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技術 液晶プロジェクタ装置

出願人 株式会社JVCケンウッド
発明者 河野俊郎福田満治本宮洋二
出願日 2016年9月23日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2016-185398
公開日 2018年3月29日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2018-049205
状態 特許登録済
技術分野 液晶4(光学部材との組合せ) カラーTV映像再生装置 投影装置
主要キーワード 目標温度範囲内 紫外成分 目標温度範囲 温度バランス 温度制御動作 ch用 ファン制御装置 原色光成分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年3月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

全ての表示素子を所定の温度範囲内に制御できない環境下においても各表示素子間で好適な温度バランスが保たれるように、各表示素子の温度を制御する液晶プロジェクタ装置を提供する。

解決手段

液晶プロジェクタ装置は、それぞれが異なる色成分の光を変調する複数の表示素子161、221、251と、前記複数の表示素子それぞれの温度を制御する制御部27とを備える。制御部27は、前記複数の表示素子161、221、251の内、温度上昇速度が最も遅い表示素子の温度が所定の温度に満たない場合、他の表示素子の温度を前記温度上昇速度が最も遅い表示素子の温度を基準とした所定範囲内になるように制御する。

概要

背景

一般的に、カラー画像を表示する液晶プロジェクタ装置は、原色光成分である赤(R)、緑(G)、青(B)ごとに設けられた3つの液晶表示素子(以下、単に「表示素子」とする)に光源から射出された光を反射または透過させ、レンズを使ってスクリーン上に画像を投影させる。

液晶プロジェクタ装置の使用中は、駆動回路発熱や光源から射出される光による発熱により各表示素子の温度が上昇するが、表示素子は温度によって光の反射または透過の特性が変化するので、投影画像を高品質に保つためには表示素子の温度制御が必要になる。表示素子の温度制御において、各表示素子の温度を所定の温度範囲内に制御することと同時に、各表示素子間の温度バランスを保つことが重要になる。表示素子の温度をより精度良く制御するために、各表示素子に温度センサ冷却ファンを設置し、表示素子の温度を制御する液晶プロジェクタ装置が開示されている。

概要

全ての表示素子を所定の温度範囲内に制御できない環境下においても各表示素子間で好適な温度バランスが保たれるように、各表示素子の温度を制御する液晶プロジェクタ装置を提供する。液晶プロジェクタ装置は、それぞれが異なる色成分の光を変調する複数の表示素子161、221、251と、前記複数の表示素子それぞれの温度を制御する制御部27とを備える。制御部27は、前記複数の表示素子161、221、251の内、温度上昇速度が最も遅い表示素子の温度が所定の温度に満たない場合、他の表示素子の温度を前記温度上昇速度が最も遅い表示素子の温度を基準とした所定範囲内になるように制御する。

目的

本発明は、全ての表示素子を所定の温度範囲内に制御できない環境下においても各表示素子間で好適な温度バランスが保たれるように、各表示素子の温度を制御する液晶プロジェクタ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

それぞれが異なる色成分の光を変調する複数の表示素子と、前記複数の表示素子それぞれの温度を検出する複数の温度検出部と、前記複数の表示素子それぞれを冷却する複数の冷却部と、前記複数の温度検出部の検出結果に応じて前記複数の表示素子それぞれの温度を前記複数の冷却部によって冷却することで制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記複数の表示素子の内、温度上昇速度が最も遅い表示素子の温度が所定の温度に満たない場合、他の表示素子の温度を前記温度上昇速度が最も遅い表示素子の温度を基準とした所定範囲内になるように制御することを特徴とする液晶プロジェクタ装置

請求項2

前記冷却部は送風ファンであり、前記制御部は前記温度検出部の検出結果に基づいて前記送風ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項1に記載の液晶プロジェクタ装置。

技術分野

0001

本発明は、液晶表示素子を用いた液晶プロジェクタ装置に関する。

背景技術

0002

一般的に、カラー画像を表示する液晶プロジェクタ装置は、原色光成分である赤(R)、緑(G)、青(B)ごとに設けられた3つの液晶表示素子(以下、単に「表示素子」とする)に光源から射出された光を反射または透過させ、レンズを使ってスクリーン上に画像を投影させる。

