(57)【要約】【課題】投射型表示装置もしくは照明装置等の半導体光源の通電劣化状況を、正確に測定・検出・判別しそれを報知する手段、更には測定・判断する方法を提供することにより、これらの装置利用者に光源ユニットの作動状況もしくは交換時期を正しく知らしめることを可能にする。【解決手段】光源である半導体発光素子１，２，３の素子特性を当該投射型表示装置内部で測定する測定手段と、該測定手段で測定された測定データを処理・判定することにより当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理手段とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子を光源に用いた投射型表示装置であって、
当該半導体発光素子の素子特性を当該投射型表示装置内部で測定する測定手段と、
該測定手段で測定された測定データを処理・判定することにより当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理手段と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
半導体発光素子を光源に用いた投射型表示装置であって、
当該半導体発光素子の素子特性を当該投射型表示装置内部で測定する測定手段と、
該測定手段での測定データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された当該半導体発光素子の初期状態を含む過去の測定データと、最新の測定データとを比較処理・判定することにより、当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理手段と、
該処理手段の判断処理結果に基づいて光源である当該半導体発光素子の状況を報知する報知手段と、
を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
前記測定データを記憶する記憶手段を更に備え、
前記処理手段は、今回の測定データと記憶手段に記憶された前回の測定データとに応じて、前記半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する、請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記測定手段は、前記半導体発光素子の駆動電流に対する発光光量を測定することを特徴とする、請求項１もしくは請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記測定手段として、前記半導体発光素子の駆動電流に対する発光光量を測定するための電流供給手段と光量測定手段とを備えることを特徴とする、請求項４記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記光量測定手段は、フォトセンサとＡ／Ｄ変換器の組み合わせ、もしくは光発電素子により構成されることを特徴とする、請求項５記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記半導体発光素子の光出力が低下した場合に当該半導体発光素子の光出力を補正するための光量補正手段を更に備え、当該光量補正手段は前記光量測定手段からの発光光量情報に基づいて制御されることを特徴とする、請求項５または請求項６記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記測定手段からの前記測定データに応じて、前記半導体発光素子の光出力が低下した場合に当該半導体発光素子の光出力を補正する手段をさらに備えた、請求項５または請求項６記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記測定手段は、発光素子の順方向電流対順方向電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定することを特徴とする、請求項１もしくは請求項２のいずれか一項記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記測定手段として、発光素子の順方向電流対順方向電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定するための電圧供給手段と電流測定手段とを備えることを特徴とする、請求項９記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記電流測定手段は、前記半導体発光素子に直列に抵抗が接続された構成であり、その抵抗両端の電圧値を測定することにより電流値に換算されることを特徴とする、請求項１０記載の投射型表示装置。
【請求項１２】
前記処理手段として、前記半導体発光素子の一定の駆動電流に対する発光光量が、所定の光量値もしくは前記半導体発光素子の累積使用初期の値に対して概ね半減する値に到達する段階を、前記半導体発光素子の交換目安として判断することを特徴とする、請求項４乃至８のいずれか一項記載の投射型表示装置。
【請求項１３】
前記処理手段として、前記半導体発光素子の一定の順方向電流に対応する順方向電圧が、所定の電圧値もしくは所定の係数値と初期電圧値との積の値に概ね到達する段階を、前記半導体発光素子の交換目安として判断することを特徴とする、請求項９乃至１１のいずれか一項記載の投射型表示装置。
【請求項１４】
前記半導体発光素子の累積使用初期値に対する相対比較値で発光光量もしくは順方向電流の測定・処理が行われることを特徴とする、請求項１２もしくは請求項１３のいずれか一項記載の投射型表示装置。
【請求項１５】
前記半導体発光素子の素子特性が所定の条件で間欠的に自動測定されることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項記載の投射型表示装置。
【請求項１６】
当該投射型表示装置の電源投入時点、もしくは電源投入から一定の時間経過後に前記半導体発光素子の素子特性が自動測定されることを特徴とする、請求項１５記載の投射型表示装置。
【請求項１７】
温度センサが設けられ、当該投射型表示装置内の温度が所定の温度以上になっている場合には、当該投射型表示装置の電源投入時点であっても前記半導体発光素子の素子特性の自動測定が禁止されることを特徴とする、請求項１６記載の投射型表示装置。
【請求項１８】
温度センサが設けられ、当該投射型表示装置の内部が所定の温度範囲に到達した段階で前記半導体発光素子の素子特性が自動測定されることを特徴とする、請求項１５記載の投射型表示装置。
【請求項１９】
前記半導体発光素子は発光色の異なる複数の発光色群を有し、当該半導体発光素子の発光色群単位で素子特性が測定されることを特徴とする、請求項２乃至１８のいずれか一項記載の投射型表示装置。
【請求項２０】
前記半導体発光素子の素子特性の測定は、発光色群単位でタイムシーケンシャルに測定されることを特徴とする、請求項１９記載の投射型表示装置。
【請求項２１】
前記記憶手段は不揮発性記憶素子から構成されることを特徴とする、請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項２２】
前記報知手段は、光源の状況を表す情報が、視覚的に表示されることを特徴とする、請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項２３】
前記報知手段は、光源の状況を表す情報が、光源である前記半導体発光素子の発光色群単位で、視覚的に表示されることを特徴とする、請求項１９もしくは請求項２２記載の投射型表示装置。
【請求項２４】
グラフ様式の表示方式により、前記半導体発光素子の発光色群単位で当該半導体発光素子の状況が表示されることを特徴とする、請求項２３記載の投射型表示装置。
【請求項２５】
前記報知手段は、光源の状況を表す情報が、合成音声等により聴覚的に報知されることを特徴とする、請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項２６】
光源である前記半導体発光素子の状況が視覚的表示もしくは聴覚的報知されるタイミングは、当該投射型表示装置の電源投入後一定期間行われることを特徴とする、請求項２２乃至２５のいずれか一項記載の投射型表示装置。
【請求項２７】
半導体発光素子を光源に用いた表示装置用半導体光源の素子特性測定方法であって、
当該半導体発光素子の素子特性を当該表示装置内部で測定する測定ステップと、
該測定ステップで測定された測定データを処理・判定することにより当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理ステップと、
を有することを特徴とする表示装置用半導体光源の素子特性測定方法。
【請求項２８】
半導体発光素子を光源に用いた表示装置のための、表示装置用半導体光源の素子特性測定方法であって、
当該半導体発光素子の素子特性を当該表示装置内部で測定する測定ステップと、
該測定ステップで測定された結果を記憶する記憶ステップと、
該記憶ステップにより記憶されているところの、当該半導体発光素子の初期状態を含む過去の測定データと、最新の測定データとを比較判定することにより、当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理ステップと、
を有することを特徴とする表示装置用半導体光源の素子特性測定方法。
【請求項２９】
前記測定データを記憶手段に記憶するステップを更に備え、
今回の測定データと、記憶手段に記憶された前回の測定データと、前記半導体発光素子の使用初期段階における測定データと、に応じて当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する、請求項２７記載の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法。
【請求項３０】
前記測定ステップでは、前記半導体発光素子の駆動電流に対する発光光量の測定を行うことを特徴とする、請求項２７もしくは請求項２８記載の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法。
【請求項３１】
前記処理ステップでは、前記半導体発光素子の一定の駆動電流に対する発光光量が、所定の光量値もしくは当該半導体発光素子の累積使用初期の値に対して概ね半減する値に到達する段階を、当該半導体発光素子の交換目安として判断することを特徴とする、請求項３０記載の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法。
【請求項３２】
前記測定ステップでは、前記半導体発光素子の順方向電流対順方向電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定することを特徴とする、請求項２７もしくは請求項２８記載の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法。
【請求項３３】
前記処理ステップでは、前記半導体発光素子の一定の順方向電流に対応する順方向電圧が、所定の電圧値もしくは所定の係数値と初期電圧値との積の値に概ね到達する段階を、当該半導体発光素子の交換目安として判断することを特徴とする、請求項３２記載の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法。
【請求項３４】
前記測定ステップは、当該表示装置の電源投入時点もしくは電源投入から一定の時間経過後に測定開始されることを特徴とする、請求項２７乃至３０もしくは請求項３２のいずれか一項記載の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法。
【請求項３５】
