(57)【要約】  冷却効率を損なうことなく、周囲温度が低温時でも早期に安定した発光状態となることを実現するものであり、それぞれ異なる色の光を発生する複数の種類の固体光源素子（１０２）〜（１０７）と、前記複数の種類の固体光源素子（１０２）〜（１０７）が取り付けられ、該複数の固体光源素子（１０２）〜（１０７）と内部を循環する熱媒体が熱的に結合する循環路（１００）と、前記熱媒体の温度を検出する温度検出部（１０１）と、起動の指令を受け付けると、前記循環路（１００）内に前記熱媒体を循環させ、前記温度検出部（１０１）が検出した温度の上昇に応じて複数の種類の固体光源素子（１０２）〜（１０７）を順番に起動する制御部（１１５）と、を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる色の光を発生する複数の種類の固体光源素子と、  前記複数の種類の固体光源素子が取り付けられ、該複数の固体光源素子と内部を循環する熱媒体が熱的に結合する循環路と、  前記熱媒体の温度を検出する温度検出部と、  起動の指令を受け付けると、前記循環路内に前記熱媒体を循環させ、前記温度検出部が検出した温度の上昇に応じて複数の種類の固体光源素子を順番に起動する制御部と、を有する光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置において、  前記複数の種類の固体半導体素子の種類に対応して不具合が発生しなくなる基準となる基準温度を記憶する記憶部を備え、  前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度が前記基準温度のいずれかを超えると、該基準温度に対応する種類の固体光源素子を起動する、光源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光源装置において、  前記複数の種類の固体光源素子は、個別に設けられた放熱プレートを介して前記循環路に取り付けられている、光源装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光源装置において、  前記固体光源素子は半導体レーザ素子である、光源装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光源装置において、  前記固体光源素子は、各種類に複数設けられている、光源装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光源素子を備えたプロジェクタ。
【請求項７】
それぞれ異なる色の光を発生する複数の種類の固体光源素子と、前記複数の種類の固体光源素子が取り付けられ、該複数の固体光源素子と内部を循環する熱媒体が熱的に結合する循環路と、前記熱媒体の温度を検出する温度検出部と、を備えた光源装置における光源装置の起動方法であって、  起動の指令を受け付けると、前記循環路内に前記熱媒体を循環させ、前記温度検出部が検出した温度の上昇に応じて複数の種類の固体光源素子を順番に起動する、光源装置の起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、固体光源素子を用いた光源装置、該光源装置を備えたプロジェクタ、光源装置の起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  プロジェクタの光源装置には、レーザ素子等の固体光源素子を使用するものがある。プロジェクタでは色再現性が重視されるため、固体光源素子には安定した動作が必要とされる。  固体光源素子は、例え同一の素子であっても使用する温度によって発光電力効率や発光波長が変わってしまう特性がある。これは素子の構造に由来するもので、現状では２５℃前後の温度で最も効率的で安定するように設計されている製品が多い。  このため、周囲が低温の時には、特許文献１や特許文献２に示されるように、固体光源素子が安定した動作となるまでに暖気運転が必要とされ、この暖気運転の時間を短くすることが求められている。  