以下に図面を参照しながら、本発明に係る投射装置及び冷却制御方法の好適な実施形態を説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値及び外観構成等は、本発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本発明に直接関係のない要素は詳細な説明及び図示を省略している。
(実施の形態1)
<プロジェクタ装置1の外観>
図1は、実施の形態1に係る投射装置(プロジェクタ装置)1の外観の例を示す図である。図1(a)はプロジェクタ装置1を操作部が設けられる第1面側から見た斜視図、図1(b)はプロジェクタ装置1を操作部と対向する側の第2面側から見た斜視図である。プロジェクタ装置1は、ドラム部10と基台20とを備える。ドラム部10は基台20に対して回転駆動が可能な回転体である。そして、基台20がそのドラム部10を回転可能に支持する支持部や、ドラム部10の回転駆動制御や画像処理制御等の各種制御を行う。
ドラム部10は、基台20の一部である側板部21aおよび21bの内側に設けられた、ベアリング等などからなる、図示しない回転軸によって回転駆動可能に支持される。ドラム部10の内部には、光源と、光源から射出された光を画像データに従い変調する表示素子と、表示素子を駆動する駆動回路と、表示素子で変調された光を外部に投射する光学系を含む光学エンジン部と、光源などを冷却するためのファンなどによる冷却手段とが設けられている。
ドラム部10には、窓部11および13が設けられる。窓部11は、上述した光学系の投射レンズ12から投射された光が外部に照射されるように設けられる。窓部13は、例えば赤外線や超音波などを利用して被投射媒体までの距離を導出する距離センサが設けられる。また、ドラム部10には、ファンによる放熱のための吸排気を行う吸排気口22aを備えている。
基台20の内部には、回路部の各種基板や電源部、ドラム部10を回転駆動するための駆動部などが設けられている。なお、この駆動部によるドラム部10の回転駆動については、後述する。
基台20の第1面側には、ユーザがこのプロジェクタ装置1を制御するための各種操作を入力するための操作部14と、ユーザが図示しないリモートコントロールコマンダを使用してこのプロジェクタ装置1を遠隔制御する際の、リモートコントロールコマンダから送信された信号を受信する受信部15とが設けられている。操作部14は、ユーザの操作入力を受け付ける各種操作子や、このプロジェクタ装置1の状態を表示するための表示部などを有している。
従来のプロジェクタ装置では、回路部を有する筐体をドラム部の横に並列配置した構成となっており、操作部は筐体に設けなければならないため、必然的に操作部の位置は、ドラム部の横方向の位置に限定されてしまい、ユーザによる操作性が悪い。
これに対し本実施の形態では、回路部が搭載された基板301を有する基台20の上に、光学系を有する回転可能なドラム部10を設け、操作部14を下側の基台20に設けた構成としているので、従来のプロジェクタ装置に比べ、ユーザは所望の位置から操作部14を操作することが可能となり操作性が良好となっている。
基台20の操作面側および操作部面側と対向する面側には、それぞれ吸排気口16aおよび16bが設けられ、ドラム部10の吸排気口が基台20側を向いている場合の吸排気を妨げないようにし、ドラム部10内の放熱効率を上げている。また、基台20の側面に設けられる吸排気口17は、回路部の放熱のための吸排気を行う。
<ドラム部10の回転駆動>
図2は、基台20に設けられた駆動部32によるドラム部10の回転駆動について説明するための図である。図2(a)は、ドラム部10のカバーなどを取り去った状態のドラム30と、基台20に設けられた駆動部32の構成を示す図である。ドラム30には、上述の窓部11に対応する窓部34と、窓部13に対応する窓部33とが設けられている。ドラム30は回転軸36を有し、この回転軸36により、支持部31aおよび31bに設けられた、ベアリングを用いた軸受け37に対して回転駆動可能に取り付けられる。
ドラム30の一方の面には、円周上にギア35が設けられている。支持部31bに設けられた駆動部32により、ギア35を介してドラム30が回転駆動される。ギア35の内周部の突起46aおよび46bは、ドラム30の回転動作の始点ならびに終点を検出するために設けられる。
図2(b)は、ドラム30および基台20に設けられた駆動部32の構成をより詳細に示すための拡大図である。駆動部32は、モータ40を有すると共に、モータ40の回転軸により直接駆動されるウォームギア41、ウォームギア41による回転を伝達するギア42aおよび42b、ならびに、ギア42bから伝達された回転をドラム30のギア35に伝達するギア43を含むギア群を有する。このギア群によりモータ40の回転をギア35に伝達することで、ドラム30をモータ40の回転に応じて回転させることができる。モータ40としては、例えば駆動パルスにより所定角度毎の回転制御を行うステッピングモータを適用することができる。
支持部31bに対して、フォトインタラプタ51aおよび51bが設けられる。フォトインタラプタ51aおよび51bは、それぞれ、ギア35の内周部に設けられる突起46bおよび46aを検出する。フォトインタラプタ51aおよび51bの出力信号は、後述する回転制御部104に供給される。本実施の形態では、フォトインタラプタ51aに突起46bが検出されることで、回転制御部104は、ドラム30の姿勢が回転動作の終点に達した姿勢であると判断する。また、フォトインタラプタ51bに突起46aが検出されることで、回転制御部104は、ドラム30の姿勢が回転動作の始点に達した姿勢であると判断する。
以下、フォトインタラプタ51bに突起46aが検出される位置から、フォトインタラプタ51aに突起46bが検出される位置まで、ドラム30の円周における長さが大きい方の弧を介してドラム30が回転する方向を、正方向とする。すなわち、ドラム30の回転角は、正方向に向けて増加する。
なお、実施形態では、フォトインタラプタ51bが突起46aを検出する検出位置と、フォトインタラプタ51aが突起46bを検出する検出位置との間の回転軸36を挟む角度が270°になるように、フォトインタラプタ51aおよび51b、ならびに、突起46aおよび46bがそれぞれ配される。
例えば、モータ40としてステッピングモータを適用した場合、フォトインタラプタ51bによる突起46aの検出タイミングと、モータ40を駆動するための駆動パルス数とに基づき、ドラム30の姿勢を特定し、ドラム部10の回転角度、すなわち投射レンズ12による投射角度を、後述する角度導出部116で求めている。投射角度の導出の詳細については後述する。
