JP2005121890A - 画像表示装置および光源の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源の高輝度化を図り、発光出力を安定化させるとともに、消費電力を低減することができる光源の温度制御方法および画像表示装置を提供する。
【解決手段】 入力される画像信号に基づいて出射する光量を変化させる固体光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂと、固体光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから出射された光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、固体光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度を制御する温度調節手段１４と、温度調節手段１４を制御する制御手段１５、１６、１８と、を備えた画像表示装置であって、制御手段１５、１６、１８が画像信号に基づいて温度調節手段１４を制御することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像表示装置および光源の温度制御方法に関する。

従来のプロジェクタ（投射型表示装置）では、その光源として、古くはハロゲンランプ、近年は高輝度高効率である高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が多く用いられてきた。放電型のランプであるＵＨＰを用いた光源は高圧の電源回路を要し、大型で重く、プロジェクタの小型軽量化の妨げになっていた。また、ハロゲンランプよりは寿命が長いものの依然短寿命である他、光源の制御（高速の点灯、消灯、変調）が略不可能で、また立ち上げに数分という長い時間を要していた。

そこで最近、新しい光源としてＬＥＤが注目されている。ＬＥＤは超小型・超軽量、長寿命である。また、駆動電流の制御によって、点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる。この点でプロジェクタの光源としても有望であり、既に小型・携帯用の小画面プロジェクタへの応用開発が始まっている。
プロジェクタの光源は一般に高輝度な光源が求められているため、ＬＥＤにおいては、高輝度を得るため、大きな電流が流されている。しかしながら、ＬＥＤに大きな電流を流して高輝度を得ようとすると、ＬＥＤの温度が発熱により上昇し、これによる発光効率の低下、さらには熱によりＬＥＤ発光部が破壊されてしまう恐れがあった。そのため、ＬＥＤを冷却するさまざまな技術が提案されてきた（例えば、特許文献１および２参照。）。
特開平６−５２９３号公報 特開２００３−５１４６号公報

上述した特許文献１においては、液体窒素などを用いてＬＥＤを強制的に冷却する構成が開示されている。また、同時に液体窒素の代わりに電子冷却装置などで冷却したエタノールなどを用いる方法も開示されている。
しかしながら、上記構成においては、ＬＥＤの温度が制御されていないため、ＬＥＤの発光効率も制御されていなかった。そのため、ＬＥＤに同じ電流を供給しても発光効率の違いにより出射される光の光量が異なる場合があった。このことは、例えば異なる色光を出射するＬＥＤの組をプロジェクタの光源として用いた場合、異なる色光のバランスを調節することが困難となり、表示される画像の質にばらつきが生じる問題があった。
また、上記構成の冷却装置は消費電力が大きくまた大型であるため、プロジェクタに適用した場合、装置の大きさ、消費電力において問題が生じる恐れがあった。

上述した特許文献２においては、画像信号（光変調信号）に基づいて偏光板などの光学素子を冷却する冷却手段を駆動する冷却制御手段を設けた画像投射装置に関する技術が開示されている。これは例えばファンなどの冷却手段の省電力化、静粛化を目的としていて、投射される画像の質の向上には寄与しないものであった。また、ファンを冷却手段として用いた場合、基本的に被冷却対象（ＬＥＤ）の温度を外気温度よりも下げることができないという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光源の高輝度化を図り、発光出力を安定化させるとともに、消費電力を低減することができる画像表示装置および光源の温度制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の画像表示装置は、入力される画像信号に基づいて出射する光量を変化させる固体光源と、固体光源から出射された光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、固体光源の温度を制御する温度調節手段と、温度調節手段を制御する制御手段と、を備えた画像表示装置であって、制御手段が画像信号に基づいて温度調節手段を制御することを特徴とする。

本発明の第２の画像表示装置は、マトリクス状に配置され、入力される画像信号に基づいて出射する色光の光量を変化させる複数の固体光源と、固体光源の温度を制御する温度調節手段と、温度調節手段を制御する制御手段と、を備えた画像表示装置であって、制御手段が画像信号に基づいて温度調節手段を制御することを特徴とする。

