JP4266767B2

JP4266767B2 - 投写型映像表示装置

Info

Publication number: JP4266767B2
Application number: JP2003357283A
Authority: JP
Inventors: 太一吉村; 弘一藤原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-10-17
Also published as: JP2005121927A

Description

この発明は、液晶プロジェクタなどの投写型映像表示装置に関する。

従来より、映像の平均的な明るさ（ＡＰＬ：Average Picture level ）に基づいてランプ駆動電力を制御する投写型映像表示装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平３−１７９８８６号公報

ところで、このような映像に基づくランプ調光制御がなされる場合において、ランプ電力が最も高い状態を想定して大きな電力で冷却ファンを駆動していたとすると、ランプ電力が低い状態が長時間続いた場合にはランプの過冷却が生じ、ランプ寿命に悪影響を与えるおそれがある。

この発明は、上記の事情に鑑み、ランプ調光制御でのランプ過冷却を防止することができる投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

この発明の投写型映像表示装置は、光源から出射された光をライトバルブにて光変調して映像投写する投写型映像表示装置において、映像信号に基づいて映像の平均的明るさを示す信号を生成する手段と、装置内の気温を検出する温度センサと、光源及び光源を冷却する冷却ファンを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、映像の平均的明るさを示す信号の出力に基づいて光源を制御すると共に、映像の平均的明るさを示す信号の出力及び温度センサの出力に基づいて冷却ファンを制御し、前記信号が明るい映像の信号の場合には、光源への供給電力を増大させると共に、前記信号が暗い映像の信号の場合には、光源への供給電力を低減させ、前記信号が明るい映像の信号で温度センサの出力が高いほど冷却ファンへの供給電力を増大させると共に、前記信号が暗い映像の信号で温度センサの出力が低いほど冷却ファンへの供給電力を低減させることを特徴とする。

上記の構成であれば、光源への供給電力が増大されるときには冷却ファンへの供給電力を増大する一方、前記光源への供給電力が低減されるときには冷却ファンへの供給電力を低減するので、ランプ調光制御でのランプ過冷却を防止することができる。

前記ファン制御手段は前記光源への供給電力の平均値に対応して冷却ファンへの供給電力を制御するようにしてもよい。また、前記ファン制御手段は冷却ファンへの供給電力の所定時間内の変化量に上限を有しているのがよい。これらの構成により、冷却ファンの音の急激な変化を解消でき、冷却ファンの音が耳障りになるのを防止できる。また、前記ファン制御手段は光源消灯以降の冷却ファンへの供給電力を消灯時点の供給電力を基準に所定量だけ低い値に設定し、この設定の所定時間後に当該設定した供給電力を超える電力で冷却ファンを駆動するのがよい。これにより、消灯後の的確な光源冷却が可能となる。

この発明によれば、ランプ調光制御でのランプ過冷却を防止することができるという効果を奏する。

以下、この発明の実施形態の液晶プロジェクタを図１乃至図３に基づいて説明する。

図１はこの実施形態の３板式液晶プロジェクタを示した図である。光源１における発光部は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ４へと導かれる。

インテグレータレンズ４は一対のレンズ群（フライアイレンズ）４ａ・４ｂから構成されており、個々のレンズ部分が光源１から出射された光を後述する液晶ライトバルブの全面に導くようになっており、光源１において存在する部分的な輝度ムラを平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差を低減する。インテグレータレンズ４を経た光は、偏光変換装置５、及び集光レンズ６を経た後、第１ダイクロイックミラー７へと導かれることになる。

偏光変換装置５は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成されている。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズ４からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路偏光されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜にて反射されてそのまま出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光はその前側（光出射側）に設けてある前記位相差板によってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換されるようになっている。

第１ダイクロイックミラー７は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー７を透過した赤色波長帯域の光は、反射ミラー８にて反射されて光路を変更される。反射ミラー８にて反射された赤色光はレンズ９を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ３１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー７にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー１０に導かれる。

第２ダイクロイックミラー１０は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー１０にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ１１を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ３２に導かれ、これを透過することで光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１０を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー１２、全反射ミラー１３、レンズ１４を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ３３に導かれ、これを透過することで光変調される。

各液晶ライトバルブ３１，３２，３３は、入射側偏光板３１ａ，３２ａ，３３ａと、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと、出射側偏光板３１ｃ，３２ｃ，３３ｃとを備えて成る。