発光色の異なる複数の発光色群を光源として有す表示装置用半導体発光素子の素子特性測定方法であって、前記測定ステップは、当該半導体発光素子の発光色群単位で素子特性が測定されることを特徴とする、請求項２７乃至３０および請求項３２のいずれか一項記載の表示装置用半導体発光素子の素子特性測定方法。
【請求項３６】
前記測定ステップでは、前記半導体発光素子の測定が、発光色群単位でタイムシーケンシャルに測定されることを特徴とする、請求項３５記載の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法。
【請求項３７】
半導体発光素子を光源に用いた照明装置であって、
当該半導体発光素子の素子特性を当該照明装置内部で測定する測定手段と、
該測定手段で測定された測定データを処理・判定することにより当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理手段と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項３８】
半導体発光素子を光源に用いた照明装置であって、
当該半導体発光素子の素子特性を当該照明装置内部で測定する測定手段と、
該測定手段での測定結果を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された当該半導体発光素子の初期状態を含む過去の測定データと、最新の測定データとを比較処理・判定することにより、当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理手段と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項３９】
前記測定データを記憶する記憶手段を更に備え、
前記処理手段は、今回の測定データと記憶手段に記憶された前回の測定データとに応じて、前記半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する、請求項３７記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードもしくは半導体レーザ等の半導体光源を用いた投射型表示装置、照明装置に関し、更には表示装置用半導体光源の素子特性測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発光光量の大きな発光ダイオード（以下ＬＥＤと略す）あるいは半導体レーザダイオード（以下ＬＤと略す）等の半導体発光素子が開発されており、これらを光源に用いた投射型表示装置あるいは照明装置が考えられている。
ＬＥＤあるいはＬＤ等の半導体発光素子は、従来の投射型表示装置の光源として用いられていた熱発光型のハロゲンランプや放電型のメタルハライドランプ等に比べてはるかに長寿命であるが、通電して発光させることにより発光光量が低下する等、素子特性が徐々に劣化する特性を有している。このため、長寿命・高信頼性を特徴とする半導体発光素子といえども使用しているうちに交換が必要となる。
一方、半導体発光素子の劣化は通電発光に伴い徐々に進行するため、投射型表示装置あるいは照明装置の利用者にとって、半導体発光素子の交換時期は分かり難い。このため、これらの装置の光源である半導体発光素子の交換時期を、適切なタイミングで分かり易く利用者に伝える手段が望まれていた。
【０００３】
投射型表示装置等の光源の交換時期を利用者に伝える従来技術として、以下のものが提案されている。
【０００４】
下記に示す特許文献１には、次の内容が記述されている。
発光素子の輝度制御信号から輝度に対応したクロックパルスを出力させ、そのクロックパルスを累積計数することにより発光素子の消耗度と相関させて発光素子の交換時期を表示する。輝度の重み付けを含めた通電時間積分により、発光素子消耗度の正確さを向上させる。
【０００５】
また下記に示す特許文献２には、次の内容が記述されている。
光源の累積使用時間と光量の関係を予め設定し記憶させる記憶手段と、光源の累積使用時間を計測する測定手段を設け、累積使用時間から記憶手段のデータテーブルを参照してその時点の光源の光量を参照推定して光源光量を制御すると共に、参照推定した光量値が所定値より小さい場合に光源の寿命表示を行う。
【０００６】
下記に示す特許文献３には、次の内容が記述されている。
照明器具の作動時間を積算する手段を備え、ランプ交換時期等  予め設定しておいた設定値と照明器具作動時間の積算値と比較して、所定時間に達した場合に表示する。
【０００７】
下記に示す特許文献４には、次の内容が記述されている。
ＬＥＤ群の通電時間を積算して発光素子の寿命を予報するための寿命予報手段を備える。
【０００８】
また下記に示す特許文献５には、次の内容が記述されている。
ビデオプロジェクターの光源の状態を監視するセンサと、光源の最適状態を予め設定する記憶回路を設け、設定値とセンサ監視レベルとの間で差異が生じた場合に、光源の光量を自動調節する、もしくは複数設けられた光源を切り替える。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−８０７０９号公報
【特許文献２】
特開平５−１７６１２２号公報
【特許文献３】
特開平１０−３２０９１号公報
【特許文献４】
特開２００１−１３５４８３号公報
【特許文献５】
特開平９−２００６６２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術例として示す上記特許文献１から４は、いずれも発光素子等の光源の使用時間を累積計数し、予め設定しておいた基準値と累積計数値とを比較することにより光源の寿命を予報もしくは交換時期を表示させている。これらの従来例は、いずれも発光素子の劣化を累積使用時間に比例すると見なして相関をとっているため、光源の固体特性差等に起因する誤差が大きく、正確さに欠けるという問題を内在していた。
また上記特許文献５のようにセンサを用いた提案もあるが、「光源ランプの寿命を改善することを目的に、光源の輝度をセンサで検出し光源の光量が必要以上に明るくならないように輝度を調節する」こと、もしくは「熱発光型もしくは放電型光源ランプの電流をセンサで検出し、ランプの電流値が予め定めておいた設定値を下回ったら交代用ランプに切り替える」という提案に留まり、これも半導体光源の正確な特性劣化状況もしくは素子寿命の検出・判断を提供するものではない。
【００１１】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、投射型表示装置もしくは照明装置等の半導体光源の通電劣化状況を、正確に測定・検出・判別しそれを報知する手段、更には測定・判断する方法を提供することにより、これらの装置利用者に光源ユニットの作動状況もしくは交換時期を正しく知らしめることを可能にするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
半導体発光素子の劣化について、次の文献からその劣化特性，メカニズムが解明されている。
半導体発光素子は、通電発光の累積経過時間と共に指数関数的に劣化し、発光効率が低下することが解明されており、発光ダイオードの光出力Ｐは次の式で表すことが出来る。
一定電流駆動時における発光ダイオードの光出力Ｐは次の式で表される。
Ｐ＝Ｐ０＊ｅｘｐ（−βｔ）
Ｐ：発光ダイオードの光出力
Ｐ０：発光ダイオードの初期の光出力
β：劣化率
ｔ：累積動作時間
引用：浜松ホトニクス「発光ダイオードの特性と使い方」劣化・期待寿命
【００１３】
また、発光ダイオード等の半導体発光素子の劣化は、ダイオード特性のＩ−Ｖ（順電流―順電圧）特性の変化に現れるという解析も示されている。
引用：青木昌治編著「エレクトロニクス全書６発光ダイオード」ＬＥＤの効率と特性・ＬＥＤの劣化、工業調査会
「ＬＥＤの効率と特性／ＬＥＤの劣化
ＬＥＤの劣化は、無電圧・無通電状態では高温放置でも殆ど起こらず、順方向での通電動作に因って起こる。ＬＥＤ劣化はＩ−Ｖ（順電流―順電圧）特性で起こっていて、その要因は非発光再結合電流成分が増加しているために効率の低下が起こっている。」
【００１４】
本発明は、上記に解明されている半導体発光素子の劣化に伴う素子特性の変化に着目し、半導体発光素子の素子特性もしくは素子特性の変化を照明装置もしくは投射型表示装置の内部で正確に測定・判断する手段，方法を提供するものであり、それにより光源である半導体発光素子の劣化度合い，必要な交換時期等の光源に関わる情報を正しく把握し、それらの情報を適切なタイミングで分かり易く提供せんとするものである。
【００１５】
前記課題を解決するために、本発明の投射型表示装置においては、光源である半導体発光素子の素子特性を当該投射型表示装置内部で測定する測定手段と、該測定手段で測定された測定データを処理・判定することにより当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理手段とを備えることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、光源である半導体発光素子の素子特性を簡単な構成で正確に測定し、その結果を正しく判断処理することが可能となる。半導体発光素子の素子特性を測定・判断処理することにより、光源である半導体発光素子の通電発光に伴う素子特性の劣化度合いもしくは変化を、正確に把握することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の投射型表示装置においては、光源である半導体発光素子の素子特性を当該投射型表示装置内部で測定する測定手段と、該測定手段での測定データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された当該半導体発光素子の初期状態を含む過去の測定データと最新の測定データとを比較処理・判定することにより当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理手段と、該処理手段の判断処理結果に基づいて光源である当該半導体発光素子の状況を報知する報知手段とを備えることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、光源である半導体発光素子の素子特性を簡単な構成で正確に測定し、記憶し、その結果を正しく判断処理することが可能となる。記憶手段に記憶されている、半導体発光素子特性の初期特性を含む過去の測定データと最新の測定データを比較・判断処理することにより、光源である半導体発光素子の通電発光に伴う素子特性の劣化度合いもしくは変化を、正確に把握することが可能となる。更には、この装置の利用者に光源の作動状況もしくは交換時期等に関わる情報を、適切なタイミングで正確に提供することが可能となる。
なおここで表現している半導体発光素子の初期特性とは、製品の工場出荷時もしくは半導体発光素子の交換時の素子特性を指す。
【００１７】
以下同様に、本発明の投射型表示装置においては、前記測定手段として、前記半導体発光素子の駆動電流に対する発光光量を測定することを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の素子特性を駆動電流に対する発光光量値もしくは光量の変化で測定するように構成しているため、半導体発光素子の素子特性を、理論的にも裏づけされた方法により正確に測定可能となる。これにより、半導体発光素子の通電劣化特性等、光源の正確な情報を提供することが可能となる。
【００１８】
本発明の投射型表示装置においては、前記測定手段として、前記半導体発光素子の駆動電流に対する発光光量を測定するための電流供給手段と光量測定手段とを備えることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の素子特性を駆動電流に対する発光光量値もしくは光量の変化で測定するように構成し、更にそのための電流供給手段と光量測定手段を備えているため、半導体発光素子の素子特性を簡単な構成で、理論的にも裏づけされた方法により正確に測定可能となる。これにより、半導体発光素子の通電劣化特性等、光源の正確な情報を提供することが可能となる。
