JP2015025878A - 画像投影装置および画像投影装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体内を巡回する空気を光源に送入するための送風器の送風能力の低下を監視すること。【解決手段】本発明にかかる画像投影装置は、筐体内部を巡回する空気を光源に送入する遠心力ファンと、遠心力ファンの噴出口の近傍に設けられ、電力の供給により発熱する発熱器と、発熱器に隣接して設けられた温度センサーと、温度センサーの温度測定値に基づいて、遠心力ファンから送入される空気の流速低下を監視する制御部とを備えることを特徴とする。【選択図】図１２

Description

本発明は、画像投影装置および画像投影装置の制御方法に関する。

パソコンやビデオカメラ等からの画像データを基に光源から射出される光線を変調し、変調された光線をスクリーン等に投射して画像表示をする画像投影装置が知られている。

画像投影装置の光源としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどが用いられており、これらの光源は、最高１０００℃前後の高温になる。よって、画像投影装置では、ブロワやファンなどの送風手段により外部から空気を取り込み、画像投影装置内に空気を巡回させて画像投影装置内を冷却している。また、画像投影装置の構成の中でも、光源は特に高温になるので、筐体内を巡回中の空気を光源に送入するための遠心力ファンを別途備えることがある。

ところで、遠心力ファンは、空気を送り出す羽の枚数が軸流ファンと比較して多く、羽の間隔が狭いことにより流路も狭い。したがって、遠心力ファンは、埃塵が付着しやすく、送風能力が低下しやすい。

しかしながら、筐体内を巡回中の空気を光源に送入するための遠心力ファンは、従来の方法では送風能力の低下を検出することができなかった。遠心力ファンの回転が停止するなどの極端に冷却能力が落ちた場合や、温度プロテクターが動作するような安全性が確保できない場合などに対する異常検知方法はあったが、そのような異常検知方法では遠心力ファンの送風能力が低下する段階での検知をすることはできない。

また、画像投影装置の内部と外部との温度差を測定して、防塵フィルターの目詰まりを検出する方法などが知られているが（特許文献１参照）、画像投影装置の内部と外部との温度差を測定しても、問題の発生場所が筐体内の遠心力ファンであることを特定することはできない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、筐体内を巡回中の空気を光源に送入するための送風器の送風能力の低下を監視することができる画像投影装置および画像投影装置の制御方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像投影装置は、筐体内部を巡回する空気を光源に送入する送風手段と、前記送風手段の噴出口の近傍に設けられ、電力の供給により発熱する発熱手段と、前記発熱手段に隣接して設けられた温度検出手段と、前記発熱手段への電力の供給を切換える切換手段と、前記切換手段を切換えると共に前記温度検出手段の測定値を取得して、前記送風手段から送入される空気の流速低下を監視する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、筐体内を巡回中の空気を光源に送入するための送風器の送風能力の低下を監視することができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態にかかるプロジェクタを示す斜視図である。 図２は、プロジェクタから上部カバーを取り外した状態を示す斜視図である。 図３は、プロジェクタから上部カバーを取り外した状態の分解斜視図である。 図４は、光学エンジンユニットを後方から示した斜視図である。 図５は、流入側視点の光源ユニットを示す側面図である。 図６は、排出側視点の光源ユニットを示す側面図である。 図７は、光学エンジンユニットおよび光源ユニットの内部構成を示す断面図である。 図８は、プロジェクタの筐体内部の気流の流れを説明するプロジェクタの断面図である。 図９は、光源ユニットの近傍におけるの気流の流れを説明するプロジェクタの断面図である。 図１０は、温度検出装置の表面の構成を示す斜視図である。 図１１は、温度検出装置の裏面の構成を示す斜視図である。 図１２は、プロジェクタの保護動作を行う主回路ユニットのブロック図である。

〔画像投影装置〕
以下、本発明が適用される画像投影装置としてのプロジェクタの実施形態について説明する。プロジェクタとは、パソコンまたはビデオカメラなどから入力される画像データまたは映像データを基に、画像または映像（以下、単に画像等という）を投影面に投影する装置である。プロジェクタの種類には、液晶パネルを用いたプロジェクタやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたプロジェクタがある。

液晶を用いたプロジェクタは、近年、液晶パネルの高解像化、光源ランプの高効率化に伴う明るさの改善、および低価格化などが進んでいる。一方、ＤＭＤを用いたプロジェクタは、小型かつ計量であり、オフィスや学校のみならず家庭においても広く利用されるようになっている。以下で説明するプロジェクタは、ＤＭＤを用いたフロントタイプのプロジェクタであるが、本実施形態に適用し得るプロジェクタの種類は、これに限らず、液晶パネルを用いたプロジェクタなどにおいても適切に適用可能である。

