JP2015125323A - 投射装置および投射装置の制御方法、ならびに、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】液晶を用いた表示素子の温度制御をより高い精度で行う。
【解決手段】実施形態による投射装置は、光源から照射された光を変調して射出する表示素子で発生する熱を放熱するための放熱部材の第１の温度と、表示素子の環境の第２の温度とを検知する。投射装置は、放熱部材と環境との間の第１の熱抵抗を取得し、第１の温度と、第２の温度と、第１の熱抵抗とを用いて表示素子の第３の温度を算出し、算出した第３の温度を用いて、エアフロー発生部が放熱部材に対して発生するエアフローの強さを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被投射媒体に画像を投射する投射装置および投射装置の制御方法、ならびに、プログラムに関する。

従来から、液晶を用いた表示素子（液晶表示素子と呼ぶ）で光源からの光を変調して、スクリーンなどの被投射媒体に映像を投射する投射装置が知られている。液晶は、応答速度が温度に大きく依存するため、液晶表示素子を用いた投射装置は、液晶表示素子の近傍の温度が出力画像に影響を及ぼす。そのため、液晶表示素子を用いた投射装置は、液晶表示素子の温度を制御する必要がある。

液晶表示素子は、温度検出回路が搭載されていないものが多く、従来では、投射装置内の１点（例えば液晶表示素子の放熱を行うヒートシンク）で温度検出を行い、検出された温度に基づき冷却ファンを駆動して温度制御を行っていた。このため、従来では、光源として用いるランプの輝度低下に起因する液晶表示素子への入射熱量の変化やランプの点灯モードによる液晶表示素子への入射熱量の変化による、ヒートシンクと液晶表示素子との間の温度差変化を検出できず、液晶表示素子の温度制御が不十分になり、出力画像に影響を及ぼしていた。

特許文献１には、装置内部の冷却を行う吸気ファン近傍に第１の温度センサを配置し、液晶ライトバルブの近傍に第２の温度センサを配置した構成が開示されている。特許文献１によれば、第１の温度センサの測定結果と第２の温度センサの測定結果とを用いて液晶ライトバルブの温度を算出し、算出された温度に基づき吸気ファンの制御を行うようにしている。

特開２００９−０４７８２４号公報

特許文献１の構成によれば、液晶ライトバルブの温度を直接的に測定すること無く冷却制御を行い、装置全体の加熱を防ぐことができる。しかしながら、特許文献１では、第１の温度センサおよび第２の温度センサの何れも、空気の温度を測定し、測定したそれぞれの空気の温度から、換算テーブルを用いて液晶ライトバルブの推定温度を算出している。そのため、特許文献１の構成では、測定精度を上げることが難しく、正確な冷却制御が困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液晶を用いた表示素子の温度制御をより高い精度で行うことを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光源から照射された光を変調して射出する表示素子で発生する熱を放熱するための放熱部材と、放熱部材に対してエアフローを発生させるエアフロー発生部と、放熱部材の第１の温度を検知する第１の温度センサと、表示素子の環境の第２の温度を検知する第２の温度センサと、放熱部材と環境との間の第１の熱抵抗を取得する取得部と、第１の温度と、第２の温度と、第１の熱抵抗とを用いて表示素子の第３の温度を算出する算出部と、算出部で算出された第３の温度を用いてエアフロー発生部で発生するエアフローの強さを制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、液晶を用いた表示素子の温度制御をより高い精度で行うことが可能となるという効果を奏する。

図１は、第１の実施形態に係る投射装置における冷却構造を概略的に示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る変換テーブルの例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に適用可能な熱回路の例を示す図である。 図４は、第１の実施形態の変形例による一例の温度制御処理を示すフローチャートである。 図５は、第２の実施形態に適用可能な投射装置の一例の構成を、光学系の構成を中心に示す図である。 図６は、第３の実施形態に係る投射装置の一例の構成を示す図である。 図７は、第３の実施形態に係る投射装置の一例の構成を示す図である。

以下に図面を参照しながら、本発明に係る投射装置および投射装置の制御方法、ならびに、プログラムの好適な実施形態を説明する。係る実施形態に示す具体的な数値および外観構成などは、本発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本発明に直接関係のない要素は詳細な説明および図示を省略している。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る投射装置における冷却構造を概略的に示す。図１において、投射装置１は、図示されない光源から射出された光を表示素子１００により画像信号に応じて変調する。例えば、表示素子１００は、端子１０１から供給された、画像信号に応じた駆動信号に従い駆動される。投射装置１は、表示素子１００により変調した光を図示されない投射光学系を介して投射装置１から射出して、スクリーンなどの被投射媒体に投射させる。

表示素子１００は、例えば、液晶の特性を利用して、画像信号に応じた画素毎の光変調を実現するＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon：反射型液晶）方式による表示デバイスを適用することができる。

表示素子１００は、光源からの光が照射されることで温度が上昇する。液晶の特性は、温度に依存するため、表示素子１００の温度は、所定の範囲内の温度に保たれている必要がある。第１の実施形態に係る投射装置１は、表示素子１００の温度を所定範囲内に保つために、図１に示す冷却構造を有する。

図１において、冷却構造は、放熱ゲル１０２、ヒートシンク１０３およびファン１０４と、ファン１０４の動作を制御するためのファン制御部１２０、算出部１２１、変換部１２２および変換テーブル１２３と、温度センサ１１０および１１１とを備える。

