JP2008233472A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない冷却ファンで、効率良く反射ミラーを冷却することができる、投射型表示装置を提供する。
【解決手段】ランプからの投影光を光変調素子により変調後、投影光学系によってスクリーンに拡大投影する投射型表示装置であって、前記投影光学系は１枚、或いは複数枚の反射ミラーを有すると共に、前記反射ミラーの反射面を冷却ファンによって空冷する構成の投射型表示装置において、前記冷却ファンは投影画像情報を基に風量が制御されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターなどの投射型表示装置の技術分野に属し、更に云うと、前記投射型表示装置の画像形成用の反射ミラーの冷却に関するものである。

従来、投射型表示装置の小型化、薄型化を図る目的で、斜め投影方式を用いたリヤプロジェクションディスプレーが提案されている（特許文献１）。具体的には、ランプから投射した光を複数枚の反射ミラーへ順次、反射させ、その先のスクリーン等に投影する構成である。この反射ミラーは、近年の機器の小型化、画像の高精細化により、高精度が要求される重要なパーツとなっており、製品の優劣を決めうる要素となっている。

しかし、反射ミラーの反射率が１００％でない以上、反射ミラーの反射面に若干ではあるが、熱がこもり、この熱の影響で、反射ミラーの反射面側と背面側とで温度差が生じ、反射ミラーがバイメタル効果で変形してしまう問題点があった。

そこで、反射ミラーに送風し、反射ミラーを空冷する技術が提案されている（特許文献２）。

特開２００１−２５５４６２号公報 特開２００６−３５４１号公報

反射ミラーを冷却するべく、例えば反射ミラーの反射面を冷却ファンで空冷する場合、充分な冷却効果を得るために前記冷却ファンを高速で回転させると騒音が大きくなるという問題がある。

また、複数の冷却ファンを低速で回転させて、低騒音化するにしても、むやみに冷却ファンの個数を増やすと、コスト的にも消費電力的にも問題がある。

本発明は、少ない冷却ファンで、効率良く反射ミラーを冷却することができる、投射型表示装置を提供することである。

上記した背景技術の課題を解決するための手段として、本発明は、
ランプからの投影光を光変調素子により変調後、投影光学系によってスクリーンに拡大投影する投射型表示装置であって、前記投影光学系は１枚、或いは複数枚の反射ミラーを有すると共に、前記反射ミラーの反射面を冷却ファンによって空冷する構成の投射型表示装置において、
前記冷却ファンは投影画像情報を基に風量が制御されることを特徴とする。

本発明によれば、反射ミラーが熱的にどのような状態にあるかを、投影画像情報や光量センサーや温度センサーの情報を基に判断して、リアルタイムに冷却ファンを、画像劣化を許容できる範囲内で、その都度、必要最小限の風量に制御する。そのため、少ない冷却ファンで、効率良く反射ミラーを冷却することができる。

以下に、本発明に係る投射型表示装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１の実施形態＞
本実施形態の投射型表示装置は、具体的な図示は省略したが、通例のプロジェクターなどと同様に、照明系光学ユニットのランプからの投影光を光変調素子により変調後、投影光学系によってスクリーンに拡大投影する投射型表示装置である。前記投影光学系は１枚、或いは複数枚の反射ミラーを有すると共に、前記反射ミラーの反射面を冷却ファンによって空冷する構成とされている。

具体的に云うと、図１〜図３に示すように、ランプからの光束を、水平方向に概ね90度向きを変える小型反射ミラー６で第１面反射ミラー１１へ導く。その後、順次、第２面反射ミラー１２、第３面反射ミラー１３、第４面反射ミラー１４へ反射させていき、その先に図示しないスクリーン等に投影する。各反射ミラー６、１１〜１４は、上述した熱の影響によるバイメタル効果で変形しないように、前記反射ミラー６、１１〜１４の側方に配置された冷却ファン４で空冷される構成とされており、前記冷却ファン４は投影画像情報を基に風量が制御される。

