JP4428423B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置を組み込んで光学部品その他の対象物品を随時冷却することができるプロジェクタに関する。

たとえば液晶材料を用いた光路偏向素子といった光学部品を有する光路偏向装置やプロジェクタ等において、光学部品の温度を一定範囲に保つために、光学部品の温度の傾向を推定可能な箇所の温度を測定する内部温度センサを設置して、各温度センサの検知温度により光学部品に風を送る送風手段の制御を行うものが知られている。
また、光学部品に送風される空気の温度を測定する外部温度センサと、光学部品の温度の傾向を推定可能な箇所の温度を測定する内部温度センサとを設置して、各温度センサの検知温度により光学部品に風を送る送風手段の制御を行うものが知られている（特許文献１参照）。また、複数の温度センサを用いて機器筐体の周辺や内部の温度状況について検出し、これに応じて温度制御、表示制御及び電源制御を行うものも知られている（特許文献２参照）。

また、装置の内部温度と外部温度との温度差を検出する手段のほかに、装置にかかっている負荷量を考察する手段を設け、給排気口の塞がり等の判定をするものが知られている（特許文献３参照）。
特開２００４−２７９９２４号公報 特開２００１−２２４５１号公報 特開２００２−３５７３１７号公報

しかしながら、例えばプロジェクタの使用において、プロジェクタ内部の光学部品等の過熱の程度は、プロジェクタに外気を取り入れるためのエアフィルタの目詰まり等の影響により、プロジェクタの装置内部の温度だけでは、必ずしもプロジェクタの内部の光学部品等の対象物品の温度上昇の度合い等の過熱の程度を正しく推測できるとは限らない。

図４（ａ）〜４（ｃ）は、従来のプロジェクタにおいて発生しうるプロジェクタ内部の温度状況について例示により説明する図である。従来のプロジェクタでは、例えばサーミスタ等を筐体内部の所定箇所に設置し、そこで測定された温度（以下「内部温度」とする）を基準として温度制御を行っている。この場合、図４（ａ）に示すように、サーミスタの取り付けられた位置で測定される内部温度と、偏光変換装置等の温度測定の対象物品たるべきものの温度（以下「対象物品温度」とする）とでは、室温即ち外気の温度が例えば２５℃であるときに、内部温度は室温より２０℃高い４５℃であるのに対し、対象物品温度は、室温より４０℃高い６５℃となっている場合がある。このような場合であっても、プロジェクタの冷却装置等が正常に動作していれば、例えば、図４（ｂ）のように外部環境が変化して室温が４０℃に上昇したときにも、内部温度は室温より２０℃高く、対象物品温度は室温より４０℃高いという状態が維持され、内部温度が６０℃で、対象物品温度が８０℃となるものと考えられる。しかしながら、例えば冷却装置に取り付けられているエアフィルタに目詰まりが発生すること等により、冷却効果が低減する場合がある。このような場合には、内部温度と対象物品温度とでは、元々の温度上昇が大きい対象物品温度のほうが上がりやすいため、冷却効果が下がることで、例えば図４（ｃ）に示すように、室温は２５℃のままであるのに、内部温度が３０℃上昇して５５℃となると、より上昇しやすい対象物品温度は９２．５℃となってしまうという事態が生じうる。このような場合、図４（ｂ）と図４（ｃ）とを比較すると分かるように、冷却を行うための重要な基準となるべき対象物品温度は図４（ｃ）の状態のほうが高くなっているにもかかわらず、測定される外部の室温及び内部温度は、いずれも図４（ｃ）の状態のほうが図４（ｂ）よりも低いという状態となる。つまり、外部の室温及び内部温度に基づいて温度制御を行っても必ずしも適正なものとはならない。

従って、プロジェクタ内の光学部品に直接温度センサを取り付けて測定することが望ましいが、例えば、偏光変換素子といった光学部品は、プロジェクタ内部において通常光路上に設置される。このため、直接光学部品に温度センサを取り付けて測定することは、温度センサを光路上の影とならない位置に設置する必要があることから必ずしも容易ではない。また、取り付け箇所によっては光学部品からの熱による影響が大きく温度センサが壊れる可能性もある。