ヒートシンク１０３は、例えば熱抵抗の小さい金属で形成される放熱部材である。放熱ゲル１０２は、表示素子１００とヒートシンク１０３との間に設けられ、表示素子１００とヒートシンク１０３とを固定する。放熱ゲル１０２は、表示素子１００とヒートシンク１０３との間に予め定められた熱抵抗θ_mHSを与える。ファン１０４は、羽部をモータで回転させることで、吐出口（排気口）１０５を介したエアフローを発生させるエアフロー発生器として用いられる。以下、ファン１０４の羽部を回転させることを、ファン１０４を回転させる、などのように記述する。

図１の構成において、ファン１０４によりヒートシンク１０３に対してエアフローを発生させることで、ヒートシンク１０３から熱が奪われてヒートシンク１０３が冷却され、それに伴い、放熱ゲル１０２により所定の熱抵抗θ_mHSで接続された表示素子１００が冷却される。ヒートシンク１０３は、エアフローの強さに応じて冷却の度合いが変化するため、表示素子１００の温度に基づきファン１０４の回転を制御してエアフローの強さを調整することで、表示素子１００の温度を所定の範囲内に保つことが可能である。

表示素子１００の温度を直接的に計測することは困難であるため、第１の実施形態では、ヒートシンク１０３の温度と、ヒートシンク１０３とヒートシンク１０３が置かれた環境との間の熱抵抗θ_eHSとに基づき表示素子１００の温度を算出する。熱抵抗θ_eHSは、より具体的には、ヒートシンク１０３とファン１０４によるエアフローとの間の熱抵抗である。そして、算出された表示素子１００の温度に基づきファン１０４の回転を制御することで、表示素子１００の温度を所定の範囲内に保つようにする。

以下、この表示素子１００の温度を制御するための構成について、より具体的に説明する。図１において、投射装置１は、さらに、温度センサ１１０および１１１と、ファン制御部１２０と、算出部１２１と、変換部１２２と、変換テーブル１２３とを備える。

温度センサ１１０は、例えばサーミスタであり、ヒートシンク１０３に取り付けられヒートシンク１０３の温度Ｔ_HSを検知する。温度センサ１１１は、環境温度Ｔ_eを計測する。例えば、ファン１０４の吐出口１０５の近傍の、ファン１０４によるエアフローが直接的に当たる位置に温度センサ１１１を設け、この温度センサ１１１により計測された温度を環境温度Ｔ_eとして用いる。

なお、温度センサ１１１の配置位置は、ファン１０４の吐出口（排気口）１０５の近傍に限られない。例えば、温度センサ１１１を、ファン１０４の吸気口（図示しない）の近傍に設けてもよい。

ファン制御部１２０は、算出部１２１から出力される制御信号に従いファン１０４の動作を制御する。ファン制御部１２０は、例えばファン１０４のＤＣモータＭに供給する電圧を制御することで、ファン１０４の回転速度を制御する。ファン１０４は、例えばＤＣモータＭにより羽を回転させて、回転速度に応じた強さのエアフローを発生させる。ファン制御部１２０は、さらに、ファン１０４の回転速度を示す情報を出力する。

なお、ファン１０４の回転速度は、一般的には、単位時間当たりの回転数（ｒｐｍ：rotation per minute）で表されるので、以下では、特に記載のない限り、ファン１０４の回転速度をファン１０４の回転数として記述する。

変換部１２２は、ファン制御部１２０から供給された、ファン１０４の回転数を示す情報に応じて、ファン１０４の回転数をヒートシンク１０３と環境との間の熱抵抗θ_eHSに変換する。これは、すなわち、ヒートシンク１０３とファン１０４によるエアフローとの間の熱抵抗に変換することに相当する。具体的には、変換部１２２は、ファン１０４の回転数とヒートシンク１０３と環境との間の熱抵抗θ_eHSとが関連付けられた変換テーブル１２３をファン１０４の回転数により参照して、熱抵抗θ_eHSを取得する。

図２は、第１の実施形態に係る変換テーブル１２３の例を示す。図２において、変換テーブル１２３は、「回転数」、「ＨＳ−環境間熱抵抗値」および項目「環境温度」と、各行のインデクスを示す「Ｎｏ」の各項目を含む。項目「回転数」は、ファン１０４の単位時間当たりの回転数を示す。項目「ＨＳ−環境間熱抵抗値」は、ヒートシンク１０３と環境すなわちエアフロー間の熱抵抗θ_eHSの値を示す。このように、変換テーブル１２３は、ファン１０４の回転数と熱抵抗θ_eHSとが関連付けられて構成される。この変換テーブル１２３は、例えば熱抵抗θ_eHSが予め測定されて、メモリなどに記憶される。

なお、図２の変換テーブル１２３において、項目「環境温度」は、ファン１０４の初期の回転数を設定するための環境温度が格納される。例えば、ファン制御部１２０は、ファン１０４の起動時において温度センサ１１１による計測結果に従い変換テーブル１２３の項目「環境温度」の値を参照して、対応する回転数を取得する。

図１において、算出部１２１は、温度センサ１１０からヒートシンク１０３の温度Ｔ_HSを取得し、温度センサ１１１から環境温度Ｔ_eを取得する。また、算出部１２１は、変換部１２２がファン制御部１２０から出力されたファン１０４の回転数に従い変換テーブル１２３から取得した、ヒートシンク１０３と環境との間の熱抵抗θ_eHSを、変換部１２２から取得する。算出部１２１は、これら温度Ｔ_HSおよびＴ_eと、熱抵抗θ_eHSと、予め与えられた放熱ゲル１０２の熱抵抗θ_mHSとを用いて、表示素子１００の温度Ｔ_mを算出する。

