JP2016090605A - 画像投射装置および画像投射装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプの点灯時にファンが駆動せず、ランプが過昇温状態となることを防止する。【解決手段】光を出射するランプ１２０と、ランプ１２０を駆動制御する光源制御手段（電源供給ユニット１０７、ランプバラスト回路１２１）と、ランプ１２０を冷却するファン１１０と、ファン１１０を駆動制御するファン駆動電源回路１１２と、光源制御手段を動作させるための動作ＯＮ信号Ａと、ファン駆動電源回路１１２を動作させるための動作ＯＮ信号Ｂを、それぞれに対して出力する主制御部１０３と、主制御部１０３からファン駆動電源回路１１２への伝送路に設けられ、動作ＯＮ信号Ｂとともに動作ＯＮ信号Ａが入力され、動作ＯＮ信号Ａと動作ＯＮ信号Ｂの少なくともいずれかの信号が入力される場合は、ファン駆動電源回路１１２を動作させるための動作ＯＮ信号Ｃをファン駆動電源回路１１２へ出力するＯＲ回路１０８と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、画像投射装置および画像投射装置の制御方法に関する。

画像投射装置として広く知られたプロジェクタは、多人数に対するプレゼンテーション、会議、講演会、教育現場や、サイネージなどに広く用いられているとともに、液晶パネルの高解像化、ランプの高効率化に伴う明るさの改善、低価格化などが進んでいる。

また、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を利用したＤＬＰ（Digital Light Processing）方式の画像投射装置が普及し、オフィスや学校のみならず家庭においても広くこれら画像投射装置が利用されるようになってきている。また、スクリーンまでの投射距離を短くした、短焦点型の画像投射装置の開発が盛んである。

画像投射装置の光源として、高圧水銀ランプ、キセノンランプなどのアーク放電を利用したアークランプ（放電ランプ）が広く用いられている。点灯中のランプは極めて高温となるため、ランプの温度は定格温度範囲内となるように冷却用のファンなどの冷却装置を用いて冷却されている。また、画像投射装置の光源としては、ＬＥＤやレーザなども用いられる。

一般に、画像投射装置のファンの制御は、画像投射装置の主制御部（メインマイコン）とファン制御部（ファン制御用のコントローラ）によりなされており、ファン制御部にエラーなどが発生した場合は、ファンが停止することがあるため、ファン制御部のエラーを検知した主制御部からランプを停止させることで、ランプが過昇温状態となることを防止することができる。

ファンの異常状態を検出する技術として、例えば、特許文献１には、ファン駆動装置が、ファン駆動電流が過電流になった時に電流遮断して、一定時間だけ待機し、その後再び再起動させるファン異常検出装置が開示されている。この技術では、ファン駆動装置に流入するファン電源電流をシャント抵抗によって検出し、その検出値をコントローラに入力し、コントローラにおいて、ファン電源電流の大きさ及びその継続時間に基づいてファンの異常状態の原因につき判定している。

しかしながら、主制御部のファン制御に係る部分でエラーなどが発生した場合は、ファンの駆動制御とランプの制御の双方ができなくなることが生じうるため、ランプが点灯しているにも関わらず、ファンの回転は止まっているという状態が起こりうる。特許文献１において、コントローラに異常が生じた場合も同様である。

このような状態では、本来ファンにより冷却されるランプは過昇温状態となり、ランプ自体の短寿命化につながってしまうとともに、ランプの周囲に設けられる光学系、樹脂部材などに損傷を与えてしまうという問題がある。

そこで本発明は、主制御部の冷却装置の制御に係る部分でエラーなどが発生し、冷却装置を駆動させる信号が出力されない場合であっても、光源を駆動させるための信号が出力されている場合は、冷却装置を駆動させて、光源を冷却することができる画像投射装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る画像投射装置は、光を出射する光源と、該光源を駆動制御する光源制御手段と、前記光源を冷却する冷却手段と、該冷却手段を駆動制御する冷却制御手段と、前記光源制御手段を動作させるための第一動作信号と、前記冷却制御手段を動作させるための第二動作信号を、それぞれの手段に対して出力する主制御手段と、前記主制御手段から前記冷却制御手段への伝送路に設けられ、前記第二動作信号とともに前記第一動作信号が入力され、前記第一動作信号と前記第二動作信号の少なくともいずれかの信号が入力される場合は、前記冷却制御手段を動作させるための第三動作信号を前記冷却制御手段へ出力する冷却停止防止手段と、を備えるものである。