また、近年の技術革新により青色レーザでは問題が無くなりつつあるが、赤色等、青色以外の光を発生する固体光源素子を定常温より低い低温時に起動させる場合には光学的端面瞬時破壊（ＣＯＤ：Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ）に注意しなければならない。ＣＯＤは、低温時には光変換効率が飛躍的に大きくなり、定格内駆動電流でも発光量が大きくなってしまい、その光量により物理的な劣化が加速的に発生してしまう現象である。【０００３】  また、ＣＯＤが発生しない場合であっても、低温時には固体光源素子が発生する光量が不安定となることがあり、映画館用向けなどの色再現性が重視されるプロジェクタに採用される光源装置では、問題となる。  ＣＯＤの発生や、光量が不安定となるなどの不具合が発生する温度は、固体半導体素子が発生する光の色に応じて異なる。  現状では、低温で起動させる時、固体光源素子が、不具合が発生しない温度（常温）となるまでの期間は、固体光源素子の液冷循環経路内に加熱装置（チラーの加熱機能も含む）を用いて加熱し、光センサ等からの輝度情報に応じて不具合が発生しない様に駆動制御しながら点灯させる等の手法が取られてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公表ＷＯ２０１２／１６０６５８号
【特許文献２】特開２０１４−１１２１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  加熱装置を用いる方法は大きく分けて２種類あり、ヒータ等を用いて電力により加熱する方法と、ヒ−トパイプやペルチェ素子等の熱交換装置を用いて加熱する方法とがある。  ヒータ等を用いた電力により加熱する方法の課題としては、電力に対する熱変換効率が低いこと、物理的にヒータ等を液冷循環経路内に配置しなければならない為に製品が大きくなってしまうことや、定常時の冷却対象がこのヒータ等にも及ぶため、冷却効率が低下してしまうことが挙げられる。  ヒ−トパイプやペルチェ素子等の熱交換装置を用いて加熱する方法の課題としては、そもそも熱源である周囲温度が低い為に効率が低く、加熱の時間が長くなってしまうことが挙げられる。  また、固体光源素子を不具合が発生しない様に駆動制御しながら点灯させて加熱する方法は、低温時でも最初からレーザ固体光源素子を起動させることが出来る利点があるものの、低温から常温に至るまでの時間に発光波長が変化してしまう問題があった。そのため、色再現性を重視する環境に用いられる機器の場合には、実質的に使用出来ない時間となっていた。【０００６】  加えて、光センサ等からの輝度情報を用いて複雑な制御を行う必要があり、且つ、光を発生させる固体光源素子の駆動電流を徐々に増加させる制御となる為、特に加熱当初の駆動電力は抑えられることにより、加熱の時間が長くなってしまう。  本発明は、色再現性を重視する環境での光源装置およびプロジェクタにおいて、冷却効率を損なうことなく、周囲温度が低温時でも早期に安定した発光状態となる光源装置およびプロジェクタ、光源装置の起動方法を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明の光源装置は、それぞれ異なる色の光を発生する複数の種類の固体光源素子と、  前記複数の種類の固体光源素子が取り付けられ、該複数の固体光源素子と内部を循環する熱媒体が熱的に結合する循環路と、  前記熱媒体の温度を検出する温度検出部と、  起動の指令を受け付けると、前記循環路内に前記熱媒体を循環させ、前記温度検出部が検出した温度の上昇に応じて複数の種類の固体光源素子を順番に起動する制御部と、を有する。  本発明のプロジェクタは、上記の光源素子を備えている。  本発明の光源装置の起動方法は、それぞれ異なる色の光を発生する複数の種類の固体光源素子と、前記複数の種類の固体光源素子が取り付けられ、該複数の固体光源素子と内部を循環する熱媒体が熱的に結合する循環路と、前記熱媒体の温度を検出する温度検出部と、を備えた光源装置における光源装置の起動方法であって、  起動の指令を受け付けると、前記循環路内に前記熱媒体を循環させ、前記温度検出部が検出した温度の上昇に応じて複数の種類の固体光源素子を順番に起動する。
【発明の効果】