なお、モータ40は、ステッピングモータに限らず、例えばDCモータを適用することもできる。この場合、例えば、図2(b)に示されるように、ギア43に対して同一軸上にギア43と共に回転するコードホイール44を設けると共に、支持部30bに対してフォトリフレクタ50aおよび50bを設け、ロータリエンコーダを構成する。フォトリフレクタ50aおよび50bは、例えば後述する角度導出部116に供給される。
コードホイール44は、例えば、半径方向に位相が異ならされる透過部45aおよび反射部45bが設けられる。フォトリフレクタ50aおよび50bにより、コードホイール44からのそれぞれの位相の反射光を受光することで、ギア43の回転速度と回転方向とを検出できる。そして、これら検出されたギア43の回転速度および回転方向に基づいてドラム30の回転速度および回動方向が導出される。導出されたドラム30の回転速度および回動方向と、フォトインタラプタ51aによる突起46bの検出結果とに基づき、ドラム30の姿勢を特定することができる。
<プロジェクタ装置1の内部構成>
次に、プロジェクタ装置1の内部構造について説明する。図3は、プロジェクタ装置1の内部構造を説明するための断面図である。本実施の形態のプロジェクタ装置1では、ドラム部10内部に、光源111と、投影レンズ12と、表示素子114と、ミラー113と、光源111と、放熱部材としてのヒートパイプ61およびフィン62からなるヒートシンクと、ファン60とが設けられている。
ここで、投影レンズ12と、表示素子114と、ミラー113とは、光源111から射出された光を投影対象の画像データに基づいて変調してプロジェクタ装置1の外部に投射する光学機構としての光学エンジン部を構成する。
図3に示すように、吸排孔22aは、投射レンズ12による光の投射方向から上方へ90°の角度でドラム部10の周面に設けられている。吸排孔22bは、投射レンズ12による光の投射方向から下方へ90°の角度で吸排孔22aと対称に、ドラム部10の周面に設けられている。
なお、吸排孔22a、吸排孔22bの位置は、ドラム部10の中心位置の回転軸に対して対称となるように設け、効率的な吸排気のエアーフローが得られる配置であれば上記投射方向から上下へ90°の角度に限定されるものではない。
投射レンズ12は、その光軸が、ドラム部10の中心位置の回転軸を通り、かつドラム部10外周の2つの吸排孔22a,22bの各中心を結ぶ線分と垂直となるように、ドラム部10の外周に向けて配置されている。表示素子114、ミラー113は、投射レンズ12の光軸に沿ってドラム部10の中心位置よりドラム部10の径方向に配置されている。
以下の説明において、表示素子114は、透過型液晶表示素子であり、例えば水平1280画素×垂直800画素のサイズを有するものとする。勿論、表示素子114のサイズはこの例に限定されるものではない。表示素子114は、図示されない駆動回路によって駆動され、RGB各色の光束を画像データに従いそれぞれ変調して反射させ、射出する。表示素子114から射出された、画像データに従い変調されたRGB各色の光束は、図示されない光学系を介して投射レンズ12に入射され、プロジェクタ装置1の外部に投射される。
なお、表示素子114は、例えばLCOS(Liquid Crystal on Silicon)を用いた反射型液晶表示素子、あるいは、DMD(Digital Micromirror Device)で構成してもよい。その場合、適用する表示素子に応じた光学系及び駆動回路でプロジェクタ装置を構成するものとする。
投射レンズ12は、組み合わされた複数のレンズと、制御信号に応じてレンズを駆動するレンズ駆動部とを有する。例えば、レンズ駆動部は、窓部13に設けられた距離センサからの出力信号に基づき測距された結果に従い投射レンズ12に含まれるレンズを駆動して、フォーカス制御を行う。また、レンズ駆動部は、後述する操作部14から供給されるズーム命令に従いレンズを駆動して画角を変化させ、光学ズームの制御を行う。この場合、投射レンズ12により投射される光束の画角が、光軸を中心に拡大・縮小(増加・減少)されることで、投射される画像の画角が変更される。
光源111は、略直線形状のヒートパイプ61に接続され、投射レンズ12と反対側に位置する端部に、ミラー113に向けて光を射出する向きに装着されている。
ヒートパイプ61およびフィン62からなるヒートシンクは、光軸と吸排孔22aの間に配置されている。ヒートパイプ61には、放熱効率を向上させるための複数のフィン62が設けられている。
ヒートパイプ61とドラム部10外周の吸排孔22aの間には、ファン60が配置されており、ファン60の羽根部が吸排孔22aに向いた状態となっている。このため、ファン60は、吸排孔22aから空気を吸引して排気孔22bに排気し、あるいは、吸排孔bから空気を吸引して吸排孔22aへ排気することが可能となっている。
図3に示すように、基台20の内部には、各種制御や画像処理等を行う回路部が搭載された複数の基板301が設けられている。そして、基台20は、基台20の上壁面とドラム部10の外周面とで形成される空隙70を設けた状態で、ドラム部10を回転可能に支持している。
この空隙70は、後述するプロジェクタ装置1の放熱制御処理において、ダクトの役割を果たす。すなわち、ドラム部10の吸排孔22a及び22bから排気された熱風が、この空隙70内を流れて基台20の吸排孔16aないし16bから排気される。このとき、基台20の上壁面により、この放熱制御処理に伴なうドラム部10の吸排孔22a及び22bから排気された熱風が、基台20の内部に流入し、内部の基板301に影響を及ぼすことを防止することができる。また、空隙70は、吸排孔16a、16bから取り込んだ外部の空気を、吸排孔22a,22bを通じてドラム部10の内部へ供給する際の通路ともなる。以下では、この空隙70をダクト70という場合もある。
上述したとおり、本実施の形態では、ユーザの操作性の向上のため、操作部14を有する基台20の上にドラム部10を回転可能に設けており、このため、ドラム部10と基台20との間に空隙70を設けている。そして、この空隙によって、ドラム部10の放熱と基台20との放熱を独立に行っている。すなわち、ドラム部10では、基台20とは独立に、吸排孔22aもしくは22bと空隙70との重複の割合に応じてファン60の回転数を制御して放熱効率を向上させることが可能となる一方、基台20では、ドラム部10の放熱処理とは別個に放熱効率を向上させることが可能となる。