本発明の第１の画像表示装置および第２の画像表示装置は画像表示装置の構成が異なるだけで本発明に係る作用については略同一であるので以下にまとめて説明する。
すなわち、本発明の第１の画像表示装置および第２の画像表示装置は、上記固体光源の温度を温度調節手段により制御しているため、固体光源の温度上昇による発光効率の低下、輝度の低下を防止し、さらには固体光源の高輝度化を図ることができる。さらには表示される画像の輝度を向上させることができる。
また、画像信号に基づいて温度調節手段を制御しているため、固体光源の温度変化に遅れることなく固体光源の温度制御を行うことができる。そのため、固体光源の温度変動を最小限に軽減することができ、固体光源の発光効率、発光出力を安定化させることができる。さらには表示される画像の輝度の変動を抑えることができる。また、温度制御手段を必要に応じて駆動するため、必要以上に電力を消費することがなく、消費電力を低減することができる。
なお、本発明の第２の画像表示装置については、異なる色光を出射する固体光源ごとに温度を制御することができるので、異なる色光の発光出力が安定し、表示される画像の色バランスを安定化することができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、固体光源には、固体光源の温度を検出する温度検出手段が配置され、制御手段は温度検出手段の出力に基づいて温度調節手段を制御してもよい。
この構成によれば、固体光源の温度にも基づいて固体光源の温度調節を行っている。そのため、外気温の影響を受けることなく、より正確に固体光源温度を制御することができる。そのため、固体光源の温度変動をより軽減することができ、発光出力をより安定化することができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、温度調節手段がペルチェ素子であってもよい。
この構成によれば、ペルチェ素子に電力を供給することにより、固体光源を冷却することができるとともに、逆向きに電力を供給することで、固体光源を加熱することもできる。そのため、固体光源の温度調節をより行いやすくなり、固体光源の温度変動をより軽減することができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、制御手段が固体光源を外気温以下の温度に制御してもよい。
この構成によれば、固体光源はその温度が低いほど発光効率が高くなるため、固体光源を外気温以下の温度に制御することにより、発光効率を高め、固体光源の高輝度化を図ることができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、固体光源および温度調節手段を熱的に接続する熱輸送手段が備えられていてもよい。
この構成によれば、固体光源および温度調節手段の配置自由度を向上させることができる。例えば、温度調節手段を外気との接触が容易な位置に配置して、固体光源から輸送されてきた熱を外気に放出させやすくすることができる。また、熱輸送手段と温度調節手段との熱的接続部の面積を広くすることで、固体光源の熱を外気に放出させやすくすることができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、熱輸送手段が、熱を輸送する液媒体と、液媒体を循環させるポンプとを備え、温度調節手段との熱的接続部には、液媒体を一時的に貯溜するタンクが配置されていてもよい。
この構成によれば、例えばタンク内に温度の低い液媒体を貯溜することができるため、画像信号の急変による固体光源温度の急上昇にも、貯留した液媒体を供給することで対応することができる。そのため、固体光源の温度変動をより軽減することができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、制御部が画像信号に基づいてポンプを駆動制御してもよい。
この構成によれば、ポンプを画像信号に基づいて必要な時に駆動することができるため、ポンプを必要以上に駆動することを防止することができる。そのため、ポンプに必要以上の電力を供給する必要がなくなり、消費電力の低減を図ることができる。

上記の構成を実現するために、より具体的には、熱輸送手段には、固体光源から受け取った熱を外気に放出する放熱部が配置されていてもよい。
この構成によれば、固体光源から受け取った熱を放熱部により外気に放出しているため、温度調節手段が熱輸送手段から外気に放出させる熱量を低減することができる。そのため、温度調節手段が消費する電力を低減することができる。

本発明の光源の温度制御方法は、入力される画像信号に基づいて出射する光量を変化させる固体光源と、固体光源の温度を制御する温度調節手段と、温度調節手段を制御する制御手段と、を備えた光源の温度調節手段であって、制御手段が画像信号に基づいて前記温度調節手段を制御することを特徴とする。

すなわち、本発明の光源の温度制御方法は、上記固体光源の温度を温度調節手段により制御しているため、固体光源の発光効率の低下、輝度の低下を防止し、高輝度化を図ることができる。また、画像信号に基づいて温度調節手段を制御しているので、固体光源の発光効率、発光出力を安定化させることができる。また、温度制御手段を必要に応じて駆動するため、消費電力を低減することができる。

〔第１の実施の形態〕
以下、本発明における第１の実施の形態について図１から図３を参照して説明する。
図１は、本実施の形態におけるプロジェクタの構成を示す概略構成図である。
本実施形態に係るプロジェクタ（画像表示装置）１は、図１に示すように、３板式の液晶プロジェクタであり、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光を出射可能な光源装置（光源）１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂと、各色光の照度分布を均一化するフライアイレンズ３０と、照度分布を均一化された各色光を変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂと、変調された色光を合成しカラー画像とするクロスダイクロイックプリズム４５と、カラー画像を投射する投射レンズ５０と、から概略構成されている。

図２は、本実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、その構成が同一でＲ、Ｇ、Ｂの各色光を出射する固体光源（ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）が異なるだけなので、光源装置１０Ｒの構成について説明し、光源装置１０Ｇ、１０Ｂについては説明を省略する。
光源装置１０Ｒは、図２に示すように、色光Ｒを出射するＬＥＤ（固体光源）１１ｒと、ＬＥＤ１１ｒを載置する基板１２と、ＬＥＤ１１ｒの熱を拡散させるヒートシンク１３と、ヒートシンク１３に空気を送風するファン（温度調節手段）１４と、ファン１４の駆動回転数を制御するファン駆動回路（制御手段）１５と、ファン駆動回路１５に駆動信号を出力する冷却演算回路（制御手段）１６と、ＬＥＤ１１ｒを駆動制御するＬＥＤ駆動回路１７と、冷却演算回路１６およびＬＥＤ駆動回路１７に制御信号を出力する画像信号処理回路（制御手段）１８と、から概略構成されている。

基板１２は、例えばＣｕ、Ａｌなどの熱伝導率の高い金属材料から形成され、ＬＥＤ１１ｒとは熱的に接続されるように配置されている。ヒートシンク１３は、基板１２のＬＥＤ１１ｒが載置された面と対向する面に配置され、基板１２とヒートシンク１３との間には、熱伝導グリスなどの熱伝導材（図示せず）が配置されている。ヒートシンク１３は、基板１２を接触する面と対向する面に複数の放熱フィン１３ａが形成され、放熱性が向上されている。ファン１４は、ヒートシンク１３の放熱ファン１３ａに空気を送風できる位置に配置されている。