0003

液晶プロジェクタ装置の使用中は、駆動回路発熱や光源から射出される光による発熱により各表示素子の温度が上昇するが、表示素子は温度によって光の反射または透過の特性が変化するので、投影画像を高品質に保つためには表示素子の温度制御が必要になる。表示素子の温度制御において、各表示素子の温度を所定の温度範囲内に制御することと同時に、各表示素子間の温度バランスを保つことが重要になる。表示素子の温度をより精度良く制御するために、各表示素子に温度センサ冷却ファンを設置し、表示素子の温度を制御する液晶プロジェクタ装置が開示されている。

先行技術

0004

特許第5388394号公報

発明が解決しようとする課題

0005

液晶表示装置電源投入直後や、周囲温度極端に高い場合や極端に低い場合、全ての表示素子を目標の温度範囲内に制御できない場合がある。例えば3つの表示素子の内、ひとつの表示素子だけ目標温度範囲から外れてしまった場合、素子間の温度バランスが保たれなくなることで色バランス崩れて、想定する投影画像の品質を保てなくなる可能性がある。

0006

本発明は、全ての表示素子を所定の温度範囲内に制御できない環境下においても各表示素子間で好適な温度バランスが保たれるように、各表示素子の温度を制御する液晶プロジェクタ装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するための本発明の液晶プロジェクタ装置は、それぞれが異なる色成分の光を変調する複数の表示素子(161,221,251)と、前記複数の表示素子それぞれの温度を検出する複数の温度検出部(165,225,255)と、前記複数の表示素子それぞれを冷却する複数の冷却部(163,223,253)と、前記複数の温度検出部の検出結果に応じて前記複数の表示素子それぞれの温度を前記複数の冷却部によって冷却することで制御する制御部(27)とを備え、前記制御部は、前記複数の表示素子の内、温度上昇速度が最も遅い表示素子の温度が所定の温度に満たない場合、他の表示素子の温度を前記温度上昇速度が最も遅い表示素子の温度を基準とした所定範囲内になるように制御することを特徴とする。

0008

また、本発明の他の形態の液晶プロジェクタ装置は、前記冷却部は送風ファンであり、前記制御部は前記温度検出部の検出結果に基づいて前記送風ファンの回転数を制御することを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明の液晶プロジェクタ装置によれば、全ての表示素子を所定の温度範囲内に制御できない環境下においても各表示素子間で好適な温度バランスが保たれるように、各表示素子の温度を制御することができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の一実施形態による液晶プロジェクタ装置の構成を示す全体図である。
本発明の一実施形態による液晶プロジェクタ装置内の各変調部及びファン制御装置の構成を示す模式図である。
本発明の一実施形態による液晶プロジェクタ装置の電源投入直後の各表示素子の温度変化を示すグラフである。
本発明の一実施形態による液晶プロジェクタ装置の稼働中の各表示素子の温度変化を示すグラフである。

実施例

0011

以下、本発明の液晶プロジェクタ装置の各実施形態について、添付図面を参照して説明する。各実施形態は、原色光成分である、赤(R)、緑(G)、青(B)ごとに設けられた3つの表示素子(Rch用表示素子、Bch用表示素子、Gch用表示素子)に光源から射出された光を反射させ、レンズを使ってスクリーン上に画像を投影させる反射型液晶プロジェクタ装置を例として説明する。

0012

<液晶プロジェクタ装置の構成>
図1を参照して、本発明の各実施形態で用いる液晶プロジェクタ装置の構成を説明する。液晶プロジェクタ装置1は、高圧水銀ランプメタルハライドランプ等の白色光出射する光源11を備える。光源11から出射された光は、クロスダイクロイックミラー12に入射される。

0013

クロスダイクロイックミラー12は、入射された照明光の三原色をR(赤色)成分と、G(緑色)成分及びB(青色)成分とに分離させる。クロスダイクロイックミラー12を経たR成分光は、ミラー13及びリレーレンズ14を経て、偏光分離素子となる偏光ビームスプリッタ15を透過して、Rch変調部16に入射される。Rch変調部16は、入射されたR成分光を表示画像赤色成分に応じて偏光変調して反射する。偏光変調された反射光は、偏光ビームスプリッタ15において反射され、色合成プリズム17に対し、一側面部より入射される。