ドラム部10の外壁と基台20の上壁面との間隔、つまりこの空隙は3mm以下となっている。そして、この空隙70は、ドラム部10及び基台20の上壁面、そして多数の小径の孔からなる吸排孔16a及び16bを有する壁面に囲まれている。このため、ドラム体10の回転駆動中にユーザが誤ってドラム体10と基台20との間に指を挿入してしまうことを防止することができる。
<ドラム部10の姿勢>
上述のような構成において、ドラム部10を回転させることによるドラム部10の姿勢について説明する。図4−1、図4−2は、ドラム部10の姿勢を説明するための図である。
本実施の形態では、ドラム部10の初期姿勢を、投射レンズ12による投射方向が鉛直方向を向いている姿勢とする。そして、この初期姿勢での投射レンズ12の位置を基準位置と呼ぶ。したがって、初期姿勢では、投射レンズ12が完全に基台20に隠れている。図4−1(a)は、初期姿勢のドラム部10の状態を示す。本実施の形態では、この初期姿勢においてフォトインタラプタ51bに突起46aが検出され、後述する角度導出部116により、ドラム30が回転動作の始点に達していると判断される。
なお、以下では、特に記載のない限り、「ドラム部10の方向」および「ドラム部10の回転角度」がそれぞれ「投射レンズ12による投射方向」および「投射レンズ12による投射角度」と同義であるものとする。また、投射角度は、上記初期姿勢での投影レンズ12の基準位置からの回転角度である。
プロジェクタ装置1が起動されると、ドラム部10が第1面側を向くように、駆動部32がドラム部10の回転を開始する。その後、ドラム部10は、吸排孔22bがダクト70との重複を開始し、ダクト70と重複する吸排孔22bの面積が徐々に増加していく状態となる。このときのドラム部10の姿勢を第1姿勢といい、図4−1(b)に示す。
さらに、ドラム部10が回転すると、ドラム部10の方向すなわち投射レンズ12による投射方向が第1面側において水平になる位置となる。投射レンズ12による投射方向が第1面側において水平になった場合の投射レンズ12の基準位置からの投射角度は90°である。このときのドラム部10の姿勢を第2姿勢と呼び、図4−1(c)に示す。図4−1(c)に示すように、第2姿勢では、吸排孔22bは完全にダクト70と重複した状態となる。
ドラム部10は回転して第2姿勢となったときに一旦回転を停止する。ユーザによる操作部14の操作によって光源を点灯させ、ドラム部10において、光源から射出された光が、駆動回路により駆動された表示素子により、プロジェクタ装置1入力された画像データに従い変調されて光学系に入射される。そして、画像データに従い変調された光が、投射レンズ12から水平方向に投射され、スクリーンや壁面などの非投射媒体に照射される。
ユーザが操作部14を操作することで、画像データによる投射レンズ12からの投射を行ったまま、回転軸36を中心に、ドラム部10をさらに回転させることができる。ドラム部10が第2姿勢から正方向にさらに回転すると、基準位置からの投射角度が約135°となったときに、吸排孔22bがダクト70と重複しなくなり、ダクト70と重複する吸排孔22bの面積が徐々に減少していく状態となる。このときのドラム部10の姿勢を第3姿勢とよび、図4−1(d)に示す。
ドラム部10が第3姿勢から正方向にさらに回転すると、基準位置からの投射角度が約160°となったときに、吸排孔22bがダクト70と完全に重複しなくなった状態となる。このときのドラム部10の姿勢を第4姿勢とよび、図4−1(e)に示す。
ドラム部10が第4姿勢から正方向にさらに回転すると、基準位置からの投射角度が180°となり、投射レンズ12からの光を垂直上向きに投射させることができる。このときのドラム部10の姿勢を第5姿勢と呼び、図4−1(f)に示す。第5姿勢では、図4−1(f)にように、吸排孔22bがダクト70と完全に重複しない状態となっている。
ドラム部10が第5姿勢から正方向にさらに回転すると、基準位置からの投射角度が約200°となったときに、吸排孔22aの端部がダクト70との重複を開始し、ダクト70と重複する吸排孔22aの面積が徐々に増加していく状態となる。このときのドラム部10の姿勢を第6姿勢とよび、図4−2(g)に示す。
ドラム部10が第6姿勢から正方向にさらに回転すると、基準位置からの投射角度が約225°となったときに、吸排孔22aがダクト70と重複しなくなり、ダクト70と重複する吸排孔22aの面積が徐々に減少していく状態となる。このときのドラム部10の姿勢を第7姿勢とよび、図4−2(h)に示す。
ドラム部10が第7姿勢から正方向にさらに回転すると、基準位置からの投射角度が270°となる。この場合、投射レンズ12は、操作部14が設けられる第1面側に対向する、第2面側を向くことになる。このときのドラム部10の姿勢を第8姿勢と呼び、図4−2(i)に示す。第8姿勢では、フォトインタラプタ51aに突起46bが検出され、後述する角度導出部116により、ドラム30の回転動作の終点に達したと判断される。
詳細は後述するが、本実施形態によるプロジェクタ装置1は、投射を行ったまま、例えば図4−1(a)〜図4−2(i)に示されるようにしてドラム部10を回転させることで、投射レンズ12による投射角に応じて、画像データの投射領域を移動させることができる。また、投射された画像の内容および当該投射された画像の被投射媒体における投射位置の変化と、入力された画像データに係る全画像領域における投射する画像として切り出された画像領域の内容および位置の変化とを対応させるようにしてもよい。したがって、ユーザは、入力画像データに係る全画像領域中のどの領域が投射されているかを、投射された画像の被投影媒体における位置に基づき直感的に把握することができると共に、投射された画像の内容を変更する操作を直感的に行うことができる。
また、光学系は、光学ズーム機構を備えており、操作部14に対する操作により、投射画像が被投射媒体に投射される際の大きさを拡大・縮小することができる。なお、以下では、この光学系による投射画像が被投射媒体に投射される際の大きさの拡大・縮小を、単に「ズーム」ということもある。例えば、光学系がズームを行った場合、投射画像は、そのズームが行われた時点の光学系の光軸を中心に拡大・縮小されることになる。
ユーザがプロジェクタ装置1による投射画像の投射を終了し、操作部14の「終了ボタン」を操作する等してプロジェクタ装置1を停止させると、先ず、ドラム部10が初期姿勢に戻るように回転制御される。ドラム部10が鉛直方向を向き、初期姿勢に戻ったことが検出されると、光源が消灯され、光源の冷却に要する所定時間経過の後、電源がOFFとされる。ドラム部10を鉛直方向に向けてから電源をOFFとすることで、非使用時に投射レンズ12面が汚れるのを防ぐことができる。