液晶ライトバルブ３１，３２，３３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズム１５によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ１６によって拡大投写され、図示しないスクリーン上に投写表示される。

図２（ａ）は投写型映像表示装置の映像処理系と光源制御系と冷却ファン制御系を示したブロック図であり、同図（ｂ）は光源制御系を機能ブロックによって示した説明図である。映像信号処理回路２３は映像信号を入力して周波数変換（走査線数変換）等の処理を行うと共に、映像信号（Ｙ信号）に基づいてフレーム期間ごとにフレーム映像の平均的な明るさ（ＡＰＬ：Average Picture level ）を示すデータを生成する処理行う。なお、映像信号としてＲＧＢ信号が入力される場合には、ＲＧＢ信号をマトリクス変換してＹデータを生成すればよい。ガンマ補正回路２４は液晶ライトバルブ（ＬＣＤ）の印加電圧−光透過特性に鑑みた補正処理を行い、この補正後の映像信号（映像データ）を液晶ライトバルブに与える（駆動する）。マイコン２５は、同図（ｂ）に示す調光演算ブロックとして機能し、ＡＰＬデータを受け取って調光データを生成する処理を行うと共に、ランプドライバ制御ブロックとして機能し、ランプドライバ２６に調光コマンドを送出する処理を行う。ランプドライバ２６は前記調光コマンドを受け取って光源（ランプ）１の出射光量を制御する。

例えば、ＡＰＬデータは１フレーム期間毎（１Ｖ毎）に生成され、ＡＰＬ平均値は連続する４フレーム期間のＡＰＬデータの平均値とする。ＡＰＬ平均値を読出アドレスとしてテーブルに与えると、当該テーブルから調光データ（例えば３ビットデータとする：０〜７の８段階）が出力される。例えば、映像が最も暗い映像であるとされるとき、調光データは”０００”となり、映像が最も明るい映像であるとされるとき、調光データは”１１１”となる。

ランプドライバ２６における電源部には、例えば、複数の抵抗を直列に接続して各抵抗の接続点に生じる電圧降下にて所望の電圧を取り出せるようにした回路が設けられている。すなわち、各抵抗の各接続点にそれぞれスイッチを接続しておき、どのスイッチをＯＮにするかによって、光源駆動電力を切り替えることができるようになっている。そして、ランプドライバ２６は、例えば、調光コマンドとして”１１１”を受け取ったときには、最大出力ワット（例えば、１３５Ｗ）で光出射を行うように前記スイッチを制御し、また、調光コマンドとして”０００”を受け取ったときには、最小出力ワット（例えば、１００Ｗ）で光出射を行うように前記スイッチを制御するようになっている。勿論、上述した抵抗とスイッチによる電力切換回路に限らず、位相制御やスイッチング電源制御などによって供給電力切換を行う回路を用いてもよいものである。

また、マイコン２５は、ファン制御部として機能し、ファンドライバ２７に制御信号を与える。ファンドライバ２７は与えられた制御信号に基づいて設定したモータ電圧（ファン供給電力）を冷却ファン２８に与える。前記制御信号はランプ供給電力（この実施形態では、ランプ供給電力自体を検出するのではなく、前述した調光コマンドを用いる）と装置内気温を検出する温度センサ２９からの温度データとに応じて生成される。具体的には、図３に示しているように、ファン電圧を気温（前記温度センサ２９の出力）に応じて変化（カーブ）させるが、この変化は、ランプ供給電力（調光コマンド）の相違で異なる。例えば、調光コマンドが”１１１”のとき（１３５Ｗ）は、図３において最も上側の変化Ａが採用され、調光コマンドが”１１０”のとき（１３０Ｗ）は、図３において上から２番目の変化Ｂが採用され、調光コマンドが”０００”のとき（１００Ｗ）は、図３において最も下側の変化Ｈが採用される。このような制御は、例えば、上記の各変化をテーブルとして保持し、調光コマンド及び温度データ値をアドレスとして前記テーブルに与えて当該テーブルからファン電圧ディジタル値を取得し、これをＤ／Ａ変換することによってファン電圧値を得るといった手法を採用すればよい。勿論、このような手法に限定されるものではない。