0014

一方、クロスダイクロイックミラー12を経たG成分光及びB成分光は、ミラー18を経て、ダイクロイックミラー19に入射される。ダイクロイックミラー19は、入射されたG成分光及びB成分光を、G成分光とB成分光とに分離させる。ダイクロイックミラー19において反射されたG成分光は、リレーレンズ20を経て、偏光分離素子となる偏光ビームスプリッタ21を透過して、Gch変調部22に入射される。Gch変調部22は、入射されたG成分光を表示画像の緑色成分に応じて偏光変調して反射する。偏光変調された反射光は、偏光ビームスプリッタ21において反射され、色合成プリズム17に対し、後面部より入射される。

0015

そして、ダイクロイックミラー19を透過したB成分光は、リレーレンズ23を経て、偏光分離素子となる偏光ビームスプリッタ24を透過して、Bch変調部25に入射される。Bch変調部25は、入射されたB成分光を表示画像の青色成分に応じて偏光変調して反射する。偏光変調された反射光は、偏光ビームスプリッタ24において反射され、色合成プリズム17に対し、他側面部より入射される。

0016

色合成プリズム17は、一側面部より入射されたR成分光、後面部より入射されたG成分光、及び他側面部より入射されたB成分光を合成して、前面部より出射させる。色合成プリズム17から出射された照明光は、投射光学系となる投射レンズ26に入射される。この投射レンズ26は、入射された照明光を、図示しないスクリーンに向けて投射し、結像させ、画像表示を行う。

0017

Rch変調部16、Gch変調部22、及びBch変調部25の詳細な構成について、図2の模式図を参照して説明する。Rch変調部16は、R信号成分を変調するRch用表示素子161と、Rch用表示素子161の熱を放熱するRch用ヒートシンク162と、Rch用表示素子161及びRch用ヒートシンク162を冷却するためのRch用ファン163と、Rch用ファン163の動作により発生した風をRch用表示素子161及びRch用ヒートシンク162に送り込むためのRch用ダクト164と、Rch用表示素子161の温度を検出するRch用温度センサ165とを備える。Rch用ファン163は、Rch用表示素子161の冷却部として機能する。

0018

Gch変調部22は、G信号成分を変調するGch用表示素子221と、Gch用表示素子221の熱を放熱するGch用ヒートシンク222と、Gch用表示素子221及びGch用ヒートシンク222を冷却するためのGch用ファン223と、Gch用ファン223の動作により発生した風をGch用表示素子221及びGch用ヒートシンク222に送り込むためのGch用ダクト224と、Gch用表示素子221の温度を検出するGch用温度センサ225とを備える。Gch用ファン223は、Gch用表示素子221の冷却部として機能する。

0019

Bch変調部25は、B信号成分を変調するBch用表示素子251と、Bch用表示素子251の熱を放熱するBch用ヒートシンク252と、Bch用表示素子251及びBch用ヒートシンク252を冷却するためのBch用ファン253と、Bch用ファン253の動作により発生した風をBch用表示素子251及びBch用ヒートシンク252に送り込むためのBch用ダクト254と、Bch用表示素子251の温度を検出するBch用温度センサ255とを備える。Bch用ファン253は、Bch用表示素子251の冷却部として機能する。

0020

Rch用ファン163、Gch用ファン223、及びBch用ファン253は、シロッコファンまたは軸流ファン等で構成される。また、Rch用温度センサ165、Gch用温度センサ225、及びBch用温度センサ255は、例えばサーミスタで構成される。

0021

また、液晶プロジェクタ装置1内には、Rch用ファン163、Gch用ファン223、及びBch用ファン253の回転数を制御する制御部27が設置されている。制御部27は、各温度センサ165、225、255で検出された温度に基づいて、各表示素子161、221、251が所望の温度になるように、各ファン163、223、253の回転数を制御する。

0022

<第1実施形態>
本発明の第1実施形態による液晶プロジェクタ装置1における、各表示素子161、221、251の温度制御動作について、図3を参照して説明する。図3は、液晶プロジェクタ装置1の電源投入直後の各表示素子の温度変化を示すグラフである。

