JP4883045B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、投射型表示装置（プロジェクタ）に関し、特に冷却用ファンの回転数制御に関する。

近年、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置が普及している。例えば、液晶プロジェクタは光源からの光を透過型液晶素子（液晶パネル）に照射し、液晶パネルをテレビジョン信号やパソコン（パーソナルコンピュータ）等からの情報に基づいて駆動することで、液晶パネルを通して変調された光を出射し、投影レンズを介してスクリーンに拡大された映像を投写するものである。通常、光源として使用されるランプはスクリーン上に投写する映像の高輝度化を図るため高輝度ランプを使用し発熱量が高いため、ランプや液晶パネルの故障防止に冷却用ファンを使用している。しかし、冷却用ファンが回転することによりノイズ（騒音）が発生し機器外部に漏れてしまう。

従来のプロジェクタにあっては、例えば、冷却ファンを回転数一定で駆動して、あるいは冷却用ファンを高速回転と低速回転の２段階の回転数で駆動して常にプロジェクタ内部を冷却するものが提案されていた。

しかし、前者の冷却用ファンを回転数一定で駆動して常にプロジェクタ内部を冷却する場合は、全ての温度域について一定の回転数で冷却しようとするため、回転数が高回転に設定されて、冷却用ファンが発する騒音が大きく、使用者に不快感を与えていたという問題点があった。

また、後者の冷却用ファンを２段階の回転数で駆動して冷却する場合は、低速回転から高速回転に切り替える際に急に騒音が大きくなるという問題点があった。

そこで、特開平８−６９０５４号公報には、冷却用ファンの回転数をプロジェクタ内部温度の上昇または下降に従って多段階的に増減させて、冷却用ファンから発生する騒音を少なくする技術が提案されている。
特開平８−６９０５４号公報

しかしながら、特許文献１には、冷却用ファンの回転数をプロジェクタ内部温度の上昇または下降に従って多段階的に増減させる方法が記載されているものの、例えば、光学絞り切替え、ランプの輝度設定の高・低切替え、設置状態による画像反転での上下反転切替え、高地モードの入・切等、機器の設定状態の変化に応じた冷却用ファンの回転数制御については考慮されていなかった。

斯かる点に鑑み、本発明は、機器の設定状態に応じた冷却用ファンの回転数制御を行い、さらに、機器の設定状態の変化により冷却用ファンの回転数を上昇させる必要が生じた場合にも使用者に不快感を与えないようにすることを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、機器内部を冷却するための冷却用ファンと、冷却用ファンに駆動電圧を供給するファン駆動手段と、機器内部の温度を検出する温度検出手段と、少なくともランプモード切替スイッチ及び光学絞り切替スイッチを含む前記機器の設定の各々を切り替える複数の設定切替手段と、冷却用ファンの回転数制御を行うファン回転数制御手段と、を備える。
上記ファン回転数制御手段は、上記ランプモード切替スイッチ及び上記光学絞り切替スイッチによりランプモード及び光学絞りの設定が切り替えられたことを検出した際、変化前の機器状態に対応するファン回転数制御特性から変化後の機器状態に対応するファン回転数制御特性に切り替え、切り替え後のファン回転数制御特性に従い制御信号を上記ファン駆動手段に出力し、そのファン駆動手段から冷却用ファンに供給される駆動電圧を制御することを特徴とする。

斯かる本発明によれば、複数の設定切替手段、特に輝度設定を切り替えるランプモード切替スイッチ及び光学絞り設定を切り替える光学絞り切替スイッチにより変化する機器の状態に応じてファン回転数制御特性を切り替える。そして、切り替え後のファン回転数制御特性に従い機器内部の温度に応じてファン回転数を変化させ、機器の状態に応じた適切なファン回転数制御を行うことにより、ファン回転に伴うノイズの発生を最小限に抑えることができる。

また、上述の投射型表示装置において、ファン回転数制御手段は、この機器設定の変化に伴い変化後のファン回転数制御特性を決定し、機器設定変化前のファン回転数制御特性から変化後のファン回転数制御特性に切り替える際にこの冷却用ファンの回転数を上昇させる場合、このファン駆動手段を制御して時間をかけて徐々に目的の回転数まで上げることを特徴とするものである。

