(57)【要約】【課題】スペース的に限られたシステムの場合でも効率的に光源を冷却することができる映像表示システムを提供する。【解決手段】光源２と、光走査器３と、光源２の温度を測定する温度計４と、放熱体５と、光源２と放熱体５に接続され、温度を伝導させて均一化させる熱結合器６と、放熱体５の温度を測定する温度計７と、を有する映像表示システムであって、２つの温度計４，７における温度および温度差に基づいて光源２の光量を制御すると共に、システム全体の動作を制御する。【選択図】図１
2014010301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
光を走査させる手段と、
前記発光素子の温度を測定する第１の温度測定手段と、
放熱体と、
前記発光素子と前記放熱体に接続され、温度を伝導させて均一化させる熱結合器と、
前記放熱体の温度を測定する第２の温度測定手段と、を有する映像表示システムであって、
前記第１と第２の温度測定手段における温度および温度差に基づいて前記発光素子の光量を制御すると共に、システム全体の動作を制御することを特徴とする映像表示システム。
【請求項２】
前記第１と第２の温度測定手段における温度差が、規定値を超えた場合に前記発光素子の動作を停止させることを特徴とする請求項１記載の映像表示システム。
【請求項３】
前記第１と第２の温度測定手段における温度差を時間経過と共に測定し、その結果に基づいてシステム全体の動作を制御することを特徴とする請求項１または２記載の映像表示システム。
【請求項４】
前記第１と第２の温度測定手段における温度差を時間経過と共に測定し、温度差が拡大すると判断された時に、システムを停止させることを特徴とする請求項３記載の映像表示システム。
【請求項５】
前記放熱体に放熱素子を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の映像表示システム。
【請求項６】
前記光源に放熱素子を設けたことを特徴とする請求項５記載の映像表示システム。
【請求項７】
前記熱結合器が光源への信号線を兼ねることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の映像表示システム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の映像表示システムを備えたことを特徴とする映像表示機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ等の光源を用いた映像表示システムおよび映像表示システムを利用した映像表示機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、圧電アクチュエータ駆動素子を用いた映像表示装置が開示されている。この映像表示装置においては、主走査用アクチュエータと副走査用アクチュエータを同一の素子上に形成し、駆動して光線を走査している。特許文献１の従来技術は、映像表示機器の基本となるシステムである。
【０００３】
特許文献２には、従来の投写型映像表示装置が開示されている。この投写型映像表示装置においては、光源ユニットとして複数の半導体レーザ素子アレイが用いられており、これらの温度を均一化して温度制御を行っている。
【０００４】
特許文献３には、従来の表示装置が開示されている。この表示装置においては、半導体レーザに温度補正手段を設けて色味変化の少ない表示装置を提供している。
【０００５】
図９は、従来の映像表示システム４１を示す図である。映像表示システム４１の光源４２には、波長の異なる光で発光する３種類のレーザ４３と、各レーザ４３近傍に配置された温度計および冷却素子４４と、３種類のレーザ光を反射、透過させる光学素子４５とが内蔵されている。３種類の光が合成されて光源４２から出力され、この光が光走査器４６でＸ、Ｙ（横、縦）方向に走査され、表示領域４７で映像が表示される。実線で示した光跡４８が実際に映像信号により変調された光を表示する領域で、点線で示した光跡４９は走査の原点に戻る時の領域で、映像信号は出力されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術においては図９、特許文献２、特許文献３に示すように、光学素子の近傍に温度計および放熱手段を設けていた。これは、光源としてある程度広いスペースが確保でき、更に、放熱に伴って発生する熱を光源から逃がすことができることが前提であり、システムが大掛かりになってしまうという問題があった。
【０００７】
また、スペースやシステム内での機能ユニットの配置の関係から、光源が装置内で宙に浮いた状態でレイアウトせざるを得ないシステムの場合、実質的に放熱ができないという問題があった。
【０００８】
さらに、外気温が高い場合に光源を冷却させようとしても、実際は排熱させることが困難なので冷却できないという問題がある。確かに温度計において光源自体の温度は計測できるが、廃熱させることができないという事実を把握することができないため、冷却素子を作動させ続けることになり、最悪は光源、冷却素子もろとも破壊されてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、スペース的に限られたシステムの場合でも効率的に光源を冷却することができる映像表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。
