图像投影设备的制作方法

本发明总体上涉及图像投影设备。

背景技术：

近年来，使用dmd(数字微镜装置)的dlp(数字光处理)投影仪和使用透射液晶的lcd(液晶显示器)投影仪，作为通过将图像投影到诸如屏幕的投影接收部上而能够以放大方式显示图像的图像投影设备而广泛普及；这是因为这些投影仪相对便宜，重量轻和紧凑。

这种投影仪通常使用例如高压水银灯的放电灯，或者诸如led(发光二极管)或ld(激光二极管)的半导体光源(固态光源)作为光源。为了抑制由从光源释放的热等引起的诸如内部透镜，镜，dmd和液晶的光学元件的温度上升，已经开发了使用冷却风扇等冷却投影仪内部的技术。在日本专利no.3471772中公开了这种技术的实例。

日本专利no.3471772公开了一种投影仪相关的方法，该方法检测光学元件的温度或者环境空气温度的上升，并且当判定施加到冷却风扇的电压可被增加时，增加施加到冷却风扇的电压以增加冷却风扇的转速，但是当判定被施加的电压到上限时，改变供应给光源的电力，以将每个部件的温度保持在额定值内。

然而，日本专利no.3471772中公开的技术的缺点在于，改变供应给光源的电力会不期望地降低由投影仪投影的图像的亮度。因此，需要开发一种在保持图像亮度的同时能够有效冷却的技术。

本发明是鉴于上述情况而构想的，目的在于提供在维持图像亮度的同时能够抑制光学元件的温度上升的图像投影设备。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，图像投影设备被配置为将图像投影到投影接收部上。图像投影设备包括光源，光学调制器，控制单元和温度检测器。光学调制器被配置为使用来自光源的光形成图像。温度检测器被配置为检测环境温度。控制单元被配置为控制光源和光学调制器，并被配置为控制光源和光学调制器中的至少一个，以依据由温度检测器检测到的环境温度来调整图像的色调。

根据本发明的一个方面，可以提供在保持图像亮度的同时能够抑制光学元件的温度上升的图像投影设备。

附图描述

图1是图示根据本发明的第一实施例的投影仪1(图像投影设备)的外观的立体图；

图2是收纳在图1所图示的投影仪中的光学引擎单元(照明光学单元、光学调制单元和投影单元)的截面图；

图3是图示第一实施例的投影仪和第二到第五实施例的投影仪的冷却控制装置的配置实例的框图；

图4是图示图1中所图示的光源发射的光的光谱功率分布的实例的图；

图5a是图示图2中所图示的色轮的实例的平面图；

图5b是图示色轮的另一实例的平面图；

图6a是图示画面模式为高亮度模式时，各颜色的投影光的光功率对时间的图；

图6b是图示画面模式为自然模式时，各颜色的投影光的光功率对时间的图；

图7是图示画面模式为高亮度模式时，光源的光波形对时间的图，以及灯波形对时间的图；

图8是图示画面模式为自然模式时，光源的光波形对时间的图，以及灯波形对时间的示意图；

图9是图示在第一实施例的投影仪中进行的冷却控制操作的实例的流程图；

图10是图示在第二实施例的投影仪中进行的冷却控制操作的实例的流程图；和

图11是第五实施例的投影仪的光学引擎单元的光学示意图。

所配附图用于描述本发明的示范实施例，并不应解释为用于限制本发明的保护范围。在所有附图中，相同或相近的引用数字标明相同或相近的组件。

具体实施方式

这里使用的术语仅仅是用于描述特定实施例的目的，并不意在限制本发明。

如本文所使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式。

在描述附图中所示的优选实施例时，为了清楚起见，会使用特定术语。然而，本专利说明书的公开并不旨在限于所选择的特定术语，并且应当理解，每个特定部件包括具有相同功能的，以类似方式操作并实现类似结果的所有技术等同物。

下面将参照附图详细描述本发明的实施例。

第一实施例

下面参照图1描述作为根据本发明的图像投影设备的一个实施例的dlp投影仪1。图1是图示本发明的第一实施方式的投影仪1的外观的立体图。图2是构成图1所示的投影仪1内的光学引擎单元10的照明光学单元20，光学调制单元30和投影光学单元40的横向剖视图。图3是图示投影仪1的冷却控制装置60的实例配置的框图。

如图1和图2所示，根据第一实施例的投影仪1由外盖(壳体)2覆盖，并且内部包括光学引擎单元10。操作单元11布置在投影仪1的顶表面上，操作单元11可以包括由用户操作的电源开关和用于操作投影仪1的操作开关。操作单元11还包括用于选择节能模式(低亮度模式)的开关以及用于选择可被称为画面模式的画面模式选择开关作为操作开关，在节能模式中，投影仪1以降低的功耗操作，在画面模式中设置适合于投影图像的色调和亮度。在第一实施例中，作为画面模式，可选择用于投射具有亮色调和高亮度的图像的高亮度模式或用于投射具有更自然色调的图像的自然模式。作为画面模式，可以提供适合于电影观看的电影模式，适合于运动观看的运动模式，适合于卡通观看的卡通模式等。