斯かる本発明によれば、機器設定が変化してファン回転数を上昇させる必要がある場合、一気にファン回転数を上げるのではなく、時間経過とともに徐々に目的のファン回転数に近づける制御を行うようにしたので、設定切替え時に急激にファンノイズが大きくなることがない。

また、上述の冷却用ファンの回転数を早急に上昇させる必要がある場合、このファン回転数制御手段はこの冷却用ファンの回転数を即座に目的の回転数まで上げることを特徴とする。

斯かる本発明によれば、例えば高地モードなどのように設定の切替えに反応して早急に回転数を上昇させる必要があるときは、即座にファン回転数を上げるように制御することにより、故障防止を図ることができる。

斯かる本発明によれば、投射型表示装置に設けた冷却用ファンの回転数を機器の状態、例えば、光学絞り、ランプモード、設置状態、高地モード等によりファン回転数制御特性を切替えるとともに機器内部温度によってファン回転数を変化させ、機器の状態に応じて適切なファン回転数となるよう制御することにより無駄にファン回転数を上げることなくファン回転に伴うノイズの発生を最小限に抑えることができるので、使用者の不快感を軽減することができる効果がある。

また、例えば、光学絞り、ランプモード、設置状態が変化してファン回転数を上昇させる必要がある場合、一気にファン回転数を上げるのではなく、時間経過とともに徐々に目的のファン回転数に近づける制御を行うようにしたので、設定切替え時に急激にファンノイズが大きくなることがなく、ファンノイズの増大がわかりにくくなり、ファンノイズによる使用者の不快感を軽減することができる効果がある。

また、機器に高地モード設定機能が設けられている場合に、高地モードを入とした時は、冷却用ファンの回転数を即座に目的の回転数まで上昇させることにより、機器の故障防止を図ることができる効果がある。

以下、図１〜図７を参照して、本発明の一実施の形態の例を説明する。図１は本発明を適用した液晶プロジェクタの内部構造例を示し、従来周知の液晶プロジェクタから本例の説明に必要とする部分のみを抽出して記載したものであるが、冷却用ファンや温度センサの配置等はこの例に限るものではない。

図１は液晶プロジェクタ１の内部を上方より見た図を示し、２は光源としてのランプ、３はプリズム、４は投影レンズ、５は機器内部雰囲気の排気を行う第１の冷却用ファン（以下、ファン（１）と称する）、６は外気の吸気を行う底面に配置された第２の冷却用ファン（以下、ファン（２）と称する）、７ａ及び７ｂは吸気を行うそれぞれ第３の冷却用ファン（以下、7ａ及び７ｂをまとめてファン（３）と称する）、８，９，１０は温度検出手段であり、８は液晶パネル（図示せず）の温度を監視する温度センサ（以下、温度センサPと称する）、９はランプ温度を監視する温度センサ（以下、温度センサLと称する）、１０は機器内部の雰囲気温度を監視する温度センサ(以下、温度センサＡと称する)を表している。

例えば、３板方式の場合、ランプ２から出射された白色光は図示しないフィルタやダイクロイックミラー等を通り所定の色に分光され、全反射ミラー等によりそれぞれ各色用の液晶パネル（図示せず）に照射されて画像が作成される。これらの画像をプリズム３により合成してカラー画像とした後、投影レンズ４で矢印方向にあるスクリーンへと投写し拡大表示する。

図２に本実施の形態の例の液晶プロジェクタの構成例を示す。
プロジェクタ内部に配置された温度センサＰ８，温度センサＬ９，温度センサＡ１０にて検出した温度情報をデジタルデータとしてプロジェクタ全体の制御を司るマイクロコンピュータ１１に供給する。このマイクロコンピュータ１１は、図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を備え、ＲＡＭをワークエリアとして使用しＲＯＭに記録されているプログラムに従い各種の制御を行う。

