投影型图像显示装置的制作方法

专利名称：投影型图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影机等的投影型图像显示装置，特别涉及到其构成为通 过由光圈控制对显示设备入射的光量来获得高对比度显示图像的投影型图 像显示装置。
背景技术：
作为投影型显示装置或直视型液晶显示装置，将从光源(下面称为灯) 所射出的光，由具有透过型或反射型光调制作用的显示设备在空间上进行 调制来显示影像的图像显示装置已为众所周知。在使用这种具有光调制作
用的显示设备的图像显示装置中，在和CRT等使用自发光型显示设备的图 像显示装置进行比较时，暗处的所谓黑色不黑(黒浮#)曾是问题。所谓黑色 不黑指的是，在关掉照明的全暗环境下，黑色显示的像素映现为明亮的状 态之现象。
因此，作为抑制该黑色不黑的现象，并改善显示图像对比度的方法之 一，提出了一种按照输入影像的场景，使灯的发光亮度或从灯到显示设备 的光路上所配置的光圈动态产生变化，控制对显示设备入射的光量的方法。 例如在专利文献l中，公示出该方法。
专利文献1中公开了一种通过检测输入影像信号的特征，与之相应地 控制灯功率，来改善对比度的方法。另外，伴随着对应于输入影像信号使 灯功率产生变化，将灯的温度保持在能确保可靠性的范围内，因此要控制 冷却风扇的转速。
专利文献1: 日本特开平11-337897号公报
近年来，针对民用设备，对比度改善的期望增高，并且为了改善投影 型图像显示装置的对比度， 一般采用在从灯到显示设备的光路中插入光圈的结构。在输入了暗的影像信号时，可以按照输入信号电平，控制光圈的 开闭角，对给显示设备的入射光进行调整，改善对比度。
加之，随着液晶投影机的民用市场普及，要求作为大画面电视机的功 能，希望随着提高显示影像的明亮度的要求，增大光源的功率使光量增加。 另外，希望与提高对比度的要求相应地，进一步扩大光圈的控制范围，扩 展光量调整范围。
如同以往例那样，在通过按照影像信号改变灯的功率来改善对比度时，
对比度的改善率因灯功率可变范围的限制而停留于最大1.4倍左右。与之相 对，在按照影像信号控制光圈时，能够改善到最大5倍左右。
另一方面，在插入光圈时，现状下从画面质量方面、成本方面的限制 来看，在紧挨着灯的前方配置光圈的结构已成为主流。
但是，具有下列技术问题在按照上述那种要求增加了灯的光量时， 或者在充分闭合光圈时，从光圈所反射的返回光增多，对灯及固定夹具等 的周边部件带来因光导致的热损伤。特别是，在扩大了光圈角度时，来自
光圈的返回光达到入射光量的20%以上，需要与之相应的冷却能力。
因此，在考虑到返回光达到最大时，需要大幅提高冷却风扇的转速。 另外，就以往的方法而言，因为测量灯附近的温度，所以变为高温的
灯的灯泡(管球)自身的温度无法正确测量。
从而，存在下述这样的问题，即为了确保灯的可靠性，需要考虑冷却
能力的余量，而且冷却风扇的转速也上升，并且噪音也将增大。

发明内容
本发明的目的为，提供一种投影型图像显示装置，能够抑制因冷却风 扇的转速上升而产生的噪音，在避免温度的影响并确保灯可靠性的同时， 实现显示图像的高对比度化。
为了解决上述课题，本发明第1结构的投影型图像显示装置，其特征
为，具备作为光源的灯；光圈，调整从上述灯照射的光的光量；显示设 备，对通过上述光圈后的光进行空间调制，生成影像光；投影透镜，对从 上述显示设备输出的光进行放大投影；灯驱动部，控制上述灯的功率；冷 却风扇，冷却上述灯；温度传感器，检测上述灯的周围温度；影像信号输入端子，输入影像信号；光圈控制角度计算部，按照从上述影像信号输入端子输入的输入影像信号的电平，计算控制上述光圈的角度，并作为控制角度信息进行输出；光圈驱动部，按照上述控制角度信息控制上述光圈的角度；风扇控制信号发生部，按照上述控制角度信息及由上述温度传感器得到的检测温度，控制上述冷却风扇的转速；以及显示设备驱动部，将上述输入影像信号变换为用来使上述显示设备进行显示的信号。