本発明によれば、主制御部から冷却装置を駆動させる信号が出力されない場合であっても、光源を駆動させるための信号が出力されている場合は、冷却装置を駆動させるようにすることで、光源が過昇温状態となることを防止することができる。

本発明に係る画像投射装置の一実施形態を示す外観斜視図である。 画像投射装置の側面図であって、被投射面への投射状態を示した図である。 （Ａ）画像投射装置の外装カバーを外した状態を示す斜視図、（Ｂ）（Ａ）の丸囲み部分の拡大構成図である。 照明ユニット、投射ユニット、および光源ユニットの断面図である。 画像投射装置の基本構成を示すブロック図である。 画像投射装置におけるファンエラー発生時の状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態である画像投射装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る構成を図１から図７に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、画像投射装置１００の一実施形態を示す外観斜視図である。また、図２は、画像投射装置１００の側面図であって、被投射面であるスクリーン１５への投射状態を示した図である。

画像投射装置１００は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置やビデオカメラなどの撮像装置等から入力される映像データを基に映像を生成し、その映像をスクリーン１５に投影表示する装置（プロジェクタ）である。

画像投射装置１００は、装置内部に光源としてのランプや多数の電子基板を備えており、起動時には、装置の内部温度が上昇する。このため、画像投射装置１００には、内部の構成部品が耐熱温度を超えないように、吸気口１１および排気口１２が設けられている。

図３（Ａ）は、画像投射装置１００の外装カバー２を外した状態を示す斜視図である。また、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の丸囲み部分で示す光学エンジン３と光源ユニット４の拡大構成図である。図３に示すように、画像投射装置１００は、光学エンジン３および光源ユニット４を備えている。また、図４は、光学エンジン３を構成する照明ユニット３ａ、投射ユニット３ｂ、および光源ユニット４の上面から見た断面図である。

図３に示すように、吸気口１１、排気口１２の内側には、それぞれ吸気ファン１３、排気ファン１４が設けられており、吸気ファン１３から吸入した外気を排気ファン１４から排出することで、装置内の強制気流による空冷がなされる。

画像投射装置１００においては、光源ユニット４の光源からの光（白色光）が光学エンジン３の照明ユニット３ａに照射される。照明ユニット３ａ内では、照射された白色光をＲＧＢに分光して、画像表示素子ユニット１０へ導き、変調信号に応じて画像形成する画像表示素子ユニット１０とその画像を投射ユニット３ｂによりスクリーン１５へ拡大投射する構成となっている。

光源ユニット４の光源としては、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプなどのアークランプ（放電ランプ）を用いることができる。例えば、高圧水銀ランプを用いることが好ましい。

また、光源ユニット４の側面の一方向側には冷却手段（冷却装置）としてのファン１６が設けられている。ファン１６は、光源ユニット４の各部が設定された定格温度範囲内の温度となるように、その回転数が制御される。また、光源ユニット４からの光の出射方向と投射ユニット３ｂからの映像光の出射方向は、図４に示すように、略９０°の関係となっている。

また、光学エンジン３の照明ユニット３ａは、光源から照射された光を分光するカラーホイール５と、カラーホイール５から出射した光を導くライトトンネル６と、ライトトンネル６から出射した光を画像表示素子に導くリレーレンズ７、平面ミラー８および凹面ミラー９と、を備えている。また、照明ユニット３ａ内には、画像表示素子ユニット１０が設けられる。