マイクロコンピュータ１１は、各温度センサから供給される温度情報に応じて、ファン駆動回路（１）１２、ファン駆動回路（２）１３及びファン駆動回路（３）１４に対しそれぞれのファンの回転数を制御するためのデジタル制御信号を送信する。各ファン駆動回路では、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）によりデジタル信号をアナログ信号に変換してファン駆動電圧として各ファンに供給し、ファン（１）５、ファン（２）６及びファン（３）７の回転数を制御する。

操作パネル１８は、プロジェクタの機器本体に設けられ、例えば、図示しない光学絞り切替スイッチ、ランプモード切替スイッチ、投写映像を上下反転させる設置状態切替スイッチ、高地モード切替スイッチ等を備えており、使用者が利用環境などに合わせ適宜各スイッチを切り替えることにより所望の機器設定とすることができるようになされている。

尚、高地モードは、標高の高い場所で使用する際に気圧の関係上低地と同じファン回転数では冷却効果が低下するために、ファン回転数を上げて低地と同様の冷却効果を得るものである。また、光学絞りはコントラスト改善のための機能であり、通常、光源の光出力を大きくするとコントラストが落ちる傾向にある。例えば、プロジェクタを明るいところで使用した場合に、光源からの光を高出力とするがこのときコントラストが落ちてしまうので、光学絞りを用いて液晶パネルに照射する光を調整してコントラストを改善するといったような使い方をするものであり、この光学絞り機能に係るものとして本出願人は特願２００３−１６９７８８号を出願している。

操作パネル１８より光学絞り切替スイッチが操作されると、マイクロコンピュータ１１にその情報が入力されて光学絞り駆動回路１５に選択された光学絞り切替スイッチの状態に対応した制御信号が出力され、光学絞り１６を駆動させて絞り量を調節し目的の光出力を得るものである。これまでは光学絞りの絞り状態と対応させてファンの回転数を制御することについては行われていなかったが、本例により光学絞りの状態に応じてファンの回転数を制御することができる。

同様に、操作パネル１８からランプモード切替スイッチが切り替えられると、マイクロコンピュータ１１にその情報が入力されて選択されたランプモード切替スイッチの状態に対応した制御信号がランプ駆動回路１７に出力され、ランプ２を目的とする輝度が得られるよう制御する。

次に、図３及び図４を用いて本例のファン回転数制御特性について説明する。
図３は、プロジェクタ内部の温度とファン回転数との関係についてグラフ化示したものであり、この関係をその機器設定におけるファン回転数制御特性として、ファン回転数制御特性に従ってファンの回転数を制御する。横軸は温度を表し、左から右に向かって温度が低くなる。また、縦軸はファン回転数を表し、下から上に向かって回転数が遅くなる。図に示されるように、冷却用ファンは（ｂ）ファン制御温度最小値以下では（ｄ）ファン回転数最小値で回転し、（ｂ）ファン制御温度最小値と（ａ）ファン制御温度最大値との間は（ｅ）ファン制御勾配に沿ってリニアに変化し、（ａ）ファン制御温度最大値を超えると（ｃ）ファン回転最大値で回転するが、機器使用開始後のファン起動時はこの限りではない。各温度センサが（ｇ）プロテクタ動作温度（パネル）、（ｈ）プロテクタ動作温度（ランプ）、（ｉ）プロテクタ動作温度（雰囲気）のいずれかを超える異常温度を検出すると、保護機能が働き、画像の投射を停止して冷却用ファンを回転させて冷却する等の処置を行う。このファン回転数制御特性はファンの適切な回転数制御がなされるよう各機器設定毎に設定されている。

図４は、ファン電圧制御設定値の例を示し、機器の種々の設定条件における各ファンの駆動電圧制御設定値を表している。この例では、高地モード「切」／ランプモード「高」／光学絞り「切」／上下反転「無」を機器状態Iとし、高地モード「切」／ランプモード「低」／光学絞り「入」／上下反転「無」を機器状態IIとし、高地モード「入」／ランプモード「高」／光学絞り「切」／上下反転「無」を機器状態IIIとするが、これら設定の組み合わせはこれに限らず他の場合も考えられる。表中の数値はソフトウェア上で使用される、冷却用ファンの回転数を制御するためにマイクロコンピュータ１１が識別する指数であって、この指数に基づいて各温度センサの任意の温度においてファン駆動回路から各ファンに与えるべき駆動電圧を制御する。この図４の例では、ファン回転数は数値が大きくなるほど遅くなり、温度は数値が大きくなるほど低くなる。尚、ファン制御温度最小値は記載していないが、ファン制御温度最大値、ファン回転最大値及びファン回転最小値より算出される。

