(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザーの不快感を生じさせず、かつ画像変調素子を含む光学素子の高寿命化を図ることができる投射型表示装置を提供する。【解決手段】画像変調素子と、前記画像変調素子を照明する照明光学系と、前記画像変調素子で変調された光を被投射面に投射する投射光学系と、冷却用のファンと、前記ファンの回転数を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段が、第１の環境温度領域においては前記ファンの回転数を一定にする第１モードで前記ファンを制御し、前記第１の環境温度領域と異なる第２の環境温度領域においては前記ファンの回転数を前記第１モードにおける回転数から変更する第２モードで前記ファンを制御する。【選択図】図１
2014235220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像変調素子と、
前記画像変調素子を照明する照明光学系と、
前記画像変調素子で変調された光を被投射面に投射する投射光学系と、
冷却用のファンと、
前記ファンの回転数を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段が、第１の環境温度領域においては前記ファンの回転数を一定にする第１モードで前記ファンを制御し、前記第１の環境温度領域と異なる第２の環境温度領域においては前記ファンの回転数を前記第１モードにおける回転数から変更する第２モードで前記ファンを制御することを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
装置が設置されている環境温度を検知する環境温度検知手段を有し、
前記制御手段は、前記環境温度検知手段の検知結果に基づいて、前記第１モード、前記第２モードのいずれかを実行することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記第１の環境温度領域は、５度以上の幅を持った領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記画像変調素子は複数個設けられ、前記照明光学系は、夫々の前記画像変調素子に共通の第１照明光学系と、前記第１照明光学系を介した後に色分離して前記異なる色光で夫々の前記画像変調素子を照明する第２照明光学系と、を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記第２の環境温度領域は、前記第１の環境温度領域より高温領域であり、
前記第２モードでは、前記第１モードに対して前記ファンの回転数を上げることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記第２モードでは、温度上昇に応じて前記ファンの回転数を上げることを特徴とする請求項５に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記第２の環境温度領域は、前記第１の環境温度領域より低温領域であり、
前記第２モードでは、前記第１モードに対して前記ファンの回転数を下げることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記第２モードでは、温度低下に応じて前記ファンの回転数を下げることを特徴とする請求項７に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
装置の設置高度が基準高度より高い場合、前記ファンの回転数を基準高度における回転数より上げることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
装置の設置姿勢が基準姿勢と異なる場合、前記ファンの回転数を基準姿勢における回転数より上げることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
装置の電源電圧が基準電源電圧と異なる場合、前記ファンの回転数を基準電源電圧における回転数より上げることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記冷却用のファンは、前記画像変調素子、前記第１の光学系を構成する光学素子、前記第２の光学系を構成する光学素子の少なくとも一つを冷却することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
前記冷却用のファンは、装置内の電源、プリント基板の少なくとも一つを冷却することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
【請求項１４】
前記冷却用のファンは、前記画像変調素子を照明するための光源を冷却することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか1項に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置内の発熱部を冷却する冷却ファンを備えた液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶プロジェクタに代表される投射型表示装置は、急速に需要拡大している。また、需要の拡大に伴い、例えばプレゼンテーションやホームシアター、プラネタリウム等、用途も多種に渡り、仕様や機能は目的に応じて様々である。求められる仕様としては、例えば、携帯性を追求した軽量型モデルや、画質を追求した高輝度モデル等が挙げられる。
