JP2020003735A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ライトバルブの温度を制御しつつ、異常状態を検出することで使用者への警告および使用制限を実施することを可能にした投射型画像表示装置を提供すること。【解決手段】 画像表示素子と、照明光学系と、を備える画像表示装置であって、光源からの光の光量を検出する光検出部と、画像表示装置内を冷却するための冷却部と、画像表示装置内の温度を検出する温度検出部と、温度検出部の検出結果に応じて冷却部を制御する冷却制御部と、光検出部の出力と冷却部の状態の両者に基づいて得られる画像表示装置の異常の種類に応じて、互いに異なる警告を発する警告手段と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、画像表示装置に関し、特にライトバルブの冷却と異常状態の検出に関するものである。

従来、ライトバルブの劣化防止を目的としてライトバルブをファンで冷却している。この際、冷却するファンの回転数を、画像表示装置が有する各種センサの出力結果により決定する技術があった。

特許文献１には、各表示素子の温度を制御するためにファンの冷却能力を制御する旨の開示がある。

特開２０１８−４９２０７号公報

しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、液晶パネルやＤＭＤ等の表示素子の温度のことばかりに注目してしまっている。従って、ファンの回転数が通常範囲外であるにもかかわらず画像表示を継続してしまい、結果として騒音が大きくなったり、画質が劣化してしまったり、という課題が発生する。

そこで、本発明の目的は、ライトバルブの温度を適切に制御しつつ、装置が異常状態に陥った場合には適切に対応することが可能な画像表示装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、画像表示素子と、光源からの光で前記画像表示素子を照明する照明光学系と、を備える画像表示装置であって、前記光源から前記画像表示素子に至る光の光量を検出する光検出部と、前記画像表示装置内を冷却するための冷却部と、前記画像表示装置内の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部の検出結果に応じて前記冷却部を制御する冷却制御部と、前記光検出部の出力と前記冷却部の状態の両者に基づいて得られる前記画像表示装置の異常の種類に応じて、互いに異なる警告を発する警告手段と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、ライトバルブの温度を適切に制御しつつ、装置の異常にも適切に対応可能な画像表示装置を提供することができる。

プロジェクタの構成に関わる概略模式図 光学系の概略図 異常検出時の模式図 異常状態の判別表

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる投射型画像表示装置としてのプロジェクタの構成に関わる概略模式図である。

以下、図１、２、３、４を参照して、本発明の第１の実施例による、プロジェクタ（画像表示装置、画像投射装置）の構成について説明する。図１はプロジェクタの構成に関わる概略模式図であり、図２は光学系の概略図である。

本実施例のプロジェクタは、光源部１からの光（照明光）を、照明光学系１１、色分離合成光学系１２を介して、投射レンズ（投射光学系、投影光学系）１３でスクリーン等の被投射面に投射している。各部について以下に詳細に説明する。

光源部１は、Ｂ光のＬＤ（青色波長の光を発光するレーザーダイオード）を用いている。このＬＤから発するＢ光を蛍光体（黄色蛍光体、赤と緑が混ざった色を発する蛍光体）に照射することによって、蛍光体から黄色光（照射した光の波長とは異なる波長の光）を発光させることができる。この発光した黄色光と、ＬＤから発する青色光とを合成することによって白色光を生成し、この白色光を後述する色分離合成光学系１２で色ごとに分離した上で、各色に対応したライトバルブ（画像表示素子）を照明する。ここで、蛍光体は金属材料から成るホイールに対して、円環状に塗布されており、このホイールに対して光源からのＢ光（青色光）を照射しつつ、ホイールを回転させることで、黄色光を発生させる。この蛍光体を囲む空間は密閉されていることが望ましい。ここで、ライトバルブとは、反射型液晶パネル（反射型液晶表示素子）であるが、透過型液晶パネルや、ＤＭＤを用いても構わない。

光源部１は、光源駆動基板３の駆動モード検出手段３３で検出された駆動モードや、光センサ２による取得値に応じて、光源出力制御部３１がＬＤ光源部１への電流出力を制御する（変化させる）ことにより、光源部が発光する光の光量を制御している。

