JP2014112124A - Light source device and projection display device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、光源装置に関し、特に投写型表示装置に使用される光源装置に関する。 The present disclosure relates to a light source device, and more particularly to a light source device used in a projection display device.
従来、投写型表示装置の光源装置として、高圧水銀ランプを使っているものが主流であったが、近年、特許文献1に開示されているようにレーザダイオードから発する光により蛍光体を励起し、蛍光体から蛍光発光した光を利用したものが開発されてきている。
Conventionally, as a light source device of a projection display device, one using a high-pressure mercury lamp has been mainstream, but recently, as disclosed in
しかしながら、レーザダイオードには、その動作温度範囲が設けられており、動作温度範囲の下限より低い温度環境で起動するようにした場合、起動できたとしてもレーザダイオードに不所望な影響を与える虞があった。 However, the operating temperature range of the laser diode is provided, and if it is started in a temperature environment lower than the lower limit of the operating temperature range, even if it can be started, there is a possibility that the laser diode may be undesirably affected. there were.
本開示は、レーザダイオードの動作温度の下限値よりも低い温度の環境においても、適切にレーザダイオードを起動出来るようにした光源装置を提供する。 The present disclosure provides a light source device capable of appropriately starting a laser diode even in an environment having a temperature lower than the lower limit value of the operating temperature of the laser diode.
本開示における光源装置は、第1の下限動作温度を有する第1の発光素子と、第1の発光素子の温度を検出する温度検出手段と、第1の発光素子を加熱する加熱手段と、温度検出手段からの温度情報が入力され、第1の発光素子の温度を測定する温度測定手段、及び制御手段とを備える。制御手段は、温度測定手段により第1の発光素子の温度が第1の下限値より低いと判断されると、加熱手段によって第1の発光素子の温度を第1の下限動作温度以上に上昇せしめてから第1の発光素子を駆動する。 The light source device according to the present disclosure includes a first light emitting element having a first lower limit operating temperature, a temperature detecting unit that detects a temperature of the first light emitting element, a heating unit that heats the first light emitting element, and a temperature. Temperature information from the detecting means is input, and temperature measuring means for measuring the temperature of the first light emitting element and control means are provided. When the temperature measuring means determines that the temperature of the first light emitting element is lower than the first lower limit value, the control means causes the heating means to raise the temperature of the first light emitting element to the first lower limit operating temperature or higher. After that, the first light emitting element is driven.
本開示によれば、レーザダイオード等の発光素子が下限動作温度より低い温度の環境にあっても、下限動作温度になってから作動開始させることができるので、発光素子が損傷を受ける虞がなく、発光素子の寿命、ひいてはそれを使用する光源装置、及び光源装置を使用した表示装置の信頼性の向上に寄与できる。 According to the present disclosure, even if a light emitting element such as a laser diode is in an environment where the temperature is lower than the lower limit operating temperature, the light emitting element can be started after the lower limit operating temperature is reached. It is possible to contribute to the improvement of the lifetime of the light emitting element, and consequently the reliability of the light source device using the light emitting device and the display device using the light source device.
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施の形態1)
以下、図1〜図5を用いて、実施の形態1を説明する。
The inventor provides the accompanying drawings and the following description in order for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and is not intended to limit the subject matter described in the claims. Absent.
(Embodiment 1)
The first embodiment will be described below with reference to FIGS.