【０００３】
更に、使用環境と冷却ファン出力に関し、映画の静かなシーンを観賞している時等に音の変化を不快に感じることがないように、１０秒以上の時間間隔で騒音変化量が１ｄＢ以下になるようにファン出力を段階的に変更するようなモデルも知られる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５８８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、様々な使用環境が想定される中、装置内の発熱部を冷却している冷却ファンの出力を常に一定にした場合には、高温環境で発熱部（例えば画像変調素子を含む光学素子）の温度も上昇し、画像変調素子を含む光学素子の寿命が短くなる。一方、環境温度に応じてファン出力を常に変更すると、環境温度の上昇に応じてファンからの騒音が大きくなるため、ユーザーが音の変化を不快に感じることが懸念される。
【０００６】
本発明の目的は、ユーザーの不快感を生じさせず、かつ画像変調素子を含む光学素子の
高寿命化を図ることができる投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る投射型表示装置は、画像変調素子と、前記画像変調素子を照明する照明光学系と、前記画像変調素子で変調された光を被投射面に投射する投射光学系と、冷却用のファンと、前記ファンの回転数を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段が、第１の環境温度領域においては前記ファンの回転数を一定にする第１モードで前記ファンを制御し、前記第１の環境温度領域と異なる第２の環境温度領域においては前記ファンの回転数を前記第１モードにおける回転数から変更する第２モードで前記ファンを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ユーザーの不快感を生じさせず、かつ画像変調素子を含む光学素子の
高寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る投写型表示装置における環境温度とファン出力の関係図、（ｂ）はファン駆動制御のフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態に係る投写型表示装置の冷却構成略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る色分離合成光学系の構成略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る投写型表示装置のファン駆動制御に関するブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
《第１の実施形態》
（投射型表示装置）
以下、図１から図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る投写型表示装置について説明する。投写型表示装置の冷却構成略図である図２、色分離合成光学系の構成略図である図３において、αはランプ１からの光を入射する照明光学系（複数の画像変調素子に対して共通）である。また、βは照明光学系からの出射光を入射するＲ・Ｇ・Ｂの３色用の画像変調素子（液晶パネル）を備えた色分離合成光学系である。
【００１２】
図２において、１は光源であるランプ（例えばハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ）である。また、２は色分離合成光学系βからの出射光を入射して不図示のスクリーン（被投射面）に画像を投射する投射光学系としての投射レンズユニットである。
【００１３】
図３において、偏光分離素子３０を透過した照明光は、クロスダイクロイックプリズム１５によって複数の波長帯域の光に分離される。ダイクロイック膜１５ａは、青の波長帯域の光を反射させ、赤と緑の波長帯域の光を透過させる特性である。ダイクロイック膜１５ｂは、赤の波長帯域の光を反射させ、青と緑の波長帯域の光を透過させる特性である。つまり、照明光のうち青の波長帯域の光は、ダイクロイック膜１５ａにより反射され、赤の波長帯域の光はダイクロイック膜１５ｂにより反射される。緑の波長帯域の光はダイクロイック膜１５ａ、ダイクロイック膜１５ｂ両者を透過する。
【００１４】
その結果、照明光は、図３に細い実線で示した赤の波長帯域の光１６ｒ、緑の波長帯域の光１６ｇ、青の波長帯域の光１６ｂに分離される。そして、各波長帯域の光１６ｒ、１６ｂ、１６ｇ（以下、色光とも言う）は、各色光に対応した画像表示素子１８ｒ、１８ｇ、１８ｂ（光変調素子）を照明する。
【００１５】