以下、算出部１２１による算出処理について、詳細に説明する。表示素子１００の温度Ｔ_mと、ヒートシンク１０３の温度Ｔ_HSとの関係は、表示素子１００における熱流量Ｑと、表示素子１００とヒートシンク１０３との間の熱抵抗θ_mHSとを用いて、下記の式（１）により表される。なお、熱抵抗θ_mHSは、放熱ゲル１０２の熱抵抗であって、既知の値である。
Ｔ_m−Ｔ_HS＝Ｑ×θ_mHS …（１）

一方、熱流量Ｑは、温度センサ１１１で検知される環境温度Ｔ_eと、ヒートシンク１０３の温度Ｔ_HSと、ヒートシンク１０３と環境との間の熱抵抗θ_eHSとを用いて、下記の式（２）により表される。なお、熱抵抗θ_eHSは、変換部１２２が変換テーブル１２３を参照し、ファン１０４の回転数を変換して取得した値を用いる。
Ｑ＝(Ｔ_HS−Ｔ_e)／θ_eHS …（２）

これら式（１）および式（２）から熱流量Ｑを消去すると、次式（３）が得られる。
Ｔ_m−Ｔ_HS＝(Ｔ_HS−Ｔ_e)×θ_mHS／θ_eHS …（３）

ここで、熱抵抗θ_eHSは、変換テーブル１２３により得られるファン１０４の回転数Ｒの関数と考えることができる。したがって、式（３）は、温度Ｔ_mについて、下記の式（４）のように表され、表示素子１００の温度Ｔ_mが温度センサ１１０および１１１から出力される温度Ｔ_HSおよびＴ_eと、ファン１０４の回転数Ｒとを用いて算出できることが分かる。
Ｔ_m＝Ｔ_HS＋(Ｔ_HS−Ｔ_e)×θ_mHS／θ_eHS(Ｒ) …（４）

上述した式（１）〜式（４）の計算は、図３に例示するような、既知の熱抵抗θ_mHSおよびθ_eHSが直列接続され、既知の温度Ｔ_HSおよびＴ_eが熱抵抗θ_eHSの両端に与えられた熱回路において、未知の温度Ｔ_mを算出する例として考えることができる。

算出部１２１は、温度センサ１１０および１１１から供給された温度Ｔ_HSおよびＴ_eと、ファン制御部１２０からのファン回転数Ｒが変換部１２２で変換された熱抵抗θ_eHSと、予め定められた放熱ゲル１０２の熱抵抗θ_mHSとを上述した式（４）に適用して、表示素子１００の温度Ｔ_mを算出する。

そして、算出部１２１は、温度Ｔ_mが予め定められた所定範囲内に収まるように、ファン制御部１２０に対して制御信号を出力する。例えば、算出部１２１は、温度Ｔ_mが所定範囲内に対して低く外れている場合には、ファン１０４の回転数を低下させるような制御信号をファン制御部１２０に対して出力する。また、算出部１２１は、温度Ｔ_mが所定範囲内に対して高く外れている場合には、ファン１０４の回転数を増加させるような制御信号をファン制御部１２０に対して出力する。

算出部１２１は、以上の処理を、所定時間間隔で繰り返し実行する。これにより、表示素子１００の温度Ｔ_mを高精度に制御でき、当該温度Ｔ_mを略一定に保つことができる。

表示素子１００に対して光を照射する光源は、経時変化により輝度が低下し、それに伴い光源から表示素子１００に対する熱流量も変化する。従来のように、ヒートシンク１０３の温度のみを検出してファン１０４を駆動して表示素子１００の温度を制御する場合、表示素子１００に対する熱流量が変化すると、表示素子１００とヒートシンク１０３との間の温度差が変化する。そのため、制御対象である表示素子１００の温度を一定に制御することが難しかった。

これに対して、第１の実施形態では、ヒートシンク１０３の温度Ｔ_HSと、環境温度Ｔ_eとを検出して表示素子１００の温度を制御している。そのため、表示素子１００の温度を直接測定すること無く、光源の輝度の低下や光源の点灯モードによる表示素子１００とヒートシンク１０３との間の温度差の変化に対応でき、表示素子１００の温度を高精度に制御することが可能となる。

なお、投射装置１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)および各種インターフェイスを含む全体制御部を備える。全体制御部は、例えばＲＯＭに予め格納されたプログラムに従い、ＲＡＭをワークメモリとして用い、インターフェイスによりファン１０４など各ハードウェアとの通信を行うことで、投射装置１の全体の動作を制御する。

ここで、上述したファン制御部１２０、算出部１２１および変換部１２２は、ＲＯＭに予め格納され、ＣＰＵ上で動作するプログラムにより構成することができる。また、変換テーブル１２３は、ＲＯＭに予め記憶しておいてもよいし、当該プログラムに埋め込んでおいてもよい。

ファン制御部１２０、算出部１２１および変換部１２２を構成するためのプログラム、ならびに、変換テーブル１２３は、全体制御部が有するＲＯＭに予め記憶されて提供されるのに限られない。例えば、投射装置１に対して不揮発性メモリや、ＣＤやＤＶＤ(Digital Versatile Disk)を再生するドライブを接続するインターフェイスを設け、当該プログラムや変換テーブル１２３を、これら不揮発性メモリやＣＤ、ＤＶＤといった記録媒体から提供してもよい。さらに、投射装置１に対してインターネットに接続するための通信インターフェイスを設け、当該プログラムや変換テーブル１２３をインターネットから供給することも可能である。

なお、ファン制御部１２０、算出部１２１および変換部１２２を、それぞれ独立したハードウェアで構成してもよい。これに限らず、ファン制御部１２０、算出部１２１および変換部１２２の一部の機能をハードウェアで実現し、残りの機能をプログラムで実現してもよい。