図５は、ファン（３）について図４の数値をプロットし、各機器状態I、II、IIIにおけるファン回転数制御特性を示したものである。図３と同様に、横軸は温度を表し、左から右に向かって温度が低くなる。また、縦軸はファン回転数を表し、下から上に向かって回転数が遅くなる。各機器状態I、II、III毎にファン回転数制御特性が設定されている。ＤＡＣ_I、ＤＡＣ_II、ＤＡＣ_IIIは、各機器状態I、II、IIIでのランプ用温度センサ９がある同一温度Ｘであるときのファン（３）に与えるべき駆動電圧値である。本発明は、例えばＤＡＣ_ＩからＤＡＣ_ＩＩへ切り替えるなどの、使用者による機器設定の切り替えに伴いファン回転数制御特性を切り替える際にファン回転数を上昇させる必要が場合、所定時間内で徐々にファン回転数を上げるように制御するものである。本例においてこれをファン電圧スムーズ機能と呼んでいる。

図６及び図７を用いて、本例のファン回転数制御について説明する。図６は、図５において温度Ｘのとき機器状態をI→II→I→IIIの順に変化させた場合の経過時間とファン回転数との関係を示す。図７は、本例のファン回転数制御の説明に供するフローチャートである。

図６において、ＯＵＴ_Ｏｌｄは機器状態が変化した時点でのファン電圧出力値、ＯＵＴ_Ｎｏｗは現在（機器設定切替後）の機器状態で決まるファン電圧出力値、ＯＵＴ_Ｓｍｏｏｔｈはファン電圧スムーズ機能実行中のファン電圧出力値を表している。ランプモードが高から低に切替えられ機器状態をIからIIとしたとき、即座にファン電圧設定値をＤＡＣ_IからＤＡＣ_IIへと移行させ回転数を下げる。次に、ランプモードが低から高に切替えられ機器状態がIIからIと変化するとき、ファン電圧スムーズ機能を設定しその開始時間Ｔ_Cｈａｎｇｅを記録しておき所定のファン電圧スムーズ機能実行時間、例えば1分間かけてＤＡＣ_II（ＯＵＴ_Ｏｌｄ）からＤＡＣ_I（ＯＵＴ_Ｎｏｗ）へと移行させ回転数を徐々に上げ、目的の電圧設定値（ＯＵＴ_Ｎｏｗ）が得られるとファン電圧スムーズ機能を解除する。そして、高地モードを切から入にして機器状態をIからIIIとしたときは、即座にＤＡＣ_I（ＯＵＴ_Ｎｏｗ）からＤＡＣ_IIIへ出力を切り替えてファン回転数を上げる。

図７のフローチャートを参照して、本例のファン回転数制御について説明する。
まずマイクロコンピュータ１１が操作パネル１８の切替スイッチの動作より、ランプモード、光学絞り及び設置状態の設定の変更がなされたか否かを判断する（ステップＳ１）。いずれかの設定状態に変更がある場合には、フラグを立ててファン駆動電圧スムーズ機能設定を行うとともにその開始時間Ｔ_ＣｈａｎｇｅをＲＡＭに一時保存する（ステップＳ２）。そして、前回（設定変化前の時点）出力したファン駆動電圧を基準電圧ＯＵＴ_ＯｌｄとしてＲＡＭに保存する（ステップＳ３）。各切替スイッチの状態から設定状態を把握し、いずれのファン回転数制御特性となるかを決定し、ファン駆動電圧設定用に設けられているそれぞれの温度センサの温度値を取得し、各々対応するファンのファン回転数制御特性切り替え後のファン駆動電圧値（規定ファン電圧設定値ＯＵＴ_Ｎｏｗ）を決定する（ステップＳ４）。ここで、前回出力とは、ファン制御特性切り替え前後における切り替え前の出力を指す。例えば図５を例にすると、温度ＸにおいてＤＡＣ_ＩからＤＡＣ_IIに切り替える場合のＤＡＣ_Ｉに相当し、このときＤＡＣ_ＩがＯＵＴ_Ｏｌｄ、ＤＡＣ_IIがＯＵＴ_Ｎｏｗとなる。

