(57)【要約】【課題】レーザダイオードがその動作温度の下限値より低い温度の環境においても、適切に起動出来るようにした光源装置を提供する。【解決手段】電源がオンになるとレーザダイオード１の温度が温度センサ４によって検出され、ＣＰＵ３２がその検出された温度がレーザダイオード１の下限動作温度より低いかどうかの判断をする。レーザダイオード１の温度が下限動作温度より低いと判断されると、赤色ＬＥＤ１４、青色ＬＥＤ１７を発光駆動させ、その発光駆動により各ＬＥＤ１４、１７から発熱する熱によりレーザダイオード１を加熱する。レーザダイオード１が加熱されて下限動作温度以上になるとＣＰＵ３２はレーザダイオード１を点灯駆動するように制御する。【選択図】図５
2014112124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の下限動作温度を有する第１の発光素子と、
前記第１の発光素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記第１の発光素子を加熱する加熱手段と、
前記温度検出手段からの温度情報が入力され、前記第１の発光素子の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段により前記第１の発光素子の温度が前記第１の下限値より低いと判断されると、前記加熱手段によって前記第１の発光素子の温度を前記第１の下限動作温度以上に上昇せしめてから前記第１の発光素子を駆動する制御手段と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１において、前記加熱手段は、前記第１の下限動作温度よりも低い第２の下限動作温度を有する第２の発光素子であることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１において、前記加熱手段はヒータであることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項２において、前記第１の発光素子はレーザダイオードであり、前記第２の発光素子は発光ダイオードであることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項４において、前記レーザダイオードから照射される励起光によって第１の色光を発光する蛍光体基板が設けられ、前記発光ダイオードは第２の色光を発光する第１の発光ダイオードと、第３の色光を発光する第２の発光ダイオードとからなり、前記第１、第２、第３の色光を合成する光合成手段と、前記光合成手段で合成された光を出射する光出射手段とを備えることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光源装置と、前記光源装置からの光を映像信号に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの光をスクリーン上に投写する投写光学装置とを備えることを特徴とする投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光源装置に関し、特に投写型表示装置に使用される光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投写型表示装置の光源装置として、高圧水銀ランプを使っているものが主流であったが、近年、特許文献１に開示されているようにレーザダイオードから発する光により蛍光体を励起し、蛍光体から蛍光発光した光を利用したものが開発されてきている。
【０００３】
しかしながら、レーザダイオードには、その動作温度範囲が設けられており、動作温度範囲の下限より低い温度環境で起動するようにした場合、起動できたとしてもレーザダイオードに不所望な影響を与える虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３４６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、レーザダイオードの動作温度の下限値よりも低い温度の環境においても、適切にレーザダイオードを起動出来るようにした光源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示における光源装置は、第１の下限動作温度を有する第１の発光素子と、第１の発光素子の温度を検出する温度検出手段と、第１の発光素子を加熱する加熱手段と、温度検出手段からの温度情報が入力され、第１の発光素子の温度を測定する温度測定手段、及び制御手段とを備える。