JP2011118152A

JP2011118152A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2011118152A
Application number: JP2009275440A
Authority: JP
Inventors: Taichi Takahashi; 太一高橋
Original assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Current assignee: Nippon Avionics Co Ltd
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】排気風による投射映像の揺らぎ現象を発生させることなく、冷却ファンによる騒音を極力小さくする構成を提供する。
【解決手段】光源ランプ６と、この光源ランプ６に送風して光源ランプ６を冷却する冷却ファンと、前記光源ランプ６から射出した光を変調してズーム機能付き投射レンズ３から投射する投射光学系７と、前記ズーム機能付き投射レンズ３と並べて意匠ケース２の前面パネルに配置され、前記冷却ファンが送風して前記光源ランプ６を冷却したあとの排気風を排出する排気口４と、前記冷却ファンの回転数を制御する制御部８とを備え、この制御部８は、前記ズーム機能付き投射レンズ３のズームの状態に応じて、前記冷却ファンの回転数を制御することを特徴とする。

【選択図】図４

Description

本発明は、液晶プロジェクター、ＤＬＰ（登録商標）プロジェクター等の投射型表示装置に関し、特に、前面投射方式の投射型表示装置内部に備えた空冷ファンの回転数を制御し、空冷ファンによる騒音を低減させる技術に関するものである。

投射型表示装置は、液晶方式あるいはＤＬＰ方式にかかわらず、明るく、かつ鮮明な投射映像を表示するために、光源ランプには大きな光出力が要求されることが一般的である。そこで光出力を大きくすると発熱も大きくなり、光源ランプは非常に高温になる。光源ランプとして近年一般的に用いられる放電ランプには、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプ等があり、特に放電ランプのランプバルブ表面では非常に高温になり、１０００℃程度に温度が上昇する。

しかし放電ランプは所定の温度よりも低温に冷却するとランプ自体の劣化や寿命の短縮を招くため、空冷ファンを利用して光源ランプ周辺に空気流を発生させ、ある程度高温を維持しながら冷却を行う必要がある。そのため、光源ランプを冷却したあとの排気風は高温にならざるを得ない。そして、この高温の排気風を投射型表示装置の背面や側面に排出する構造であった場合、排気風が視聴者に吹き付けられ不快感を招いたり、側面や背面に置いたパーソナルコンピュータ等の機器の吸気口に温風を流し込んだりする問題がある。

そこで従来から、排気口を意匠ケースの前面パネルに投射レンズと並べて配置し、高温の排気風が前方（スクリーンへ向かう方向）に排出される構造にしたものが知られている。例えば特許文献１で開示されている投射型表示装置は、図６に示すように投射レンズと並べて排気口を配置している。こうした場合、この排気口から排出された温風が投射レンズから射出された投射光束の領域内に侵入することで、投射映像に揺らぎ現象（陽炎現象）が発生するという問題が知られている。そこで、投射レンズから離れる方向に空気流を作るルーバーを排気口に設け、更に特許文献１では、投射レンズと光源ランプとの間隙であって前面パネルの内側に遠心ファン（シロッコファン）を設け、この遠心ファンによっても、排気風が投射レンズから離れる方向に流れるような空気流を作っている。

また、このような構成であった場合、排気口から排出される排気風の風量がある程度多くないと、排気口のすぐ外側に温風の淀みが発生し、それが投射光束の領域内に侵入して揺らぎ現象を発生させてしまう傾向がある。さらに、投影画角が広角であれば、それだけ投射光束の領域が排気口の前方に迫った位置となるので、投射光束の領域内に温風の淀みが浸入しやすくなる（図７（ａ））。そのため、温風の淀みが発生しないように、光源ランプを冷却するために最低限必要な風量よりも多くの風量を常時発生させ、排気口からの排気風に淀みが発生しないようにしている（図７（ｂ））。また、その風量の設定は、投射光が広角である場合、つまり条件が悪い状態に合わせて行われている。

特開２００５−３０１０８８号公報（第３頁、図２）

しかしながら、図８で示すように投影画角が狭い（望遠の）場合、投射光束の領域は排気口から遠ざかるので、光源ランプを冷却するために最低限必要な風量のみが排出されることにより排気口の外側に温風の淀みが発生しても、投射光束の領域内にこの淀みが浸入しないことが分かっている。また、図９（ａ）で示すように投射光束を広角で使用する場合は、教室の教卓に設置するなどの場合が多く、視聴者は投射型表示装置の後方に離れて位置することが多い。一方、投射光束を望遠で使用する場合は、図９（ｂ）で示すように、投射型表示装置は視聴者に囲まれるように位置することが多い。つまり、投射型表示装置の冷却ファンの騒音は、広角で投射しているときよりも望遠で投射しているときの方が視聴者にとって影響が大きい場合が多いと言える。