照明ユニット３ａでは、先ず、光源からの白色光が、円盤状のカラーホイール５で単位時間毎にＲＧＢの各色が繰り返す光に変換され出射される。次いで、板ガラスを張り合わせて筒状に構成されたライトトンネル６に、カラーホイール５から出射された光が導かれ伝送される。ライトトンネル６では、入射された光がその内壁で複数回反射され合成されることで均一化する。

次いで、ライトトンネル６から出射された光は、２枚のレンズを組み合わせてなるリレーレンズ７により、光の軸上色収差を補正しつつ集光される。また、リレーレンズ７から出射される光は、平面ミラー８および凹面ミラー９によって反射されて、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、映像データに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の映像を形成するように投射光を加工して反射する画像表示素子（光変調素子）としてのＤＭＤ素子１０ａを備えた画像表示素子ユニット１０に集光される。

画像表示素子ユニット１０は、入力信号に応じてマイクロミラーのオンオフを切り替えることで投射ユニット３ｂへ光を出力する光を選別する。すなわち、ＤＭＤ素子１０ａにより、時分割で映像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は投射レンズへ反射され、捨てる光はＯＦＦ光板へ反射される。画像表示素子ユニット１０で使用する光は投射ユニット３ｂへ反射し、投射ユニット３ｂ内の複数の投射レンズを通り拡大された映像光はスクリーン１５上へ拡大投影される。

図５は、本実施形態に係る画像投射装置１００の前提となる構成を示すブロック図である。画像投射装置１００は、図５に示すように、入力インタフェース１０１と、画像処理回路１０２と、主制御部１０３と、操作部１０４と、照明光学系駆動回路１０５と、照明光学系１０６と、電源供給ユニット１０７（ＰＳＵ）と、ファン１１０と、ファン制御回路１１１（ファン制御用ＩＣ）と、ファン駆動電源回路１１２（ファン駆動用電源ＩＣ）と、ランプ１２０と、ランプバラスト回路１２１（ランプ駆動用バラスト）と、を備えている。

入力インタフェース１０１は、映像信号を入力するインタフェースであって、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）（登録商標）端子、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ端子、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ端子、ＶＧＡ（Video Graphics Array）入力端子、Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子、ＲＣＡ端子等のビデオ入力端子等である。入力インタフェース１０１に接続されたケーブルを介してコンピュータやＡＶ機器などの映像供給装置から映像信号を受信する。また、複数の入力端子を備える場合もある。

画像処理回路１０２は、入力された映像信号などを所定の映像データ（例えば、ＲＧＢのデジタル映像データ）に変換し、主制御部１０３に転送する。

ここで、主制御部１０３は、上記各部との制御信号の送受信を行うものであり、少なくともメインプロセッサであるメインＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えている。また、メインＣＰＵと、各種の制御プログラム等を記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）と、各処理におけるデータを一時的に格納しておくメモリデバイス（例えば、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等）と、電源ＯＦＦ時にも設定情報等を記録しておくＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等がバスで接続されて構成される。

操作部１０４は、ユーザからの種々の操作要求を受け付けるものであり、画像投射装置１００の外面に設けられるキーボタン（本体キー）等によって構成される。操作部１０４は、操作要求を受け付けると、当該操作要求を主制御部１０３に通知する。また、操作部１０４は、遠隔操作装置であるリモコンからの操作信号を受信して、当該操作信号を主制御部１０３に通知する。

本体およびリモコンには、画像投射装置１００の電源をオンオフする電源キー、各種設定を行うメニューキー、十字キー、決定キー、入力信号の切り替え、音量調節などを行うインプットキー等が設けられている。なお、各種設定、入力切り替え時の映像データは、主制御部１０３によるＯＳＤ処理（オンスクリーンディスプレイ）により形成される。

また、主制御部１０３は、画像処理回路１０２より転送される映像データを表示すべく、照明光学系駆動回路１０５を制御する。

照明光学系駆動回路１０５は、主制御部１０３からの制御に基づいて、照明光学系１０６を制御して、映像２００を投射する。照明光学系１０６は、照明ユニット３ａ、画像表示素子ユニット１０、投射ユニット３ｂである。

