(57)【要約】【課題】多灯式の投射型画像表示装置において、従来対応できなかった２３００ｍ以上の高地であっても使用可能で、かつランプ寿命との両立が図れる投射型画像表示装置を提供することである。【解決手段】大気圧を測定するセンサー１１と、大気圧と多灯の投射用光源１７、１８のうち大気圧に対応して点灯させる光源と点灯させない光源の相関関係を記憶する記憶部１２と、多灯の投射用光源１７、１８を個別にオン・オフを行う光源電力スイッチ手段１３と、記憶部１２の相関関係から、センサー１１で取得した大気圧に対応する光源を決定し、その決定に基づいて前記スイッチ手段１３を制御する制御手段１４と、を備えた投射型画像表示装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧を測定するセンサーと、
大気圧と多灯の投射用光源のうち前記大気圧に対応して点灯させる光源と点灯させない光源との相関関係を記憶する記憶部と、
前記多灯の投射用光源を各個別にオン・オフを行う光源電力スイッチ手段と、
前記記憶部の相関関係から、前記センサーで取得した大気圧に対応する光源を決定し、前記決定に基づいて前記スイッチ手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投射型画像表示装置に関し、特に高地でも使用可能で光源の寿命との両立が図れる投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射画像を明るくするため、２灯以上の光源を組み込んだ多灯式の投射型画像表示装置があり、光源には超高圧水銀ランプが用いられている。
【０００３】
発熱量の大きいこの光源は、温度の上昇により周囲の構造部品を熱変形させたり、ランプ自身の寿命低下を招いたりする。特にランプの寿命と温度との間には相関があり、最適な温度範囲を維持するための冷却が要求されている。ランプが高温になり過ぎても低温になり過ぎてもいけない。
【０００４】
光源で発生した光は光学エンジンを介して映像を作成した後、投射レンズで拡大されてスクリーンに投射される。光学エンジンにはＤＭＤ、プリズム、カラーホイールなどの複数の光学部品が実装されているが、強い光の透過や反射によってこれらの光学部品にも温度上昇が発生する。この温度上昇はＤＭＤの動作を不安定にしたり、各種の光学部品に特性変化を起こさせて投射画像を悪化させたり、光学部品の寿命を低下させたりしている。すなわち光学部品の温度上昇を抑制することが光学性能を維持し寿命を延命することになるので、光学部品の冷却が装置の性能や信頼性を高める上で必須となっている。
【０００５】
このような状況の中で、パーソナルコンピューターの普及に伴って投射型画像表示装置によるプレゼンテーションが広く行われており、投射型画像表示装置を山間部などの標高の高い場所で使用する機会が増加している。しかし投射型画像表示装置を標高の高い高地で使用すると、ランプやＤＭＤを初めとする光学部品の温度上昇は低地に比べて大きくなる。これは、高地では気圧が低いために空気が薄く、装置で発生した熱の大気への熱移動が抑制されるためである。
【０００６】
この課題を解決する従来技術として投射型画像表示装置に圧力センサーを設けて大気圧を検出し、検出した大気圧に応じて空冷ファンの回転数を上昇させる次のような技術が公開されている。
特許文献１には、内部温度を検出するための温度センサー、外気圧を検出するための気圧センサー、検出された温度と外気圧に基づいて冷却ファンの回転数を制御する制御装置を備え、使用されている地域の気圧に応じて、適切な冷却ファン制御が自動的に行われる液晶プロジェクターが開示されている。
【０００７】
特許文献２には、外気圧を検出するための大気圧センサーを備え、予め設定した大気圧の情報に対応して、ランプ点灯回路が超高圧水銀ランプへの供給電力を制御する。
【０００８】
大気圧の低い高地ではランプ電力を低減して点灯させることにより、ランプ温度を下げ、セット内部の温度を下げるのを目的とし、高地においてファン速度増加によって生ずる騒音増大を回避するとともに、高地での使用を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２５８２３７号公報