制御手段は、温度測定手段により第１の発光素子の温度が第１の下限値より低いと判断されると、加熱手段によって第１の発光素子の温度を第１の下限動作温度以上に上昇せしめてから第１の発光素子を駆動する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、レーザダイオード等の発光素子が下限動作温度より低い温度の環境にあっても、下限動作温度になってから作動開始させることができるので、発光素子が損傷を受ける虞がなく、発光素子の寿命、ひいてはそれを使用する光源装置、及び光源装置を使用した表示装置の信頼性の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に関する投写型表示装置を示す概略図。
【図２】実施の形態１に関する光源装置の要部を示す図。
【図３】実施の形態１に関する光源装置の説明図。
【図４】実施の形態１に関する投写型表示装置の要部ブロック図。
【図５】実施の形態１に関する動作フローチャートを示す図。
【図６】実施の形態２に関する投写型表示装置を示す概略図。
【図７】実施の形態２に関する投写型表示装置の要部ブロック図。
【図８】実施の形態２に関する動作フローチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
（実施の形態１）
以下、図１〜図５を用いて、実施の形態１を説明する。
【００１１】
図１は実施の形態にかかる光源装置を使用した投写型表示装置１００の構成を示す図である。
【００１２】
図１において、１は励起用の青色光を発光するレーザダイオード（ＬＤ）であって、これら励起用のレーザダイオード１は複数個マトリックス形状にホルダー２に配置され励起光源を構成する。ホルダー２は熱伝導性の優れた材料から形成され、その背面には冷却モジュール３が配設される。
【００１３】
４は前記ホルダー２に配設された温度センサであって、この温度センサ４によってレーザダイオード１の温度の検出を行う。温度センサ４としては、例えばサーミスタ等の温度検出素子が使用できる。
【００１４】
５はレーザダイオード１の励起光（青色光）を平行化してなるコリメータレンズ、６はコリメータレンズ５から出力される青色光を集光する集光レンズである。７は集光レンズ６から出射される青色の励起光が入射され、それを平行光に変換するレンズである。
【００１５】
レンズ７から出射された励起用の青色光は、青色光を透過し緑色光を反射するダイクロイックミラー８を通過し、一対の凸レンズ９ａ、９ｂからなる集光／平行化レンズ９に入射する。
【００１６】
集光／平行化レンズ９に入射された青色光は、図２にその詳細を示す蛍光体ホイール装置１０の蛍光体ホイール１０１に環状に塗布され蛍光体層として形成された緑色蛍光体１０２に図３に示されるように集光され、緑色蛍光体１０２を励起する。蛍光体ホイール装置１０はモータ１０３によって蛍光体ホイール１０１を回転駆動するようになっている。これによって蛍光体はそこに集光される青色の励起光による焼付が防止される。
【００１７】
尚、図２（ｂ）は図２（ａ）の平面図においてＡ−Ａ’線で緑色蛍光体１０２を断面した側面図である。
【００１８】
励起光によって励起され蛍光体ホイール１０１の緑色蛍光体１０２から発光される緑色光は、集光／平行化レンズ９に入射し平行化されてダイクロイックミラー８に出射される。
【００１９】
ダイクロイックミラー８は、集光／平行化レンズ７からの緑色光を反射し、緑色を透過し赤色を反射するダイクロイックミラー１２に緑色光を出射する。
【００２０】
１３は一対の凸レンズ１３ａ、１３ｂから構成される平行化レンズ、１４は平行化レンズ１３に対抗配置された赤色光を発光する赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）である。赤色ＬＥＤ１４からの赤色光は平行化レンズ１３で平行化されてダイクロイックミラー１２に対して出射される。
【００２１】
平行化レンズ１３から出射される赤色光はダイクロイックミラー１２で反射されて、赤色光と緑色光を透過し青色光を反射するダイクロイックミラー１５に入射する。
【００２２】