電源供給ユニット１０７は、少なくともランプバラスト回路１２１へ電源を供給する。また、画像投射装置１００内のその他のデバイスにも接続されており、コンセントなどから入力されたＡＣ（交流）電源をＤＣ（直流）に変換して、画像投射装置１００内の各デバイスに電源を供給する。

光源としてのランプ１２０は、例えば、一対の電極間の放電により発光物質が発光する高圧水銀ランプである。また、ランプバラスト回路１２１は、ランプ１２０のオン／オフや点灯パワーなどを制御する。

ランプ１２０の駆動は、主制御部１０３から、電源供給ユニット１０７に動作ＯＮ信号Ａ（第一動作信号）を出力し、電源供給ユニット１０７から３８０Ｖをランプバラスト回路１２１に供給することによりなされている。

ファン１１０は、ランプ１２０の近傍に設けられ、その回転量が制御されることで、ランプ温度が所定の温度となるようにしている。ファン１１０の駆動は、主制御部１０３からファン駆動電源回路１１２に動作ＯＮ信号Ｂ（第二動作信号）を出力し、ファン駆動電源回路１１２から駆動制御されることによりなされている。

また、ファン１１０の回転数は、主制御部１０３から制御信号をファン制御回路１１１（ファン回転制御部）に入力し、ファン制御回路１１１からファン駆動電源回路１１２にファン制御信号を入力することで調整されている。なお、ファン１１０は、ファン制御回路１１１からのファン制御信号が入力されない場合、所定の基準回転数にて駆動するものとなっている。

図６は、図５に示した画像投射装置１００におけるファンエラー発生時の状態を示す説明図である。

画像投射装置１００の使用態様、使用環境は様々であり、通常想定されていない使用態様、使用環境で使用される場合もある。このように画像投射装置１００の安全使用環境を逸脱した異常環境にて画像投射装置１００を使用した場合に、各部品系統に異常が発生し、作動しなくなる場合も考えられる。

ここで、図６に示すように、主制御部１０３のメインＣＰＵに何らかのエラーが発生した場合において、ランプ１２０を駆動させる電源供給ユニット１０７に対しての動作ＯＮ信号Ａは出力されているが、ファン１１０を駆動させるファン駆動電源回路１１２に対して動作ＯＮ信号Ｂが出力されないケースも発生する。以下、主制御部１０３に起因するファン制御のエラーをファンエラーと呼ぶ。

また、図６では、ファン制御回路１１１への制御信号の出力もされていない例を示しているが、動作ＯＮ信号Ｂが出力されず、ファン制御回路１１１への制御信号は出力される場合もあり得る。なお、ファン駆動電源回路１１２に対して動作ＯＮ信号Ｂが出力されない場合は、ファン制御回路１１１への制御信号の出力有無に関わらず、ファン１１０は駆動されないため、動作には影響しない。

このように、主制御部１０３から動作ＯＮ信号Ａは出力されるが、動作ＯＮ信号Ｂがエラー等により出力されない場合、ランプバラスト回路１２１は駆動されてランプ１２０の点灯制御がされているにもかかわらず、ファン駆動電源回路１１２はファン１１０を駆動制御できないため、ファン１１０が駆動しない状態となってしまう。この状態では、ランプ１２０が過昇温状態となってしまい、ランプ１２０の故障や、ランプ１２０の周囲に設けられる部材、光学系などに損傷を与えるおそれがある。

そこで、本実施形態に係る画像投射装置１００は、光を出射する光源（ランプ１２０）と、該光源を駆動制御する光源制御手段（電源供給ユニット１０７、ランプバラスト回路１２１）と、光源を冷却する冷却手段（ファン１１０）と、該冷却手段を駆動制御する冷却制御手段（ファン駆動電源回路１１２）と、光源制御手段を動作させるための第一動作信号（動作ＯＮ信号Ａ）と、冷却制御手段を動作させるための第二動作信号（動作ＯＮ信号Ｂ）を、それぞれの手段に対して出力する主制御手段（主制御部１０３、メインＣＰＵ）と、主制御手段から冷却制御手段への伝送路に設けられ、第二動作信号とともに第一動作信号が入力され、第一動作信号と第二動作信号の少なくともいずれかの信号が入力される場合は、冷却制御手段を動作させるための第三動作信号（動作ＯＮ信号Ｃ）を冷却制御手段へ出力する冷却停止防止手段（ＯＲ回路１０８）と、を備えるものである（図７）。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

