JP2007298657A - 画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電源からの入力電圧に対して最適なファン駆動電圧を容易に設定することができる画像投射装置を提供する。
【解決手段】画像投射装置は、外部電源１０から電力供給を受けて、画像を被投射面に投射する。該画像投射装置は、冷却ファン５と、該冷却ファンの駆動を制御する制御手段３１と、外部電源からの入力電圧を検出する検出手段４１とを有する。制御手段は、該検出された入力電圧に応じて冷却ファンの駆動電圧を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの光を用いて画像をスクリーン等の被投写面（スクリーン）に表示する画像投射装置に関し、特に外部電源からの電力供給を受けて動作する画像投射装置に関する。

プロジェクタ等の画像投射装置では、装置筐体内を冷却するために冷却ファンを用いている。そして、該ファンの設定電圧（駆動電圧）は、光源ランプ部、電源部、電源バラスト部、偏光板等の光学素子部といった温度管理を要する部分の温度が所定範囲内に維持されるように設定される。

また、プロジェクタは、幾つかの動作モードを有する。例えば、ランプを最大輝度で発光させるランプフル電力モードや、ランプの発光輝度を低くするランプ省電力モードがある。また、画像投射の終了後にランプを消灯させてファンを回転させるクールダウンモードもある。そして、ファンの駆動電圧は、これらの動作モードによって切り替えられる。

ところで、プロジェクタは、外部電源としての商用ＡＣ電源を用いて動作するのが一般的であり、外部電源からの電力供給を受けた電源部において該ＡＣ電源の電圧を昇圧して光源バラスト部に供給したり、ＡＣ電源電圧を降圧してシステム制御部に供給したりする。

ここで、ＡＣ電源の電圧がなんらかの理由で低下すると、電源部に含まれる昇圧回路の効率が下がり、そこからの発熱量が増加する。このため、ファンの駆動電圧は、このような場合でも十分な冷却が行えるように、プロジェクタの製品としての動作保証入力電圧範囲における最も低い値（以下、動作保証最低電圧という）に対応した高い電圧に設定される。ファンの駆動電圧が高いほどファンの回転数が高くなるので、冷却効果が高くなる。

なお、特許文献１および特許文献２には、筐体内の所定部分の温度を監視（検出）し、検出した温度に応じてファンの駆動電圧を制御するプロジェクタが提案されている。
特開２０００−８１６６６号公報（段落００１４、図１等） 特開２００１−３１２０００号公報（段落００１４、図１等）

しかしながら、ファンの駆動電圧を動作保証最低電圧に対応した高い電圧値に固定すると、ＡＣ電源電圧が動作保証最低電圧より高い通常動作時においても、動作保証最低電圧に対応した高い駆動電圧でファンを動作させることになる。この結果、本来であればより低い駆動電圧でファンを駆動してファンによる騒音レベルを低くすることができるにもかかわらず、高い駆動電圧、すなわち高い回転数でファンを駆動することになる。

なお、特許文献１，２にて提案されている方法を利用して、ＡＣ電源電圧の変動に伴う電源部の温度変化をシステム制御部で監視し、ファン駆動電圧を制御する方法も考えられる。しかし、二次電源系に設けられたシステム制御部から一次電源系に設けられた電源部の温度を監視することは、絶縁確保の必要性から現実的には容易ではない。

そこで、本発明は、外部電源からの入力電圧に対して最適なファン駆動電圧を容易に設定することができるようにした画像投射装置を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての画像投射装置は、外部電源から電力供給を受けて、画像を被投射面に投射する。該画像投射装置は、冷却ファンと、該冷却ファンの駆動を制御する制御手段と、外部電源からの入力電圧を検出する検出手段とを有する。そして、制御手段は、該検出された入力電圧に応じて冷却ファンの駆動電圧を変更することを特徴とする。

なお、上記画像投射装置と、該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを含む画像表示システムも本発明の他の側面を構成する。

