JP2018054723A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置姿勢によらず、光源の点灯回避などの保護動作を適切に行うことが可能な投射型表示装置を提供する。【解決手段】光源１からの光を用いて画像を投射する投射型表示装置１００であって、吸気口から外気を吸気し、排気口から内部の熱を排出する冷却手段４と、温度を検出する温度検出手段８と、温度検出手段により検出された温度が基準温度よりも高い場合に保護動作を行う制御手段とを有し、制御手段は、温度検出手段により検出された温度の変化に応じて基準温度を変更する。【選択図】図３

Description

本発明は、投射型表示装置に関する。

投射型表示装置は、その内部に多くの冷却対象物を内蔵し、ファン等の冷却装置を用いて適正温度に温度管理する必要がある。一方、投射型表示装置の利用場所は近年多岐に渡り、ユーザが生活する環境とは隔離されて利用されることもある。その場合、装置が設置される環境は、人が生活する上での適温に管理されないこともあり、装置自体が高温環境にさらされた状態で使用されることもあるのが実状である。

そこで、従来は、装置内部であって冷却風取り込み口（吸気口）の近傍に温度センサを配置することで、装置内部の冷却に利用される吸気温度を検出して、その環境温度にあった冷却能力を発揮できるようにシステムが組まれているのが一般的である。

特許文献１には、外気温度と発熱体温度との差に基づいてファンの回転数を決定する冷却装置が開示されている。

特開２００８−１７２１１８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、投射型表示装置の設置姿勢によっては外気温度を誤検出する可能性がある。具体的には、投射型表示装置の内部に設けられた温度センサ（吸気温度センサ）が光源などの高発熱体の重力方向における上側に配置された場合、熱気の上昇によって温度センサの周囲の温度が高くなることがある。特に、投射型表示装置の光源を消灯させた後に排気ファンが停止すると、その余熱が上方へ移動することにより、温度センサの検出値が実際の外気温度よりも高くなる。このため、光源を再点灯しようとする場合、投射型表示装置は実環境温度よりも高温環境にあると誤認識し、過剰冷却や光源の点灯回避などの異常動作（保護動作）を行うことがある。

そこで本発明は、設置姿勢によらず、光源の点灯回避などの保護動作を適切に行うことが可能な投射型表示装置を提供する。

本発明の一側面としての投射型表示装置は、光源からの光を用いて画像を投射する投射型表示装置であって、吸気口から外気を吸気し、排気口から内部の熱を排出する冷却手段と、温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された前記温度が基準温度よりも高い場合に保護動作を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された前記温度の変化に応じて前記基準温度を変更する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、設置姿勢によらず、光源の点灯回避などの保護動作を適切に行うことが可能な投射型表示装置を提供することができる。

実施例１における制御方法を示すフローチャートである。 実施例２における制御方法を示すフローチャートである。 各実施例における投射型表示装置の構成図である。 各実施例における投射型表示装置に設けられた温度センサの周辺領域の構成図である。 各実施例における温度センサの検出温度の説明図である。 各実施例における制御基板のブロック図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図３および図４を参照して、本発明の実施例１における投射型表示装置の構成について説明する。図３は、投射型表示装置１００（プロジェクタ）の全体構成図である。図４は、投射型表示装置に設けられた温度センサ８（吸気温度センサ）の周辺領域の構成図である。

１は光源（光源ランプ）である。２は、光源１からの光に画像情報を付加して外部のスクリーン（投射面）に投射する光学系（投射光学系）である。３は、投射型表示装置１００の内部の空気を外部へ排気する排気ファン（排気手段）である。４は、投射型表示装置１００の外部から後述の吸気口６を介して冷却風（外気）を吸気し、光学系２を構成する光学素子などを冷却する冷却ファン（冷却手段）である。５は、投射型表示装置１００の外装に設けられた排気口である。６は、投射型表示装置１００の外装に設けられた吸気口である。７は、少なくとも冷却ファン４と吸気口６とを連結する冷却ダクトである。８は、投射型表示装置１００の内部であって吸気口６の近傍に配置される温度センサ（温度検出手段）である。図３中の矢印Ｗは、投射型表示装置１００の内部に流れるエアフローを示す。