【００１９】
本発明の投射型表示装置においては、前記光量測定手段は、フォトセンサとＡ／Ｄ変換器の組み合わせ、もしくは光発電素子により構成されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、簡単な構成により半導体発光素子からの光量を測定することができる。特に光発電素子で光量測定手段を構成する場合には、光量に比例した照度と相関のある電圧が光発電素子から出力されるため、Ａ／Ｄ変換器が不要となり、より簡単な構成で光量を測定できる。
【００２０】
本発明の投射型表示装置においては、前記半導体発光素子の光出力が低下した場合に当該半導体発光素子の光出力を補正するための光量補正手段を更に備え、当該光量補正手段は前記光量測定手段からの発光光量情報に基づいて制御されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の素子特性測定用の光量測定手段は、半導体発光素子の光出力を補正する光量補正手段のための光量測定手段と共通に使用することが可能になるため、部品点数の削減を図ることが出来る。
【００２１】
本発明の投射型表示装置においては、前記測定手段は、発光素子の順方向電流対順方向電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定することを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の素子特性を、発光素子のダイオード特性である順方向電圧に対する順方向電流の電流値もしくは電流変化で測定するように構成しているため、半導体発光素子の素子特性を、理論的にも裏づけされた方法により正確に測定可能となる。これにより、半導体発光素子の通電劣化特性等、光源の正確な情報を提供することが可能となる。
【００２２】
本発明の投射型表示装置においては、前記測定手段として、発光素子の順方向電流対順方向電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定するための電圧供給手段と電流測定手段とを備えることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の素子特性を、発光素子のダイオード特性である順方向電圧に対する順方向電流の電流値もしくは電流変化で測定するように構成し、更にそのための電圧供給手段と電流測定手段を備えているため、半導体発光素子の素子特性を簡単な構成で、理論的にも裏づけされた方法により正確に測定可能となる。これにより、半導体発光素子の通電劣化特性等、光源の正確な情報を提供することが可能となる。
【００２３】
本発明の投射型表示装置においては、前記電流測定手段は、前記半導体発光素子に直列に抵抗が接続された構成であり、その抵抗両端の電圧値を測定することにより電流値に換算されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、電流測定に比べて簡便な電圧測定により半導体発光素子の電流値を換算測定できるため、測定手段を簡便なものにすることができる。
【００２４】
本発明の投射型表示装置においては、前記処理手段として、前記半導体発光素子の一定の駆動電流に対する発光光量が、所定の光量値もしくは前記半導体発光素子の累積使用初期の値に対して概ね半減する値に到達する段階を、前記半導体発光素子の交換目安として判断することを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の通電劣化に伴う交換目安の基準を、半導体発光素子の累積使用初期値に対して概ね半減する段階と設定しているため、理論的にも裏づけされた方法により正確に光源の交換時期を測定・判断することが可能となる。また、半導体発光素子の通電劣化に伴う交換目安の基準を、発光素子の発光光量が所定の光量値に達する段階と設定すれば、より簡単な構成により光源の交換時期を測定・判断することが可能となる。
【００２５】
本発明の投射型表示装置においては、前記処理手段として、前記半導体発光素子の一定の順方向電流に対応する順方向電圧が、所定の電圧値もしくは所定の係数値と初期電圧値との積の値に概ね到達する段階を、前記半導体発光素子の交換目安として判断することを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の通電劣化に伴う交換目安の基準を、発光素子の一定の順方向電流に対応する順方向電圧が、所定の係数値と順方向電圧初期値との積の値に概ね到達する段階と設定しているため、理論的にも裏づけされた方法により正確に光源の交換時期を測定・判断することが可能となる。また、半導体発光素子の通電劣化に伴う交換目安の基準を、半導体発光素子の一定の順方向電流に対応する順方向電圧が、所定の電圧値に概ね到達する段階と設定することにより、より簡単な構成により光源の交換時期を測定・判断することが可能となる。
【００２６】
本発明の投射型表示装置においては、前記半導体発光素子の累積使用初期値に対する相対比較値で発光光量もしくは順方向電流の測定・処理が行われることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の素子特性の測定において、発光素子への一定電流供給時における発光光量もしくは順方向電流を、絶対値ではなく初期値に対する相対比較値で測定・処理するように構成しているため、絶対値測定に比べて簡単な構成で実現することが可能となる。
【００２７】
本発明の投射型表示装置においては、前記半導体発光素子の素子特性が所定の条件で間欠的に自動測定されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、当該装置の利用者に何らの操作を求めることなく、予め定めた条件で自動的に半導体発光素子の素子特性を測定・処理し、且つ間欠的に測定・処理するように構成しているため、利用者にとって分かり易い上に利便性が高く、しかも低消費電力の装置を提供することが可能となる。
【００２８】本発明の投射型表示装置においては、当該投射型表示装置の電源投入時点、もしくは電源投入から一定の時間経過後に前記半導体発光素子の素子特性が自動測定されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の素子特性の測定が、装置の電源投入時点で行うように構成されているため、発光素子の通電発光に伴う温度上昇の影響を避けて素子特性の測定を行うことが可能となり、測定誤差要因を排除できる。また、電源投入から一定時間後に測定を行うように設定すると、発光素子の特性が安定した状態で測定することになるため、同様に測定誤差の少ない測定が可能となる。
【００２９】
本発明の投射型表示装置においては、温度センサが設けられ、当該投射型表示装置内の温度が所定の温度以上になっている場合には、当該投射型表示装置の電源投入時点であっても前記半導体発光素子の素子特性の自動測定が禁止されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、装置内の温度が所定温度以上になっている場合には、半導体発光素子の素子特性の測定が禁止されるように構成しているため、測定誤差が大きくなる要因を排除することができ、正確な測定結果を提供できる。
【００３０】
本発明の投射型表示装置においては、温度センサが設けられ、当該投射型表示装置の内部が所定の温度範囲に到達した段階で前記半導体発光素子の素子特性が自動測定されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、常に一定温度範囲の状態で半導体発光素子の素子特性を測定することが可能となるため、温度に依存する測定誤差を排除でき、より正確な測定結果を提供できる。
【００３１】
本発明の投射型表示装置においては、前記半導体発光素子は発光色の異なる複数の発光色群を有し、当該半導体発光素子の発光色群単位で素子特性が測定されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、赤色光，緑色光，青色光等、光源である半導体発光素子の各発光色の群単位で測定するように構成されるため、各発光色の素子特性に違いがあっても正確に測定することが可能である。
【００３２】
本発明の投射型表示装置においては、前記半導体発光素子の素子特性の測定は、発光色群単位でタイムシーケンシャルに測定されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の素子特性の測定が、赤色光，緑色光，青色光等、光源である半導体発光素子の各発光色の群単位で、且つ各発光色の群単位でタイムシーケンシャルに測定するように構成されるため、各色発光素子毎に測定手段を設ける必要がなくなり、測定系を共通化できるため、測定手段を簡単な構成とすることができる。
【００３３】
本発明の投射型表示装置においては、前記記憶手段は不揮発性記憶素子から構成されることを特徴としている。
上記構成の投射型表示装置によれば、データ記憶保持用のバックアップ電源を必要としないために、簡単な構成で信頼性の高いデータ記憶が可能となる。
【００３４】
本発明の投射型表示装置においては、前記報知手段は、光源の状況を表す情報が、視覚的に表示されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の交換時期が近い等の光源に関わる情報が視覚的に表示されるため、装置利用者に的確な光源情報を提供することができる。
【００３５】
本発明の投射型表示装置においては、前記報知手段は、光源の状況を表す情報が、光源である前記半導体発光素子の発光色群単位で、視覚的に表示されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、光源の寿命もしくは取り替え時期が近いこと等の光源の状況を表す情報を、赤色光，緑色光，青色光等、光源である前記半導体発光素子の発光色群単位で表示することが可能となるため、各発光色の素子特性に違いがあっても正確に光源の情報を視覚的に提供することができる。
【００３６】
本発明の投射型表示装置においては、グラフ様式の表示方式により、前記半導体発光素子の発光色群単位で当該半導体発光素子の状況が表示されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、半導体発光素子の発光色の群単位で、積み上げ棒グラフもしくは類似のグラフ様式の表示方式により、光源の状況を表示することが可能となるため、一見して光源の状況が理解できる分かり易い表示を提供することができる。
【００３７】
本発明の投射型表示装置においては、光源の状況を表す情報が、合成音声等により聴覚的に報知されることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、光源の交換を促す等の情報伝達を、合成音声等により聴覚的に報知することが可能となるため、装置利用者の注意を引いて確実に情報を提供することができる。
【００３８】
本発明の投射型表示装置においては、光源である前記半導体発光素子の状況が視覚的表示もしくは聴覚的報知されるタイミングは、当該投射型表示装置の電源投入後一定期間行われることを特徴としている。
上記の投射型表示装置によれば、光源の交換を促す等の半導体発光素子の情報伝達が、装置の電源投入の後一定期間行われるようになる。装置の電源投入の後暫くは、利用者が装置を操作する等により注意が装置に注がれるため、この期間に上記情報伝達を行うことは効果的である。また上述のように、半導体発光素子の素子特性の測定も電源投入時点のタイミングで行うことが好ましいため、電源投入時に測定を行い、その結果に応じて光源の状況を情報伝達することはより有効性が高い。
【００３９】
