CN106233200A - 投影型影像显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种与各固体光源的发光特性、以及其姿态(设置状态)的差异无关地表现出最佳的发光特性的投影型影像显示装置。包括用于对反射镜(31)照射要放大投影的影像光的光源部(71)，基于来自所述光源部(71)的光和来自外部的电信号生成所述要放大投影的影像光的影像处理部，和将来自所述影像处理部的影像光放大投影的投影光学系统(102)，其中，所述光源部(71)至少包括由固体发光装置构成的红色(R)固体光源(75R)、绿色(G)固体光源(75G)和蓝色(B)固体光源(75B)，并且对该各固体光源(75R、G、B)设置有各自的冷却单元(73R、G、B)，所述各固体光源(75R、G、B)中，基于其发光特性和该冷却单元(73R、G、B)的状态控制输入的驱动电力。

Description

投影型影像显示装置
技术领域
本发明涉及投影型影像显示装置。
背景技术
投影型影像显示装置适用于大型的投影电视，并且例如以下专利文献1中已公开的那样，也被广泛用作以来自外部的影像信号为输入来将该影像放大而投影到面板或墙面等上的技术手段。另外，近年来不限于显示来自PC(个人计算机)的影像信号，作为能够将从iPhone或iPad mini等便携终端得到的影像等简单地投影到墙面或桌面等上的技术手段，其也受到期待。另外，其使用的包括反射镜(自由曲面反射镜)和自由曲面透镜的投影透镜系统的详细内容，在以下的专利文献2中已经公开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-8044号公报
专利文献2：日本特开2012-215909号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
不过，就上述投影型影像显示装置，尤其是与便携终端或PC连接来投影影像的投影仪而言，与使用的状况相应地其姿态(设置状态)也会发生变化。
另一方面，投影型影像显示装置正在广泛采用固体光源代替现有的高压汞灯等，这样的固体光源使用了光转换效率和寿命、以及操作性能优秀的LED或激光元件等半导体发光元件。
对于投影型影像显示装置来说，在充分发挥其性能的基础上，使从上述固体光源产生的热有效地向外部发散是特别重要的，例如使用热导管等来进行有效的冷却，这一点将在后文中详细说明。
于是，本发明鉴于上述现有技术中的问题而提出，其目的在于提供一种使其姿态(设置状态)根据状况相应进行各种改变来使用的投影型影像显示装置——例如与便携终端或PC连接来投影影像的投影仪，尤其是其固体光源的冷却机构。
解决问题的技术手段
为实现上述目的，本发明提供一种投影型影像显示装置，包括用于对反射镜照射要放大投影的影像光的光源部，基于来自所述光源部的光和来自外部的电信号生成所述要放大投影的影像光的影像处理部，和将来自所述影像处理部的影像光放大投影的投影光学系统，其中，所述光源部至少包括由固体发光装置构成的红色(R)固体光源、绿色(G)固体光源和蓝色(B)固体光源，并且对该各固体光源设置有各自的冷却单元，所述各固体光源中，基于其发光特性及其冷却单元的状态控制输入的驱动电力。
发明效果
根据上述本发明，能够提供一种与各固体光源的发光特性的差异无关地，进而根据其姿态(设置状态)表现出最佳的发光特性的、实用性也非常优秀的投影型影像显示装置。
附图说明
图1是表示投影型影像显示装置的外观正面的图。
图2是表示投影型影像显示装置的外观右侧面的图。
图3是表示投影型影像显示装置的外观左侧面的图。
图4是用于表示投影型影像显示装置的壳体内部的详细结构的、拆下了上侧外壳后的状态的顶视图。
图5是用于表示投影型影像显示装置的壳体内部的详细结构的、拆下了上侧外壳后的状态的顶视图。
图6是用于表示投影型影像显示装置的壳体内部的冷却结构的图5的A-A’截面图。
图7是用于表示投影型影像显示装置的壳体内部的冷却结构的图5的B-B’截面图。
图8是用于说明投影型影像显示装置中的LED照明单元的冷却结构的局部放大图。
图9是针对投影型影像显示装置的3种固体光源，表示输入电流与产生的光通量的关系的图。
图10是表示蓝色(B)固体光源中的结温和照度(绝对值)的图。