図1は実施の形態にかかる光源装置を使用した投写型表示装置100の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
図1において、1は励起用の青色光を発光するレーザダイオード(LD)であって、これら励起用のレーザダイオード1は複数個マトリックス形状にホルダー2に配置され励起光源を構成する。ホルダー2は熱伝導性の優れた材料から形成され、その背面には冷却モジュール3が配設される。
In FIG. 1,
4は前記ホルダー2に配設された温度センサであって、この温度センサ4によってレーザダイオード1の温度の検出を行う。温度センサ4としては、例えばサーミスタ等の温度検出素子が使用できる。
5はレーザダイオード1の励起光(青色光)を平行化してなるコリメータレンズ、6はコリメータレンズ5から出力される青色光を集光する集光レンズである。7は集光レンズ6から出射される青色の励起光が入射され、それを平行光に変換するレンズである。
レンズ7から出射された励起用の青色光は、青色光を透過し緑色光を反射するダイクロイックミラー8を通過し、一対の凸レンズ9a、9bからなる集光/平行化レンズ9に入射する。
The excitation blue light emitted from the
集光/平行化レンズ9に入射された青色光は、図2にその詳細を示す蛍光体ホイール装置10の蛍光体ホイール101に環状に塗布され蛍光体層として形成された緑色蛍光体102に図3に示されるように集光され、緑色蛍光体102を励起する。蛍光体ホイール装置10はモータ103によって蛍光体ホイール101を回転駆動するようになっている。これによって蛍光体はそこに集光される青色の励起光による焼付が防止される。
The blue light incident on the condensing / collimating
尚、図2(b)は図2(a)の平面図においてA−A’線で緑色蛍光体102を断面した側面図である。
2B is a side view of the
励起光によって励起され蛍光体ホイール101の緑色蛍光体102から発光される緑色光は、集光/平行化レンズ9に入射し平行化されてダイクロイックミラー8に出射される。
The green light that is excited by the excitation light and emitted from the
ダイクロイックミラー8は、集光/平行化レンズ7からの緑色光を反射し、緑色を透過し赤色を反射するダイクロイックミラー12に緑色光を出射する。
The
13は一対の凸レンズ13a、13bから構成される平行化レンズ、14は平行化レンズ13に対抗配置された赤色光を発光する赤色LED(発光ダイオード)である。赤色LED14からの赤色光は平行化レンズ13で平行化されてダイクロイックミラー12に対して出射される。
平行化レンズ13から出射される赤色光はダイクロイックミラー12で反射されて、赤色光と緑色光を透過し青色光を反射するダイクロイックミラー15に入射する。
The red light emitted from the
16は一対の凸レンズ16a、16bから構成される平行化レンズ、17は平行化レンズ16に対抗配置され青色光を発光する青色LED(発光ダイオード)である。青色LED17からの青色光は平行化レンズ16で平行化されてダイクロイックミラー15に対して出射される。
このようにして、蛍光体ホイール装置10からの緑色光はダイクロイックミラー8で反射された後、ダイクロイックミラー12、15を通過して集光レンズ18に入射する。赤色LED14から出射され赤色光はダイクロイックミラー12で反射されてダイクロイックミラー15を通過し集光レンズ18に入射する。青色LED17から出射された青色光はダイクロイックミラー15で反射され集光レンズ18に入射される。
In this manner, the green light from the
集光レンズ18は緑色光、赤色光、青色光を集光してロッドインテグレータ19の一端面に出射する。ロッドインテグレータ19の他端面から出射される出射光はリレーレンズ20、21を通過して全反射ミラー22に出射される。
The
全反射ミラー22で反射された光はレンズ23を通過してDMD(Digital Mirror Device)24に入射される。DMD24は入射される光を映像信号で変調しレンズ23を通して投写レンズ25に対して出射する。投写レンズ25は、入射された光を図示しないスクリーンに拡大投写する。
The light reflected by the
図4は本実施の形態における投写型表示装置の要部回路ブロック図を示しており、外部の映像ソース(例えばパーソナルコンピュータ)からの映像信号は入力端子30に入力され映像信号処理回路31に供給される。
FIG. 4 is a principal circuit block diagram of the projection display apparatus according to the present embodiment. A video signal from an external video source (for example, a personal computer) is input to the
32はマイクロコンピュータ(CPU)であって、各種の制御を行う。映像信号処理回路31はCPU32の制御のもとで入力される映像信号のスケーリング処理等の映像処理を行い、DMD24を駆動するDMD駆動回路33に駆動信号を出力する。DMD駆動回路33は、映像信号処理回路31からの駆動用映像信号を受けてDMD24を制御し、これによって光源からの光が映像信号に応じて変調され、その変調された映像光が投写レンズ25からスクリーン(図示せず)に投映される。
34はCPU32によってオンやシャットダウン制御される電源回路であって、この電源回路34から投写型表示装置の各回路ブロックに対して電源が供給される。
A power circuit 34 is controlled to be turned on or shut down by the
35はレーザダイオード駆動回路であり、CPU32によって制御され、レーザダイオード1を発光駆動する。36はレーザダイオード駆動検出部であり、レーザダイオード1の発光駆動状態を検出し、その検出出力をCPU32に供給する。
A laser
37はレーザダイオード温度検出部であり、温度センサ4で得られる温度値を検出し、その検出値をデジタル信号に変換してCPU32に供給する。
A laser
38はLED駆動回路であり、CPU32の制御によって赤色LED14及び青色LED17を発光駆動する。39はLED駆動検出部であって、赤色LED14及び青色LED17の発光駆動状態を検出し、その検出出力をCPU32に供給する。
尚、図2のブロック図では図示していないが、蛍光体ホイール装置の駆動制御やその他の制御もCPU32が行う。
Although not shown in the block diagram of FIG. 2, the
次に、図5のフローチャートを参照しつつ、低温時における投写型表示装置のCPUによる制御動作の説明をする。 Next, the control operation by the CPU of the projection display device at a low temperature will be described with reference to the flowchart of FIG.
