CN1612036A - 消音装置及使用该装置的投影仪装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供低价、且以高精度实现低噪音化的消音装置，和通过使用该消音装置使高亮度、小型化成为可能的投影仪装置。通过在风扇上安装的转数检测部测量风扇的旋转频率，从各风扇叶片算出噪音的基波成分及其高次波频率，确定消音对象频率。通过传声器收入噪音状况，对确定的每个消音对象频率进行确定，大体确定考虑了传声 器/扬声器、装置内频率特性的逆相位振幅，通过扬声器输出生成波。此外，对每个消音对象频率，通过时分、重复相位补偿，使噪音电平成为最小。

Description

消音装置及使用该装置的投影仪装置

技术领域

本发明涉及通过由冷却用风扇的旋转产生的强制风流进行构造内部的温度控制的家庭电器制品、或面向商务的制品的消音装置，尤其涉及降低具有高输出灯的投影仪装置的冷却风扇噪音的技术。

背景技术

在液晶投影仪中，灯光源中未有效利用的光能的大部分往往变为热，从而使装置内部成为高温，因此内部的冷却处理成为必须。因此，谋求通过由冷却风扇产生的强制风流冷却装置内部。在这里，对冷却风扇产生的噪音制限在装置容积内，通过风扇形状、转数、驱动方法或装置的构造材料或流路最佳化等谋求静态低噪音化。

此外，如在特开平6-8581号公报、特开平10-20866号公报上记载的那样提出了如下方法，即：检测冷却风扇发出的噪音，通过逆波形的声波成分的发生来谋求由干涉作用来进行消音的动态低噪音化的方法。但并不限于此，也提出有多个基于逆相位的消音化技术。

在液晶投影仪中，通过高输出灯光源的使用产生的高亮度化或装置的小型化已成为增加流路设计上制约的主要原因。在传统的静态低噪声化中，边使流路设计最佳化以维持、提高散热效率，边通过使冷却风扇多个化来提高各个的冷却风扇的转数从而确保风量。然而，由于要兼顾装置噪音，所以使亮度性能提高或装置小型化也会产生设计上制约等问题。

另一方面，前述公报作为只可能在由单一冷却风扇冷却的装置内使用的消音方式，况且也并未考虑冷却风扇的转速变动(速度偏移)。

发明内容

鉴于上述传统技术，本发明的目的为提供实现低价、高精度、低噪音化的消音装置，以及使用该消音装置实现高亮度、小型化的投影仪装置。

为了解决上述课题，本发明为具有由多个叶片构成的风扇和引导来自该风扇的风的风路的消音装置，具有：收入风路中噪声的传声器；检测前述风扇转数的转数检测机构；根据该转数和前述风扇的叶片数，对基波以及高次波的频率进行计算的频率计算机构；对由前述频率计算机构所计算的基波及高次波的每个频率，通过时分对由前述传声器收入的噪音电平进行分析的分析机构；通过对前述基波及高次波的每个频率时分来对噪音相位进行控制的相位控制机构；以及根据前述分析机构和前述频率计算机构和前述相位控制机构，生成驱动信号的信号生成机构，其通过由该信号生成机构生成的驱动信号来驱动扬声器。

根据本发明，使低价格、高精度的消音装置以及投影仪装置成为可能。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的消音方式的图。

图2是示出本发明的第1实施方式的图像显示装置的图。

图3是补充本发明的第1、第2实施方式的定时图。

图4是补充本发明的第1、第2实施方式的定时图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式加以说明。

[实施例1]

图1是示出本发明消音装置一例的构成图。图3、4是示出处理概要的定时图。

在图1中，1、2示出由叶片数K片(例如K＝7)形成的风扇，3示出形成风的流路的通风道构造，4示出传声器，6示出输入补偿部，7示出变换为数字信号的ADC，9示出把数字波形输出变换为模拟值的DAC，8示出输出补偿部，5示出扬声器，10示出风扇旋转驱动控制部，11示出转数检测部，12示出风扇旋转频率测量部，13示出数字信号处理器(以下称为DSP(Digital Signal Processor))，14示出滤波器，15示出频率分析部，16示出消音状态判定部，17示出许可时分控制部，18示出旋转次数计数部，19示出查询表(以下称为LUT(Look UpTable))，20示出频率值(f值)确定部，21示出放大、相位控制部，22示出波形生成部，23、24示出由19～22构成的各个风扇的每个逆相波形生成部，25示出加法部。图3、图4示出在各图像处理部的定时图。