このような構成の光源部１において、光源出力制御部３１からのある出力値（電流値等）に対して、光センサ２で検出されるべき青色光の光量や、緑色光の光量（或いは赤色光の光量）は決まっている。従って、その決まっている所定の光量の値と、光センサで検出された光量の値との差が、所定の閾値よりも大きい場合は、光源部内で異常が発生している可能性が高い（異常と判定する）。具体的には、光源出力制御部３１からの出力値に対し、光センサ設定値６２のＧ設定値６２２と光センサ２のＧ取得値との差である光センサＧ値差分や、光センサ設定値６２のＢ設定値６２３と光センサ２のＢ取得値との差である光センサＢ値差分を用いる。これらの差分値が所定の閾値を超えていれば、光源部内で異常が発生している、と判定（判別）する。異常と判定しない範囲内であれば、光源出力制御部３１に応じて、光源部への出力（電流値、電圧値）を制御して、光センサにより検出された値が所定の値（理想的な値）に近づくように制御する。

或いは、Ｇ値差分とＢ値差分を比較し、Ｂ値差分の方が所定の範囲より高い場合、光源部１内に不具合が生じている可能性が高いため、ユーザー（使用者）に警告した上で、光源部への出力を制限する、もしくは光源を消灯する。ここでの警告とは、画像表示装置が表示する画像内に警告文を表示するか、或いは警告手段８１から使用者へ操作パネルに付随の警告灯を点灯することによる警告である。その上で、異常内容を記憶するとともに保守点検作業者へ通知する。また、ここではＧ値差分とＢ値差分を比較する旨の記載をしたが、この限りではなく、光センサ２によるＧ取得値（緑色光の光量検出値）とＢ取得値（青色光の光量検出値）との比較でも良い。更には、緑色光ではなく、赤色光に置き換えて、光センサ２による赤色光の光量検出値と、青色光の光量検出値とを比較しても構わない。

次に、照明光学系１１は、光源部１からの光をシリンダアレイ等のガラス部材を有し、複数の光束は矩形形状の像が重なった形で矩形の均一な照明エリアが形成される。照明光学系の一部には光センサ２を有しており、照明光学系内の微小な漏れ光もしくは透過光に対し、赤色（Ｒ）光量、緑色（Ｇ）光量、青色（Ｂ）光量を検出する。ここで、この光センサ２は、光源からライドバルブに至る照明光の光路上に配置された光路折り曲げミラーの裏側に配置されている。このようにすれば、前述のミラーの反射領域のうちの一部の反射率を少し落とす（透過率を上げる）だけで、装置を大型化させることなく、光センサ２による照明光の測定を行うことができる。

色分離合成光学系１２は、照明光学系１１からの光（照明光）をＲ、Ｇ、Ｂ各色に分解し、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色に対応して設けられたライトバルブ（反射型液晶表示素子）４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに入射させる（照明する）。そして、ライトバルブ４は、画像信号に応じて各色光を変調することで各色の画像光（画像）を生成するとともに、各色光を反射する。色分解合成光学系１２（或いは色合成光学系）は、このようにして生成された各色の画像光を合成することにより、カラー画像光（カラー情報を持った画像光）として投射レンズ１３に導く。

投射レンズ１３は、このカラー画像光をスクリーン等の被投射面上に拡大投射することによって、ユーザにカラー画像を提示する。

光源出力制御部３１の出力経緯は駆動モード検出手段３３、駆動モード検出手段３３において検出した駆動モードにおいて経過時間３４を光源出力記憶部３２によって記憶する。

ライトバルブ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの近傍には温度検出部としての温度センサ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂが付随され、ライトバルブ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの温度を検出する。ライトバルブ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂには冷却能力を向上させるためのヒートシンクが各色に設けられ、ライトバルブ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに対応した冷却手段（冷却部）としてのファン５Ｒ、５Ｇ、５Ｂが駆動することでライトバルブ４の冷却を行う。また、温度センサ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂによって取得された温度値はファン５Ｒ、５Ｇ、５Ｂの出力を制御する冷却手段出力制御部としてのファン出力制御部（冷却制御部）５１に送られる。そして、ファン出力制御部５１は温度センサ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂの温度値が一定になるようにファンの出力を制御するフィードバック制御を行う。本実施例の温度検出部は、ライトバルブの温度を検出するように構成されているがこの限りではなく、画像表示装置内の他の部材の温度を検出するようにしても構わない。