【００１１】
本発明に係る映像表示システムは、発光素子と、光を走査させる手段と、前記発光素子の温度を測定する第１の温度測定手段と、放熱体と、前記発光素子と前記放熱体に接続され、温度を伝導させて均一化させる熱結合器と、前記放熱体の温度を測定する第２の温度測定手段と、を有する映像表示システムであって、前記第１と第２の温度測定手段における温度および温度差に基づいて前記発光素子の光量を制御すると共に、システム全体の動作を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、温度計を光源および放熱体の両方に分散させて配置し、各々の温度および温度差を計測して光源を冷却することが可能かどうかを把握しながら冷却することができる映像表示システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る映像表示システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態の経過時間に対する温度差を示す図である。
【図３】本実施形態の経過時間に対する温度差を示す図である。
【図４】本実施形態の経過時間に対する温度差が小さくなる場合を示す図である。
【図５】本実施形態の経過時間に対する温度差が大きくなる場合を示す図である。
【図６】経過時間に対する温度差が大きくなり、後に小さくなる場合を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る映像表示システムの構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る映像表示システムの構成を示す図である。
【図９】従来の映像表示システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施形態について図面により詳細に説明する。
【００１５】
図１は、第１の実施形態に係る映像表示システム１の構成を示す図である。映像表示システム１は、光源２と、光源２からの光線をＸ、Ｙ（主、副）走査方向に走査する光走査器３と、光源２の近傍に配置された温度計４と、放熱体５と、放熱体５と光源２を熱的に結合させる熱結合器６と、放熱体５に配置された温度計７とを含んで構成される。
【００１６】
光走査器３は、表示領域８に実線で示した光跡９の光線を走査する。映像信号は、表示領域８に応じた変調信号として光源２に供給される。点線で示した光跡１０では変調信号は入力されず、従って光源２は光らない。なお、光源２となる素子はＬＥＤ、レーザ、ランプ等、その種類は問わない。
【００１７】
温度計４、温度計７は常時温度を計測し、システムが特定の時間でその値を読み出す。光源２と放熱体５、場合によって制御基板は、各々の配置の自由度を確保して装置の小型化を実現させるために、図１のように別々の位置に置かれるのが一般的であり、放熱のためには本実施形態のような構成が必要となる。
【００１８】
図２は、本実施形態の経過時間に対する温度差を示す図である。横軸に経過時間、縦軸に温度計４，７の温度差をとったものであり、温度計４で計測された温度１と温度計７で計測された温度２の差である。経過時間Ｔの時点での温度差ΔＴＥＭＰを計算し、規定値と比較してそれより大きい場合、光源２の最大光量を減らすようにする。これは、光源２は一般的に高温下で光量が減少する特性があり、光量を減らせば光源２の温度が下がり、これによって温度差が小さくなるためである。
【００１９】
なお、絶対温度も知ることができるので、絶対温度に関係付けた規定値を設け、絶対温度が高い場合は、より光量が低下する。したがって、例えば、室温付近での規定値に比べてより小さく設定すれば、本実施形態に係る映像表示システム１がより効果的となる。
【００２０】
図３は、本実施形態の経過時間に対する温度差を示す図である。経過時間０の時点での温度差がほぼゼロだったのに対して、経過時間Ｔの時点の温度差ΔＴＥＭＰが大きくなり、規定値を超えてしまった場合を示している。これは、何らかの理由で冷却ができていないことを示しており、システムはこの異常を検知して光源の発光を停止させて安全を図ることができる。
【００２１】
なお、冷却ができていない理由としては、温度計４，７の異常により正確に温度が測れていないこと、光源２のみが異常に高温な環境にさらされてしまっていること、信号の異常により光量が異常に大きくなってしまっていること、熱結合器６が壊れてしまっていること等、種々のケースが考えられるため、これらを総括して異常を検知できることは非常に有意義である。
【００２２】
本実施形態によれば、温度計４，７を光源２および放熱体５の両方に分散させて配置し、各々の温度差を計測してその差が大きい場合に光源２の動作を停止させることで、安全にシステムを運用させることができる映像表示システムを得ることができる。
【００２３】
図４および図５は、本実施形態における温度変化の一例を示す図であり、図４では経過時間Ｔ１での温度差ΔＴＥＭＰ１が経過時間Ｔ２において温度差ΔＴＥＭＰ２のように小さくなった場合を示している。図５では逆に、経過時間Ｔ１での温度差ΔＴＥＭＰ１が経過時間Ｔ２において温度差ΔＴＥＭＰ２のように大きくなった場合を示している。
【００２４】