在这里，众所周知，如果使风扇1旋转来观测噪音，则特定频率成分的噪音量突出。例如，在1分钟内旋转M次(例如M＝3000)时，噪声基波成分NZ通过转数M和叶片数K按照下式(式1)确定。

NZ＝M/60×K(＝3000/60×7＝350Hz(式1)

在转数M＝3000，叶片数K＝7时，取噪音基波频率成分为NZ＝350Hz，其高次波成分(NZ×2、×3、×4，……)的噪音量突出。在该噪音成分处于可听频带听感不佳时，感到刺耳。

以下详述感到刺耳的噪音基波频率成分NZ和其高次波成分的消音方法。

在这里，在本实施方式中，为了简单地说明，取叶片数为7片，使用2只相同的风扇，每只风扇分别各取2成分(上述的NZ、NZ×2)，限定在总共4成分的频率成分进行消音的情况，示出作为消音对象的噪音成分。当然，叶片数或风扇数、或风扇形状、或者即使增减对象噪音成分，也是同样的。此外，示出矩形型作为流路的构造。当然，即使分别作成最适合对象机器的构造也是同样的。

根据未图示的旋转指示，通过由旋转驱动控制部10产生的驱动信号10c，10d分别控制上述风扇1的旋转为上述M次旋转，上述风扇2的旋转为L次旋转。在这种情况下，确定为M≠L的关系，以便使通过叶片数确定的噪音频率成分的高次波成分的频率在风扇之间为不相同。

通过风扇1，2的旋转动作，在由通风道构造3形成的流路内产生风流，而且通过传声器4监视通风道构造3内的噪音状况。此外，也可以进行处理，以便使传声器4不妨碍风流。传声器信号通过输入补偿部6简易地除去低通·高频噪音，实施对信号电平的放大等的各种信号补偿，通过ADC7在取样周期Fs(Hz)下变换为数字信号。

另一方面，通过DAC9把作为加法器25输出的数字信号的消音波形变换为模拟信号，通过输出补偿部8进行不要的频率成分·噪声的除去，并进行放大，驱动扬声器5。把通过扬声器5产生的声压振动放出到通风道构造3的内部。在这种情况下，其构造为使上述声压振动不漏出到扬声器5的背面(通风道构造3的外侧)。

转数检测部11通过霍耳元件，FG信号，光传感器信号生成1脉冲/旋转信号11a，b作为通过旋转驱动控制部10产生的风扇1，2的旋转信息10a，10b。在频率测量部12中，从1脉冲/旋转信号11a，b输出成为与该脉冲同步、进行用于相位调整的计算的基准定时的12a、b，和测量风扇1，2的旋转频率的频率信息12c，d。

在DSP13中进行数字计算处理，然而，为了容易了解说明，把各部的处理作为硬件构成在以下示出。此外，在本实施例中，示出使用DSP的情况，然而并不限于此，不用说，如果是具有同样处理功能的，也可以适用本发明。

首先，在滤波器14中，从ADC7的数字信号，通过成为抽出作为所希望的消音对象的频带信号的滤波特性的数字滤波器进行处理。在频率分析部15，对通过后述的f值决定部20指定的频率成分的噪音量进行选择抽样，通过消音状态判定部16从噪音量的残留状态判定消音状态。在该情况下，消音状态判定部16防止由于起因于周围环境的脉冲性外部干扰(例如遭受话音，敲打音，拍手，开关门等各种生活声音)产生的误判，作成谋求提高耐久性能力的构成。即：其构成是这样的：在通过从许可时分控制指定部17的许可时分信号17c检测该频率成分的噪声电平并判定消音状态之际，采用考虑过去该频率成分的噪音电平的、例如每个噪音电平的直方图(histogram)，以便根据除去了所希望的噪音电平以外的电平范围的噪音电平进行判定。

通过次数计数部18，以12a，b作为基准，生成风扇1、2各个的旋转频率的基准18b、消音波形的相位基准18a、以及以风扇1的旋转次数的计数作为基准的时分定时信号18c。