用于放大/缩小投影到诸如屏幕的投影接收部分上的投影屏幕的变焦杆12也设置在投影仪1的顶表面上。

用于提供设备电源的ac插座13，用于与诸如个人计算机和摄像机的外部装备连接的外部输入端子14，代表投影图像的光从其出去的投影透镜41，亮度传感器15等，都设置在投影仪1的前表面上，亮度传感器15是检测安装了投影仪1的安装环境的亮度的亮度检测器。当安装环境较暗时，提供给光源21的电力减少，而当安装环境较亮时，增加电力以调节投影图像的亮度，从而依据由亮度传感器15检测的亮度来增强用户可见度。

在壳体2中设置有空气入口16a和空气出口16b。如图2所示，吸气风扇17a和排气风扇17b分别设置在空气入口16a和空气出口16b内。由吸气风扇17a经过空气入口16a被吸入的外部空气在移动到光源和驱动器电路板的同时，冷却作为热源的光源和驱动器电路板。此后，空气由排气风扇17b经过空气出口16b被排出。在光源附近设置有冷却光源的光源冷却风扇17c。以下，将包括与冷却相关的吸气风扇17a，排气风扇17b和光源冷却风扇17c的风扇称为“冷却风扇17”。在空气入口16a附近布置有外部空气传感器18，外部空气传感器18是用于测量安装了投影仪1的安装环境的环境温度(外部空气温度)的温度检测器。基于由外部空气传感器18检测的外部空气温度和预定条件来调节冷却风扇17的旋转速度，从而适当地冷却光源和驱动器电路板。

如图2所示，投影仪1包括作为光学引擎单元10的将光源21的光引导到光学调制器33的照明光学单元(照明光学系统)20、使用来自光源21的光来形成图像的光学调制单元30、和对投影图像进行投影的投影光学单元(投影光学系统)40。

照明光学单元20包括光源21，色轮22，光通道23和中继透镜24。两个透镜被组合起来以形成中继透镜24。光学调制单元30包括平面镜31，凹面镜32和光学调制器33。投影光学单元40包括布置在固定镜筒上的固定透镜组，布置在可移动透镜镜筒上的可移动透镜组和投影透镜41。

投影仪1包括控制投影仪1的部件的操作的控制装置。如图3所示，投影仪1包括作为控制装置之一的控制单元50，控制单元50控制投影仪1的部件的操作，使从来自诸如个人计算机的信息处理设备，或诸如摄像机的图像捕获装置馈送的输入图像信号(画面数据)形成图像。投影仪1包括作为控制装置的进行光源21的开/关控制的光源控制单元51、进行光学调制器33的驱动控制的光学调制器控制单元52、控制外部空气传感器18的外部空气传感器控制单元53、控制冷却风扇17的冷却风扇控制单元54、控制亮度传感器15的亮度传感器控制单元55和受控制单元50控制的存储单元56。

在第一实施例中，如图3所示，控制单元50，光源21和光源控制单元51，光学调制器33和光学调制器控制单元52，外部空气传感器18和外部空气传感器控制单元53，以及存储单元56也用作冷却控制装置60，该冷却控制装置60抑制投影仪1的光学引擎单元10等的过度温度上升。冷却控制装置60根据预先存储在存储单元56中的诸如阈值和顺序的冷却控制条件来进行冷却控制操作。

控制单元50包括作为其硬件元件的，cpu(中央处理单元)、rom(只读存储器)和ram(随机存取存储器)。控制单元50根据预先存储在rom中的程序指令，使用ram作为工作存储器来控制投影仪1的部件的操作。

下面详细描述光学引擎单元10的部件的配置和操作。照明光学单元20的光源21的实例包括卤素灯，金属卤化物灯和高压汞灯。在第一实施例中，使用高压汞灯。

图4示出了当作光源21使用的高压汞灯的光的光谱功率分布。如图4所示，波长约500nm或以下的光为蓝色(b)；波长在500和600nm之间的光是绿色(g)；波长600nm或以上的光为红色(r)。由于高压汞灯的特性，在蓝色(b)和绿色(g)的每一个中有尖峰值，但在红色(r)中没有大的峰值。

通过光源控制单元51的控制，使得从用作光源21的高压汞灯发射的白光通过如图2中的箭头所示的旋转盘状色轮22，从而被转换(滤波)为每单位时间，颜色在红色(r)，绿色(g)和蓝色(b)之间重复改变的光。如图5a所示，具有盘状形状的色轮22被固定到电动机22m的电动机轴，并由电动机22m驱动旋转。色轮22在其旋转方向上具有作为红色(r)，绿色(g)和蓝色(b)滤波器的分割部22r，22g和22b。

穿过色轮22的每种颜色的光入射在光通道23上。平板玻璃被接合到内周面为镜面的矩形棱柱形，以形成光通道23。入射在光通道23上的每种颜色的光从光通道23的内表面被多次反射以被均匀化为均匀的光束，然后光束朝向中继透镜24离开光通道23。各种颜色的光在透射过中继透镜24期间，在被会聚的同时轴向色差被校正，然后被引导到光学调制单元30。