したがって本発明は、排気口を投射レンズと並べて意匠ケースの前面パネルに配置した投射型表示装置において、投射映像に揺らぎ現象を発生させることなく、冷却ファンによる騒音を最小限にすることを目的とする。

本発明は第１の態様として、光源ランプと、この光源ランプに送風して光源ランプを冷却する冷却ファンと、前記光源ランプが射出した光を変調してズーム機能付き投射レンズから投射する投射光学系と、前記ズーム機能付き投射レンズと並べて意匠ケースの前面パネルに配置され、前記冷却ファンが送風して前記光源ランプを冷却したあとの排気風を排出する排気口と、前記冷却ファンの回転数を制御する制御部とを備え、この制御部は、前記ズーム機能付き投射レンズのズームの状態に応じて、前記冷却ファンの回転数を制御することを特徴とする投射型表示装置を提供する。

また本発明は第２の態様として、前記ズーム機能付き投射レンズのズームの状態を検知し、この検知結果を前記制御部に送信する検知手段を備え、この検知手段の検知結果として、前記ズーム機能付き投射レンズが広角の状態である場合は前記冷却ファンの回転数を高く、望遠の状態である場合は前記冷却ファンの回転数を低く制御することを特徴とする第１の態様として記載の投射型表示装置を提供する。

さらに本発明の第３の態様として、前記制御部は、前記ズーム機能付き投射レンズのズームの状態に応じて、連続的に前記冷却ファンの回転数を変化させることを特徴とする第２の態様として記載の投射型表示装置を提供する。

本発明によれば、ズーム機能付き投射レンズのズームの状態に応じて、投射レンズと並べて意匠ケースの前面パネルに配置された排気口からの風量を増減させることができるので、ズームの状態が広角であるときは排気風の風量を多くし、望遠であるときは排気風の風量を少なくすることが可能となる。そして、このような機能を持たせることにより、冷却ファンの回転数を、ズーム付き投射レンズのズームの状態に応じて最低限に制御することが可能となり、冷却ファンの騒音を投射映像の揺らぎ現象のない範囲で最低限に抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る投射型表示装置を示す概略斜視図本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の内部構成を示す断面図本発明の一実施形態に係る投射型表示装置の内部空気流を示す要部断面図本発明の一実施形態に係る冷却ファンの駆動制御を示すブロック図本発明の一実施形態に係るファンの回転数とズーム状態との関係を示すグラフ従来の技術に係る投射型表示装置の断面図従来の技術に係る投射型表示装置の排気風の状態を示す一部断面図投射型表示装置の排気風とズーム状態の関係を示す一部断面図投射型表示装置と視聴者との位置関係を示す平面図

次に、添付図面を参照して本発明に係る投射型表示装置の冷却手段の構成を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態である投射型表示装置の外観を示す斜視図である。投射型表示装置１は樹脂成型品からなる意匠ケース２を含み、その内部に略直方体状の空間が提供される。そして意匠ケース２の前面（矢印ア）にはズーム機能付きの投射レンズ３を備え、同じく前面に排気口４を備える。この排気口４から排気される高温の空気流は、投射レンズ３の光路に浸入して揺らぎ現象を発生させないように、投射レンズ３から遠ざかる方向に斜めに排出される。また、意匠ケース２の左側面（矢印イ）には吸気口５が設けられ、意匠ケース２の背面（矢印ウ）にも吸気口（図示せず）が設けられている。

図２は図１で示した投射型表示装置１を上方から見た図であり、ケース２の上部を省略して内部の構成を示した図である。図２において、符号６は光源ランプ、７は光源ランプ６が射出した光を変調して投射レンズ３に導く投射光学系、８は投射光学系７を含み装置全体を制御する制御部、９は商用電源を入力し、光源ランプ３、制御部８、その他冷却ファン等装置全体に電力を供給する電源装置、１０は図１では図示しなかった背面の吸気口である。また、符号１１は微細なチルト式ミラーをマトリクス状に有し、光源ランプ６からの光を反射する光変調手段、１２は光変調手段１１で発生する熱を放熱するためのヒートシンク、１３は投射光学系７を冷却するための冷却風の流路を制限する第１の導風壁、１４は電源装置９と光源ランプ６を駆動するバラスト部１５とを冷却するための冷却風の流路を制限する第２の導風壁、２０１は投射レンズ３のズームの状態を検知するズーム検知手段である。