图11是表示红色(R)固体光源中的结温和照度(绝对值)的图。
图12是表示绿色(G)固体光源中的结温和照度(绝对值)的图。
图13是表示用于控制红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)固体光源的输入电力的电路结构之一例的框图。
图14是用于说明上述红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)固体光源的热导管的结构的图。
图15是表示对因结温的变化而带来的发光效率的变化率最大的红色(R)固体光源输入的驱动电流的控制之一例的波形图。
图16是表示设置了检测投影型影像显示装置的设置状态的姿态传感器的情况下的固体光源的驱动电流的控制之一例的框图。
图17是表示上述图16的框图中的存储器内的表之一例的图。
具体实施方式
以下，对于本发明实施方式的投影型影像显示装置，参考附图进行详细说明。
首先，图1是表示投影型影像显示装置的外观的主视图，图中的标记1示出了该装置的下侧外壳，2示出了其上侧外壳，3示出了在上侧外壳的上表面形成的可开闭的反射镜罩，4示出了在下侧外壳的侧面形成的、用于将该装置的内部产生的热排出到外部的排气口(严格来说，装置内设置有西洛克风扇和轴流风扇，对来自西洛克风扇的空气的排气口在标记后附加“C”表示，对来自轴流风扇的空气的排气口在标记后附加“A”表示)。由下侧外壳1和上侧外壳2形成了装置的具有大致扁箱状的外形形状的壳体。这也是考虑到作为该装置的使用状态以竖立于桌面、台面的状态使用的情况(在桌面、台面上投影影像的情况)，使其能够以其背面一侧作为底面而直立起来。另外，也可以设置能够相对于壳体拆装，或者内置在壳体中并且能够取出的支架等机构。
图2是投影型影像显示装置的侧视图，在可开闭地安装于上侧外壳的上表面的反射镜罩3的内侧，安装有凸形状且非旋转对称地形成的反射镜(自由曲面反射镜)31，并且在形成于上侧外壳的正面大致中央部(参考图1)的凸状部的内部，形成了配置有以下所述的透镜光学系统102的、用于将投影光导向外部的开口部(其中，图中仅经该开口部表示了透镜光学系统102的一部分)。另外，图中的标记5示出了利用透镜调整机构改变透镜位置来调整投影影像的聚焦状态时使用的所谓调焦环的一部分(从上侧外壳向外部突出的上端部)。进而，图中的标记6示出了用于供给光源和控制装置等所需的电力(工频电)的所谓电源接口，其设置于下侧外壳1的侧面(设置电源单元的一侧)。
图3示出了投影型影像显示装置的与图2相反一侧的侧视图，在下侧外壳1的侧面(设置LED照明单元的一侧)具备排气口4，并且具备端子板7，该端子板7包括用于输入来自外部装置(例如便携终端或PC等)的影像信号的各种端子。另外，该图中的大致中央部示出的排气口4是用于使空气排出的排气口，其所排出的空气来自用于冷却搭载在装置内部的电路、特别是图像处理装置和LED的驱动基板、以及对包括它们在内的装置整体的动作进行控制的控制部(例如由CPU构成)的西洛克风扇。
＜内部结构＞
接着，对于投影型影像显示装置的内部结构，参考图4～图8，在以下详细说明。
图4和5都是为了表示投影型影像显示装置的内部结构而将上侧外壳2拆下后的状态的顶视图。在这些图中，包括反射镜31和投影透镜系统102的光学系统，沿着穿过下侧外壳1即装置的外形的顶视图的中央的、投影光的中心部所行进的中心轴(与图面垂直的中心轴)，配置在装置的中央部。另外，以该投影透镜系统102为中心，在其一侧(图中的左侧)配置有电源单元61，多台(本例中为2台)轴流风扇42与该电源单元61的一端侧邻接地配置。另外，以该投影透镜系统102为中心，在另一侧(图中的右侧)配置有西洛克风扇41。
西洛克风扇41的壳体部的一部分与散热用翅片大致形成为一体，LED照明单元71的绿色(G)光发光用的LED75G产生的热经由热导管73G、红色(R)光发光用的LED75R经由热导管73R、蓝色(B)光发光用的LED75B经由热导管73B使热传播至上述散热翅片，被西洛克风扇41产生的冷却风冷却，从各自的排气口4C散热。
用于构成上述光源的LED照明单元71等沿着由西洛克风扇41产生的空气流配置。换言之，这些构成部件以投影透镜系统102为中心左右对称地配置。其中，图中的标记72示出了用于冷却DLP装置的散热器，标记4S示出了形成在下侧外壳1的底面和侧面上的进气口。
