔ）、アイリス２４４の開口量は最大（Ａｍ）となる。
【０１００】
図１７は、変更例２に係るアイリスの制御処理を示すフローチャートである。図１７を参照して、入力端子部７１から映像信号（たとえば、コンポジット信号）が入力されると、輝度算出部５１２は、１フレームにおける総輝度値を算出する（Ｓ３０１）。
【０１０１】
総輝度値が算出されると、制御回路５０は、メモリ６０内のアイリス制御テーブルを用いて、算出した総輝度値からアイリス２４４の開口量を決定する（Ｓ３０２）。そして、制御回路５０は、決定した開口量に対応する制御信号をアイリス駆動回路８６へ出力する。アイリス駆動回路８６は、この制御信号に従ってアイリス２４４を駆動する（Ｓ３０３）。
【０１０２】
こうして、１フレーム分の映像信号が液晶パネル２１４、２２０、２２９に出力されるときに、それに対応する開口量となるようにアイリス２４４が動作する。これにより、画像全体が黒表示に近くなるほど、アイリス２４４の開口量が小さくされるので、液晶パネル２１４、２２０、２２９へ照射される光量が小さくなる。この結果、アイリス２４４を有しない構成に比べて、画像全体が黒表示になったときの光変調部の発熱量が抑制される。
【０１０３】
なお、上記のように１フレームの総輝度値でなく、複数のフレームの総輝度の平均値に応じて開口量を決定するようにすることもできる。この場合、アイリス制御テーブルには、総輝度の平均値に対応づけてアイリス２４４の開口量が設定される。
【０１０４】
図１８は、変更例２の効果について説明するための図である。
【０１０５】
アイリス２４４がない場合には、同図（ｂ）に示すように、画像全体が黒表示（黒ラスタ）のときに生じる最大発熱量Ｑｍａｘが大きくなり、最大発熱量Ｑｍａｘと白表示（白ラスタ）のときに生じる最小発熱量Ｑｍｉｎとの発熱量差ΔＱも大きくなる。
【０１０６】
これにより、黒表示のときに生じる最高温度Ｔｍａｘと白表示のときに生じる最低温度Ｔｍｉｎとの温度差ΔＴも大きくなる。この結果、冷却能力の大きなヒートポンプユニット４３が必要となる。また、ヒータ４４１による温度調整幅が大きいため、発熱量の大きなヒータ４１１が必要となる。
【０１０７】
これに対し、変更例２の如くアイリス２４４を備える構成とすれば、同図（ａ）に示すように、画像全体が黒表示（黒ラスタ）のときに生じる最大発熱量Ｑｍａｘが小さくなり、最大発熱量Ｑｍａｘと白表示（白ラスタ）のときに生じる最小発熱量Ｑｍｉｎとの発熱量差ΔＱも小さくなる。
【０１０８】
これにより、黒表示のときに生じる最高温度Ｔｍａｘと白表示のときに生じる最低温度Ｔｍｉｎとの温度差ΔＴも小さくなる。この結果、ヒートポンプユニット４３の冷却能力を小さくすることができる。また、ヒータ４４１による温度調整幅が小さくなるため、発熱量の小さなヒータ４４１を使用することができる。
【０１０９】
なお、アイリス２４４の制御処理と並行して、上記実施の形態と同様、ヒータ４４１の制御処理が実行される。このとき、各平均輝度レベルに対応する光変調部の発熱量は、上記図１８（ａ）、（ｂ）を参照して説明した如く、アイリス２４４を配さない場合に比べて低下するため、ヒータ制御テーブルの各平均輝度レベルに対応するヒータの発熱量は、アイリス２４４によって光量を調整することで低減した光変調部の発熱量に基づいて設定される。本変更例におけるヒータ制御テーブルは、各平均輝度レベルに対応するヒータの発熱量が、上記実施の形態におけるヒータ制御テーブルに比べ、アイリスによる光量低下に応じた分だけ、小さく設定される。
【０１１０】
＜その他＞
上記実施の形態では、輝度信号に基づいてヒータ４４１の発熱量を決定するようにしているが、これに限らず、たとえば、ＲＧＢの原色信号の値、即ちＲＧＢ各色の階調に基づいてヒータ４４１の発熱量を決定することもできる。この場合、たとえば、１つの画素におけるＲＧＢ各色の階調の値を用いて、その画素の表示による光変調部の発熱量Ｑ（ｔ）を、以下の式から算出することができる。
【０１１１】
Ｑ（ｔ）＝Ｐｒ（２５６−Ｔｒ）／２５６＋Ｐｇ（２５６−Ｔｇ）／２５６
＋Ｐｂ（２５６−Ｔｂ）／２５６＋Ｑ０
ここで、Ｐｒ、Ｐｂ、Ｐｂは、黒表示のときのＲＧＢ各色の発熱量であり、Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂは、その画素でのＲＧＢ各色の階調の値である。また、Ｑ０は画像以外の要因により発生する基礎発熱量である。なお、ＲＧＢ各色の全階調は、２５６階調としている。
【０１１２】
こうして、算出したＱ（ｔ）を全画素に亘って加算することにより、全画素の表示による光変調部の総発熱量Ｑｔｌを求めることができ、この総発熱量Ｑｔｌに基づいて、ヒータ４４１の発熱量を決定することができる。
【０１１３】
また、これまでは、映像信号（輝度信号、色信号など）に基づいて光変調部の発熱量を判定する構成について説明してきたが、映像信号（輝度信号、色信号など）ではなく、ダイクロイックプリズム２３２から出射された映像光の光量に基づいて光変調部の発熱量を判定することもできる。光変調部の発熱量は、映像光の光量が小さいほど大きくなる。映像光の光量が小さいほど、光変調部で遮断する光量が多くなるからである。
【０１１４】
図１９は、映像光の光量を検出するための光量センサの配置を示す図である。同図（ａ）は光学エンジンにおける収容室部分の上面拡大図であり、同図（ｂ）は正面拡大図である。
【０１１５】