<プロジェクタ装置1の機能的構成>
次に、上述したような、本実施の形態に係るプロジェクタ装置1の各機能ないし動作を実現するための構成について説明する。図5は、プロジェクタ装置1の機能的構成を示すブロック図である。
図5に示すように、プロジェクタ装置1は、光学エンジン部110と、ファン60と、回転機構部115と、角度導出部116と、画像処理部103と、回転制御部104と、ファン制御部130とを備えている。ここで、画像処理部103、回転制御部104,ファン制御部130、角度導出部116は、回路部として基台20の基板301に搭載される。
光学エンジン部110は、上述したとおり、光源111、ミラー113、表示素子114および投射レンズ12を含む。
上述したように、光学エンジン部110は、回転機構部115により基準位置からの投射角度0°〜270°の回転を可能とされたドラム部10内に設けられる。回転機構部115は、図2を用いて説明した駆動部32と、ドラム部10側の構成であるギア35とを含み、モータ40の回転を利用してドラム部10を所定に回転させる。
回転制御部104は、回転機構部115から、フォトインタラプタ51aおよび51bの出力信号を受信する。そして、回転制御部104は、フォトインタラプタ51aに突起46bが検出された旨の出力信号により、ドラム部10の姿勢が回転動作の終点に達した姿勢であると判断する。また、回転制御部104は、フォトインタラプタ51bに突起46aが検出された旨の出力信号により、ドラム部10の姿勢が回転動作の始点に達した姿勢、すなわち初期姿勢であると判断する。この場合、回転制御部104は、初期姿勢である旨を示す検知信号を、角度導出部116に送出する。また、回転制御部104は、ドラム部10が回転している旨の回転指示情報を画像処理部103に供給する。
画像処理部103は、供給された回転指示情報に基づき、入力された投射対象の画像データの歪補正等の画像処理を行い、表示素子114へ投射するための画像データを出力する。
角度導出部116は、回転制御部104からの初期姿勢である旨の検知信号と、モータ40から逐次送出される駆動パルス数を受信する。そして、角度導出部116は、初期姿勢の旨の検知信号を受信した時点からの駆動パルス数をカウントして、カウントした駆動パルス数から、初期姿勢からのドラム部10の回転角度、すなわち投射レンズ12の基準位置からの投射角度を導出する。
より具体的には、角度導出部116は、駆動パルス数と基準位置からの投射角度とを予め対応付けて記憶しており、カウントした駆動パルス数に対応する投射角度を、初期姿勢からの現在の投射角度として導出する。
ファン制御部130は、ファン60の駆動を制御する。ファン制御部130は、風量制御部131を備えている。風量制御部131は、角度導出部116で検出された、投射レンズ12の基準位置からの投射角度から、吸排孔22aもしくは22bのダクト70に対する位置関係を判断し、吸排孔22aもしくは22bのダクト70に対する位置関係から、ファン60の送風の風量を制御する。風量制御部131は、ファン60に対する駆動電圧を変化させることにより、ファンの回転速度を変化させ、これにより、送風の風量を制御する。すなわち、風量制御部131は、電圧を高くすることで、ファン60の回転速度を増加させて、これにより風量を増加させる。一方、風量制御部131は、電圧を低くすることで、ファン60の回転速度を減少させて、これにより風量を減少させる。
本実施の形態の風量制御部131は、角度導出部116で導出された投射角度から、ドラム部10が、吸排孔22aもしくは22bがダクト70と重なる位置の姿勢であると判断した場合には、ダクト70に重なる吸排孔22a,22b面積に比例してファン60の回転速度を速くして風量を多くするように、ファン60の駆動電圧を高い電圧に設定する。
より具体的には、風量制御部131は、投射角度から、吸排孔22aもしくは22bが全範囲でダクト70と重なる、すなわち吸排孔22aもしくは22bがダクト70と完全に収容された位置の姿勢であると判断した場合には、ファン60の回転速度を最高速度にして風量を最大にするように、ファン60の駆動電圧を最高電圧に設定する。
そして、風量制御部131は、投射角度から、ダクト70と重なる吸排孔22a,22b面積が徐々に狭くなっていくと判断した場合には、ファン60の回転速度を徐々に低速にして風量を小さくするように、ファン60の駆動電圧を徐々に低い電圧に設定する。この場合、風量制御部131は、ファン60の駆動電圧を、連続的に徐々に低くする他、段階的に徐々に低くするように構成してもよい。
また、風量制御部131は、吸排孔22aもしくは22bの全範囲でダクト70と重ならない位置の姿勢である場合には、ファン60の回転速度を最低速度にして風量を最小にするように、ファン60の駆動電圧を最低電圧に設定する。
そして、風量制御部131は、投射角度から、ダクト70に重複する吸排孔22a,22b面積が徐々に広くなっていくと判断した場合には、ファン60の回転速度を徐々に高速にして風量を大きくするように、ファン60の駆動電圧を徐々に高い電圧に設定する。この場合、風量制御部131は、ファン60の駆動電圧を、連続的に徐々に高くする他、段階的に徐々に高くするように構成してもよい。
ここで、投射角度と、吸排孔22a、22bとダクト70の重複の状態(位置関係)と対応は、角度・重複状態対応表データとして予め風量制御部131に設定されている。吸排孔22a、22bとダクト70とが重ならない場合を「重複なし」、吸排孔22a、22bとダクト70とが一部の範囲で重なる場合を「一部重複」、吸排孔22a、22bの全範囲がダクト70に収容される(重複する)場合を「完全重複」と呼ぶと、図3に示す構造の本実施の形態では、投射角度と重複範囲は以下の角度・重複状態対応表データに示すような対応関係にある。風量制御部131は、角度導出部116から送出された投射角度から、下記の角度・重複状態対応表データを参照して、ドラム部10の吸排孔22a、22とダクト70の重複の状態を判断して、上記風量制御を行っている。
投射角度の範囲 :重複の状態
投射角度0°(初期姿勢)〜約10°(第1姿勢):重複なし
約10°(第1姿勢)〜約20° :一部重複
約20°〜約135°(第3姿勢) :完全重複
約135°(第3姿勢)〜約160°(第4姿勢):一部重複
約160°(第4姿勢)〜約200°(第6姿勢):重複なし
約200°(第6姿勢)〜約225°(第7姿勢):一部重複