投写型表示装置の電源が投入されると(S1)、CPU32はレーザダイオード温度検出部37から得られる温度情報からレーザダイオード1の温度を測定し、低温駆動保証下限値(S/D閾値)より低いかどうかの判断をする(S2)。
When the power of the projection display device is turned on (S1), the
このS/D(シャットダウン)閾値とは、電源投入後、投写型表示装置が所定時間T内に投映開始可能にすることができる気温(または、投写型表示装置の温度)である。本実施の形態では、S/D閾値はマイナス2度(−2℃)であって、気温がマイナス2度までならば、後述する加熱動作により所定の時間T内で投写可能な状態にすることができることを保証する。本実施の形態ではこの所定時間Tは5分に設定されている。 The S / D (shutdown) threshold is an air temperature (or a temperature of the projection display device) at which the projection display apparatus can start projection within a predetermined time T after the power is turned on. In the present embodiment, the S / D threshold value is minus 2 degrees (-2 ° C.), and if the temperature is up to minus 2 degrees, the heating operation described later enables projection within a predetermined time T. Guarantee that you can. In the present embodiment, the predetermined time T is set to 5 minutes.
ステップ2(S2)において、レーザダイオード1の温度がS/D閾値(−2℃)以上であると、次のステップ3に進む。
In step 2 (S2), if the temperature of the
ステップ3(S3)では、レーザダイオード温度検出部37から得られる温度情報からレーザダイオード1の温度を測定し、レーザダイオード1がメーカーの仕様で定められている動作温度の下限値(W−up閾値)以下であるかの判断がなされる。本実施の形態で使用されるレーザダイオード1の動作温度範囲は、下限動作温度の値が0℃で、上限動作温度の値が60℃となっている。レーザダイオードをこの動作温度範囲外で使用すると、レーザダイオードを破損する虞があるので、この範囲内にて使用する必要がある。
In step 3 (S3), the temperature of the
ステップ3(S3)でレーザダイオードの温度が0℃以上であると判断されると、ステップ4(S4)でCPU32はレーザダイオード1、及び赤色LED14、青色LED17を駆動し点灯動作を終了する。
If it is determined in step 3 (S3) that the temperature of the laser diode is 0 ° C. or higher, in step 4 (S4), the
ステップ2(S2)にて、レーザダイオード1の温度がS/D閾値(−2℃)より低いと判断されれば、次のステップ5に進む。
If it is determined in step 2 (S2) that the temperature of the
ステップ5(S5)では、レーザダイオード1の温度がS/D閾値(−2℃)より低くいため、後述するLEDによる加熱動作によって5分以内にレーザダイオードを点灯駆動可能な温度にすることができないので、投写型表示装置のキャビネットの設けた警告表示用のLEDを点灯させ、ユーザに対し5分以内に点灯状態にならない旨を通知し、投写型表示装置の電源をシャットダウンする(S6)。
In step 5 (S5), since the temperature of the
ステップ3(S3)において、レーザダイオード温度検出部37から得られる温度情報からレーザダイオード1の温度を測定し、励起用のレーザダイオード1の温度が動作温度の下限値(W−up閾値)である0℃より低いと判断されると、ステップ7(S7)のウォームアップ(Warm−up)動作を行う。本実施の形態におけるウォームアップ動作は、赤色LED14と青色LED17を駆動し、これらLEDを発光させる動作であり、この発光時にLEDから発熱する輻射熱によって投写型表示装置内の空気や、装置自体が加熱され、この結果、レーザダイオード1も加熱される。LEDの下限動作温度の値はマイナス20度(−20℃)とレーザダイオードよりも低く、マイナス2度であっても動作をさせることができる。
