JP2016109896A - 過熱防止装置および画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇温検出部を過昇温からできるだけ速やかに回復させる過熱防止装置及び画像投射装置を提供する。【解決手段】光を放射する光源１６の温度が所定範囲以上であるまたは所定範囲を超えているとの昇温検出を行うための昇温検出部２０と、昇温検出部２０の冷却を行う冷却部８と、昇温検出部２０によって前記昇温検出が行われたことを条件として冷却部８を駆動して昇温検出部２０の冷却を開始させる冷却制御部２１とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、過熱防止装置および画像投射装置に関する。

光源の光を放射可能な画像投射装置の一つであるプロジェクタには、例えば、サーモスタットなどの昇温検出部材を用いて光源が過昇温により破損するのを防止する過熱防止装置を用いることが知られている。
ここでいうプロジェクタは、多人数に対するプレゼンテーションや電子看板などの広告媒体表示を対象としたサイネージに広く用いられている装置として実用化されている。
プロジェクタは、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や液晶パネルなどの表示デバイスを介して光源からの光を出射させることにより映像が投射されるようになっている。

プロジェクタの光源には、高圧水銀ランプなどのアーク放電を利用したランプ（アークランプ）が広く使用されている。アークランプは、点灯中の温度が極めて高くなることから、何らかの原因により過昇温した場合にランプが破損する虞があるものである。
このような事態を防止するための過熱防止装置には、ランプ温度に応じてランプの点灯に要する印加電圧を制御してランプ温度を所定範囲内に維持する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

しかし、昇温検出部材が過昇温することに対する技術は未だ提案されていない。特に昇温検出部材において過昇温状態から自然放熱による冷却が遅い場合は、プロジェクタを再稼働させるために次回の電源を投入することが可能となるまでの時間が長くなる虞がある。また、昇温検出部材が過昇温により故障することを極力避けることが望ましい。

よって、昇温検出部材を過昇温から早期に回復させることが望まれる。

本発明は、昇温検出部材を過昇温からできるだけ速やかに回復させる過熱防止装置の提供を目的としている。

この目的を達成するため、本発明は、光を放射する光源の温度が所定範囲以上であるまたは所定範囲を超えているとの昇温検出を行うための昇温検出部と、前記昇温検出部の冷却を行う冷却部と、前記昇温検出部によって前記昇温検出が行われたことを条件として前記冷却部を駆動して前記昇温検出部の冷却を開始させる冷却制御部と、を有する過熱防止装置にある。

本発明によれば、昇温検出部を過昇温からできるだけ速やかに回復させることができる。

本発明の一実施形態にかかる過熱防止装置を用いるプロジェクタの構成の一例を示すブロック図である。 図１に示したプロジェクタの光源に用いられるランプ周辺の構成を説明するためのブロック図である。 図２に示したランプ周辺の構成の動作処理を説明するためのフローチャートである。 図２に示したプロジェクタの光源に用いられるランプ周辺に関する別の構成を説明するためのブロック図である。 プロジェクタの設置状態と図４に示した昇温検出部の選択状態との関係を説明するための表図である。 図４に示したランプ周辺の構成の動作処理を説明するためのフローチャートである。

本発明にかかる過熱防止装置（図１において符号１０００で示す）は、一例としてプロジェクタ１００等の画像投射装置の光源に用いられるランプ１６を対象として設けられている。
過熱防止装置１０００は、光を放射する光源であるランプ１６の温度が所定範囲以上あるいは所定範囲を超える場合をランプ１６の過昇温として昇温検出する昇温検出部２０の冷却を開始させるものである。以下、ランプ１６を備えたプロジェクタ１００の構成について説明する。

図１においてプロジェクタ１００は、画像処理やプロジェクタ１００の全体の制御に用いられる、映像信号制御部１、リモコン受信部２、システム制御部３、メモリ４、入力端子５、本体操作部６を備えている。さらにプロジェクタ１００は、これの内部およびランプ１６の冷却を行うための冷却駆動部７および冷却駆動部７の駆動対象である冷却部８に用いられる部材の一例であるファンを備えている。冷却部８であるファンは、ランプ１６を含めたプロジェクタ１００の内部空間全体を対象として冷却可能な吸気ファンや排気ファン、冷却ファンのみでなく、ランプ１６を対象として専用に設けられたファンを含んでいてもよい。