また、例えば温度のほかに装置にかかっている負荷量（例えば装置全体に供給される電源の電流値）を測定する場合には、負荷量を測定するために、温度測定のための装置とは別に負荷量を測定するための装置を備えることが必要となる。

そこで、本願発明は、対象物品の温度を直接的に測定することなく、間接的に測定される検出温度に基づきながらも的確に冷却制御を行い、対象物品の過熱を防ぐことのできるプロジェクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）筐体内部に収納され
た対象物品の冷却を行う冷却装置と、（ｂ）筐体内部における冷却装置による冷却経路上
対象物品の前段に設置され、対象物品周辺のうち冷却前側の第１検出温度を測定する第１
温度センサと、（ｃ）冷却経路上対象物品の後段に設置され、対象物品周辺のうち冷却後
側の第２検出温度を測定する第２温度センサと、（ｄ）第１検出温度と第２検出温度とか
ら対象物品の温度に関する算出を行うとともに、当該算出の結果に基づいて冷却装置を制
御する制御装置とを備え、前記制御装置が第１検出温度を有する項と、第２検出温度から第１検出温度を引いた温度差の平方根を有する項とを含む所定の換算式により、対象物品の温度に関する算出を行う。この場合、所定の換算式としては、例えば次式のものが挙げられる。

ここで、Ｔｐは対象物品の推定温度、Ｔｒは第１検出温度、Ｔｉは第２検出温度、ａ、ｂ
は、例えば対象物品の発熱量やプロジェクタ内部の構成、または温度センサ等の配置等に
応じて定まる定数である。

上記プロジェクタでは、第１温度センサ及び第２温度センサにより、対象物品周辺にお
ける冷却前側と冷却後側とでの温度を測定し、測定された各検出温度から対象物品の温度
に関する算出を行うことにより、間接的に測定される推定温度に基づきながらも比較的正
確に対象物品の温度に関する情報を算出できる。さらに、算出された結果に応じて冷却装
置を適切に制御することができるので、結果として、対象物品の温度管理が可能なばかり
でなく、対象物品の過熱を防ぐことができる。また、このような換算式に従って対象物品の温度を推定することにより、対象物品の温度を直接的に測定することがなくとも、簡易かつ比較的正確に対象物品の推定温度を算出することができる。

また、本発明の具体的な態様として、制御装置が、算出の結果に基づいて冷却装置による冷却の強度の設定を行う。この場合、対象物品についての推定温度に応じた冷却の強度の設定ができる。

また、本発明の具体的な態様として、制御装置が、算出の結果の更新に応じて冷却装置の冷却の設定を変更することにより対象物品の温度変化を一定範囲内に制御する。この場合、対象物品の温度の状況をフィードバックして対象物品の温度変化に対応して冷却装置の冷却の設定を変更することができるので、対象物品の温度変化を一定範囲内に制御し、安定したプロジェクタの動作を保つことができる。

また、本発明の具体的な態様として、制御装置が、第１及び第２検出温度から対象物品の温度の推定が可能な温度データを記憶する記憶手段を備え、記憶手段の温度データを参照することにより対象物品の温度に関する算出を行う。この場合、測定された第１及び第２検出温度に基づいて記憶手段に収められた温度データを参照することで、より簡易に対象物品の温度を推定することができる。

また、本発明の具体的な態様として、対象物品が、光学部品である。この場合、対象物品をプロジェクタの使用において特に冷却の必要のある光学部品とすることで、プロジェクタの使用において適切な程度の冷却を行うことができ、プロジェクタの光学特性を適正に保つことができる。

また、本発明の具体的な態様として、光学部品が、液晶パネル、偏光板、偏光変換素子のいずれかを含む。この場合、光学部品でも特に過熱による影響の大きい液晶パネル、偏光板、偏光変換素子を対象物品とするので、安定したプロジェクタの動作を保つことができる。