0023

液晶プロジェクタ装置1の電源投入されたとき、各表示素子の温度が第1の設定温度よりも低い場合、制御部27は表示素子の温度を上げるように制御するため、ファンを停止する。「第1の設定温度」は例えば、「60℃」である。各表示素子は表示素子自体の駆動回路による発熱や光源11から入射される光により発熱して温度が上昇する。このとき、各表示素子間で、温度上昇速度が異なる場合がある。これは表示素子に照射される光のエネルギーの大きさが、各色成分光によって異なることに起因する。各色成分光のエネルギーの大きさは光源11の特性によって異なるが、一般にG成分光のエネルギーが最も大きい。このため、Rch用表示素子161やBch用表示素子251に対し、Gch用表示素子221の温度上昇速度が速くなる。

0024

例えば、図3に示すように、Gch用表示素子221の温度が細線の一点鎖線G0のように上昇するのに対し、Bch用表示素子251の温度が細線の二点鎖線B0のように緩やかな速度で上昇し、Rch用表示素子161の温度は実線Rのように更に緩やかな速度で上昇する。そのため、Rch用表示素子161と、Gch用表示素子221及びBch用表示素子251との温度差が大きくなり、表示素子間で適切な温度バランスが保てなくなることで色バランスが崩れ、投影画像の品質が低下する可能性が高くなる。

0025

そこで、3つの表示素子の内、温度上昇速度が最も遅いRch表示素子251の温度が第1の設定温度に満たない場合に、制御部27はGch用表示素子221の温度、及びBch用表示素子251の温度が、Rch用表示素子161の温度を基準とした所定範囲内になるように、Gch用ファン223及びBch用ファン253を駆動制御する。所定範囲内とは例えば±5℃以内であり、Rch用表示素子161の温度に対し、Gch用表示素子221の温度を±5℃以内に、同様にBch用表示素子251の温度を±5℃以内になるようにそれぞれ制御する。

0026

このように制御することにより、図3に示すように、Gch用表示素子221の温度が太線の一点鎖線G1のようになり、Gch用ファン223が駆動されない場合(G0)よりも、Rch用表示素子161の温度上昇を示した実線Rに近づく。また、Bch用表示素子251の温度が太線の二点鎖線B1のようになり、Bch用ファン253が駆動されない場合(B0)よりも、Rch用表示素子161の温度上昇を示した実線Rに近づく。そのため、電源投入直後の各表示素子の温度がばらつきやすいときにも表示素子間の温度差が少なくなり、早い段階で各表示素子間の温度バランスを保つことで投影画像の品質を高めることができる。

0027

その後、Rch用表示素子161の温度が第1の設定温度より高くなった場合、制御部27は、各表示素子の温度がそれぞれ所定の温度範囲内となるように制御する。所定の温度範囲は、例えば60℃から70℃の範囲内である。

0028

本実施形態では、電源投入後のRch用表示素子161の温度上昇速度がGch用表示素子221やBch用表示素子251と比較して遅いことを前提として説明したが、これに限らず温度上昇速度の最も遅いチャンネルの表示素子の温度を基準として他の表示素子の温度を制御すればよい。例えばGch用表示素子221の温度上昇速度が最も遅い場合、Gch用表示素子221の温度が第1の設定温度となるまで、Gch用表示素子221の温度を基準として他の表示素子の温度を制御する。同様にBch用表示素子251の温度上昇速度が最も遅い場合、Bch用表示素子251の温度が第1の設定温度となるまで、Bch用表示素子251の温度を基準として他の表示素子の温度を制御する。電源投入後の温度上昇速度の表示素子間の差は予め実験により比較しておけばよい。

0029

<第2実施形態>
表示素子はファンによる送風によって冷却されることで温度制御されるが、環境温度が極端に高い場合や逆に極端に低い場合、表示素子によっては目標とする温度範囲内に制御できなくなる可能性がある。