本発明による表示装置用半導体光源の素子特性測定方法においては、光源である当該半導体発光素子の素子特性を当該表示装置内部で測定する測定ステップと、該測定ステップで測定された測定データを処理・判定することにより当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理ステップとを有することを特徴としている。
上記の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法によれば、光源である半導体発光素子の素子特性を簡単な構成で正確に測定し、その結果を正しく判断処理する方法を提供することが可能となる。半導体発光素子の素子特性を正確に測定・判断処理する方法の提供により、光源である半導体発光素子の通電発光に伴う素子特性の劣化度合いもしくは変化を、正確に把握することが可能となる。
【００４０】
本発明による表示装置用半導体光源の素子特性測定方法においては、光源である半導体発光素子の素子特性を当該表示装置内部で測定する測定ステップと、該測定ステップで測定した結果を記憶する記憶ステップと、該記憶ステップにより記憶されているところの、当該半導体発光素子の初期状態を含む過去の測定データと、最新の測定データとを比較判定することにより、当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理ステップとを有することを特徴としている。
上記の表示装置用半導体光源の素子特性の変化測定方法によれば、記憶ステップにより記憶されている半導体発光素子の初期状態を含む過去の測定データと、最新の測定データを比較判定することにより、光源である半導体発光素子の通電発光に伴う素子特性の劣化度合いもしくは変化を判断することができ、従って簡易な方法で正確に測定・記憶・判断処理する方法を提供することが可能となる。これにより、光源である半導体発光素子の作動状況，劣化状況，寿命レベルもしくは交換時期等に関わる情報を提供することが可能となり利便性が高まる。
【００４１】
本発明による表示装置用半導体光源の素子特性測定方法においては、前記測定ステップでは、前記半導体発光素子の駆動電流に対する発光光量の測定を行うことを特徴としている。
上記の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法によれば、半導体発光素子の素子特性を駆動電流に対する発光光量の変化で測定する方式を新規に採用しているため、半導体発光素子の通電劣化特性を、簡単な構成でかつ理論的にも裏づけされた方法で測定することができる。これにより、正確な光源情報を提供することが可能となる。
【００４２】
本発明による表示装置用半導体光源の素子特性測定方法においては、前記処理ステップでは、前記半導体発光素子の一定の駆動電流に対する発光光量が、所定の光量値もしくは当該半導体発光素子の累積使用初期の値に対して概ね半減する値に到達する段階を当該半導体発光素子の交換目安として判断することを特徴としている。
上記の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法によれば、半導体発光素子の通電劣化に伴う交換目安の基準を、半導体発光素子の累積使用初期値に対して概ね半減する段階と設定しているため、正確に光源の交換時期を測定・判断することが可能で理論的にも裏づけされた方法を提供することが可能となる。また、半導体発光素子の通電劣化に伴う交換目安の基準を、発光素子の発光光量が所定の光量値に達する段階と設定すれば、より簡単な構成により光源の交換時期を測定・判断する方法が提供可能となる。
【００４３】
本発明による表示装置用半導体光源の素子特性測定方法においては、前記測定ステップでは、前記半導体発光素子の順方向電流対順方向電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定することを特徴としている。
上記の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法によれば、半導体発光素子の素子特性を、発光素子のダイオード特性である順方向電圧に対する順方向電流の電流値もしくは電流変化で測定する方式を新たに採用しているため、理論的にも裏づけされた半導体発光素子の素子特性測定方法を提供できる。これにより、半導体発光素子の通電劣化特性等、光源の正確な特性が測定可能となる。
【００４４】
本発明による表示装置用半導体光源の素子特性測定方法においては、前記処理ステップでは、前記半導体発光素子の一定の順方向電流に対応する順方向電圧が、所定の電圧値もしくは所定の係数値と初期電圧値との積の値に概ね到達する段階を、当該半導体発光素子の交換目安として判断することを特徴としている。
上記の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法によれば、半導体発光素子の通電劣化に伴う交換目安の基準を、発光素子の一定の順方向電流に対応する順方向電圧が、所定の電圧値もしくは所定の係数値と初期電圧値との積の値に概ね到達する段階と設定しているため、光源の交換時期を正確に測定・判断可能な、理論的にも裏づけされた方法を提供することが可能となる。また、半導体発光素子の通電劣化に伴う交換目安の基準を、半導体発光素子の一定の順方向電流に対応する順方向順方向電圧が所定の電圧値に概ね到達する段階と設定することにより、より簡単な構成で光源の交換時期を測定・判断する方法の提供が可能となる。
【００４５】
本発明による表示装置用半導体光源の素子特性測定方法においては、前記測定ステップは、当該表示装置の電源投入時点もしくは電源投入から一定の時間経過後に測定開始されることを特徴としている。
上記の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法によれば、半導体発光素子の素子特性の測定を、装置の電源投入時点で行う方式を採用しているため、発光素子の通電発光に伴う温度上昇の影響を避けて素子特性の測定を行う方法を提供することが可能となり、測定誤差要因を排除できる。また、電源投入から一定時間後に測定を行うように設定すると、発光素子の特性が安定した状態で測定することになるため、同様に測定誤差の少ない測定方法の提供が可能となる。
【００４６】
本発明による発光色の異なる複数の発光色群を光源として有す表示装置用半導体発光素子の素子特性測定方法においては、前記測定ステップでは、当該半導体発光素子の発光色群単位で素子特性が測定されることを特徴としている。
上記の表示装置用半導体発光素子の素子特性測定方法によれば、赤色光，緑色光，青色光等、光源である半導体発光素子の各発光色の群単位で測定されるため、半導体発光素子の各発光色の素子特性に違いがあっても正確に測定する方法を提供することが出来る。
【００４７】
本発明による発光色の異なる複数の発光色群を光源として有す表示装置用半導体光源の素子特性測定方法においては、前記測定ステップは、前記半導体発光素子の測定が、発光色群単位でタイムシーケンシャルに測定されることを特徴としている。
上記の表示装置用半導体光源の素子特性測定方法によれば、赤色光，緑色光，青色光等、光源である半導体発光素子の各発光色の群単位で測定する方式を採用し、且つ各発光色の発光素子の群単位でタイムシーケンシャルに測定するアルゴリズムを採ることにより、各色発光素子毎に測定手段を設ける必要がなくなり、測定系を共通化できるため、測定手段を簡単な構成とする効果を得ることが可能な測定方法を提供できる。
【００４８】
本発明による照明装置においては、光源である半導体発光素子の素子特性を当該照明装置内部で測定する測定手段と、該測定手段で測定された測定データを処理・判定することにより当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理手段とを備えることを特徴としている。
上記の照明装置によれば、光源である半導体発光素子の素子特性を簡単な構成で正確に測定し、その結果を正しく判断処理することが可能となる。半導体発光素子の素子特性を測定・判断処理することにより、光源である半導体発光素子の通電発光に伴う素子特性の劣化度合いもしくは変化を、正確に把握することが可能となる。
【００４９】
本発明による照明装置においては、光源である半導体発光素子の素子特性を当該照明装置内部で測定する測定手段と、該測定手段での測定結果を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された当該半導体発光素子の初期状態を含む過去の測定データと、最新の測定データとを比較処理・判定することにより当該半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理手段とを備えることを特徴としている。
上記の照明装置によれば、光源である半導体発光素子の素子特性を簡単な構成で正確に測定し、記憶し、その結果を正しく判断処理することが可能となる。記憶手段に記憶されている、半導体発光素子特性の初期状態を含む過去の測定データと最新の測定データを比較・判断処理することにより、光源である半導体発光素子の通電発光に伴う素子特性の劣化度合いもしくは変化を、正確に把握することが可能となる。更には、この装置の利用者に光源の作動状況もしくは交換時期等に関わる情報を、適切なタイミングで正確に提供することが可能となる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関わる投射型表示装置、照明装置  及び表示装置用半導体光源の素子特性測定方法の実施形態を、図１乃至図１４を参照して詳細に説明する。
【００５１】
〔第１実施形態〕
第一の実施形態は、半導体発光素子を光源に用いた投射型表示装置であり、該装置内部に光源である半導体発光素子の発光光量を測定する測定手段を設けて自動測定し、その結果を処理判断することにより、光源の状況を判定するものである。
【００５２】
第一の実施形態による投射型表示装置は、従来の投射装置に用いられてきた熱発光型や放電型等の白色光ランプに代わりに、赤色光，緑色光，青色光を発光する発光ダイオードを光源に有するプロジェクタである。その構成・作用は、各色発光ダイオードからの照明光が、各色それぞれに対応した画像信号で駆動される三枚の透過型液晶表示素子によって光変調され、この光変調された赤色光，緑色光，青色光が光合成プリズムにより合成され、その合成光が投射レンズによって投射スクリーンに拡大投射されることにより、カラー画像が形成されるというものである。
ここでは、本発明のポイント部分に絞って説明を行う。
【００５３】
図１に、投射型表示装置の照明系の回路部と、上記光出力の測定・処理に関わる部分のシステムブロック図を示す。
同図において、投射型表示装置の光源となる半導体発光素子１，２，３のそれぞれは、発光素子駆動回路７，８，９によりそれぞれ定電流駆動される。そして、発光素子駆動回路７、８、９のそれぞれは発光素子駆動制御回路１１からの対応する駆動信号Ｓ２５ａ，Ｓ２５ｂ，Ｓ２５ｃにより駆動制御される。フォトセンサ４，５，６が、発光素子１，２，３の近傍もしくはその光学系の光路近傍に、発光素子の光学系光路を実質的に妨げないような位置状態に設置され、発光素子の発光量を測定するように構成されている。ここで、光路を実質的に妨げないような位置とは、投写画像の品質に悪影響を与えない位置であって、かつセンシングのために最低限必要な光量が光センサ３４に入射する位置である。
【００５４】
発光素子駆動制御回路１１はＣＰＵ１０からの信号Ｓ２７を入力とし、測定制御回路１２はＣＰＵ１０からの信号Ｓ２１を入力としてそれぞれ制御され、発光素子駆動タイミング，測定タイミング等がＣＰＵにより総合的に制御される。フォトセンサ４，５，６からのそれぞれの出力信号Ｓ２６ａ，Ｓ２６ｂ，Ｓ２６ｃは、Ａ／Ｄ変換回路１４に入力されてアナログ−デジタル変換される。Ａ／Ｄ変換回路１４からのこのデジタル変換出力Ｓ２３はＣＰＵ１０に入力され、ＣＰＵ内部でデータ処理・判断される。