また、本発明の具体的な態様として、冷却装置が、冷却風を発生させる冷却ファンを有し、第１温度センサが、対象物品に対して冷却風の上流側に設置され、第２温度センサが、対象物品に対して冷却風の下流側に設置される。この場合、プロジェクタの適切な冷却を比較的簡易かつ安価に行うことができ、かつ、比較的正確に対象物品の温度に関する情報を算出できる。

また、本発明の具体的な態様として、プロジェクタが、（ａ）光源からの光源光を均一化して照明光を形成する照明光源装置と、（ｂ）照明光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、（ｃ）光変調装置を経た像光を投射する投射光学系とをさらに備え、（ｄ）照明光源装置、光変調装置及び投射光学系のうち少なくとも１つに対象物品を含む。この場合、照明光源装置、光変調装置及び投射光学系のいずれかに含まれる対象物品について温度管理が可能となり、プロジェクタ装置全体の過熱を防ぐことができる。

図１は、第１実施形態に係るプロジェクタの構造を説明するための概念図である。本実施形態におけるプロジェクタ２００は、光源装置１０と、均一化光学系２０と、色分離光学系３０と、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、クロスダイクロイックプリズム５０と、投射レンズ６０と、外部空気をプロジェクタ２００内部に導入し、空冷による冷却を行う吸気ファン７０と、冷却した空気を外部に排出する排気ファン７１と、ファン７０、７１を駆動する駆動装置９０と、駆動装置９０等の動作を制御する制御装置８０とを備える。ここで、光源装置１０と均一化光学系２０とは照明光源装置を構成する。なお、これらのプロジェクタ２００を構成する各光学部品等は、筐体ＳＣにより一体的に収納されている。

上記プロジェクタ２００において、光源装置１０は、光源ユニット１１と、平行化レンズ１２とを備え、均一化光学系２０等を介して液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを照明するための光源光を発生する。光源ユニット１１は、高圧水銀ランプ、リフレクタ等で構成される。平行化レンズ１２は、光源装置１０から射出された照明光の光束方向を略平行に変換する。

均一化光学系２０は、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する第１及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂと、光の偏光方向を揃える偏光変換素子２４と、両フライアイレンズ２３ａ、２３ｂを経た光を重畳させる重畳レンズ２５と、光の光路を折り曲げるミラー２６とを備え、これらにより均一化された略白色の照明光を形成する。均一化光学系２０において、第１及び第２フライアイレンズ２３ａ、２３ｂは、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、第１フライアイレンズ２３ａを構成する要素レンズによって平行化レンズ１２を経た光を分割して個別に集光し、第２フライアイレンズ２３ｂを構成する要素レンズによって第１フライアイレンズ２３ａからの分割光束を適当な発散角にして射出させる。偏光変換素子２４は、ＰＢＳ、ミラー、位相差板等を一組の要素とするアレイで形成されており、第１フライアイレンズ２３ａにより分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。重畳レンズ２５は、偏光変換素子２４を経た照明光を全体として適宜収束させて、後段の各色の光変調装置である液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの被照明領域に対する重畳照明を可能にする。

色分離光学系３０は、第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂと、反射ミラー３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、３つのフィールドレンズ３３ａ、３３ｂ、３３ｃとを備え、均一化光学系２０により均一化された照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー３１ａは、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光のうちＲ光を透過させＧ光及びＢ光を反射する。また、第２ダイクロイックミラー３１ｂは、Ｇ光及びＢ光のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。次に、この色分離光学系３０において、第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、反射ミラー３２ａを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ａに入射する。また、第１ダイクロイックミラー３１ａで反射され、さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂでも反射されたＧ光は、入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｂに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー３１ｂを通過したＢ光は、リレーレンズＬＬ１、ＬＬ２及び反射ミラー３２ｂ、３２ｃを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ３３ｃに入射する。