投射型表示装置１００の内部には、制御基板１０（制御部）が設けられている。制御基板１０は、温度センサ８（吸気温度センサ）により検出された温度（検出結果）の取得および記録、計算、排気ファン３、冷却ファン４、および、光源１などの各要素の制御、経過時間の計測などを行う。図６は、制御基板１０（制御部）のブロック図である。本実施例において、制御基板１０は、時間計測手段１１（タイマ）、記憶手段１２（メモリ）、算出手段１３、および、制御手段１４を有する。時間計測手段１１は、ある時刻からの経過時間を計測する。記憶手段１２は、時間計測手段１１により計測された経過時間と、温度センサ８により検出された温度（検出温度）とを関連付けて記憶する。算出手段１３は、記憶手段１２に記憶された２つの検出温度を用いて所定の演算（減算など）を行う。制御手段１４は、温度センサ８による検出温度が基準温度（所定の温度、設定値）よりも高い場合、所定の保護動作（警告表示、光源１の出力低下または強制消灯など）を行う。これらの各要素の詳細については、後述する。

温度センサ８は、冷却に用いられる冷却風の温度を正確に検出する必要がある。このため温度センサ８は、常に外気温を検出することが可能な位置（吸気口６の近傍など）に配置されることが好ましい。例えば、温度センサ８は、冷却ダクト７の中に配置される（冷却ダクト７の壁面を構成する壁に温度センサ８が取り付けられる構成を含む）ことにより、より高精度に冷却に利用される外気の温度を検出することが可能になる。すなわち、冷却ファン４が駆動されることで、吸気口６から侵入した外気が冷却ダクト７の中を通過する際に、外気が温度センサ８の近傍を通過する。このため、冷却に利用される外気（冷却風）の温度を高精度に検出することができる。

一方、光源１は、点灯時において発光部が１０００℃近くなるなど高発熱部位である。光源１の点灯時には、光源１の周囲もその影響を受けて高温になる。このため、排気ファン３を駆動することにより、高温空気を排気口５から投射型表示装置１００の外部へ排気し、投射型表示装置１００の内部に熱がこもることが抑制される。

近年、投射型表示装置は、その用途の多様化により、様々な姿勢で利用される場面が増え、ユーザからも投射型表示装置の姿勢による制約を受けないことが要求されている。ここで、投射型表示装置１００からの投射光が上方へ投射されるように設置された場合（図３において、上方が高い位置になるように設置された場合）について説明する。このような姿勢で投射型表示装置１００を設置すると、温度センサ８は光源１よりも高い位置（重力方向において高い位置）に配置される。

暖まった空気は軽くなり、自然対流で上方へ向かう特性を有する。このため、光源１で暖められた空気は、温度センサ８の近傍に到達する。その結果、本来であれば吸気する外気温度を検出すべき温度センサ８が、投射型表示装置１００の内部の熱の影響を受けて外気温度を誤検出してしまう可能性がある（光源１の影響による温度を外気温度として誤検出する可能性がある）。特に、投射型表示装置１００の使用を停止するために光源１を消灯して冷却ファン４および排気ファン３が停止すると、投射型表示装置１００の内部への新たな外気の導入（吸気）および排熱（排出）が停止する。その結果、前述した自然対流の影響が顕著に現れ、温度センサ８の検出温度が上昇することがある。

図５を参照して、投射型表示装置１００を上方投射する姿勢で設置した場合（図３において、上方が高い位置になるように設置された場合）において、投射型表示装置１００のＯＦＦ／ＯＮ動作による温度センサ８の検出温度について説明する。図５は、温度センサ８の検出温度の説明図である。図５において、縦軸は温度センサ８の検出温度（温度）、横軸は経過時間（時間）をそれぞれ示している。実線Ａは温度センサ８の検出温度、破線Ｂは外気温度をそれぞれ示している。