此外，这些图中示出了3根热导管73，这些热导管73分别使LED照明单元71的热传递至排气口附近，由此能够实现有效的散热。更具体而言，LED照明单元71的绿色(G)光发光用的LED75G经由热导管73G传递至排气口4C附近，红色(R)光发光用的LED75R经由热导管73R传递至排气口4C附近，蓝色(B)光发光用的LED75B经由热导管73B传递至排气口4C附近，在西洛克风扇41产生的冷却风的作用下，经散热翅片散热并从排气口4C排出到壳体外部。
另外，参考图6～图8说明这些冷却结构的细节。图6是使图5所示的投影型影像显示装置中的反射镜罩3关闭的状态下的沿着A-A’线的截面图，图7是使图5所示的投影型影像显示装置中的反射镜罩3打开的状态下的沿着B-B’线的截面图。
首先，图6中示出了LED照明单元71的冷却结构，安装于其内部的西洛克风扇41经形成在下侧外壳1的底面上的未图示的进气口从外部吸入空气，并从形成在装置的正面(该图中为右侧的侧面)的排气口4C排出来自西洛克风扇的空气。
此时，如图4和5以及图8所示，来自LED照明单元71中的主要的发热源即3个LED(半导体激光器)75R、75G、75B的热，通过各个热导管73R、73G、73B传递至形成于下侧外壳1的正面和侧面的排气口4C(参考图7)附近。具体而言，其一端被可热传递地安装在LED的表面，另一端配置在排气口附近。于是，通过将热传递(热交换)给从外部吸入的空气，使3个LED75R、75G、75B有效地冷却。
即，上述冷却结构特别适合用于LED照明单元71这样的发热在其一部分(即3个LED75R、75G、75B)局部发生的部件的冷却。另外，更详细而言，3个LED75R、75G、75B的发热量各不相同，所以此处使用的热导管73R、73G、73B以接近排气口4C配置的部位的数量(热交换量)分别不同的方式配置。另外，所配置的热导管73的根数也根据LED的发热量的大小而相应地适当设定，由此能够达成更有效的散热效果。其中，图8中的标记200示出了在后文中详细说明的姿态传感器。
接着，发明人针对投影型影像显示装置的作为固体发光装置的3种固体光源即上述LED75R、75G、75B，就输入电流与产生的光通量进行了研究。用图9的曲线图表示其结果。
即，从图9的曲线图可知，红色(R)固体光源对于较大范围(例如0～5A)的输入电力，其光输出表现出良好的线性度。另一方面，绿色(G)固体光源和蓝色(B)固体光源自输入电力超过3A附近起，因光源的温度上升导致使其发光效率降低。
所以，在输入电力超过3A的情况下，产生的红色(R)与绿色(G)和蓝色(B)发生失衡，有无法获得良好的颜色特性的风险。
另外，3种固体光源即上述LED75R、75G、75B分别在其结温与其照度(绝对值)的关系方面表现出不同的特性。用图10～12的曲线图表示对各固体光源进行了研究的结果。
图10示出了蓝色(B)固体光源中的结温与照度(绝对值)，图11示出了红色(R)固体光源中的结温与照度(绝对值)，图12示出了绿色(G)固体光源中的结温与照度(绝对值)。根据它们的结果可知，就结温的变化而带来的发光效率的变化率而言，红色(R)固体光源最大(大致20％)，接着是绿色(G)固体光源的变化率(大致2.5％)，然后是蓝色(B)固体光源的变化率(大致0％)。由此可知，为了长期维持良好的颜色特性和寿命，优选使红色(R)固体光源的冷却效率比其它固体光源的冷却效率更大。
另外，根据发明人的各种实验，用于将各LED(半导体激光器)75R、75G、75B的发热导向外部的热导管73R、73G、73B的性能也会因重力的影响而发生变化。即，根据投影型影像显示装置的设置状态，例如在横向(水平)设置的情况、纵向(垂直)设置的情况、斜向(倾斜)设置的情况、上下颠倒设置的情况(例如安装在天花板上或从天花板上悬挂等)下，可知其性能分别改变。
本发明基于上述的发明人得到的各种见解而得出，以下对它们进行详细说明。
＜线性度的一致控制＞
如上所述，光输出关于输入电力的关系，在红色(R)固体光源的特性、绿色(G)固体光源和蓝色(B)固体光源的特性中彼此不同。