約225°(第7姿勢)〜270°(第7姿勢) :完全重複
次に、プロジェクタ装置1の放熱制御処理について説明する。プロジェクタ装置1は、ドラム部10の回転駆動による投射方向の変更に応じて、放熱効率を適切なものにする制御を行うことができる。図6は、プロジェクタ装置1によるこの放熱制御処理の手順を示すフローチャートである。
角度導出部116は、上述のように、ドラム部10の回転による、初期姿勢からの投射レンズ12の角度の変化量を、基準位置からの投射角度として導出し、検出された投射角度をファン制御部130の風量制御部131に入力する(ステップS11)。
そして、風量制御部131は、投射角度が、吸排孔22a若しくは22bとダクト70が重複しない角度範囲に含まれる範囲であるか否かを、角度・重複状態対応表データを参照して判断する(ステップS12)。そして、投射角度が、吸排孔22a若しくは22bとダクト70が重複しない角度範囲に含まれると判断された場合には(ステップS12:Yes)、風量制御部131はファン60の駆動電圧を設定可能な最低電圧に設定し(ステップS13)、ファン60の回転速度を最低速度まで減少させて、風量を最低とする。
吸排孔22a若しくは22bとダクト70が重複しないような投射角度の場合には、ファン60は、外部の空気をすべて、ダクト70を介さずに直接、吸排孔22aもしくが22bからドラム部10の内部へ吸い込んで、他方の吸排孔22bもしくが22aから排気させることになる。このため、ファン60による風量は最小風量としている。
そして、ファン制御部130は、投射の停止指示の有無を判断し(ステップS22)、投射停止指示がなければ(ステップS22:No)、ステップS11へ戻る。
ステップS12で、投射角度が、吸排孔22a若しくは22bとダクト70が重複しない角度範囲に含まれない、すなわち、吸排孔22a若しくは22bとダクト70が重複する角度範囲に含まれると判断された場合には(ステップS12:No)、風量制御部131は、投射角度が、吸排孔22a若しくは22bとダクト70が完全に重複する角度範囲、すなわち、吸排孔22a若しくは22bの全範囲がダクト70に収容される角度範囲に含まれるか否かを角度・重複状態対応表データを参照して判断する(ステップS14)。
そして、投射角度が、吸排孔22a若しくは22bとダクト70が完全重複する角度範囲に含まれると判断された場合には(ステップS14:Yes)、風量制御部131はファン60の駆動電圧を設定可能な最高電圧に設定し(ステップS15)、ファン60の回転速度を最高速度まで増加して、風量を最高とする。そして、ファン制御部130は、投射の停止指示の有無を判断し(ステップS22)、投射停止指示がなければ(ステップS22:No)、ステップS11へ戻る。
吸排孔22a若しくは22bの全範囲がダクト70に収容されるような投射角度の場合には、プロジェクタ装置1の外部の空気が、ダクト70の吸排口16a,16bからプロジェクタ装置1の内部に入り、ダクト70を通過し、吸排孔22aもしくは22bからドラム部10の内部へ吸い込まれ、他方の吸排孔22bもしくは22aから排気させる必要がある。このため、ファン60による風量は、通常より大きくする必要があり、本実施の形態では、最大風量としている。
ステップS14で、投射角度が、吸排孔22a若しくは22bとダクト70が完全重複する角度範囲に含まれないと判断された場合には(ステップS14:No)、吸排孔22a若しくは22bの一部の範囲がダクト70に重複していることを示す。このため、風量制御部131は、前回判断時の投射角度から、吸排孔22a若しくは22bのダクト70と重複する面積が前回判断時から増加しているか否かを、今回の投射角度と前記判断時の投射角度とから、角度・重複状態対応表データを参照して判断する(ステップS16)。
そして、前回判断時の投射角度から、吸排孔22a若しくは22bのダクト70と重複する面積が前回判断時から増加していると判断された場合には(ステップS16:Yes)、風量制御部131はファン60の駆動電圧を増加して、風量を増加させる(ステップS17)。そして、ファン制御部130は、投射の停止指示の有無を判断し(ステップS22)、投射停止指示がなければ(ステップS22:No)、ステップS11へ戻る。
吸排孔22a若しくは22bのダクト70と重複する面積が増加している場合には、外部から取り入れる空気に比べてダクトを介して取り入れる空気の量が次第に多くなるため、前回より大きな風量が必要となってくる。このため、風量制御部131は、ファン60の駆動電圧を徐々に増加していき、風量を徐々に大きくしている。
ステップS16で、前回判断時の投射角度から、吸排孔22a若しくは22bのダクト70と重複する面積が前回判断時から増加していないと判断された場合には(ステップS16:No)、風量制御部131は、前回判断時の投射角度から、吸排孔22a若しくは22bのダクト70と重複する面積が前回判断時から減少しているか否かを、今回の投射角度と前記判断時の投射角度とから、角度・重複状態対応表データを参照して判断する(ステップS18)。
そして、前回判断時の投射角度から、吸排孔22a若しくは22bのダクト70と重複する面積が前回判断時から減少していると判断された場合には(ステップS18:Yes)、風量制御部131はファン60の駆動電圧を減少して、風量を減少させる(ステップS19)。そして、ファン制御部130は、投射の停止指示の有無を判断し(ステップS22)、投射停止指示がなければ(ステップS22:No)、ステップS11へ戻る。
吸排孔22a若しくは22bのダクト70と重複する面積が減少している場合には、ダクト70から取り入れる空気に比べて外部から直接取り入れる空気の量が次第に多くなっているため、前回ほど大きな風量は必要としない。このため、風量制御部131は、ファン60の駆動電圧を徐々に減少していき、風量を徐々に小さくしている。
ステップS18で、前回判断時の投射角度から、吸排孔22a若しくは22bのダクト70と重複する面積が前回判断時から減少していないと判断された場合には(ステップS18:No)、ファン制御部130は、投射の停止指示の有無を判断し(ステップS22)、投射停止指示がなければ(ステップS22:No)、ステップS11へ戻る。
ここで、ステップS22で、投射停止指示があった場合には(ステップS22:Yes)、風量制御部131は、風量制御の処理を終了する。
以下、本実施の形態のドラム部10の回転に即した風量制御について説明する。図7から図16は、0°から270°までの投射レンズ12の投射角度の変更に基づく投射姿勢毎の放熱に係る空気の流れを説明するための図である。