ステップＳ１の処理にてランプモード、光学絞り及び設置状態の設定に変更がない場合に、高地モードオンに切り替えられたかどうかを判断する（ステップＳ５）。高地モードオンに切り替えられた場合は、フラグを降ろしてファン電圧スムーズ機能を解除し（ステップＳ６）、ステップＳ４の処理に移行して機器の設定状態によりファン回転数制御特性を決定するとともに、温度センサにより規定ファン電圧設定値ＯＵＴ_Ｎｏｗを決定する。

そして、フラグの有無を確認してファン電圧スムーズ機能実行中か否かを判断し（ステップＳ７）、実行中でなければ先に算出した規定ファン電圧設定値ＯＵＴ_Ｎｏｗをファン駆動回路に出力し（ステップＳ８）、ファンを目的の回転数に制御して一連のファン回転数制御を終了する。例えば、図６の高地モード切から入とした場合のように、ファン電圧設定値を短時間でＤＡＣ_ＩからＤＡＣ_IIIへと移行させ即座に回転数を上げて、プロジェクタ内部の素子を保護する。

上述ステップＳ７にてファン電圧スムーズ機能実行中であると判断した場合は、ファン電圧スムーズ機能時間が終了したか否かを確認する（ステップＳ９）。1分間などの予め設定したファン電圧スムーズ機能実行時間が終了した場合は、図６に示されるファン電圧スムーズ機能解除後から高地モード切→入とするまでの間のように、フラグを降ろしてファン電圧スムーズ機能を解除（ステップＳ１０）した後に、ステップＳ８に移行して規定ファン電圧設定値ＯＵＴ_Ｎｏｗを出力する。

ステップＳ９の処理にてファン電圧スムーズ機能時間が終了していない場合は、規定ファン電圧値ＯＵＴ_Ｎｏｗが基準電圧値ＯＵＴ_Ｏｌｄよりファン回転数を遅くする値であるかどうかを判断する（ステップＳ１１）。設定切替え後のファン回転数が低速回転となるよう制御する場合は、ステップＳ１０に移行してファン電圧スムーズ機能を解除し、規定ファン電圧設定値ＯＵＴ_Ｎｏｗを出力して即座にファンの回転数を下げる。ファンの回転数を下げる制御を行う場合は、回転数が低くなり騒音が減少するので、図６のランプモード高→低への切替えのときのように、即座に回転数を下げることができる。

ステップＳ１１の処理にて、規定ファン電圧値ＯＵＴ_Ｎｏｗが基準電圧値ＯＵＴ_Ｏｌｄよりファン回転数を遅くする値でない場合は、図６に示すようにファン電圧スムーズ機能開始時間Ｔ_Ｃｈａｎｇｅと基準電圧値ＯＵＴ_Ｏｌｄ、規定ファン電圧設定値ＯＵＴ_Ｎｏｗからファン電圧設定値ＯＵＴ_Ｓｍｏｏｔｈを出力し（ステップＳ１２）、ファンを目的の回転数に制御して一連のファン回転数制御を終了する。このとき、従来のようにファン電圧スムーズ機能がない場合には、機器状態IIからIに切り替えた瞬間に、基準電圧値ＯＵＴ_Ｏｌｄから規定ファン電圧設定値ＯＵＴ_Ｎｏｗに一気にファンの回転数が上昇して騒音が発生し使用者に不快感を与えてしまうが、本例によりスムーズに徐々に回転数を上昇させることができる。そして、ステップＳ１に戻り、常時機器の設定状態の変化を監視し、再び設定状態に変化があった場合には、このフローチャートに従い一連のファン回転数制御処理を行う。