本発明によれば、外部電源からの入力電圧の大きさに応じた冷却ファンの駆動電圧設定を行うことができる。このため、入力電圧が通常又は高いにもかかわらず、低い入力電圧を想定したファン駆動電圧を使用して騒音レベルが上がってしまうことを防止できる。言い換えれば、通常又は高い入力電圧が確保されている場合の画像投射装置の低騒音化に有効である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例である画像投射装置としての液晶プロジェクタの構成を示している。

図１において、１は光源として使用される放電ランプである。２は放電ランプ１に対する電力供給制御および点灯制御を行う光源バラスト（電力安定化ユニット）である。

３はコントローラとしてのシステム制御部である。該システム制御部３は、プロジェクタに接続されるパーソナルコンピュータＰＣやビデオ機器等の画像供給装置から入力された画像信号を処理したり、該画像信号に応じて、画像投射部６に含まれる液晶パネルを駆動する駆動信号を生成したりする。なお、本実施例では、液晶パネルを画像形成素子として用いる場合について説明するが、液晶パネルに代えてＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の他の画像形成素子を用いてもよい。

また、システム制御部３は、冷却ファン５の駆動電圧の制御による回転制御を行う。さらに、システム制御部３は、放電ランプ１や画像投射部６の温度が通常使用レベルよりも高くなった場合に、光源バラスト２や電源部４の動作を停止させる制御も行う。

また、システム制御部３は、後述する入力電圧レベル検知部４１からの信号に基づいて、外部電源である商用ＡＣ電源（以下、単にＡＣ電源という）１０からの入力電圧が所定値より高いか低いか、すなわち入力電圧レベルが高レベルか低レベルかを判別する。ＡＣ電源１０の電圧は、１００Ｖ、１２０Ｖ、２４０Ｖ（実効値）等がある。

３１はシステム制御部３内に設けられたサブコントローラとしてのファン制御部であり、冷却ファン５の駆動電圧（以下、ファン駆動電圧という）を制御することで冷却ファン５の回転数を制御する。また、ファン制御部３１は、システム制御部３にて生成されたＡＣ電源１０からの入力電圧のレベル判定に応じたファン駆動電圧の切り替えを行う。

本実施例のプロジェクタは、ランプ１を最大輝度で発光させるフル電力モードや、ランプの発光輝度を低く抑える省電力モードを有する。ファン制御部３１は、これらの動作モードに応じてファン駆動電圧を切り替える。

４はプロジェクタの各部に供給する電源電力を生成する電源部である。電源部４は、コンセント（図示せず）に差し込まれたプラグ４ａを通じてＡＣ電源１０から電力供給を受け、そのＡＣ電源電圧から、光源バラスト２に供給されるＤＣ高電源電圧（例えば、３７０Ｖ）を生成する。また、電源部４は、ＡＣ電源電圧から、システム制御部３に供給されるＤＣ低電源電圧（例えば、５Ｖや１２Ｖ）を生成する。この電源部４の詳しい構成については後述する。

入力電圧レベル検知部４１は電源部４内に設けられている。該入力電圧レベル検知部４１は、ＡＣ電源１０からの入力電圧（以下、ＡＣ入力電圧という）を検知し、その検知結果を示す信号をシステム制御部３に伝える。

冷却ファン５は、プロジェクタの不図示の筐体又はその内部に取り付けられており、外部エアを筐体内に吸い込んだり、筐体内の熱気を排出したりする。冷却ファン５によって生成されたエアの流れによって、放電ランプ１、光源バラスト２、システム制御部３、電源部４、画像投射部６等の温度管理を要する部分が冷却される。冷却ファン５としては、軸流ファン、シロッコファン等が用いられる。

なお、図には、冷却ファン５が１つしか記載されていないが、実際には複数の冷却ファンが設けられる場合が多い。本実施例でも、電源部４用の冷却ファン、放電ランプ１用の吹き付け冷却ファン、放電ランプ１用の吸出し冷却ファン、グリーン液晶パネル用冷却ファン、レッドおよびブルー液晶パネル用冷却ファンを有する。