【０００８】  上記の構成を備える本発明においては、冷却効率を損なうことなく、周囲温度が低温時でも早期に安定した発光状態となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による光源装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の制御装置１１５の構成を示すブロック図である。
【図３】図２中の制御部２０１の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明によるプロジェクタ４００の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。  図１は本発明による光源装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。  本実施形態は、プロジェクタに内蔵される光源装置を示すもので、赤色のレーザ光を発生する半導体レーザ素子（ＲＬ）１０２，１０３、緑色のレーザ光を発生する半導体レーザ素子（ＧＬ）１０４，１０５、青色のレーザ光を発生する半導体レーザ素子（ＢＬ）１０６，１０７と、各半導体レーザ素子１０２〜１０７にそれぞれ設けられた放熱プレート１０８〜１１３と、放熱プレート１０８〜１１３を結び、内部に循環液が循環する循環路１００と、循環路１００に循環液の温度を計測するために設けられた温度検出部１０１と、循環路１００に循環液を冷却するために設けられた冷却装置１１４と、制御装置１１５から構成されている。  冷却装置１１４は循環路１００内の冷却液体を循環させ、また、冷却液体の冷却を行う。  制御装置１１５は、半導体レ−ザ素子１０２〜１０７それぞれの起動／停止、および、駆動電流の調整を行い、また、温度検出部１０１により検出された循環液の温度に応じて、冷却装置１１４による循環液の冷却／停止、冷却能力の調整、循環液の循環／停止の制御、を行う。  半導体レーザ素子１０２〜１０７は、放熱プレート１０８〜１１３と循環路１００を介して循環液と熱的に結合されている。放熱プレート１０８〜１１３を介することにより、熱伝達が良好に行われるものとなっている。  循環路１００内の循環液は、冷却装置１１４から放熱プレート１０８〜１１３を順に通って冷却装置１１４へ戻るように循環されている。
【００１１】  図２は、制御装置１１５の構成を示すブロック図である。制御装置１１５は制御部２０１と記憶部２０２から構成されている。  記憶部２０２は、赤色および緑色の半導体レーザ素子１０２〜１５にＣＯＤや発光量が不安定などの不具合が発生しなくなる判断基準となる温度ＲＥＦ１、および、温度ＲＥＦ１よりも高く、赤色の半導体レーザ素子１０２，１０３に不具合が発生しなくなる判断基準となる温度ＲＥＦ２、温度ＲＥＦ２よりも高く、暖気運転が完了したことを示す温度ＲＥＦ３を記憶している。  制御部２０１は、温度検出部１０１からの温度ＴＨＭを示す信号を入力し、記憶部２０２が記憶している値との比較結果に応じて冷却装置１１４の駆動信号ＤＣ１、半導体レーザ素子１０２〜１０７を駆動する駆動信号ＤＬ１〜ＤＬ６を出力する。
【００１２】  次に、本実施形態の起動時における半導体レーザ素子および冷却装置１１４の暖気運転の制御動作について図３を参照して説明する。図３は、制御部２０１の制御動作を示すフローチャートである。  上位装置であるプロジェクタの制御部からの起動の指令を受けた制御部２０１は、冷却装置１１４へ循環液を巡回させる駆動信号ＤＣ１を出力し、温度検出部１０１からの温度検出信号により循環液の温度ＴＨＭを検知する（ステップＳ３０１）。この時、冷却装置１１４は冷却動作を停止している状態にある。  次に、温度検出部１０１からの信号により検知された循環液の温度ＴＨＭと、記憶部２０２が記憶する温度ＲＥＦ１、ＲＥＦ２とを比較し、その結果を確認する（ステップＳ３０２）。  ステップＳ３０２において、ＲＥＦ１≧ＴＨＭであることが確認された場合には、青色の半導体レーザ素子１０６，１０７を最大電流で駆動し（ステップＳ３０３）、ステップＳ３０２へ戻る。  ステップＳ３０２において、ＲＥＦ２≧ＴＨＭ＞ＲＥＦ１であることが確認された場合には、青色の半導体レーザ素子１０６，１０７および緑色の半導体レーザ素子１０４，１０５を最大電流で駆動し（ステップＳ３０４）、ステップＳ３０２へ戻る。  ステップＳ３０２において、ＴＨＭ＞ＲＥＦ２であることが確認された場合には、すべての半導体レーザ素子１０２〜１０７を最大電流で駆動し（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０２へ戻る。  ステップＳ３０２において、ＴＨＭ＞ＲＥＦ３であることが確認された場合には、終了する。
