(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画面に画像を投射表示するための光を発生するレーザ素子と、
前記レーザ素子を冷却するペルチェ素子ユニットと、
前記レーザ素子の温度を検出する検出部と、
前記検出部により検出される温度が目標温度になるように、前記ペルチェ素子ユニットの駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ペルチェ素子ユニットの駆動率が、最大値に近づいたことを示す閾値を超えた場合、前記レーザ素子の光出力を低下させるように、前記レーザ素子の駆動を制御する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記レーザ素子の光出力を検出する第２の検出部と、
前記レーザ素子から出力された光を受けて前記表示画面に画像を投射表示する投射表示部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第２の検出部により検出された光出力が第２の閾値より低くなった場合、前記表示画面に警告を投射表示するように、前記投射表示部を制御する
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】
前記制御部は、前記ペルチェ素子ユニットの駆動率が前記閾値より低い状態の継続時間が第３の閾値より長くなった場合、前記レーザ素子の光出力を増加させるように、前記レーザ素子の駆動を制御する
ことを特徴とする請求項１又は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、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクションテレビにおける画像を投射表示するための光源としてのレーザ素子は、使用しているレーザ素子（半導体レーザ素子）の出力特性や寿命がその動作温度に大きく影響を受けるため、その温度を管理し出力を安定化する必要がある。プロジェクションテレビでは、レーザ素子の動作温度を一定に保つために、レーザ素子を冷却する冷却装置が設けられている。
【０００３】
特許文献１には、半導体レーザの温度制御回路において、サーミスタにより検出された半導体レーザの温度に基づいて、半導体レーザを冷却又は加熱するようにペルチェ素子に電流を流すことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３３５７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、環境温度が想定以上に高くなった場合や、ペルチェ素子に何らかの不具合が生じて冷却能力が落ちた場合に、どのような制御を行うのかについて記載がない。
【０００６】
一方、プロジェクションテレビ（画像表示装置）では、ペルチェ素子ユニットにおいて、放熱を行うための構成として、ヒートパイプ、放熱ラジエター、及びファンを装備することがある。この場合、実際の使用環境によっては、ファンのための十分な風路が確保できなかったり、埃等がラジエターやファンに詰まったりすることにより、ペルチェ素子ユニットが冷却できる熱量が減少することがある。すなわち、ペルチェ素子ユニットの冷却能力が低下して、レーザ素子の温度を目標温度に制御できなくなることがある。目標温度を超えた高い温度でレーザ素子を使用し続けると、レーザ素子の故障や寿命低下が発生する。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ペルチェ素子ユニットの冷却能力が低下した場合にレーザ素子の温度を目標温度に制御できる画像表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる画像表示装置は、表示画面に画像を投射表示するための光を発生するレーザ素子と、前記レーザ素子を冷却するペルチェ素子ユニットと、前記レーザ素子の温度を検出する検出部と、前記検出部により検出される温度が目標温度になるように、前記ペルチェ素子ユニットの駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ペルチェ素子ユニットの駆動率が、最大値に近づいたことを示す閾値を超えた場合、前記レーザ素子の光出力を低下させるように、前記レーザ素子の駆動を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ペルチェ素子ユニットの冷却能力が低下した場合に、それに伴って、ペルチェ素子ユニットの冷却負荷も低下できる。