(57)【要約】【課題】  固体光源の経時劣化の測定に基づいて温度上昇を抑制する技術を提供する。【解決手段】  第１の波長の光を発する第1の光源と、第２の波長の光を発する第２の光源と、第３の波長の光を発する第３の光源と、第１、第２、第３の３種の固体光源を所定のタイミングで駆動する駆動手段と、この３種の光源からの放熱を行う放熱手段と、前記３種の光源のそれぞれの光量を測定する光量測定手段と、この光量測定手段により測定された光量に基づいて光源の劣化の程度を判定し劣化の程度が進行していると判定された光源により十分な放熱を行うよう前記放熱手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。【選択図】      図４
2010169754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長の光を発する第1の光源と、
第２の波長の光を発する第２の光源と、
第３の波長の光を発する第３の光源と、
第１、第２、第３の３種の固体光源を所定のタイミングで駆動する駆動手段と、
この３種の光源からの放熱を行う放熱手段と、
前記３種の光源のそれぞれの光量を測定する光量測定手段と、
この光量測定手段により測定された光量に基づいて光源の劣化の程度を判定し劣化の程度が進行していると判定された光源により十分な放熱を行うよう前記放熱手段を制御する制御手段とを
備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記放熱手段はペルチェ素子を用いて成ることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記３種の光源はLight Emitting Diodeであることを特徴とする請求項１または2に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記３種の光源はレーザダイオードであることを特徴とする請求項１または2に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としてＬＥＤやＬＤ等の固体光源を搭載した画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年固体光源技術の発展に伴い光源としてＬＥＤやＬＤを搭載した投影映像表示装置が実現されるようになってきた。固体光源は従来の超高圧水銀ランプと比較して、１）長寿命，２）色再現範囲が広い，３）瞬時点灯，再点灯が可能，４）低電力で駆動が可能，５）駆動電流操作が比較的容易等利点が多い。このうち５）の利点に着目し，光学システムに対して高い効率で光束を提供できるよう固体光源の駆動電流を制御する方式が提案されてきた。
【０００３】
例えば特許文献１に記載されている内容は、複数のLEDを光源に使ったプロジェクターにおいて、LEDが発光する時間を分散させることによってLEDの温度上昇を低減するというものである。
【０００４】
LED、レーザなどの光源は温度が上昇するほど、出力が低下し寿命が短くなる特性がある。特許文献１では、ＬＥＤの温度上昇の抑制を光源が発光する時間を分散させることによって実現しようとしている。しかしながら光源の経時劣化の測定に基づいて温度上昇を抑制する技術までは開示されていないという問題があった。
【特許文献１】特開２００７−１７１３６４公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、固体光源の経時劣化の測定に基づいて温度上昇を抑制する技術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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１にかかる画像表示装置は、第１の波長の光を発する第1の光源と、第２の波長の光を発する第２の光源と、第３の波長の光を発する第３の光源と、前記第１、第２、第３の３種の固体光源を所定のタイミングで駆動する駆動手段と、この３種の光源からの放熱を行う放熱手段と、前記３種の光源のそれぞれの光量を測定する光量測定手段と、この光量測定手段により測定された光量に基づいて光源の劣化の程度を判定し劣化の程度が進行していると判定された光源により十分な放熱を行うよう前記放熱手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
また請求項２にかかる画像表示装置は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記放熱手段はペルチェ素子を用いて成ることを特徴とするものである。
また請求項３にかかる画像表示装置は、請求項１または2に記載の画像表示装置において、前記３種の光源はLight Emitting Diodeであることを特徴とするものである。
【０００８】
また請求項４にかかる画像表示装置は、請求項１または2に記載の画像表示装置において、前記３種の光源はレーザダイオードであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固体光源の経時劣化の測定に基づいて温度上昇を抑制する技術が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を説明する。
（実施形態１）