画像信号処理回路１８は、外部から入力された画像信号に基づき、ＬＥＤ１１ｒから出射する色光Ｒの光量を制御するＬＥＤ制御信号を、ＬＥＤ駆動回路１７に出力する。また同時に、ＬＥＤ１１ｒの温度を制御する温度制御信号を、冷却演算回路１６に出力する。冷却演算回路１６は、入力された温度制御信号に基づき、ファン１４の駆動回転数を演算し、ファン駆動信号をファン駆動回路１５に出力する。ファン駆動回路１５は、入力されたファン駆動信号に基づいてファン１４を駆動制御する。
ＬＥＤ駆動回路１７は、入力されたＬＥＤ制御信号に基づき、ＬＥＤ１１ｒに供給する電流を制御することによりＬＥＤ１１ｒから出射される色光Ｒの光量を制御する。

フライアイレンズ３０は、第１のフライアイレンズ３１および第２のフライアイレンズ３２から構成され、第１のフライアイレンズ３１が光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ側に配置され、第２のフライアイレンズ３２が液晶ライトバルブ４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ側に配置されている。
液晶ライトバルブ４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂには、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
クロスダイクロイックプリズム４５は、図１に示すように、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面４６ａ、４６ｂには誘電体多層膜からなる光反射膜（図示略）が十字状に形成されている。具体的には、貼り合わせ面４６ａには、液晶ライトバルブ４０Ｒで形成された赤色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ４０Ｇ、４０Ｂで形成された緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられ、貼り合わせ面４６ｂには、液晶ライトバルブ４０Ｂで形成された青色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ４０Ｒ、４０Ｇで形成された赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。

次に、上記の構成からなるプロジェクタ１における作用について説明する。
光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから出射された各色光Ｒ、Ｇ、Ｂは、図１に示すように、フライアイレンズ３０に入射される。各色光は、第１のフライアイレンズ３１および第２のフライアイレンズ３２を透過することで各色光の密度分布に関係なく液晶ライトバルブ４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ全面に均一な密度で照射される。
液晶ライトバルブ４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂに入射された各色光は、プロジェクタ１に入力される画像信号に基づいて変調されてクロスダイクロイックプリズム４５に向けて出射される。変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズム４５において重ね合わされてカラー画像に変換され、投射レンズ５０によってスクリーン５５に投射される。

次に、本発明に係る光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにおける作用について説明する。
光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、その作用が同一なので、光源装置１０Ｒの作用について説明し、光源装置１０Ｇ、１０Ｂについては説明を省略する。
光源装置１０Ｒにおいては、図２に示すように、まず、画像信号が画像信号処理回路１８に入力される。画像信号処理回路１８では、画像信号から表示する画像の明るさに応じてＬＥＤ１１ｒから出射する色光Ｒの光量を制御する制御信号が演算され、ＬＥＤ駆動回路１７に出力される。ＬＥＤ駆動回路１７は、入力されたＬＥＤ制御信号に基づいてＬＥＤ１１ｒに供給する電流を制御することにより、ＬＥＤ１１ｒから出射される色光Ｒの光量を制御する。
ＬＥＤ１１ｒに電流が供給され色光Ｒが出射されると、同時に熱が発生する。ＬＥＤ１１ｒにおいて発生した熱は基板１２により拡散され、基板１２からヒートシンク１３、放熱フィン１３ａに伝わり、主に放熱フィン１３ａにおいて外気に放出される。

また、画像信号処理回路１８においては、画像信号から表示する画像の明るさに応じてＬＥＤ１１ｒの温度を制御する温度制御信号が演算され、冷却演算回路１６に出力される。冷却演算回路１６は、入力された温度制御信号に基づいて、ＬＥＤ１１ｒのジャンクション温度が４０℃から６０℃の範囲内となるようなファン１４の駆動回転数を演算し、ファン１４の駆動回転数を制御するファン駆動信号をファン駆動回路１５に出力する。ファン駆動回路１５は、入力されたファン駆動信号に基づき、ファン１４に供給される駆動電流を制御することによりファン１４の駆動回転数を制御する。

ここで、例えば明るい画像の画像信号が画像信号処理回路１８に入力されると、画像信号処理回路１８は、ＬＥＤ１１ｒから出射される色光Ｒの光量を増やすＬＥＤ制御信号をＬＥＤ駆動回路１７に出力するとともに、ファン１４の駆動回転数を増やす温度制御信号を冷却演算回路１６に出力する。また、逆に暗い画像の画像信号が画像信号処理回路１８に入力されると、画像信号処理回路１８は、ＬＥＤ１１ｒから出射される色光Ｒの光量を減らすＬＥＤ制御信号をＬＥＤ駆動回路１７に出力するとともに、ファン１４の駆動回転数を減らす温度制御信号を冷却演算回路１６に出力する。

上記の構成によれば、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂのジャンクション温度がファン１４により４０℃から６０℃の範囲となるように制御しているため、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度上昇による発光効率の低下、輝度の低下を防止し、さらにはＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの高輝度化を図ることができる。
また、画像信号に基づいてファン１４の駆動回転数を制御しているため、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度変化に遅れることなくファン１４の駆動回転数の制御を行うことができる。そのため、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度変動を最小限に軽減することができ、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの発光効率、発光出力を安定化させることができる。