由中继透镜24引导的每种颜色的光从平面镜31和凹面镜32被反射，以被聚焦在光学调制器33的图像形成表面上。在第一实施例中，使用dmd作为光学调制器33；然而，光学调制器33并不限于此。

作为dmd的光学调制器33的图像形成表面包括由多个可移动微镜形成的基本上矩形的镜面。光学调制器控制单元52以时分方式驱动每个微镜，由此形成预定图像。更具体地，平面镜31和凹面镜32反射来自光源21的与光学调制器33的图像形成表面平行行进的光，以将光朝向图像形成表面引导，使得光学调制器33的图像形成表面被光照射。多个可移动的微镜以网格被布置在光学调制器33的图像形成表面上。光学调制器33的每个微镜的镜面可以在对角铰链上被倾斜预定角度，以处于两个状态“on”和“off”中的任何一个。

当微镜为“on”时，来自照明光学单元20的光从微镜朝向投影光学单元40反射，并作为投影光被引导到投影光学单元40。投影光(投影图像)通过穿过投影光学单元40中的多个透镜被放大，并且经过投影透镜41以放大的方式被投影到屏幕上。另一方面，当微镜为“off”时，来自光源21的光从微镜朝向保持在照明支架等的侧表面上的光阱被反射。朝向光阱反射的光被吸收作为热量并由吸气风扇17a和排气风扇17b产生的气流所冷却。

如上所述，可以根据通过转换输入图像信号而获得的调制信号，在每个像素的基础上控制投影光，从而单独地驱动微镜以形成图像。

投影光学单元40经由固定透镜组，可移动透镜组和投影透镜41，以放大的方式将从光学调制器33的微镜反射的图像光投影到屏幕上。投影光学单元40包括作为可移动透镜组的在将图像投影到屏幕上时调节焦距的焦点调节透镜组、和在投影图像时与上述变焦杆12共同移动以调整视角的变焦调节透镜组。可以通过由控制单元50进行的自动控制或根据使用操作单元11进行的操作来移动焦点调节透镜来进行焦点调节。可以通过根据使用变焦杆12进行的操作或使用操作单元11进行的操作，移动变焦调节透镜组来进行变焦调节。

第一实施例的投影仪1允许用户通过操作在操作单元11上的画面模式选择开关来选择期望的画面模式。

当投影仪1继续如上所述的图像投影时，光学引擎单元10的温度由于光吸收，自加热等而增加。常规地，使用冷却风扇17来冷却已被提供；然而，例如当外部空气温度高时，仅使用冷却风扇17提供的冷却可能会不足，或者会不期望地增加功率消耗和噪声。切换到节能模式以降低功率消耗将不期望地降低图像的亮度。

为了避免这种不期望的情况，根据第一实施例的投影仪1依据外部空气温度来操作冷却控制装置60的部件，以改变画面模式来进行投影仪1的上述的冷却控制。更具体地，在高亮度模式下操作期间，当由外部空气传感器18检测的外部空气温度已经超过阈值时，画面模式从高亮度模式切换到自然模式，以抑制温度上升。

下面参照附图描述投影光的光功率是如何依据画面模式而变化的。首先参照图6a，6b描述控制光学调制器33来调整投影光的光功率以改变画面模式的实例。图6a和图6b描绘了依据画面模式而变化的投影光。图6a是图示在高亮度模式下每种颜色的投影光的光功率对时间的图。图6b是图示在自然模式下每种颜色的投影光的光功率对时间的图。在图6a和图6b中，水平轴代表经过的时间，而垂直轴代表逐个颜色的投影光的光功率。在图6a和图6b中，每个阴影区域代表光学调制器33被穿过色轮22并被投影为投影光的每种颜色的光所照射的时间长度、以及该光的光功率。每个粗线部分代表光学调制器33反射每种颜色的光以将该光作为投影光引导到投影光学单元40的时间长度以及该光的光功率。

第一实施例的投影仪1是使用色轮22以时分方式取出颜色的光，并且用该光照射光学调制器33的dlp投影仪，该色轮22包括如图6a所示的用于各自三种颜色(r，g和b)的分割部22r，22g和22b。如参照图4所描述的，光功率从一种颜色到另一种颜色变化。为此，由光学调制器33产生的投影光的颜色随时间变化，并且光功率也随之变化。

如图6a和图6b中的阴影区域所表示的，在要照射到光学调制器33的光当中，绿色(g)的光功率最高，红色(r)的光功率次之，而蓝色(b)的光功率最低。当光源21开启时，光源控制单元51控制光源21的光功率，使得光功率呈现如上所述的这种光功率变化。

在高亮度模式中，亮度被认为是重要的，因此每种颜色的光被有意地引导到投影光学单元40，而不用通过光学调制器33切割光。因此，如图6a中的粗实线所表示的，当相同颜色的光被投影时，在整个时段光功率不变化，而是恒定的。