【特許文献２】特開２００８−２５００４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの従来技術には、以下の課題がある。
【００１１】
特許文献１に記載された発明では、空冷ファンの回転数には上限があるため、たとえ騒音増加を伴っても部品の望ましい温度を維持できる標高は２３００ｍ前後が限界になるという課題である。例えば、従来の一般的な投射型画像表示装置では１５００ｍ前後が限界であり、ファンの回転数を上昇させる“高地モード”を備えた装置であっても２３００ｍ前後が限界であった。
【００１２】
特許文献２に記載された発明では、ランプへの供給電力を低くし、ランプ温度を下げ、セット内部の温度を下げるのを目的としているが、ランプ温度を過度に下げると、ランプの内壁に、ランプ電極材料が堆積し、短寿命化を引き起こす。実験的には、供給電力を低くしたとしても、定格電力の８０％までが限界である。セット内部の温度は約１０％程度下がるにすぎず、この条件では、ファンの回転数を上昇させる“高地モード”を備えた装置であっても２３００ｍ前後が限界であった。
【００１３】
本発明の目的は、従来対応できなかった２３００ｍ以上の高地であっても使用可能で、かつランプ寿命との両立が図れる投射型画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の投射型画像表示装置は、大気圧を測定するセンサーと、大気圧と多灯の投射用光源のうち前記大気圧に対応して点灯させる光源と点灯させない光源との相関関係を記憶する記憶部と、前記多灯の投射用光源を各個別にオン・オフを行う光源電力スイッチ手段と、前記記憶部の相関関係から、前記センサーで取得した大気圧に対応する光源を決定し、前記決定に基づいて前記スイッチ手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
特許文献２と同様、投射型画像表示装置内部の温度を下げる目的は同じであるが、ランプ寿命への影響はない。また定格電力が同じ光源を２灯組み合わせて、大気圧センサーで取得した大気圧条件により１灯点灯になった場合、光源への供給電力を実質的には５０％まで低減させたことになる。
【００１６】
この場合、投射型画像表示装置内部の温度は約３０％下がる。また、光源の短寿命化を引き起こさない。定格電力が異なる光源を組み合わせた投射型画像表示装置の場合、光源への供給電力の低減量、投射型画像表示装置内部の温度の低下量に自由度が増す。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の投射型画像表示装置によれば、設置した場所の大気圧を検出し、検出した大気圧が低いときは高地と判断して、点灯する光源の灯数を制御し、投射型画像表示装置の内部の温度を下げるので、光源の寿命を損なうことなく、光学部品、電子部品の温度上昇を防止することができる。これにより従来は対応できなかった２３００ｍ以上の極めて高い標高８０００ｍであっても対応できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１の投射型画像表示装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１の投射型画像表示装置と従来技術の投射型画像表示装置の寿命評価結果を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態１の投射型画像表示装置と従来技術の投射型画像表示装置の寿命評価結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１におけるＤＬＰ単板式で２灯合成の投射型画像表示装置１である。