また、ファン１４の駆動回転数を必要に応じて制御しているため、ファン１４における電力の消費を最低限必要な量に抑えることができ、ファン１４の駆動にかかる消費電力を低減することができる。また、同時にファン１４の騒音を低下させることができる。

図３は、ＬＥＤのジャンクション温度と相対光取り出し効率との関係図である。
異なる色光を出射するＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ毎にファン１４の駆動回転数を制御しているので、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ毎に温度を制御することができる。ＬＥＤの温度（ジャンクション温度）は、図３に示すように、ＬＥＤ毎に発光効率（光取り出し効率）に与える影響が異なるため、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを別々に温度制御することで、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから出射される各色光のバランスが乱れるのを防ぐことができる。

なお、上記実施の形態のように、各光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに、それぞれ１つのＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを備えてもよいが、各光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに、それぞれＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂをアレイ状に備えてもよい。
また、光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂごとにファン１４の駆動回転数の制御を行ってもよいが、光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ一括してファン１４の駆動回転数の制御を行ってもよい。
また、光源としてＲ、Ｇ、Ｂの色光を出射するＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを用いてもよいが、白色光を出射するＬＥＤを用い、液晶ライトバルブに白色光をＲ、Ｇ、Ｂの色光に変換するカラーフィルタを配置させた構成でもよい。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明における第２の実施の形態について図４を参照して説明する。
本実施の形態におけるプロジェクタの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、光源装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図４を用いて光源装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図４は、本実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
光源装置（光源）６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂは、その構成が同一でＲ、Ｇ、Ｂの各色光を出射する固体光源（ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）が異なるだけなので、光源装置６０Ｒの構成について説明し、光源装置６０Ｇ、６０Ｂについては説明を省略する。
光源装置６０Ｒには、図４に示すように、基板１２およびヒートシンク１３の間に電子冷熱素子であるペルチェ素子（温度調節手段）６１が、冷却面が基板１２側に放熱面がヒートシンク１３側になるように配置されている。また、光源装置６０Ｒには、ペルチェ素子６１を駆動制御するペルチェ素子駆動回路（制御手段）６２と、ペルチェ素子駆動回路６２にペルチェ素子制御信号を出力する冷却演算回路（制御手段）１６′と、が備えられている。

冷却演算回路１６′は、画像信号処理回路１８から入力された温度制御信号に基づき、ＬＥＤ１１ｒのジャンクション温度が４０℃から６０℃の範囲内となるような、ファン１４の駆動回転数およびペルチェ素子６１の駆動電圧を算出し、ファン駆動信号をファン駆動回路１５に、ペルチェ素子駆動信号をペルチェ素子駆動回路６２に出力する。
ペルチェ素子駆動回路６２は、入力されたペルチェ素子駆動信号に基づき、ペルチェ素子６１に供給される電流を制御する。

次に、本発明に係る光源装置６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂにおける作用について説明する。
光源装置６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂは、その作用が同一なので、光源装置６０Ｒの作用について説明し、光源装置６０Ｇ、６０Ｂについては説明を省略する。
光源装置６０Ｒにおいては、図４に示すように、まず、画像信号が画像信号処理回路１８に入力される。画像信号処理回路１８では、画像信号から表示する画像の明るさに応じてＬＥＤ１１ｒの温度を制御する温度制御信号が演算され、冷却演算回路１６′に出力される。
冷却演算回路１６′は、入力された温度制御信号に基づいて、ＬＥＤ１１ｒのジャンクション温度が４０℃から６０℃の範囲内となるようなファン１４の駆動回転数およびペルチェ素子６１の熱輸送量を算出する。そしてファン１４の駆動回転数を制御するファン駆動信号をファン駆動回路１５に出力し、ペルチェ素子６１の熱輸送量を制御するペルチェ素子駆動信号をペルチェ素子駆動回路６２に出力する。ペルチェ素子駆動回路６２は、入力されたペルチェ素子駆動信号に基づき、ペルチェ素子６１に供給される駆動電流を制御することによりペルチェ素子６１による基板１２からヒートシンク１３への熱輸送量を制御する。
また、ＬＥＤ１１ｒの温度が逆に下がりすぎたときには、ペルチェ素子６１へ供給される駆動電流を逆向きにすることで、ヒートシンク１３から基板１２を介してＬＥＤ１１ｒへ熱を供給し、ＬＥＤ１１ｒの温度を上げることができる。

ここで、例えば明るい画像の画像信号が画像信号処理回路１８に入力されると、画像信号処理回路１８は、ＬＥＤ１１ｒから出射される色光Ｒの光量を増やすＬＥＤ制御信号をＬＥＤ駆動回路１７に出力する。それと同時に、ファン１４の駆動回転数を増やし、ペルチェ素子６１の熱輸送量を増やす温度制御信号を冷却演算回路１６に出力する。
また、逆に暗い画像の画像信号が画像信号処理回路１８に入力されると、画像信号処理回路１８は、ＬＥＤ１１ｒから出射される色光Ｒの光量を減らすＬＥＤ制御信号をＬＥＤ駆動回路１７に出力する。それと同時に、ファン１４の駆動回転数を減らし、ペルチェ素子６１の熱輸送量を減らす温度制御信号を冷却演算回路１６に出力する。