図５において、時刻Ｓ１は、投射型表示装置１００の電源をオフした時刻である。時刻Ｓ２は、投射型表示装置１００のクーリングダウン動作が終了した時刻である。時刻Ｓ３は、投射型表示装置１００の電源をオンした時刻である。

時刻Ｓ２にてクーリングダウン動作が終了して冷却ファン４および排気ファン３の回転が停止すると、実線Ａで示される温度センサ８の検出温度は、破線Ｂで示される外気温度に対して上昇していく。温度センサ８の検出温度が上昇している状態で、時刻Ｓ３にて再び電源をオンすると、冷却ファン４および排気ファン３が回転を開始する。このため、外気が再導入され、温度センサ８の近傍に外気が流通するようになる。その結果、温度センサ８の検出温度は低下し、外気温度と等しくなる（温度センサ８の検出温度は外気温度に近づく）。

投射型表示装置１００は、その内部に配置された各部品を適正温度に冷却する必要がある。このため、温度センサ８の検出温度が所定の温度（基準温度）を超えた場合、ファン回転数の制御、光源１の出力制御、警告表示、または、光源１の強制消灯などを行うことが一般的である。例えば、環境温度が想定範囲内の上限付近に投射型表示装置１００が設置されて使用された場合を考える。このとき、内部余熱の影響により温度センサ８の検出温度が上昇すると、投射型表示装置１００は、本来であれば不要な光源１の強制消灯などの熱保護処理（保護動作）を行ってしまうことがある。一方、光源１の強制消灯などの保護動作を回避するため、保護動作の実行可否の判定に用いられる所定の温度（基準温度）を余熱影響分だけ高温側へシフトさせる（高い基準温度を設定する）ことが考えられる。しかしこの場合、ユーザの使い方によっては実際に想定外の高温環境で利用することができるため、投射型表示装置１００の内部の各部品にダメージを与えて各部品の寿命が短くなる可能性がある。そこで本実施例において、投射型表示装置１００（制御手段１４）は、温度センサ８により検出された温度（検出温度）の変化に応じて基準温度を変更する。

図１を参照して、本実施例における投射型表示装置１００の制御方法について説明する。図１は、本実施例における制御方法を示すフローチャートである。図１の各ステップは、制御基板１０の各部により実行される。

まずステップＳ１０１において、ユーザの指示（操作）に基づき、制御手段１４は投射型表示装置１００の電源をオンする。続いてステップＳ１０２において、制御手段１４は温度センサ８の検出温度Ｔ１１（第１の時刻（図５中の時刻Ｓ４）に検出された第１の温度）を取得し、記憶手段１２は検出温度Ｔ１１を記憶する。続いてステップＳ１０３において、制御手段１４は時間計測手段１１（制御基板１０に搭載されたタイマ）を用いて所定時間（経過時間）をカウントし、記憶手段１２はその経過時間を記憶する。続いてステップＳ１０４において、ステップＳ１０２から所定時間経過後、制御手段１４は温度センサ８の検出温度Ｔ１２（第１の時刻よりも後の第２の時刻（図５中の時刻Ｓ５）に検出された第２の温度）を取得し、記憶手段１２は検出温度Ｔ１２を記憶する。