液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置であり、色分離光学系３０から射出された各色光に対応してそれぞれ照明される３つの液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、各液晶パネル４１ａ、４０ｂ、４１ｃの入射側にそれぞれ配置される３つの第１偏光フィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃと、各液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃの射出側にそれぞれ配置される３つの第２偏光フィルタ４３ａ、４３ｂ、４３ｃとを備える。第１ダイクロイックミラー３１ａを透過したＲ光は、フィールドレンズ３３ａ等を介して液晶ライトバルブ４０ａに入射し、液晶ライトバルブ４０ａの液晶パネル４１ａを照明する。第１及び第２ダイクロイックミラー３１ａ、３１ｂの双方で反射されたＧ光は、フィールドレンズ３３ｂ等を介して液晶ライトバルブ４０ｂに入射し、液晶ライトバルブ４０ｂの液晶パネル４１ｂを照明する。第１ダイクロイックミラー３１ａで反射され、第２ダイクロイックミラー３１ｂを透過したＢ光は、フィールドレンズ３３ｃ等を介して液晶ライトバルブ４０ｃに入射し、液晶ライトバルブ４０ｃの液晶パネル４１ｃを照明する。各液晶パネル４１ａ〜４１ｃは、入射した照明光の偏光方向の空間的強度分布を変調し、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位で偏光状態を調節される。この際、第１偏光フィルタ４２ａ〜４２ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、第２偏光フィルタ４３ａ〜４３ｃによって、各液晶パネル４１ａ〜４１ｃから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、それぞれに対応する各色の像光を形成する。

クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム５０は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜５１ａ、５１ｂが形成されている。一方の第１誘電体多層膜５１ａは、Ｒ光を反射し、他方の第２誘電体多層膜５１ｂは、Ｂ光を反射する。クロスダイクロイックプリズム５０は、液晶ライトバルブ４０ａからのＲ光を誘電体多層膜５１ａで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ４０ｂからのＧ光を誘電体多層膜５１ａ、５１ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ４０ｃからのＢ光を誘電体多層膜５１ｂで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム５０によりＲ光、Ｇ光及びＢ光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。

投射レンズ６０は、投射光学系であり、クロスダイクロイックプリズム５０を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン（不図示）上にカラーの画像を投射する。

吸気ファン７０は、上述した各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃおよび偏光変換素子２４等プロジェクタ２００内の光路上に配置される各光学部品を空冷により冷却する。なお、図１では、一例として、吸気ファン７０と排気ファン７１を設置しており、吸気ファン７０の吸引側には、防塵用のエアフィルタＦＴが取り付けられている。吸気ファン７０と各光学部品の間はダクト７２が接続され、外部から吸気ファン７０で取り込まれた冷却空気はダクト７２により各光学部品へ流れる。

排気ファン７１は、光源装置１０の近傍に備えられ、各光学部品を冷却した空気を外部へ排出する。光源装置１０の温度がプロジェクタ内部において最も高い為、排気ファン７１を光源装置１０の近傍に配置すると、効率的に冷却空気の排気を行うことができる。

第１温度センサＳ１は、吸気ファンと７０と各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの間、すなわち吸気ファン７０による冷却経路上で、冷却の対象物品である各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの前段に設置されており、冷却前側における冷却風の温度の測定を行う。第２温度センサＳ２は、ダクト７２から延びる冷却経路上の対象物品である各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃに対して冷却流路後段側に設置されており、冷却後側における冷却風の温度の測定を行う。第２温度センサＳ２は、各液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃで共通のセンサとして用いる。第３温度センサＳ３は、光源装置１０の周囲に設置され、光源装置１０の周囲の空気の温度の測定を行う。各温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、例えば金属酸化物を主原料とし高温にて焼結されるセラミック半導体であるサーミスタを加工したサーミスタセンサによって構成されている。なお、各温度センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、いずれもシステム光軸ＯＡを基準とするプロジェクタ２００の光路上の影とならない位置に設置されている。

ファン駆動装置９０は、制御装置８０からの駆動信号に従って、プロジェクタ２００内に設置された冷却ファンである吸気ファン７０及び排気ファン７１を駆動する。つまり、この場合、ファン７０、７１とファン駆動装置９０とは、プロジェクタ２００の光学部品の冷却を行う冷却装置として機能する。