上記の構成によれば、ペルチェ素子６１に電力を供給することにより、基板１２を介してＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを冷却できるとともに、逆向きに電力を供給することで、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを加熱することもできる。そのため、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度を４０℃から６０℃の間に制御しやすくなり、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度変動をより軽減することができる。
また、ペルチェ素子６１を用いたことにより、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度を外気温よりも低い温度に制御することができ、より発光効率の高い領域で使用することができるとともに、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂに供給できる電流を増やすことができ、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂをより高輝度化することができる。

また、ペルチェ素子６１の駆動電流を必要に応じて制御しているため、ペルチェ素子６１における電力の消費を最低限必要な量に抑えることができ、ペルチェ素子６１の駆動にかかる消費電力を低減することができる。
ペルチェ素子６１およびファン１４を同時に用いることにより、ペルチェ素子６１およびファン１４を別々に用いた時と比較して、それぞれの消費電力を低減することができる。

〔第３の実施の形態〕
次に、本発明における第２の実施の形態について図５を参照して説明する。
本実施の形態におけるプロジェクタの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、光源装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図５を用いて光源装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図５は、本実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
光源装置（光源）７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、その構成が同一でＲ、Ｇ、Ｂの各色光を出射する固体光源（ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）が異なるだけなので、光源装置７０Ｒの構成について説明し、光源装置７０Ｇ、７０Ｂについては説明を省略する。
光源装置７０Ｒは、図５に示すように、ＬＥＤ１１ｒを載置し、その内部に冷却液（液媒体）を流過させる液冷ヒートシンク７１と、冷却液を一定流量で循環させるマイクロポンプ（ポンプ）７２と、冷却液を貯留するリザーブタンク７３と、冷却液が循環する循環流路（熱輸送手段）７４と、リザーブタンク７３と熱的に接続されたペルチェ素子（温度調節手段）７５と、ペルチェ素子７５と熱的に接続されたペルチェ素子用ヒートシンク７６と、ペルチェ素子７５を駆動制御するペルチェ素子駆動回路（制御手段）７７と、ペルチェ素子駆動回路７７に制御信号を出力する冷却演算回路（制御手段）７８と、を備えている。

液冷ヒートシンク７１とマイクロポンプ７２とリザーブタンク７３とは循環流路７４により冷却液が循環可能に接続されている。リザーブタンク７３にはペルチェ素子７５の吸熱面が熱的に接続され、ペルチェ素子７５の放熱面にはペルチェ素子用ヒートシンク７６が熱的に接続されている。
冷却液としては、例えばエタノール水溶液、エチレングリコール、シリコンオイルなど、凍結し難く光源装置を腐食させない液体を用いることができる。

冷却演算回路７８は、画像信号処理回路１８から入力された温度制御信号に基づき、ＬＥＤ１１ｒのジャンクション温度が４０℃から６０℃の範囲内となるような、ペルチェ素子７５の駆動電圧を算出し、ペルチェ素子駆動信号をペルチェ素子駆動回路７７に出力する。
ペルチェ素子駆動回路７７は、入力されたペルチェ素子駆動信号に基づき、ペルチェ素子７５に供給される電流を制御する。

次に、本発明に係る光源装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂにおける作用について説明する。
光源装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、その作用が同一なので、光源装置７０Ｒの作用について説明し、光源装置７０Ｇ、７０Ｂについては説明を省略する。
光源装置７０Ｒにおいては、図５に示すように、まず、画像信号が画像信号処理回路１８に入力される。画像信号処理回路１８では、画像信号から表示する画像の明るさに応じてＬＥＤ１１ｒの温度を制御する温度制御信号が演算され、冷却演算回路７８に出力される。
冷却演算回路７８は、入力された温度制御信号に基づいて、ＬＥＤ１１ｒのジャンクション温度が４０℃から６０℃の範囲内となるようなペルチェ素子７５の熱輸送量を算出する。そしてペルチェ素子７５の熱輸送量を制御するペルチェ素子駆動信号をペルチェ素子駆動回路７７に出力する。ペルチェ素子駆動回路７７は、入力されたペルチェ素子駆動信号に基づき、ペルチェ素子７５に供給される駆動電流を制御することによりペルチェ素子６１による冷却液からペルチェ素子用ヒートシンク７６への熱輸送量を制御する。

リザーブタンク７３内の冷却液は、ペルチェ素子７５により熱を奪われその温度を下げられる。温度の下がった冷却液はマイクロポンプ７２により循環流路７４内を流れ、液冷ヒートシンク７１に流入する。液冷ヒートシンク７１に流入した冷却液はＬＥＤ１１ｒから熱を奪いその温度を下げ、自らの温度は上昇する。温度の上昇した冷却液は、液冷ヒートシンク７１から流出し、マイクロポンプ７２を経由して再びリザーブタンク７３に流入する。
ペルチェ素子７５により冷却液から奪われた熱は、ペルチェ素子用ヒートシンク７６に放出拡散され、ペルチェ素子用ヒートシンク７６から外気に放出される。