図１は、本実施形態にかかるプロジェクタ１００を示す斜視図である。図２は、プロジェクタ１００から上部カバー１０１を取り外した状態を示す斜視図である。図３は、プロジェクタ１００から上部カバー１０１を取り外した状態の分解斜視図である。図１から図３に示されるように、プロジェクタ１００は、光学エンジンユニット２０、光源ユニット３０、スピーカユニット４０、吸気口５０、投影レンズ６０、および排気口７０を備えている。

光学エンジンユニット２０は、投影レンズ６０を介して画像等を投影面に投影するための主構成要素である。投影レンズ６０は、最終的に投影面に投影される画像等の拡大倍率を変更することができる。光源ユニット３０は、光学エンジンユニット２０に照明光を導入するためのユニットである。スピーカユニット４０は、特に映像を投影面に投影する場合などに、音声を画像等に合わせて出力するためのものである。

吸気口５０は、プロジェクタ１００の筐体内部を空冷するための外部空気を取り込むためのものである。排気口７０は、プロジェクタ１００の筐体内部で発生する発熱を、プロジェクタ１００の筐体内部を巡回させた外部空気と共に排気するためのものである。吸気口５０から取り込まれた外部空気は、光学エンジンユニット２０および光源ユニット３０等の発熱部を巡回し、最終的に排気口７０へ至る。

図３に示されるように、光学エンジンユニット２０および光源ユニット３０等のプロジェクタ１００の構成要素は、ベース筐体１０２の上面（すなわち、ベース筐体１０２と上部カバー１０１との間）に固定されている。一方、プロジェクタ１００の主回路ユニットを備える主基板１０３は、ベース筐体１０２の下面に固定されている。主基板１０３は、ＲＧＢ端子、ビデオ端子、音声端子、ＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃ等、外部機器と接続する際に使用する外部端子を備えている。

図４は、光学エンジンユニット２０を後方から示した斜視図である。図４に示されるように、光学エンジンユニット２０は、ヒートシンク２１を備える。ヒートシンク２１は、後に詳述する光学エンジンユニット２０の内部に設けられたＤＭＤから発する発熱を冷却するためのものである。ヒートシンク２１は、ＤＭＤ基板２２の裏面に固定されており、ＤＭＤ基板２２の表面には、ＤＭＤが設けられている。ＤＭＤとヒートシンク２１との間は、熱伝導部材を介して当接するよう構成されており、ＤＭＤから発する発熱を効率良くヒートシンク２１へ熱伝導する。

図５は、流入側視点の光源ユニット３０を示す側面図であり、図６は、排出側視点の光源ユニット３０を示す側面図である。図５および図６に示されるように、光源ユニット３０は、光源３１に空冷用外部空気の気流を規制する光源用カバー３２を被せた構成となっている。

図５および図６に示されるように、光源用カバー３２の流入側の側面には、光源用吸気口３３が設けられ、光源用カバー３２の排出側の側面には、光源用排出口３４が設けられている。後に詳述するように、光源用吸気口３３には、送風器（図８に図示される遠心力ファン５２）が設けられる。光源用吸気口３３から送入された外部空気は、光源ユニット３０内の発光管を空冷し、光源用排出口３４から排出される。

図７は、光学エンジンユニット２０および光源ユニット３０の内部構成を示す断面図である。

図７に示されるように、光源ユニット３０の内部には、発光管３５が設けられている。発光管３５は、光源３１における発光部であり、発光管３５から放射された照明光は、光学エンジンユニット２０へ導入される。

図７に示されるように、光学エンジンユニット２０は、カラーホイール６１、ライトトンネル６２、リレーレンズ６３、シリンダミラー６４、および凹面ミラー６５を内部に備える。光源ユニット３０から入射された照明光の光路は、カラーホイール６１、ライトトンネル６２、リレーレンズ６３、シリンダミラー６４、および凹面ミラー６５を順次経由し、ＤＭＤ６６へ到達する。

カラーホイール６１は、モータ軸に固定された円盤形状のフィルターホイールである。カラーホイール６１には、回転方向にＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）など、照明光を色分解するためのフィルターが設けられており、カラーホイール６１が回転することにより、カラーホイール６１を透過する照明光をＲ、Ｇ，Ｂの光に時分割する。

カラーホイール６１により色分解された光は、ライトトンネル６２へ入射する。ライトトンネル６２は、その内周面が鏡面となっている。したがって、ライトトンネル６２に入射した光は、ライトトンネル６２の内周面で複数回反射しながら、均質化されてリレーレンズ６３へ射出される。