通过许可时分控制部17，以18c作为基准，对各个风扇的各个噪音成分(4成分)，通过时分发行示出许可控制和不许可控制的许可信号(在图3，4的17a，b中，Low：许可期间，High：不许可期间)。在这里，由于也有可能性使2个风扇的旋转相位一致，所以构成为以进行用于相位调整的计算的基准定时内的一方12a作为基准进行时分。此外，图3，4示出改变许可时分控制信号17a，b生成方法的实例，对许可期间发行方法没有任何限定，是按照使消音对象的构成条件成为最佳那样来确定的。

在LUT19中，与构造和环境一起收入并保持扬声器和传声器的各种频率特性，输出与通过f值决定机构产生的消音对象的频率信息对应的放大补偿量19a和相位补偿量19b。

通过f值决定部20决定由频率信息12c，d(＝M/60)和叶片数(K＝7)确定的噪音基波频率(NZ)和二次成分(NZ×2)。在这种情况下，也可以这样构成，即：由于风扇1，2具有某种程度的旋转变动(抖动(iitter))部分，所以以旋数次数计数18b作为基准，以便使频率信息12c，d平滑化。

在放大、相位控制部21中，在许可时分控制信号17a，b为许可期间，对各个风扇的每个噪音成分，通过消音状态判定部16的判定结果，按照残留的噪音量为最小的方式控制振幅值和相位移动量，而且根据由LUT19产生的放大补偿量19a和相位补偿量19b相加的结果，生成振幅值21a、相位移动量21b。另一方面，在不许可期间，保持输出过去的许可期间中决定的振幅值21a，相位移动量21b。此外，即使在判定是不许可期间或消音状态的情况下，在频率信息21c，d中存在变化的情况下，也可以通过LUT19产生的放大补偿值19a和相位补偿量19b来补偿前值的振幅值21a，相位移动量21b。

通过波形生成部22，从基于f值决定部20的风扇1，2的消音对象4成分的频率、旋转相位基准18a、振幅值21a和相位移动量21b生成对风扇噪音成分的逆相位波形。

在这里，23、24是通过19～22构成的逆相位波形生成部，示出只具有对象风扇数(在本实施例为2个)部分的构成。当然，不限于风扇数，对于消音对象的每个频率成分所准备的也是同样的。

通过加法部25，对由上述处理得到的4个逆相位波形成分相加，输出到DAC9。

根据以上示出的第1实施方式，特别指定听觉上不愉快的成分作为消音对象频率，而且由于使多个风扇间的转数各异，所以可以使噪音状态的情况区分单纯化，可以使残留噪音成分的抽出以及上述计算简单化。据此，使降低DSP所要求的计算量成为可能，使选择处理能力低的低价格DSP成为可能。此外，通过频率成分的确定，使传声器信号、扬声器驱动信号的信号补偿简略化成为可能，由于不必要高品位、高精度的模拟部件，所以可容易地使降低部件个数、部件价格成为可能。

此外，由于是直接检测风扇转数和旋转相位的方式，所以为了检测风扇的旋转状态，继续评价常时测量的噪音水平，而且不会因继续进行相位跟踪产生计算量增大，不会因计算处理延迟产生跟踪延迟，并且不会产生控制振动，即使不定期地产生风扇转动的抖动也不会振动，从而使即时地容易地进行跟踪成为可能。

进而，直接检测风扇转数和旋转相位，生成逆相位波形时，由于以风扇的旋转相位作为基准，自动地通过逆相位波和风扇旋转来固定频率和相位，所以不必要特别的计算处理。

由于对通过时分相互间逆相位波形的生成条件进行重新评估、控制，所以即使在增加消音对象的频率成分时，也使抑制DSP最大计算量的徒劳增加成为可能。

由于消音频率成分的确定，即使有脉冲性的外部干扰，也可以忽略特定的频率成分以外的外部干扰，而且即使在符合一致时，也如前述所示，按照考虑过去该频率成分的噪音电平的方式构成，通过除去外部干扰成分，使容易地抑制因外部干扰产生的逆相位波形的振动成为可能。

在本实施方式中，虽示出对构成进行限制，然而，当然并不限于此，不用说，即使在改变作为DSP内部或外部的处理部加以说明的处理部位置的情况下也可以应用本发明。

[实施例2]

其次，参照图2对本发明的第2实施方式加以说明。由于对于在第1实施方式中说明的同一符号的部位具有大体相同的功能，所以避免说明的重复。在本实施的方式中，示出液晶投影仪作为图像显示装置的情况。在图2中，26是测量液晶投影仪内部温度的温度传感器，27是控制液晶投影仪系统的系统控制部，28是灯驱动部，29是灯，30、32是由透镜、滤光片等构成的光学单元，31是图像显示器件，33是屏。在通风道3的内部是配置灯29～光学单元32一部分的构成。

