JP4097616B2

JP4097616B2 - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP4097616B2
Application number: JP2004100250A
Authority: JP
Inventors: 芳晴堺
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005284126A

Description

本発明は、投射型表示装置、より詳細には、液晶プロジェクタのランプ等の発熱源を冷却するために用いられている冷却ファンの制御を行うようにした投射型表示装置に関する。

液晶プロジェクタに代表される投射型表示装置は、例えば高圧水銀ランプ等の光源からの光を液晶パネル等の画像表示ディバイスに集光し、画像表示ディバイスで変調された光を投射レンズでスクリーン上に結像することにより画像を表示している。このようなプロジェクタにおいては、スクリーン上の明るさは使用するランプの電力で決まる。より明るい投射型表示装置（プロジェクタ）を実現するためには、２００ｗ、３００ｗというような大電力ランプが必要となる。

高圧水銀ランプは、一方では強力な発熱源となり、通常のプロジェクタではセット内部の冷却のためファンを用いている。またランプそのものの発熱とあわせ、ランプを点灯するためのバラストと呼ばれるランプ電源、及びそのバラスト、映像回路などを動作させるための電源もランプの大電力化に伴い発熱源となり、そのためにファンを用いて冷却している。

一方、プロジェクタの使用形態からシアタープロジェクタと呼ばれる分野では、主に、個人で映画などを大画面で楽しむプロジェクタが普及しているが、この分野のプロジェクタでは、冷却用のファンによる騒音が映画鑑賞の妨げとなるため、静音化が強く望まれている。

上記のような、問題を解決する手段として、例えば特許文献１には、プロジェクタ内部の温度を検出して冷却用ファンを制御する方法が開示されている。しかしながらプロジェクタ内部の温度は、その場所によって大きく変化し、例えばランプに近い箇所の温度と信号処理回路部分の温度は大きく異なり、また冷却ファンの風が流れている部分と、流れていない部分でも温度が大きく異なる。従って温度検出部の設定と、ファンの制御の設定は非常に難易度が高いものとなる。
特開平８−６９０５４号公報

プロジェクタ用の電源は、ランプを点灯させるランプ用電源であるバラストを駆動し、さらに映像処理回路などを駆動するためにある。このような電源は、全世界で対応可能なように設計される。つまりプロジェクタ用の電源は、日本国内のＡＣ１００Ｖから、欧州のＡＣ２４０Ｖまで入力可能なものとなっている。

プロジェクタ本体の消費電力は一定であるため、電源電圧が低いと電流が多く流れ、電圧が高いと電流は少なくてすむ。発熱の原因となる損失は主に電流と抵抗であるから、電圧が低いと発熱が大きく、電圧が高いと発熱は小さい。このとき、プロジェクタ用電源の冷却機構は、製品の安全性を考えてもっとも厳しい条件で設計される。つまりＡＣ１００Ｖに設計保証として１５％程度のマージンをとり、ＡＣ８５Ｖで設計している場合もある。

また、上記のバラストは、ランプの電力が変動しないよう一定に保つ働きをするものであるが、このバラスト自体ももうひとつの発熱源となる。高圧水銀ランプなどは、電極間の放電により発光するが、電力は、その電極間の距離に応じた電極間電圧（ランプ電圧）ＶＬと電流とによって決まる。

同一電力を維持するためには、ランプ電圧ＶＬが小さいほど電流を流す必要があり、ランプ電圧ＶＬが大きいと電流は小さくてすむことになる。ランプ電圧ＶＬはその製造方法により個体差が大きい。従って冷却設計は、ランプ電圧ＶＬが一番小さなランプで行う必要がある。

すなわち、電源電圧やランプ電圧が小さいときには発熱が大きくなるため、これらを冷却する冷却ファンの冷却特性を上げる必要があるが、このときに、ファンの静音特性を悪化させないようにするために、電圧に応じて冷却ファンの最適な制御を行う必要がある。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであって、発熱源を冷却する冷却手段の最適な制御を行うことにより、発熱源の適正な冷却と、冷却手段の静音特性の向上とを実行できるようにした投射型表示装置を提供することを目的とするものである。

第１の技術手段は、光源となるランプと、形成された画像によってランプからの光を変調する光変調手段と、光変調手段で変調された投射画像を被投射面に投射する投射レンズと、入力映像信号に基づいて光変調手段で画像を形成するための信号処理を行う映像処理回路と、ランプを点灯させるバラストと、バラスト及び映像処理回路を駆動させるための電源と、電源を冷却するための電源冷却ファンとを有し、消費電力が一定である投射型表示装置において、投射型表示装置は、電源に入力されるＡＣ電圧を検出する電源電圧検出手段と、電源冷却ファンの回転数を制御する電源冷却ファン制御手段とを有し、電源冷却ファン制御手段は、電源電圧検出手段により検出された電源電圧が低くなった場合には、電源冷却ファンの回転数を上げる制御を行い、電源電圧が高くなった場合には、電源冷却ファンの回転数を下げる制御を行うことを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、投射型表示装置は、バラストを冷却するためのバラスト冷却ファンと、ランプに入力されるランプ電圧を検出するランプ電圧検出手段と、バラスト冷却ファンの回転数を制御するバラスト冷却ファン制御手段とを有し、バラスト冷却ファン制御手段は、ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧が低くなった場合には、バラスト冷却ファンの回転数を上げる制御を行い、ランプ電圧が高くなった場合には、バラスト冷却ファンの回転数を下げる制御を行うことを特徴としたものである。

