CN104102081A

CN104102081A - 投影型显示装置和投影型显示装置的控制方法

Info

Publication number: CN104102081A
Application number: CN201410133131.7A
Authority: CN
Inventors: 佐藤能久; 小林出志
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2014-10-15
Also published as: JP2014206581A; US20140307232A1

Abstract

本发明公开了一种投影型显示装置及其控制方法。所述投影型显示装置包括：激发光源，所述激发光源出射激发光；荧光体，当来自所述激发光源的激发光被汇聚至所述荧光体时，所述荧光体出射荧光；散热器，所述散热器连接至所述激发光源；单个鼓风机，所述鼓风机将所述散热器和所述荧光体一起冷却；以及激发光源控制单元，所述激发光源控制单元根据外部视频信号的亮度等级来控制所述激发光源的输出。根据本发明，当激发光源具有可变的激发光输出时，能够使用单个结构最佳地冷却激发光源和荧光体。

Description

投影型显示装置和投影型显示装置的控制方法

技术领域

本发明涉及投影型显示装置以及所述投影型显示装置的控制方法。

背景技术

在相关技术中，例如，专利文献JP2012-18762A和JP2011-197593A公开了一种固体光源装置技术以及采用所述固体光源装置的投影仪装置技术，所述固体光源装置技术通过用激发光照射荧光体来产生荧光，而不同于诸如通过使封入其中的气体（例如汞等）放电来产生光的放电灯等光源。

发明内容

然而，在在先的JP2012-18762A和JP2011-197593A所述的技术中，虽然冷却了作为用于出射激发光的光源的激光二极管，但荧光体未被冷却。为了实现用于输出光的光源，不仅需要冷却激光二极管，还需要冷却荧光体。而且，在这样的固体光源中，如果激发光源的输出大，则激发光源和荧光体产生大量的热，因而不利地导致耗电量的进一步增大。

因此，一直存在对如下技术的需求，即，当激发光源具有可变的激发光输出时，使用单个结构来最佳地冷却激发光源和荧光体。

本发明的实施例提供了一种投影型显示装置，所述投影型显示装置包括：激发光源，所述激发光源出射激发光；荧光体，当来自所述激发光源的激发光被汇聚至所述荧光体时，所述荧光体出射荧光；散热器，其连接至所述激发光源；单个鼓风机，所述鼓风机将所述散热器和所述荧光体一起冷却；以及激发光源控制单元，所述激发光源控制单元根据外部视频信号的亮度等级来控制所述激发光源的输出。

根据本发明的实施例，所述投影型显示装置还可以包括：鼓风机控制单元，所述鼓风机控制单元根据所述激发光源的输出来改变由所述鼓风机送出的空气量。

根据本发明的实施例，所述投影型显示装置还可以包括：导管，所述导管将所述鼓风机的冷却空气分成被送至所述散热器的部分和被送至所述荧光体的部分。

根据本发明的实施例，所述激发光源可以包括多个激光二极管。所述多个激光二极管可以在所述散热器上以二维阵列的形式排列，且来自所述鼓风机的冷却空气可以从所述阵列的长边侧沿着所述阵列的短边的方向流过所述阵列。

根据本发明的实施例，所述投影型显示装置还可以包括：空间光调制器，其接收所述荧光。

根据本发明的实施例，所述投影型显示装置还可以包括：空间光调制器控制单元，其根据所述激发光源的输出来控制所述空间光调制器的驱动。

根据本发明的实施例，所述投影型显示装置还可以包括：光源，所述光源出射具有与所述荧光的波长不同的波长的光。

根据本发明的实施例，所述投影型显示装置可以使所述荧光和具有与所述荧光的波长不同的波长的上述光一起出射。

根据本发明的实施例，所述光源可以连接至所述散热器。

根据本发明的实施例，所述投影型显示装置还可以包括：激发光聚光光学系统，所述激发光聚光光学系统将来自所述激发光源的激发光汇聚至所述荧光体的表面的基本同一部位。

根据本发明的实施例，所述投影型显示装置还可以包括：荧光聚光光学系统，其汇聚从所述荧光体出射的所述荧光。

根据本发明的实施例，所述投影型显示装置还可以包括：荧光聚光光学系统，其汇聚从所述荧光体出射的所述荧光。所述激发光聚光光学系统的一部分可以用作所述荧光聚光光学系统的一部分。