制御装置８０は、第１温度センサＳ１及び第２温度センサＳ２によりそれぞれ測定された検出温度に基づき、対象物品たる光学部品（図１の場合液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）の温度に関する算出を行うとともに、当該算出の結果に基づいてファン駆動装置９０を介して吸気ファン７０の制御を行う。また、第３温度センサＳ３により測定された検出温度に基づき、排気ファン７１の制御を行う。制御装置８０は、その他、光源装置１０、液晶パネル４１ａ、４１ｂ、４１ｃ等の動作を制御している。

以下、図２により、制御装置８０による吸気ファン７０の制御について詳しく説明する。図２は、制御装置８０による温度制御を説明するための模式図である。制御装置８０は、各種制御のための演算処理を行うＣＰＵ８１と、演算のためのデータ等を記憶する記憶手段である記憶装置８２とを備える。記憶装置８２は、温度に関する処理を行うためのプログラム等が記憶されているＲＯＭ８２ａと、検出されるデータ等を一時的に格納するＲＡＭ８２ｂとを備える。

また、図２において、対象物品ＯＭは、第１温度センサＳ１及び第２温度センサＳ２による温度測定の対象である。制御装置８０は、第１及び第２温度センサＳ１、Ｓ２からの測定値を基に対象物品ＯＭの推定温度を算出するとともに、算出された値によって吸気ファン７０による対象物品ＯＭの冷却の強度を決定する。ここで、対象物品ＯＭとしては、温度の上昇が生じやすい光路上に配置される光学部品が考えられ、例えば、図１の場合、液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃが該当する。液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、温度が寿命に大きく影響するため温度の変化から保護する必要がある。なお、冷却の対象物品ＯＭとなる光学部品としては、この他にも、例えば図１の偏光変換素子２４も考えられる。

以下、図２を参照して、冷却の制御について説明する。まず、第１温度センサＳ１は、吸気ファン７０からの冷却風により形成される冷却経路において対象物品ＯＭの上流側に設置されている。これにより、第１温度センサＳ１は、対象物品ＯＭのうち冷却前側の第１検出温度Ｔｒを測定する。一方、第２温度センサＳ２は、冷却経路において対象物品ＯＭの下流側に設置されている。これにより、第２温度センサＳ２は、対象物品ＯＭのうち冷却後側の第２検出温度Ｔｉを測定する。つまり、第１検出温度Ｔｒとは、対象物品ＯＭの内包する熱によって上昇する前の空気の温度であり、プロジェクタ２００の設置された環境温度とほぼ等しい温度である。第２検出温度Ｔｉとは、対象物品ＯＭの熱を吸収したことによって上昇した後の空気の温度である。

第１及び第２温度センサＳ１、Ｓ２によりそれぞれ検出された第１及び第２検出温度Ｔｒ、Ｔｉは、電気的信号として制御装置８０に送信される。ＣＰＵ８１は、これらの信号による第１及び第２検出温度Ｔｒ、Ｔｉの情報を記憶装置８２のＲＡＭ８２ｂに一時的に格納する。次に、ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２ａに格納されている換算式やテーブルデータについての情報に基づいて、第１検出温度Ｔｒと第２検出温度Ｔｉとから対象物品ＯＭの推定温度Ｔｐの算出を行う。推定温度Ｔｐの算出のための換算式は、例えば第１検出温度Ｔｒを有する第１項と、第２検出温度Ｔｉから第１検出温度Ｔｒを引いた温度差の平方根を有する第２項とを含む次式で表される。