本発明によれば、発熱源を冷却する冷却手段の最適な制御を行うことにより、発熱源の適正な冷却と、冷却手段の静音特性の向上とを実行できるようにした投射型表示装置を提供することができる。

例えば、プロジェクタ用電源の冷却設計の保証となるＡＣ８５Ｖの低い電圧の場合でも適正冷却により性能を維持でき、なおかつ、通常使用条件であるＡＣ１００Ｖの時は電源冷却ファンの回転数を下げて静音性を高めることができる。また欧州市場などの電源電圧が高い地域では、さらに電源冷却ファンの回転数を下げることが可能で、より高い静音性を得ることができる。

また、ランプ電圧がランプ毎にばらつくため、ランプ電圧の最小レベルがバラストの冷却設計の保証となるが、このようなランプ電圧のばらつきが最小品の場合でも適正冷却により性能を維持でき、なおかつ、ランプ電圧がそのばらつきにおいて平均レベルの場合は、バラスト冷却ファンの回転数を下げて静音性を高めることができる。
また、上記の電源冷却用ファンとバラスト冷却ファンの電圧制御を同時に行うことにより、さらに上記の効果を確実に達成することができる。

本発明は、電源を用いた投射型表示装置において、動作しているＡＣ電圧を検出して、その電圧に見合った電源冷却ファンの回転数を設定することにより、電源そのものの冷却の最適化と電源冷却ファンの静音化とを図るものである。
また本発明は、バラストを持つ投射型表示装置において、ランプ電圧を検出して、そのランプ電圧に見合ったバラスト冷却ファンの回転数を設定することにより、バラストそのものの冷却の最適化とバラスト冷却ファンの静音化を図るものである。

以下に本発明の投射型表示装置の実施形態を添付された図面を参照しながらさらに具体的に説明する。以下の各実施形態の投射型表示装置は、液晶パネルを光変調手段として用いた液晶プロジェクタとして構成されている。なお、実施形態を説明するための全図において、同様の機能を有する部分には同じ符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

（実施形態１）
図１は、本発明の投射型表示装置の一実施形態を説明するためのブロック図である。本実施形態の投射型表示装置は、液晶パネルを光変調手段として用いた液晶プロジェクタとして構成されている。このプロジェクタは、入力されたＡＣを整流する整流回路１、整流された電圧を一定電圧にして出力するＰＦＣ（Power Factor Control）回路２、光源となるランプ３，ランプ３からの光を変調する液晶パネル４、液晶パネル４から出射した画像光を投影する投射レンズ５、ランプ３を点灯するためのバラスト６、電源を冷却するための電源冷却ファン７、電源冷却ファン７を制御する電源冷却ファン電圧制御回路８、液晶パネル４を駆動するための映像信号を生成する映像回路９、電源冷却ファン電圧制御回路８を制御する制御回路１０、これら映像回路９及び制御回路１０に必要な電圧を作るＭＡＩＮ電源回路１１、入力されたＡＣ電圧を検出する電源電圧検出回路１２、を有している。

なお、図１において、整流回路１、ＰＦＣ回路２、及びＭＡＩＮ電源回路１１が電源に含まれる。また、本発明の電源電圧検出手段は、上記電源電圧検出回路１２によって実現され、電源冷却ファン制御手段は、上記制御回路１０及び電源冷却ファン電圧制御回路８によって実現される。

整流回路１からの整流出力は、電源に入力されたＡＣ電圧に比例して増減するため、この電圧を監視することにより入力ＡＣ電圧変動がわかる。この構成の場合、電源内部での発熱は整流回路１とＰＦＣ回路２の部分に集約される。前述のように、このＰＦＣ回路２の部分の発熱については、入力ＡＣ電圧が低いほど発熱量が大きく、ＡＣ電圧が高いほど発熱量は小さくなる。

本実施形態では、電源に入力されたＡＣ電圧を電源電圧検出回路１２によって検出し、その検出結果を制御回路１０に入力する。制御回路１０は、電源電圧検出回路１２からの検出結果に応じて、電源冷却ファン電圧制御回路８によって電源冷却ファン７の回転を制御する。すなわち、電源電圧が小さい場合には、電源冷却ファン電圧制御回路８によって電源冷却ファン７の回転数を上げて冷却効果を高め、電源電圧が大きい場合には電源冷却ファン７の回転数を下げて静音性を高めることができる。