斯かる本例によれば、プロジェクタ内部に設けた冷却用ファンの回転数を機器の状態、例えば、光学絞り、ランプモード、設置状態、高地モードによりファン回転数制御特性を切替えるとともに機器内部温度によってファン回転数を変化させ、機器の状態に応じて適切なファン回転数となるよう制御することによりファン回転に伴うノイズの発生を最小限に抑えることができ、使用者の不快感を軽減することができる。

また、光学絞り、ランプモード、設置状態が変化してファン回転数を上昇させる必要がある場合、一気にファン回転数を上げるのではなく、ファン電圧スムーズ機能実行中フラグを立てて、時間経過とともに徐々に目的のファン回転数に近づける制御を行うようにしたので、設定切替え時に急激にファンノイズが大きくなることがなく、ファンノイズによる使用者の不快感を軽減することができる。

尚、本発明は上述した実施の形態の例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を取り得ることは勿論である。

液晶プロジェクタの内部構造の一例を示す図である。 液晶プロジェクタの構成例を示す図である。 ファン回転数制御特性の説明に供する線図である。 ファン電圧制御設定値の例を示す線図である。 本発明の一実施の形態の例の各状態でのファン回転数制御の説明に供する線図である。 本発明の一実施の形態の例の機器を各状態に変更した場合のファン回転数制御の説明に供する線図である。 本発明の一実施の形態の例のファン回転数制御の説明に供するフローチャートである。

符号の説明

１…プロジェクタ（投射型表示装置）、２…ランプ（光源）、３…プリズム、４…投影レンズ、５，６，７…冷却用ファン、８，９，１０…温度センサ（温度検出手段）、１１…マイクロコンピュータ（ファン回転数制御手段）、１２，１３，１４…冷却用ファン駆動回路、１５…光学絞り駆動回路、１６…光学絞り、１７…ランプ駆動回路（ファン駆動手段）、１８…操作パネル

Claims (4)

1. 機器内部を冷却するための冷却用ファンと、
   前記冷却用ファンに駆動電圧を供給するファン駆動手段と、
   前記機器内部の温度を検出する温度検出手段と、
   少なくともランプモード切替スイッチ及び光学絞り切替スイッチを含む前記機器の設定の各々を切り替える複数の設定切替手段と、
   前記ランプモード切替スイッチ及び前記光学絞り切替スイッチによりランプモード及び光学絞りの設定が切り替えられたことを検出した際、変化前の機器状態に対応するファン回転数制御特性から変化後の機器状態に対応するファン回転数制御特性に切り替え、切り替え後のファン回転数制御特性に従い制御信号を前記ファン駆動手段に出力し、前記ファン駆動手段から前記冷却用ファンに供給される前記駆動電圧を制御するファン回転数制御手段と、を有する
   投射型表示装置。
2. 請求項１記載の投射型表示装置において、
   前記ファン回転数制御手段は、前記機器状態の変化前のファン回転数制御特性から変化後のファン回転数制御特性に切り替える際に前記冷却用ファンの回転数を上昇させる場合、前記ファン駆動手段から前記冷却用ファンに供給される駆動電圧を制御し時間をかけて徐々に目的の回転数まで上げるように制御し、前記冷却用ファンを前記目的の回転数まで上げる途中で予め設定した時間が終了したときは、前記冷却用ファンの回転数を即座に目的の回転数まで上げるように制御する
   投射型表示装置。
3. 請求項１又は２記載の投射型表示装置において、
   前記冷却用ファンの回転数を早急に上昇させる必要がある場合、前記ファン回転数制御手段は、前記ファン駆動手段から前記冷却用ファンに供給される駆動電圧を制御し前記冷却用ファンの回転数を即座に目的の回転数まで上げるように制御する
   投射型表示装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の投射型表示装置において、
   前記ランプモード切替スイッチによりランプの輝度が切り替えられ、また、前記光学絞り切替スイッチにより絞り量が切り替えられる
   投射型表示装置。

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