符号８０は温度センサ、符号８１はＡ／Ｄ変換器である。
【００５５】
同図において、電源回路１６はそれぞれの回路に必要な電源を供給する。なお、本実施例では、比較的大きな電流駆動が必要な一部の回路を除き、Ｃ−ＭＯＳ半導体集積回路を基本として回路構成しているため、プラス側電位をＶＤＤ，マイナス側電位をＶＳＳと表記している。また、表示素子１５は、視覚的報知手段としての液晶表示素子である。
【００５６】
図１において、フォトセンサ４，５，６、及びＡ／Ｄ変換回路１４，測定制御回路１２とが、光源である半導体発光素子の素子特性を測定する測定手段に相当し、ＣＰＵ１０が測定データを処理・判定する処理手段に該当する。
なお、第一の実施態様の半導体発光素子１，２，３は、赤色光，緑色光，青色光（以降、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光と略す）の発光ダイオードである。これは半導体発光素子１、２、３が半導体レーザダイオードであっても、同様に構成することが出来る。
【００５７】
図２は、図１に示す半導体発光素子の発光光量を測定・判断するシステムブロックの動作タイミングチャートである。
同図において、ａ）は電源回路からの電源投入立ち上がり信号であり、図１のＳ３０に対応する。以下同様に、ｂ）は測定制御信号であり図１のＳ２１に、ｃ），ｄ），ｅ）は光源である発光ダイオード５，６，７の駆動信号であり、発光素子駆動回路７，８，９の入力信号Ｓ２５ａ，Ｓ２５ｂ，Ｓ２５ｃにそれぞれ対応する。
【００５８】
図２のｆ），ｇ），ｈ）はそれぞれフォトセンサ４，５，６の出力信号であり、図１のＳ２６ａ，Ｓ２６ｂ，Ｓ２６ｃに、同じくｉ）はＡ／Ｄ変換器１４の出力データ信号であり、図１のＳ２３に対応する。図２ｊ）はＣＰＵ内での発光素子の素子特性測定・処理における作動状態を表し、ｋ）は測定・処理結果に基づく光源状態の表示タイミングを表す。また、ｌ）は図１における不揮発性メモリ１９へのデータ書き込みタイミングを表し、図１のＳ３１に対応する。
【００５９】
動作を説明すると、投射型表示装置の電源が入るとＳ３０が立ち上がり、これをトリガーとして一定時間後に発光素子の素子特性の測定モードが立ち上がり、Ｓ２１がＨｉとなる。その後、発光素子１，２，３には、発光素子駆動回路７，８，９を介して素子特性測定用の定電流が時間順次に供給駆動され、発光する。この定電流値は、素子特性を代表できる電流値、もしくは測定し易い所定の電流値に、予め設定しておく。
電源が入ってから一定時間後に素子特性測定モードを立ち上げるのは、電源投入後システム全体が安定状態になるまでの待機時間をとるためである。
【００６０】
発光素子１，２，３が発光すると、それぞれの発光素子に対応するフォトセンサ４，５，６が出力を発生する。Ａ／Ｄ変換器１４は、フォトセンサ４，５，６の出力Ｓ２６ａ，Ｓ２６ｂ，Ｓ２６ｃを入力とし、制御信号Ｓ２２によって時間順次に入力信号を切り替えてフォトセンサからのアナログ信号をデジタル信号に変換して、ＣＰＵに出力する。
【００６１】
ＣＰＵは、このデジタル信号に変換されたＲＧＢ発光素子それぞれの発光光量の最新測定データと、不揮発性メモリに記憶されている過去の測定データ、すなわち発光素子それぞれの初期状態における初期発光光量値とを比較し、判断処理を行う。初期状態における初期発光光量値とは、当該装置製造時点，もしくは発光素子の交換を行った時点における、当該装置での測定光量値である。判断処理の基準についての詳細は後述するが、初期光量値に対して概ね半減するレベルを発光素子の交換時期として判断し、その前に予告をすることが好ましい。
【００６２】
発光光量の測定データは、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶される。この不揮発性メモリへの記録は、初期状態の初期発光光量値に加えて、経過状況の分かるサンプリング的なデータ記録、もしくは直近の数回のデータを記録保存しておくことが好ましい。こうすることにより、測定温度条件の相違等により測定データにバラツキがあっても、平均化する，もしくは傾向としての推移把握が出来るため、より正確な判定処理が可能となる。
この後、測定制御信号Ｓ２１がＬｏとなり、一連の測定動作が終了する。
【００６３】
上記一連の作用をフローチャートに表したものを図３に示す。同図フローにおいて、投射型表示装置の電源投入によって自動計測がスタートする（ＦＳ１１）。続いてＦＳ１２において、ＲＧＢ光いずれかの光源が交換されてから最初の電源投入か否かを判断する。交換後の最初の電源投入でなければＦＳ１４に移行し、一方発光素子交換後最初の電源投入であれば、ＦＳ１３のステップに移行して初期設定と位置付け、以降の測定結果の処理方法・位置付けを明確化する。具体的には、この状態で測定されたデータを交換後の初期状態として記憶し、以降のデータと比較する基準とする。そしてＦＳ１３を実行した後、ＦＳ１４のステップに移行する。
【００６４】
ＦＳ１４のステップでは、光源周辺，もしくは装置内の温度が高いか否かの判断を行う。この温度検知は、一般的な素子から構成される温度センサ８０およびＡ／Ｄ変換器８１によって容易に行うことができる。
この温度判断基準は、例えば常温より少し高い温度の３５度から５０度の範囲に概ね設定することが適当である。その設定値範囲より温度が低ければＦＳ１５のステップに、それより温度が高ければ測定せずに終了させるＦＳ２３のステップに移行させる。この温度判定ステップがなぜ必要かについての詳細は、後述する。
【００６５】
ＦＳ１４のステップで光源温度が高いと判断されると、ＦＳ２３のＥＮＤステップにジャンプし、測定を行わずに処理を終了する。一方、光源温度が高くないと判断されるとＦＳ１５に移行し、自動測定がスタートする。
続くＦＳ１６のステップでは、ＬＥＤ−１（図１の１，Ｒ光）が測定のために定電流駆動され、発光光量がフォトセンサ（図１の４）によって測定される。同時にＡ／Ｄ変換器（図１の１４）によってデジタル値に変換されて、そのデータがＣＰＵに取り込まれる。
【００６６】
以下同様に、ＦＳ１７ではＬＥＤ−２（図１の２，Ｇ光）の発光光量が、ＦＳ１８ではＬＥＤ−３（図１の３，Ｂ光）の発光光量が測定され、データがＣＰＵに取り込まれる。
ＦＳ１９のデータ処理ステップでは、取り込まれたそれぞれのデータに対して次のステップで必要なデータ処理と、併せて次のステップで必要となる不揮発性メモリからのデータ読み込みを行う。
【００６７】
ＦＳ１９の後のＦＳ２０では、測定したデータを不揮発性メモリに書き込む処理が行われる。この測定データの不揮発性メモリへの書き込みタイミングは、必ずしもこのステップである必要はなく、ＲＧＢ各発光素子の測定ステップの後でも良いし、あるいはＦＳ２１の後、もしくはＦＳ２２の後でも構わない。
【００６８】
ＦＳ２２に続くＦＳ２１の光量特性判断のステップでは、ＲＧＢ各発光素子，具体的にはＬＥＤ−１，２，３それぞれの発光光量の最新の測定データ、即ちＦＳ１５から１９までのステップで測定した測定データ値と、前段で不揮発性メモリから読み出した各ＬＥＤの初期データ値、すなわち半導体発光素子の初期状態の測定データ値，もしくは過去の経過データとの比較を行い、その特性の変化レベルから半導体発光素子の寿命レベル等の光源状況を判断する。比較・判断基準の詳細内容については後述する。
【００６９】
ＦＳ２１ステップでの判断の結果、光源の寿命に近づいていなければＦＳ２３のＥＮＤステップに移行し、測定処理を終了する。光源の寿命に近づいていることが検知された場合には、ＦＳ２２の処理ステップに移行して、光源の交換時期が近づいていることを報知する。
なお、後述のように光源の状況をグラフ様式で表現する場合には、光源の寿命が近づいていなくてもＦＳ２２に進めて、ＲＧＢそれぞれの光源の状態を表示素子で表示することが好ましい。
【００７０】
上記図３のフローチャートにおいて、ＦＳ１６からＦＳ１８のステップ「ＬＥＤ駆動・測定」が測定ステップに、ＦＳ２０の「不揮発性メモリデータ書き込み」が記憶ステップに、ＦＳ２１の「光量特性判断，光源寿命？」が処理ステップにそれぞれ相当する。
【００７１】
ここで、上述した温度判定ステップの必要性について説明する。光源温度，もしくは装置内の温度が高い状態において素子特性の測定を行わないのは、次の理由による。一般に半導体素子の諸特性は、Ｐ／Ｎ接合部（ジャンクション部）の温度依存性を有す。半導体発光素子である発光ダイオード及び半導体レーザダイオードも、素子特性の温度依存性を持ち、その特性の一つである発光特性も温度条件の影響を受ける。すなわち、発光素子の駆動電流を一定の定電流に保っても、温度条件が変わるとその発光光量が増減する。また、発光ダイオードの代表的な特性の一つである、順方向電圧−順方向電流特性も同様に温度状態の影響を受けて、温度条件が変わると特性変化が生じる。
【００７２】
半導体発光素子の素子特性に関わる温度条件依存性を排除する方策として、一般的には環境温度によりデータ値を補正する方法、すなわち温度補償が知られているが、本発明では次の理由により温度補償の方法はとらずに、上述のような工夫を凝らした。温度補償を行うためには回路が複雑になること、また光源の温度は１００度前後まで上昇するために必要とされる温度補償の範囲が広く、このため温度補償をしても補正に伴う誤差が生じ、その誤差を排除できないという問題を有している。
【００７３】
一方、投射型表示装置の作動環境が低温環境に置かれた場合には、上記とは逆に常温より温度が低いことに起因する測定誤差を生じる恐れがあるため、装置内部に設置された温度センサが、常温より著しく低い温度状態、例えば１０度以下もしくは５度以下であることを検知した場合には、発光素子の素子特性測定の準備期間として発光素子を通電させ、所定温度に達した状態で素子特性の自動測定モードに移行させることが好ましい。  上述の内容を整理すると、半導体発光素子の素子特性の温度依存性に起因する測定誤差を排除するために、測定温度条件として上限値と下限値を設定し、その範囲内の温度条件に達している状態で測定することが好ましい。その上限値は概ね３５〜５０度、下限値は５〜１０度の範囲に設定することが適当である。
【００７４】
半導体発光素子の劣化は、課題を解決するための手段で述べたように、通電発光に伴う劣化が支配的であり、発光素子の累積通電時間とともに指数関数的に劣化する。一般的な発光ダイオードにおいては、発光光量が半減するまでの累積通電時間はおよそ一万から数万時間前後である。一方において本発明の適用例の一つである投射型表示装置の一回の使用時間は、数時間から長くても十数時間であるから、発光素子の劣化状況を把握することを目的とした素子特性の測定頻度は、一回の使用において一回程度で十分である。
【００７５】
一方、測定タイミングの観点からは、半導体発光素子の温度依存性を考慮すると、発光素子の温度が通電発光により上昇しておらずに、室温状態で安定していることが期待されるタイミング、例えば電源投入直後のタイミングで素子特性を測定することが適当である。しかし、投射型表示装置を使用して一旦電源を切った後、再び電源を入れて使用するという使われ方もあり、その場合においては、光源もしくはその周辺の温度が電源の投入直後であっても高い温度状態になっていることが想定される。この問題を回避するために、上記フローチャートＦＳ１４における光源温度が高いか否かの判定を挿入している。
【００７６】
上述のように本発明では、半導体発光素子の素子特性の自動測定開始条件として、投射型表示装置の電源投入後、且つ光源温度が所定温度以上になっていないという条件を設定することにより、実用的に十分な測定頻度で、温度による誤差要因も排除できる、精度の高い測定を行うことを可能にしたものであり、それはまた簡単な構成で電力消費も少ないという効果も併せて有するものである。
【００７７】
次に、光源の情報報知について詳細に説明する。上述のように、実施態様のフローチャートを示す図３のＦＳ２２では、光源の交換時期が近づいていることを表示するように構成されている。具体的には、図１に示す表示素子１５により表示することになるが、ＲＧＢ光源のいずれの素子が交換対象なのか表示することが望ましい。