本发明第2结构的投影型图像显示装置，其特征为，具备作为光源的灯；光圈，调整从上述灯照射的光的光量；显示设备，对通过上述光圈后的光进行空间调制，生成影像光；投影透镜，对从上述显示设备输出的光进行放大投影；灯驱动部，控制上述灯的功率；冷却风扇，冷却上述灯；温度传感器，检测上述灯的周围温度；影像信号输入端子，输入影像信号；光圈控制角度计算部，按照从上述影像信号输入端子输入的输入影像信号的电平，计算控制上述光圈的角度，并作为控制角度信息进行输出；光圈驱动部，按照上述控制角度信息控制上述光圈的角度；影像信号联动风扇控制数据计算部，按照上述输入影像信号的电平，生成与从上述光圈到上述灯的返回光相对应的信号，作为风扇控制数据进行输出；风扇控制信号发生部，按照上述风扇控制数据及由上述温度传感器得到的检测温度，控制上述冷却风扇的转速；以及显示设备驱动部，将上述输入影像信号变换为用来使上述显示设备进行显示的信号。
发明效果
在本发明的投影型图像显示装置中，通过根据与输入的影像信号电平相应的光圈控制角度信息，估算前往灯的返回光，将其与灯附近的温度信息结合，控制风扇的转速，就能够实现灯的灯泡自身的正确温度控制，并能够确保灯高温的可靠性。另外，可以抑制风扇转速的过高，也可以减低因风扇转动音而产生的噪音。


图1是表示本发明实施方式1的投影型图像显示装置的框图。
图2是表示同一投影型图像显示装置中的风扇转速控制特性的附图。
图3是表示本发明实施方式2的投影型图像显示装置的框图。图4是表示同一投影型图像显示装置中的风扇转速控制特性的附图。
符号说明1影像信号输入端子
2光圈控制角度计算部
3风扇控制信号发生部
4冷却风扇
5灯驱动部
6灯
7温度传感器
8光圈驱动部
9光圈
10显示设备
11显示设备驱动部
12投影透镜
13屏幕
14影像信号联动风扇控制数据计算部
具体实施例方式
本发明的投影型图像显示装置可以将上述结构作为基本，采取如下的方式。
也就是说，在第1结构的投影型图像显示装置中，上述光圈控制角度计算部可以按照输入影像信号的最大值、最小值、平均值或者直方图等的分布信息，来计算控制上述光圈的角度。
另外，在第2结构的投影型图像显示装置中，上述影像信号联动风扇控制数据计算部可以按照输入影像信号的最大值、最小值、平均值或者直方图等的分布信息，来计算来自上述光圈的返回光量。
下面，对于实施本发明所需的最佳方式， 一边参照附图一边进行说明。(实施方式l)
图1是表示本发明实施方式1中的投影型图像显示装置结构的框图。在图1中，从影像信号输入端子1所输入的影像信号提供给光圈控制角度计算部2及显示设备驱动部11。光圈控制角度计算部2具有计算与影像信号特征相应的对光圈的控制角度信息的功能。光圈控制角度计算部2输出的控制角度信息提供给风扇控制信号发生部3及光圈驱动部8。风扇控制信号发生部3根据来自温度传感器7的周围温度信息及控制角度信息，控制冷却风扇4的转速。
灯6由灯驱动部5来控制功率，来自灯6的出射光通过光圈9，照射于液晶显示元件等的显示设备10上。光圈9的光圈角度由光圈驱动部8根据从光圈控制角度计算部2提供的控制角度信息进行控制。
显示设备驱动部11将输入影像信号变换为可以驱动显示设备10的形式的信号，来驱动显示设备10。来自灯6的照射光按照显示设备10上所显示的影像，以反射或透过的形式在空间上被调制，变为影像光。来自显示设备10的影像光由投影透镜12，放大投影于屏幕13上。