１６は一対の凸レンズ１６ａ、１６ｂから構成される平行化レンズ、１７は平行化レンズ１６に対抗配置され青色光を発光する青色ＬＥＤ（発光ダイオード）である。青色ＬＥＤ１７からの青色光は平行化レンズ１６で平行化されてダイクロイックミラー１５に対して出射される。
【００２３】
このようにして、蛍光体ホイール装置１０からの緑色光はダイクロイックミラー８で反射された後、ダイクロイックミラー１２、１５を通過して集光レンズ１８に入射する。赤色ＬＥＤ１４から出射され赤色光はダイクロイックミラー１２で反射されてダイクロイックミラー１５を通過し集光レンズ１８に入射する。青色ＬＥＤ１７から出射された青色光はダイクロイックミラー１５で反射され集光レンズ１８に入射される。
【００２４】
集光レンズ１８は緑色光、赤色光、青色光を集光してロッドインテグレータ１９の一端面に出射する。ロッドインテグレータ１９の他端面から出射される出射光はリレーレンズ２０、２１を通過して全反射ミラー２２に出射される。
【００２５】
全反射ミラー２２で反射された光はレンズ２３を通過してＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）２４に入射される。ＤＭＤ２４は入射される光を映像信号で変調しレンズ２３を通して投写レンズ２５に対して出射する。投写レンズ２５は、入射された光を図示しないスクリーンに拡大投写する。
【００２６】
図４は本実施の形態における投写型表示装置の要部回路ブロック図を示しており、外部の映像ソース（例えばパーソナルコンピュータ）からの映像信号は入力端子３０に入力され映像信号処理回路３１に供給される。
【００２７】
３２はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）であって、各種の制御を行う。映像信号処理回路３１はＣＰＵ３２の制御のもとで入力される映像信号のスケーリング処理等の映像処理を行い、ＤＭＤ２４を駆動するＤＭＤ駆動回路３３に駆動信号を出力する。ＤＭＤ駆動回路３３は、映像信号処理回路３１からの駆動用映像信号を受けてＤＭＤ２４を制御し、これによって光源からの光が映像信号に応じて変調され、その変調された映像光が投写レンズ２５からスクリーン（図示せず）に投映される。
【００２８】
３４はＣＰＵ３２によってオンやシャットダウン制御される電源回路であって、この電源回路３４から投写型表示装置の各回路ブロックに対して電源が供給される。
【００２９】
３５はレーザダイオード駆動回路であり、ＣＰＵ３２によって制御され、レーザダイオード１を発光駆動する。３６はレーザダイオード駆動検出部であり、レーザダイオード１の発光駆動状態を検出し、その検出出力をＣＰＵ３２に供給する。
【００３０】
３７はレーザダイオード温度検出部であり、温度センサ４で得られる温度値を検出し、その検出値をデジタル信号に変換してＣＰＵ３２に供給する。
【００３１】
３８はＬＥＤ駆動回路であり、ＣＰＵ３２の制御によって赤色ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１７を発光駆動する。３９はＬＥＤ駆動検出部であって、赤色ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１７の発光駆動状態を検出し、その検出出力をＣＰＵ３２に供給する。
【００３２】
尚、図２のブロック図では図示していないが、蛍光体ホイール装置の駆動制御やその他の制御もＣＰＵ３２が行う。
【００３３】
次に、図５のフローチャートを参照しつつ、低温時における投写型表示装置のＣＰＵによる制御動作の説明をする。
【００３４】
投写型表示装置の電源が投入されると（Ｓ１）、ＣＰＵ３２はレーザダイオード温度検出部３７から得られる温度情報からレーザダイオード１の温度を測定し、低温駆動保証下限値（Ｓ／Ｄ閾値）より低いかどうかの判断をする（Ｓ２）。
【００３５】
このＳ／Ｄ（シャットダウン）閾値とは、電源投入後、投写型表示装置が所定時間Ｔ内に投映開始可能にすることができる気温（または、投写型表示装置の温度）である。本実施の形態では、Ｓ／Ｄ閾値はマイナス２度（−２℃）であって、気温がマイナス２度までならば、後述する加熱動作により所定の時間Ｔ内で投写可能な状態にすることができることを保証する。本実施の形態ではこの所定時間Ｔは５分に設定されている。
【００３６】