冷却ファン４は、低騒音が求められている場合、安易に高速回転させることができないため、前記冷却ファン４の風量は、「画像劣化の許容できる範囲内」で、最小限度に止めたい。この「画像劣化の許容できる範囲内」については、画像の出力内容（投影画像情報）によって大きく異なる。また、「反射ミラーの残留熱量」も、前記出力内容によって大きく異なる。

つまり、前記出力内容は「画像劣化の許容できる範囲内」及び「反射ミラーの残留熱量」に大きく影響を与えるため、前記出力内容によって前記冷却ファン４の風量を制御することは、非常に有効である。

例えば、出力画像の明るさを横軸、冷却ファン４の風量を縦軸に示すと、図４のような関係になり、出力画像の精細度を横軸、冷却ファン４の風量を縦軸に示すと、図５のような関係になる。

詳細すると、上記反射ミラーなどが格納されている筐体本体からの放熱によって冷却ファン４が起動しなくても良いポイントと、騒音面から送風しても良い最大のポイントとを決めておく。その範囲内で、冷却ファン４への印加電圧などを制御して最適な送風を行うことができるように設定する。ちなみに、図示例では、冷却ファン４の起動ポイントと最大送風風量のポイントとを直線的に結び、この直線に沿って冷却ファン４の風量を制御するように設定している。但し、必ずしも直線である必要はなく、表示装置に応じて、適切に設定すれば良い。

冷却ファン４の起動ポイントは、上記出力内容を基にして画像劣化を許容できる範囲を超えたときに、冷却ファン４が起動するように設定すれば良い。一方、冷却ファン４の最大送風風量のポイントは、騒音面から判断して設定すれば良い。

なお、出力画像の明るさと、出力画像の精細度とでそれぞれグラフ化して示したが、実際には、これらの要素を複合的に判断して冷却ファン４の起動ポイントと最大送風風量のポイントとを設定することになる。

また、実際に冷却ファン４の起動ポイントと最大送風風量のポイントとを設定する際には、最も投影光学性能の劣化が考えられる状態において、最大送風風量のポイント時の風量があれば、照明系光学ユニット５の性能を満たせるように設計する必要ある。つまり、冷却ファン４を大型化する等により、投影光学性能に問題のない設計にしておくことが必要である。

ここで、冷却ファン４の制御方法を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。

高精細な静止画像であって、且つ最大光量（最大輝度照射時の発生光量）の３０％の時に、画像劣化を許容できる範囲の限度とし、冷却ファン４が起動を開始する（即ち、起動ポイント）。その後、最大光量に対する印加率に応じて、冷却ファン４の風量を可変制御し、最大光量の１００％の時に冷却ファン４が、騒音的に許容される最大速度で回転する（即ち、最大送風風量のポイント）。冷却ファン４の風量を可変制御するので、必要最小限の送風で済み、低騒音化が可能となる。ここで、最大光量とは、プロジェクターへの投影画像を反射ミラーで形成していくときに、反射ミラーにとって、熱的に見て最も過酷な状態をいう。例えば、カタログ値において、最大輝度＝５００ｃｄ（カンデラ）の装置の場合で、５００ｃｄを出力する場合である。

一方、動画などの画像であって、つまり画像劣化の許容限度が高精細な静止画像より余裕があって、且つ最大光量の５０％の時に、画像劣化を許容できる範囲の限度とし、冷却ファン４が起動を開始する（即ち、起動ポイント）。なお、動画などの画像の場合は、最大送風風量のポイントとなる最大光量の１００％の時でも、高精細な静止画像の場合に比べ、冷却ファン４の回転速度は遅い速度で良い。

冷却ファン４の制御は、基本的には、制御系（図示は省略）を用いてリアルタイムにフィードバックを行い、冷却ファン４への印加電圧の電圧値や、ＯＮ／ＯＦＦのデュティー比を用いて制御する。このとき、画像の出力内容に対して連動する信号（情報）を利用して、冷却ファン４を制御すれば、新たな信号処理が不要となり、電気回路のコスト面で有利である。