【００７８】
更には、光源の状態がどのようなレベルにあるのか、視覚的に分かり易く表現することが好ましい。
図４は、この工夫された表示方法についての実施態様であり、光源を構成する赤色光（Ｒ光），緑色光（Ｇ光），青色光（Ｂ光）の発光素子毎に、積算グラフ様式で光源の状態を表している。グラフ右端を初期状態である１００％状態とし、左端を交換時期の目安となるように設定して、視覚的に分かり易く表現している。
【００７９】
なお、上記ステップＦＳ２１での判断結果により、発光素子の交換時期が迫った場合には、上記積算グラフ様式での表示に加えて、対象となる発光素子の交換を促すメッセージを表示することにより、より明確に装置使用者に注意を促すことが可能となる。
【００８０】
ここで、図３のフローチャートでの光量特性判断ステップ（ＦＳ２１）における、発光光量の比較判断基準について詳細に説明する。
図５は基準設定の拠り所となる、発光ダイオード光出力の累積通電時間に対する劣化特性の表した図である。図５の横軸は対数目盛りでとった累積通電発光時間を表し、縦軸は所定の定電流で駆動された条件下での発光光量の変化比率（初期発光光量に対する比）を表す。
前述のように、発光素子の発光光量は累積通電時間の増加とともに指数関数的に劣化することが解明されており、その様子が図５にも明確に現れている。
【００８１】
このように、累積通電発光時間の増加と共に指数関数的に劣化する半導体発光素子において、その光源としての寿命，もしくは交換時期を予告する判断基準を以下の理由から次のように設定することが適当である。
【００８２】
判断基準：ＲＧＢ各発光素子の初期光量値に対して概ね５０％になる状態。
理由１：発光光量が低くなると、投射型表示装置の投射照度が下がり、表示品質が低下する。発光光量の低下を補うために、駆動電流を増加させる手段もあるが、駆動電流を増加させるとそれにつれて半導体発光素子の温度上昇も大きくなるため、定格温度以内に温度上昇を抑えるためには、それにも限界がある。
理由２：通電発光の累積時間の増加に伴い、信頼性品質も低下する。
一方、装置使用者の立場に立てば、光源の寿命は長い方が望まれる。
上記のうち、理由１が最も重要なポイントであり、このポイントを成立させられる限界条件が、初期発光光量値の概ね５０％となる。
【００８３】
以上、本発明における第一の実施態様の詳細を説明したが、その特徴・効果を改めて整理すると、光源である半導体発光素子の特性劣化状況を正確に測定・判断することが可能な、信頼性の高いシステム構成，及び測定方法を提供することができるという特徴を有するものである。その結果、装置利用者に光源の取替え時期を適正に知らしめることができるという、利用者の利便性を高める効果を生じる。
【００８４】
また実施態様１では、素子特性の測定を初期値に対しての変化比率で判定するように構成しているために、更に次の特徴・効果を有する。
光源である半導体発光素子の光量・照度の測定を、初期値に対する変化比率で測定・判断するようにしているため、光量・照度を絶対値測定する必要がない。光量・照度を測定するためには、システム構成も大掛かりになり複雑な構成となるが、初期値に対する変化比率で判定することにより、測定は初期値に対する相対的な測定でよいため、測定系が非常に簡単な構成で実現でき、また比較処理も容易になるという利点を有す。
【００８５】
〔第２実施形態〕
第二の実施形態も第一の実施形態と同様に半導体発光素子を光源に用いた投射型表示装置であり、半導体発光素子の発光光量を測定することにより光源の状況を判定するものであるが、測定系要素を共通使用することを特徴としている。
図６に、第２の実施形態に係る光出力特性測定のシステムブロック図と、投射型液晶表示装置のシステム構成図を示す。
【００８６】
図６において、投射型表示装置の光源となる半導体発光素子３１，３２，３３から発光された赤色光（Ｒ），緑色光（Ｇ），青色光（Ｂ）は、図には示していない均一照明化手段を経て光合成プリズム（ダイクロイック・プリズム）４７に導かれ、単一の液晶ライトバルブ４５，投射レンズ４６等の光学系の光路を進む。
半導体発光素子３１，３２，３３は時分割駆動されて、時間順次にＲ光，Ｇ光，Ｂ光を出射する。それと同期して液晶ライトバルブ４５は、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光毎の画像信号で各色光を光変調し、投射レンズ４６を経てスクリーン８２に画像が投射される。
符号５０は当該装置の回路部であり、データ／画像信号Ｓ６１は画像信号処理回路３７により処理・分離され、画像・映像信号はライトバルブ・ドライバー３６により駆動信号として液晶ライトバルブ４５を駆動する。分離された同期信号Ｓ６５は、同期回路３８により同期処理がなされ、タイミングジェネレータ３９，及びＣＰＵとによって、液晶ライトバルブによる光変調光と、Ｒ，Ｇ，Ｂ光各光源の出射光との同期タイミングが同期調和される。
【００８７】
半導体発光素子３１，３２，３３は、発光素子駆動回路４０からの駆動信号Ｓ５１ａ，Ｓ５１ｂ，Ｓ５１ｃにより定電流駆動される。
また、光センサ３４は、光合成プリズムと液晶ライトバルブ，光学投射レンズを結ぶ光路の途中に、光路を実質的に妨げないような位置に配置される。ここで、光路を実質的に妨げないような位置とは、投写画像の品質に悪影響を与えない位置であって、かつセンシングのために最低限必要な光量が光センサ３４に入射する位置である。  この光センサ３４と、Ａ／Ｄ変換器３５とにより、半導体発光素子の光量測定手段が構成される。
【００８８】
画像投射時においては、この光量測定手段の光センサ３４は、半導体発光素子３１，３２，３３から時間順次に出射されるＲ光，Ｇ光，Ｂ光の光量をモニタし、Ａ／Ｄ変換器３５を経由してＣＰＵにその発光光量情報を伝え、ＣＰＵ４１により，発光素子駆動回路４０に光量フィードバック制御を掛けることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色光の光量が所定の状態になるように最適化制御される。
これにより、温度状態の環境変化，発光素子の通電劣化等に起因する、各色光の半導体発光素子の発光量変動に対して、最適化を図ることが可能となる。また、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光の感度差を予め設定・補正するようにしておけば、ホワイトバランスも常に最良の状態に自動設定することが可能となる。
【００８９】
半導体発光素子の素子特性測定時においては、発光素子駆動回路４０は素子特性測定用に設定された所定の電流で、時間順次に発光素子３１，３２，３３を定電流駆動する。光量測定手段を構成する光センサ３４は、上記と同様に半導体発光素子３１，３２，３３から時間順次に出射されるＲ光，Ｇ光，Ｂ光の光量を検出し、Ａ／Ｄ変換器３５を介してＣＰＵにその情報を伝える。
発光素子駆動及び測定タイミングは、ＣＰＵ４１及びタイミングジェネレータ３９によって発生・制御される。
【００９０】
光センサ３４からの出力信号Ｓ３４は、Ａ／Ｄ変換回路３５に入力されてアナログ−デジタル変換される。このデジタル変換出力Ｓ５４はＣＰＵ４１に入力され、ＣＰＵ内部でデータ処理・判断される。
このように光センサ３４は、半導体発光素子の素子特性測定時において、時間順次駆動されるＲＧＢ各半導体発光素子の素子特性測定センサとして共通使用され、更に光源光量のフィードバック制御用のセンサとも共用するように構成されている。
この結果、構成要素の共用化が図られ、部品点数の削減に寄与する。
【００９１】
同図において、電源回路４４はそれぞれの回路に必要な電源を供給する。
４２は測定結果のデータを記憶する不揮発性メモリである。
また、表示手段４３は、視覚的報知手段としての液晶表示装置であり、ＣＰＵ４１からの信号Ｓ６２に応じて画像を表示する。音声報知手段４８は、聴覚的報知手段としての音声出力装置であり、ＣＰＵ４１からの信号Ｓ６３に応じて音声情報を出力する。
【００９２】
図７は、図６に示す第二の実施態様である光出力特性測定システムの動作タイミングチャートである。
図７において、ａ）は電源回路からの電源投入立ち上がり信号であり、図６のＳ６０に対応する。以下同様に、ｂ）は測定制御信号であり図６のＳ５８に、ｃ），ｄ），ｅ）は光源である発光ダイオード３１，３２，３３の駆動信号であり、発光素子駆動回路４０の出力信号Ｓ５１ａ，Ｓ５１ｂ，Ｓ５１ｃにそれぞれ対応する。
【００９３】
図７のｆ）は光センサ３４の出力信号であり、図６のＳ５２に、同じくｇ）はＡ／Ｄ変換回路３５の出力データ信号であり、図６のＳ５４に対応する。図７のｈ）はＣＰＵ内での発光素子の素子特性測定・処理における作動状態を表し、ｉ）は測定・処理結果に基づく光源状態の表示タイミングを表す。ｊ）は同じくＣＰＵでの測定・処理結果に基づいて出力される音声出力であり、発光素子の交換時期が近いことを音声等で報知する。なお、ｉ）は図６のＳ６２に、ｊ）は同Ｓ６３にそれぞれ対応している。
また、ｋ）は図６における不揮発性メモリ４１へのデータ書き込みタイミングを表し、図６のＳ６７に対応する。
【００９４】
この動作を説明すると、投射型表示装置の電源が入るとＳ６０が立ち上がり、これをトリガーとして発光素子の素子特性の測定モードが立ち上がり、Ｓ５８がＨｉとなる。その後、発光素子３１，３２，３３には、発光素子駆動回路４０を介して素子特性測定用の定電流が時間順次に供給駆動され、発光する。この定電流値は、前述のように素子特性を代表できる電流値、もしくは測定し易い所定の電流値に、予め設定しておくことが望ましい。
【００９５】
発光素子３１，３２，３３が時間順次に発光すると、その発光に応じて光センサ３４から出力が発生される。Ａ／Ｄ変換回路３５は、光センサ３４の出力Ｓ５２を入力とし、ＣＰＵからの制御信号Ｓ６９によって制御されて、光センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換して、ＣＰＵ４１にＳ５４を出力する。
【００９６】
ＣＰＵは、このデジタル信号に変換されたＲＧＢ発光素子それぞれの発光光量測定データと、発光素子それぞれの初期発光光量値とを比較し、判断処理を行う。
以降は先に説明した第一の実施態様と同様に動作・処理を行い、一連の測定作業を終了する。
測定のフローチャートについても、第一の実施形態において説明した図３と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００９７】
以上のように、第二の実施態様の特徴は、発光素子の光出力特性測定用の光センサを、光源光量の最適化調整を行うためのフィードバック制御用の光センサ及びＡ／Ｄ変換器とを共通使用することにある。
その結果、システム構成・要素の共通化を図ることが可能となり、発光素子の素子特性測定用に新たな要素部品を追加することなく、素子特性測定という新たな機能を提供できるという効果を生じるものである。
【００９８】
〔第３実施形態〕
第三の実施形態は、半導体発光素子の順方向電流対順方向電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定することにより光源の状況を判定するものである。
第三の実施態様と第一，第二の実施態様の相違点は、半導体発光素子の通電発光に起因する素子特性の劣化の測定・判断方法にある。
第一及び第二の実施態様では、一定の駆動電流に対する光出力特性の変化に着目していたのに対し、第三の実施態様では、半導体発光素子の順方向電流対順方向電圧ダイオード特性の変化を利用して、半導体発光素子の通電発光時間累積に伴う劣化測定・判断を行おうとするものである。
【００９９】
図８は、第３の実施形態に係る照明装置の、半導体発光光源の駆動・制御系，及び発光素子Ｉ−Ｖ特性測定のシステムブロック構成を示す図である。この照明装置は、投射型表示装置の照明系に用いることを主用途に想定しているが、直視型表示装置等の照明系にも同様に広く使用することができる。