对于如上所构成的本实施方式投影型图像显示装置的动作，进行详细说明。首先，在光圈控制角度计算部2中，针对从影像信号输入端子1所输入的输入影像信号，检测其最大值、最小值、平均值、直方图等的分布信息，按照这些分布信息的某一个或者它们的组合来计算对显示设备10入射的光量，也就是光圈9的控制角度，并作为控制角度信息输入给风扇控制信号发生部3及光圈驱动部8。在光圈驱动部8中，根据所输入的控制角度信息，以下述方式来控制光圈9的角度，即对于例如用0 255代表的控制角度信息，若是O则将光圈打开为最大，若是255则将光圈闭合为最大。对光圈9入射的灯6的光被调整为与光圈9的角度相应的光量，入射于显示设备10。
显示设备10也可以是透过型的液晶类型、反射型的液晶类型、DMD类型那样的任一种空间光调制设备。所谓DMD类型的空间光调制设备指的是，将与像素对应的反射镜按照该像素的影像水平改变反射角度来控制有效光的量的设备。
按照上述0 255的控制角度信息，在光圈角为最大(控制角度信息=0)时，从光圈9前往灯6的返回光为最大。从而，因为灯6的灯泡周边温度增加，所以风扇控制信号发生部3使冷却灯6周边的冷却风扇4的转速增加。另外，在光圈角为最小(控制角度信息=255)时，从光圈9前往灯的返回光为最小。从而，因为灯6的灯泡周边温度降低，所以风扇控制信号发生部3使冷却灯6周边的冷却风扇4的转速减小。在光圈角为最大和最小之间(0~255)，风扇控制信号发生部3在返回光为最大时和最小时之间进行补充，控制冷却风扇4的转速。
灯6周边的温度除了来自光圈9的返回光之外，还有装置所处的外部环境(温度、气压等)的影响。从而，将计测冷却风扇4附近温度的温度传感器7的输出，和控制角度信息一起，输入给风扇控制信号发生部3。在风扇控制信号发生部3中，对于冷却风扇4的转速，进行组合了基于上述控制角度信息的控制、以及基于温度传感器7输出的控制的控制。这样一来，借助于风扇控制信号发生部3的输出，冷却风扇4受到控制。
为了组合基于控制角度信息的控制和基于温度传感器7输出的控制，例如可以采取如下的方法。也就是说，在风扇控制信号发生部3中，根据控制角度信息计算例如过去1分钟期间的光圈角度平均值。根据该光圈角度平均值的信息，预测从光圈9前往灯6的返回光每1分钟的累计值。将该返回光预测值，加上来自温度传感器7的温度信息(灯周边的温度)，来控制风扇4的转速。
例如图2所示，风扇转速相对温度信息的关系用控制特性Al、 A2等来表现。控制特性A1、 A2等是根据返回光预测值选择的。也就是说，针对同一温度信息的值，在返回光预测值小时根据控制特性Al将风扇转速控制得较低，在返回光预测值大时根据控制特性A2将风扇转速控制得较高。这样，就按照返回光预测值，进行基于在图2中上下位移的控制特性的控制。
还有，温度信息和风扇转速的关系既可以如图2所示是线性的，也可以是4级等的阶梯状。可以根据投影型图像显示装置的结构、使用环境等，设定合适的控制特性。另外，将基于控制角度信息的控制和基于温度传感器7输出的控制加以组合的上述方法是一例，可以采用符合状况的各种方法。
本发明中对冷却风扇4的控制的要点在于，总是正确掌握灯的灯泡温度信息，恰当地冷却灯。只要可以将温度传感器7配置于灯6的灯泡附近，测量灯的灯泡自身的温度，就能够实现总是满足灯冷却条件的冷却。但是，若在灯的灯泡自身上直接连接了热电偶对等的温度测量机构，则因为光被 遮挡，所以直接测量灯的灯泡自身的温度事实上是不可能的。另外，在只 通过以一定程度的距离配置的温度传感器进行温度测量时，诸如在测量结 果中产生误差，或温度的跟踪变慢。