根据本发明的实施例，所述荧光聚光光学系统可以汇聚从所述荧光体的如下表面出射的荧光，所述激发光被汇聚在所述表面上。

本发明的实施例提供了一种投影型显示装置的控制方法。所述投影型显示装置包括：激发光源，其出射激发光；荧光体，当来自所述激发光源的激发光被汇聚至所述荧光体时，所述荧光体出射荧光；散热器，其连接至所述激发光源；以及单个鼓风机，其将所述散热器和所述荧光体一起冷却。所述方法包括如下步骤：根据外部视频信号的亮度等级来控制所述激发光源的输出；并且根据所述激发光源的所述输出来控制由所述鼓风机送出的空气量。

根据本发明的实施例，当所述激发光源具有可变的激发光输出时，能够使用单个构造最佳地冷却所述激发光源和所述荧光体。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例的光源装置的结构的示意图；

图2是示出了其上设置有荧光体的盘状基板的结构的示意图；

图3是示出了投影仪装置的结构的示意图；

图4A是示出了不基于外部视频信号来控制光源装置和SLM的情况的示意图；

图4B是示出了不基于外部视频信号来控制光源装置和SLM的情况的示意图；

图5A是示出了基于外部视频信号来控制光源装置和SLM的情况的示意图；

图5B是示出了基于外部视频信号来控制光源装置和SLM的情况的示意图；

图6是示出了如下结构的示意图，在该结构中，由汇聚在盘状基板的荧光体上的激发光所产生的荧光被反射向激发光源，并且随后向着激发光源行进；

图7是示出了对图6的结构的改变的示意图，其中透镜设置在盘状基板与分离镜之间；

图8是示出了对图7的结构的改变的示意图，其中另外设置有蓝光源作为第二光源；

图9是示出了对图8的结构的改变的示意图，其中蓝光源如同激发光源那样连接至散热器；并且

图10是示出了散热器的结构的示意图。

具体实施方式

下文将参照附图详细说明本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，用相同的附图标记来表示具有基本相同功能和结构的结构元件，并且省略对这些结构元件的重复说明。

注意，以下列顺序进行说明。

1.光源装置的结构示例

2.投影仪装置的结构示例

3.对光源装置和SLM的控制

4.光源装置的其它结构示例

1.光源装置的构造示例

首先，参照图1说明根据本实施例的光源装置100的构造。光源装置100被用作根据本实施例的投影型显示装置（投影仪装置）500的光源。图1是示出了光源装置100的结构的示意图。如图1所示，所述装置100包括散热器110、激发光聚光透镜112、鼓风机114、风道116、盘状基板118、电机120、荧光聚光透镜122以及激发光源124。激发光源124连接至散热器110，所述激发光源124包括多个激光二极管124a，这些激光二极管124a输出波长带为440nm～480nm的激发光。这些激光二极管124a以阵列的形式布置在散热器110上。由激发光聚光透镜112将来自激发光源124的激发光汇聚至荧光体118a的表面上的一点，荧光体118a设置在盘状基板118的表面上。

如图2所示，荧光体118a设置在盘状基板118上。盘状基板118例如包括玻璃板。电机120连接至盘状基板118。电机120驱动盘状基板118旋转。汇聚在荧光体118a上的激发光对荧光体118a进行激发，随后荧光体118a输出荧光。位于盘状基板118之后的荧光聚光透镜122汇聚荧光。

光源装置100包括鼓风机114。鼓风机114送出的冷却空气经由风道116被引导至散热器110和其上设置有荧光体118a的盘状基板118。因此，由单个鼓风机114送出的冷却空气能够基本不变地以基本相同的比例冷却激发光源124和盘状基板118。

激发光被汇聚至荧光体118a的表面上的一点。因为激发光的功率高，所以荧光体118a的表面被加热。因此，由冷却空气来冷却盘状基板118和荧光体118a，同时电机120驱动盘状基板118旋转以此移动激发光被汇聚的位置。

如果来自激发光源124的激发光强烈，则激发光源124产生大量的热，且荧光体118a也产生大量的热。由激发光源124产生的热量与由荧光体118a产生的热量是成比例的。因此，通过使用鼓风机114基本不变地以基本相同的比例冷却激发光源124和盘状基板118，能够分别适度地冷却激发光源124和盘状基板118。

2.投影仪装置的结构示例

接下来，参照图3说明采用光源装置100的投影仪装置200。图3是示出了投影仪装置200的结构的示意图。如图3所示，投影仪装置200包括投影仪控制单元202、光源驱动控制单元204、光源装置100、空间光调制器（SLM，spatial light modulator）208、SLM控制单元206以及投影透镜210。