相比之下，在自然模式中，色调被认为是重要的，因此为了平衡颜色的亮度，每种颜色的光功率可以被光学调制器33削弱。在本实施例中，在光学调制器33被绿色(g)光照射的时段(以下称为“g时段”)中，如图6b的粗实线所表示，光学调制器控制单元52控制光学调制器33，使得绿光(g)在一定时段(在图6b中所示的g时段中光功率为零的时段)不作为投影光被引导(反射)。具体地，g时段被分成三个子时段，并且进行按子时段区间顺序地开启，关闭，和开启镜子的控制。

该控制降低了绿色(g)的投影光的光功率。因此，入射到光学调制器33下游的任一个光学元件的投影光的光功率，或者更具体地，入射到光学调制器33下游的投影光学单元40的透镜和透镜镜筒的光功率，在自然模式中比在高亮度模式中低。结果，光学引擎单元10的温度上升量减小，并且内部设备温度可以被抑制到其额定值或更低。

在图6b的实例中，g时段被分为第一子时段、中间子时段，和最后子时段；并且对光学调制器33的镜子进行开启，关闭和开启的控制，以使得g时段的中间子时段作为光学调制器33不反射绿色(g)光的时段。然而，本发明不限于此。替代地，第一子时段和最后子时段中的一个可以被设置为光学调制器33不反射绿(g)光的时段。此外，也可以采用将g时段分割为更细小的子时段，并在子时段区间反复进行镜的开关切换的配置。

改变画面模式不一定要通过控制光学调制器33来进行。作为另一实施例，可以通过光源控制单元51控制光源21来改变画面模式。下面参照图7和图8描述另一实施例的实例。图7是图示光源(高压汞灯)21的光波形对时间的图，以及图示当画面模式是高亮度模式时灯波形对时间的示意图。图8是图示光源21的光波形对时间的图，以及图示当画面模式是自然模式时灯波形对时间的示意图。

图7和图8中的每一个的上方的示意图是图示光波形对时间的示意图，其中水平轴代表经过的时间，而垂直轴代表逐个颜色的光源21的光波形(光功率)。图7和图8中的每一个的下方的示意图是图示灯波形对时间的示意图，其中水平轴代表经过的时间，而垂直轴代表逐个颜色的光源21的灯波形(电力水平)。光波形表示如图6a和6b中的每种颜色相对应于时间的光功率。灯波形表示供应给光源21的电力如何变化。通过从一种颜色到另一种颜色改变电力，来改变颜色的光功率。

在图7的高亮度模式中，当色轮22的用于绿色(g)分割部22g位于光路上时，供应给光源21的电力增加，以增加绿色(g)的光功率。相比之下，在图8的自然模式中，当色轮22的用于红色(r)的分割部22r位于光路上时，供应给光源21的电力增加，以增加红色(r)的光功率。当用于绿色(g)和蓝色(b)的分割部22g和22b位于光路上时，供应到光源21的电力被阶梯式地降低。

如参照图4所述，由于包括高压汞灯的光源21的特性，在蓝色(b)的波长范围内和绿色的波长范围内具有尖峰值，但在红色(r)波长范围内没有大的峰值。因此，如参照图7在高亮度模式中所描述的，如果操纵灯波形以增加绿色(g)的光功率，则绿色(g)光的峰值水平进一步增加。结果，入射到色轮22下游的光学元件，或者更具体地，入射到光学调制器33下游的光学调制单元30和光学调制投影光学单元40的光学构件的各个颜色的光的总光功率增加，不期望地导致温度上升。

相反，当操纵灯波形以增加如图8的自然模式中的红色(r)的光功率时，由于红色(r)的光功率最初并不高，所以光的总光功率的增加量比如图7图示的高亮度模式下当绿色(g)的光功率增加时小。因此，当在高亮度模式下的图像投影期间外部空气温度已经超过阈值时，通过由光源控制单元51控制供应给光源21的电力，能够降低色轮22下游的光学元件的温度上升量，以将灯波形从图7的高亮度模式中的灯波形改变为图8的自然模式中的灯波形。

下面参照图9的流程图描述由冷却控制装置60进行的冷却控制方法的过程的实例。

在由用户开启时，投影仪1在高亮度模式(标准模式)下开始图像投影。当投影仪1被如此开启时，控制单元50从存储单元56读出用于操作冷却控制装置60的冷却控制条件(s1)。冷却控制条件可以在出厂等之前作为初始值被预先存储在存储单元56中和/或可以由用户使用操作单元11等来配置。在第一实施例中，预先设置了用于将画面模式切换到自然模式的安装环境温度(外部空气温度)的阈值。

接下来，外部空气传感器控制单元53使外部空气传感器18进行操作以测量外部空气温度(s2)。外部空气温度的这个测量在投影仪1进行操作的时段内持续地进行。所测量的外部空气温度被发送到控制单元50。控制单元50判定外部空气温度是否超过阈值(s3)。当外部空气温度等于或低于阈值时(s3处的否)，由于当前不需要冷却控制，所以处理返回到s2以继续测量(监视)外部空气温度。

