JP4357395B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

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。

液晶プロジェクタの利用方法として、パーソナルコンピュータから出力された映像信号を受け取って映像投写することが行われる。すなわち、プレゼンテーションを行う者がパーソナルコンピュータを操作して参加者に見せたい映像をパーソナルコンピュータのディスプレイに表示させると、その映像と同じ映像が液晶プロジェクタによってスクリーン上に拡大投写され、参加者全員が当該映像を見ることができる。一方、プレゼンテーションを行う者にとっては、操作途中に現れる映像が参加者に見られるのを望まない場合がある。なお、光源の光出射側にシャッタを備える液晶プロジェクタがある（特許文献１参照）。
特開２００２−３６５６０７号公報

ランプを点灯したままで、どのような映像も投影したくないといった要求に対応するために、ランプからの光を遮断するメカニカルなシャッタ装置を設けることが考えられる。しかしながら、上記シャッタ装置によってランプの光が遮断された場合、ランプやシャッタ装置の温度が上昇し、これらの耐久性が低下することが予想される。

この発明は、上記の事情に鑑み、シャッタ装置を閉じた場合に生じる光源やシャッタ装置の温度上昇を抑制してこれらの耐久性低下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、上記の課題を解決するために、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光を投写する投写型映像表示装置において、機械的に開閉し、閉状態にて前記光を遮断するシャッタ装置と、前記シャッタ装置の開閉情報を出力するシャッタ情報出力部と、前記シャッタ装置が閉状態であるときに、前記光源の発光量を低減する光源制御手段とを備え、前記光源の温度を検出する第１温度センサと、前記シャッタ装置の温度を検出する第２温度センサと、前記光源及びシャッタ装置を空冷又は液冷する冷却手段と、前記冷却手段の冷却能力を前記両温度センサの出力に基づいて制御する手段とを備えたことを特徴とする。

上記の構成であれば、シャッタ装置が閉状態であるときには光源の発光量が低減されるので、光源やシャッタ装置の温度上昇は抑制され、これらの耐久性の低下を防止することができる。

上記構成の投写型映像表示装置において、前記光源及び前記シャッタ装置への前記冷却手段における吸熱媒体の分配を前記両温度センサの出力に基づいて制御するように構成されていてもよい。

この発明によれば、シャッタ装置を閉じた場合に生じる光源やシャッタ装置の温度上昇を抑制してこれらの耐久性が低下するのを防止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４に基づいて説明する。

図１はこの実施形態の４灯３板式液晶プロジェクタを示した図である。照明装置１は、４つのランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、ランプ１ａ，１ｂ間に配置されたミラー２と、ランプ１ｃ，１ｄ間に配置されたミラー３とから成る。各ランプは、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、個々のレンズ対が照明装置１から出射された光を後述する液晶表示パネルの全面に導くようになっており、照明装置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、凹レンズ８を経て反射ミラー９にて反射されて光路を変更される。反射ミラー９にて反射された赤色光はレンズ１０を経て赤色光用の透過型の液晶表示パネル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、凹レンズ１１を経て第２ダイクロイックミラー１２に導かれる。

第２ダイクロイックミラー１２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１２にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ１３を経て緑色光用の透過型の液晶表示パネル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１２を透過した青色波長帯域の光は、リレーレンズ１４、全反射ミラー１５、リレーレンズ１６、反射ミラー１７、及びリレーレンズ１８を経て青色光用の透過型の液晶表示パネル３３に導かれ、これを透過することで光変調される。

各液晶表示パネル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。

液晶表示パネル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１８によって合成されてフルカラー映像光となる。このフルカラー映像光は、投写レンズ１９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。

シャッタ装置２１は、図２にも示しているように、複数のシャッタ部２２から成り、各シャッタ部２２は偏光変換装置５側に位置するフライアイレンズ４ｂの近傍であって有効照明光の通過を阻害しない位置に設けられている。各シャッタ部２２は、縦方向に配置された軸と当該軸に固着された遮光板とから成る。遮光板は受けた光を吸収するように黒色の光吸収体を樹脂や金属の部材に塗布して成る。前記軸を９０°回動させることで遮光板が回動し、照明光の遮断状態（これをシャッタ装置の閉状態という）と通過状態（これをシャッタ装置の開状態という）とを切り替えることができる。

この構成のシャッタ装置２１であれば、一対のフライアイレンズ４ａ・４ｂ間で照明光の遮断が行われることになるから、映像投写を一時的に停止する場合に液晶表示パネル３１，３２，３３への光入射を阻止することができる。シャッタ装置２１におけるシャッタ部２２の駆動はソレノイド等のアクチュエータによって行うことができる。シャッタ部２２の駆動情報（開閉情報）は、検出部４７（図３参照）によって、後述するシステム制御回路２０に通知されるようにしている。検出部４７はソレノイドに連結されたスイッチや近接して設けられた近接スイッチ、ソレノイドの動作をシャッタ部２２に伝える機構中に設けられたスイッチ等から成る。また、システム制御回路４０が前記ソレノイドへ開閉の信号を出力するのであれば、システム制御回路４０が検出部４７として機能することもできる。