これにより、ペルチェ素子ユニットの冷却能力が低下した場合にレーザ素子の温度を目標温度に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態にかかる画像表示装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかる画像表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態にかかる画像表示装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる画像表示装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態．
実施の形態にかかる画像表示装置１００の構成について図１を用いて説明する。
【００１３】
画像表示装置１００は、レーザ素子５、画像投射装置（投射表示部）１６、スクリーン（表示画面）１７、ペルチェ素子ユニット２０、光量検出回路（第２の検出部）１０、ＡＤコンバータ１１、マイコン１、レーザ駆動回路３、電源２、温度検出回路（検出部）１３、ＤＡコンバータ１５、及びペルチェ駆動回路４を備える。
【００１４】
レーザ素子５は、スクリーン１７に画像を投射表示するための光を発生する。すなわち、画像表示装置１００では、レーザ素子５により出射された光の一部はハーフミラー１２で反射され画像投射装置１６内の画像変調装置（図示せず）及び光学装置（図示せず）などを経てスクリーン１７に画像として投射される。スクリーン１７には、投射された画像（例えば、動画像）が表示される。レーザ素子５は、例えば、半導体レーザ素子が用いられる。
【００１５】
ペルチェ素子ユニット２０は、レーザ素子５を冷却する。ペルチェ素子ユニット２０は、ペルチェ素子２６、ヒートパイプ２７、ラジエター２８、及びファン２９を有する。ペルチェ素子２６は、レーザ素子５を冷却するように、その吸熱面となるべき面がレーザ素子５の側に配され、その放熱面となるべき面がヒートパイプ２７の側に配される。ペルチェ素子２６の放熱面から放出された熱は、ヒートパイプ２７を介しラジエター２８内を循環して流れる冷却液へ伝達される。ファン２９は、ラジエター２８に冷却風を送ることにより、ラジエター２８内を流れる冷却液を冷却するとともに冷却液へ伝達された熱を画像表示装置１００の外部へ排出する。
【００１６】
また、画像表示装置１００では、レーザ素子５より出射された光の他の一部が、ハーフミラー１２を透過して光量検出回路１０へ達する。光量検出回路１０は、受けた光の量から、（例えば比例係数をかけて）レーザ素子５の光出力を検出する。光出力は、レーザ素子５により射出される光パワーの最大値を１００％として現在の射出されている光パワーが最大値の何％であるのかを示す値である。光量検出回路１０は、検出した光出力を示す光出力信号（アナログ信号）をＡＤコンバータ１１へ供給する。ＡＤコンバータ１１は、光出力信号（アナログ信号）をＡＤ変換して光出力データ（デジタル信号）を生成しマイコン１へ供給する。
【００１７】
マイコン１は、光出力データの示す光出力と目標光出力とを比較し、光出力データの示す光出力と目標光出力との差が小さくなるように、レーザ素子５の駆動量を決定する。マイコン１は、決定した駆動量を示す制御信号をレーザ駆動回路３へ供給する。また、レーザ駆動回路３は、電源２から所定の電力を受ける。レーザ駆動回路３は、ＤＣ−ＤＣコンバータとして、電源２から受けた所定の電力のうち、制御信号により示された駆動量（駆動電力）でレーザ素子５を駆動する。これにより、マイコン１は、光量検出回路１０により検出されたレーザ素子５の光出力が目標光出力になるように、レーザ素子５の駆動をフィードバック制御する。
【００１８】
温度検出回路１３は、レーザ素子５の温度を検出する。温度検出回路１３は、検出した温度を示す温度信号（アナログ信号）をＡＤコンバータ１４へ供給する。ＡＤコンバータ１４は、温度信号（アナログ信号）をＡＤ変換して温度データ（デジタル信号）を生成しマイコン１へ供給する。