画像投射部６は、システム制御部３からの駆動信号に応じて駆動される不図示のレッド、グリーンおよびブルー液晶パネルを含む。また、画像投射部６には、図示しないが、放電ランプ１からの照明光を色分解して各液晶パネルに導き、各液晶パネルからの画像光を色合成して投射レンズに導き、該投射レンズからスクリーン（被投射面）に画像を投射する光学系が設けられている。なお、画像投射部６内にも、液晶パネルや偏光板等の発熱体が存在するため、画像投射部６の冷却も必要である。

図２には、電源部４の構成を示している。プラグ４ａからＡＣ電源ケーブル４ｂを介して入力されたＡＣ入力電圧は、ＡＣフィルタ回路４２でノイズ成分がカットされる。図３Ａの波形Ａは、ＡＣフィルタ回路４２から出力されたノイズカット後のＡＣ入力電圧を示す。

次に、ノイズカット後のＡＣ入力電圧は、ダイオードブリッジ４３にて全波整流され（図３Ｂに波形Ｂで示す）、昇圧回路４４にて３７０Ｖ等のＤＣ高電源電圧に昇圧される。このＤＣ高電源電圧は、そのまま光源バラスト２に供給されるほか、二次電源生成回路４５にも供給される。二次電源生成回路４５では、システム制御部３や画像投射部６に供給されるＤＣ低電圧の二次電源が生成される。

入力電圧レベル検知部４１は、ダイオードブリッジ４３で整流された電圧（波形Ｂ）を監視する。具体的には、ダイオードブリッジ４３からの出力電圧を分圧抵抗４６，４７によって分圧されることで得られた電圧と基準電圧４１２とをレベル比較回路４１１で比較する。レベル比較回路４１１の出力（図３Ｃに波形Ｃで示す）は、フォトカプラ４１３によって一次電源系から二次電源系へと伝達され、ドライバ４１４を経由してシステム制御部３へ入力される。

ＡＣ入力電圧のピーク値が所定電圧値（第１の値：図３Ｂに「電圧検知レベル」と示す）より高い場合は、レベル比較回路４１１の出力（つまりはシステム制御部３に入力される検知信号）は、ＡＣ電源周波数の２倍の周期を有する方形波パルス信号となる。また、ＡＣ入力電圧のピーク値が上記所定電圧値より低い場合は、レベル比較回路４１１の出力（検知信号）はローレベルのままである。

システム制御部３は、該検知信号がパルス信号か否かによって、ＡＣ入力電圧レベルが高レベル（通常レベル）か低レベルかを判別し、その結果をファン制御部３１に伝える。ファン制御部３１は、入力電圧レベルに応じてファン駆動電圧を設定する。

図４には、システム制御部３のメインルーチン（Ｓ４０１）の中のファン制御部３１としての処理ルーチンを示す。本処理ルーチンは、システム制御部３内の不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。図中のＳはステップを示す。

プラグ４ａがＡＣ電源１０のコンセントに差し込まれた状態でプロジェクタの電源スイッチが投入されると（Ｓ４０２）、システム制御部３は、“ac_lebel_hi=0、pulse_count=0”を初期値としてセットする（Ｓ４０３）。ac_lebel_hiは、ＡＣ入力電圧のレベルが高レベルか低レベルかを示すフラグであり、“０”は低レベルを、“１”は高レベルを示す。また、pulse_countは、ＡＣ入力電圧のレベルが高レベルであるときにドライバ４１４から出力されるパルス信号が、システム制御部３でエッジ割込みとして検出された回数を示す。エッジ割込みは、パルス信号の立上りエッジで検出してもよいし、立下りエッジで検出してもよい。また、その両方で検出してもよい。