投射型画像表示装置１には、周囲の大気圧を測定する大気圧センサー１１、大気圧に対応して点灯させる光源と点灯させない光源の相関関係を記憶する記憶部１２、多灯の投射用光源を個別にオン・オフを行う光源電力スイッチ１３、記憶部の相関関係から、センサーで取得した大気圧に対応する光源を決定し、スイッチ１３を制御する制御部１４、超高圧水銀ランプ１７、１８を備えたランプユニット１９、２０、ランプユニット１９、２０に電力を供給する電子バラスト１５、１６、入力したＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する電源部２１、光学部品としてＤＭＤ２２、プリズム２３、反射ミラー２４、レンズ２５、カラーホイール２６、ロッドインテグレーター２７、合成ミラー２８、投射レンズ２９、冷却用手段として、ＤＭＤ２２、プリズム２３を冷却するファン３０、カラーホイール２６を冷却するファン３１、超高圧水銀ランプ１７、１８を冷却する為のファン３２、３３、電源部２１を冷却するファン３４、外部への排気ファン３５、映像・音声信号処理部として、信号入力部３６、入力した信号を処理する信号処理回路部３７、ＤＭＤ２２、カラーホイール２６の駆動制御部３８を備えている。記憶部１２、光源電力スイッチ１３、制御部１４、信号処理回路部３７、駆動制御部３８は主制御回路部３９の中に組み込まれている。
【００２１】
超高圧水銀ランプ１７は１５０Ｗ、１８は３５０Ｗのランプであり、この投射型画像表示装置１で、２灯点灯させた時は、ランプ部で５００Ｗの消費電力である。
【００２２】
次に投射型画像表示装置１の具体的な動作に関して述べる。ＡＣスイッチ４０をＯＮにすると電源部２１に、ＡＣ電圧が入力され、適正に変換されたＤＣ電圧が電子バラスト１５、１６、及び主制御回路部３９に供給され、投射型画像表示装置１はスタンバイ状態に入る。
【００２３】
主制御回路部３９に設けられた起動ボタンスイッチ４１をＯＮにすると、投射型画像表示装置１は起動し、大気圧センサー１１が投射型画像表示装置１を設置した場所の大気圧情報を検出する。検出した大気圧情報は、記憶部１２に予め大気圧に対応して点灯させる光源と点灯させない光源の相関関係を記憶させた情報をもとに、制御部１４で処理され、
点灯させる光源を決定し、信号を光源電力スイッチ１３に送り、点灯させる光源に接続されている電子バラスト１５、１６のどちらか、または両方を動作させ超高圧水銀ランプに電力を供給する。超高圧水銀ランプから投射された光は、合成ミラー２８、ロッドインテグレーター２７、カラーホイール２６、レンズ２５、反射ミラー２４、ＤＭＤ２２、プリズム２３、投射レンズ２９を経由してスクリーンへと投射される。これらのプロセスの中で、カラーホイール２６、ＤＭＤ２２、プリズム２３の光学部品、超高圧水銀ランプ１７、１８、電源部２１、は温度上昇し、その近傍には冷却用のファンを設置している。
【００２４】
（表１）に、大気圧に対応して点灯させる光源と点灯させない光源の相関関係を示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
周囲の大気圧が１０１３．３ｈＰａから７８６．８ｈＰａまで、標高換算にして０ｍ〜２３００ｍ未満までは、超高圧水銀ランプ１７、１８の両方を点灯させる。ランプ電力の合計は５００Ｗである。７８６．８ｈＰａから６１６．３ｈＰａまで、標高換算にして２３００ｍ以上から４０００ｍ未満までは、超高圧水銀ランプ１８のみ点灯させる。ランプ電力は３５０Ｗである。ランプ電力を定格の電力より３０％低下させることにより、セットの内部温度が２５％低下し、これまで気圧が低いために空気が薄く、装置で発生した熱の大気への熱移動が抑制されることが原因で過度に温度上昇していた、光学部品、超高圧水銀ランプ、電源部の温度上昇を、標高２３００ｍ未満での温度上昇の範囲内に抑えることができ、これまで対応できなかった２３００ｍ以上の標高でも使用が可能となった。また６１６．３ｈＰａから３５５．９ｈＰａまで、標高換算にして４０００ｍ以上から８０００ｍまでは、超高圧水銀ランプ１７のみを点灯させる。ランプ電力は１５０Ｗである。ランプ電力を定格の電力より７０％低下させることにより、セットの内部温度が５０％低下し、これまで気圧が低いために空気が薄く、装置で発生した熱の大気への熱移動が抑制されることが原因で過度に温度上昇していた、光学部品、超高圧水銀ランプ、電源部の温度上昇を、標高２３００ｍ未満での温度上昇の範囲内に抑えることができ、標高８０００ｍでも使用が可能となった。
【００２７】
次に、従来技術である、予め設定した大気圧の情報に対応して、ランプ点灯回路（電子バラスト）が超高圧水銀ランプへの供給電力を制御する投射型画像表示装置（実施の形態１の投射型画像表示装置に従来技術のランプ制御を用いたもの）と、本発明の投射型画像表示装置の寿命評価試験を行った。