另一方面，当外部空气温度已经超过阈值时(在s3处为是)，以上述方式进行画面模式改变处理(s4)，以将画面模式从高亮度模式改变为自然模式。虽然改变画面模式改变了投影图像的色调，但因为能够在降低绿色(g)和蓝色(b)的光功率的同时保持投影图像的亮度，所以能够抑制投影仪1的温度上升。因此，投影仪1能够以良好的可视性和高图像质量继续投影。此外，改变画面模式允许用户注意到使用投影仪1的环境温度高，并且采取措施，以通过例如调节空调的温度来减低外部空气温度的措施。结果，投影仪1可以在更适合的环境中被使用。

此后，当投影仪1的投影结束时(s5处为是)，冷却控制处理也结束。当投影继续时(s5处为否)，处理返回到s2，继续测量外部空气温度和进行后续步骤，使得可以连续进行冷却控制处理，以抑制在投影仪1操作期间的温度上升。

除了上述步骤之外，冷却控制方法还可以包括，在s2，当外部空气温度已经下降到阈值或更低或降低到低于阈值的第二阈值时，将画面模式返回到高亮度模式的处理。因此，在标准的高亮度模式下的投影成为可能。

如上所述，第一实施例的投影仪1及其变形例控制光学调制器33处的光的反射，或者当外部空气温度超过阈值时，控制光源21的灯波形以改变画面模式，从而抑制光学引擎单元10的温度上升。因此，能够提供，在保持投影图像的亮度的同时能够抑制温度上升，从而实现高图像质量的投影的投影仪1。此外，因为通过改变画面模式能够提供充分的冷却(抑制温度上升)，所以通过抑制冷却风扇17的旋转的增加，也能够实现噪声抑制，功耗降低等。

尽管包括用于图5a图示的三种颜色(rgb)的分割部22r，22g和22b的色轮22被用在第一实施例的投影仪1和后述的其他实施例中，但本发明不限于此配置。作为另一实施例，可以使用除了用于rgb的分割部22r，22g和22b之外，还包括用于白色(w)的分割部22w和用于黄色(y)的分割部22y的如图5b所图示的色轮22'。即使采用这种配置，如在上述情况下，当色轮22'的用于白色(w)的分割部22w或黄色(y)的分割部22y在光路上时，增加供应给光源21的电力会增加光的总光功率，导致下游光学元件的温度增加。因此，当用于白色(w)的分割部22w或用于黄色(y)的分割部22y位于光路上时，通过减小供应给光源21的电力，可以减少光的总光功率，结果，可以实现在保持投影图像的亮度的同时抑制光学元件的温度上升。

因为用于白色(w)的分割部22w或用于黄色(y)的分割部22y位于光路上，所以当用白色(w)光或黄色(y)光照射光学调制器33时，可以采用另一控制光学调制器33的控制方法，使得光在预定时段内不被反射。此外，利用该控制方法，可以实现在保持投影图像的亮度的同时抑制光学元件的温度上升。

第二实施例

根据本发明的第二实施例的投影仪1除了具备图3所图示的代替冷却控制装置60的冷却控制装置60a之外，基本配置与第一实施例的投影仪1相同。第二实施例的冷却控制装置60a包括控制单元50、光源21和光源控制单元51、光学调制器33和光学调制器控制单元52、外部空气传感器18和外部空气传感器控制单元53、冷却风扇17和冷却风扇控制单元54，以及存储单元56。冷却控制条件表被存储在存储单元56中，在该冷却控制条件表中预先配置有诸如外部空气温度的阈值、要进行的冷却处理以及进行冷却处理的顺序的冷却控制条件。

第二实施例的冷却控制装置60a选择任何一个冷却处理(温度上升抑制处理)，使得在控制该控制单元50的情况下，能够基于冷却条件进行最佳的冷却控制，该冷却处理是通过改变画面模式的冷却处理、通过控制冷却风扇17的旋转的冷却处理，和通过控制向光源21供应的电力的冷却处理。冷却控制条件表的实例在下表1中呈现。在下表1的冷却控制条件表中设定了每个用于进行相应的一个冷却处理的外部空气温度的阈值。

【表1】

下面参照图10的流程图描述由冷却控制装置60a进行的冷却控制方法的过程的实例。在开启时，投影仪1在高亮度模式下开始图像投影。此时，控制单元50从存储单元56读出冷却控制条件表，以获取冷却控制条件(s11)。

接下来，操作外部空气传感器18以测量外部空气温度(s12)。判定外部空气温度是否已超过冷却控制条件表中的每个阈值(s13)。例如，可以通过判定外部空气温度是否已经超过表1中呈现的阈值(α℃，β℃和γ℃)中的最低的一个来进行判定。当外部空气温度等于或低于阈值时(s13处为否)，处理返回到s12以测量(监视)外部空气温度。