于是，预先测定红色(R)固体光源的特性、绿色(G)固体光源和蓝色(B)固体光源的特性，例如创建表(变换表)等，按照该表来控制红色(R)固体光源、绿色(G)固体光源和蓝色(B)固体光源的输入电力。另外，如上所述，由于实际上绿色(G)固体光源和蓝色(B)固体光源的特性彼此几乎一致，但与红色(R)固体光源的特性大为不同，所以例如优选如图13所示，利用基于表等的变换电路77对从驱动电源电路76输出的电力进行修正(调整)，以使红色(R)固体光源的特性与绿色(G)固体光源和蓝色(B)固体光源的特性一致。
＜结温的变化带来的发光效率的变化率＞
如上所述，该特性在红色(R)固体光源中最显著。于是，在上述3种固体光源中，特别需要使红色(R)固体光源的结温有效地冷却。
于是，此处作为一例，如图14所示，在上述热导管73R、73G、73B中，将红色(R)固体光源用的热导管73R的冷却能力(管的直径)设定为最大。而且，可以考虑在该热导管73R的端部安装专用的侧面的散热器4CS，另一方面，在绿色(G)固体光源75G和蓝色(B)固体光源75B的热导管73G、73B的端部安装共用的正面的散热器4CF，进而，使专用的侧面的散热器4CS的散热面积进一步增大来提高冷却能力等。
另外，作为另一例，可以考虑如图15所示，对输入到红色(R)固体光源的驱动电流预先设定限制值(例如3A)，进行控制以使得在超过该限制值的情况下，使该驱动电流逐渐降低，之后，在经过规定期间T＝10分钟左右后使其再次上升。由此，能够使因结温的变化而带来的发光效率的变化率最大的红色(R)固体光源的结温不会过度上升而是保持为期望的值，所以能够更长地维持固体光源整体的寿命。
进而还优选的是，考虑到投影型影像显示装置的设置状态(即水平设置、垂直设置、倾斜设置、颠倒设置)对热导管73R、73G、73B的重力的影响而引起的性能的变化，在该装置的一部分安装姿态传感器200，基于该姿态传感器200(参考图8)的检测输出(例如水平设置、垂直设置、水平左倾设置、水平右倾设置、垂直左倾设置、垂直右倾设置、上下颠倒等)，控制红色(R)固体光源、绿色(G)固体光源、蓝色(B)固体光源的输入电力。
该情况下，例如，如图16所示，将来自姿态传感器200的检测输出导入用于控制装置的各部分的控制部中设置的中央运算部(CPU)210，与将预先求出的设置状态和RGB输出的比率保存为表的存储器220进行比较，基于对应的比率，经驱动控制电路230控制红色(R)固体光源、绿色(G)固体光源、蓝色(B)固体光源的输入电力即可。其中，该动作例如由中央运算部(CPU)210运行预先保存在存储器220内的软件而实现。
其中，图17示出了上述RGB输出的比率的表之一例。即，预先使投影型影像显示装置以各种设置状态配置，基于该状态下的白平衡，将红色(R)固体光源、绿色(G)固体光源、蓝色(B)固体光源的输入电力(比率)以表的形式设定在存储器220内。在装置动作时，中央运算部(CPU)210导入来自姿态传感器200的检测信号，决定对应的设置状态，根据对应的RGB输出的比率来控制红色(R)固体光源、绿色(G)固体光源、蓝色(B)固体光源的输入电力，由此能够获得不受投影型影像显示装置的设置状态所影响的优秀的发光特性。
另外，本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例为了易于理解地说明本发明而对系统整体进行了详细说明，但并不限定于必须具备所说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其它实施例的结构，或者也能够在某个实施例的结构上添加其它实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其它结构。
另外，上述各结构、功能、处理部、处理单元等的一部分或全部，例如可以通过集成电路设计等而用硬件实现。另外，上述各结构、功能等，也可以通过处理器解释、运行实现各功能的程序而用软件实现。实现各功能的程序、表、文件等信息，能够保存在存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive)等记录装置、或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。
附图标记说明