プロジェクタ１００は、画像をスクリーン２００に投射するための構成として、ＤＭＤ制御部９、カラーホィール制御部１０、ランプ制御部１１、投射レンズ１３、ＤＭＤ１４、カラーホィール１５、ランプ１６および電源ユニット１８を備えている。符号１７は遠隔操作手段として用いられるリモコンを示している。以下、各部について説明する。

システム制御部３は、プロジェクタ１００の全体の制御を行う。システム制御部３は、入力された映像信号に対してのスケーリング処理などの画像処理を行う。システム制御部３は、冷却部８に接続されている冷却駆動部７を制御する、図２に示された冷却制御部２１を有し、冷却制御部２１による冷却制御等の各種制御も行う。
システム制御部３は、映像信号制御部１、リモコン受信部２、メモリ４、本体操作部６、冷却駆動部７、ＤＭＤ制御部９、カラーホィール制御部１０、ランプ制御部１１と接続されており、これらの各機能部を制御する。

入力端子５は、映像信号を入力するインターフェースとして用いられる部分である。
具体的には、入力端子５は、Ｄ−Ｓｕｂコネクタ等のＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）入力端子や、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子を備えている。入力端子５は、これ以外の端子として、Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子、ＲＣＡ端子等のビデオ入力端子等であってもよい。入力端子５は、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。プロジェクタ１００は、複数の入力端子５を備える場合もある。

映像信号制御部１は、入力端子５に入力された映像信号を処理するものであって、例えば、当該映像信号にシリアルーパラレル変換や電圧レベル変換などの種々の処理を施す。
また、映像信号の解像度や周波数などを解析する信号判定機能を有する。

メモリ４は、映像信号に対する画像処理や他各種処理において、データを記憶する部分であり、例えば、ＥＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリである。

本体操作部６は、プロジェクタ１００を操作するインターフェースであって、ユーザからの種々の操作要求を受け付ける。本体操作部６では、操作要求を受け付けると、当該操作要求をシステム制御部３に通知する。本体操作部６は、プロジェクタ１００の外面に設けられる操作キー（操作ボタン）等によって構成される。

リモコン受信部２は、リモコン１７からの操作信号を受信する。リモコン受信部２では、操作信号を受信すると、当該操作信号をシステム制御部３に通知する。

ユーザは、本体操作部６またはリモコン１７を操作することにより、例えば、次に挙げる項目を対象として各種設定等を行うことができる。
メニュー画面等の表示指示、プロジェクタ１００の設置状態の選択、投射画像のアスペクト比の変更要求、プロジェクタ１００の電源ＯＦＦ要求、ランプ１６の光量を変更するランプパワー変更要求等である。また加えて、投射画像の画質（高輝度や標準、ナチュラル等）を変更する映像モード変更要求、投射画像を停止するフリーズ要求、などを実行することができる。

冷却部８に用いられるファンは、前述したように、吸気ファン、排気ファン、冷却ファン等によって構成される。吸気ファンから吸入した外気を排気ファンから排出することで、プロジェクタ１００に気流を発生させてプロジェクタ１００の内部が空冷される。また、ランプ１６の近傍に、光源冷却手段としての冷却ファンが設けられている場合には、ランプ１６の温度に基づいて冷却ファンの回転速度や回転量などの作動状態が制御される。
本形態では、冷却部８は、上述した内部冷却が可能なファン、ランプ１６を対象とするファンに加えて、昇温検出部２０を冷却するファンを含む。昇温検出部２０を対象とするファンは、昇温検出部２０のみを対象とする専用ファンとしても良いが、例えば、光源１６を対象とするファンを噴気口がスイング可能な構成として兼用させることも可能である。