ステップ２（Ｓ２）において、レーザダイオード１の温度がＳ／Ｄ閾値（−２℃）以上であると、次のステップ３に進む。
【００３７】
ステップ３（Ｓ３）では、レーザダイオード温度検出部３７から得られる温度情報からレーザダイオード１の温度を測定し、レーザダイオード１がメーカーの仕様で定められている動作温度の下限値（Ｗ−ｕｐ閾値）以下であるかの判断がなされる。本実施の形態で使用されるレーザダイオード１の動作温度範囲は、下限動作温度の値が０℃で、上限動作温度の値が６０℃となっている。レーザダイオードをこの動作温度範囲外で使用すると、レーザダイオードを破損する虞があるので、この範囲内にて使用する必要がある。
【００３８】
ステップ３（Ｓ３）でレーザダイオードの温度が０℃以上であると判断されると、ステップ４（Ｓ４）でＣＰＵ３２はレーザダイオード１、及び赤色ＬＥＤ１４、青色ＬＥＤ１７を駆動し点灯動作を終了する。
【００３９】
ステップ２（Ｓ２）にて、レーザダイオード１の温度がＳ／Ｄ閾値（−２℃）より低いと判断されれば、次のステップ５に進む。
【００４０】
ステップ５（Ｓ５）では、レーザダイオード１の温度がＳ／Ｄ閾値（−２℃）より低くいため、後述するＬＥＤによる加熱動作によって５分以内にレーザダイオードを点灯駆動可能な温度にすることができないので、投写型表示装置のキャビネットの設けた警告表示用のＬＥＤを点灯させ、ユーザに対し５分以内に点灯状態にならない旨を通知し、投写型表示装置の電源をシャットダウンする（Ｓ６）。
【００４１】
ステップ３（Ｓ３）において、レーザダイオード温度検出部３７から得られる温度情報からレーザダイオード１の温度を測定し、励起用のレーザダイオード１の温度が動作温度の下限値（Ｗ−ｕｐ閾値）である０℃より低いと判断されると、ステップ７（Ｓ７）のウォームアップ（Ｗａｒｍ−ｕｐ）動作を行う。本実施の形態におけるウォームアップ動作は、赤色ＬＥＤ１４と青色ＬＥＤ１７を駆動し、これらＬＥＤを発光させる動作であり、この発光時にＬＥＤから発熱する輻射熱によって投写型表示装置内の空気や、装置自体が加熱され、この結果、レーザダイオード１も加熱される。ＬＥＤの下限動作温度の値はマイナス２０度（−２０℃）とレーザダイオードよりも低く、マイナス２度であっても動作をさせることができる。
【００４２】
ウォームアップ動作が開始されると、その動作がどれくらいの時間その動作が行われているかが計測され（Ｓ８）、ウォームアップ動作が５分より長く継続していると判断されれば、何らかの原因で電源オンから５分以内に投写可能な状態にできないと判断し、Ｓ／Ｄ閾値より低い場合と同様の扱い、すなわち、ステップ５（Ｓ５）で警告表示を行い、ステップ６（Ｓ６）で電源のシャットダウンを行う。
【００４３】
ステップ８（Ｓ８）において、ウォームアップ動作が５分以下であると判断されれば、ステップ９（Ｓ９）にてレーザダイオード１の温度が下限動作温度である０℃より低いかどうかの判断がなされる。このステップ９（Ｓ９）で下限動作温度より低ければ、ステップ７（Ｓ７）のウォームアップ動作に戻り、ウォームアップ動作が継続される。
【００４４】
ステップ９（Ｓ９）でレーザダイオード温度検出部３７から得られる温度情報からレーザダイオード１の温度を測定することによって、レーザダイオード１の温度が上昇し、下限動作温度以上になったと判断されると、ステップ４（Ｓ４）にてレーザダイオード１が赤色ＬＥＤ１４、青色ＬＥＤ１７とともに投写のための発光駆動がなされる。
【００４５】
以上のように本実施の形態では、図１に示した励起用のレーザダイオード１乃至リレーレンズ２１までの構成と、図４に示したＣＰＵ３２、電源回路３４、レーザダイオード駆動回路３５、レーザダイオード駆動検出部３６、レーザダイオード温度検出部３７、ＬＥＤ駆動回路３８、ＬＥＤ駆動検出部３９とにより投写型表示装置の光源装置を構成する。
【００４６】
このように本実施の形態では、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤを発光させて、レーザダイオードを加熱するようにしているので、レーザダイオードを加熱するために特別な部品を設けることなく低温下でもレーザダイオードを好適に駆動させることができる。
【００４７】
尚、レーザダイオード駆動検出部３６、レーザダイオード温度検出部３７、発光ダイオード駆動検出部３９は、ＣＰＵ３２のソフトウェアの機能でも構成できる。
【００４８】
（実施の形態２）