（１）周囲の大気圧が７８６．８ｈＰａから６１６．３ｈＰａでの比較
従来技術では、超高圧水銀ランプ１７、１８の電力を、それぞれ３０％低下させる、即ち１５０Ｗの超高圧水銀ランプ１７は１０５Ｗで点灯し、３５０Ｗの超高圧水銀ランプ１８は２４５Ｗで点灯させ、ランプ合計電力を３５０Ｗとした投射型画像表示装置と、本発明の実施の形態１の３５０Ｗの超高圧水銀ランプ１８のみ点灯させた投射型画像表示装置の寿命評価結果を図２に示す。点灯累積時間とスクリーン照度維持率の関係を示している。
【００２８】
本発明の投射型画像表示装置では点灯累積時間５０００時間経過しても、スクリーン照度維持率は８０％を維持し、良好な特性を示しているが、従来技術の投射型画像表示装置では、累積点灯時間１５００時間を経過した時点でスクリーン照度維持率が５０％に低下している。一般的にスクリーン照度維持率が５０％に低下するとランプ交換するので、ランプの寿命は１５００時間ということになる。照度が急激に低下する原因として、ランプに供給する電力を下げ、ランプ温度を過度に下げすぎた為、ランプの内壁に、ランプ電極材料が堆積する、いわゆる黒化現象が生じ、ランプの光が低下し照度維持率が低下した。
それに対し、本発明の投射型画像表示装置では、ランプ温度が下がる訳ではないので、従来技術のような課題が現れなかった。
（２）周囲の大気圧が６１６．３ｈＰａから３５５．９ｈＰａまでの比較
従来技術では、超高圧水銀ランプ１７、１８の電力を、それぞれ７０％低下させる、即ち１５０Ｗの超高圧水銀ランプ１７は４５Ｗで点灯し、３５０Ｗの超高圧水銀ランプ１８は１０５Ｗで点灯させ、ランプ合計電力を１５０Ｗとした投射型画像表示装置と、本発明の実施の形態１の１５０Ｗの超高圧水銀ランプ１７のみ点灯させた投射型画像表示装置の寿命評価結果を図３に示す。点灯累積時間とスクリーン照度維持率の関係を示している。
【００２９】
本発明の投射型画像表示装置では点灯累積時間５０００時間経過しても、スクリーン照度維持率は８０％を維持し、良好な特性を示しているが、従来技術の投射型画像表示装置では、累積点灯時間１０００時間を経過した時点でスクリーン照度維持率が５０％に低下している。一般的にスクリーン照度維持率が５０％に低下するとランプ交換するので、ランプの寿命は１０００時間ということになる。照度が急激に低下する原因として、ランプに供給する電力を下げ、ランプ温度を過度に下げすぎた為、ランプの内壁に、ランプ電極材料が堆積する、いわゆる黒化現象が生じ、ランプの光が低下し照度維持率が低下した。それに対し、本発明の投射型画像表示装置では、ランプ温度が下がる訳ではないので、従来技術のような課題は現れなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の投射型画像表示装置は、設置した場所の大気圧を検出し、検出した大気圧が低いときは高地と判断して、点灯する光源の灯数を制御し、投射型画像表示装置の内部の温度を下げるので、光源の寿命を損なうことなく、光学部品、電子部品の温度上昇を防止することができる。これにより従来は対応できなかった２３００ｍ以上の極めて高い標高８０００ｍであっても対応できるようになる。
【符号の説明】
【００３１】
１  投射型画像表示装置
１１  大気圧センサー
１２  記憶部
１３  光源電力スイッチ
１４  スイッチ１３を制御する制御部
１５、１６  電子バラスト
１７、１８  超高圧水銀ランプ
１９、２０  ランプユニット
２１  電源部
２２  ＤＭＤ
２３  プリズム
２４  反射ミラー
２５  レンズ
２６  カラーホイール
２７  ロッドインテグレーター
２８  合成ミラー
２９  投射レンズ
３０、３１、３２、３３、３４  冷却用ファン
３５  排気ファン
３６  信号入力部
３７  信号処理回路部
３８  ＤＭＤ、カラーホイール駆動制御部
３９  主制御回路部
４０  ＡＣスイッチ
４１  起動ボタンスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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