ライトトンネル６２を抜けた光は、２枚のリレーレンズ６３を透過し、シリンダミラー６４および凹面ミラー６５により反射され、ＤＭＤ６６の画像生成面上に集光される。

ＤＭＤ６６は、先述したように、ＤＭＤ基板２２の表面に設けられている。ＤＭＤ６６は、画像生成面上の各マイクロミラー素子を傾斜することにより、照射された照明光を投影レンズ６０への光路とＯＦＦ光板への光路とに切換えて反射する。なお、ＯＦＦ光板は、画像投影に使用しない光線を終端させるための無反射部材により構成されている。

ＤＭＤ６６の画像生成面上のマイクロミラー素子は、格子状に配列されおり、１つのマイクロミラー素子が、投影画像における１つの画素に対応している。したがって、マイクロミラー素子の各々を制御することにより、ＤＭＤ６６は、照射された照明光を投影画像の情報を含んだ投影光へ変調することができる。

〔空冷方式〕
次に、図８および図９を参照しながらプロジェクタ１００の空冷方式について説明する。

図８は、プロジェクタ１００の筐体内部の気流の流れを説明するプロジェクタ１００の断面図である。図８に示されるように、プロジェクタ１００に設けられた吸気口５０の内側近傍には、吸引ファン５１が設けられている。

吸引ファン５１により吸気口５０からプロジェクタ１００内へ取り込まれた気流Ｆ１は、ＤＭＤ６６を冷却するためのヒートシンク２１を空冷し、その後、第１排気ファン７１により、排気口７０を通じてプロジェクタ１００外へ排気される。

また、吸引ファン５１により吸気口５０からプロジェクタ１００内へ取り込まれた気流Ｆ２は、光源ユニット３０の光源用吸気口３３に接続されている遠心力ファン５２により、光源ユニット３０内に送入される。

遠心力ファン５２により光源ユニット３０内に送入された気流Ｆ２は、光源ユニット３０内の発光管３５を空冷し、光源用排出口３４から排出される。その後、気流Ｆ２は、気流Ｆ３と気流Ｆ４とに分かれ、気流Ｆ３は、第１排気ファン７１により、排気口７０を通じてプロジェクタ１００外へ排気され、気流Ｆ４は、第２排気ファン７２により、排気口７０を通じてプロジェクタ１００外へ排気される。

プロジェクタ１００のうち発光管３５は、最も温度が高くなっている部位であり、発光管３５を空冷した気流の温度は２００〜２５０度の高温になっている。したがって、高温な気流が一方の第１排気ファン７１または第２排気ファン７２に集中すると、熱による第１排気ファン７１および第２排気ファン７２の損傷の原因となってしまう。そのため、第１排気ファン７１と第２排気ファン７２とへ気流Ｆ２を分散させている。

さらに、吸引ファン５１により吸気口５０からプロジェクタ１００内へ取り込まれた気流Ｆ５は、電源回路４１および光源ユニット３０を外側から空冷し、その後、第２排気ファン７２により、排気口７０を通じてプロジェクタ１００外へ排気される。

図９は、光源ユニット３０の近傍におけるの気流の流れを説明するプロジェクタ１００の断面図である。図９に示されるように、遠心力ファン５２により、光源用吸気口３３から光源３１内へ送入された気流Ｆ６，Ｆ７は、発光管３５を空冷し、光源用排出口３４から排出される。光源用排出口３４の近傍は、導風路が二手に分かれており、光源用排出口３４から排出された気流Ｆ６，Ｆ７は、気流Ｆ３と気流Ｆ４とに分かれる。その後、先述のように、気流Ｆ３は、第１排気ファン７１により、排気口７０を通じてプロジェクタ１００外へ排気され、気流Ｆ４は、第２排気ファン７２により、排気口７０を通じてプロジェクタ１００外へ排気される。

一方、図９に示されるように、遠心力ファン５２により、制風ダスト５３を通じて光源ユニット３０へ送入された気流Ｆ８は、光源３１を外側から空冷し、その後、第２排気ファン７２により、排気口７０を通じてプロジェクタ１００外へ排気される。制風ダスト５３の途中には、温度検出装置５４が設けられ、遠心力ファン５２により送入された外部空気により空冷される配置となっている。温度検出装置５４の設置位置は、図９に示された位置に限らない。遠心力ファン５２の噴出口の近傍であり、送入される外部空気が適切に当たる位置であれば本実施形態を適切に実施することができる。