另一方面，当外部空气温度已经超过阈值时(s13处为是)，处理进入s14，其中依据外部空气温度来选择冷却处理中最佳的一个处理。在第二实施例中，当外部空气温度为α℃时，选择改变画面模式；当外部空气温度为β℃时，选择控制冷却风扇17的旋转；当外部空气温度为γ℃时，选择控制光源21。

接下来，在s15中，光源控制单元51、光学调制器控制单元52，和冷却风扇控制单元54中的一个控制光源21、光学调制器33，和冷却风扇中相应的一个，以进行在s14选择的最佳冷却处理。当进行改变图像模式时，如在第一实施例中，在光学调制器33处的光的反射由光学调制器控制单元52控制，或者光源21的灯波形由光源控制单元51控制，以将画面模式从高亮度模式改变为自然模式。结果，光学引擎单元10的温度上升可以被抑制。

在进行冷却风扇17的控制时，冷却风扇控制单元54进行增加向冷却风扇17供应的电力的控制。通过该控制，冷却风扇17(吸气风扇17a，排气风扇17b和光源冷却风扇17c)的转速增加，并且壳体2内的外部空气的流动增强。结果，光学引擎单元10的温度上升可以被抑制。

当进行光源21的控制时，光源控制单元51减少供应给光源21的电力，从而降低光功率。在这种情况下，与在供应给光源21的电功率从一种颜色被改变为另一种颜色的情况下改变画面模式相比，光功率整体上降低。结果，因为照射到光源21下游的光学元件的各个颜色的光的总光功率减小，所以可以实现对光学引擎单元10的温度上升的抑制。

之后，当投影仪1的投影结束时(s16的是)，冷却控制处理也结束。在投影继续时(s16处为否)，处理返回到s12，以继续测量外部空气温度，并进行随后的步骤，从而能够继续进行冷却控制处理，以在投影仪1进行操作的时段期间抑制温度上升。

此外，同样在第二实施例中，当外部空气温度已经降低到阈值或更低时，可以进行使画面模式回到高亮度模式，停止或降低冷却风扇17的转速，以及增加供应给光源21的电力。由此，能够抑制冷却控制装置60a的不必要的操作，能够更有效地进行冷却控制。

因为可以依据外部空气温度来选择和进行最佳冷却处理，所以第二实施例允许选择并进行三个冷却处理中的两个或更多个，而不是一个。例如，依据诸如外部空气温度的环境条件来同时进行两个处理可以提供更有效的冷却。在已经根据用户的选择等以自然模式进行投影的情况下，控制冷却风扇17或控制光源21是可选择的。在因为已经选择了经济模式(低亮度模式)，所以投影图像的亮度低于通常的亮度的情况下，控制冷却风扇17是可选择的。

尽管在上面的描述中从三个冷却处理做出了选择，但是三个冷却处理可以响应于外部空气温度等的变化而顺序地进行。例如，可以如下地进行冷却处理。当外部空气温度已经超过阈值时，首先改变画面模式。结果，在降低噪声和功耗的增加的同时，可以保持图像亮度并且可以降低温度上升。之后，当外部空气温度超过阈值的状态持续预定时间或当通过测量获得的内部设备温度超过阈值时，冷却风扇17被启动或冷却风扇17的转速被增加以提供冷却。此外，当外部空气温度在长时间内继续超过阈值时，或者当内部设备温度在长时间内继续超过阈值时，供应给光源21的电力全部降低以减少光功率，从而抑制光学元件的温度上升。通过以这种方式提供冷却，可以更有效地抑制温度上升。

控制供应给光源21的电力会降低投影图像的亮度；然而，因为用户可以注意到投影仪1被施加了大的负载，所以用户可以采取措施，例如降低外部空气温度，和关闭对投影仪1的电力供应并在内部设备温度已经充分降低之后重新开启投影仪1。因此，过度的温度上升能够被抑制，并且同时地，投影仪1的元件的耐久性能够被提高。此外，由于最后对供应给光源21的电力进行控制，所以投影图像的亮度降低在最后发生。

可以根据用户的偏好，投影仪1的规格等预先确定进行三个处理的顺序，并将其存储在冷却控制条件表中。例如，当在控制供应给光源21的电力之前进行改变画面模式时，用户可以使用明亮的投影图像。该顺序适合于亮度的优先级高于色调的情况。相反，当色调比亮度具有更高的优先级时，优选地在改变画面模式之前对供应给光源21的电力进行控制，使得用户可以使用亮度降低但保持其色调的投影图像。当希望保持色调和亮度两者时，优选在改变图片模式和控制供应给光源21的电力之前进行控制冷却风扇17的旋转，使得用户在有效地提供的冷却下可以使用保持相同亮度和色调的投影图像。

此外，可以优选地监测外部空气温度的变化，以使得进行冷却处理的顺序和/或时间在外部空气温度增加时和当外部空气温度减低时之间变化。例如，可以如下地进行控制。将外部空气温度正在增加的情况下的外部空气温度的阈值设置为相对高的值，而将外部空气温度正在减低的情况下的阈值设定为相对低的值。外部空气温度在阈值附近波动的情况下的阈值仍然被设定为更高的值。当进行这种控制时，由于频繁改变画面模式，频繁切换冷却处理或图像的亮度频繁改变的不期望的情况不太可能发生，所以用户使用投影仪1时的舒适度可以被增加。