次に、システム制御部３は、１０秒周期タイマーカウントをスタート（Ｓ４０４）するとともに、メインルーチンの各処理を順次実行する。メインルーチンの中のファン制御部３１は、ac_lebel_hiの値を判別し（Ｓ４０５）、該値に応じてファン駆動電圧を切り替える（Ｓ４０６，Ｓ４０７）。１０秒周期タイマー割込みルーチンを含むac_lebel_hiの値の設定方法については、図５Ａおよび図５Ｂを用いて後述する。

“ac_lebel_hi=0“のとき、Ｓ４０６では、図に示すファン電圧テーブルからファン駆動電圧を選択する。一方、“ac_lebel_hi=1“のとき、Ｓ４０７でも、同様にファン電圧テーブルからファン駆動電圧を選択する。これらのファン電圧テーブルは、システム制御部３内の不図示のメモリに記憶されている。

各ファン電圧テーブルにおいて、fan_volt_1は電源部４用冷却ファンの駆動電圧を示す。以下、fan_volt_2はランプ吹付け用の冷却ファンの駆動電圧、fan_volt_3はランプ吸出し用の冷却ファンの駆動電圧をそれぞれ示す。また、fan_volt_4はグリーン液晶パネル用冷却ファンの駆動電圧、fan_volt_5はレッドおよびブルー液晶パネル用冷却ファンの駆動電圧をそれぞれ示す。また、各ファン電圧テーブルには、前述したフル電力モードと省電力モードでのファン駆動電圧が記憶されている。

ＡＣ入力電圧が低いと、電源部４内の昇圧回路４４の素子での損失が増えるため、該素子での発熱量が増加する。このため、“ac_lebel_hi=0“（Ｓ４０６）にて用いられるファン電圧テーブル中のファン駆動電圧（fan_volt_1）は、フル電力モードと省電力モードの双方において、“ac_lebel_hi=1“（Ｓ４０７）の場合よりも１voltずつ高く設定されている。

これにより、ＡＣ入力電圧レベルが低レベルである場合の冷却能力を高レベルである場合よりも上げることができ、ＡＣ入力電圧レベルにかかわらず、電源部４の温度を同等とすることができる。一方、ＡＣ入力電圧レベルが高いときは、入力電圧レベルが低い場合よりもファン駆動電圧を低くすることができ、その分ファン回転数を下げてファンで発生する騒音を低減することができる。

なお、本実施例では、電源部４用冷却ファン以外の冷却ファンの駆動電圧（fan_volt_2〜5）は、ＡＣ入力電圧レベルにかかわらず一定であり、電力モードによって異なるように設定されている。但し、電源部４用冷却ファン以外の冷却ファンの駆動電圧（fan_volt_2〜5）も、ＡＣ入力電圧レベルに応じて異ならせるようにしてもよい。

また、図に示したファン電圧テーブル中のファン駆動電圧は、例に過ぎない。実際には、電源部４やランプ１、液晶パネルや光学系等のプロジェクタの構造の違いによって各冷却ファンに要求される冷却能力が異なる。このため、実際のプロジェクタを用いた測定結果に基づいて、ファン電圧テーブル中の各冷却ファンの駆動電圧が決定される。

そして、ファン制御部３１は、ファン電圧テーブルから選択した各ファン駆動電圧を各冷却ファンに供給する（Ｓ４０８）。

図５Ａは、パルスエッジ割込み処理ルーチンを示す。ＡＣ入力電圧が所定値より高いときにドライバ４１４から出力されるパルス信号がシステム制御部３に入力されると、パルスエッジ割込みルーチンが実行される（Ｓ５０１）。

このパルスエッジ割込みルーチンでは、パルスエッジ割込み回数をカウントするために、pulse_countを１インクリメントし（Ｓ５０２）、パルスエッジ割込みルーチンを終了する。