In step 3 (S3), the temperature of the
ウォームアップ動作が開始されると、その動作がどれくらいの時間その動作が行われているかが計測され(S8)、ウォームアップ動作が5分より長く継続していると判断されれば、何らかの原因で電源オンから5分以内に投写可能な状態にできないと判断し、S/D閾値より低い場合と同様の扱い、すなわち、ステップ5(S5)で警告表示を行い、ステップ6(S6)で電源のシャットダウンを行う。 When the warm-up operation is started, it is measured how long the operation has been performed (S8), and if it is determined that the warm-up operation has continued for more than 5 minutes, for some reason It is determined that projection is not possible within 5 minutes after the power is turned on, and the same treatment as that when the threshold is lower than the S / D threshold is performed, that is, a warning is displayed in step 5 (S5), and the power is turned on in step 6 (S6). Shut down.
ステップ8(S8)において、ウォームアップ動作が5分以下であると判断されれば、ステップ9(S9)にてレーザダイオード1の温度が下限動作温度である0℃より低いかどうかの判断がなされる。このステップ9(S9)で下限動作温度より低ければ、ステップ7(S7)のウォームアップ動作に戻り、ウォームアップ動作が継続される。
If it is determined in step 8 (S8) that the warm-up operation is 5 minutes or less, it is determined in step 9 (S9) whether the temperature of the
ステップ9(S9)でレーザダイオード温度検出部37から得られる温度情報からレーザダイオード1の温度を測定することによって、レーザダイオード1の温度が上昇し、下限動作温度以上になったと判断されると、ステップ4(S4)にてレーザダイオード1が赤色LED14、青色LED17とともに投写のための発光駆動がなされる。
When the temperature of the
以上のように本実施の形態では、図1に示した励起用のレーザダイオード1乃至リレーレンズ21までの構成と、図4に示したCPU32、電源回路34、レーザダイオード駆動回路35、レーザダイオード駆動検出部36、レーザダイオード温度検出部37、LED駆動回路38、LED駆動検出部39とにより投写型表示装置の光源装置を構成する。
As described above, in the present embodiment, the configuration from the
このように本実施の形態では、赤色LEDと青色LEDを発光させて、レーザダイオードを加熱するようにしているので、レーザダイオードを加熱するために特別な部品を設けることなく低温下でもレーザダイオードを好適に駆動させることができる。 In this way, in this embodiment, the red LED and the blue LED are caused to emit light and the laser diode is heated, so that the laser diode can be operated even at low temperatures without providing special parts for heating the laser diode. It can drive suitably.
尚、レーザダイオード駆動検出部36、レーザダイオード温度検出部37、発光ダイオード駆動検出部39は、CPU32のソフトウェアの機能でも構成できる。
The laser diode
(実施の形態2)
次に実施の形態2について図6〜図8を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Next, the second embodiment will be described with reference to FIGS.