【００１３】  上記の制御を行う本実施形態の具体的な動作として、以下では、本発明が有効となる、周囲温度が一部の赤色および緑色の半導体レーザ素子にＣＯＤが発生する低温時、具体的には温度検出部１０１からの信号が示す温度ＴＨＭがＲＥＦ１よりも低いときに光源装置を起動させたときの動作説明を行う。  ＴＨＭがＲＥＦ１よりも低いため、制御２０１は青色の半導体レ−ザ素子１０６，１０７のみを最大電流で駆動する。この時、赤色や緑色の半導体レ−ザ素子１０２〜１０５は駆動していない。  青色の半導体レ−ザ素子１０６，１０７を駆動することによる発熱は、循環路１００内の循環液の温度を上昇させ、該循環液、放熱プレート１０８〜１１１を経由して赤色や緑色の半導体レ−ザ素子１０２〜１０５を加熱する。
【００１４】  一般的に赤色や緑色の半導体レ−ザ素子はＣＯＤが発生する温度条件を持っていて、赤色の半導体レ−ザ素子の方が緑色の半導体レ−ザ素子よりもＣＯＤが発生する温度が高い。  この後、循環液の温度が上昇し、緑色の半導体レーザ素子１０４，１０５にＣＯＤが発生しないＲＥＦ２≧ＴＨＭ＞ＲＥＦ１となると、制御部２０１は、青色の半導体レ−ザ素子１０６，１０７に加えて緑色の半導体レ−ザ素子１０４，１０５を最大電流で駆動する。この時、赤色の半導体レ−ザ素子１０２，１０３は駆動しない。  この後、循環液の温度がさらに上昇し、赤色の半導体レーザ素子１０２，１０３にＣＯＤが発生しないＲＥＴＨＭ＞ＲＥＦ２となると、制御部２０１は、すべての半導体レ−ザ素子１０２〜１０７を最大電流で駆動する。  その後、循環液の温度が全てのレ−ザ素子に対して効率的で安定する温度ＲＥＦ３となると暖気運転は終了し、その後は、従来と同様の、各半導体レ−ザ素子１０２〜１０７による発熱と冷却装置１１４のＯＮ／ＯＦＦなどによりで常温が維持される。
【００１５】  以上説明した実施形態では、固体光源素子として半導体レーザ素子を示したが、これに限定されるものではなく、固体光源素子はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｍｇ  Ｄｉｏｄｅ）であってもよい。  また、赤色、緑色、青色の光を発生する３種類の半導体レーザ素子を用いるものとしたが、赤色と青色、緑色と青色など、不具合の発生する温度が異なる固体光源素子であれば本発明は実施可能であり、実施形態の組み合わせに限定されるものではない。  半導体レ−ザ素子の数量は各々２つでなくとも良く、各々１つでもいくつでも良いし、３種又は２種の数量は異なっていても構わない。
【００１６】  図４は、本発明によるプロジェクタ４００の構成を示すブロック図である。  光源装置４０１は、図１に示した光源装置と同様の構成を備えている。光学系４０２は光源装置４０１より供給される照明光を用いて映像光を投写する。光学系４０２の構成は、画像表示装置を用いた一般的な構成のものであり、本発明による特有の構成を備えるものではないため、詳細な説明は省略する。  プロジェクタ４００は、光源装置４０１を備えることから色再現性の高い投写電源投入時から迅速かつ確実に行われるものとなっている。
【符号の説明】
【００１７】  １００    循環路  １０１    温度検出部  １０２〜１０７    半導体レーザ素子  １０８〜１１３    放熱プレート  １１４    冷却装置  １１５    制御装置  ２０１    制御部  ２０２    記憶部  ４００    プロジェクタ  ４０１    光源装置  ４０２    光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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