如上所述，第二实施例的投影仪1也能够在保持投影图像的亮度的同时抑制温度上升，从而实现高图像质量的投影。此外，投影仪1能够进行适合于安装环境、用户的使用状况、投影仪1的规格等的冷却控制。

第三实施例

根据本发明的第三实施例的投影仪1除了具备图3所图示的代替冷却控制装置60的冷却控制装置60b之外，基本配置与第一实施例的投影仪1相同。第三实施例的冷却控制装置60b包括控制单元50、光源21和光源控制单元51、光学调制器33和光学调制器控制单元52、外部空气传感器18和外部空气传感器控制单元53、冷却风扇17和冷却风扇控制单元54，照度传感器15和照度传感器控制单元55，以及存储单元56。

在第三实施例的投影仪1中，如在第一实施例，第二实施例的投影仪1中的，根据存储在存储单元56中的诸如外部空气温度的冷却控制条件，冷却控制装置60b进行改变画面模式，控制冷却风扇17的旋转，和控制供应给光源21的电力，从而抑制投影仪1的温度上升。第三实施例进一步被配置为，即使当外部空气温度已经超过阈值时，如果根据由照度传感器15检测到的照度，供应给光源21的电力已被充分减少，则不进行改变画面模式。这是因为，由于电力低，所以即使外部空气温度高，光学引擎单元10的温度也不太可能增加，因此不需要改变画面模式。尽管控制供应给光源21的电力降低了投影图像的亮度，但是由于安装环境也暗，所以可以确保用户观看投影图像的足够的亮度。

第四实施例

根据本发明的第四实施例的投影仪1除了具备图3所图示的代替冷却控制装置60的冷却控制装置60c之外，基本配置与第一实施例的投影仪1相同，并且进一步包括作为光源照度检测器的灯照度传感器25和灯照度传感器控制单元57。第四实施例的冷却控制装置60c包括控制单元50、光源21和光源控制单元51、光学调制器33和光学调制器控制单元52、外部空气传感器18和外部空气传感器控制单元53、冷却风扇17和冷却风扇控制单元54，照度传感器15和照度传感器控制单元55、灯照度传感器25和灯照度传感器控制单元57，以及存储单元56。

在第四实施例的投影仪1中，如上述各实施例，通过改变画面模式的冷却处理，通过控制冷却风扇17的冷却处理，以及通过控制供应给光源21的电力的冷却处理，是依据外部空气温度等根据需要进行的，从而抑制温度上升。

在第四实施例中，在灯照度传感器控制单元57的控制下，灯照度传感器25检测光源21的照度。当光源21由于长期使用等而劣化时，光源21的亮度(照度)会下降。在这种条件下，当画面模式被改变为自然模式或者供应给光源21的电力被降低时，投影图像的可见性将不利地减低。然而，在第四实施例中，控制单元50控制相关单元，以便当由灯照度传感器25检测到的照度已经降低到一定水平或更低时，或者更具体地，当照度降低到阈值或更低时，不进行改变画面模式或控制供应到光源21的电力。

通过进行已描述的这样的控制，能够抑制投影图像的亮度超过必要地减低。此外，由于光源21的光功率低，所以可以在不进行改变画面模式等的情况下将光学引擎单元10的温度保持在其额定值内，因此可以抑制温度上升。当由于外部空气温度的大的温度上升等导致需要冷却时，通过控制冷却风扇17的旋转以提供冷却，可以抑制投影仪1的温度上升。

虽然在每个实施例中描述了将本发明应用于作为图像投影设备的实例的dlp投影仪1的实例，但是本发明不限于此，并且可以使用已知的3lcd系统。

第五实施例

下面参照图11描述本发明的第五实施例的3lcd投影仪1a。图11是第五实施例的投影仪1a的光学引擎单元10a的光学示意图。第五实施例的投影仪1a除了具备图11所图示的光学引擎单元10a以外，基本配置与第一实施例的投影仪1相同。第五实施例的光学引擎单元10a包括照明光学单元20a，光学调制单元30a和投影光学单元40。照明光学单元20a包括光源21，分色镜70和71，以及反射镜72、73和74。光学调制单元30a包括作为光学调制器的三面板设计的液晶显示器(lcd)75、76和77，以及十字分色棱镜78。投影仪1a具有与第一实施例的冷却控制装置60相似的冷却控制装置60，然而，图3所图示的光学调制器控制单元52进行作为光学调制器的液晶显示器(lcd)75、76和77的驱动控制。投影仪1a可以包括代替冷却控制装置60的冷却控制装置60a、60b、60c。

在具有上述配置的第五实施例的投影仪1a中，从光源21发射的白色(w)光入射在被布置在白色(w)光的光路上的分色镜70上。只有红色(r)光穿透过分色镜70，被引导到反射镜72，从反射镜72反射，然后照亮液晶显示器75。