次に、図１、図３を参照して、非異常状態の検出について説明する。図３は検出時の模式図である。閾値算出部６では、光源出力記憶部３２と光源出力制御部３１の出力値とプロジェクタ外（画像表示装置外、筐体外）の温度を測定する外気温センサ（外気温検出部）７から光センサ（光検出部）の設定値（理想的な値）６２を算出する。算出した光センサ設定値６２にプラスマイナス１５％の範囲を持たせて光センサ閾値（第１範囲、第１許容範囲、第１正常範囲、或いはこの第１範囲の上限値と下限値）６２１を算出する。ここでは、閾値（第１範囲）を算出したが、この限りではなく予め閾値を設定しておいても構わない。また、その設定は、ユーザが行っても良いし、装置の使用状況等に基づいて装置自身が閾値を取得しても構わない。

さらに、閾値算出部６は、光源出力記憶部３２と光源出力制御部３１の出力値と外気温センサ７からファンの出力設定値（理想的なファンの回転数）６１を算出する。算出したファン出力設定値６１にプラスマイナス１５％の範囲を有してファン出力閾値（第２範囲、第２許容範囲、第２性状範囲、或いはこの第２範囲の上限値と下限値）６１１を算出する。このファン出力閾値（第２範囲）についても、光センサ閾値と同様に、事前に設定しておいても良い。

ファンの出力状態を検出する冷却手段出力検出部（冷却出力検出部）としてのファン出力検出部５２の値が閾値算出部６で算出されたファン出力閾値６１１の範囲外にある場合、ファン異常検出部８によってファン異常と検出される。このようにファン異常が検出された場合は、警告手段８１によって使用者へファンの異常がある旨の警告を表示する。

また、図１、図３、図４に示す通り、筐体異常検出部８２はファン異常検出部８によって異常が検出された場合、光センサ２の値と閾値算出部６で算出された光センサ閾値６２１の差異を算出し、異常の状態（種類）を検出する。複数種類ある異常の種類の中の異常の状態（種類）に応じて、使用者への警告の出し方を変える。具体的には、表示画面内での警告文の表示や、光源出力制御部３１への減光指示を出すことによる画面を暗くする処理や、装置本体に設けられたＬＥＤを警告を伝えるために点灯（点滅）させる処理等を行う。更には、遮断手段８３によって電源部９から光源駆動基板３への電力供給を断ったり（停止したり）、装置の電源を落としたり（オフにしたり）しても構わない。

図４は、ファン出力（ファンからの出力又はファンへの出力）の検出結果と、光センサ（光検出部）の出力結果に応じて異常内容を推定した、異常状態の判別表である。この図４を参照して本実施例における異常状態の説明を行う。尚、この図４には、ファン出力検出部５２の値（ファンの回転数の検出結果、ファンの入力値）と第２範囲との関係と、光センサ２の出力値と第１範囲との関係の両者に基づいて、異常の種類を判定している。ここでは、異常の種類は４つのパターンしか記載していないが、異常のパターンは４つのみではなく、他のパターンの異常も有り得る。また、ファン出力も光センサ出力も許容範囲内であれば、異常状態ではないので表には載せていない。

第１のパターンＡは、ファン出力検出部５２の値がファン出力閾値（第２範囲）６１１の上限値より大きく、且つ光センサ２の出力値が光センサ閾値（第１範囲）６２１の上限値より大きい場合、異常状態と判定（判別）する。この第１のパターンの異常は、光源部１の出力が大きい（光源出力が大きい）、という異常内容であり、警告手段８１によって第１の警告を発する。ここでは、第１の警告は、第１の警告に対応する警告文を画面に表示する（画像表示する、画像投影する）ことによって行う。また、ファン出力検出部の値（ファンの回転数を検出しても構わないし、ファンへの入力値でも構わない）が、所定の範囲（第２範囲）の上限値を超えている場合は、光センサの値にかかわらずファン異常警告を行っても良い。

第２のパターンＢは、ファン出力検出部５２の値がファン出力閾値（第２範囲）６１１の上限値より大きく、且つ光センサ２の出力値が光センサ閾値（第１範囲）６２１の下限値より小さい場合、異常状態と判定する。この第２のパターンの異常は、プロジェクタ本体の吸気口が塞がれているかフィルタが目詰まりしている可能性が高い異常であり、吸気口とフィルタの確認を促す警告を使用者に対して行う（画像中に警告文を表示する）。