図７は、本実施形態に係る画像投射装置１００の構成を示すブロック図である。画像投射装置１００は、図７に示すように、入力インタフェース１０１と、画像処理回路１０２と、主制御部１０３と、操作部１０４と、照明光学系駆動回路１０５と、照明光学系１０６と、電源供給ユニット１０７（ＰＳＵ）と、ＯＲ回路１０８と、ファン１１０と、ファン制御回路１１１（ファン制御用ＩＣ）と、ファン駆動電源回路１１２（ファン駆動用電源ＩＣ）と、ランプ１２０と、ランプバラスト回路１２１（ランプ駆動用バラスト）と、を備えている。図５と同一の構成についての説明は省略する。

図７に示す画像投射装置１００は、冷却停止防止手段としてのＯＲ回路１０８を備えることで、ファンエラー発生時においても、ファン１１０の駆動がされるようにしたものである。

図７に示す画像投射装置１００においては、主制御部１０３からの動作ＯＮ信号Ａは、電源供給ユニット１０７およびＯＲ回路１０８へ入力される。また、主制御部１０３からの動作ＯＮ信号Ｂは、ＯＲ回路１０８へ入力される。

ＯＲ回路１０８は、動作ＯＮ信号Ａと動作ＯＮ信号Ｂが入力され、いずれか一方でも入力される場合は、動作ＯＮ信号Ｃ（第三動作信号）を出力するものである。この動作ＯＮ信号Ｃは、ファン駆動電源回路１１２を駆動するための信号であって、特に限られるものではないが、動作ＯＮ信号Ｂと同一のものでよい。

したがって、主制御部１０３から動作ＯＮ信号Ａと動作ＯＮ信号Ｂのどちらかが出力されている限り、ファン駆動電源回路１１２は駆動し、ファン１１０を回転駆動させることが可能となっている。

ファンエラー時において、主制御部１０３からファン制御回路１１１への制御信号も出力されない場合は、ファン制御回路１１１からファン駆動電源回路１１２にファン制御信号が入力されず、ファン１１０は所定の基準回転数にて回転駆動する。一方、主制御部１０３からファン制御回路１１１への制御信号が出力される場合は、ファンの回転数制御も可能となる。

また、主制御部１０３から動作ＯＮ信号Ａと動作ＯＮ信号Ｂの双方が出力されない場合は、ランプ１２０の点灯、およびファン１１０の駆動はされない。また、主制御部１０３から動作ＯＮ信号Ａが出力されず、動作ＯＮ信号Ｂのみが出力されるエラーも発生し得るが、この場合は、ランプ１２０が点灯しない状態でファン１１０が回転することとなる。よって、この場合も、ランプ１２０の過昇温は発生しない。

以上説明した本実施形態に係る画像投射装置１００では、ファン１１０の動作をオンさせる信号とランプ１２０を駆動する電力を供給する電源供給ユニット１０７を駆動させてランプバラスト回路１２１の出力をオンする信号（バラスト信号）にＯＲ回路１０８を設けることで、ランプ１２０が点灯している限り、ファン１１０を回転させてランプ１２０を冷却可能とするものである。

すなわち、ファンエラーが発生し、主制御部１０３からファン駆動電源回路１１２への動作ＯＮ信号Ｂが出力されない場合であっても、主制御部１０３から電源供給ユニット１０７への動作ＯＮ信号Ａが出力されている場合は、ＯＲ回路１０８からファン駆動電源回路１１２を駆動させる動作ＯＮ信号Ｃが出力される。このため、ファン駆動電源回路１１２が起動し、ファン１１０は駆動することになるので、ランプ１２０が冷却されない状態で点灯することを防止することができ、ランプ１２０が過昇温状態となることを防止することができる。