冷却駆動部７は、冷却制御部２１において割り出されたプロジェクタ１００内の温度やランプ１６の温度が所定の範囲内に収まるように冷却制御部２１によって冷却部８のファンの回転速度や回転時間の設定に応じた駆動信号を冷却部８に出力する。

光源としてのランプ１６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、ランプ制御部１１は、ランプ１６のオン／オフや点灯パワーなどを制御する。

ランプ１６から放射された光は、円盤状のカラーホィール１５により単位時間毎に各色が繰り返す光に分光される。

カラーホィール制御部１０は、カラーホィール１５の回転駆動を制御する。

カラーホィール１５から出射した光は、ライトトンネル、照明光学系（リレーレンズ、平面ミラーおよび凹面ミラー）を介して画像表示素子としてのＤＭＤ１４に集光される。

ＤＭＤ１４は、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である。ＤＭＤ制御部９は、ＤＭＤ１４のマイクロミラーのオン／オフを制御する。

ＤＭＤ１４において、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、使用する光を投射レンズ１３に反射し、捨てる光をＯＦＦ光板へ反射する。光源１６からの光のうちで使用される光は投射レンズ１３へ入射し、投射レンズ１３を通り拡大された映像光として投射面であるスクリーン２００上へ拡大投射される。

電源ユニット１８は、プロジェクタ１００内の各デバイスに接続されており、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、プロジェクタ１００内の各デバイスに給電する。

電源ユニット１８には、ランプ１６の昇温検出を行うための昇温検出部２０の一例として、例えば、サーモスタットが接続されている。昇温検出部２０に用いられるサーモスタットは、図２に示すように、ランプ１６に近接させて配置され、ランプ１６の温度が所定範囲以上あるいは所定範囲を超えた時に作動する。
昇温検出部２０に用いられるサーモスタットは、ランプ１６が許容限界温度に達した時、すなわち、過昇温したときに作動することを以て昇温検出する。昇温検出が行われたか否かはシステム制御部３によって監視される。言い換えると、システム制御部３は、昇温検出部２０のサーモスタットの作動状態の判断を行う。システム制御部３は、昇温検出が行われたと判断すると、電源ユニット１８を制御してランプ１６を含む各デバイスへの電源供給を停止し、画像の投射が停止された状態とする。

システム制御部３は、昇温検出部２０によって昇温検出部２０の作動状態に相当する昇温検出が行われたことを条件として冷却駆動部７への駆動信号を出力し、冷却部８に備えられている昇温検出部２０用のファンを駆動して冷却を開始させる部分として機能する。つまり、システム制御部３は、冷却制御部２１として機能する。

冷却部８は、昇温検出部２０の専用ファンではなく、昇温検出部２０の冷却とランプ１６の冷却との兼用ファンを有してもよい。兼用ファンはスイング可能な構成とし、給電停止により昇温しなくなったランプ１６ではなく昇温検出部２０に対して指向させて用いるようにする。

何れにしても、冷却制御部２１として機能するシステム制御部３は、昇温検出部２０が作動状態であることを判断すると速やかに冷却部８の駆動を開始するための制御を行う。昇温検出部２０が作動状態となると、冷却部８が駆動されて昇温検出部２０の冷却が開始される。
昇温検出部２０は、サーモスタットではなく温度センサであってもよい。昇温検出部２０が温度センサである場合には、システム制御部３は、温度センサの検知温度を取り込んで監視する。システム制御部３は、温度センサの検知温度が所定範囲以上あるいは所定範囲を超えることを識別する閾値を用いて昇温検出を行い、昇温検出を行うと冷却制御部２１により冷却部８の駆動開始を制御する。