例えば、ランプの輝度制御と連動する方法が考えられる。画像の出力内容とランプの輝度制御は連動性が高く、ランプの輝度制御の状態から反射ミラーの状態がどうなっているかは、実験データなどにより予想がつくので、ランプの輝度制御の情報に基づき冷却ファン４を制御すれば、良いからである。

他にも、画像の出力内容と連動するものがあれば、それらを使用しても良い。

上記冷却ファン４の制御においてフィードバックをあまりに細かく掛けすぎて、冷却ファン４のＯＮ／ＯＦＦの起動音が問題になる場合は、フィードバックを掛ける時間幅を適宜設定する。

上記構成の投射型表示装置は、反射ミラーが熱的にどのような状態にあるかを、投影画像情報を基に判断して、リアルタイムに冷却ファンを、画像劣化を許容できる範囲内で、その都度、必要最小限の風量に制御する。そのため、少ない冷却ファンで、効率良く反射ミラーを冷却することができる。

ところで、それぞれの反射ミラーの熱の影響に応じて、冷却ファン４の送風量を按分して送風すると、より効果的である。

例えば、第１面反射ミラー１１が敏感な場合は、第１面反射ミラー１１への送風量が多くなるように、風路を形成する。要するに、熱による画像劣化の著しい部位に、送風配分を増やすことで、冷却ファン４の回転数をより低くすることができる。具体的には、１つの冷却ファン４の風量を按分する場合は、図７に示すように、風路を形成するケーシング２２で冷却ファン４の風量を効果的に送風しつつ、冷却ファン４の近傍で、仕切り板２１を用いて風量按分すると良い。仕切り板２１が、冷却ファン４から遠い位置に設けると、風量の切り換え部での送風ロスが大きくなり、送風効率が落ちるからである。

但し、仕切り板２１を冷却ファン４に近づけ過ぎると、風切り音が発生し、余計な騒音となるので、図７のＬ寸法は、冷却ファン４の風速を考慮して風切り音が発生しない範囲で、小さくするのが良い。

以上、説明したように反射ミラーを空冷すると、反射ミラーが樹脂製ミラーである場合は、熱による変形が顕著であるので、特に有効である。

＜第２の実施形態＞
本実施形態の投射型表示装置は、図８に示すように、照明系光学ユニット５のランプから投射された光束を、水平方向に概ね９０度向きを変える小型反射ミラー６で第１面反射ミラー１１へと導く。その後、順次、第２面反射ミラー１２、第３面反射ミラー１３、第４面反射ミラー１４
へ反射させていき、その先に図示しないスクリーン等に投影する。このとき、各反射ミラー６、１１〜１４は、上述したように熱の影響によるバイメタル効果で変形しないように、前記反射ミラー６、１１〜１４の側方に配置された冷却ファン４で空冷される構成とされている。

つまり、上記第１の実施形態の投射型表示装置と略同様の構成とされているが、冷却ファン４を制御する際に用いる情報が異なる。すなわち、反射ミラー１１が敏感な場合は、反射ミラー１１の状況がどうなっているかが、冷却ファン４を制御する上で、重要な情報となる。そこで、前記反射ミラー１１、或いは前記反射ミラー１１の近傍に、つまり前記反射ミラー１１への照射範囲内に光量センサー１を配置し、その情報を基に冷却ファン４の制御を行っている。

上記構成の投射型表示装置は、反射ミラーが熱的にどのような状態にあるかを、光量センサーの情報を基に判断して、リアルタイムに冷却ファンを、画像劣化を許容できる範囲内で、その都度、必要最小限の風量に制御する。そのため、少ない冷却ファンで、効率良く反射ミラーを冷却することができる。