本発明による実施形態１を図１乃至図４を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるプロジェクター装置の斜視図を示している。プロジェクター１は、アナログＲＧＢ入力及びコンポーネント入力の２種類の入力信号を受け入れ可能な兼用入力端子２を有している。入力端子２は、外部のコンピューターなどからのアナログＲＧＢ信号や、ビデオ機器などからのコンポーネント映像信号(Y/PB/PR)を入力するためのものである。またプロジェクター１は、入力端子３を有している。入力端子３は、ビデオ機器などからのビデオ信号を入力するためのものである。またプロジェクター１は、投射部４を有している。投射部４は、外部のスクリーンへの映像投射のために映像を出力するためのものである。
【００１１】
図２は本実施形態によるプロジェクター装置のブロック図である。ＬＤ(レーザダイオード)光源のプロジェクター１は、例えばアナログＲＧＢ信号２ａもしくはビデオ信号３ａをデジタル信号に変換する映像信号デコーダ部１０、例えば図示せぬマイクロコンピュータとそのファームウェアを納めたＲＯＭ、マイクロコンピュータへワーク領域を提供するＲＡＭとで構成される制御部３０と制御部３０内の各機能、光源用の各ＬＤを個別にオン／オフ制御するＬＤ制御手段３１、映像信号デコーダ部１０によってデジタル化した映像信号にスケーリング等の映像処理を行う映像処理手段３２を有する。
【００１２】
また、前記ＬＤ制御手段３１に従って各色のＬＤを駆動する光源用ＬＤ駆動部４０、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源用ＬＤ４１〜４３、液晶６０、液晶６０を駆動する液晶駆動回路７０、投射光４ａを放つ投射レンズ８０から構成される。なお明るさデータメモリー５０は、後述する各色のＬＤの明るさの経時変化を測定する基準となるものである。
【００１３】
図３は垂直同期信号の２倍速で光源用ＬＥＤを制御した時のＰＷＭ信号波形例である。図３に示すように、映像信号の周期Ｔの垂直同期信号（もしくはその逓倍、この例では２倍）に同期したＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号を制御部３０からＬＤ駆動部４０に送り、Ｒ／Ｇ／Ｂ各ＬＤを順に点灯すると共に、上記信号に同期して液晶駆動部４０を制御し、各光源を液晶に透過させることにより、単色光源による場合と異なりカラーホイル無しで映像を投影する事ができる。
【００１４】
Ｒ／Ｇ／Ｂ各ＬＤを点灯する時間長のデューティ比は例えばｔｒ：ｔｇ：ｔｂ＝３：５：２といった値である。この時間長の比による所謂デジタルデミングによる方法の他に、アナログデミングによる方法も採ることができる。アナログデミングは上記ＰＷＭ信号に同期して各ＬＤに流れる電流値を調整する事により映像の明るさや色の配合を調節する。アナログデミングでは、色のタイミングのずれが無いので、ユーザーに色の滲みを感じさせにくいという利点がある。なお上記では２倍速でデジタルデミングを行っているが、倍速数を上げていけばデジタルデミングでもユーザーに色の滲みを感じさせにくくなる可能性がある。
【００１５】
図４は、実施形態の構造部の例を中心に示すブロック構成図である。
赤色、緑色、青色レーザダイオード（LD）モジュールR1、G1、B1から出射されたそれぞれの色のレーザはコリメータレンズL1で平行光化され、反射ミラーM1、合波プリズムによって合波され同じ光軸でLCDに入射される。LCDは図示しない映像信号を元にそれぞれの画素毎に入射する光の偏光を適切な角度に回転させる、または回転させない。LCDを通過したレーザは偏光ビームスプリッター(PBS)に入射させる。LCDで偏光が回転した光についてはPBSのプリズム内で反射されphotodetector(PD)に入射される。それ以外の光についてはPBSを透過し、投射レンズで図示しないスクリーンに投影される。破線で示す制御のうち、コントローラ３０はPDからの出力PD1を検知してそれぞれの色の光量を把握する。３種の光源のそれぞれの光量を測定する光量測定手段である。
【００１６】
また、それぞれのレーザダイオードモジュール(LDM)から出射されるレーザがLCDに入射される時間は図３に示したように色毎に異なっておりそれぞれの色のレーザが出射される時間に同期して、LCDに偏光制御信号を送ることによってRGBそれぞれの色の画像を生成できる。上述のPD1の検知もレーザ出射と偏光制御に同期して行われるよう構成されている。
【００１７】
このような構成のレーザプロジェクター一般において、LDMは時間と共に出力されるレーザの強度が低下する事が知られている。更に、LDMの経時劣化は固体毎に異なっている。このために従来は固体毎にレーザの出力をPDで検知し、レーザの出力が低下した場合にはホワイトバランスを維持するために劣化の少ない他の色のレーザの出力を低下させていた。その結果、スクリーン投影される最大光束は減少する問題が有った。
【００１８】
また、LDの特性として、LDの駆動電流が同じである場合には温度が低い程、レーザ出力が大きくなる。そのために、レーザの発振によって熱くなるLDを冷却するために、LDMにペルチェ素子を付けこのペルチェ素子のLDMの反対側に放熱フィンを設け、放熱フィンにファンから送風を行いLDMの冷却を行う。LDMの温度は低い程出力が大きくなるためにできるだけ冷却したいが、雰囲気温度、ファンの最大送風量によって、フィンから放熱される熱量には制限がある。