ダイクロイックプリズム２３２の出射面と投写レンズ３０の入射面との間には、４つの光量センサ７６が配されている。これら光量センサ７６は、それぞれ、正面視で、ダイクロイックプリズム２３２から出射された映像光の光路にかからない、ダイクロイックプリズム２３２の四隅の位置に配されている。これら光量センサ７３は、映像光が投写レンズ３０に入射するときの反射光等、映像光から漏れた光を検出する。映像光の光量が変動すれば、それに伴って反射光等の光量が変動する。よって、反射光等を検出することで映像光の光量を検出することができる。特に、この構成では、光量センサ７６が映像光を囲む４箇所に設けられているので、映像光全体の光量の検出精度を良くすることができる。
【０１１６】
なお、４つの光量センサ７６を、ダイクロイックプリズム２３２の外周部における上下左右の中央位置にそれぞれ配することもできる。また、上記構成に比べて精度は低下するが、２つの光量センサを、上下、左右、あるいは対角の位置に配する構成とすることもできる。
【０１１７】
このように、ダイクロイックプリズム２３２から出射された映像光の光量を検出することによって、発熱量の判定ができる。しかし、この構成では、光量センサを映像光の光路に直接配することができないため、映像光の光量を間接的に検出せざるを得ない。また、検出タイミングが映像信号に比べて遅い。したがって、映像信号に基づいて発熱量を判定することが最も望ましい。
【０１１８】
さらに、上記実施の形態では、光学エンジン２０内にレンズ２１１、２１７、２２３が配されているが、光学系の設計によっては、これらレンズ２１１、２１７、２２３が不要になる場合もあり得る。
【０１１９】
さらに、加熱手段として、ヒータ４４１に替えて、ペルチェ素子を用いるようにしても良い。この場合、ペルチェ素子の発熱面が、循環ダクト４１内に配されることになる。
【０１２０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら制限されるものではない。また、本発明の実施形態も、上記の他に、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】実施の形態に係るプロジェクタの全体構成を示す内部透視図（上面透視）
【図２】実施の形態に係るプロジェクタの全体構成を示す内部透視図（側面透視）
【図３】実施の形態に係る光学エンジンの内部構成を示す図
【図４】実施の形態に係る表示ユニットの配置状態を示す図
【図５】実施の形態に係る循環ダクトの他端部と収容室との接続部分の構成を示す図
【図６】実施の形態に係るプロジェクタの制御系の構成を示す図
【図７】実施の形態に係るヒータの制御処理を示すフローチャート
【図８】実施の形態に係るヒータ制御のタイミングと液晶パネルへの映像信号（原色信号）の出力タイミングの関係を示す図
【図９】実施の形態に係る光変調部の発熱量とヒータの発熱量との関係を示す図
【図１０】実施の形態に係るヒータ制御のタイミングの変更例を示す図
【図１１】変更例１に係る光源ユニット等の経年劣化による光量低下を検出するための光量センサの配置を示す図
【図１２】変更例１に係るプロジェクタの制御系の構成を示す図
【図１３】変更例１に係る光源ユニット等の経年劣化に基づいてヒータ制御テーブルを修正するテーブル修正処理を示すフローチャート
【図１４】光源ユニット等の経年劣化による光量低下を検出するための他の構成例を示す図
【図１５】変更例２に係る光学エンジンの構成を示す図
【図１６】変更例２に係るプロジェクタの制御系の構成を示す図
【図１７】変更例２に係るアイリスの制御処理を示すフローチャート
【図１８】変更例２の効果について説明するための図
【図１９】その他の変更例に係る映像光の光量を検出するための光量センサの配置を示す図
【符号の説明】
【０１２２】
４１  循環ダクト（供給手段）
４２  循環ファン（供給手段）
４３  ヒートポンプユニット
５０  制御回路（判定手段、加熱制御手段、光量制御手段）
７３、７４  光量センサ（光量検出手段）
７５  温度センサ（温度検出手段）
２１４、２２０、２２９  液晶パネル（光変調手段）
２１５、２２１、２３０  入射側偏光板（光変調手段）
２１６、２２２、２３１  出射側偏光板（光変調手段）
２４４  アイリス（光量調整手段）
４４１  ヒータ（加熱手段）
【図１】
2010044122.tif 000007
【図２】
2010044122.tif 000008
【図３】
2010044122.tif 000009
【図４】
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【図５】
2010044122.tif 000011
【図６】
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【図７】
2010044122.tif 000013
【図８】
2010044122.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2010044122.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010044122.tif 000021
【図１６】
2010044122.tif 000022
【図１７】
2010044122.tif 000023
【図１８】
2010044122.tif 000024
【図１９】
2010044122.tif 000025