ここで、ａ、ｂは、対象物品ＯＭの発熱量やプロジェクタの内部構造等に応じて定まる定数である。なお、当該温度の算出のための上記換算式の導出について詳しくは後述する。ＣＰＵ８１は、ＲＡＭ８２に一時的に格納された検出温度Ｔｒ、Ｔｉから、上記換算式に基づいて対象物品ＯＭの推定温度Ｔｐを算出すると、さらに、当該算出の結果に基づいて冷却装置による冷却の強度の設定を行う。つまり、吸気ファン７０を所定の強度で動作させるための電気的信号を決定し、ファン駆動装置９０に当該電気的信号を駆動信号として送信する。制御装置８０からの駆動信号を受けたファン駆動装置９０は、当該駆動信号に応じた出力（例えばファン電圧）で吸気ファン７０を駆動する。

また、第１及び第２温度センサＳ１、Ｓ２は、制御装置８０の制御下で常時あるいは定期的に温度検出を行う。制御装置８０は、新たに第１及び第２温度センサＳ１、Ｓ２から検出される各検出温度Ｔｒ、Ｔｉを受け取ると、これに応じて検出温度Ｔｒ、Ｔｉを随時更新して対象物品ＯＭの推定温度Ｔｐに関する算出を行い、これに基づいて吸気ファン７０による冷却の設定を変更する。これにより、制御装置８０は、対象物品ＯＭの温度の状況をフィードバックして冷却の設定を更新するので、対象物品ＯＭの温度変化が一定範囲内に収まるようになる。

以下、上述した対象物品ＯＭの推定温度Ｔｐの算出のための換算式の導出について説明する。まず、図１のプロジェクタ２００の筐体ＳＣのような内部空間における空気温度の変化については、その内部空気温度の変化量ΔＴｉ（＝Ｔｉ−Ｔｒ）は、以下の式で表されることが知られている。

ここで、Ｑは熱量、Ｃｐは空気の定圧比熱、Ｍは流体の質量流量である。
さらに、この質量流量Ｍについては、次式で表されることが知られている。

ここで、Ｖは流速、即ちここでは風速であり、Ａは流路の断面積、ρは空気の密度である。
ここで、Ｑが一定であれば、Ｃｐ，Ａ，ρは一定なので、式（１）、（２）より、内部空気温度の変化量ΔＴｉは、以下のように表される。

ここで、ｋは、ｋ＝Ｑ・ρ／Ｃｐ・Ａであり、定数である。

一方、対象物品ＯＭについては、物品の温度の変化量ΔＴｐ（＝Ｔｐ−Ｔｒ）と風速Ｖとの関係について一般に次式で表されることが知られている。

従って、式（３）、（４）により、定数ａを用いて次式の関係が得られる。

つまり、ΔＴｉ＝Ｔｉ−Ｔｒ、ΔＴｐ＝Ｔｐ−Ｔｒであり、以下のように表わされる。

さらに、ここでは、図２等における各温度センサＳ１、Ｓ２の設置位置等を考慮して、上述した式（５）にさらに補正のための定数項ｂを加え、推定温度Ｔｐの算出のための換算式は、第１検出温度Ｔｒを有する第１項と、第２検出温度Ｔｉから第１検出温度Ｔｒを引いた温度差の平方根を有する第２項とを含む次式をもって表されるものとしている。

以下、図３を用いて、上述した定数の算出方法について、具体的な装置において実測された値と上記換算式によって計算される値とを比較することにより説明する。

図３は、第２検出温度Ｔｉから第１検出温度Ｔｒを引いた温度変化の量と光学部品の上昇温度の変化量、および推定温度Ｔｐとの関係を示すグラフである。横軸は第２検出温度Ｔｉから第１検出温度Ｔｒを引いた温度を示し、縦軸は各光学部品の上昇温度を示している。なお、ここで、図３のグラフは、最も温度の上がりやすい高輝度で、液晶パネルを黒画面状態において測定したものである。図中四角、ひし形はそれぞれＲ光Ｇ光にそれぞれ対応する偏光板４３ａ、４３ｂを示し、三角はＢ光に対応する液晶パネル４１ｃを示し、丸印は偏光変換素子２４を示しており、バツ印は最も温度の高い偏光板４３ａについて上述の式により求められた推定温度Ｔｐを示している。いずれの光学部品についても、プロジェクタ内部よりも高い温度上昇が生じる。第２検出温度Ｔｉから第１検出温度Ｔｒを引いた温度と、部品の上昇温度は、式（５）の関係にあり、また、推定温度Ｔｐと液晶パネル４１ａの上昇温度はほぼ同等の値を示し、上述の式により光学部品の上昇温度が計算できていることがわかる。また、最も温度の高い液晶パネル４１ａについての推定温度Ｔｐで制御すれば、他の光学部品についても制御可能であることがわかる。