なお、本実施形態の投射型表示装置も、第１の実施形態と同様に、反射ミラーが樹脂製ミラーである場合は、熱による変形が顕著であるので、特に有効である。

＜第３の実施形態＞
本実施形態の投射型表示装置は、図９に示すように、照明系光学ユニット５のランプから投射された光束を、水平方向に概ね９０度向きを変える小型反射ミラー６で第１面反射ミラー１１へと導く。その後、順次、第２面反射ミラー１２、第３面反射ミラー１３、第４面反射ミラー１４
へ反射させていき、その先に図示しないスクリーン等に投影する。このとき、各反射ミラー６、１１〜１４は、上述したように熱の影響によるバイメタル効果で変形しないように、前記反射ミラー６、１１〜１４の側方に配置された冷却ファン４で空冷される構成とされている。

つまり、上記第１、第２の実施形態の投射型表示装置と略同様の構成とされているが、やはり冷却ファン４を制御する情報が異なる。すなわち、反射ミラー１１が敏感な場合は、反射ミラー１１の状況がどうなっているかが、冷却ファン４を制御する上で、重要な情報となる。そこで、前記反射ミラー１１、或いは前記反射ミラー１１の近傍に温度センサー２を配置し、その情報を基に冷却ファン４の制御を行っている。このとき、温度センサー２は冷却ファン４の下流側に配置することが好ましく、より正確に、反射ミラーの情報を把握することができる。

上記構成の投射型表示装置は、反射ミラーが熱的にどのような状態にあるかを、温度センサーの情報を基に判断して、リアルタイムに冷却ファンを、画像劣化を許容できる範囲内で、その都度、必要最小限の風量に制御する。そのため、少ない冷却ファンで、効率良く反射ミラーを冷却することができる。

なお、本実施形態の投射型表示装置も、第１の実施形態と同様に、反射ミラーが樹脂製ミラーである場合は、熱による変形が顕著であるので、特に有効である。

＜第４の実施形態＞
以上、第１、第２、第３の実施形態を説明したが、第２の実施形態の投射型表示装置と、第３の実施形態の投射型表示装置とを組み合わせて、より高精度な情報を得て、冷却ファン４を制御しても良い。

本発明の第１の実施形態に係る投射型表示装置を示した斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る投射型表示装置を示した主断面図である。 図２のＡ矢視図である。 出力画像の明るさと冷却ファンの送風との相関図である。 出力画像の精細度と冷却ファンの送風との相関図である。 冷却ファンの制御方法を示したフローチャートである。 冷却ファンの送風量を按分して送風する際に形成される風路の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る投射型表示装置を示した斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る投射型表示装置を示した斜視図である。

符号の説明

１ 光量センサー
２ 温度センサー
４ 冷却（送風）ファン
５ 照明系光学ユニット
６ 小型反射ミラー
１１ 第１面反射ミラー
１２ 第２面反射ミラー
１３ 第３面反射ミラー
１４ 第４面反射ミラー
２１ 仕切り板
２２ ケーシング

Claims (5)

1. ランプからの投影光を光変調素子により変調後、投影光学系によってスクリーンに拡大投影する投射型表示装置であって、前記投影光学系は１枚、或いは複数枚の反射ミラーを有すると共に、前記反射ミラーの反射面を冷却ファンによって空冷する構成の投射型表示装置において、
   前記冷却ファンは投影画像情報を基に風量が制御されることを特徴とする、投射型表示装置。
2. 前記冷却ファンは、前記ランプの輝度制御と連動して風量が制御されることを特徴とする、請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記冷却ファンは、前記反射ミラーへの照射範囲内に設けられた光量センサーの情報を基に風量が制御されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の投射型表示装置。
4. 前記冷却ファンは、前記反射ミラーに、或いは前記反射ミラー近傍に配置された温度センサーの情報を基に風量が制御されることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
5. 前記反射ミラーは樹脂製であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか1項に記載の投射型表示装置。

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