【００１９】
マイコン１は、温度データの示す温度と目標温度とを比較し、温度データの示す温度と目標温度との差が小さくなるように、ペルチェ素子２６（ペルチェ素子ユニット２０）の駆動量を決定する。マイコン１は、決定した駆動量を示す制御データをＤＡコンバータ１５へ供給する。ＤＡコンバータ１５は、制御データ（デジタル信号）をＤＡ変換して制御信号（アナログ信号）を生成しペルチェ駆動回路４へ供給する。また、ペルチェ駆動回路４は、電源２から所定の電力を受ける。ペルチェ駆動回路４は、ＤＣ−ＤＣコンバータとして、電源２から受けた所定の電力のうち、制御信号により示された駆動量（駆動電力）でペルチェ素子２６（ペルチェ素子ユニット２０）を駆動する。これにより、マイコン１は、温度検出回路１３により検出されたレーザ素子５の温度が目標温度になるように、ペルチェ素子２６（ペルチェ素子ユニット２０）の駆動をフィードバック制御する。
【００２０】
また、マイコン１は、ＤＡコンバータ１５の制御データ（現在の駆動量）を（例えば、常に又は定期的に）監視しており、上限データ値（駆動量の最大値）と比較し、ペルチェ素子２６（ペルチェ素子ユニット２０）の現在の駆動量が上限データ値（駆動量の最大値）に対しどれだけの比率にあるのかを演算している。すなわち、マイコン１は、（現在の駆動量）／（駆動量の最大値）をペルチェ駆動率（すなわち、ペルチェ素子２６（ペルチェ素子ユニット２０）の駆動率）として監視している。マイコン１は、ペルチェ駆動率に、その最大値（１００％）が近づいたことを示す閾値ＴＨ１を設け、閾値ＴＨ１（例えば、９５％）を越えた場合、レーザ素子５の光出力を低下させるように、レーザ素子５の駆動を制御する。すなわち、マイコン１は、レーザ素子５の目標光出力を低下させ、光量検出回路１０により検出されたレーザ素子５の光出力が、その低下させた目標光出力になるように、レーザ素子５の駆動をフィードバック制御する。
【００２１】
次に、実施の形態にかかる画像表示装置１００の動作について説明する。図１に示す画像表示装置１００は、レーザ素子５が正常使用温度範囲内の温度で使用された場合に、例えば０〜９０％のペルチェ駆動率内で安定化可能な設計となっている。一方、周囲温度が異常に高い場合、ファン２９又はラジエター２８に埃等の蓄積による目詰まりが発生した場合、ファン２９からラジエター２８への風路の確保が出来ないような配置となった場合、ペルチェ素子ユニット２０の冷却できる熱量が減少する可能性がある。すなわち、ペルチェ素子ユニット２０の冷却能力が低下して、レーザ素子５の温度を目標温度に制御できなくなる可能性がある。目標温度を超えた高い温度でレーザ素子５を使用し続けると、レーザ素子５の著しい寿命の劣化や故障を引き起こす原因となる。
【００２２】
それに対して、実施の形態にかかる画像表示装置１００は、図２及び図３に示す動作を行う。以下、具体的に説明する。
【００２３】
図２に示すステップＳ１では、マイコン１が、ペルチェ駆動率が閾値ＴＨ１（例えば、９５％）を超えたか否かを判断する。マイコン１は、ペルチェ駆動率が閾値ＴＨ１を超えた場合、処理をＳ２へ進め、ペルチェ駆動率が閾値ＴＨ１を超えていない、すなわちペルチェ駆動率が閾値ＴＨ１以下である場合、処理をＳ８へ進める。
【００２４】
ステップＳ２では、マイコン１が、タイマ（図示せず）により、ペルチェ駆動率が閾値ＴＨ１を超えた状態の継続時間をカウントする。マイコン１は、継続時間が閾値ＴＨ２（例えば、２０秒間）以上になった、すなわち「ペルチェ駆動率＞ＴＨ１」の状態がＴＨ２以上の時間持続した（例えば、図３の「ａ」の期間の）場合、処理をＳ３へ進める。マイコン１は、継続時間が閾値ＴＨ２未満である、すなわち「ペルチェ駆動率＞ＴＨ１」の状態がＴＨ２未満の時間しか持続しなかった場合、処理をＳ１へ戻す。
【００２５】
ステップＳ３では、マイコン１が、レーザ素子５の光出力を所定量低下させるように、レーザ素子５の駆動を制御する。具体的には、マイコン１は、レーザ素子５の目標光出力を所定量（例えば、２０％）低下させ、光量検出回路１０により検出されたレーザ素子５の光出力が、その低下させた目標光出力になるように、レーザ素子５の駆動をフィードバック制御する。
【００２６】