（第１の実施形態の変形例）
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。上述の第１の実施形態では、式（１）〜式（４）により表示素子１００の温度Ｔ_mを算出し、当該温度Ｔ_mが所定の範囲内に収まるように制御を行っていた。これに対して、第１の実施形態の変形例では、環境における表示素子１００の温度Ｔ_mに基づき目標となるヒートシンク１０３の目標温度Ｔ_HS1を決定し、ヒートシンク１０３の温度Ｔ_HSが、この目標温度Ｔ_HS1になるように制御を行う。

すなわち、第１の実施形態の変形例では、投射装置１の例えば１回の使用においては光源の経時変化は生じないものと見做す。そして、投射装置１の起動後、安定した状態での表示素子１００の温度Ｔ_mを上述した式（４）を用いて算出し、温度Ｔ_mを用いてヒートシンク１０３の目標温度Ｔ_HS1を決める。

図４は、この第１の実施形態の変形例による一例の温度制御処理を示すフローチャートである。投射装置１が起動されると、算出部１２１は、ステップＳ１００で、温度センサ１１１から環境温度Ｔ_eを取得する。次のステップＳ１０１で、算出部１２１は、ステップＳ１００で取得した環境温度Ｔ_eに基づき変換部１２２を介して変換テーブル１２３を参照し、環境温度Ｔ_eに対応する回転数Ｒを取得する。このとき算出部１２１が参照した、環境温度Ｔ_eに対応する変換テーブル１２３のインデクス（Ｎｏ）の値を値Ｘとする。

次のステップＳ１０２で、算出部１２１は、取得した回転数Ｒでファン１０４を回転させるような制御信号を生成してファン制御部１２０に供給する。ファン制御部１２０は、供給された制御信号に従い、回転数Ｒで回転するようにファン１０４を駆動する。次のステップＳ１０３で、算出部１２１は、ヒートシンク１０３の目標温度Ｔ_HS0を、予め定められた初期値に設定する。次のステップＳ１０４で、算出部１２１は、カウンタをリセットし、カウント値ｎをｎ＝０とする。

次のステップＳ１０５で、算出部１２１は、温度センサ１１０からヒートシンク１０３の温度Ｔ_HS（以下、ヒートシンク温度Ｔ_HS）を取得し、ステップＳ１０３で設定された目標温度Ｔ_HS0（以下、第１目標温度Ｔ_HS0）と比較し、ヒートシンク温度Ｔ_HSが第１目標温度Ｔ_HS0を超えているか否かを判定する。

算出部１２１は、ステップＳ１０５でヒートシンク温度Ｔ_HSが第１目標温度Ｔ_HS0を超えていると判定した場合、処理をステップＳ１０６に移行させる。ステップＳ１０６で、算出部１２１は、インデクス値Ｘ＝Ｘ＋１として変換テーブル１２３を参照してファン１０４の回転数Ｒを取得し、取得した回転数Ｒに対応する制御信号をファン制御部１２０に供給する。ファン制御部１２０は、供給された制御信号に従いファン１０４を駆動する。次のステップＳ１０７で、算出部１２１は、カウント値ｎ＝０として処理をステップＳ１０５に戻す。

算出部１２１は、ステップＳ１０５でヒートシンク温度Ｔ_HSが第１目標温度Ｔ_HS0以下であると判定した場合、処理をステップＳ１０８に移行させ、ヒートシンク温度Ｔ_HSが第１目標温度Ｔ_HS0未満であるか否かを判定する。

算出部１２１は、ステップＳ１０８でヒートシンク温度Ｔ_HSが第１目標温度Ｔ_HS0未満であると判定した場合、処理をステップＳ１０９に移行させる。ステップＳ１０９で、算出部１２１は、インデクス値Ｘ＝Ｘ−１として変換テーブル１２３を参照してファン１０４の回転数Ｒを取得し、取得した回転数Ｒに対応する制御信号をファン制御部１２０に供給する。ファン制御部１２０は、供給された制御信号に従いファン１０４を駆動する。次のステップＳ１１０で、算出部１２１は、カウント値ｎ＝０として処理をステップＳ１０５に戻す。

算出部１２１は、ステップＳ１０８でヒートシンク温度Ｔ_HSが第１目標温度Ｔ_HS0以上であると判定した場合、処理をステップＳ１１１に移行させ、カウント値ｎ＝ｎ＋１とする。この場合、ヒートシンク温度Ｔ_HSは、第１目標温度Ｔ_HS0と等しいと判定できる。

なお、上述のステップＳ１０５およびステップＳ１０８での判定は、第１目標温度Ｔ_HS0に所定のマージンを持たせて行うと好ましい、例えば、ステップＳ１０５では、ヒートシンク温度Ｔ_HSと比較する第１目標温度Ｔ_HS0を、ステップＳ１０３で設定した温度よりも所定分だけ低い温度とする。同様に、ステップＳ１０８では、第１目標温度Ｔ_HS0を、ステップＳ１０３で設定した温度よりも所定分だけ高い温度とする。

処理はステップＳ１１２に移行され、算出部１２１は、カウント値ｎを、予め定められた固定値Ｃと比較する。算出部１２１は、カウント値ｎが固定値Ｃ以下であると判定した場合、処理をステップＳ１０５に戻す。また、算出部１２１は、カウント値ｎが固定値Ｃを超えると判定した場合は、処理をステップＳ１１３に移行させる。