第３のパターンＣは、ファン出力検出部５２の値がファン出力閾値（第２範囲）６１１の下限値を下回っており、且つ光センサ２の出力値が光センサ閾値（第１範囲）６２１の下限値以上の（更には上限より大きい）場合、異常状態と判定する。この第３のパターンの異常は、光源部１からライトバルブ４までの光路内で不具合が生じている可能性が高い異常である。このため、異常検知後は、光源部への出力を制限もしくは光源を消灯し、警告手段８１から使用者へ操作パネルに付随の警告灯を点灯するとこで警告し、異常内容を記憶するとともに保守点検員へ通知する。この第３のパターンＣの異常の場合は、警告を発すると同時に、装置の電源を落としたり、光源部への出力（電力供給）を遮断（停止）したりすることが望ましい。また、ファン出力検出部の値（ファンの回転数を検出しても構わないし、ファンへの入力値でも構わない）が、所定の範囲（第２範囲）の下限値を下回っている場合は、光センサの値にかかわらずファン異常警告を行っても良い。これは後述の第４のパターンについても同様である。

第４のパターンＤは、ファン出力検出部５２の値がファン出力閾値（第２範囲）６１１の下限値を下回っており、且つ光センサ２の値が光センサ閾値（第１範囲）６２１の下限値を下回っている場合、異常状態と判定する。この第４のパターンの異常は、光源部１内で不具合が生じている可能性が高いため消灯し、警告手段８１から使用者へ操作パネルに付随の警告灯を点灯するとこで警告し、異常内容を記憶するとともに保守点検作業者へ通知する。

尚、この実施例１では、上述のようにＬＤ光源と蛍光体を用いる光源部について説明したが、これに限定されるものではなく、可視光を発する光源であれば、高圧水銀ランプでも、赤、緑、青色光を発する３つのレーザー光源でも、どのような光源でも構わない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 光源部
２ 光センサ
４ ライトバルブ
４１ 温度センサ
５ ファン
７ ファン以上検出部
８１ 警告手段

Claims (13)

1. 画像表示素子と、
   光源からの光で前記画像表示素子を照明する照明光学系と、
   を備える画像表示装置であって、
   前記光源から前記画像表示素子に至る光の光量を検出する光検出部と、
   前記画像表示装置内を冷却するための冷却部と、
   前記画像表示装置内の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部の検出結果に応じて前記冷却部を制御する冷却制御部と、
   前記光検出部の出力と前記冷却部の状態の両者に基づいて得られる前記画像表示装置の異常の種類に応じて、互いに異なる警告を発する警告手段と、
   を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記異常の種類が所定の種類である場合には、前記画像表示装置の電源を落とす、ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記警告手段は、前記光検出部の出力が第１範囲内に入っていて且つ前記冷却部の状態が第２範囲内に入っていれば、警告を発しないように構成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記警告手段は、複数種類の警告を発することが可能であり、
   前記複数種類の警告のうち、前記光検出部の出力と前記第１範囲との関係と、前記冷却部の状態と前記第２範囲との関係とに応じて定まる異常の種類に応じた警告を発するように構成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記冷却部の状態が前記冷却部に含まれるファンの回転数である、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置。
6. 前記警告手段は、
   前記ファンの回転数が前記第２範囲の上限値を超えており、且つ前記光検出部の出力が前記第１範囲内或いは前記第１範囲の下限値を下回っている場合には、第１の警告を発し、
   前記ファンの回転数が前記第２範囲の下限値を下回っており、且つ前記光検出部の出力が前記第１範囲の下限値を下回っている場合には、前記第１の警告とは異なる第２の警告を発する、
   ように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記警告手段が、前記第２の警告を発した場合は、前記画像表示装置の電源を落とす、或いは前記光源への電力供給を停止することを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
8. 前記温度検出部が、前記画像表示素子の温度を検出するように構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の画像表示装置。
9. 前記冷却部が、前記画像表示素子を冷却するように構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項に記載の画像表示装置。
10. 前記光検出部が、前記光源から前記画像表示素子に至る光路上に配置されたミラーの裏側に配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項に記載の画像表示装置。
11. 前記冷却部への出力を検出する冷却出力検出部を備える、ことを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項に記載の画像表示装置。
12. 前記冷却制御部が、前記温度検出部の値を一定に保つように前記冷却部への出力を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至１１いずれか１項に記載の画像表示装置。
13. 前記画像表示装置外の気温を検出する外気温検出部を備え、
    前記冷却制御部が、前記温度検出部と前記外気温検出部との出力に基づいて、前記冷却部を制御する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２いずれか１項に記載の画像表示装置。

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