冷却制御部２１によるこのような制御を行うことにより、昇温検出が行われると冷却部８により昇温検出部２０の冷却が開始されるので、冷却部８による初期状態への回復が自然放熱のみによる冷却を行う場合よりも早められる。よって、プロジェクタ１００の電源が不意にシャットダウンされて昇温検出部２０が昇温し、昇温検出が行われる状態になった場合、シャットダウンが解除されてシステム制御部３に給電が行われれば、昇温検出部２０の状態、すなわち、昇温検出が確認される。昇温検出が確認されると、冷却部８によって昇温検出部２０の冷却が開始される。従って、昇温検出部２０のサーモスタットが復帰するまで強制冷却が行われるため、画像の投射が可能となるまでの時間を短縮できる。
また、昇温検出部２０にサーモスタットとは別の機構を持つ温度センサを適用した場合には、早期の冷却により、過昇温による温度検知精度の低下から早期に復帰し、また熱的故障を防止または抑制できる。

システム制御部３は、図３に示す動作手順に基づき、昇温検出部２０の過昇温からの復帰時間の短縮を行う。
プロジェクタ１００の電源（ＡＣ）が投入（オン）されると、各デバイスなどを対象とする初期化処理が行われる（Ｓ１００）。初期化処理では、メモリ４や入出力インターフェースの初期化、各デバイスの初期化が行われる。

初期化処理が完了すると、昇温検出部２０の状態、すなわち、昇温検出部２０によって昇温検出がなされているか否かがチェックされる（Ｓ１０１）。
ステップＳ１０１のチェックにおいて昇温検出部２０によって昇温検出がなされていないと判断された場合には、通常処理として省電力モードであるスタンバイ状態に移行する。

ステップＳ１０１において昇温検出部２０によって昇温検出がなされていると判断された場合は、昇温検出部２０の冷却を開始する（Ｓ１０２）。
昇温検出部２０の冷却は、サーモスタットの初期状態への復帰が確認されるまで、すなわち、昇温検出がなされなくなるまで継続され、初期状態への復帰が判断されると（Ｓ１０３）、冷却部８を停止させる（Ｓ１０４）。
昇温検出部２０に用いられるサーモスタットが初期状態に復帰したことの判断は、熱電対のオン状態を判別することで可能となり、また、温度センサの場合には閾値を基準として所定範囲内に収まっていることを判別することで可能となる。

次に、本発明に係る過熱防止装置及びプロジェクタ１００の変形例について説明する。
本形態では、プロジェクタ１００の姿勢が複数の姿勢から選択可能であり、昇温検出部２０がプロジェクタ１００の複数の姿勢に対応して複数備えられた構成となっている。
プロジェクタ１００の姿勢は、スクリーン２００などの画像投射面に合わせて複数の姿勢から選択可能になっている。この姿勢が変化されるプロジェクタ１００に設けられた昇温検出部２０は、プロジェクタ１００の姿勢が変化してもランプ１６からの熱気の影響を受けやすい位置を避けるように、プロジェクタ１００の採り得る姿勢に対応して複数設置されている。
図４に示すように、昇温検出部２０は、複数の昇温検出部（第１，第２の昇温検出部２０ａ，２０ｂ）を備えている。
第１，第２の昇温検出部２０ａ，２０ｂは、図２に示した構成と同様に、一例としてサーモスタットが用いられ、ランプ１６の近傍で異なる位置に配置されている。

プロジェクタ１００は、プロジェクタ１００の設置の姿勢を検知する姿勢検知部２２を備えている。システム制御部３は、第１，第２の昇温検出部２０ａ、２０ｂのうち、姿勢検知部２２によって検知されたプロジェクタ１００の姿勢に対応した方を選択する選択部１９として機能する。選択部１９は、本体操作部６によってプロジェクタ１００の姿勢が入力されたときは、入力された姿勢に基づいて第１，第２の昇温検出部２０ａ、２０ｂの何れかを選択する。
第１，第２の昇温検出部２０ａ、２０ｂの何れかの選択には、例えば、次のような優先順位が定められる。すなわち、昇温検出部２０の作動状態から初期状態への早期復帰のためであればランプ１６の温度の影響を受けにくくて冷めやすいものが優先され、昇温検出部２０の故障を防止するためであればランプ１６の温度の影響を受けやすいものが優先される。