除了红色(r)之外的光从分色镜70反射，然后入射在反射光的光路上的分色镜71上。绿色(g)光从分色镜71反射，并且照亮在反射的绿色(g)光的光路上的液晶显示器76。蓝色(b)光穿透过分色镜71，并从反射镜73和74反射。此后，蓝色(b)光照亮在反射的蓝色(b)光的光路上的液晶显示器77。

液晶显示器75、76和77中的每一个在光学调制器控制单元52的控制下形成相应颜色的投影图像。十字分色棱镜78组合用于投影图像的光路。通过组合而产生的多色投影图像由投影光学单元40以放大的方式投影到屏幕sc上。

此外，在如上所述配置的3lcd投影仪1a中，通过例如在光学调制器控制单元52的控制下，减少从液晶显示器76或77引导到投影光学单元40的绿色(g)光和蓝色(b)光的光功率，以改变画面模式，可以抑制投影光学单元40的光学元件的温度上升。也可以基于光的每种颜色的基础上，通过改变光源21的灯波形来改变画面模式。

投影仪1a还能够依据外部空气温度等选择上述冷却处理中的最佳冷却处理，上述冷却处理为通过改变上述画面模式的冷却处理，通过控制冷却风扇17的旋转的冷却处理，和通过控制供应给光源21的电力的冷却处理。投影仪1a也能够依据外部空气温度等以组合的方式进行两个以上的冷却处理，此外，以依据外部空气温度等的次序进行冷却处理。如上所述，第五实施例的投影仪1a能够在维持投影图像的亮度的同时，抑制光学引擎单元10a的光学元件的温度上升，从而实现高图像质量的投影。

尽管在每个实施例中使用高压水银灯作为光源21，但是本发明不限于此，并且可以替代地使用诸如led和ld的半导体光源。在这种情况下，如使用高压水银灯的情况，通过使用光学调制器33控制被引导到投影光学单元40的投影光的光功率，或者通过控制从半导体光源发射的光的量，可以改变画面模式。当使用光源阵列时，通过控制打开的光源的数量来改变每种颜色的光功率，可以改变画面模式。还可以组合通过控制供应给光源21的电力的冷却过程和通过控制冷却风扇17的旋转的冷却过程。根据如上所述的这种控制，可以在保持投影图像的亮度的同时，抑制光学引擎单元10的温度上升。

每个实施例的投影仪1、1a可以具有高海拔模式，其可以使用操作单元11等来选择，以用于气压低的高地。当选择高海拔模式时，使用与在低海拔地区(标准模式)中使用时不同的冷却控制条件来进行冷却控制。这是因为，在气压和空气密度低的高海拔的高地处，即使当冷却风扇17如标准模式那样操作时，也会存在不能获得充分的冷却效果的情况。在高海拔地区中，除了冷却风扇17之外，冷却控制装置60的部件的操作也会与低海拔地区不同。

因此，优选采用与标准模式的阈值不同的外部空气温度的阈值作为用于高海拔模式的冷却控制条件。关于外部空气温度的阈值，也优选以与标准模式不同的顺序进行冷却处理，例如，使通过改变画面模式的冷却处理和通过控制供应给光源21的电力的冷却处理的优先级高于通过控制冷却风扇17的旋转的冷却处理。利用这种冷却控制条件，可以进行对于使用投影仪1的地点来说最佳的冷却控制，该地点可以是高海拔地区或低海拔地区。结果，能够在保持图像亮度的同时良好地抑制投影仪1的温度上升。

上述实施例是示意性的，并不限制本发明。因此，在上述启示下，许多其他修改和变型是可能的。例如，在本公开和所附权利要求的范围内，本文的不同说明性和示例性的实施例的至少一个部件可以彼此组合或彼此替换。此外，实施例的元件的特征，例如数量，位置和形状不限于实施例，因此可以优选地设置。因此可以理解为，在所附权利要求的保护范围内，本发明的公开内容可以以不同于这里所具体描述的实施。

此外，上述设备，装置或单元中的任何一个可以被实现为诸如专用电路或装置的硬件设备，或者实现为诸如执行软件程序的处理器的硬件/软件组合。

此外，如上所述，本发明的上述和其他方法中的任何一个都可以以存储在任何种类的存储介质中的计算机程序的形式来实施。存储介质的实例包括但不限于软盘，硬盘，光盘，磁光盘，磁带，非易失性存储器，半导体存储器，只读存储器(rom)等。

或者，本发明的上述和其它方法中的任何一个，可以由专用集成电路(asic)，数字信号处理器(dsp)或现场可编程门阵列(fpga)来实现，可以通过将常规组件电路的适当网络相连或者通过将常规组件电路的适当网络与一个或多个常规通用微处理器或信号处理器的组合来准备。

已描述实施例的每个功能可以通过一个或多个处理电路或电路系统实施。处理电路系统包括已编程的处理器，因为处理器包括电路系统。处理电路还包括例如，专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)，和被安排进行所列举功能的常规电路元件等装置。