作为通过液晶投影仪的投影图像的亮度调整，具有如下方法，即：通过根据从系统控制部27的灯功率控制量、利用灯驱动部28增减驱动功率，来实现灯29的光量增减。

在这种情况下，通过灯驱动功率的增减左右通风道3内部的发热量。因此，由于通风道3内部温度控制所必要的风量各异，兼顾装置噪音，所以是按照获得最佳风量的方式进行控制的。

例如，通过温度传感器26测量装置内部温度，通过系统控制部27对灯驱动部28的功率加以控制，并按照获得最佳风量的方式通过转数指示信号来控制旋转驱动控制部10。

在这种情况下，系统控制部27是通过消音状态判定部16得到装置内部消音状态信息，在消音处理跟踪的范围内按照缓慢地改变风扇转数的方式进行控制。

根据以上说明的第2实施方式，在根据液晶投影仪等的装置内部温度控制空气冷却风扇转数的图像显示装置中，通过本方式，即使在使风扇转数改变的情况下也不发生振动，从而能够在保持消音状态的状态下容易地得以实现。此外，也可是液晶投影仪，虽然作为在第1实施方式已示出周围环境的外部干扰主要原因存在有各种各样话音，机器声，拍手，开闭门等，但是可以提供无动作不良/无振动的消音效果，且在民用品方面廉价的液晶投影仪等的图像显示器件。

以上限于使用多个风扇的情况，当然也可以用单一风扇，通过减少处理量，增加控制次数，可容易地提高噪音跟踪速度或通过采用低运算DSP而降低成本。

在设置多个构造3的开口部的情况下，也可以同时准备多个同一系统，或者追加扬声器、传声器，通过在DSP侧并列地执行同样的处理，使得到同样效果成为可能。

作为本实施方式的应用装置只示出液晶投影仪，然而，当然并不限于此，在通过由风扇产生的风流完成装置内部冷却处理的图像显示器件或除此之外的、在装置内使用本消音系统也是同样的。通过同样的处理是可能实现同样效果的。例如，存在多种在冷藏库、空气冷却风扇(室内机/室外机)、各种发动机、空气清净机、PC内的使用等的情况。另一方面，通过热管、液冷系统的联合使用，进一步低噪音化也可容易实现。

根据本发明，通过选择低计算量的廉价DSP，节省模拟部件的个数，可提供简易、廉价的消音装置。此外，在根据液晶投影仪等的装置内部温度控制空气冷却风扇转数的投影仪装置中，通过使用本发明，可得到不因跟踪风扇旋转变化、周围外部干扰而产生动作不良和振动的消音效果，而且，在民用品方面可能实现低价格化。

当然，不限于图像显示系统，本发明在具有冷却风扇的其它装置内使用也是可能的，通过同样的处理，可以得到同样的消音效果。

Claims (17)

1、一种消音装置，具有由多个叶片构成的风扇和引导来自该风扇的风的风路，其特征在于，具有：

收入风路中噪音的传声器；

检测所述风扇转数的转数检测机构；

根据该转数和所述风扇的叶片数，计算基波及高次波频率的频率计算机构；

对由所述频率计算机构所计算的基波及高次波的每个频率，通过时分对由所述传声器收入的噪音电平进行分析的分析机构；

通过对所述基波及高次波的每个频率时分来控制噪音相位的相位控制机构；以及

根据所述分析机构、所述频率计算机构和所述相位控制机构，生成驱动信号的信号生成机构，

通过由该信号生成机构生成的驱动信号来驱动扬声器。

2、根据权利要求1所述的消音装置，其特征在于，

所述信号生成机构包含对各个由所述基波以及高次波的每个频率的所述相位控制机构产生的规定相位的频率信号相加的加法机构。

3、根据权利要求1所述的消音装置，其特征在于，

所述相位控制机构以使所生成的所述基波以及高次波的每个频率的频率信号的相位位移的方式控制所述信号生成机构，以使来自所述分析机构的所述基波以及高次波的每个频率的经分析后的噪音电平变小。