なお、本図中において、図１と同一構成要素のものには同一の符号を付しており、それらに関わる詳しい説明はここでは省略する。
【０１００】
図８において、第一の実施形態である図１と異なっている点は、フォトセンサに代わって電流測定用の抵抗素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃが付加され、更には発光素子１，２，３とこの抵抗素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃとの電気的導通を切り換える素子であるトランスミッション・ゲート（Ｔ／Ｇ）１７ａ，１７ｂ，１７ｃが付加されていることである。
また、測定制御回路１２からは、Ｉ−Ｖ特性測定用の電圧Ｓ２４が供給される。
【０１０１】
最初に順方向電流対順方向電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）の測定について説明する。
図８において、導通切換素子であるＴ／Ｇ１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、素子特性の測定時以外は非導通状態に設定される。したがって、通常の照明状態では、電流測定用の抵抗素子１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、発光素子１，２，３と電気的に切り離されている。
Ｉ−Ｖ特性測定時には、測定対象となる発光素子に接続されているＴ／Ｇが導通状態となり、発光素子と電流測定用の抵抗素子が電気的に接続されることになる。
【０１０２】
一方、半導体発光素子のＩ−Ｖ特性測定時には、測定制御回路１２からＩ−Ｖ特性測定用駆動電圧Ｓ２４が発生されるように構成されており、正極側電源電位ＶＤＤとＳ２４と間の電位差分の電圧が、発光素子のＩ−Ｖ特性測定用の駆動電圧（測定用ＬＥＤ駆動電圧Ｅ１）として、半導体発光素子１と、導通切換素子Ｔ／Ｇ１７ａと，電流測定用抵抗素子１８ａとの直列回路に供給されることになる。同様に、この電圧Ｅ１は、半導体発光素子２と、導通切換素子Ｔ／Ｇ１７ｂと、電流測定用抵抗素子１８ｂとの直列回路にも印加され、半導体発光素子３と、導通切換素子Ｔ／Ｇ１７ｃと、電流測定用抵抗素子１８ｃとの直列回路にも印加される。
なお、このＩ−Ｖ特性測定時には、発光素子駆動回路７，８，９は非作動状態に設定され、各発光素子駆動回路７、８、９と発光素子１、２、３とは電気的に非導通状態となる。
【０１０３】
本実施態様による半導体発光素子のＩ−Ｖ特性測定においては、所定電流値に対応する順方向電圧値を測定・把握すること、すなわち半導体発光素子に所定電流が流れる状態における発光素子印加電圧値を測定することが望ましい。
【０１０４】
このため、本実施態様では、発光素子に所定の電流が流れるように測定用駆動電圧Ｓ２４を可変させ、所定電流が流れる状態での発光素子の印加電圧、すなわち順方向電圧を求めるようにしている。
測定用抵抗に比して、導通切換素子Ｔ／Ｇの等価電気抵抗を十分小さくしておけば、Ｔ／Ｇの電圧降下分は無視できるため、Ａ／Ｄ変換器１４でＳ２９ａ，Ｓ２９ｂ，Ｓ２９ｃを測定することにより、半導体発光素子に所定の順方向電流が流れる状態における順方向電圧が測定できることになる。
なお図８において、Ａ／Ｄ変換器１４は、Ａ／Ｄ変換入力端子とＶＤＤ電位間の電圧を測定するように構成されている。
【０１０５】
次に電流測定について説明すると、電流値を直接測定することは難しいため、本実施態様では、測定対象回路に抵抗を挿入して電流・抵抗積による電圧降下を発生させることにより、電流値を電圧値に変換して測定し、予め分かっている抵抗値と測定電圧値から電流値を求めるようにしている。
【０１０６】
上述のように、Ａ／Ｄ変換器１４は、入力端子とＶＤＤ電位間の電圧を測定するように構成されているため、素子特性測定用駆動電圧Ｓ２４とＶＤＤ間の電圧（すなわち測定用ＬＥＤ駆動電圧Ｅ１）、及び測定信号Ｓ２９ａとＶＤＤ間の電圧Ｅ２（すなわち発光素子に印加される順方向電圧ＶＦ）をＡ／Ｄ変換器で測定し、その差をとれば測定用抵抗の電圧降下が求められる。この電圧降下値を変数とし、予め設定されている抵抗値を定数としてＣＰＵ１０で演算することにより、半導体発光素子１の順方向電流が求められることになる。
【０１０７】
しかし、実際の測定においては、ここまで厳密に電流値及び電圧値の絶対測定を求める必要はなく、実施態様１における説明で述べたように、初期値との相対比較で半導体発光素子の特性変化を把握することが可能なため、処理が大幅に簡略化される。
すなわち、本実施態様では次のように測定が実施される。
【０１０８】
先ず準備段階として、測定用負荷抵抗Ｒ（図８の１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）の標準抵抗値を設計・製造段階で予め定め、発光素子のＩ−Ｖ特性の測定に適した順方向電流値とこの標準抵抗値の積を求めることにより、発光素子のＩ−Ｖ特性測定時における測定用負荷抵抗Ｒ両端の電圧降下電圧Ｅ３の標準値を設定しておく。ＲＧＢ各発光素子毎のこのＥ３の値は、不揮発性メモリに記憶しておく。
なお、標準抵抗値の設定については、後ほど説明する。
【０１０９】
発光素子の素子特性測定時においては、ＲＧＢ各発光素子測定における電圧Ｅ３（電圧Ｅ３＝測定用負荷抵抗Ｒの電圧降下電圧＝Ｅ１−Ｅ２）の値が、先に予め設定されたＲＧＢ毎の標準値となるように、図８の測定制御回路１２によって出力制御される測定用ＬＥＤ駆動電圧Ｅ１の電圧値を自動調節する。（測定用ＬＥＤ駆動電圧Ｅ１の電圧は、素子特性測定用駆動信号Ｓ２４とＶＤＤ間の電位差であるため、素子特性測定用駆動信号Ｓ２４の電圧を変えることにより実現する）
【０１１０】
電圧Ｅ３が設定値となった段階で、次の電圧測定を行う。
ＶＤＤに対するＳ２９の電圧値（電圧Ｅ２）（この電圧が発光素子の順方向電圧ＶＦと等価）
上記の電圧調整・測定をＲＧＢ各発光素子毎に行う。
【０１１１】
照明装置の製造出荷段階，及び発光素子の交換時点においては、上記測定結果を初期値として不揮発性メモリに記憶しておく。
なお、上記の説明では、説明の便宜上Ｅ３を電圧値として設定・調整し、またＥ２を電圧値測定としているが、これらはいずれも絶対電圧測定である必要はなく、図８のＡ／Ｄ変換器１４の出力データ値を用いて相対比較処理することが可能である。Ｅ２の測定・処理に関し、初期値との相対比較をとる方式にすることにより、回路構成，及び処理が大幅に簡略化される。
【０１１２】
また、先に準備段階での説明として述べた、「発光素子のＩ−Ｖ特性測定時における測定用負荷抵抗Ｒ両端の電圧降下電圧Ｅ３の標準値」について、このＥ３の標準値は大まかな目安として位置付けることができ、実際の初期設定時には、この標準値前後の値に調整することが実際的である。
但し、この初期設定時におけるＲＧＢ各発光素子毎のＥ３の値を不揮発性メモリに記憶させておき、素子特性の測定においては、各々の発光素子毎にこのＥ３の値がそれぞれの初期設定値と等しくなるように、Ｉ−Ｖ特性測定用駆動電圧Ｓ２４を調整することが必要である。
【０１１３】
ここで、準備段階の項で説明した、測定用負荷抵抗Ｒ（図８の１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）の標準抵抗値について、簡単に説明を加える。
高輝度発光ダイオードを例にとると、その順方向電圧及び順方向電流の値は、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光等の発光色によって異なり、またメーカ，製品の種類によっても異なるが、およそ順方向電圧は１．８Ｖから３．５Ｖ、順方向電流は２０ｍＡから１００ｍＡの範囲が現状の実勢である。
【０１１４】
Ｉ−Ｖ特性測定用駆動電圧Ｓ２４は、あまり高い電圧にしない方が好ましいため、測定用負荷抵抗Ｒにおける電圧降下電圧（＝Ｅ３）も低く抑えるほうが良い。順方向電流が１００ｍＡ流れた時の電圧降下（Ｅ３）を１Ｖに抑えようとすると、測定用負荷抵抗の値は１０Ωとなる。１０Ωの負荷抵抗の場合、順方向電流２０ｍＡの発光ダイオードでは、Ｅ３が０．２Ｖとなり、実用範囲内といえる。上記のような検討から、標準的な測定用負荷抵抗Ｒ及びＥ３の目安を決めることが出来る。
【０１１５】
次に、第三の実施態様の動作を、タイミングチャートに基づき説明する。
図９に、第三の実施態様であるＩ−Ｖ特性測定のタイミングチャートを示すが、先に説明した図２，図７と類似の部分の説明は省き、新たな部分のみ説明を行う。
なお、タイミングチャート図では、分かり易くするために、ＶＳＳを基準０電位とした絶対値電位，もしくは電位差で、それぞれの電位，電位差，波形を表現している。
【０１１６】
同図ｃ）は測定用ＬＥＤ駆動電圧Ｅ１であり、これは図８のＩ−Ｖ測定用駆動電圧Ｓ２４とＶＤＤとの電位差を、ＶＳＳを基準０電位とする絶対値として表している。ｄ），ｅ），ｆ）は図８のトランスミッション・ゲート１７ａ，１７ｂ，１７ｃの制御信号Ｓ２８ａ，Ｓ２８ｂ，Ｓ２８ｃを、ｇ），ｈ），ｉ）は測定信号Ｓ２９ａ，Ｓ２９ｂ，Ｓ２９ｃを示している。
測定信号Ｓ２９ａ，Ｓ２９ｂ，Ｓ２９ｃは、ＶＤＤとの電位差を、ＶＳＳを基準０電位とする絶対値として表している。
【０１１７】
動作を説明すると、トランスミッション・ゲート１７ａ，１７ｂ，１７ｃは時間順次に導通し、それに併せて「Ｉ−Ｖ特性測定時における測定用負荷抵抗Ｒ両端の電圧降下電圧Ｅ３」が各発光素子の初期値と同一値となるように、測定用駆動電圧Ｓ２４が調整される。
その結果、測定用ＬＥＤ駆動電圧Ｅ１は、図９ｃ）のＶ１，Ｖ２，Ｖ３のように変化する。それに伴い、測定信号Ｓ２９ａ，Ｓ２９ｂ，Ｓ２９ｃも、図９のｇ），ｈ），ｉ）のようにＡ／Ｄ変換器１４に出力される。
図９のａ）の電源，ｂ）の制御信号ＣＴＲＬ，ｋ）のＣＰＵ処理，ｌ）の表示出力，ｍ）の不揮発性メモリ書き込みについては、図２と同様である。
【０１１８】
上記一連の作用をフローチャートに表したものを図１０に示す。同図フローにおいて、図３と同じ作用を持つフローステップは、図３と同一の番号を付与して説明を省略する。
図１０において、ＦＳ１５により自動測定がスタートすると、先ずＬＥＤ−１（図８の１）のＩ−Ｖ特性の測定が開始される。ＦＳ３４において、不揮発性メモリ１９からＬＥＤ−１のＥ３初期値を読み込み、ＣＰＵにラッチ（一時保管）しておく。
【０１１９】
次にＦＳ３５のステップで、測定用ＬＥＤ駆動電圧Ｅ１の初期電圧を、測定制御回路１２から測定用駆動電圧Ｓ２４として発生させる。Ｅ１が発生された状態で、ＦＳ３６のステップでは、Ｅ３が測定される。ＦＳ３７において、Ｅ３の値が先に不揮発性メモリから読み込んだＥ３初期値と同一か否か判定される。同一であれば、発光素子の測定駆動電流が、予め定めた順方向電流と等しいことになる。同一でなければ、ＦＳ３８に進み、Ｅ１電圧が微小量増加されて、再びＦＳ３６，ＦＳ３７のステップに移行する。このルーチンは、Ｅ３が初期設定値と一致するまで繰り返される。
【０１２０】
Ｅ３の値が初期設定値と一致するとＦＳ３９に移行し、Ｅ２（発光素子の順方向電圧）を測定する。ＦＳ４０では、ＣＰＵによりその測定データ処理とデータのラッチ（一時保管）が行われる。
次に、ＦＳ４１では、測定対象がＬＥＤ−１か否かの判定が行われ、ここまでの測定がＬＥＤ−１であればＦＳ３２に進み、測定対象をＬＥＤ−２に設定して、ＦＳ３４に戻る。以降ＦＳ３４からＦＳ４１まで上記と同様の処理を行う。
測定対象がＬＥＤ−１でなければ、ＦＳ４２に進む。
【０１２１】
ＦＳ４２では、測定対象がＬＥＤ−２か否かの判定が行われ、ここでの測定対象がＬＥＤ−２であればＦＳ３３に進み、測定対象をＬＥＤ−３に設定して、ＦＳ３４に戻り、以降ＦＳ３４からＦＳ４１まで同様の処理を行う。
測定対象がＬＥＤ−２でなければＦＳ２０に進み、これまでにラッチしておいた各ＬＥＤの測定データの、不揮発性メモリへの書き込みを行う。
【０１２２】