ここで、例えば明るい画像の画像信号が画像信号処理回路１８に入力されると、画像信号処理回路１８は、ＬＥＤ１１ｒから出射される色光Ｒの光量を増やすＬＥＤ制御信号をＬＥＤ駆動回路１７に出力する。それと同時に、ペルチェ素子７５の熱輸送量を増やす温度制御信号を冷却演算回路７８に出力する。ペルチェ素子７５の熱輸送量が増えると、冷却液から奪われる熱量が増加し、ＬＥＤ１１ｒからより多くの熱を奪いＬＥＤ１１ｒの温度上昇を防止することができる。
また、逆に暗い画像の画像信号が画像信号処理回路１８に入力されると、画像信号処理回路１８は、ＬＥＤ１１ｒから出射される色光Ｒの光量を減らすＬＥＤ制御信号をＬＥＤ駆動回路１７に出力する。それと同時に、ペルチェ素子７５の熱輸送量を減らす温度制御信号を冷却演算回路７８に出力する。ペルチェ素子７５の熱輸送量が減ると、冷却液から奪われる熱量が減少し、ＬＥＤ１１ｒから奪う熱量が減りＬＥＤ１１ｒの温度低下を防止することができる。

上記の構成によれば、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂとペルチェ素子７５とを冷媒が循環する循環流路７４により熱的に接続したので、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂとペルチェ素子７５との配置自由度を向上させることができる。そのため、光源装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂをより小型化するのに好適である。
また、ペルチェ素子７５およびペルチェ素子用ヒートシンク７６を外気との接触が容易な位置に配置して、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから輸送されてきた熱を外気に放出させやすくすることができる。

ペルチェ素子７５と冷却液との熱交換部にリザーブタンク７３と配置しているので、熱交換面を広くすることができ、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂで発生した熱をより多く外気に放出させやすくすることができる。
また、リザーブタンク７３内に温度の低い冷却液を貯留することができるので、画像信号の急変によるＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ温度の急上昇にも、貯留した冷却液を供給することで対応することができる。そのため、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度変動をより軽減することができる。

〔第４の実施の形態〕
次に、本発明における第４の実施の形態について図６を参照して説明する。
本実施の形態におけるプロジェクタの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、光源装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図６を用いて光源装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図６は、本実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
光源装置（光源）８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂは、その構成が同一でＲ、Ｇ、Ｂの各色光を出射する固体光源（ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）が異なるだけなので、光源装置８０Ｒの構成について説明し、光源装置８０Ｇ、８０Ｂについては説明を省略する。
光源装置８０Ｒには、図６に示すように、ＬＥＤ１１ｒのジャンクション温度を計測する温度センサ（温度検出手段）８１がＬＥＤ１１ｒに配置されている。なお、温度センサ８１はＬＥＤ１１ｒに直接接触して配置してもよいが、ＬＥＤ１１ｒの近傍に配置して、そのジャンクション温度からＬＥＤ１１ｒの温度を推定してもよい。
また、光源装置８０Ｒには、温度センサ８１の出力と画像信号処理回路１８の温度制御信号とに基づきペルチェ素子駆動回路７７にペルチェ素子制御信号を出力する冷却演算回路（制御手段）８２が備えられている。

次に、本発明に係る光源装置８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂにおける作用について説明する。
光源装置８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂは、その作用が同一なので、光源装置８０Ｒの作用について説明し、光源装置８０Ｇ、８０Ｂについては説明を省略する。
光源装置８０Ｒにおいては、図６に示すように、まず、画像信号が画像信号処理回路１８に入力される。画像信号処理回路１８では、画像信号から表示する画像の明るさに応じてＬＥＤ１１ｒの温度を制御する温度制御信号が演算され、冷却演算回路８２に出力される。
冷却演算回路８２は、入力された温度制御信号および温度センサ８１の出力に基づいて、ＬＥＤ１１ｒのジャンクション温度が４０℃から６０℃の範囲内となるようなペルチェ素子７５の駆動電圧を算出する。そしてペルチェ素子７５の熱輸送量を制御するペルチェ素子駆動信号をペルチェ素子駆動回路７７に出力する。
以後の作用は第３の実施の形態と同様であるため、図６を示してその説明を省略する。

上記の構成によれば、温度センサ８１により測定したＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度にも基づいてＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度制御を行っている。そのため、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度が外気温の影響を受けて変動しても、その温度変動を検出してＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度制御を行うことができる。つまり、外気温の影響を受けることなく、より正確にＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度を制御することができる。そのため、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの温度変動をより軽減することができ、発光出力をより安定化することができる。

〔第５の実施の形態〕
次に、本発明における第５の実施の形態について図７を参照して説明する。
本実施の形態のプロジェクタの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、光源装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図７を用いて光源装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図７は、本実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
光源装置（光源）９０Ｒ、９０Ｇ、９０Ｂは、その構成が同一でＲ、Ｇ、Ｂの各色光を出射する固体光源（ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）が異なるだけなので、光源装置９０Ｒの構成について説明し、光源装置９０Ｇ、９０Ｂについては説明を省略する。
光源装置９０Ｒには、図７に示すように、循環流路７４のマイクロポンプ７２とヒートシンク７３との間に冷却液放熱用ヒートシンク（放熱部）９１が配置され、ペルチェ素子用ヒートシンク７６に外気を送風するファン（温度調節手段）９２が配置されている。
また、光源装置９０Ｒには、ファン９２の駆動回転数を制御するファン駆動回路（制御手段）９３と、ペルチェ素子駆動回路７７およびファン駆動回路９３にペルチェ素子制御信号およびファン制御信号を出力する冷却演算回路（制御手段）９４と、が備えられている。