4、根据权利要求1所述的消音装置，其特征在于，

具有根据来自所述分析机构的基波以及高次波的每个频率的噪音电平对消音状态进行判定的消音状态判定机构，

对判定为消音状态的频率的所述驱动信号的振幅值以及相位加以固定。

5、根据权利要求1所述的消音装置，其特征在于，

具有至少储存有对应于噪音频率成分的变动的相位补偿量和对应于该消音装置的频率特性的放大补偿量之任一方的查询表，

参照该查询表对所述驱动信号进行补偿。

6、根据权利要求1所述的消音装置，其特征在于，具有

检测装置内部温度的温度传感器；和

对所述风扇的转数进行控制的转数控制电路，

根据来自温度传感器的温度信息和所述消音状态判定机构，对所述风扇的转数进行变更控制。

7、根据权利要求1所述的消音装置，其特征在于，

所述风扇由多个风扇构成，

在各个的风扇之间，使所述叶片数和转数的乘积各异。

8、一种投影仪装置，具有光源灯、对来自该光源灯的光进行光强度调制并形成光学图像的图像显示元件，和通过投影光学系统放大、投影、显示该光学图像的投影机构，其特征在于，具有：

由多个叶片构成，对所述光源灯进行冷却的冷却风扇；

将来自该冷却风扇的冷却风导向至所述光源灯的风路；

检测所述投影仪装置内部温度的温度传感器；

控制所述冷却风扇转数的转数控制电路；

收入所述风路的噪音的传声器；

检测所述冷却风扇的转数的转数检测机构；

根据该转数和所述风扇的叶片数，对基波以及高次波频率进行计算的频率计算机构；

对由所述频率计算机构计算的基波以及高次波的每个频率，通过时分对由所述传声器收入的噪音电平进行分析的分析机构；

对所述基波以及高次波的每个频率，通过时分对噪音相位进行控制的相位控制机构；

根据所述分析机构、所述频率计算机构和所述相位控制机构生成驱动信号的信号生成机构；以及

根据来自所述温度传感器的温度信息对所述风扇的转数进行变更控制，同时，通过由所述信息生成机构生成的驱动信号对扬声器进行驱动。

9、根据权利8所述的投影仪装置，其特征在于，

所述信号生成机构包含对各个由所述基波以及高次波的每个频率的所述相位控制机构产生的规定相位的频率信号相加的加法机构。

10、根据权利要求8所述的投影仪装置，其特征在于，

所述相位控制机构以使所生成的所述基波以及高次波的每个频率的频率信号的相位位移的方式控制所述信号生成机构，以使来自所述分析机构的所述基波以及高次波的每个频率的经分析后的噪音电平变小。

11、根据权利要求8所述的投影仪装置，其特征在于，

具有根据来自所述分析机构的基波以及高次波的每个频率的噪音电平对消音状态进行判定的消音状态判定机构，

对判定为消音状态的频率的所述驱动信号的振幅值以及相位加以固定。

12、根据权利要求8所述的投影仪装置，其特征在于，

具有至少储存有对应于噪音频率成分的变动的相位补偿量和对应于该投影仪装置的频率特性的放大补偿量之任一方的查询表，

参照该查询表对所述驱动信号进行补偿。

13、根据权利要求9所述的投影仪装置，其特征在于，

所述相位控制机构以使所生成的所述基波以及高次波的每个频率的频率信号的相位位移的方式控制所述信号生成机构，以使来自所述分析机构的所述基波以及高次波的每个频率的经分析后的噪音电平变小。

14、根据权利要求9所述的投影仪装置，其特征在于，

具有根据来自所述分析机构的基波以及高次波的每个频率的噪音电平对消音状态进行判定的消音状态判定机构，

对判定为消音状态的频率的所述驱动信号的振幅值以及相位加以固定。

15、根据权利要求9所述的投影仪装置，其特征在于，

具有至少储存有对应于噪音频率成分的变动的相位补偿量和对应于该投影仪装置的频率特性的放大补偿量之任一方的查询表，

参照该查询表对所述驱动信号进行补偿。

16、根据权利要求13所述的投影仪装置，其特征在于，

具有根据来自所述分析机构的基波以及高次波的每个频率的噪音电平对消音状态进行判定的消音状态判定机构，

对判定为消音状态的频率的所述驱动信号的振幅值以及相位加以固定。

17、根据权利要求13所述的投影仪装置，其特征在于，

具有至少储存有对应于噪音频率成分的变动的相位补偿量和对应于该投影仪装置的频率特性的放大补偿量之任一方的查询表，

参照该查询表对所述驱动信号进行补偿。

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