ＦＳ４３のＩ−Ｖ特性判断のステップでは、ここで測定したＲＧＢ各発光素子（ＬＥＤ−１，２，３）それぞれのＩ−Ｖ特性データと、前段で不揮発性メモリから読み出した各ＬＥＤの初期データ値，もしくは経過データとの比較を行い、その特性の変化レベルから半導体発光素子の寿命レベル等の光源状況を判断する。比較・判断基準の詳細内容については後述する。
【０１２３】
ＦＳ４３ステップでの判断の結果、光源の寿命が近づいていなければＦＳ２３のＥＮＤステップに移行し、測定処理を終了する。光源の寿命が近づいていることが検知された場合には、ＦＳ２２の処理ステップに移行して、光源の交換時期が近づいていることを報知する。
【０１２４】
ここで、発光ダイオードのＩ−Ｖ特性に基づいて半導体発光素子の寿命レベル等の光源状況を判断する場合の、比較・判断基準について説明する。
課題を解決するための手段で説明したように、発光ダイオード等の半導体発光素子の劣化は、ダイオード特性のＩ−Ｖ（順電流―順電圧）特性の変化に現れるという解析が為されている。
【０１２５】
図１１に、発光ダイオードの順方向電流（ＩＦ）−順方向電圧（ＶＦ）特性の一例を表す。横軸は順方向電圧（ＶＦ）を、縦軸は順方向電流（ＩＦ）を表す。実線ａ）は初期状態のＩＦ−ＶＦ特性であり、点線ｂ）は同一素子における通電発光に伴う劣化時のＩＦ−ＶＦ特性例を示す。
順方向電流（ＩＦ）として一定電流値ＩＦ０（例えば定格順方向電流：２０ｍＡ）が流れる状態での順方向電圧（ＶＦ）をみると、初期時ａ）においてはＶＦ１，劣化時ｂ）においてはＶＦ２と特性変化が現れている。
【０１２６】
発光ダイオード，例えば投射型表示装置の照明要素としても使用可能な高輝度タイプ発光ダイオードの、定格順方向電流に対応する順方向電圧（ＶＦ）は概ね１．８〜３．５Ｖ位であり、これはＲ光，Ｇ光，Ｂ光等の発光素子材料によって異なる。また、通電発光劣化に伴う順方向電流（ＩＦ）−順方向電圧（ＶＦ）特性の変化量も素子材料依存性を有している。
【０１２７】
先に説明したように、発光光量が初期値に対して半減程度まで劣化するレベルを半導体発光素子の寿命と判断しているが、それに対応する順方向電流（ＩＦ）−順方向電圧（ＶＦ）特性の変化率、すなわち一定の順方向電流を流すことの出来る順方向電圧の、初期状態に対する劣化時の変化率は概ね５〜２０％であり、素子材料に因る依存性がみられる。
このため、使用する半導体発光素子の順方向電流（ＩＦ）−順方向電圧（ＶＦ）特性の変化率を予め測定・把握し、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光それぞれの発光素子毎に判断基準となる所定の変化率を決めておけば良い。
【０１２８】
上述した第三の実施態様の特徴・効果をここで改めて整理すると、第一，第二の実施態様と同様に、光源である半導体発光素子の特性劣化状況を正確に測定・判断することが可能な、信頼性の高いシステム構成，及び測定方法を提供することができるという特徴を有するものであり、それを適用することにより、装置利用者に光源の取替え時期を適正に知らしめることができるという、利用者の利便性を高める効果を生じせしめるものである。
【０１２９】
また、前記第一，第二の実施態様に比べて測定方法が少し複雑になるものの、フォトセンサを設けなくても済むために、スペース的，コスト的な面からの優位性を有する。
更には、フォトセンサを設けるためには、発光素子の近傍，もしくは光路の端部に光路を妨げない状態で設置する等の、構造・レイアウト設計上の制約を伴うことが多いが、第三の実施形態ではフォトセンサを必要とせず、電流測定に必要な抵抗素子はレイアウト上の制約を与えないために、構造・レイアウト設計をし易いという特徴を有す。
【０１３０】
第三の実施形態の変形例として、半導体発光素子の順方向電流−順方向電圧特性の測定を、順方向電圧が一定の電圧になるように図８のＳ２４を調整し、一定順方向電圧条件下での順方向電流を測定することにより、特性変化を把握する方法をとることも可能である。この場合も、予め使用する半導体発光素子毎に順方向電流（ＩＦ）−順方向電圧（ＶＦ）特性の変化率を測定・把握し、相関をとっておく必要がある。
この方法では、図８のＳ２９ａ，Ｓ２９ｂ，Ｓ２９ｃのＶＤＤに対する電圧値が予め定めた値になるようにＳ２４を調整することになるため、ＣＰＵでの演算，調整処理が簡単になるという特徴を有す。
【０１３１】
〔第４実施形態〕
次に第四の実施形態として、測定方法および構成を簡略化した態様を図１２に示す。これまでの第一から第三までの実施態様が、初期の特性値を不揮発性メモリに記憶しておき、測定毎にこの初期の特性値に対する特性変化を比較・判断していたのに対し、第四の実施態様は、判定基準となる所定の値を予めＩＣ等に設定しておき、測定データがこの所定の値に近づいてきている，もしくは達したか否かで発光素子の劣化状況を判断しようとするものである。
【０１３２】
これは、特許請求の範囲に記載された「測定手段で測定された測定データを処理・判定することにより半導体発光素子の特性状況もしくは特性変化を判断する処理手段」という記述において、第一、第二および第三の実施形態が「半導体発光素子の特性変化を判断する」に、第四の実施形態が「半導体発光素子の特性状況を判断する」にそれぞれ相当する。
第四の実施態様による方法は、初期値を不揮発性メモリに記憶しておく必要がなくなるため、測定方法が簡略化され、不揮発性メモリが不要になるという特徴を有す。
【０１３３】
図１２に、第四の実施態様として、フォトセンサを設けて光出力を測定する方法のシステムブロック図を示す。
図１２における構成上の特徴は、同様にフォトセンサを設けて光出力特性を測定する第一の実施態様である図１と比べて、不揮発性メモリを備えていないという点である。その他のシステムブロック構成は、図１と同様である。
【０１３４】
図１３に、図１２に示したシステムのタイミングチャートを表す。このタイミングチャートも、図１のタイミングチャートを示した図２に対して、不揮発性メモリ書き込みがない点のみが異なる。
【０１３５】
また図１４に、図１２に示した第四の実施態様システムブロック構成における測定フローチャートを示す。
第四の実施態様を示す図１４には、第一の実施態様のフローチャートを示す図３と比べて、ＦＳ１２の「光源取替え後最初の電源投入？」の判断ステップ，ＦＳ１３の「初期設定」のステップ、及びＦＳ２０の「不揮発性メモリデータ書き込み」のステップがないことが分かる。
【０１３６】
第一から第三までの実施態様は、個々の発光素子毎にその初期状態の特性を測定してそのデータを不揮発性メモリに記憶させておき、そのデータとその後の使用状態における測定データを比較していたのに対し、第四の実施態様は、それぞれ特性の異なる発光素子１（ＬＥＤ−１：Ｒ光），発光素子２（ＬＥＤ−２：Ｇ光）及び発光素子３（ＬＥＤ−３：Ｂ光）毎に、設計時点で特性劣化の判断基準値を設定して、ＩＣにそのデータを書き込んでおくものである。
【０１３７】
具体的には、発光素子１，発光素子２，発光素子３それぞれに、所定の定電流駆動における光出力の判定基準値を所定値として設計・製造段階で予め設定しておき、図１４のＦＳ１５からＦＳ１８までの測定ステップで測定されたデータと当該判定基準値とをＦＳ４１，ＦＳ４２のステップで処理・判断することにより、半導体発光素子の劣化判定を行うものである。
判定基準値は、ＣＰＵ−ＩＣ内のＭＡＳＫ−ＲＯＭに設定しておく、もしくはＣＰＵ−ＩＣに接続されるＰＲＯＧＲＡＭ−ＲＯＭもしくはメモリに記憶させておけばよく、専用のメモリは不要である。
【０１３８】
このように第四の実施態様は、半導体発光素子の特性劣化判定基準値を予め設定しておき、その基準値と測定データとを比較することにより、半導体発光素子の劣化判定を行うことにより、不揮発性メモリを備える必要がなくなってシステム構成が簡素化されると共に、測定ステップも単純化されという特徴を有す。その結果、コストの低減とシステム構成の容易化，測定方法の簡略化という効果を生じるものである。
なお第四の実施態様では、半導体発光素子の劣化特性の判断において、半導体発光素子の個体間の特性バラツキに起因する誤差は若干生じるものの、その誤差は実用範囲内に抑えることが可能である。
【０１３９】
以上、本発明の実施形態による投射型表示装置、照明装置，及び表示装置用半導体光源の素子特性測定方法  について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に制限されず、本発明の要旨を変えない範囲で実施態様を適宜変更して実施することが可能である。
【０１４０】
例えば、上記実施形態においては、投射型液晶表示装置として透過型液晶表示素子を空間光変調器として用いたものを、また照明装置として投射型表示装置内に設けられる照明系を一例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、透過型のみならず反射型液晶表示投射装置にも適用できることは勿論、液晶表示素子を用いた投射型表示装置のみに限定される訳ではなく、ＭＥＭＳ技術に基づくミラー方式の空間光変調器を用いた投射型表示装置及びその照明装置に適用してもよい。ミラー方式の空間光変調器の一例は、テキサスインスツルメンツ社のＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）である。このようなミラー方式の空間光変調器にに本発明を適用しても、上記効果と同様の作用・効果が得られる。
更に、投射型表示方式に限らず、照明光に照射された表示素子を直接見る方式である、直視型表示装置の照明装置にも本発明を適用することができ、その作用効果も上記実施態様と同様であり、利用者への利便性を高めるものである。
【０１４１】
また、半導体発光素子については、発光ダイオードを主体に実施態様を説明したが、本発明は発光ダイオードに限定されるものではなく、本実施態様と同様の素子特性を有す半導体レーザダイオードにも適用でき、本実施態様と同様の作用・効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る光出力特性測定のシステムブロック図。
【図２】図１の光出力特性測定のタイミングチャートを示す図。
【図３】図１及び図６の光出力特性測定のフローチャートを示す図。
【図４】光源の状況をグラフ様式で視覚的に表現する表示例を示す図。
【図５】発光ダイオードの劣化特性を光出力対累積通電時間の相関で示す図。
【図６】第２の実施形態に係る光出力特性測定のシステム構成図。
【図７】図６の光出力特性測定のタイミングチャートを示す図。
【図８】第３の実施形態に係るＩ−Ｖ特性測定のシステムブロック図。
【図９】図８のＩ−Ｖ特性測定のタイミングチャートを示す図。
【図１０】図８のＩ−Ｖ特性測定のフローチャートを示す図。
【図１１】発光ダイオードのＩ−Ｖ特性を表す図。
【図１２】第四の実施形態に係る光出力特性測定のシステムブロック図。
【図１３】図１２の光出力特性測定のタイミングチャートを示す図。
【図１４】図１２の光出力特性測定のフローチャートを示す図。
【符号の説明】
１，２，３，３１，３２，３３・・・発光ダイオード、４，５，６，３４・・・フォトセンサ、７，８，９，４０・・・発光素子駆動回路、１０，４１・・・ＣＰＵ、１１・・・発光素子駆動制御回路、１２・・・測定制御回路、１４，３５・・・Ａ／Ｄ変換回路、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ・・・トランスミッション・ゲート、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ・・・負荷抵抗、４２・・・不揮発性メモリ、４５・・・液晶ライトバルブ、４６・・・投射レンズ、４７・・・光合成プリズム、１５，４３・・・表示装置、５０・・・回路部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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