なお、上述のステップＳ１０５〜ステップＳ１１２のループは、所定時間間隔（例えば３０秒間隔）で繰り返され実行される。また、固定値Ｃは、例えば投射装置１を起動した際に、ヒートシンク温度Ｔ_HSが安定する時間を予め計測しておき、計測された時間に基づき指定することが考えられる。

ステップＳ１１３で、算出部１２１は、温度センサ１１０および１１１からヒートシンク温度Ｔ_HSおよび環境温度Ｔ_eをそれぞれ取得する。また、変換部１２２は、ファン制御部１２０から供給されたファン１０４の回転数Ｒに従い変換テーブル１２３を参照し、回転数Ｒを、ヒートシンク１０３とヒートシンク１０３が置かれた環境との間の熱抵抗θ_eHS（以下、環境熱抵抗θ_eHS）に変換して、算出部１２１に供給する。

算出部１２１は、これらヒートシンク温度Ｔ_HS、環境温度Ｔ_eおよび環境熱抵抗θ_eHSと、予め与えられた、表示素子１００とヒートシンク１０３との間の熱抵抗θ_mHSとを用いて上述した式（２）の計算を行い、表示素子１００の熱流量Ｑを算出する。そして、次のステップＳ１１４で、算出部１２１は、ステップＳ１１３で算出された熱流量Ｑを、上述の式（１）に適用して、表示素子１００の温度Ｔ_mを算出する。

勿論、算出部１２１は、ヒートシンク温度Ｔ_HS、環境温度Ｔ_eおよび環境熱抵抗θ_eHS、ならびに、熱抵抗θ_mHSを上述の式（４）に適用して、直接的に温度Ｔ_mを算出してもよい。

次のステップＳ１１５で、算出部１２１は、表示素子１００に対して予め定められた目標温度Ｔ_m0と、ステップＳ１１４で算出された表示素子１００の温度Ｔ_mとの差分Δｔを算出する。この差分Δｔは、光源の経時変化による輝度の低下に伴い低下した温度に対応する。次のステップＳ１１６で、算出部１２１は、ステップＳ１０３で設定されたヒートシンク１０３の第１目標温度Ｔ_HS0にステップＳ１１５で算出された差分Δｔを加算して、ヒートシンク１０３の第２目標温度Ｔ_HS1を算出する。

次のステップＳ１１７で、算出部１２１は、温度センサ１１０からヒートシンク温度Ｔ_HSを取得し、取得したヒートシンク温度Ｔ_HSとステップＳ１１６で算出した第２目標温度Ｔ_HS1とを比較して、ヒートシンク温度Ｔ_HSが第２目標温度Ｔ_HS1を超えるか否かを判定する。算出部１２１は、超えると判定した場合、処理をステップＳ１１８に移行させ、インデクス値Ｘ＝Ｘ＋１として変換テーブル１２３を参照してファン１０４の回転数Ｒを取得し、取得した回転数Ｒに対応する制御信号をファン制御部１２０に供給する。ファン制御部１２０は、供給された制御信号に従いファン１０４を駆動する。そして、処理がステップＳ１１７に戻される。

算出部１２１は、ステップＳ１１７でヒートシンク温度Ｔ_HSが第２目標温度Ｔ_HS1以下であると判定した場合、処理をステップＳ１１９に移行させる。ステップＳ１１９で、算出部１２１は、ヒートシンク温度Ｔ_HSとステップＳ１１６で算出した第２目標温度Ｔ_HS1とを比較して、ヒートシンク温度Ｔ_HSが第２目標温度Ｔ_HS1未満であるか否かを判定する。算出部１２１は、ヒートシンク温度Ｔ_HSが第２目標温度Ｔ_HS1未満であると判定した場合、処理をステップＳ１２０に移行させ、インデクス値Ｘ＝Ｘ−１として変換テーブル１２３を参照してファン１０４の回転数Ｒを取得し、取得した回転数Ｒに対応する制御信号をファン制御部１２０に供給する。ファン制御部１２０は、供給された制御信号に従いファン１０４を駆動する。そして、処理がステップＳ１１７に戻される。

また、算出部１２１は、ステップＳ１１９でヒートシンク温度Ｔ_HSが第２目標温度Ｔ_HS1以上であると判定した場合、処理をステップＳ１１７に戻す。これは、ヒートシンク温度Ｔ_HSと第２目標温度Ｔ_HS1とが等しいことを意味する。

なお、上述のステップＳ１１７およびステップＳ１１９での判定は、第２目標温度Ｔ_HS1に所定のマージンを持たせて行うと好ましい、例えば、ステップＳ１１７では、ヒートシンク温度Ｔ_HSと比較する第２目標温度Ｔ_HS1を、ステップＳ１１６で算出した温度よりも所定に低い温度とする。同様に、ステップＳ１１９では、第２目標温度Ｔ_HS1を、ステップＳ１１６で算出した温度よりも所定に高い温度とする。

なお、上述のステップＳ１１７〜ステップＳ１２０のループは、所定時間間隔（例えば３０秒）で繰り返され実行される。

このように、第１の実施形態の変形例では、算出部１２１は、ヒートシンク温度Ｔ_HSが安定した状態において、表示素子１００の温度Ｔ_mの、表示素子１００の目標温度Ｔ_m0との差分Δｔを用いて第２目標温度Ｔ_HS1を算出する。そして、算出部１２１は、ヒートシンク温度Ｔ_HSがこの第２目標温度Ｔ_HS1になるように、ファン１０４の回転数Ｒを制御している。

したがって、この第１の実施形態の変形例においても、表示素子１００の温度を直接測定すること無く、光源の輝度の低下による表示素子１００とヒートシンク１０３との間の温度差の変化に対応でき、表示素子１００の温度を高精度に制御することが可能となる。