对此，在本实施方式中，通过并用光圈控制角度计算部2和温度传感 器7，就能够使灯的灯泡温度信息的精度得到提高。也就是说，根据下述两 个温度变化条件的双方，来控制冷却风扇4的转速，该两个温度变化条件 一是基于由温度传感器7检测的装置外部环境变化的灯6附近的温度变化 条件，二是基于下述返回光量的灯的灯泡实时的温度变化条件，该返回光 量是按照对应于输入影像信号而变化的光圈9的角度而产生变化的前往灯 6的返回光量。也就是说，通过按照光圈9的角度计算从光圈9前往灯6 的返回光量，将由返回光量导致的灯的灯泡温度上升，加上灯6的周围温 度一起加以考虑，从而就可以以高精度估算灯的灯泡自身的温度，能够实 现恰当决定了灯冷却条件的冷却风扇4的转速控制。
这样，不用在灯的灯泡自身上直接连接热电偶对等的温度测量机构， 就能够总是高精度地估算灯的灯泡温度，使总是与灯需要的冷却条件相符 的冷却成为可能。
据此，能够确保灯的可靠性，延长灯的破裂、光量下降之前的灯寿命。 (实施方式2)
图3是表示本发明实施方式2中的投影型图像显示装置结构的框图。 在图3中，对于和图1所示的实施方式1相同的结构要件附上相同的符号， 省略其说明。
在实施方式1中，作为给风扇控制信号发生部3的输入信号，使用了 从光圈控制角度计算部2输出的控制角度信息。与之相对，在本实施方式 中，作为给风扇控制信号发生部3的输入信号，将使用由影像信号联动风 扇控制数据计算部14对从影像信号输入端子1输入的影像信号进行处理之 后的信号。
在影像信号联动风扇控制数据计算部14中，按照从影像信号输入端子 1输入的影像信号最大值、最小值、平均值、直方图等的分布信息，计算来 自光圈9的返回光，生成控制角度信息之外的风扇控制数据。通过生成作为光圈控制角度计算部2的输出的控制角度信息之外的风 扇控制数据，就可以采用光圈9的翼片形状或者角度控制的方法，应对光 圈9的控制角度和前往灯6的返回光没有处于线性关系的情形。也就是说， 在光圈控制角度计算部2之外，设置按照影像信号计算来自光圈9的返回 光的影像信号联动风扇控制数据计算部14，将与来自光圈9的返回光量对 应的输出作为风扇控制数据，输出给风扇控制信号发生部3。借此，使与影 像信号联动并且与来自光圈9的返回光量相应的冷却风扇4的控制成为可 能。
如上所述，在本实施方式中，通过并用影像信号联动风扇控制数据计 算部14和温度传感器7，就能够使灯的灯泡温度信息精度得到提高。也就 是说，因为通过对应于输入影像信号使光圈9的角度变化，前往灯6的返 回光量进行变化，所以根据输入影像信号，计算按照光圈9的角度变化的 前往灯6的返回光量，生成风扇控制数据。通过对基于由温度传感器7检 测的装置外部环境变化的灯6附近的温度变化条件，加上由返回光量导致 的灯的灯泡温度上升的计算得到的估算值，来作为风扇控制数据，就可以 根据灯的灯泡的实时温度变化条件，控制冷却风扇4的转速。
为了组合基于风扇控制数据的控制和基于温度传感器7输出的控制， 可以使用和在实施方式1中所说明的将基于控制角度信息的控制和基于温 度传感器7输出的控制加以组合的方法相同的方法。但是，实施方式l所 说明的方法中的光圈角度平均值及返回光预测值由影像信号联动风扇控制 数据计算部14计算，并且对本实施方式中的风扇控制信号发生部3，提供 风扇控制数据来作为与返回光预测值对应的数据。
从而，图2所示的风扇转速相对温度信息的关系在本实施方式中，用 图4所示的那种控制特性Bl、 B2等来表现。虽然控制特性Bl、 B2用来表 示和图2中的控制特性Al、 A2相同的特性，但是控制特性Bl、 B2的选 择不是按照返回光预测累计值，而是按照风扇控制数据进行的。不过，风 扇控制数据在本质上是和返回光预测累计值相同的数据。