図３は投写型映像表示装置における映像処理系とランプ制御系と冷却ファン制御系等を示したブロック図である。映像信号処理回路２１は映像信号を入力して周波数変換（走査線数変換）や、液晶パネルの印加電圧−光透過特性に鑑みたガンマ補正処理等を行い、この補正後の映像信号（映像データ）を液晶駆動回路４２に与える。液晶駆動回路４２は、前記映像信号に基づいて液晶表示パネル３１，３２，３３を駆動する。システム制御回路４０は、ランプ電源４４やファン電源４５等の動作を制御する。その詳細は後述する。ランプ電源４４はランプへの給電／停止及び電力調整（光量調整）を行う回路である。このランプ電源４４は後述するシャッタ閉時での電力調整の他、入力映像信号の輝度信号に応じたランプ光量制御（輝度信号が高ければランプ光量を増大するといった制御）にも利用される。ファン電源４５は冷却ファン４６への給電／停止及び電力調整を行う回路である。温度センサ４９はランプの近傍温度を計測し、この計測温度をシステム制御回路４０に与える。以下、この発明にかかるシステム制御回路４０の処理について説明していく。

（１）システム制御回路４０は、シャッタ装置２１が閉状態であるとの情報を検出部４７から受け取ったときには、ランプ電源４４に対して、ランプへの供給電力を低減させる指令を行う（この実施形態では、ランプ発光量が最低となる指令を与える）。この指令を受けたランプ電源４４は、ランプへの供給電力を低減させる。勿論、シャッタ装置２１が開状態に復帰したとの情報を検出部４７から受け取ったときには、ランプ電源４４に対して、ランプへの供給電力を元に戻す指令（ランプ電源４４が入力映像信号の輝度信号に応じたランプ光量制御を行うのであれば、当該制御への復帰）を行う。

（２）システム制御回路４０は、温度センサ４９から検出温度情報を取得し、温度が上限温度以上になったと判断したときには、ファン電源４５に対してランプ冷却ファン４６への供給電流増加を指令する。この制御はシャッタ装置２１の開閉の有無とは関係なしにランプの温度を一定範囲に保つために行われるものである。前述のごとくシャッタ装置２１が閉状態となったときにはランプへの供給電力は低減されるものの、ランプにおいて温度が上昇する可能性があり、このような温度上昇が温度センサ４９によって検出されたときにもファン４６の回転数アップにより温度低減が図れることになる。

ところで、シャッタ装置２１が閉状態となったときの温度上昇には、ランプの温度上昇とシャッタ装置２１の温度上昇とがある。シャッタ装置２１はランプの近傍に存在するため、前記ファン４６からの冷却風を多少は受けることになり、温度上昇がある程度抑制される。しかしながら、前記温度センサ４９はランプの周囲温度を検出するものであるため、シャッタ装置２１の温度がとても高いのにファン４６の回転数アップが行われない事態が予想される。そこで、シャッタ装置２１の近傍にもう一つの温度センサを配置し、両温度センサの出力に基づいてシステム制御回路４０がファン４６を制御することとしてもよい。例えば、ランプ側の温度とシャッタ装置２１側の温度の少なくとも一方が上限を超えたときにはファン回転数をアップする。また、ファン４６により生成される冷却風をランプとシャッタ装置２１とに分配する構成を採用してもよい。例えば、図４に示すように、ファン４６にて生成された冷却風をランプ及びシャッタ装置２１に導くダクト５０を設ける。また、ダクト５０に切替弁５０ａを設けておき、ランプ及びシャッタ装置２１への流量を調整できるようにしておくのがよい。例えば、ランプの温度が上限内にあってシャッタ装置２１の温度が上限を超えたときなどに、シャッタ装置２１への冷却風の流量を多くする。切替弁５０ａは、システム制御回路４０によって制御されるアクチュエータ（例えば、ソレノイドなど）によって駆動される。上記ダクト５０を設けるのではなく、ファン４６の前方に可動翼一つ又は複数を設けておき、この可動翼の向き（複数の可動翼にあっては個別に向きを制御してもよい）にてランプ及びシャッタ装置２１への冷却風の流量（気流方向）が調整されるようにしてもよい。また、液晶表示パネル（ライトバルブ）を冷却するためのパネル冷却ファンを備えている構成の場合、このパネル冷却ファンからの冷却風をシャッタ装置２１及び／又はランプに導くダクト及び切替弁を設けておき、シャッタ装置２１の閉時に前記切替弁を駆動し、パネル冷却ファンからの冷却風をシャッタ装置２１及び／又はランプに導くようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、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。また、シャッタ装置として一対のフライアイレンズ４ａ・４ｂ間に設けられる構成を示したが、これに限るものではない。また、冷却手段として空冷方式を示したが、液冷方式を採用することもできる。

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。 シャッタ装置の詳細を示した図であって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図である。 液晶プロジェクタのランプ制御系及び冷却ファン制御系を示したブロック図である。 液晶プロジェクタのランプ制御系及び冷却ファン制御系の他の例を示したブロック図である。

符号の説明

１ 照明装置
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ ランプ
２１ シャッタ装置
３１，３２，３３ 液晶表示パネル
４０ システム制御回路
４４ ランプ電源
４５ ファン電源
４６ 冷却ファン
４７ 検出部
４９ 温度センサ

Claims (2)

1. 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光を投写する投写型映像表示装置において、機械的に開閉し、閉状態にて前記光を遮断するシャッタ装置と、前記シャッタ装置の開閉情報を出力するシャッタ情報出力部と、前記シャッタ装置が閉状態であるときに、前記光源の発光量を低減する光源制御手段とを備え、前記光源の温度を検出する第１温度センサと、前記シャッタ装置の温度を検出する第２温度センサと、前記光源及びシャッタ装置を空冷又は液冷する冷却手段と、前記冷却手段の冷却能力を前記両温度センサの出力に基づいて制御する手段とを備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 請求項１に記載の投写型映像表示装置において、前記光源及び前記シャッタ装置への前記冷却手段における吸熱媒体の分配を前記両温度センサの出力に基づいて制御するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。

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