図7は、プロジェクタ装置1の電源がオフになっているとき、又はプロジェクタ装置1がいわゆる待機状態にあるときの投射姿勢を表す図である。なお、厳密には、このときプロジェクタ装置1は投射を行っていないが、便宜上この状態も投射姿勢と呼び、この状態のときを投射レンズ12の基準位置からの投射角度を0°として以下説明する。また、上述の通り、この状態のときのドラム部10の姿勢を初期姿勢と呼ぶこととする。
プロジェクタ装置1が、図7に示した初期姿勢にある場合、プロジェクタ装置1の電源は、オフになっているか、又はいわゆる待機状態にあり、ファン60は停止している。そして、プロジェクタ装置1の電源がオンされると、投射を開始してドラム部10を回転させ、これによりファン制御部130による処理が開始される。
図7に示す初期姿勢からファン60を回転させると、吸排気孔22a,22bは、まだダクト70と重なっていないので、風量制御部131は、ファン60の風量を最小に制御して(ステップS13)、吸排気孔22bから吸排気孔22aの方向に排気する。
そして、さらにドラム部10を正方向に回転して、図8に示す第1姿勢の状態となると、吸排気孔22bがダクト70と重なり始め、さらに正方向にドラム部10を回転させることにより、ダクト70と重複する吸排気孔22bの面積が次第に増加していく。このため、風量制御部131は、ファン60の風量を、最小風量から徐々に増加させるように制御する(ステップS17)。
そして、ドラム部10を第1姿勢から正方向に回転させ、図9に示す第2姿勢の状態になると、吸排気孔22bの全範囲がダクト70に収容されてしまう(完全重複)。このため、この状態では、風量制御部131は、ファン60の風量を最大風量に制御する(ステップS15)。
そして、ドラム部10を第2姿勢から正方向に回転させ、図10に示す第3姿勢の状態になると、吸排気孔22bの全範囲がダクト70に収容された状態から、吸排気孔22bの端部がダクト70の範囲から脱する状態となる。そして、さらにドラム部10を第3姿勢から正方向に回転させ、図11に示す姿勢の状態になると、ダクト70と重複する吸排気孔22bの面積が次第に減少してくる。このため、風量制御部131は、ファン60の風量を、最大風量から徐々に減少させるように制御する(ステップS19)。
そして、ドラム部10を図11に示す姿勢からさらに正方向に回転させ、図12に示す第4姿勢および図13に示す第5姿勢の状態になると、吸排気孔22bの全範囲がダクト70の範囲から脱し、吸排気孔22bとダクト70が重複しなくなる。風量制御部131は、ファン60の風量を最小に制御する(ステップS13)。
そして、さらにドラム部10を正方向に回転させて、図14に示す第6姿勢の状態となると、吸排気孔22aがダクト70と重なり始め、さらに正方向にドラム部10を回転させることにより、ダクト70と重複する吸排気孔22aの面積が次第に増加していく。このため、風量制御部131は、ファン60の風量を、最小風量から徐々に増加させるように制御する(ステップS17)。
そして、ドラム部10を第6姿勢から正方向に回転させ、図15に示す第7姿勢および図16に示す第8姿勢の状態になると、吸排気孔22aの全範囲がダクト70に収容されてしまう(完全重複)。このため、この状態では、風量制御部131は、ファン60の風量を最大風量に制御する(ステップS15)。
このように本実施の形態では、投射レンズ12の投射角度からドラム部10の姿勢を判定し、当該姿勢における吸排孔22aもしくは22bとダクト70の重なり範囲の面積に応じて、ファン60の風量を変更する制御を行っているので、常に一定の風量でファン60を駆動する場合に比べて、電力消費量を削減することができる。また、本実施の形態では、ファン60が常に駆動しているわけではないのでファン60による騒音を最小限にすることができる。
また、本実施の形態では、ヒートパイプ61が略直線形状であり、光学エンジンとファン60との間で投射レンズ12の光軸と略平行に配置され、プロジェクタ装置1の内部の背面側で光源111を接続しているので、光源111が吸排孔22aの近くに配置されることになる。このため、本実施の形態では、図24に示すようなL字状のヒートパイプを用いる従来技術とは異なり、投射レンズ12の基準位置からの投射角度が90°から270°に至るまで、図7から図16に示すように、光源111よりもフィン62が上側に位置するようになる。このため、本実施の形態では、ファン60による空気が吸排孔22bから光源111の近くの吸排孔22aに流れ、光源111による熱風が投射レンズ12等の光学エンジンに当たらないように回避することができる。
なお、本実施の形態では、風量制御部131は、吸排孔22aもしくは22bとダクト70との重複がない場合や一部の範囲で重複する場合には、ファン60の風量を最大風量未満の風量に制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、吸排孔22aもしくは22bとダクト70との重複がない場合や一部の範囲で重複する場合のような、最大風量未満の風量でファン60を回転させるような投射姿勢であっても、この投射姿勢での投射時間が一定時間以上経過しているような場合等、投射時間に応じてファン60の風量を最大風量に変更するように風量制御部131を構成してもよい。
また、本実施の形態では、風量制御部131は、吸排孔22aもしくは22bの全範囲がダクト70の範囲に収容されている場合には、ファン60の風量を最大風量に制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、投射するコンテンツの画像データや投射中のコンテンツの音声データに応じて、ファン60の風量を最大風量未満に変更するように風量制御部131を構成してもよい。例えば、吸排孔22aもしくは22bの全範囲がダクト70の範囲に収容されている場合であっても、投影中のコンテンツが静かな環境で視聴するような映像や音声であることを認識して、ファン60の風量を最大風量から減少させるようにファン60の回転速度を低下させて風量制御部131を構成することができる。この場合には、コンテンツに応じた風量制御を実現することが可能となる。
また、本実施の形態では、吸排孔22aもしくは22bがダクト70と重なっていない場合には、ファン60の回転速度を最低速度としてファン60の風量を最小としているが、最低速度、最低風量でなくても、一定速度以下の回転速度でファン60を回転させて風量を一定風量以下とするように構成すればよい。