这样，根据本实施方式，不用在灯的灯泡自身上直接连接热电偶对等 的温度测量机构，就能够总是高精度地估算灯的灯泡温度，使总是与灯需 要的冷却条件相符的冷却成为可能。借此，能够确保灯的可靠性，延长灯的破裂、光量下降之前的灯寿命。 产业上的可利用性
本发明所涉及的投影型图像显示装置由于能够在通过精度高的温度控 制来确保灯可靠性的同时，实现显示图像的高对比度化，因而作为投影机 等的投影型图像显示装置是有用的。
权利要求
1、一种投影型图像显示装置，其特征为，具备作为光源的灯；光圈，调整从上述灯照射的光的光量；显示设备，对通过上述光圈后的光进行空间调制，生成影像光；投影透镜，对从上述显示设备输出的光进行放大投影；灯驱动部，控制上述灯的功率；冷却风扇，冷却上述灯；温度传感器，检测上述灯的周围温度；影像信号输入端子，输入影像信号；光圈控制角度计算部，按照从上述影像信号输入端子输入的输入影像信号的电平，计算控制上述光圈的角度，并作为控制角度信息进行输出；光圈驱动部，按照上述控制角度信息控制上述光圈的角度；风扇控制信号发生部，按照上述控制角度信息及由上述温度传感器得到的检测温度，控制上述冷却风扇的转速；以及显示设备驱动部，将上述输入影像信号变换为用来使上述显示设备进行显示的信号。
2、 如权利要求1所述的投影型图像显示装置，其特征为， 上述光圈控制角度计算部按照输入影像信号的最大值、最小值、平均值、或者直方图等的分布信息，计算控制上述光圈的角度。
3、 一种投影型图像显示装置，其特征为， 具备作为光源的灯；光圈，调整从上述灯照射的光的光量；显示设备，对通过上述光圈后的光进行空间调制，生成影像光； 投影透镜，对从上述显示设备输出的光进行放大投影；灯驱动部，控制上述灯的功率； 冷却风扇，冷却上述灯； 温度传感器，检测上述灯的周围温度； 影像信号输入端子，输入影像信号；光圈控制角度计算部，按照从上述影像信号输入端子输入的输入影像 信号的电平，计算控制上述光圈的角度，并作为控制角度信息进行输出； 光圈驱动部，按照上述控制角度信息控制上述光圈的角度； 影像信号联动风扇控制数据计算部，按照上述输入影像信号的电平， 生成与从上述光圈到上述灯的返回光相对应的信号，作为风扇控制数据进 行输出；风扇控制信号发生部，按照上述风扇控制数据及由上述温度传感器得 到的检测温度，控制上述冷却风扇的转速；以及显示设备驱动部，将上述输入影像信号变换为用来使上述显示设备进 行显示的信号。
4、如权利要求3所述的投影型图像显示装置，其特征为， 上述影像信号联动风扇控制数据计算部按照输入影像信号的最大值、 最小值、平均值、或者直方图等的分布信息，计算来自上述光圈的返回光
全文摘要
通过光圈控制角度计算部(2)，按照输入影像信号的最大值、最小值、平均值、直方图等的分布信息，来计算控制从灯(6)到达显示设备(10)的光量所需的光圈控制角度，作为控制角度信息输入给风扇控制信号发生部(3)及光圈驱动部(8)。由光圈驱动部(8)根据控制角度信息，来控制光圈(9)的角度。对光圈(9)，入射由灯驱动部(5)所驱动的灯(6)的光，与光圈(9)的角度相应的光量向显示设备(10)入射。由风扇控制信号发生部(3)，按照控制角度信息及由温度传感器得到的检测温度，来控制冷却风扇(4)的转速。能够抑制因冷却风扇的转速上升而产生的噪音，在避免温度的影响来确保灯可靠性的同时，实现显示图像的高对比度化。
文档编号G02F1/133GK101517479SQ20078003418
公开日2009年8月26日 申请日期2007年9月6日 优先权日2006年9月13日
发明者盐田哲郎 申请人:松下电器产业株式会社