次に、本発明に係る光源装置９０Ｒ、９０Ｇ、９０Ｂにおける作用について説明する。
光源装置９０Ｒ、９０Ｇ、９０Ｂは、その作用が同一なので、光源装置９０Ｒの作用について説明し、光源装置９０Ｇ、９０Ｂについては説明を省略する。
光源装置９０Ｒにおいては、図７に示すように、まず、画像信号が画像信号処理回路１８に入力される。画像信号処理回路１８では、画像信号から表示する画像の明るさに応じてＬＥＤ１１ｒの温度を制御する温度制御信号が演算され、冷却演算回路９４に出力される。
冷却演算回路９４は、入力された温度制御信号に基づいて、ＬＥＤ１１ｒのジャンクション温度が４０℃から６０℃の範囲内となるようなペルチェ素子７５の熱輸送量およびファン９２の駆動回転数を算出する。そしてペルチェ素子７５の熱輸送量を制御するペルチェ素子駆動信号をペルチェ素子駆動回路７７に出力し、ファン９２の駆動回転数を制御するファン駆動信号をファン駆動回路９３に出力する。

ペルチェ素子駆動回路７７は、入力されたペルチェ素子駆動信号に基づき、ペルチェ素子７５に供給される駆動電流を制御することによりリザーブタンク７３内の冷却液を冷却、制御する。冷却された冷却液は、ＬＥＤ１１ｒから熱を奪いその温度を上げて冷却液放熱用ヒートシンク９１に流入する。冷却液放熱用ヒートシンク９１において、冷却液はＬＥＤ１１ｒから奪った熱の一部を外気に放出する。その後、冷却液は再びリザーブタンク７３に流入する。

ファン駆動回路９３は、入力されたファン駆動信号に基づき、ファン９２に供給される駆動電流を制御することによりファン９２の駆動回転数を制御し、ペルチェ素子用ヒートシンク７６に送風される風量を制御する。
ペルチェ素子７５によりペルチェ素子用ヒートシンク７６に移動した熱は、ペルチェ素子用ヒートシンク７６に吹き付けられる外気に放出される。

上記の構成によれば、冷却液は、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから受け取った熱を冷却液放熱用ヒートシンク９１により外気に放出しているため、ペルチェ素子７５画冷却液から外気に放出させる熱量を低減することができる。そのため、ペルチェ素子７５が消費する電力を低減することができる。

ファン９２を備えているため、ペルチェ素子用ヒートシンク７６の小型化を図ることができ、ペルチェ素子７６の冷却レベルを向上させることができる。または、ペルチェ素子７６の駆動消費電力を削減することができる。

なお、冷却液放熱用ヒートシンク９１に送風手段を配置せず放熱のみで冷却液を冷却してもよいが、冷却液放熱用ヒートシンク９１にファンを配置して、外気を冷却液放熱用ヒートシンク９１に吹き付けて積極的に冷却してもよい。

〔第６の実施の形態〕
次に、本発明における第６の実施形態について図８を参照して説明する。
本実施の形態におけるプロジェクタの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、光源装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図８を用いて光源装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図８は、本実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。
光源装置（光源）１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは、その構成が同一でＲ、Ｇ、Ｂの各色光を出射する固体光源（ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）が異なるだけなので、光源装置１００Ｒの構成について説明し、光源装置１００Ｇ、１００Ｂについては説明を省略する。
光源装置１００Ｒには、図８に示すように、循環流路７４には冷却液の流量を可変制御することができるマイクロポンプ（ポンプ）１０１が配置されている。
また、光源装置１００Ｒには、マイクロポンプ１０１の流量を制御するポンプ駆動回路１０２と、ペルチェ素子駆動回路７７、ファン駆動回路９３およびポンプ駆動回路１０２にペルチェ素子制御信号、ファン制御信号およびポンプ制御信号を出力する冷却演算回路１０３と、が備えられている。

次に、本発明に係る光源装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂにおける作用について説明する。
光源装置１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂは、その作用が同一なので、光源装置１００Ｒの作用について説明し、光源装置１００Ｇ、１００Ｂについては説明を省略する。
光源装置１００Ｒにおいては、図８に示すように、まず、画像信号が画像信号処理回路１８に入力される。画像信号処理回路１８では、画像信号から表示する画像の明るさに応じてＬＥＤ１１ｒの温度を制御する温度制御信号が演算され、冷却演算回路１０３に出力される。
冷却演算回路１０３は、入力された温度制御信号に基づいて、ＬＥＤ１１ｒのジャンクション温度が４０℃から６０℃の範囲内となるようなペルチェ素子７５の熱輸送量、ファン９２の駆動回転数およびマイクロポンプ１０１の冷却液流量を算出する。そしてペルチェ素子７５の熱輸送量を制御するペルチェ素子駆動信号をペルチェ素子駆動回路７７に出力し、ファン９２の駆動回転数を制御するファン駆動信号をファン駆動回路９３に出力し、マイクロポンプ１０１の冷却液流量を制御するポンプ駆動信号をポンプ駆動回路１０２に出力する。

ポンプ駆動回路１０２は、入力されたポンプ駆動信号に基づいてマイクロポンプ１０１に供給する電流を制御して冷却液流量を制御する。
ペルチェ素子７５などの作用は第５の実施の形態と同様であるので、図８を示しその説明を省略する。