また、第１の実施形態の変形例では、ヒートシンク温度Ｔ_HSのみの測定に基づき制御を行っているため、制御がより安定的となる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、上述した第１の実施形態の構成を、Ｒ（赤）色、Ｇ（緑）色およびＢ（青）色それぞれに表示素子を設けた３板式の投射装置に適用した例である。

図５は、第２の実施形態に適用可能な投射装置の一例の構成を、光学系の構成を中心に示す。図５において、投射装置３０ａは、光源３１から射出された光の光路を３の光路に分けて、それぞれＲ色、Ｇ色およびＢ色に対応する表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂに照射させる。

光源３１から射出された光は、レンズなど各種の光学素子３３、３４、３５および３６を含む照明光学系３２を介してクロス型ダイクロイックミラー３７に照射される。クロス型ダイクロイックミラー３７は、照射された光からＢ色の光とＹ（黄）色の光とを抽出してそれぞれ射出させる。

クロス型ダイクロイックミラー３７で抽出されたＢ色の光は、ミラー３８で反射されレンズ３９ｂに入射される。レンズ３９ｂから出射されたＢ色の光は、Ｂ色のカラーフィルタ４６ｂにより波長が整えられて、ワイヤグリッド４１ｂに入射される。ワイヤグリッド４１ｂは、一方から入射された光を透過し、透過する光に対して偏光方向が直交する光を反射させる特性を有する。この特性は、後述するワイヤグリッド４１ｇおよび４１ｒにおいても同様である。ワイヤグリッド４１ｂに入射された光は、ワイヤグリッド４１ｂを透過して、表示素子４０ｂに入射される。表示素子４０ｂは、Ｂ色の画像信号に従い駆動され、入射された光をＢ色の画像信号に従って画素毎に変調し、偏光方向を９０°回転させて反射する。表示素子４０ｂから射出された、画素毎に変調されたＢ色の光は、偏光フィルタ４７ｂを介して色合成プリズム４２の第１の面に入射される。

クロス型ダイクロイックミラー３７で抽出されたＹ色の光は、ミラー４３で反射され、ダイクロイックミラー４４に入射される。ダイクロイックミラー４４は、入射されたＹ色の光からＲ色の光とＧ色の光とを抽出する。Ｒ色の光は、ダイクロイックミラー４４を透過し、Ｇ色の光は、ダイクロイックミラー４４に反射される。ダイクロイックミラー４４で反射され抽出されたＧ色の光は、レンズ３９ｇを介してＧ色のカラーフィルタ４６ｇに入射されて波長を整えられ、ワイヤグリッド４１ｇを透過して表示素子４０ｇに入射される。表示素子４０ｇは、Ｇ色の画像信号に従い駆動され、入射された光をＧ色の画像信号に従って画素毎に変調して反射する。表示素子４０ｇから射出された、画素毎に変調されたＧ色の光は、偏光フィルタ４７ｇを介して色合成プリズム４２の第２の面に入射される。

ダイクロイックミラー４４から透過され抽出されたＲ色の光は、レンズ３９ｒを介してＲ色のカラーフィルタ４６ｒに入射されて波長が整えられ、ワイヤグリッド４１ｒを透過して表示素子４０ｒに入射される。表示素子４０ｒは、Ｒ色の画像信号に従い駆動され、入射された光をＲ色の画像信号に従って画素毎に変調して反射する。表示素子４０ｒから射出された、画素毎に変調されたＲ色の光は、偏光フィルタ４７ｒを介して色合成プリズム４２の第３の面に入射される。

なお、上述のように、ＲＧＢ各色のカラーフィルタ４６ｒ、４６ｇおよび４６ｂは、それぞれ入射されるＲＧＢ各色の光の波長を整えるものであって、省略することが可能である。

色合成プリズム４２は、第１、第２および第３の面にそれぞれ入射されたＢ色、Ｇ色およびＲ色の各光を、１の光路の光に合成して第４の面から射出させる。光合成プリズム４２から射出された光は、投射光学系４５を介して投射装置３０ａから投射光として出射される。

このような構成において、ＲＧＢ各色の表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂは、照射される光に応じて温度が上昇する。この温度の上昇を抑えるために、各表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂに対してファン５０ｒ、５０ｇおよび５０ｂがそれぞれ設けられる。また、図示は省略するが、図１の放熱ゲル１０２およびヒートシンク１０３と同様にして、各表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂに対して、放熱ゲルを介してヒートシンクを設ける。例えば表示素子４０ｒにおいて、ファン５０ｒが発生したエアフローによりヒートシンクが冷却され、それに伴い表示素子４０ｒが冷却される。

第２の実施形態では、各ファン５０ｒ、５０ｇおよび５０ｂの吐出口近傍に、温度センサ５１ｒ、５１ｇおよび５１ｂをそれぞれ設ける。また、各表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂに放熱ゲルを介して設けられる、図示されない各ヒートシンクに対して、温度センサ６０ｒ、６０ｇおよび６０ｂをそれぞれ設ける。

なお、温度センサ５１ｒ、５１ｇおよび５１ｂは、各ファン５０ｒ、５０ｇおよび５０ｂの吐出口近傍に限られず、各ファン５０ｒ、５０ｇおよび５０ｂの吸気口の近傍にそれぞれ設けてもよい。