図２は、本発明の投射型表示装置の第２の実施形態に関する参考例を説明するためのブロック図である。本参考例の投射型表示装置は、バラスト６を冷却するバラスト冷却ファン１３と、ランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路１５と、該ランプ電圧検出回路１５の検出結果に応じた制御回路１０の制御によって、バラスト冷却ファンのファン電圧を制御するバラスト冷却ファン電圧制御回路１４とを有している。なお、本発明のランプ電圧検出手段は、上記ランプ電圧検出回路１５によって実現され、バラスト冷却ファン制御手段は、上記制御回路１０及びバラスト冷却ファン電圧制御回路１４によって実現される。

液晶プロジェクタにおいて、バラスト６は、ランプ３の電力が常に一定になるように、ランプ３に流れる電流を増減させる。例えば、ランプ３のバラツキにより電極間距離が短くてランプ電圧ＶＬが小さい場合には、バラスト６はランプ電流を増加させ、ランプ電圧ＶＬが高い場合にはランプ電流を減少させる。ランプ電圧ＶＬとランプ電流は比例するので、このランプ電流を監視することで、ランプ電圧ＶＬがわかる。この構成の場合、バラスト６での発熱は、バラスト全体に伝播する。

バラスト部分の発熱については、前述のごとく、ランプ電圧ＶＬが低いほど発熱量が大きく、ランプ電圧ＶＬが高いほど発熱量は小さくなる。従って、制御回路１０は、ランプ電圧検出回路１５が検出したランプ電圧ＶＬが小さい場合には、バラスト冷却ファン電圧制御回路１４によりバラスト冷却ファン１３の回転数を上げて冷却効果を高め、ランプ電圧ＶＬが大きい場合にはバラスト冷却ファン電圧制御回路１４によりバラスト冷却ファン１３の回転数を下げて静音性を高めることができる。

（実施形態２）
図３は、本発明の投射型表示装置の第２の実施形態を説明するためのブロック図である。本実施形態のプロジェクタは、上記第１の実施形態による電源冷却ファンの回転数制御と、上記第２の実施形態に関する参考例によるバラスト冷却ファンの回転数制御とを行うようにした構成を備える。

電源電圧検出回路１２は、電源に入力されたＡＣ電圧を検出し、その検出結果を制御回路１０に入力する。制御回路１０は、電源電圧検出回路１２からの検出結果に応じて、電源冷却ファン電圧制御回路８によって電源冷却ファン７の回転を制御する。すなわち、電源電圧が小さい場合には、電源冷却ファン電圧制御回路８によって電源冷却ファン７の回転数を上げて冷却効果を高め、電源電圧が大きい場合には電源冷却ファン７の回転数を下げて静音性を高めることができる。

また、制御回路１０は、ランプ電圧検出回路１５が検出したランプ電圧ＶＬが小さい場合には、バラスト冷却ファン電圧制御回路１４によりバラスト冷却ファン１３の回転数を上げて冷却効果を高め、ランプ電圧ＶＬが大きい場合にはバラスト冷却ファン電圧制御回路１４によりバラスト冷却ファン１３の回転数を下げて静音性を高めることができる。

本発明の投射型表示装置の一実施形態を説明するためのブロック図である。本発明の投射型表示装置の第２の実施形態に関する参考例を説明するためのブロック図である。本発明の投射型表示装置の第２の実施形態を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１…整流回路、２…ＰＦＣ回路（力率改善回路）、３…ランプ、４…液晶パネル、５…投射レンズ、６…バラスト、７…電源冷却ファン、８…電源冷却ファン電圧制御回路、９…映像回路、１０…制御回路、１１…ＭＡＩＮ電源回路、１２…電源電圧検出回路、１３…バラスト冷却ファン、１４…バラスト冷却ファン電圧制御回路、１５…ランプ電圧検出回路。

Claims

光源となるランプと、形成された画像によって前記ランプからの光を変調する光変調手段と、該光変調手段で変調された投射画像を被投射面に投射する投射レンズと、入力映像信号に基づいて前記光変調手段で画像を形成するための信号処理を行う映像処理回路と、前記ランプを点灯させるバラストと、前記バラスト及び前記映像処理回路を駆動させるための電源と、該電源を冷却するための電源冷却ファンとを有し、消費電力が一定である投射型表示装置において、
該投射型表示装置は、前記電源に入力されるＡＣ電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記電源冷却ファンの回転数を制御する電源冷却ファン制御手段とを有し、
前記電源冷却ファン制御手段は、前記電源電圧検出手段により検出された電源電圧が低くなった場合には、前記電源冷却ファンの回転数を上げる制御を行い、前記電源電圧が高くなった場合には、前記電源冷却ファンの回転数を下げる制御を行うことを特徴とする投射型表示装置。
請求項１に記載の投射型表示装置において、該投射型表示装置は、前記バラストを冷却するためのバラスト冷却ファンと、前記ランプに入力されるランプ電圧を検出するランプ電圧検出手段と、前記バラスト冷却ファンの回転数を制御するバラスト冷却ファン制御手段とを有し、
前記バラスト冷却ファン制御手段は、前記ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧が低くなった場合には、前記バラスト冷却ファンの回転数を上げる制御を行い、前記ランプ電圧が高くなった場合には、前記バラスト冷却ファンの回転数を下げる制御を行うことを特徴とする投射型表示装置。