例えば、本実施の形態では、投射レンズ12の基準位置からの投射角度が180°で投射レンズ12が天井を向いている第5姿勢の場合には(図13参照)、吸排孔22a,22bがいずれもダクト70の範囲に重なっていないため、ファン60の回転速度を最低速度としてファン60の風量を最小としているが、一定速度以下の所定の回転速度でファン60を回転させて風量を一定風量以下の所定の風量とするように風量制御部131を構成することができる。
この場合において、さらに、プロジェクタ装置1に、マイクロフォン等の集音部と、集音した音の音量を測定する音量測定部と、周囲の照度を検知する照度センサとを設け、周囲の音量や照度に応じて、さらにファン60の風量を制御するように風量制御部131を構成することもできる。
一例として、ドラム部10が第5姿勢で投射中に測定した周囲の音量が一定音量以下、あるいは周囲の明るさが一定照度以下であった場合には、上記所定の回転速度以下の回転速度でファン60を回転させて、風量を上記所定の風量以下の風量とするように風量制御部131を構成することができる。この場合には、投射中のプロジェクタ装置1の周囲の環境が静かな場合において、さらに静音を優先した視聴を行うことができる。
また、本実施の形態では、吸排孔22aもしくは22bの全範囲がダクト70に収容されている場合には、ファン60の回転速度を最高速度としてファン60の風量を最大としているが、最高速度、最大風量でなくても、一定速度以上の回転速度でファン60を回転させて風量を一定風量以上とするように構成すればよい。
例えば、本実施の形態では、投射レンズ12の基準位置からの投射角度が90°で投射レンズ12が正面を向いている第2姿勢の場合には(図9参照)、吸排孔22a,22bの全範囲がダクト70の範囲に収容されて完全に重複しているため、ファン60の回転速度を最高速度としてファン60の風量を最大としているが、一定速度以上の所定の回転速度でファン60を回転させて風量を一定風量以上の所定の風量とするように風量制御部131を構成してもよい。
この場合においても、さらに、プロジェクタ装置1に、マイクロフォン等の集音部と、集音した音の音量を測定する音量測定部と、周囲の照度を検知する照度センサとを設け、周囲の音量や照度に応じて、ファン60の風量を制御するように風量制御部131を構成してもよい。
一例として、ドラム部10が第2姿勢で投射中に測定した周囲の音量が一定音量以上、あるいは周囲の明るさが一定照度以上であった場合には、上記所定の回転速度以上の回転速度でファン60を回転させて、風量を上記所定の風量以上の風量とするように風量制御部131を構成することができる。この場合には、プロジェクタ装置1の周囲の環境が、会議中に、視聴者が正面に投射されているコンテンツをみながら議論しているような環境が想定されるので、静音な状態にする必要性が少ない一方、ドラム部10内部の冷却を促進することができる。
(実施の形態2)
上述したプロジェクタ装置1の放熱制御処理では、ファン60の回転速度を調整して風量を制御していたが、ファン60による送風の方向は特に制御していなかった。この実施の形態2では、実施の形態1の風量制御に加え、投射レンズ12の基準位置からの投射角度に応じてファン60の送風の方向を制御している。
本実施の形態のプロジェクタ装置1の外観構成、回転機構部115および角度導出部116の構造、及びプロジェクタ装置1の内部構造については、それぞれ図1、図2、及び図3を用いて説明した実施の形態1と同様である。
図17は、実施の形態2のプロジェクタ装置1500の機能的構成を示すブロック図である。図17に示すように、本実施の形態のプロジェクタ装置1500は、光学エンジン部110と、ファン60と、回転機構部115と、角度導出部116と、画像処理部103と、ファン制御部1530と、回転制御部104とを主に備えている。ここで、ファン制御部1530以外の構成は実施の形態1と同様である。
本実施の形態のファン制御部1530は、図17に示すように、風量制御部1531と、方向制御部1532とを備えている。
風量制御部1531は、実施の形態1と同様に、吸排孔22a,22bとダクト70との位置関係に応じて、ファン60の送風の風量を制御する。風量制御部1531による風量制御の詳細は実施の形態1と同様である。
方向制御部1532は、ファン60により吸排孔22a,22bから排気される空気が、視聴者を回避する方向に切り替える。具体的には、方向制御部1532は、吸排気孔22aから熱風を排気する構成おいて、ドラム部10がファン60による熱風がユーザが存在する第2面側に排気されるような姿勢に対応する投射角度の場合に、ファン60による送風方向を、プロジェクタ装置1の第2面側から第1面側の方向に切り替える。
ここで、本実施の形態では、ドラム部10がファン60による熱風が第2面側に排気されるような姿勢に対応する投射角度の範囲は、基準位置から90°より大きい範囲である。なお、ファン60による送風方向の切替えは、方向制御部1532がファン60の回転方向を逆方向に切り替えればよい。
次に、以上のように構成された本実施の形態のファン制御処理について説明する。図18及び図19は、実施の形態2のファン制御処理の手順を示すフローチャートである。
まず、角度導出部116は、実施の形態1と同様に、ドラム部10の回転による、初期姿勢からの投射レンズ12の角度の変化量を、基準位置からの投射角度として導出し、検出された投射角度をファン制御部130の風量制御部1531と方向制御部1532に入力する(ステップS11)。
そして、方向制御部1532は、入力された投射角度が90°より大きいか否かを判断する(ステップS41)。そして、投射角度が90°より大きい場合には(ステップS41:Yes)、ファン60による熱風がユーザが存在する第2面側に排気されないように、ファン60による排気方向を、吸排孔22a(第2面側)から吸排孔22b(第1面側)に排気する方向に設定する(ステップS42)。
一方、投射角度が90°以下の場合には(ステップS41:No)、ファン60による熱風がユーザが存在する第2面側に排気されないように、ファン60による排気方向を、吸排孔22b(第2面側)から吸排孔22a(第1面側)に排気する方向に設定する(ステップS43)。
そして、ステップS12からS20において、実施の形態1と同様に、風量制御部1531による風量制御が行われる。
投射レンズ12の基準位置からの投射角度が180°である第5姿勢の場合において、実施の形態1では熱風が吸排気孔22aから排気されるので(図13参照)、熱風が第2面側のユーザに当たってしまう。
しかし、本実施の形態では、投射角度が90°を超えた時点で、方向制御部1532がファン60の回転方向を今までと逆回転させ、風向を切り替え、吸排気孔22bから熱風を排気するように制御している。