続いてステップＳ１０５において、算出手段１３は、ステップＳ１０２にて取得した検出温度Ｔ１１と、ステップＳ１０４にて取得した検出温度Ｔ１２との差（ΔＴ＝Ｔ１１−Ｔ１２）を算出する。この差（算出結果）が正の値である場合（ΔＴ＞０）、ステップＳ１０６に進む。このとき、ファンが駆動してから温度センサ８の検出温度が低下しているため、温度センサ８は、前述のように正確な外気温度を検出していない可能性がある。このため制御手段１４は、ステップＳ１０６において、基準温度として、本来想定すべき温度Ｔｂ１（第１の基準温度）よりも高い温度Ｔａ１（第２の基準温度）を設定する。一方、その差（算出結果）が負の値またはゼロである場合（ΔＴ≦０）、ステップＳ１１１に進む。このとき制御手段１４は、温度センサ８が外気温度を正確に検出していると判定し、基準温度として本来想定すべき温度Ｔｂ１（第１の基準温度）を設定する。本実施例において、算出手段１３は、温度センサ８の検出温度のバラツキや不安定さを考慮して、検出温度に平均化処理を行うことや、ステップＳ１０５の算出結果（差）から所定値を減算する処理を行ってもよい。

続いてステップＳ１０７において、制御手段１４は温度センサ８の検出温度Ｔ１３（第３の時刻に検出された第３の温度）を取得し、記憶手段１２は検出温度Ｔ１３を記憶する。続いてステップＳ１０８において、制御手段１４は、ステップＳ１０６にて設定された温度Ｔａ１（第２の基準温度）と、ステップＳ１０７にて検出された検出温度Ｔ１３とを比較する。検出温度Ｔ１３が温度Ｔａ１よりも大きいか、または検出温度Ｔ１３が温度Ｔａ１と等しい場合（Ｔａ１≦Ｔ１３）、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９において、制御手段１４は警告表示（保護動作）を行う。

一方、検出温度Ｔ１３が温度Ｔａ１よりも小さい場合（Ｔａ１＞Ｔ１３）、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０において、制御手段１４は、時間計測手段１１を用いて、ステップＳ１０６にて温度Ｔａ１を設定してからの経過時間を計測する。温度Ｔａ１を設定してから所定時間が経過した後、ステップＳ１１１に進む。ここで所定時間は、余熱の影響を除去（または十分に低減）するのに必要な時間である。ステップＳ１１１において、制御手段１４は、基準温度を、温度Ｔａ１から温度Ｔｂ１へ変更する。すなわち制御手段１４は、基準温度として温度Ｔａ１（第２の基準温度）を設定した場合、所定時間の経過後に、基準温度を温度Ｔａ１（第２の基準温度）から温度Ｔｂ１（第１の基準温度）へ変更する。

続いてステップＳ１１２において、制御手段１４は温度センサ８の検出温度Ｔ１４（第４の時刻に検出された第４の温度）を取得し、記憶手段１２は検出温度Ｔ１４を記憶する。続いてステップＳ１１３において、制御手段１４は、ステップＳ１１１にて設定された温度Ｔｂ１（第１の基準温度）と、ステップＳ１１２にて検出された検出温度Ｔ１４とを比較する。検出温度Ｔ１４が温度Ｔｂ１よりも大きいか、または検出温度Ｔ１４が温度Ｔｂ１と等しい場合（Ｔｂ１≦Ｔ１４）、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４において、制御手段１４は警告表示（保護動作）を行う。一方、検出温度Ｔ１４が温度Ｔｂ１よりも小さい場合（Ｔｂ１＞Ｔ１４）、ステップＳ１１２に戻り、ステップＳ１１２、Ｓ１１３を繰り返す。

このように本実施例において、制御手段１４は、第１の時刻に検出された第１の温度（Ｔ１１）と、第１の時刻よりも後の第２の時刻に検出された第２の温度（Ｔ１２）との差に応じて、基準温度を変更する。より好ましくは、制御手段１４は、第１の温度が第２の温度よりも小さい場合、基準温度として第１の基準温度（Ｔｂ１）を設定する。一方、制御手段１４は、第１の温度が第２の温度よりも大きい場合、基準温度として、第１の基準温度よりも高い第２の基準温度（Ｔａ１）を設定する。また好ましくは、温度センサ８は、投射型表示装置１００の電源がオンした後（冷却ファン４の駆動後）に第１の温度を検出し、第１の温度を検出した後に第２の温度を検出する。