外部输入视频信号被输入至投影仪控制单元202。随后，投影仪控制单元202将用于控制激发光源124和鼓风机114的控制信号输出至光源驱动控制单元204。光源驱动控制单元204根据上述控制信号来控制激发光源124和鼓风机114，所述光源驱动控制单元204包括激发光源控制单元204a和鼓风机控制单元204b。

投影仪控制单元202还将内部视频信号输出至SLM控制单元206。SLM控制单元206驱动SLM208以根据内部视频信号对来自光源装置100的光进行调制。使用投影透镜210将被SLM208调制后的光向外投射。

SLM208可以是由液晶材料制成的液晶面板，或者是具有与像素的数量相同数量的小镜的MEMS元件等。

3.对光源装置和SLM的控制

接下来将详细说明如何根据外部视频信号来控制光源装置100和SLM208。动态图像视频信号包括暗场景和亮场景。对于暗场景而言，如果减少进入SLM208的光并且将被输入至SLM208的视频信号的信号电平放大，则暗场景变得更暗，且因此增大了观看者感知到的对比度。

因此，投影仪控制单元202分析外部视频信号，当视频包含暗场景时，投影仪控制单元202减小光源装置100的亮度，且将被输入至SLM208的视频信号的信号电平放大。例如，可以通过判定场景中最亮区域的亮度是否不超过最大可能亮度的50%来判断视频是否包含暗场景。

图4A和图4B是示出了当不根据外部视频信号来控制光源装置100和SLM208时所获得的屏幕的示意图。图4A示出了内部视频信号。图4B示出了外部视频信号。如图4B所示，假设外部输入视频信号包含亮度为100%的部位和亮度为50%的部位。当未减小光源装置100的光时，假设图4A的内部视频信号几乎与外部视频信号相同，则可以驱动SLM208。

图5A和图5B是图示了当根据外部视频信号来控制光源装置100和SLM208时所获得的屏幕的示意图。图5A示出了内部视频信号。图5B示出了外部视频信号。这里，如图5B所示，假设外部输入视频信号包含亮度为20%的部位和亮度为1%的部位。由于外部视频信号的最高亮度为20%，则光源装置100的光被减小至1/5（=20/100）。另一方面，如图5A所示，假设内部视频信号的电平几乎为外部输入视频信号的电平的5（=100/20）倍。因此，驱动SLM208以提供5倍的亮度。光源装置100向着SLM208发射的光的亮度为1/5倍。结果，由投影透镜210所投射的视频的亮度几乎与外部输入视频信号所表示的亮度相同。

在此情况下，能够显著改善低灰度级视频信号的再现性。如果能够仅在1%～100%的范围内驱动SLM208，则如图5A和图5B所示，当不减小光源装置100的光时，能够被显示的最低灰度级为1%。然而，如果将光源装置100的光减小至1/5，则由于能够驱动SLM208来提供5倍的亮度，因此能够被再现的最低灰度级为0.2%。一般来说，低灰度级的视频通常代表遍及整个屏幕都暗的场景，因此，以上控制能够显著改善暗场景中的低灰度级的再现性。

因此，当在暗环境下观察视频时，可降低光源装置100的亮度输出以提供更暗的视频场景，由此能够提高观看者感知到的对比度。这种控制可通过用户的控制来进行。

当指示降低光源装置100的亮度输出时，投影仪控制单元202控制光源驱动控制单元204以减小激发光源124的输出，同时，减少鼓风机114的冷却空气。这样，光源驱动控制单元204的激发光源控制单元204a和鼓风机控制单元204b根据控制信号来控制激发光源124和鼓风机114。

如上所述，投影仪控制单元202判定外部输入视频信号的亮度等级，并且对于暗的视频场景，投影仪控制单元202将控制信号输出至光源驱动控制单元204以减小激发光源124的激发光输出。投影仪控制单元202还将内部视频信号输出至SLM控制单元206，所述内部视频信号是通过放大外部视频信号的亮度等级而获得的。

在此情况下，光源驱动控制单元204调节激发光源124的电流量以减小激发光源124的激发光输出。激发光源124产生的热量减少，同时，被减小的激发光也导致荧光体118a产生的热量减少。这样，能够延长激发光源124的每个激光二极管124a的寿命。

对于视频信号中的暗场景，光源驱动控制单元204还向鼓风机114输出冷却控制信号以控制光源装置100中的鼓风机114，以此减少冷却空气。这样，减小了由鼓风机114导致的诸如风噪等噪声，且能够降低耗电量。而且，能够延长鼓风机114的寿命。因此，可使用激光二极管、LED等作为激发光源124，且能够通过改变驱动电流来容易地改变激发光输出，并且因此能够改变荧光。因此，通过在固体光源的荧光输出被减小的时候减小激发光，能够减少激发光源124产生的热量，且能够使投影仪装置200静音化。