図５Ｂは、入力電圧レベル判定を行う１０秒周期タイマー割込みルーチンを示す。１０秒周期タイマー割込みルーチンがスタートすると（Ｓ５１１）、ドライバ４１４からのパルスエッジ割り込みが１０秒（第１の時間）のタイマーカウントの間にあったか否かを判断する（Ｓ５１２）。パルスエッジ割り込みが１０秒間の間に一度でも発生した場合は、ＡＣ入力電圧レベルが高レベルであると判断し、“ac_lebel_hi=1”をセットする（Ｓ５１３）。一方、パルスエッジ割り込みが１０秒間の間に一度も発生しなかった場合には、ＡＣ入力電圧レベルが低レベルであると判断し、“ac_lebel_hi=0”をセットする（Ｓ５１４）。１０秒周期タイマー割込みルーチンを抜けるときは“pulse_count”を０にクリアする（Ｓ５１５）。

ここで、１０秒は、ＡＣ入力電圧の変動がファン駆動電圧に反映されるまでの不感帯時間として設けている。この不感帯時間は、ＡＣ入力電圧が図３Ｂに示した検知電圧レベル（基準電圧）付近で変動した場合に、ファン駆動電圧が頻繁に（ビジーに）切り替わってファン回転数がハンチングすることを防ぐために設けられている。不感帯時間が長過ぎると、ＡＣ入力電圧レベルが変化してもファン駆動電圧に反映されるのが遅くなり過ぎ、不感帯時間が短か過ぎると不感帯時間を設けた効果が薄れる。なお、１０秒は例に過ぎず、ＡＣ電源環境を考慮して適度な時間を設定すればよい。

なお、本実施例では、ＡＣ入力電圧レベルを高レベルと低レベルの２段階で判別する場合について説明したが、３段階以上の多段階で判定したり、無段階で判定したりしてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は該実施例に限定されず、請求項に記載した内容の範囲で種々の変形および変更が可能である。

本発明の実施例であるプロジェクタの構成を示すブロック図。 実施例のプロジェクタにおける電源部の構成を示すブロック図。 実施例のプロジェクタにおけるＡＣ入力電圧の波形を示す図。 実施例のプロジェクタにおける入力電圧レベル検知部に入力される整流電圧の波形を示す図。 入力電圧レベル検知部からの出力パルスを示す図。 実施例のプロジェクタにおけるファン制御部の処理ルーチンを示すフローチャート。 ファン制御部の発生パルスカウント処理ルーチンを示すフローチャート。 ファン制御部の入力電圧レベル判定処理ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１ 放電ランプ
２ 光源バラスト
３ システム制御部
３１ ファン制御部
４ 電源部
４１ 入力電圧レベル検知部
５ 冷却ファン
６ 画像投射部

Claims (6)

1. 外部電源から電力供給を受けて、画像を被投射面に投射する画像投射装置であって、
   冷却ファンと、
   該冷却ファンの駆動を制御する制御手段と、
   前記外部電源からの入力電圧を検出する検出手段とを有し、
   前記制御手段は、前記検出された入力電圧に応じて前記冷却ファンの駆動電圧を変更することを特徴とする画像投射装置。
2. 該画像投射装置は、前記外部電源からの入力電圧を昇圧する昇圧回路を有し、
   前記冷却ファンは、前記昇圧回路を含む電気ユニットを冷却することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記制御手段は、前記入力電圧が高いほど前記冷却ファンの駆動電圧を低く設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投射装置。
4. 前記検出手段は、前記外部電源からの交流電圧のピーク値が第１の値以上である場合にパルス信号を生成し、
   前記制御手段は、該パルス信号の入力の有無によって前記入力電圧が前記第１の値より高いか否かを判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像投射装置。
5. 前記制御手段は、第１の時間の間に前記パルス信号が入力されなかった場合に限り前記入力電圧が前記第１の値より低いと判定することを特徴とする請求項４に記載の画像投射装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の画像投射装置と、
   該画像投射装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。