画像表示素子１８ｒ、１８ｇ、１８ｂは、照明光の偏光状態を画像信号に応じて変えて（変調して）反射させる素子である。画像表示素子１８ｒ、１８ｇ、１８ｂにより反射された画像光１９ｒ、１９ｇ、１９ｂ（細い破線）は、再びクロスダイクロイックプリズム１５に入射する。青の波長帯域の画像光１９ｂは、ダイクロイック膜１５ｂを透過し、ダイクロイック膜１５ａによって反射され偏光分離素子３０側へ射出される。
【００１６】
赤の波長帯域の画像光１９ｒは、ダイクロイック膜１５ａを透過し、ダイクロイック膜１５ｂにより反射され偏光分離素子３０側へ射出される。緑の波長帯域の画像光１９ｇは、ダイクロイック膜１５ａ、ダイクロイック膜１５ｂを両方透過して偏光分離素子３０側へ射出される。
【００１７】
以上のように画像光１９ｒ、１９ｇ、１９ｂは、ダイクロイック膜１５ａ、ダイクロイック膜１５ｂにより合成され、合成画像光２５（図１の太い破線）としてクロスダイクロイックプリズム１５から出射する。出射した合成画像光２５は、偏光分離素子３０によって投射レンズユニット２に導かれ、スクリーン（投射面）上に投射される。尚、偏光分離素子３０と、クロスダイクロイックプリズム１５と、位相差板１７ｒ、１７ｇ、１７ｂを色分離合成光学系とする。
【００１８】
図２に戻って、３は外気を吸入する際に筐体内に塵埃が入ることを抑制する不図示のエアフィルタを含んだ吸気口である。４はランプ１冷却用のランプ冷却ファン、５は吸気口３から外気を吸入した空気にて、照明光学系α冷却用の照明光学系冷却ファンである。また、６は吸気口３から外気を吸入した空気にて、色分離合成光学系β冷却用の色分離合成光学系冷却ファン、７は筺体内の高温となった空気を筺体外に排気する排気ファンである。なお、８は前述した部材1〜７を収納するための外装キャビネットである。
【００１９】
本実施形態に係る投写型表示装置は、概念的には以下のように表わされる。すなわち、夫々が異なる色光に対応した複数の画像変調素子に対して、異なる色光で夫々の画像変調素子を照明する第１の光学系（α、β）と、第１の光学系で照明された複数の画像変調素子からの異なる色光を合成する第２の光学系（β）を備える。更に、第１の光学系および第２の光学系を介して複数の画像変調素子で変調された光をスクリーン面に投射する投射光学系（２）を備える。
【００２０】
かつ、装置内の発熱部を冷却するファン（４、５、６、７）と、ファンの回転数を制御する制御手段（２２）を備える。この制御手段は、第１の環境温度領域でファンの回転数を一定化させる第１モード、第１の環境温度領域と異なる第２の環境温度領域でファンの回転数を変更する第２モード、のいずれかを実行する。なお、上記の第１の光学系は、夫々の画像変調素子に共通の第１照明光学系と、第１照明光学系を介した後に色分離して異なる色光で夫々の画像変調素子を照明する第２照明光学系と、を備える。
【００２１】
（ファン制御方法）
次に、前述した４つのファン、すなわち３つの冷却ファン（ランプ冷却ファン４、照明光学冷却ファン５、色分離合成光学系冷却ファン６）と、排気ファン７のファン駆動制御に関するブロック構成を図４にて説明する。２０は、装置が設置されている環境温度を検知する環境温度検知手段としての温度センサである。ここで、温度センサ２０は、温度に比例した電圧を出力するＩＣであり、外装キャビネット８の周辺温度を適切に検出する位置に設ける。例えば、吸気口３の近傍等が温度センサ２０の設置位置としては好ましい。
【００２２】
２１はＡ/Ｄ変換器で、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する電子回路である。温度センサ２０より出力された検知結果としてのアナログ電気信号は、Ａ/Ｄ変換器２１を介してデジタル電気信号となり、制御装置２２に入力される。制御装置２２は、ＣＰＵやＲＯＭ等で構成され、制御装置２２内に格納されたプログラムに従って、前述した複数の冷却ファンの動作制御を行う。
【００２３】
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃは積分器で、制御装置２２よりＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）により得られる出力を、積分器２３を介してアナログ化し、ドライバ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃへ入力する。ドライバ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、前述した複数のファンに対し、電力を供給して動かしたり、遮断して止めたりする機能を持った電子回路である。
【００２４】
ここで、ファン出力に関しては、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御における１周期の時間と、パルスのＨＩＧＨ（ハイレベル）の時間（パルスがオンとなる時間）との比（＝ファンＤｕｔｙ）が関与し、ファンデューティの変化でファンの回転数を変化させる。
【００２５】
（環境温度が変化したときのファン制御方法）
次に、環境温度が変化したときのファン制御方法の詳細に関して、以下図１（b）のフローチャートに沿って説明する。制御装置２２は、一定の時間間隔で温度センサ２０から環境温度を取得し、その結果に応じて、ファン出力を変更するか否かを判断する。環境温度が閾値以上の場合は、各ファンの通常駆動Ｄｕｔｙに対し、各ファンの温度比例定数Ａに検出温度と閾値の差分ΔＴを掛けた値を加算して、ファン駆動Ｄｕｔｙを決定する。環境温度が閾値未満の場合は、各ファンの通常駆動Ｄｕｔｙとする。