プロジェクタ１００の設置状態による姿勢と選択される第１，第２の昇温検出部２０ａ，２０ｂとの関係は、メモリ４において、図５に示すようにマップ化されている。

システム制御部３では、プロジェクタ１００の姿勢に応じて選択された第１の昇温検出部２０ａと第２の昇温検出部２０ｂの一方により昇温検出が行われたことを条件として、選択された第１、第２の昇温検出部２０ａ、２０ｂのうちの当該一方の冷却が開始される。

システム制御部３では、図６に示す設置状態（姿勢）選択モードに従い冷却動作が実行される。なお、図６に示した処理では、図３に示した電源オン時の初期化に関する処理が省かれている。

図６において、本体操作部６またはリモコン１７の操作により設置状態（姿勢）選択モードに移行する。設置状態（姿勢）選択モードに移行すると、現在のプロジェクタ１００の設置状態がユーザの入力などに基づいて検出される（Ｓ２００）。

検出された設置状態（姿勢）が前回検出された設置状態から変わっているか否かを判断し（Ｓ２０１）、変わっていたら選択部１９の制御により第１，第２の昇温検出部２０ａ、２０ｂのうち、使用する方を選択する（Ｓ２０２）。
なお、設置状態（姿勢）が変更された場合であっても、使用する昇温検出部２０が変更される場合と変更されない場合がある。

ステップＳ２０１において選択された設置状態（姿勢）が前回の設置状態と同じであった場合は、第１，第２の昇温検出部２０ａ、２０ｂのうち、前回選択された方が継続して選択されて使用される（Ｓ２０３）。これにより、設置状態（姿勢）選択モードに移行すると、使用する昇温検出部２０も選択されることとなる。この設置状態（姿勢）選択モードは、プロジェクタ１００の電源オン時に移行するようにしても、ユーザが設置状態を変えた時に移行するようにしてもよい。

選択された第１の昇温検出部２０ａまたは第２の昇温検出部２０ｂの作動状態に応じて図３に示した場合と同様に、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４で示すように、選択された第１，第２の昇温検出部２０ａ、２０ｂの一方について冷却部８による冷却制御が開始される。
図６に示した処理を行う場合の冷却部８は、種々の構成を採り得る。すなわち、冷却部８は、１つのファンで第１，第２の昇温検出部２０ａ、２０ｂの両方を冷却する構成であってもよいし、第１，第２の昇温検出部２０ａ、２０ｂのそれぞれに対応して設けたファンのうちで選択された方を用いて冷却する構成であってもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、冷却部はファンでなく、ゼーベック効果を利用する電子素子の一つであるペルチェ素子であってもよい。
昇温検出についての判断は、冷却制御部で行うようにしてもよい。冷却制御部は、システム制御部の一機能として実現されるのに限らない。画像投射装置が複数の設置姿勢を採るときの昇温検出部の数は、設置姿勢の数に応じて３つ以上であってもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

８ 冷却部
１６ 光源
１９ 選択部
２０，２０ａ，２０ｂ 昇温検出部、サーモスタット
２１ 冷却制御部
２２ 姿勢検知部
１００ 画像投射装置
１０００ 過熱防止装置

特開２００６−３０１２２８号公報

Claims (4)

1. 光を放射する光源の温度が所定範囲以上であるまたは所定範囲を超えているとの昇温検出を行うための昇温検出部と、
   前記昇温検出部の冷却を行う冷却部と、
   前記昇温検出部によって前記昇温検出が行われたことを条件として前記冷却部を駆動して前記昇温検出部の冷却を開始させる冷却制御部と、を有する過熱防止装置。
2. 前記昇温検出部はサーモスタットであることを特徴とする請求項１記載の過熱防止装置。
3. 請求項１または２記載の過熱防止装置を有することを特徴とする画像投射装置。
4. 設置の姿勢を複数の姿勢から選択可能であり、
   前記昇温検出部は前記複数の姿勢に対応して複数備えられており、
   選択された前記設置の姿勢を検知する姿勢検知部と、
   前記姿勢検知部によって検知された前記設置の姿勢に応じて複数の前記昇温検出部から前記昇温検出を行うのに用いる昇温検出部を選択する選択部と、を有する請求項３記載の画像投射装置。

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