〔温度検出装置〕
次に、図１０および図１１を参照しながら、温度検出装置５４の構成例の説明を行う。図１０は、温度検出装置５４の表面の構成を示す斜視図であり、図１１は、温度検出装置５４の裏面の構成を示す斜視図である。

図１０および図１１に示されるように、温度検出装置５４は、基板の表面に温度センサー５４ａを備え、同一基板の裏面に発熱器５４ｂを備える。発熱器５４ｂは、コネクタ５４ｃを介して供給される電力により加熱される発熱部材を内部に備える。発熱器５４ｂにより発熱された熱は、基板を介して温度センサー５４ａへ熱伝導される。温度センサー５４ａは、発熱器５４ｂにより発熱された熱を、熱伝導を介して計測する。

なお、温度センサー６４ａと発熱器６４ｂとの配置は、発熱器６４ｂにより発熱された熱を、温度センサー６４ａが熱伝導を介して計測するように隣接して設けられていればよい。温度センサー６４ａと発熱器６４ｂとの間は、適切な熱伝導物質が設けられ、この熱伝導物質が空冷されるように構成されていれば本実施形態を適切に実施することが可能である。

先述のように、温度検出装置５４は、遠心力ファン５２の噴出し近傍に配置され、遠心力ファン５２から送入された外部空気により空冷される。温度センサー５４ａは、熱伝導を経た後の熱を計測するので、温度検出装置５４が適切に冷却されている状態では、温度センサー５４ａの測定値は所定の低い値に保たれる。一方、遠心力ファン５２の目詰まり等が発生し、温度検出装置５４が適切に冷却されていない状態では、温度センサー５４ａの測定値は異常値を示すことになる。

図１２は、プロジェクタ１００の保護動作を行う主回路ユニット８０のブロック図である。図１２に示されるように、主回路ユニット８０は、温度検出装置５４の出力に基づいて、遠心力ファン５２から送入される空気の流速低下を監視し、プロジェクタ１００の保護動作を行う。

温度検出装置５４の発熱器５４ｂは、主回路ユニット８０の制御部８２の制御により開閉される切換器８１を介して、電源部８６より電力が供給される。すなわち、主回路ユニット８０は、発熱器５４ｂが発熱している状況下での温度センサー５４ａの温度測定値、および発熱器５４ｂが発熱していない状況下での温度センサー５４ａの温度測定値の両方を取得することが可能である。

発熱器５４ｂが発熱していない状況下での温度センサー５４ａの温度測定値は、遠心力ファン５２の目詰まりが発生しているか否かに拘らず、遠心力ファン５２の外部の温度を測定した値と同等である。一方、発熱器５４ｂが発熱している状況下での温度センサー５４ａの温度測定値は、遠心力ファン５２のから送入される外部空気の流速に依存して変化する。遠心力ファン５２の目詰まり等に起因して送風能力が低下した場合、発熱器５４ｂの発熱が空冷されずに温度センサー５４ａへ熱伝導する割合が増加するので、温度センサー５４ａの温度測定値は増加する。

そこで、発熱器５４ｂの発熱がある状態における温度センサー５４ａの温度測定値は、遠心力ファン５２の外部の温度と同等なので、基準となる温度として利用することができる。つまり、発熱器５４ｂの発熱がない状態における温度センサー５４ａの温度測定値を基準とし、発熱器５４ｂの発熱がある状態における温度センサー５４ａの温度測定値を求めると、このこの２つの測定値の差は、遠心力ファン５２の目詰まり等に起因する送風能力の低下を示す指標となっている。

主回路ユニット８０の制御部８２は、上記性質を用いて、フィルターの目詰まり等に起因する外部空気を取り込む能力の低下を監視する。具体的には、まず主回路ユニット８０の制御部８２は、切換器８１を制御して発熱器５４ｂへの電力を供給した状態で、温度センサー５４ａの温度測定値を取得し、この温度測定値を第１の温度測定値とする。そして、主回路ユニット８０の制御部８２は、切換器８１を制御して発熱器５４ｂへの電力を供給しない状態で、温度センサー５４ａの温度測定値を取得し、この温度測定値を第２の温度測定値とする。すると、第１の温度測定値と第２の温度測定値との差は、遠心力ファン５２の送風能力の低下を示す指標となっているので、主回路ユニット８０の制御部８２は、第１の温度測定値と第２の温度測定値との差が所定値以上と成っている場合に、プロジェクタ１００の保護動作を行う。