0030

図4は、各表示素子をそれぞれ目標温度範囲である60〜70℃となるように制御している状態で環境温度を変化させた場合の各表示素子の温度変化を示す図である。

0031

X、Y、Zは異なる色の表示素子を示し、それぞれRch用表示素子161、Gch用表示素221、Bch用表示素子251のいずれかに相当する。表示素子Zの温度は、環境温度a以下では目標温度範囲内に維持することができず、環境温度と共に低下して目標温度範囲の下限である60℃より低い温度になっている。一方環境温度aでは、表示素子XとYは目標温度範囲内に制御可能である。しかし、環境温度a以下のときに表示素子XとYを目標温度範囲内になるように制御すると、表示素子Zと、表示素子X、Yとの温度差が大きくなって表示素子間の温度バランスが保てなくなってしまう。表示素子間の温度バランスが保てなくなるとカラーバランスが崩れる恐れがある。このため、環境温度a以下では、表示素子XとYの温度を、最も温度の低い表示素子Zの温度を基準とした所定範囲内となるように制御する。具体的には表示素子Z用のファンは停止し、表示素子Xと表示素子Yの温度を表示素子Zの温度に対し例えば±5℃以内となるように制御する。

0032

また、表示素子Xの温度は、環境温度b以上では目標温度範囲内に維持することができず、環境温度と共に上昇して目標温度範囲の上限である70℃より高い温度なっている。一方環境温度bでは、表示素子YとZは目標温度範囲内に制御可能である。しかし、環境温度b以上のときに表示素子YとZを目標温度範囲内になるように制御すると、表示素子Xと、表示素子Y、Zとの温度差が大きくなって表示素子間の温度バランスが保てなくなってしまう。表示素子間の温度バランスが保てなくなるとカラーバランスが崩れる恐れがある。このため、環境温度b以上では、表示素子YとZの温度を、最も温度の高い表示素子Xの温度を基準とした所定範囲内となるように制御する。具体的には表示素子X用のファンの回転数は最大のままで、表示素子Yと表示素子Zの温度を表示素子Xの温度に対し例えば±5℃以内となるように制御する。

0033

これらにより、少なくともいずれか1つの表示素子の温度が目標温度範囲内に維持することができなくなった場合でも各表示素子間の温度差を小さくすることができ、カラーバランスの崩れを小さくすることができる。

0034

各表示素子共目標温度範囲内に制御可能な状態の場合、各表示素子の温度を所定の温度範囲内になるように制御する以外に、予め決められた表示素子の温度を基準にその他の表示素子の温度を制御するようにしても良い。例えば、画質に最も影響が出やすいGch用表示素子221の温度を60〜70℃になるように制御し、Rch用表示素子161とBch用表示素子251の温度は、Gch用表示素子221の温度に対し±5℃以内となるように制御しても良い。このように制御することで、各チャンネルの温度バランスをより精度良く制御することができる。

0035

上述した第1及び第2実施形態では各チャンネルの表示素子の温度をなるべく同じ温度となるように制御する例を示したが、各表示素子で制御目標温度範囲を変えてもよい。一般にBch用表示素子は、紫外成分を多く含む光を反射させることから他の表示素子よりも劣化が早いため、Bch用表示素子を他の表示素子よりも若干低温に冷却することで、表示素子の寿命延ばすことができる。このため、Rch用表示素子とGch用表示素子に対し、Bch用表示素子の目標設定温度が若干(例えば5℃程度)低くなるように制御しても良い。

0036

また、上述した第1及び第2実施形態では、冷却部はファンで風を送る構成として説明したが、空冷式に限定せず、水冷式も適用可能である。

0037

また、上述した第1及び第2実施形態では、色成分を赤色、緑色、青色の3色として説明したが、これに限らず、例えば黄色を追加して4色としてもよい。

0038

1液晶プロジェクタ装置
2スクリーン
11光源
12、19クロスダイクロイックミラー
13、18ミラー
14、20、23リレーレンズ
15、21、24偏光ビームスプリッタ
16 Rch変調部
17色合成プリズム
22Gch変調部
25 Bch変調部
26投射レンズ
27 制御部
161 Rch用表示素子
162 Rch用ヒートシンク
163 Rch用ファン
164 Rch用ダクト
165 Rch用温度センサ
221 Gch用表示素子
222 Gch用ヒートシンク
223 Gch用ファン
224 Gch用ダクト
225 Gch用温度センサ
251 Bch用表示素子
252 Bch用ヒートシンク
253 Bch用ファン
254 Bch用ダクト
255 Bch用温度センサ

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