また、投射装置３０ａは、図１に示したファン制御部１２０、算出部１２１、変換部１２２および変換テーブル１２３（それぞれ図示は省略する）を、各ファン５０ｒ、５０ｇおよび５０ｂについてそれぞれ有するものとする。すなわち、投射装置３０ａは、Ｒ色、Ｇ色およびＢ色それぞれについて、ファン制御部１２０、算出部１２１、変換部１２２および変換テーブル１２３を備える。これに限らず、算出部１２１、変換部１２２および変換テーブル１２３のうち一部または全部は、Ｒ色、Ｇ色およびＢ色で共通して備えるようにしてもよい。

例えば、ファン５０ｒについて、第１の実施形態に従い、Ｒ色の算出部１２１は、温度センサ５１ｒの温度検知結果と、表示素子４０ｒのヒートシンクに設けられた温度センサの温度検知結果と、ファン５０ｒの回転数とを用いて、上述した式（１）〜式（４）に従い表示素子４０ｒの温度を算出する。そして、Ｒ色の算出部１２１は、温度Ｔ_mが予め定められた所定範囲内に収まるように、ファン制御部１２０に対して制御信号を出力する。

投射装置３０ａは、この動作を、Ｒ色、Ｇ色およびＢ色それぞれについて実行することで、表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂそれぞれの温度を略一定に保つことができ、投射画像の画質を安定させることができる。

これに限らず、第２の実施形態における各ファン５０ｒ、５０ｇおよび５０ｂの各回転数Ｒの制御を、上述した第１の実施形態の変形例に従い行ってもよい。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。上述の第２の実施形態では、ＲＧＢ各色の表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂに対してそれぞれファン５０ｒ、５０ｇおよび５０ｂを設けたが、これはこの例に限定されない。第３の実施形態では、１のファンにより発生したエアフローを、ダクトを用いてＲＧＢ各色の表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂそれぞれに対する３のエアフローに分ける。

図６および図７は、第３の実施形態に係る投射装置３０ｂの一例の構成を示す。なお、図６および図７において、上述した図５と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。また、投射装置３０ｂにおいて、光源３１から射出される光の光路は、図５を用いて説明した第２の実施形態による光路と同一であるので、ここでの説明を省略する。

図６は、投射装置３０ｂに設けられたダクト５２の例を示す。図７は、図６におけるダクト５２を透視した一例の透視図を示す。図７において、ダクト５２は、開口部５４にファン５０の吐出口（排気口）５５が取り付けられると共に、３の吐出口（排気口）５３ｒ、５３ｇおよび５３ｂを備える。ダクト５２は、１のファン５０で発生するエアフローを、各吐出口５３ｒ、５３ｇおよび５３ｂにおける３のエアフローに分ける。ファン５０で発生された１のエアフローは、これら３の吐出口５３ｒ、５３ｇおよび５３ｂにより、それぞれ表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂにそれぞれ放熱ゲルを介して取り付けられた各ヒートシンク（図示しない）を冷却するための３のエアフローに分けられる。

ダクト５２は、３のエアフローの配分が、ＲＧＢ各色の表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂの温度バランスを適切にする配分となるように、形状や各吐出口の形状が設計される。

第３の実施形態では、ＲＧＢ各色の表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂのうち、１の表示素子を対象として、当該表示素子に対応するヒートシンクに温度センサ６０を取り付けて、ヒートシンク温度Ｔ_HSを測定する。

より具体的には、第３の実施形態においては、ヒートシンク温度Ｔ_HSを測定するための温度センサ６０は、図７に例示されるように、Ｇ色の表示素子４０ｇに対応する図示されないヒートシンクに取り付ける。したがって、第３の実施形態では、ＲＧＢ各色の表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂのうち、Ｇ色の表示を行う表示素子４０ｇの温度Ｔ_mgのみを制御対象とする。これは、投射光を構成するＲＧＢ各色のうち、Ｇ色が投射画像の画質に最も影響を及ぼすからである。

一方、環境温度Ｔ_eを測定するための温度センサ５１は、図７に例示されるように、Ｇ色の表示素子４０ｇに対応する吐出口５３ｇの近傍に設けられる。これはこの例に限定されず、温度センサ５１をファン５０の吐出口５５の近傍に設けてもよいし、ファン５０の吸気口近傍に設けてもよい。

表示素子４０ｇの温度Ｔ_mgの制御は、上述した第１の実施形態や第１の実施形態の変形例の制御方法を略そのまま適用できる。例えば、第１の実施形態の制御方法を適用する場合、ファン５０の回転数Ｒと、表示素子４０ｇのヒートシンクと環境との間の熱抵抗θ_eHSgとの対応関係を予め計測して変換テーブル１２３（図示しない）に記憶させておく。

算出部１２１（図示しない）は、表示素子４０ｇのヒートシンクに設けられた温度センサ６０からヒートシンク温度Ｔ_HSgを取得し、Ｇ色の表示素子４０ｇに対応する吐出口５３ｇの近傍に設けられた温度センサ５１から環境温度Ｔ_eを取得する。また、変換部１２２（図示しない）は、ファン制御部１２０（図示しない）から取得した、ファン５０の回転数Ｒに基づき変換テーブル１２３を参照して、ファン５０の回転数Ｒに応じた熱抵抗θ_eHSgを取得する。算出部１２１は、これらヒートシンク温度Ｔ_HSgと、環境温度Ｔ_eと、熱抵抗θ_eHSgと、予め与えられた表示素子４０ｇとヒートシンクとの間の熱抵抗θ_mHSgとを用いて、上述した式（１）〜式（４）に従い表示素子４０ｇの温度Ｔ_mgを算出する。

そして、算出部１２１は、温度Ｔ_mgが所定範囲内に収まるように、ファン制御部１２０に対して制御信号を出力する。ファン制御部１２０は、ファン５０の回転数Ｒをこの制御信号に従い制御することで、表示素子４０ｇの温度Ｔ_mgが一定に保たれ、安定的に投射画像を得ることができる。