図４のような変化をする場合は温度差が小さくなる、即ち冷却が効果的に行われていることを意味しているので、システムとしては特に制御することは無い。逆に、図５に示したような変化をする場合は何らかの原因で冷却がなされない、即ち何らかの異常が発生していることを意味しているので、光源２の光量を減らすか、場合によってはシステムを停止させるようにする。
【００２５】
本実施形態によれば、温度計４，７を光源２および放熱体５の両方に分散させて配置し、各々の温度差を時間経過と共に計測して状態を把握して制御することで、安全にシステムを運用させることができる映像表示システムを得ることができる。
【００２６】
図６は本実施形態における温度変化の一例を示す図であり、一定の経過時間毎に温度差を計測するようにしている。図６では、経過時間Ｔ１の時に温度差ΔＴＥＭＰ１、Ｔ２の時に温度差ΔＴＥＭＰ２、Ｔ３の時に温度差ΔＴＥＭＰ３となる状況を示している。
【００２７】
ΔＴＥＭＰ１よりΔＴＥＭＰ２の方が大きく、更に温度範囲の規定値をも超えているが、例えば、この規定値越えが連続２回まで、或いは連続３回までのように規定しておけば、ある程度温度変化に対する許容値の設定を柔軟に行うことができる。図６では、温度差が拡大し、ΔＴＥＭＰ２で規定値を超えてしまったが、ΔＴＥＭＰ３で温度差が小さくなり規定値を下回ったため、システムとしては特に制御する必要は無いと判断される。
【００２８】
本実施形態によれば、温度計４，７を光源２および放熱体５の両方に分散させて配置し、各々の温度差を時間経過と共に計測して状態を把握し、温度差が拡大すると予測された場合に光源２の動作を停止させることで、安全にシステムを運用させることができる映像表示システムを得ることができる。
【００２９】
図７は、第２の実施形態に係る映像表示システムの構成を示す図である。第１の実施形態と同一の構成は、符号を同一にして説明を省略する。第２の実施形態は、放熱体５に放熱素子２１を設けた構成が第１の実施形態と異なる。このような構成をとることで、第１の実施形態で述べてきた作用効果に加えて、発熱時にはシステム全体を冷却することができ、より高温の環境下での光量を確保することができる。
【００３０】
本実施形態によれば、放熱体５に放熱素子２１を設けることで、より高温の環境下でもシステムを安定して動作させることができる映像表示システムを得ることができる。
【００３１】
図８は、第３の実施形態に係る映像表示システムの構成を示す図である。第１の実施形態と同一の構成は、符号を同一にして説明を省略する。第３の実施形態は、放熱体５に放熱素子２１を設け、光源にも放熱素子３１を設けた構成が第１の実施形態と異なる。
このような構成をとることで、第１と第２の実施形態で述べてきた作用効果に加えて、光源単体が高温にさらされるような環境下でも光量を確保することができる。
【００３２】
本実施形態によれば、更に光源２に放熱素子３１を設けることで、光源２がより高温な環境下でもシステムを安定して動作させることができる映像表示システムを得ることができる。
【００３３】
図中で述べてきた熱結合器６は、配線材の機能を持たせたものである。光源２と放熱体５、例えば制御基板の間の配線材には、各々の配置に自由度を持たせるため、フレキシブルケーブルを用いる場合がある。このフレキシブルケーブルに熱伝導性の良い材料を用いるのが本実施形態であり、熱結合器、例えば放熱シート等を用いずに、配線材料プラス熱結合材料とすることで、コストダウンを図ることができる。
【００３４】
本実施形態によれば、熱結合機６と信号線を兼用させ、熱結合器６が省略されることで、よりコストダウンが図られた映像表示システムを得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態で述べてきた映像表示システムを、熱的に非常に厳しい環境にさらされる映像表示機器、例えば車用のヘッドアップディスプレイのような映像表示機器に用いることで、本実施形態で述べてきた作用効果を持った映像表示機器を得ることができる。
【００３６】
本実施形態によれば、本実施形態の映像表示システムを用い、光源の温度特性が改善された映像表示機器を得ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    映像表示システム
２    光源
３    光走査器
４、７    温度計
５    放熱体
６    熱結合器
８    表示領域
９、１０    光跡
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２０１０−０２６４４３号公報
【特許文献２】特開２００９−０８６２７０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３７２３８号公報
【図１】
2014010301.tif 000003
【図２】
2014010301.tif 000004
【図３】
2014010301.tif 000005
【図４】
2014010301.tif 000006
【図５】
2014010301.tif 000007
【図６】
2014010301.tif 000008
【図７】
2014010301.tif 000009
【図８】
2014010301.tif 000010
【図９】
2014010301.tif 000011