ここで、例えば明るい画像の画像信号が画像信号処理回路１８に入力されると、画像信号処理回路１８は、ＬＥＤ１１ｒから出射される色光Ｒの光量を増やすＬＥＤ制御信号をＬＥＤ駆動回路１７に出力する。それと同時に、ペルチェ素子７５の熱輸送量およびマイクロポンプ１０１の冷却液流量を増やす温度制御信号を冷却演算回路１０３に出力する。マイクロポンプ１０１の冷却液流量が増えると、ＬＥＤ１１ｒから冷却液に移動する単位時間当たりの熱量が増加し、ＬＥＤ１１ｒの温度上昇を防止することができる。
また、逆に暗い画像の画像信号が画像信号処理回路１８に入力されると、画像信号処理回路１８は、ＬＥＤ１１ｒから出射される色光Ｒの光量を減らすＬＥＤ制御信号をＬＥＤ駆動回路１７に出力する。それと同時に、ペルチェ素子７５の熱輸送量およびマイクロポンプ１０１の冷却液流量を減らす温度制御信号を冷却演算回路１０３に出力する。マイクロポンプ１０１の冷却液流量が減ると、ＬＥＤ１１ｒから冷却液に移動する単位時間当たりの熱量が減少し、ＬＥＤ１１ｒの温度低下を防止することができる。

上記の構成によれば、マイクロポンプ１０１を画像信号に基づいて必要な時に駆動することができるため、表示する画像が暗くＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから発生する熱が少なくなるときには、冷却液の循環流量を少なくしてマイクロポンプ１０１の消費電力を低減することができる。そのため、マイクロポンプ１０１に必要以上の電力を供給する必要がなくなり、消費電力の低減を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明をプロジェクタに適応して説明したが、この発明はプロジェクタに限られることなく、バックライト式の投射装置、ＬＥＤをマトリクス状に配置した電光掲示板など、その他各種の画像表示装置に適応できるものである。

本発明に係る第１の実施の形態におけるプロジェクタの構成を示す概略構成図である。 第１の実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。 ＬＥＤのジャンクション温度と相対光取り出し効率との関係図である。 第２の実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。 第５の実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。 第６の実施の形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１・・・プロジェクタ（画像表示装置）、 １０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ、６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂ、７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂ、８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂ、９０Ｒ、９０Ｇ、９０Ｂ、１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ・・・光源装置（光源）、 １１ｒ、１１ｇ、１１ｂ・・・ＬＥＤ（固体光源）、 １４、９２・・・ファン（温度調節手段）、 １５、９３・・・ファン駆動回路（制御手段）、 １６、１６′、７８、８２、９３・・・冷却演算回路（制御手段）、 １８・・・画像信号処理回路（制御手段）、 ４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂ・・・液晶ライトバルブ（光変調装置）、 ６１、７５・・・ペルチェ素子（温度調節手段）、 ６２、７７・・・ペルチェ素子駆動回路（制御手段）、 ７２、１０１・・・マイクロポンプ（ポンプ）、 ７４・・・循環流路（熱輸送手段）、 ８１・・・温度センサ（温度検出手段）、 ９１・・・冷却液放熱用ヒートシンク（放熱部）

Claims (10)

1. 入力される画像信号に基づいて出射する光量を変化させる固体光源と、該固体光源から出射された光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、前記固体光源の温度を制御する温度調節手段と、該温度調節手段を制御する制御手段と、を備えた画像表示装置であって、
   前記制御手段が、前記画像信号に基づいて前記温度調節手段を制御することを特徴とする画像表示装置。
2. マトリクス状に配置され、入力される画像信号に基づいて出射する色光の光量を変化させる複数の固体光源と、前記固体光源の温度を制御する温度調節手段と、該温度調節手段を制御する制御手段と、を備えた画像表示装置であって、
   前記制御手段が、前記画像信号に基づいて前記温度調節手段を制御することを特徴とする画像表示装置。
3. 前記固体光源には、該固体光源の温度を検出する温度検出手段が配置され、
   前記制御手段は、前記温度検出手段の出力に基づいて前記温度調節手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記温度調節手段が、ペルチェ素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像表示装置。
5. 前記制御手段が、前記固体光源を外気温以下の温度に制御することを特徴とする請求項４記載の画像表示装置。
6. 前記固体光源および前記温度調節手段を熱的に接続する熱輸送手段が備えられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像表示装置。
7. 前記熱輸送手段が、熱を輸送する液媒体と、該液媒体を循環させるポンプとを備え、
   前記温度調節手段との熱的接続部には、液媒体を一時的に貯溜するタンクが配置されていることを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
8. 前記制御部が、前記画像信号に基づいて前記ポンプを駆動制御することを特徴とする請求項７記載の画像表示装置。
9. 前記熱輸送手段には、前記固体光源から受け取った熱を外気に放出する放熱部が配置されていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の画像表示装置。
10. 入力される画像信号に基づいて出射する光量を変化させる固体光源と、該固体光源の温度を制御する温度調節手段と、該温度調節手段を制御する制御手段と、を備えた光源の温度調節手段であって、
    前記制御手段が、前記画像信号に基づいて前記温度調節手段を制御することを特徴とする光源の温度制御方法。

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