説明の便宜上、実施の形態1と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。 For convenience of explanation, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図6は本実施の形態にかかる光源装置を使用した投写型表示装置200の構成を示す図である。この第2の実施の形態では、冷却モジュール3の背面にヒータ40が取り付けられている。また、図7に示すようにヒータ40はCPU32に制御されるヒータ駆動回路41によって駆動され、ヒータ40の駆動状態はヒータ駆動検出部42にて検出され、その検出出力がCPU32に入力されるようになっている。尚、ヒータ駆動検出部42はCPU32のソフトウェアでもできる。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a
このように構成すれば、ヒータ40が加熱駆動されるとヒータの熱は熱伝導により冷却モジュール3、ホルダー2を介してレーザダイオード1に伝わり、レーザダイオード1が加熱される。
With this configuration, when the
図8は第2の実施の形態に係るCPU32の制御動作フローチャートであって、第1の実施の形態と同一の制御ステップについては同一の符号を付してその説明は省略する。
FIG. 8 is a flowchart of the control operation of the
すわなち、本実施の形態では、ステップ3(S3)において、レーザダイオード温度検出部37から得られる温度情報からレーザダイオード1の温度を測定し、励起用のレーザダイオード1の温度が動作温度の下限値(W−up閾値)である0℃より低いと判断されると、ステップ77(S77)のウォームアップ(Warm−up)動作を行う。
That is, in the present embodiment, in step 3 (S3), the temperature of the
本実施の形態のステップ77におけるにウォームアップ動作は、ヒータ40をヒータ駆動回路41により発熱駆動させ、このヒータ40の発熱を熱伝導によってレーザダイオード1に伝えて加熱する動作である。
The warm-up operation in step 77 of the present embodiment is an operation in which the
以上のように本実施の形態では、図6に示した励起用のレーザダイオード1乃至リレーレンズ21とまでの構成とヒータ40及び図7に示したCPU32、電源回路34、レーザダイオード駆動回路35、レーザダイオード駆動検出部36、レーザダイオード温度検出部37、LED駆動回路38、LED駆動検出部39、ヒータ駆動回路41、ヒータ駆動検出部42とにより投写型表示装置の光源装置を構成する。
As described above, in the present embodiment, the configuration from the
この実施の形態では、レーザダイオードを直接的に加熱でき、しかも加熱力も強いので短時間でレーザダイオードを駆動できる状態にすることができる。すなわち、L/D閾値をかなり低くできるという長所がある。 In this embodiment, the laser diode can be directly heated and the heating power is strong, so that the laser diode can be driven in a short time. That is, there is an advantage that the L / D threshold can be considerably lowered.
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1及び2を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態1及び2で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
As described above,
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。 As described above, the embodiments have been described as examples of the technology in the present disclosure. For this purpose, the accompanying drawings and detailed description are provided.
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。 Accordingly, among the components described in the accompanying drawings and the detailed description, not only the components essential for solving the problem, but also the components not essential for solving the problem in order to illustrate the above technique. May also be included. Therefore, it should not be immediately recognized that these non-essential components are essential as those non-essential components are described in the accompanying drawings and detailed description.
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 Moreover, since the above-mentioned embodiment is for demonstrating the technique in this indication, a various change, replacement, addition, abbreviation, etc. can be performed in a claim or its equivalent range.
本発明は、例えば光源装置を備えた投写型表示装置に適応可能である。 The present invention can be applied to, for example, a projection display device including a light source device.
1 レーザダイオード
4 温度センサ
6 集光レンズ
8 ダイクロイックミラー
10 蛍光体ホイール装置
12 ダイクロイックミラー
14 赤色LED
15 ダイクロイックミラー
17 青色LED
18 集光レンズ
19 ロッドインテグレータ
24 DMD
25 投写レンズ
32 CPU
40 ヒータ
102 緑色蛍光体
DESCRIPTION OF
15
18
25
40
Claims (6)
前記第1の発光素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記第1の発光素子を加熱する加熱手段と、
前記温度検出手段からの温度情報が入力され、前記第1の発光素子の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段により前記第1の発光素子の温度が前記第1の下限値より低いと判断されると、前記加熱手段によって前記第1の発光素子の温度を前記第1の下限動作温度以上に上昇せしめてから前記第1の発光素子を駆動する制御手段と、
を備えることを特徴とする光源装置。 A first light emitting device having a first lower operating temperature;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the first light emitting element;
Heating means for heating the first light emitting element;
Temperature information from the temperature detection means is input, and temperature measurement means for measuring the temperature of the first light emitting element;
When the temperature measuring means determines that the temperature of the first light emitting element is lower than the first lower limit value, the heating means causes the temperature of the first light emitting element to be equal to or higher than the first lower limit operating temperature. Control means for driving the first light emitting element after being raised;
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