本実施例によれば、投射型表示装置１００の内部の発熱体からの余熱の影響を除去（十分に低減）して外気温度をより正確に認識することが可能になるため、熱保護動作を適正化することができる。

次に、本発明の実施例２における投射型表示装置について説明する。実施例１では、電源をオンした直後に温度センサ８による検出値（検出温度）を用いた制御を行うが、本実施例では、電源をオフする直前の待機状態において取得した検出値を用いた制御を行う。このような制御によっても実施例１と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例の投射型表示装置は、図３を参照して実施例１にて説明した投射型表示装置１００の構造と同様であるため、その説明は省略する。

図２を参照して、本実施例における投射型表示装置１００の制御方法について説明する。図２は、本実施例における制御方法を示すフローチャートである。図２の各ステップは、制御基板１０の各部により実行される。なお、図２の各ステップに関し、図１と共通の説明については省略する。

まずステップＳ２０１において、ユーザの指示（操作）に基づき、制御手段１４は投射型表示装置１００の電源をオフする。続いてステップＳ２０２において、制御手段１４は温度センサ８の検出温度Ｔ２１（第１の時刻に検出された第１の温度）を取得し、記憶手段１２は検出温度Ｔ２１を記憶する。続いてステップＳ２０３において、ユーザの指示（操作）に基づき、制御手段１４は投射型表示装置１００の電源をオンする。続いてステップＳ２０４において、制御手段１４は温度センサ８の検出温度Ｔ２２（第１の時刻よりも後の第２の時刻に検出された第２の温度）を取得し、記憶手段１２は検出温度Ｔ２２を記憶する。

続いてステップＳ２０５において、算出手段１３は、検出温度Ｔ２１と検出温度Ｔ２２との差（ΔＴ＝Ｔ２１−Ｔ２２）を算出する。この差（算出結果）が正の値である場合（ΔＴ＞０）、ステップＳ２０６に進み、制御手段１４は、基準温度として、温度Ｔｂ２（第１の基準温度）よりも高い温度Ｔａ２（第２の基準温度）を設定する。一方、その差（算出結果）が負の値またはゼロである場合（ΔＴ≦０）、ステップＳ２１１に進み、基準温度として温度Ｔｂ２（第１の基準温度）を設定する。

ステップＳ２０７において、制御手段１４は温度センサ８の検出温度Ｔ２３（第３の時刻に検出された第３の温度）を取得し、記憶手段１２は検出温度Ｔ２３を記憶する。続いてステップＳ２０８において、制御手段１４は、温度Ｔａ２（第２の基準温度）と検出温度Ｔ２３とを比較する。検出温度Ｔ２３が温度Ｔａ２よりも大きいか、または検出温度Ｔ２３が温度Ｔａ２と等しい場合（Ｔａ２≦Ｔ２３）、ステップＳ２０９に進み、制御手段１４は警告表示（保護動作）を行う。

一方、検出温度Ｔ２３が温度Ｔａ２よりも小さい場合（Ｔａ２＞Ｔ２３）、ステップＳ２１０に進み、制御手段１４は、時間計測手段１１を用いて、ステップＳ２０６にて温度Ｔａ２を設定してからの経過時間を計測する。温度Ｔａ２を設定してから所定時間が経過した後、ステップＳ２１１に進み、制御手段１４は、基準温度を、温度Ｔａ２から温度Ｔｂ２へ変更する。すなわち制御手段１４は、基準温度として温度Ｔａ２（第２の基準温度）を設定した場合、所定時間の経過後に、基準温度を温度Ｔａ２（第２の基準温度）から温度Ｔｂ２（第１の基準温度）へ変更する。