従って、プロジェクタの使用状況により、最も使用環境の厳しい光学部品に対して実施形態の各温度センサＳ１、Ｓ２、制御装置８０、ファン７０、７１等を用いることにより、最適な冷却制御が可能となり、結果的にプロジェクタ装置全体の過熱を防ぐことができる。

ここで、本実施形態の制御装置８０では、冷却の強度の設定において、検出温度Ｔｒ、Ｔｉから、上記換算式に基づいて対象物品ＯＭの推定温度Ｔｐを算出し、算出の結果に基づいて冷却の強度の設定を行っている。これについては、検出温度Ｔｒ、Ｔｉから上述した換算式に基づいて冷却温度を演算する場合に限らず、例えば上述した換算式や実験データ等に基づいて検出温度Ｔｒ、Ｔｉから推定される推定温度Ｔｐの値についてのテーブルデータを予め作成し、これを温度に関する処理を行うための対象物品ＯＭの温度の推定が可能な温度データとしてＲＯＭ８２ａに収めておくこともできる。この場合、ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２ａから当該温度データを参照することにより対象物品ＯＭの温度に関する情報を直接得ることができるので、推定温度Ｔｐを換算するための処理を行う必要がない。なお、この際、ＲＯＭ８２ａは、推定温度Ｔｐに対応させた冷却の強度の設定値即ち駆動装置９０に送信すべきファン電圧の値を定める電気的信号の値についてもデータとして記憶していてもよい。

また、本実施形態では、第１及び第２温度センサＳ１、Ｓ２は、常時あるいは定期的に温度検出を行うことで、対象物品ＯＭの温度の状況をフィードバックして冷却の設定を更新するものとしている。この際、設定されたファン電圧による空冷を行っても温度が上昇し続けるときには、エアフィルタＦＴの目詰まり等により空冷機能が低下しているものと判断して強制的に冷却の強度を上げるように設定を変更するものとできる。

本実施形態では、対象物品の温度について間接的ながら測定を行い、これに基づいて冷却装置の制御を行うため、例えば冷却効果が低下したような状態においても適切な冷却制御を行うことができる。

なお、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

まず、上記の実施形態では、各検出温度Ｔｒ、Ｔｉからの推定温度Ｔｐを算出しているが、必ずしも推定温度Ｔｐを算出する必要はなく、制御装置８０は、推定温度Ｔｐに対応する別の値を算出し、これにより吸気ファン７０の強度の設定を行うものであってもよい。

また、偏光変換素子２４についても、共通の推定温度Ｔｐを用いてもよいし、偏光変換素子２４専用の温度センサＳ２を設けても良い。温度センサＳ１は吸気ファン７０と液晶ライトバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ間に設けられていたが、フィルタＦＴと吸気ファン７０の間に設けられていても良い。また、排気ファン７１については別の温度センサＳ３の測定温度により制御しているが、吸気ファン７０と同期して制御させても良い。

上記実施形態のプロジェクタ２００では、光源ユニット２００からの光を複数の部分光束に分割するため、一対のフライアイレンズ２３ａ，２３ｂを用いていたが、この発明は、このようなフライアイレンズすなわちレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能である。さらに、フライアイレンズ２３ａ，２３ｂをロッドインテグレータに置き換えることもできる。

また、上記プロジェクタ２００において、光源装置１０からの光を特定方向の偏光とする偏光変換素子２４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換素子２４を用いないプロジェクタにも適用可能である。但し、この場合、各温度センサＳ１、Ｓ２は、偏光変換素子２４以外の光学部品を対象物品とすることになる。