当减小激发光源124的激发光输出时，盘状基板118和荧光体118a的温度也降低。在本实施例中，单个鼓风机114能够既冷却激发光源124又冷却荧光体118a。因此，仅控制鼓风机114是有利的。因此，相比于分别控制光源装置100和荧光体118a的情况，能够通过简单的处理来实现可靠的冷却。

4.光源装置的其它结构示例

接下来，说明光源装置100的其它结构示例。图6示出了这样的结构：其中，由汇聚在盘状基板118的荧光体118a上的激发光所产生的荧光被反射向激发光源124，并随后向着激发光源124行进。具体来说，盘状基板118的表面被形成为具有铝等制成的镜面，且在盘状基板118的表面上形成有荧光体118a，因此，能够使荧光被反射向激发光源124。在此情况下，在用于汇聚激发光的光学系统的中间设置有用于从激发光中分离出荧光的分离镜126。激发光具有蓝色。当荧光体由YAG材料形成时，荧光具有黄色。当激发光和荧光具有不同的波长带时，使用二向色镜等作为分离镜126。这样，激发光透过分离镜126以到达荧光体118a，而荧光被分离镜126反射且随后被荧光聚光透镜122聚光。因此，激发光和荧光能够相互分离。

图7示出了对图6的结构的改变，在图7中，在盘状基板118与分离镜126之间设置有透镜128。透镜128用作使激发光向着荧光体118a行进的激发光聚光透镜，并且用作使荧光从荧光体118a向着分离镜126行进的荧光聚光透镜。因此，用于汇聚激发光的激发光学系统的一部分还能够用作用于汇聚荧光的荧光聚光透镜的一部分。

图8示出了对图7的构造的改变，在图8中，额外设置有蓝光源300作为第二光源。当荧光体118a由YAG材料形成时，荧光具有黄色。从蓝光源300出射的蓝光被蓝光聚光透镜130所汇聚，并随后透过分离镜126。蓝光与所述荧光一起入射至荧光聚光透镜122。这样，能够从荧光聚光透镜122出射白光。

图9示出了对图8的构造的改变，在图9中，蓝光源300如同激发光源124那样被连接至散热器110。这样，激发光源124和蓝光源300能够被同一散热器110冷却，从而提高了冷却效率且节省了空间。

图10是示出了散热器110的构造的示意图。如图10所示，激发光源124中包含的激光二极管124a设置在散热器110的前侧。在散热器110的背侧设置有用于冷却的多个肋片110a。如图10所示，由鼓风机114送出的冷却空气在与肋片110a延伸的纵向相同的方向上流动。这样，能够提高散热器110的冷却效率。

如图10所示，当在二维表面内布置激发光源124的激光二极管124a时，期望的是来自鼓风机114的冷却空气从激光二极管124a的二维阵列的长边侧进入散热器，随后沿着所述阵列的短边侧的方向流动。当冷却空气冷却散热器110时，随着冷却空气沿着肋片110a流动，冷却空气的温度逐渐上升。因此，如果冷却空气沿着短边方向流动，则能够尽可能地降低散热器110的各个区域之间的冷却差异。

因此，如上所述，根据本实施例，单个鼓风机114冷却激发光源124和盘状基板118，因此，能够采用单个构造来一起冷却激发光源124和盘状基板118。

对于暗的视频场景，光源驱动控制单元204减小激发光源124的激发光输出，同时，使用内部视频信号来控制SLM208，所述内部视频信号是通过放大外部视频信号的亮度等级而获得的。这样，减小了激发光源124的激发光输出，同时，能够通过减小激发光来减小荧光体118a所产生的热量。因此，能够减小冷却风扇的冷却量。

本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明随附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。