これに限らず、第３の実施形態におけるファン５０の回転数Ｒの制御を、上述した第１の実施形態の変形例に従い行ってもよい。

また、上述では、ヒートシンク温度Ｔ_HSを測定する温度センサ６０を、１の表示素子を対象として、当該表示素子に対応するヒートシンクに取り付けているが、これはこの例に限定されない。すなわち、ファン５０によるエアフローがダクト５２により３のエアフローに配分されている場合であっても、ヒートシンク温度Ｔ_HSを測定する温度センサ６０を、ＲＧＢ各色の表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂに対応する各ヒートシンクにそれぞれ設けてもよい。この場合、環境温度Ｔ_eを測定するための温度センサ５１を、ＲＧＢ各色の表示素子４０ｒ、４０ｇおよび４０ｂに対応する各吐出口５３ｒ、５３ｇおよび５３ｂの近傍にぞれぞれ設けることが考えられる。

１，３０ａ，３０ｂ 投射装置
３１ 光源
４０ｒ，４０ｇ，４０ｂ，１００ 表示素子
５０，５０ｒ，５０ｇ，５０ｂ，１０４ ファン
５１，５１ｒ，５１ｇ，５１ｂ，１１０，１１１ 温度センサ
５２ ダクト
５３ｒ，５３ｇ，５３ｂ，５５，１０５ 吐出口
１０２ 放熱ゲル
１０３ ヒートシンク
１２０ ファン制御部
１２１ 算出部
１２２ 変換部
１２３ 変換テーブル

Claims (10)

1. 光源から照射された光を変調して射出する表示素子で発生する熱を放熱するための放熱部材と、
   前記放熱部材に対してエアフローを発生させるエアフロー発生部と、
   前記放熱部材の第１の温度を検知する第１の温度センサと、
   前記表示素子の環境の第２の温度を検知する第２の温度センサと、
   前記放熱部材と前記環境との間の第１の熱抵抗を取得する取得部と、
   前記第１の温度と、前記第２の温度と、前記第１の熱抵抗とを用いて前記表示素子の第３の温度を算出する算出部と、
   前記算出部で算出された前記第３の温度を用いて前記エアフロー発生部で発生する前記エアフローの強さを制御する制御部と
   を備える
   ことを特徴とする投射装置。
2. 前記算出部は、
   前記第１の温度と、前記第２の温度と、前記第１の熱抵抗とから前記表示素子に対する熱流量を求め、該熱流量と、前記放熱部材と前記表示素子との間の予め定められた第２の熱抵抗と、該第１の温度とから前記第３の温度を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
3. 前記制御部は、
   前記エアフロー発生部を制御して、前記算出部で算出された前記第３の温度が予め定められた温度になるように前記エアフローの強さを調整する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射装置。
4. 前記算出部は、
   前記第３の温度と前記表示素子に対して予め定められた第１の目標温度との差分を、前記放熱部材に対して予め定められた初期温度に加算して前記放熱部材の第２の目標温度を算出し、
   前記制御部は、
   前記エアフロー発生部を制御して、前記第１の温度が前記算出部で算出された前記第２の目標温度になるように前記エアフローの強さを制御する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の投射装置。
5. 前記エアフローの強さを前記第１の熱抵抗に変換する変換部をさらに備え、
   前記算出部は、
   前記第１の熱抵抗を、前記制御部から前記エアフローの強さを取得し、取得した該エアフローの強さを前記変換部で変換して取得する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の投射装置。
6. 前記第２の温度センサは、
   前記エアフローの経路上であり、且つ、前記エアフロー発生部の近傍に設けられる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の投射装置。
7. 前記エアフロー発生部は、羽部を回転させて前記エアフローを発生させるファン装置であって、
   前記変換部は、
   前記羽部の回転数を前記エアフローの強さとして用い、該回転数と前記第１の熱抵抗とを関連付けて予め記憶する変換テーブルを用いて前記変換を行う
   ことを特徴とする請求項５に記載の投射装置。
8. 前記第１の温度センサは、
   それぞれ異なる色の光を変調する複数の前記表示素子のうち１の表示素子に対応する前記放熱部材の温度を検知する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の投射装置。
9. 光源から照射された光を変調して射出する表示素子で発生する熱を放熱するための放熱部材の第１の温度を検知する第１の温度検知ステップと、
   前記表示素子の環境の第２の温度を検知する第２の温度検知ステップと、
   前記放熱部材と前記環境との間の第１の熱抵抗を取得する取得ステップと、
   前記第１の温度と、前記第２の温度と、前記第１の熱抵抗とを用いて前記表示素子の第３の温度を算出する算出ステップと、
   前記算出ステップにより算出された前記第３の温度を用いて、エアフロー発生部が前記放熱部材に対して発生するエアフローの強さを制御する制御ステップと
   を備える
   ことを特徴とする投射装置の制御方法。
10. 光源から照射された光を変調して射出する表示素子で発生する熱を放熱するための放熱部材の第１の温度を検知する第１の温度検知ステップと、
    前記表示素子の環境の第２の温度を検知する第２の温度検知ステップと、
    前記放熱部材と前記環境との間の第１の熱抵抗を取得する取得ステップと、
    前記第１の温度と、前記第２の温度と、前記第１の熱抵抗とを用いて前記表示素子の第３の温度を算出する算出ステップと、
    前記算出ステップにより算出された前記第３の温度を用いて、エアフロー発生部が前記放熱部材に対して発生するエアフローの強さを制御する制御ステップと
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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