次に実施の形態２について図６〜図８を用いて説明する。
【００４９】
説明の便宜上、実施の形態１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５０】
図６は本実施の形態にかかる光源装置を使用した投写型表示装置２００の構成を示す図である。この第２の実施の形態では、冷却モジュール３の背面にヒータ４０が取り付けられている。また、図７に示すようにヒータ４０はＣＰＵ３２に制御されるヒータ駆動回路４１によって駆動され、ヒータ４０の駆動状態はヒータ駆動検出部４２にて検出され、その検出出力がＣＰＵ３２に入力されるようになっている。尚、ヒータ駆動検出部４２はＣＰＵ３２のソフトウェアでもできる。
【００５１】
このように構成すれば、ヒータ４０が加熱駆動されるとヒータの熱は熱伝導により冷却モジュール３、ホルダー２を介してレーザダイオード１に伝わり、レーザダイオード１が加熱される。
【００５２】
図８は第２の実施の形態に係るＣＰＵ３２の制御動作フローチャートであって、第１の実施の形態と同一の制御ステップについては同一の符号を付してその説明は省略する。
【００５３】
すわなち、本実施の形態では、ステップ３（Ｓ３）において、レーザダイオード温度検出部３７から得られる温度情報からレーザダイオード１の温度を測定し、励起用のレーザダイオード１の温度が動作温度の下限値（Ｗ−ｕｐ閾値）である０℃より低いと判断されると、ステップ７７（Ｓ７７）のウォームアップ（Ｗａｒｍ−ｕｐ）動作を行う。
【００５４】
本実施の形態のステップ７７におけるにウォームアップ動作は、ヒータ４０をヒータ駆動回路４１により発熱駆動させ、このヒータ４０の発熱を熱伝導によってレーザダイオード１に伝えて加熱する動作である。
【００５５】
以上のように本実施の形態では、図６に示した励起用のレーザダイオード１乃至リレーレンズ２１とまでの構成とヒータ４０及び図７に示したＣＰＵ３２、電源回路３４、レーザダイオード駆動回路３５、レーザダイオード駆動検出部３６、レーザダイオード温度検出部３７、ＬＥＤ駆動回路３８、ＬＥＤ駆動検出部３９、ヒータ駆動回路４１、ヒータ駆動検出部４２とにより投写型表示装置の光源装置を構成する。
【００５６】
この実施の形態では、レーザダイオードを直接的に加熱でき、しかも加熱力も強いので短時間でレーザダイオードを駆動できる状態にすることができる。すなわち、Ｌ／Ｄ閾値をかなり低くできるという長所がある。
【００５７】
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１及び２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１及び２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００５８】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【００５９】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００６０】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、例えば光源装置を備えた投写型表示装置に適応可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１      レーザダイオード
４      温度センサ
６      集光レンズ
８      ダイクロイックミラー
１０    蛍光体ホイール装置
１２    ダイクロイックミラー
１４    赤色ＬＥＤ
１５    ダイクロイックミラー
１７    青色ＬＥＤ
１８    集光レンズ
１９    ロッドインテグレータ
２４    ＤＭＤ
２５    投写レンズ
３２    ＣＰＵ
４０    ヒータ
１０２  緑色蛍光体
【図１】
2014112124.tif 000003
【図２】
2014112124.tif 000004
【図３】
2014112124.tif 000005
【図４】
2014112124.tif 000006
【図５】
2014112124.tif 000007
【図６】
2014112124.tif 000008
【図７】
2014112124.tif 000009
【図８】
2014112124.tif 000010