よって、ランプ１２０の短寿命化を防止することができるとともに、ランプの周囲に設けられる照明光学系１０６、樹脂部材などに損傷を与えることを防止することができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

冷却停止防止手段がＯＲ回路である例を説明したが、動作ＯＮ信号Ａと、動作ＯＮ信号Ｂが、それぞれの手段に対して出力されるとともに、動作ＯＮ信号Ｂが出力されておらず、動作ＯＮ信号Ａが出力されている場合は、動作ＯＮ信号Ｃがファン駆動電源回路１１２へ入力されるものであれば、これに限られるものではない。

また、上記実施形態では、画像投射装置１００は、ＤＬＰ(Digital Light Processing)方式のプロジェクタを例に説明したが、これに限られるものではなく、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）方式、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）方式等であってもよい。また、光源は、アークランプを用いる例について説明したが、これに限られるものではなく、レーザ、ＬＥＤ等を用いてもよい。また、冷却装置は、ファンを用いる例について説明したが、これに限られるものではなく、液冷方式等を用いてもよい。

２ 外装カバー
３ 光学エンジン
３ａ 照明ユニット
３ｂ 投射ユニット
４ 光源ユニット
５ カラーホイール
６ ライトトンネル
７ リレーレンズ
８ 平面ミラー
９ 凹面ミラー
１０ 画像表示素子ユニット
１０ａ ＤＭＤ素子
１１ 吸気口
１２ 排気口
１３ 吸気ファン
１４ 排気ファン
１５ スクリーン
１６ ファン
１００ 画像投射装置
１０１ 入力インタフェース
１０２ 画像処理回路
１０３ 主制御部
１０４ 操作部
１０５ 照明光学系駆動回路
１０６ 照明光学系
１０７ 電源供給ユニット
１０８ ＯＲ回路
１１０ ファン
１１１ ファン制御回路
１１２ ファン駆動電源回路
１２０ ランプ
１２１ ランプバラスト回路

特開２００７−２５５２６９号公報

Claims (5)

1. 光を出射する光源と、
   該光源を駆動制御する光源制御手段と、
   前記光源を冷却する冷却手段と、
   該冷却手段を駆動制御する冷却制御手段と、
   前記光源制御手段を動作させるための第一動作信号と、前記冷却制御手段を動作させるための第二動作信号を、それぞれの手段に対して出力する主制御手段と、
   前記主制御手段から前記冷却制御手段への伝送路に設けられ、前記第二動作信号とともに前記第一動作信号が入力され、前記第一動作信号と前記第二動作信号の少なくともいずれかの信号が入力される場合は、前記冷却制御手段を動作させるための第三動作信号を前記冷却制御手段へ出力する冷却停止防止手段と、
   を備えることを特徴とする画像投射装置。
2. 前記冷却停止防止手段は、ＯＲ回路であることを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記光源は、放電ランプであって、
   前記冷却手段は、前記放電ランプの近傍に設けられるファンであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
4. 前記ファンの回転数を制御するためのファン制御信号を前記冷却制御手段に入力するファン回転制御部を有し、
   前記冷却制御手段は、前記ファン回転制御部から前記ファン制御信号が入力されない場合は、所定の基準回転数で前記ファンを回転駆動させることを特徴とする請求項３に記載の画像投射装置。
5. 光を出射する光源と、
   該光源を駆動制御する光源制御手段と、
   前記光源を冷却する冷却手段と、
   該冷却手段を駆動制御する冷却制御手段と、を備えた画像投射装置の制御方法であって、
   前記光源制御手段を動作させるための第一動作信号と、前記冷却制御手段を動作させるための第二動作信号を、それぞれの手段に対して出力する処理と、
   前記第二動作信号が出力されておらず、前記第一動作信号が出力されている場合は、前記冷却制御手段を動作させるための第三動作信号を前記冷却制御手段へ出力する処理と、を行うようにしたことを特徴とする画像投射装置の制御方法。