また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含む液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。

また、プロジェクタとしては、投写面を観察する方向から画像投写を行う前面プロジェクタと、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を行う背面プロジェクタとがあるが、図１に示すプロジェクタの構成は、いずれにも適用可能である。

また、上記実施形態では、３つの液晶パネル４１ａ〜４１ｃを用いたプロジェクタ２００の例のみを挙げたが、本発明は、１つの液晶パネルのみを用いたプロジェクタ、２つの液晶パネルを用いたプロジェクタ、或いは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用可能である。

本発明の一実施形態に係るプロジェクタを説明する図である。 冷却の制御について説明する図である。 プロジェクタ内部の光学部品の上昇温度の変化量を示すグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は、比較例のプロジェクタ内の温度状況を説明する図である。

符号の説明

１０…光源ユニット、 ２０…均一化光学系、 ２３ａ，２３ｂ…フライアイレンズ、 ２４…偏光変換素子、 ２５…重畳レンズ、 ３０…色分離光学系、 ３１ａ，３１ｂ…ダイクロイックミラー、 ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…液晶ライトバルブ、 ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…液晶パネル、 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…第１偏光フィルタ、 ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…第２偏光フィルタ、 ５０…クロスダイクロイックプリズム、 ６０…投射レンズ、 ７０…吸気ファン、 ７１…排気ファン、 ８０…制御装置、 Ｓ１…第１温度センサ、 Ｓ２…第２温度センサ、 Ｓ３…第３温度センサ、 ２００…プロジェクタ

Claims (8)

1. 筐体内部に収納された対象物品の冷却を行う冷却装置と、
   前記筐体内部における前記冷却装置による冷却経路上前記対象物品の前段に設置され、
   前記対象物品周辺のうち冷却前側の第１検出温度を測定する第１温度センサと、
   前記冷却経路上前記対象物品の後段に設置され、前記対象物品周辺のうち冷却後側の第
   ２検出温度を測定する第２温度センサと、
   前記第１検出温度と前記第２検出温度とから前記対象物品の温度に関する算出を行うと
   ともに、当該算出の結果に基づいて前記冷却装置を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、前記第１検出温度を有する項と、前記第２検出温度から前記第１検出
   温度を引いた温度差の平方根を有する項とを含む所定の換算式により、前記対象物品の温
   度に関する算出を行う、プロジェクタ。
2. 前記制御装置は、前記算出の結果に基づいて前記冷却装置による冷却の強度の設定を行
   う、請求項１記載のプロジェクタ。
3. 前記制御装置は、前記算出の結果の更新に応じて前記冷却装置の冷却の設定を変更する
   ことにより前記対象物品の温度変化を一定範囲内に制御する、請求項１記載のプロジェク
   タ。
4. 前記制御装置は、前記第１及び第２検出温度から前記対象物品の温度の推定が可能な温
   度データを記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段の前記温度データを参照することによ
   り前記対象物品の温度に関する算出を行う、請求項１から請求項３のいずれか一項記載の
   プロジェクタ。
5. 前記対象物品は、光学部品である、請求項１から請求項４のいずれか一項記載のプロジェクタ。
6. 前記光学部品は、液晶パネル、偏光板、偏光変換素子のいずれかを含む、請求項５記載のプロジェクタ。
7. 前記冷却装置は、冷却風を発生させる冷却ファンを有し、前記第１温度センサは、前記
   対象物品に対して前記冷却風の上流側に設置され、前記第２温度センサは、前記対象物品
   に対して記冷却風の下流側に設置される、請求項１から請求項６のいずれか一項記載のプロジェクタ。
8. 光源からの光源光を均一化して照明光を形成する照明光源装置と、
   前記照明光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
   前記光変調装置を経た像光を投射する投射光学系と
   をさらに備え、
   前記照明光源装置、前記光変調装置及び前記投射光学系のうち少なくとも１つに前記対
   象物品を含む請求項１から請求項７のいずれか一項記載のプロジェクタ。

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