外気は吸気口５から意匠ケース２内に取り込まれ、導風壁１３に誘導されつつヒートシンク１２を含む投射光学系７を冷却し排気口４から排出される。また外気は吸気口１０からも意匠ケース２内に取り込まれ、制御部８を冷却するとともに、導風壁１４に誘導されつつ電源装置９及びバラスト部１５を冷却し更に光源ランプ６のリフレクタの外面を冷却して排気口４から排出される。ここで、吸気口５から取り込まれた外気は第１の軸流ファン１６により送風され、吸気口１０から取り込まれた外気は第２の軸流ファン１７により送風され更に第３の軸流ファン１８により送風される。さらに、吸気口１０から取り込まれた外気は、遠心ファン１９により光源ランプ６のリフレクタの内側、つまりランプバルブを含む領域を冷却し、その排気風は排気口４から排出される。

次に、図３に基づいて本投射型表示装置の空気流について更に詳しい説明を行う。図３は図２の図を見て左側の約半分を省略した図である。また、点線の矢印は空気流を示している。まず、遠心ファン１９が送風を行うと、光源ランプ６の光射出側に冷却風が送られる。この冷却風は遠心ファン１９を出るとすぐに第１の制風壁２０に風向を制限され、光源ランプ６のリフレクタ内部つまりランプバルブがある領域に送風される。そしてランプバルブやその周辺を冷却した排気流は第２の制風壁２１に風向を制限され、投射レンズ３の投射光束の領域から離れる方向に意匠ケース２の排気口４から第１の排気流（点線の矢印１０１）として外部に排出される。

次に、電源装置９やバラスト部１５を冷却した後第３の軸流ファン１８により送風された空気流は光源ランプ６のリフレクタの外面を冷却し、その排気流は、第３から第６の制風壁２２から２５に風向を制限され、これも投射レンズ３の投射光束の領域から離れる方向に意匠ケース２の排気口４から第２の排気流（点線の矢印１０２）として外部に排出される。ここで、外気の温度が２６℃の状態で計測したところ、第１の排気流（点線の矢印１０１）はその表面温度が１０００℃程度になるランプバルブを冷却するため、冷却したあとの排気流の温度は９５℃程度までに上昇する。また、第２の排気流（点線の矢印１０２）はその表面温度が１５０℃程度になるリフレクタ外面を冷却するため、冷却したあとの排気風の温度は６０℃程度に上昇する。

さらに、第１の軸流ファン１６により送風される空気流は導風壁１３に誘導され、ヒートシンク１２を含む投射光学系７を冷却して４５℃程度に温度上昇した第３の排気流（点線の矢印１０３）となる。この第３の排気流（点線の矢印１０３）は、第７の制風壁２６に風向を制限されて角部２７に吹き付けられ、角部２７で流れの方向を切り替えて制風壁２１に風向を制限され、排気口４から排出される。やはりこの排気流（点線の矢印１０３）も投射レンズ３の投射光束の領域から離れる方向に排気される。

したがって外気の温度が２６℃の場合、投射光学系７を冷却したあとの４５℃程度の排気風（点線の矢印１０３）は、第１の軸流ファン１６の回転数の増減により、その風量が増減し、ランプバルブ周辺を冷却した９５℃程度の排気風（点線の矢印１０１）は、遠心ファン１９の回転数の増減により、その風量が増減し、リフレクタの外面を冷却した６０℃程度の排気風（点線の矢印１０２）は、第３の軸流ファン１８の回転数の増減により、その風量が増減する。そして、ファンの回転数を制御する制御部８は、第１の軸流ファン１６、遠心ファン１９及び第３の軸流ファン１８のそれそれの回転数を、独立して制御できるようになっている。

また、図３に示す符号２８は、光源ランプ６の周囲を囲むランプハウス（図示省略）に固着されたサーミスタであり、このサーミスタ２８は光源ランプ６の温度を検知し制御部８に送信する。したがって制御部８は、サーミスタ２８からの信号により、光源ランプ６を所定の温度に保つための最低限の冷却ファンの回転数を設定することができる。そしてこれとは別に制御部８は、投射映像に揺らぎ現象を発生させることのない冷却ファンの回転数を、投射レンズのズームの状態と対応付けて記憶している。