此外，本技术还可构成如下。

（1）一种投影型显示装置，包括：

激发光源，所述激发光源出射激发光；

荧光体，当来自所述激发光源的激发光被汇聚至所述荧光体时，所述荧光体出射荧光；

散热器，所述散热器连接至所述激发光源；

单个鼓风机，所述鼓风机将所述散热器和所述荧光体一起冷却；以及

激发光源控制单元，所述激发光源控制单元根据外部视频信号的亮度等级来控制所述激发光源的输出。

（2）根据（1）所述的投影型显示装置，还包括：

鼓风机控制单元，所述鼓风机控制单元根据所述激发光源的输出来改变由所述鼓风机送出的空气量。

（3）根据（1）所述的投影型显示装置，还包括：

导管，所述导管将所述鼓风机的冷却空气分成被送至所述散热器的部分和被送至所述荧光体的部分。

（4）根据（1）所述的投影型显示装置，其中，

所述激发光源包括多个激光二极管，并且

所述多个激光二极管在所述散热器上以二维阵列的形式排列，且来自所述鼓风机的冷却空气从所述阵列的长边侧沿着所述阵列的短边的方向流过所述阵列。

（5）根据（1）所述的投影型显示装置，还包括：

空间光调制器，所述空间光调制器接收所述荧光。

（6）根据（5）所述的投影型显示装置，还包括：

空间光调制器控制单元，所述空间光调制器控制单元根据所述激发光源的输出来控制所述空间光调制器的驱动。

（7）根据（1）所述的投影型显示装置，还包括：

光源，所述光源出射具有与所述荧光的波长不同的波长的光。

（8）根据（7）所述的投影型显示装置，其中，

所述投影型显示装置使所述荧光和具有与所述荧光的波长不同的波长的光一起出射。

（9）根据（7）所述的投影型显示装置，其中，

所述光源连接至所述散热器。

（10）根据（1）所述的投影型显示装置，还包括：

激发光聚光光学系统，所述激发光聚光光学系统将来自所述激发光源的所述激发光汇聚至所述荧光体的表面的基本同一部位。

（11）根据（1）所述的投影型显示装置，还包括：

荧光聚光光学系统，所述荧光聚光光学系统汇聚从所述荧光体出射的所述荧光。

（12）根据（10）所述的投影型显示装置，还包括：

荧光聚光光学系统，所述荧光聚光光学系统汇聚从所述荧光体出射的所述荧光；

其中，所述激发光聚光光学系统的一部分用作所述荧光聚光光学系统的一部分。

（13）根据（11）所述的投影型显示装置，其中，

所述荧光聚光光学系统汇聚从所述荧光体的如下表面出射的荧光，所述激发光被汇聚在所述表面上。

（14）一种投影型显示装置的控制方法，其中，

所述投影型显示装置包括：

激发光源，所述激发光源出射激发光；

荧光体，当来自所述激发光源的激发光被汇聚至所述荧光体时，

所述荧光体出射荧光；

散热器，所述散热器连接至所述激发光源；

单个鼓风机，所述鼓风机将所述散热器和所述荧光体一起冷却；

并且

所述方法包括如下步骤：

根据外部视频信号的亮度等级来控制所述激发光源的输出；并

且

根据所述激发光源的所述输出来控制由所述鼓风机送出的空气

量。

Claims

1.一种投影型显示装置，其包括：

激发光源，所述激发光源出射激发光；

散热器，所述散热器连接至所述激发光源；

2.如权利要求1所述的投影型显示装置，还包括：

3.如权利要求1或2所述的投影型显示装置，还包括：

4.如权利要求1或2所述的投影型显示装置，其中，

所述激发光源包括多个激光二极管，并且

5.如权利要求1或2所述的投影型显示装置，还包括：

空间光调制器，所述空间光调制器接收所述荧光。

6.如权利要求5所述的投影型显示装置，还包括：

7.如权利要求1或2所述的投影型显示装置，还包括：

8.如权利要求7所述的投影型显示装置，其中，

所述投影型显示装置使所述荧光和由所述光源生成的具有与所述荧光的波长不同的波长的光一起出射。

9.如权利要求7所述的投影型显示装置，其中，

所述光源连接至所述散热器。

10.如权利要求1或2所述的投影型显示装置，还包括：

激发光聚光光学系统，所述激发光聚光光学系统将来自所述激发光源的激发光汇聚至所述荧光体的表面的同一部位。

11.如权利要求1或2所述的投影型显示装置，还包括：

12.如权利要求10所述的投影型显示装置，还包括：

其中，所述激发光聚光光学系统的一部分兼用作所述荧光聚光光学系统的一部分。

13.如权利要求11所述的投影型显示装置，其中，

14.一种投影型显示装置的控制方法，其中，

所述投影型显示装置包括：

激发光源，所述激发光源出射激发光；

散热器，所述散热器连接至所述激发光源；

单个鼓风机，所述鼓风机将所述散热器和所述荧光体一起冷却；并且

所述方法包括如下步骤：

根据外部视频信号的亮度等级来控制所述激发光源的输出；并且

根据所述激发光源的所述输出来控制由所述鼓风机送出的空气量。