【００２６】
ここで、ファン出力を変更するか否か判断するための閾値としては、一般的にユーザーが過ごす環境温度の上限値以上を閾値とすることが望ましい。例えば、衛生基準規則第５条３項には、事業所の室温を１７℃以上２８℃以下にするように努めなければならない、と定めている。これより、ユーザーは概ね上記室温内にいることが想定され、３０℃を超えた環境でプロジェクタの近傍にユーザーがいることは稀である。
【００２７】
そのため、例えば、３０℃を閾値とすることで、ユーザーがいる３０℃以下の温度領域（第１の環境温度領域）では、一定のファンＤｕｔｙで駆動されるため、騒音が一定となり、騒音変化による不快感を与えることはない。ここで、第１の環境温度領域は、５度以上の幅を持った領域であることが好ましい。一方、３０℃を超えた第２の環境温度領域ではファンＤｕｔｙを変化させることで、画像変調素子を含め前述した照明光学系αや色分離合成光学系βの光学素子の高寿命化を図ることができる。
【００２８】
（使用環境が変化したときのファン制御方法）
ここで、ファンＤｕｔｙを変更する要因としては、使用環境の通常環境（基準環境）からの変化も１つの要因となる。例えば、外部気圧などもファンＤｕｔｙを変更する要因として挙げられる。
【００２９】
そのため、使用環境の通常環境（基準環境）とは異なる場合は、図１（ｂ）に示すように、環境温度に応じて決定したファンＤｕｔｙに対し、使用環境比例定数Ｂを掛けることで、実際の駆動ファンＤｕｔｙとすることが望ましい。使用環境が通常環境（基準環境）である場合は、上述したファン駆動Ｄｕｔｙ（各ファンの通常駆動Ｄｕｔｙに対し、各ファンの温度比例定数Ａに検出温度と閾値の差分ΔＴを掛けた値を加算したもの）を用いる。なお、温度比例定数Ａと同様に使用環境比例定数Ｂも、各ファンに所与の値を設けている。
【００３０】
上記ファン制御方法における、環境温度の変化に対するファンＤｕｔｙの変化を図１（a）に示す。図１（a）では、実線が通常駆動のファンＤｕｔｙである。ファンＤｕｔｙ可変域とファンＤｕｔｙ不変域の閾値を３０℃としており、３０℃以下では一定のファンＤｕｔｙでファンを駆動し、３０℃以上ではファンＤｕｔｙが環境温度と比例の関係で増加していることがわかる。また、使用環境が変わった場合（高地など、装置の設置高度が基準高度より高い場合）は破線で示すように、通常駆動のファンＤｕｔｙを定数倍（１より大）としている。
【００３１】
上述したものは、装置の設置高度が基準高度と異なる場合であったが、装置の設置姿勢が基準姿勢と異なる場合、ファンの回転数を基準姿勢における回転数より上げることが好ましい。また、装置の電源電圧が基準電源電圧と異なる場合、ファンの回転数を基準電源電圧における回転数より上げることが好ましい。
【００３２】
以上のようなファン駆動制御方法により、ユーザーがプロジェクタに対し近い位置に存在する常温環境では、騒音値を一定に保ち、ユーザーがプロジェクタに対し遠い位置に存在する高温環境ではファン出力を変え、光学素子の高寿命化を図ることができる。
【００３３】
（変形例）
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明はこれに限定されず、同一性の範囲内で種々の変形が可能である。
【００３４】
（変形例１）
上述した実施形態では、第２の環境温度領域は、第１の環境温度領域より高温領域であり、第２モードでは、温度上昇に応じてファンの回転数を上げるようにしたが、本発明はこれに限られない。例えば、第２モードでは、第１モードに対してファンの回転数を上げ、このファンの回転数を第２の環境温度領域で一定化させるようにしても良い。
【００３５】
（変形例２）
また、上述した実施形態では、第２の環境温度領域は、第１の環境温度領域より高温領域としたが、第２の環境温度領域を第１の環境温度領域より低温領域とし、第２モードでは、第１モードに対してファンの回転数を下げるようにしても良い。そして、この場合、第２モードでは、温度低下に応じてファンの回転数を下げるようにすることが好ましい。
【００３６】
（変形例３）
装置内の発熱部としては、上述した画像変調素子、第１の光学系を構成する光学素子、第２の光学系を構成する光学素子の少なくとも一つである他、装置内の電源、プリント基板の少なくとも一つであっても良い。
【００３７】
（変形例４）
上述した実施形態では、画像変調素子として例えば液晶パネルが複数個設けられたが、本発明はこれに限られず、1個の液晶パネル、あるいは液晶パネル以外の1個の画像変調素子が設けられるものであっても良い。
【符号の説明】
【００３８】
２・・投射レンズユニット（投射光学系）、４・・ランプ冷却ファン、５・・照明光学系冷却ファン、６・・色分離合成光学系冷却ファン、２２・・制御装置、α・・照明光学系、β・・色分離合成光学系
【図１】
2014235220.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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