次に図４に基づき制御系について説明する。この制御系はファン駆動回路を含み、図２の制御部８に収容され、回路基板（図示省略）に設けた電子回路部品や回路パターンなどによって形成される。図４において符号２８は光源ランプ６のランプハウスに設けたサーミスタであり、光源ランプ６の温度情報を制御部８に送信する。制御部８はサーミスタ２８からの温度情報に基づき光源ランプ６を所定の温度に保つため、遠心ファン１９と第３の軸流ファン１８の回転数に相当する第１の制御値を生成する。ここで、第１の軸流ファン１６は、光源ランプ６を冷却する構成ではないが、本実施形態の場合、排気口４から排出される排気風の温度をなるべく変化させないために、遠心ファン１９及び第３の軸流ファン１８と同様の比率で回転数を増減させるようにしている。

また、符号２０１は投射レンズ３のズームの状態を検知するズーム検知手段であり、制御部８は、この検知手段２０１からの情報を入力し、第２の制御値を生成する。ここで第２の制御値は、投射レンズ３のズームの状態に対応付けて予め制御部８に記憶されているファンの回転数に相当する制御値を用いて生成される。そして、制御部８は前記第１の制御値と第２の制御値とを比較し、冷却ファンの回転数が高くなる方の制御値でファン駆動回路を制御する。その結果、図５で示すような冷却ファンの駆動制御が行われる。

図５はファンの回転数と投射レンズ３のズームの状態との関係を示すグラフである。前記第１の制御値（光源ランプ６の温度に基づく制御値）によるファンの回転数を符号Ａで、前記第２の制御値（投射レンズ３のズームの状態に基づく制御値）によるファンの回転数を符号Ｂで示す。まず、図５（ａ）で示すのは通常のファンの回転数をグラフで示したものであり、投射レンズ３のズームの状態が広角から望遠に至るまで、第２の制御値によるファンの回転数Ｂが、第１の制御値によるファンの回転数Ａを上回った状態である。

このような状態では、ファンの回転数は投射レンズ３のズームの状態のみに対応して連続的に変化する。つまりズームの状態が広角の場合はファンの回転数を高くすることで排気口から排出する排気風の風量を多くし、ズーム状態が望遠の場合はファンの回転数を低くすることで排気口から排出する排気風の風量を少なくしている。一方、図５（ｂ）に示すグラフは、外気温が高い等の原因で、第１の制御値によるファンの回転数が高くなければならない状態を示しており、この場合、投射レンズ３のズームの状態が望遠である場合に対応して第２の制御値として予め設定されているファンの回転数よりも、第１の制御値によるファンの回転数の方が高いため、ズーム状態が望遠の近辺では、光源ランプ６の温度に応じたファンの回転数（第１の制御値）が優先してファン駆動の制御値として用いられている。

このように、本実施形態では、冷却ファンの回転数を投射レンズ３のズームの状態に応じて連続的に変化させて、投射映像に揺らぎ現象が発生しない範囲で、冷却ファンの回転数を最小限に抑えている。ただし、冷却ファンの回転数は連続的な変化でなく段階的な変化でもよく、また、図４で示す第１の軸流ファン１６の回転数制御は、他の光源ランプ６を冷却するファンと必ずしも同比率で変化させる必要はなく、第１の制御値（光源ランプ６の温度に基づく制御値）の高低に係わらず、第２の制御値（投射レンズ３のズームの状態に基づく制御値）のみに対応して制御するようにしてもよい。

１投射型表示装置
２意匠ケース
３投射レンズ
４排気口
５、１０吸気口
６光源ランプ
７投射光学系
８制御部
９電源装置
１１光変調手段
１２ヒートシンク
１３、１４導風壁
１５バラスト部
１６第１の軸流ファン
１７第２の軸流ファン
１８第３の軸流ファン
１９遠心ファン
２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６制風壁
２７角部
２８サーミスタ
２０１ズーム検知手段

Claims

光源ランプと、この光源ランプに送風して光源ランプを冷却する冷却ファンと、前記光源ランプが射出した光を変調してズーム機能付き投射レンズから投射する投射光学系と、前記ズーム機能付き投射レンズと並べて意匠ケースの前面パネルに配置され、前記冷却ファンが送風して前記光源ランプを冷却したあとの排気風を排出する排気口と、前記冷却ファンの回転数を制御する制御部とを備え、この制御部は、前記ズーム機能付き投射レンズのズームの状態に応じて、前記冷却ファンの回転数を制御することを特徴とする投射型表示装置。
前記ズーム機能付き投射レンズのズームの状態を検知し、この検知結果を前記制御部に送信する検知手段を備え、この検知手段の検知結果として、前記ズーム機能付き投射レンズが広角の状態である場合は前記冷却ファンの回転数を高く、望遠の状態である場合は前記冷却ファンの回転数を低く制御することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
前記制御部は、前記ズーム機能付き投射レンズのズームの状態に応じて、連続的に前記冷却ファンの回転数を変化させることを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。