ところで、ＡＰＬ値の変化が激しい映像の投写時には、ファン電圧も頻繁に変化することになり、ファンの音が耳障りになるおそれがある。これを解消するには、ＡＰＬ値（或いはＡＰＬ平均値）の変化をファン電圧に直に反映するのではなく、ＡＰＬ値（或いはＡＰＬ平均値）の所定期間（例えば、１秒間）の平均値（すなわち、ランプ供給電力の平均値）に基づいてファン電圧を制御するのがよい。また、ＡＰＬ値の変化幅が大きい映像の投写時には、ファン電圧の変化幅も大きくなり、このときもファンの音が耳障りになるおそれがある。そこで、例えば、図３において最も下側の変化Ｈが採用されている状態（調光コマンド”０００”）で、調光コマンドが”１１１”に変化したとき、いきなり図３において最も上側の変化Ａが採用されてしまうのを回避するように、冷却ファン２８への供給電力の所定時間内の変化量に上限を設ける。具体的には、１段階ずつ隣の変化に移行することとして各段階を例えば０．５秒間維持する制御を行えば、上記の場合には、４秒間かけて最も上側の変化Ａが採用されることになり、ファン音の急激な変化を回避することができる。

また、通常、ランプ消灯後も冷却ファン２８を暫く回転させる制御が行われるが、この場合、光源（ランプ）１の過冷却を防止するために、冷却ファン２８を所定時間低速モードで回転させた後に高速モードに切り替えて所定時間回転させることが考えられる。しかしながら、ランプ消灯時点の映像が明るかった場合と暗かった場合とで消灯間際のランプ供給電力は異なっており、単一の低速モード回転では的確な冷却が行えない。そこで、前述した図３の段階（変化）のそれぞれについて消灯時低速モードを設定する。具体的には、消灯間際のファン電圧の例えば８０％の電圧にて低速モードを実行し、その後に当該電圧よりも高い電圧（最高ファン電圧としてもよい）にて高速モードを実行するといった方法、或いは、消灯間際のファン電圧（消灯間際に採用していた変化（カーブ））の一段階下或いは二段階下等の変化（カーブ）を採用して低速モードとし、その後に当該電圧よりも高い電圧（最高ファン電圧としてもよい）にて高速モードを実行するといった方法を採用すればよい。

なお、以上の実施形態では、液晶表示パネルを用いた３板式の液晶プロジェクタを示したが、他の映像光生成系を備える投写型映像表示装置においても本発明を適用できるものである。

この発明の実施形態の液晶プロジェクタの光学系を示した構成図である。同図（ａ）は液晶プロジェクタ映像処理系及び光源制御系及びファン制御系を示したブロック図であり、同図（ｂ）は光源制御系を機能ブロックによって示した説明図である。ランプ電力をパラメータとして気温とファン電圧との関係を示したグラフである。

符号の説明

１光源
２３映像信号処理回路
２４ガンマ補正回路
２５マイコン（マイクロコンピュータ）
２６ランプドライバ
２７ファンドライバ
２８冷却ファン
２９温度センサ
３１，３２，３３液晶ライトバルブ

Claims

光源から出射された光をライトバルブにて光変調して映像投写する投写型映像表示装置において、映像信号に基づいて映像の平均的明るさを示す信号を生成する手段と、装置内の気温を検出する温度センサと、光源及び光源を冷却する冷却ファンを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、映像の平均的明るさを示す信号の出力に基づいて光源を制御すると共に、映像の平均的明るさを示す信号の出力及び温度センサの出力に基づいて冷却ファンを制御し、前記信号が明るい映像の信号の場合には、光源への供給電力を増大させると共に、前記信号が暗い映像の信号の場合には、光源への供給電力を低減させ、前記信号が明るい映像の信号で温度センサの出力が高いほど冷却ファンへの供給電力を増大させると共に、前記信号が暗い映像の信号で温度センサの出力が低いほど冷却ファンへの供給電力を低減させることを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項１に記載の投写型映像表示装置において、前記ファン制御手段は前記光源への供給電力の平均値に対応して冷却ファンへの供給電力を制御することを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項１又は請求項２に記載の投写型映像表示装置において、前記ファン制御手段は冷却ファンへの供給電力の所定時間内の変化量に上限を有していることを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記ファン制御手段は光源消灯以降の冷却ファンへの供給電力を消灯時点の供給電力を基準に所定量だけ低い値に設定し、この設定の所定時間後に当該設定した供給電力を超える電力で冷却ファンを駆動することを特徴とする投写型映像表示装置。