75R、75G、75B……固体光源(LED)，73R、73G、73B……热导管，77……变换电路，4CS、4CF……散热器，200……姿态传感器，210……中央运算部(CPU)，220……存储器，230……驱动控制电路。

Claims (12)

1.一种投影型影像显示装置，包括用于对反射镜照射要放大投影的影像光的光源部，基于来自所述光源部的光和来自外部的电信号生成所述要放大投影的影像光的影像处理部，和将来自所述影像处理部的影像光放大投影的投影光学系统，其特征在于：
所述光源部至少包括由固体发光装置构成的红色(R)固体光源、绿色(G)固体光源和蓝色(B)固体光源，并且对该各固体光源设置有各自的冷却单元，
所述各固体光源中，基于其发光特性和该冷却单元的状态控制输入的驱动电力。
2.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
对所述红色(R)固体光源设置的冷却单元的冷却特性，被设定为比对其它固体光源设置的冷却单元的冷却特性大。
3.如权利要求2所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
所述冷却单元是热导管，对所述红色(R)固体光源设置的热导管的直径被设定为比对其它固体光源设置的热导管的直径大。
4.如权利要求3所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
所述冷却单元还包括安装于所述热导管的端部的散热器，对所述红色(R)固体光源设置的热导管的端部的散热器是专用的，对其它固体光源设置的热导管的端部的散热器是共用的。
5.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
调整所述红色(R)固体光源的驱动电力，以使所述红色(R)固体光源的发光特性与所述绿色(G)固体光源和所述蓝色(B)固体光源的发光特性一致。
6.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
反复进行在输入到所述红色(R)固体光源的驱动电力达到规定值的情况下，使该驱动电力在降低规定期间之后再次上升的控制。
7.如权利要求1所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
在局部还安装有检测该装置的设置状态的姿态传感器，基于检测出的该装置的设置状态控制对所述红色(R)固体光源、所述绿色(G)固体光源和所述蓝色(B)固体光源输入的驱动电力。
8.一种投影型影像显示装置，包括用于对反射镜照射要放大投影的影像光的光源部，基于来自所述光源部的光和来自外部的电信号生成所述要放大投影的影像光的影像处理部，和将来自所述影像处理部的影像光放大投影的投影光学系统，其特征在于：
所述光源部包括由固体发光装置构成的至少红色(R)固体光源、绿色(G)固体光源和蓝色(B)固体光源，并且对该各固体光源设置有各自的冷却单元，
根据投影型影像显示装置的姿态控制对所述各固体光源输入的驱动电力。
9.如权利要求8所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
设置有姿态传感器，基于相应于投影型影像显示装置的设置状态的检测输出，控制红色(R)固体光源、绿色(G)固体光源、蓝色(B)固体光源的输入电力。
10.如权利要求8所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
所述冷却单元是热导管，对所述红色(R)固体光源设置的热导管的直径被设定为比对其它固体光源设置的热导管的直径大。
11.如权利要求10所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
所述冷却单元还包括安装于所述热导管的端部的散热器，对所述红色(R)固体光源设置的热导管的端部的散热器是专用的，对其它固体光源设置的热导管的端部的散热器是共用的。
12.如权利要求8所述的投影型影像显示装置，其特征在于：
调整所述红色(R)固体光源的驱动电力，以使所述红色(R)固体光源的发光特性与所述绿色(G)固体光源和所述蓝色(B)固体光源的发光特性一致。
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