例えばプロジェクタ１００の保護動作として、プロジェクタ１００が備える画像表示機能により、遠心力ファン５２の不具合が発生している旨の表示が行われる。具体的には、制御部８２は、画像処理回路部８３を介して、不具合の発生の表示を投影画像に含ませるように光学エンジンユニット２０を制御する。

また、例えばプロジェクタ１００の保護動作として、光源３１の発光量が抑制される。具体的には、制御部８２は、光源制御部８４を介して、光源ユニット３０の光源３１に供給される電力量を抑制する。

また、例えばプロジェクタ１００の保護動作として、冷却ファンの回転数が増加される。ここで、冷却ファンとは、遠心力ファン５２以外にプロジェクタ１００が備えているファンであり、例えば、吸引ファン５１、第１排気ファン７１、または第２排気ファン７２等がある。具体的には、制御部８２は、冷却ファン制御部８５を介して、第１排気ファン７１または第２排気ファン７２等に供給される電力量を増加する。

さらに、例えばプロジェクタ１００の保護動作として、プロジェクタ１００が備えるインジケーターが点等または点滅される。プロジェクタ１００は、上部カバーにインジケーター１０４が設けられており（図１参照）、制御部８２は、インジケーター１０４を用いて、警告表示としての点等または点滅を実行する。

以上のように、本実施形態では、発熱器５４ｂと発熱器５４ｂに隣接して設けられた温度センサー５４ａとを遠心力ファン５２の噴出口の近傍に設けたので、温度センサー５４ａの温度測定値に基づいて、遠心力ファン５２の送風能力の低下を監視することができる。

１００ プロジェクタ
１０１ 上部カバー
１０２ ベース筐体
１０３ 主基板
１０４ インジケーター
２０ 光学エンジンユニット
２１ ヒートシンク
２２ ＤＭＤ基板
３０ 光源ユニット
３１ 光源
３２ 光源用カバー
３３ 光源用吸気口
３４ 光源用排出口
３５ 発光管
４０ スピーカユニット
４１ 電源回路
５０ 吸気口
５１ 吸引ファン
５２ 遠心力ファン
５３ 制風ダスト
５４ 温度検出装置
５４ａ 温度センサー
５４ｂ 発熱器
５４ｃ コネクタ
６０ 投影レンズ
６１ カラーホイール
６２ ライトトンネル
６３ リレーレンズ
６４ シリンダミラー
６５ 凹面ミラー
６６ ＤＭＤ
７０ 排気口
７１ 第１排気ファン
７２ 第２排気ファン
８０ 主回路ユニット
８１ 切換器
８２ 制御部
８３ 画像処理回路部
８４ 光源制御部
８５ 冷却ファン制御部
８６ 電源部

特開２０１２−３２５８３号公報

Claims (8)

1. 筐体内部を巡回する空気を光源に送入する送風手段と、
   前記送風手段の噴出口の近傍に設けられ、電力の供給により発熱する発熱手段と、
   前記発熱手段に隣接して設けられた温度検出手段と、
   前記温度検出手段の温度測定値に基づいて、前記送風手段から送入される空気の流速低下を監視する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像投影装置。
2. 前記制御手段は、前記発熱手段への電力の供給を制御することにより、前記発熱手段が発熱している状態における前記温度検出手段の温度測定値を第１の温度測定として取得し、前記発熱手段が発熱していない状態における前記温度検出手段の温度測定値を第２の温度測定値として取得し、前記第１の温度測定値と前記第２の温度測定値との差に基づいて、前記送風手段から送入される空気の流速低下を監視することを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。
3. 前記制御手段は、前記第１の温度測定値と前記第２の温度測定値との差が所定の値以上となった場合に、前記画像投影装置の保護動作を行うことを特徴とする請求項２に記載の画像投影装置。
4. 前記保護動作は、前記画像投影装置が備える画像表示機能により、前記送風手段の不具合が発生している旨を表示する動作であることを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
5. 前記保護動作は、前記画像投影装置が備える光源の発光量を抑制する動作であることを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
6. 前記保護動作は、前記画像投影装置が備える冷却ファンの回転数を増加する動作であることを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
7. 前記保護動作は、前記画像投影装置が備えるインジケーターを点等または点滅する動作であることを特徴とする請求項３に記載の画像投影装置。
8. 筐体内部を巡回する空気を光源に送入する送風手段と、前記送風手段の噴出口の近傍に設けられ、電力の供給により発熱する発熱手段と、前記発熱手段に隣接して設けられた温度検出手段と、を備える画像投影装置の制御方法であって、
   前記温度検出手段の温度測定値に基づいて、前記送風手段から送入される空気の流速低下を監視することを特徴とする画像投影装置の制御方法。