【００１９】
また、フィンが各モジュールで共通化した場合には、それぞれのモジュールからの放熱量の総和がフィンから放熱される熱量に等しくなる。そのために、放熱フィンからの放熱量が一定の場合には、他のLDMの温度に影響をさせる事無く、特定のLDMの温度を変化させる事は出来ない。
【００２０】
このような制限下で本実施形態では、経時劣化によって大きく出力の低下したLDM（LDM1）の温度を初期温度よりも低く設定し、経時変化が少ないLDM（LDM2）の設定温度を初期温度よりも高くする事によって、同じ駆動電流を流していても、初期温度設定時よりも、レーザ出力が上昇する。これによってホワイトバランスを保ったまま、初期の温度設定の場合よりもスクリーンに投影される最大光束は大きくなる。動作として、コントローラ３０はPDからの出力PD1を検知してそれぞれの色の光量を把握した結果に基づいて、LDM1に対応するペルチェ素子に対する温度低下設定SR1、SG1、SB1を実行する。経時変化を判断するための具体的な手段としては例えば、出荷初期の明るさデータのメモリーを備え、一定時間（例えば1分）毎にその時の明るさを測定して、出荷初期と比較する事によって、経時変化を測定する。即ちコントローラ３０は、各色のＬＤの明るさの経時変化を測定する基準として、明るさデータメモリー５０から出荷初期の明るさデータを読み出し、時々の明るさを測定した結果が何％落ちているかにより上記LDM1を決定する。LDM1に相当するLDMが２つあれば変化の程度に応じて温度低下設定の按分を行えばよい。
【００２１】
光源をレーザにした場合には、ＬＥＤよりも温度変化による短寿命化また出力の低下が大きいために、光源の温度制御をより強化する必要があり、ペルチェ素子などの温度を厳密に制御する装置を付ける事が必要になっている。
【００２２】
本実施形態では、温度コントロール素子としてペルチェ素子を付けこの素子と経時変化によって変化する光源の出力を検知する手段を備え、検知した出力データによって経時変化の大きさを調べ、ペルチェ素子へ流す電流を変化させる。
【００２３】
効果としてペルチェ素子のような温度制御素子を付け、温度コントロールを適切に制御することによって、より効果の高い温度制御手段を提供出来る。
（実施形態２）
本発明による実施形態２を図１乃至図３及び図５を参照して説明する。実施形態１と共通する部分は説明を省略する。
図５は、実施形態の構造部の例を中心に示すブロック構成図である。
図５の様にLDMに設置された放熱フィンがLDM毎に異なるなる場合でも、ダクトの形状によってそれぞれのファンから流れ出る風の出風口または入風口が共通の場合であり、ダクトの形状によって空気抵抗が発生する場合には、それぞれのフィンに当てられる風量は、それぞれフィンに設置されたファンの回転数のみに依存するのではなく、相互に影響を与える。
【００２４】
つまり、Rレーザモジュールのファンの回転数が一定であった場合であっても、Gレーザモジュールのファンの回転数が小さい場合には、Rレーザモジュールのフィンにあたる風力は増加し、逆にGレーザモジュールのファンの回転数が大きい場合には、Rレーザモジュールのフィンにあたる風力は減少する。このために、実施形態１で説明したと同じように、劣化が大きいレーザのファンの回転数を初期設定から大きくしてこのレーザの温度を下げ、劣化が小さいレーザの回転数を下げてこのレーザの温度を上げることによって、ホワイトバランスを保ったまま、初期のファンの回転数設定の場合よりもスクリーンに投影される最大光束を大きく出来る。
【００２５】
動作として、コントローラ３０はPDからの出力PD２を検知してそれぞれの色の光量を把握した結果に基づいて、LDM1に対応するファンの回転数増大設定SR２、SG２、SB２を実行する。
【００２６】
上記のような実施形態の構成を取った場合には経時劣化によるプロジェクターの光束の低下を小さくすることが出来るので、輝度低下によるプロジェクターの寿命を延ばす事が出来る。即ち、複数の独立した光源ユニットを備えるプロジェクターにおいて、経時劣化によって出力が低下した光源ユニットを優先的に冷却する事によって、明るさ低下を最小限に抑えながらホワイトバランスを保つ。
【００２７】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるプロジェクター装置の一実施形態の斜視図。
【図２】プロジェクター装置の同実施形態のＬＤ光源プロジェクターのブロック図。
【図３】プロジェクター装置の同実施形態の垂直同期信号の２倍速で光源用ＬＤを制御した時のＰＷＭ信号波形例。
【図４】同実施形態の構造部の例を中心に示すブロック構成図。
【図５】別の実施形態の構造部の例を中心に示すブロック構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１…プロジェクター，２…入力端子，３…ビデオ信号入力端子，４…投射部，１０…映像信号デコーダ部，３０…制御部，３１…光源用ＬＤ制御機能，３２…映像信号処理機能，４０…光源用ＬＤ駆動部，４１…赤ＬＤ，４２…緑ＬＤ，４３…青ＬＤ，６０…液晶，７０…液晶駆動部，８０…投射レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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