続いてステップＳ２１２において、制御手段１４は温度センサ８の検出温度Ｔ２４（第４の時刻に検出された第４の温度）を取得し、記憶手段１２は検出温度Ｔ２４を記憶する。続いてステップＳ２１３において、制御手段１４は、温度Ｔｂ２（第１の基準温度）と検出温度Ｔ２４とを比較する。検出温度Ｔ２４が温度Ｔｂ２よりも大きいか、または検出温度Ｔ２４が温度Ｔｂ２と等しい場合（Ｔｂ２≦Ｔ２４）、ステップＳ２１４に進み、制御手段１４は警告表示（保護動作）を行う。一方、検出温度Ｔ２４が温度Ｔｂ２よりも小さい場合（Ｔｂ２＞Ｔ２４）、ステップＳ２１２に戻り、ステップＳ２１２、Ｓ２１３を繰り返す。

このように本実施例において、温度センサ８は、投射型表示装置１００の電源がオフした後（光源１の消灯後）に第１の温度を検出し、第１の温度を検出してから電源がオンした後に第２の温度を検出する。本実施例によれば、投射型表示装置１００の内部の発熱体からの余熱の影響を除去（十分に低減）して外気温度をより正確に認識することが可能になるため、熱保護動作を適正化することができる。

各実施例の投射型表示装置は、投射型表示装置の姿勢によらず、温度センサの検出温度が、本来の外気温度であるのか、または余熱の影響を受けた偽りの検出温度であるかを判定することができる。このため各実施例によれば、設置姿勢によらず、警告表示や光源の点灯回避などの保護動作を適切に行うことが可能な投射型表示装置を提供することができる。特に、温度検出手段が光源よりも高い位置になるように投射型表示装置が設置される場合に効果的である。

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

例えば、本発明の各実施例においては、前述の制御を行う投射型表示装置について説明したが、本発明はこのような投射型表示装置に限られるものではない。吸気口から外気を吸気する冷却手段と、温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出された温度が基準温度よりも高い場合に保護動作を行う制御手段とを有する投射型表示装置のためのプログラムであってもよい。そして、このプログラムが温度検出手段により検出された温度の変化に応じて基準温度を変更するステップを有している。

４ 冷却ファン（冷却手段）
８ 温度センサ（温度検出手段）
１４ 制御手段
１００ 投射型表示装置

Claims (10)

1. 光源からの光を用いて画像を投射する投射型表示装置であって、
   吸気口から外気を吸気する冷却手段と、
   温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された前記温度が基準温度よりも高い場合に保護動作を行う制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された前記温度の変化に応じて前記基準温度を変更することを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記制御手段は、第１の時刻に検出された第１の温度と、該第１の時刻よりも後の第２の時刻に検出された第２の温度との差に応じて、前記基準温度を変更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。
3. 前記制御手段は、
   前記第１の温度が前記第２の温度よりも小さい場合、前記基準温度として第１の基準温度を設定し、
   前記第１の温度が前記第２の温度よりも大きい場合、前記基準温度として、前記第１の基準温度よりも高い第２の基準温度を設定することを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
4. 前記制御手段は、前記基準温度として前記第２の基準温度を設定した場合、所定時間の経過後に、該基準温度を該第２の基準温度から前記第１の基準温度へ変更することを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
5. 前記温度検出手段は、
   前記投射型表示装置の電源がオンした後に前記第１の温度を検出し、
   前記第１の温度を検出した後に前記第２の温度を検出することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
6. 前記温度検出手段は、
   前記投射型表示装置の電源がオフした後に前記第１の温度を検出し、
   前記第１の温度を検出してから前記電源がオンした後に前記第２の温度を検出することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
7. 前記制御手段は、前記保護動作として警告表示を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
8. 前記制御手段は、前記保護動作として前記光源の出力を下げることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
9. 前記温度検出手段は、前記吸気口の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
10. 前記投射型表示装置は、前記温度検出手段が前記光源よりも高い位置になるように設置されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の投射型表示装置。