図20は、実施の形態2において第5姿勢の場合のファン60による送風状態を示す図である。図20に示すように、方向制御部1532は、ファン60の回転方向を切り替えたことにより、今までは吸排孔22bから吸排孔22aの方向に流れていた空気が、吸排孔22aから吸排孔22bの方向に切り替わる。すなわち、冷却のための空気は、ファン60により、プロジェクタ装置1の第2面側の吸排孔22aから吸引されて、第1面側の吸排孔22bから排気される。
このように本実施の形態では、投射レンズ12の基準位置からの投射角度に応じてファン60による送風の方向を切り替えているので、実施の形態1の効果に加え、ファン60による排気が視聴者にあたることを回避することができる。
(実施の形態3)
実施の形態2では、投射レンズ12の投射角度に応じてファン60から排気される熱風の風向を、吸排孔22aから吸排孔22bへの方向とその逆方向とで切替える制御を行っていたが、本実施の形態では、吸排孔22a若しくは22bとダクト70の位置関係に応じて、ファン60自体を傾けることでファン60からの熱風の風向を変化させている。
本実施の形態のプロジェクタ装置1の外観構成、回転機構部115および角度導出部116の構造については、それぞれ図1、図2、及び図3を用いて説明した実施の形態1と同様である。また、プロジェクタ装置1の機能的構成は、図5を用いて説明した実施の形態1と同様である。
本実施の形態では、ドラム部10の内部構造においてファン60の構成が実施の形態1と異なっている。本実施の形態では、ファン60を収容するファン筐体に重りを設けることで、ファン60自体を傾けている。すなわち、ドラム部10が回転してファン60がダクト70側に位置する姿勢になって、ファン60からの排気方向がダクト70に向いている場合に、ファン60の重心を上方に移動するようにして、重りの自重で、ファン60を傾かせて、ファン60からの排気を、ダクト60の吸排口16aもしくは16bに向くようにファン60を構成する。
図21は、実施の形態3のファン60の構成を示す斜視図である。本実施の形態では、ファン60の羽根部60aを収容するファン筐体60bの側面に重り60cを設けることで、ファン60の重心を、図21におけるファン60の下方に移動させる。また、ファン60を、羽根部60aの回転軸と垂直な回動軸P回りに回動自在にドラム部10内部に配置する。
そして、ドラム部10が回転して、ファン60が、図21の状態から裏返った状態となり、かつファン60がドラム部10内部の下部のダクト70の近傍に移動した場合に、重心位置がファン60より上方にくるため、重り60cの自重でファン60が回動軸P回りに回動する。その結果、ファン60の向きは傾いて、羽根部60aがダクト70の吸排口22aもしくは22bに向くようになる。このため、羽根部60aから流れてくる熱風はダクト70に対して斜めに当たることに有り、排気される熱風がダクト70に当たることによる抵抗を低減させて吸排口16aもしくは16bから排気している。
図22は、実施の形態3における第7姿勢のドラム部10の状態を示す図である。図23は、実施の形態3における第8姿勢のドラム部10の状態を示す図である。
図22、23に示すように、ドラム部10が回転して第7姿勢となり、吸排孔22aがダクト70の範囲に重なった場合において、重り60cの自重によりファン60の重心が図22における左斜め上方に位置することになるため、ファン60は回転軸と垂直な軸回りに左側に回動して、羽根部60aの向きが排気ダクト70の吸排口16b側に向くことになる。
これにより、ファン60から排気される熱風は、ダクト70に対して斜めに当たり、抵抗を低減させて吸排口16bから排気させることができる。
なお、本実施の形態では、ファン60に重り60cを設けることでファン60を傾かせていたが、ファン60を傾かせる手法としてはこれに限定されるものではない。
例えば、ファン60を、羽根部60aの回転軸と垂直な回動軸P回りに回動させるアクチュエータをドラム部10内部に設け、角度導出部116で導出された投射角度が、吸排孔22aがダクト70の範囲と重複するような角度になった場合に、アクチュエータを駆動してファン60を図22,23に示すように回転軸と垂直な軸回りに左側に回動させるようにファン制御部131を構成することができる。
この場合、吸排孔22aのダクト70と重複する面積が大きくなるに従って、ファン60の回動角を小さくするように制御するようにファン制御部131を構成することができる。
このように本実施の形態では、吸排孔22aもしくは22bがダクト70の範囲に重なって、かつファン60からの排気方向がダクト70に向いている場合に、ファン60を回転軸と垂直な軸回りに回動させて、ファン60から排気される熱風をダクト70に対して斜めに当てることで、排気における抵抗を低減して、冷却効率の低減を抑止し、かつ騒音を低減することができる。
上述の実施の形態1〜3では、画像処理部103、ファン制御部130、1530、回転制御部104は、ハードウェアである回路部として基台20の基板301に搭載した構成とする他、ソフトウェアで実現することもできる。
この場合、本実施の形態のプロジェクタ装置1又は1500で実行される制御プログラムは、例えばROM等に予め組み込まれて提供される。
実施の形態1〜3のプロジェクタ装置1又は1500で実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
さらに、実施の形態1〜3のプロジェクタ装置1又は1500で実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、実施の形態1〜3のプロジェクタ装置1,1500で実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
実施の形態1〜3のプロジェクタ装置1又は1500で実行される制御プログラムは、上述した各部(画像処理部103、ファン制御部130、1530、回転制御部104)を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはCPU(プロセッサ)が上記ROMから制御プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、画像処理部103、ファン制御部130、1530、回転制御部104が主記憶装置上に生成されるようになっている。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。