例えば、図３に示すように、ペルチェ駆動率＞９５％である「ａ」の期間が２０秒間以上の時間であるので、マイコン１は、レーザ素子５の目標光出力を１００％から８０％へ２０％低下させる。マイコン１は、光量検出回路１０の検出値に従って、レーザ駆動回路３を制御する。すなわち、マイコン１は、光量検出回路１０により検出されたレーザ素子５の光出力が８０％になるように、レーザ駆動回路３によるレーザ素子５の駆動をフィードバック制御する。
【００２７】
図２に示すステップＳ４では、マイコン１が、光量検出回路１０により検出されたレーザ素子５の光出力が閾値（第２の閾値）ＴＨ３（例えば、６０％）以下に低下したか否かを判断する。マイコン１は、レーザ素子５の光出力が閾値ＴＨ３以下に低下したと判断した（例えば、図３の「ｃ」の期間の）場合、処理をＳ５へ進め、レーザ素子５の光出力が閾値ＴＨ３より高いと判断した場合、処理をＳ１へ戻す。
【００２８】
光量検出回路１０により検出されたレーザ素子５の光出力が閾値ＴＨ３より高ければ、ステップＳ１〜Ｓ４の処理は繰り返し実行される。
【００２９】
例えば、図３では、「ａ」の期間に引き続き、再びペルチェ駆動率＞９５％の状態が２０秒間以上の時間持続した場合を、「ｂ」の期間として示している。すなわち、「ｂ」の期間が２０秒間以上の時間であるので、マイコン１は、レーザ素子５の目標光出力を８０％から６０％へ２０％低下させる。マイコン１は、光量検出回路１０の検出値に従って、レーザ駆動回路３を制御する。すなわち、マイコン１は、光量検出回路１０により検出されたレーザ素子５の光出力が６０％になるようにレーザ駆動回路３によるレーザ素子５の駆動をフィードバック制御する。
【００３０】
図２に示すステップＳ５では、マイコン１が、環境温度の確認や排気口の清掃点検を促す警告をスクリーン１７に投射表示するように、画像投射装置１６を制御する。これにより、マイコン１は、環境温度の確認や排気口の清掃点検を行うべきであることをユーザーへ告知する。
【００３１】
例えば、図３に示すように、「ｃ」の期間では、ペルチェ駆動率＞９５％であり、かつ、レーザ素子５の光出力が６０％以下であるので、マイコン１は、環境温度の確認や排気口の清掃点検を促す警告をスクリーン１７に投射表示させる。ユーザーは、スクリーン１７に投射表示された警告を見て、ペルチェ素子ユニット２０における例えばラジエター２８及びファン２９の清掃を行う。これにより、ペルチェ素子ユニット２０の冷却能力が回復すると、図３に示すように、ペルチェ駆動率が１００％から徐々に低下していく。
【００３２】
ステップＳ６では、マイコン１が、光量検出回路１０により検出されたレーザ素子５の光出力が閾値ＴＨ４（例えば、１０％）以下になったか否かを判断する。マイコン１は、レーザ素子５の光出力が閾値ＴＨ４以下になったと判断した場合、処理をＳ７へ進め、レーザ素子５の光出力が閾値ＴＨ４より高いと判断した場合、処理をＳ１へ戻す。
【００３３】
ステップＳ７では、マイコン１が、警告後もレーザ素子５の光出力の低減動作が繰り返されており、ペルチェ素子ユニット２０が異常な状態にあると判断し、電源２をオフしてレーザ素子５の出力を停止させる。
【００３４】
一方、ステップＳ８では、マイコン１が、タイマ（図示せず）により、ペルチェ駆動率が閾値ＴＨ１以下の状態の継続時間をカウントする。マイコン１は、継続時間が閾値（第３の閾値）ＴＨ５（例えば、１分間）より長くなった、すなわち「ペルチェ駆動率≦ＴＨ１」の状態がＴＨ５以上の時間持続した（例えば、図３の「ｄ」の期間の）場合、処理をＳ９へ進める。マイコン１は、継続時間が閾値ＴＨ５より短い、すなわち「ペルチェ駆動率＞ＴＨ１」の状態がＴＨ５未満の時間しか持続しなかった場合、処理をＳ１へ戻す。
【００３５】
ステップＳ９では、マイコン１が、レーザ素子５の光出力を所定の割合で増加させるように、レーザ素子５の駆動を制御する。具体的には、マイコン１は、レーザ素子５の目標光出力を所定の割合（例えば、一定の割合）で増加させ、光量検出回路１０により検出されたレーザ素子５の光出力が、その増加させた目標光出力になるように、レーザ素子５の駆動をフィードバック制御する。これにより、マイコン１は、レーザ素子５の光出力を（例えば、徐々に）回復させる。
【００３６】
例えば、図３に示すように、ペルチェ駆動率≦９５％である「ｄ」の期間が１分間以上の時間であるので、マイコン１は、レーザ素子５の目標光出力を６０％から一定の（例えば、２０％／１００秒＝０．５％／秒の）割合で徐々に（例えば、連続的に又は段階的に）増加させる。マイコン１は、光量検出回路１０の検出値に従って、レーザ駆動回路３を制御する。すなわち、マイコン１は、目標光出力を増加させるたびに、光量検出回路１０により検出されたレーザ素子５の光出力が増加後の目標光出力になるように、レーザ駆動回路３によるレーザ素子５の駆動をフィードバック制御する。
【００３７】
ここで、仮に、レーザ素子の温度が目標温度以上に上昇した際に、レーザ素子の光出力を低減させたり、テレビセットの電源を落としたりする場合を考える。この場合、目標となる温度を上回った場合にしか「異常」を検出することができないだけでなく、冷却装置自身の熱容量が大きい場合には、一度異常温度に達してしまうと、再び温度を低下させるのに時間がかかってしまう。そのためレーザ素子の動作温度上限値に対しかなり大きなマージンを取る必要が生じる。
【００３８】
それに対して、実施の形態では、ペルチェ素子ユニットの駆動率が上限に近い状態（閾値ＴＨ１を超えた状態）がある一定時間（閾値ＴＨ２以上の時間）持続した場合に、光量検出回路１０の目標光出力の値を（例えば、徐々に、２０％ずつ）低下させるようにしている。すなわち、ペルチェ素子ユニットの冷却能力が低下した場合に、それに伴って、ペルチェ素子ユニットの冷却負荷も低下できる。これにより、レーザ素子５の異常温度（目標温度を超えた高い温度）の状態に陥る前に、レーザ素子５の温度上昇を抑制しレーザ素子５を保護する事ができる。すなわち、ペルチェ素子ユニットの冷却能力が低下した場合でも、レーザ素子の温度を目標温度に制御できる。この結果、レーザ素子５の著しい寿命劣化や破壊等を防止できる。
【００３９】
また、ある程度、例えば６０％まで出力を低減した場合にはユーザーに対して排気口や吸引口の点検を促す警告をスクリーン上に表示させる。これにより、使用環境を適切な状態に改善するように、ユーザーへ注意を促すことも可能である。これによっても、レーザ素子５の異常温度（目標温度を超えた高い温度）の状態に陥る前に、レーザ素子５の温度上昇を抑制する事ができる。
【００４０】
あるいは、仮に、ペルチェ素子ユニットの冷却能力が限界に達しておりレーザ素子の光出力の低減を行ったあと、外気温や冷却部の温度を検出することにより、環境の変化が生じてペルチェ素子ユニットの冷却能力に余裕ができたかどうかの判断を行う場合を考える。この場合、外気温や冷却部の温度の時間変化が遅いため、即時的なペルチェ素子ユニットの回復動作が行えない。また、短時間で温度低下させようとする場合、ペルチェ素子ユニットへ供給される駆動電力が必要以上に大きいもの（最大値近傍の値）となるという問題がある。
【００４１】
それに対して、実施の形態では、ペルチェ素子ユニットの駆動率がある駆動率以下（閾値ＴＨ１以下）である状態の継続時間が閾値Ｔｈ５より長くなった場合、徐々にレーザ素子の光出力を上昇させるようにする。これにより、環境の変化が生じてペルチェ素子ユニットの冷却能力に余裕ができた場合に、自動的にかつ即時的にペルチェ素子ユニットの出力光量が元に戻るようにすることが可能となる。すなわち、即時的なペルチェ素子ユニットの回復動作を行うことができる。また、ペルチェ素子ユニットへ供給される駆動電力（駆動量）を監視し、供給される駆動電力が最大値となる前にレーザ素子の光出力を低下させるので、短時間で温度低下させようとする場合でも、ペルチェ素子ユニットへ供給される駆動電力が必要以上に大きいもの（最大値近傍の値）となることを低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる画像表示装置は、レーザ素子を用いたプロジェクションテレビに有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１  マイコン
２  電源
３  レーザ駆動回路
４  ペルチェ駆動回路
５  レーザ素子
１０  光量検出回路
１１  ＡＤコンバータ
１２  ハーフミラー
１３  温度検出回路
１４  ＡＤコンバータ
１５  ＤＡコンバータ
１６  画像投射装置
１７  スクリーン
２０  ペルチェ素子ユニット
２６  ペルチェ素子
２７  ヒートパイプ
２８  ラジエター
２９  ファン
【図１】
0005388913.tif 000002
【図２】
0005388913.tif 000003
【図３】
0005388913.tif 000004