JP2019128528A

JP2019128528A - 投射型表示装置

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Publication number: JP2019128528A
Application number: JP2018011391A
Authority: JP
Inventors: 敏之野田; Toshiyuki Noda; 野田　　敏之
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2038-01-26
Also published as: JP7005362B2; US20190235365A1; US10884327B2

Abstract

【課題】複数の半導体発光素子の間に発熱量差が生じた場合でも、明るさに著しい変化がないように温度を一定に制御可能な投射型表示装置を提供すること。【解決手段】固体光源を有する複数の光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、複数の光源から受熱する受熱手段と、受熱手段を冷却する冷却手段１３ｉ、１３ｏと、複数の光源のうち第１の光源１１ａの温度を検出する第１の検出手段Ｓａと、複数の光源のうち第２の光源１１ｄの温度を検出する第２の検出手段Ｓｂと、第１の検出手段Ｓａおよび第２の検出手段Ｓｂの検出結果に基づいて冷却手段１３ｉ、１３ｏを制御する制御手段５と、を有し、制御手段５は、第１の検出手段Ｓａの検出結果が使用不可能であると判定した場合、第２の検出手段Ｓｂの検出結果に対して所定値だけオフセットした値に基づいて冷却手段１３ｉ、１３ｏを制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザーダイオード等の半導体発光素子を用いた光源の温度制御を実行する投射型表示装置に関する。

近年、投射型表示装置の光源として、耐久性および輝度が高く、明るさを多段階調整可能なレーザーダイオード等の半導体発光素子（固体光源）を複数用いた光源が注目されている。半導体発光素子では温度によって発光効率や順方向電流特性が変化してしまうため、投射画像の明るさや白バランスも変化してしまう。特許文献１では、光源の温度を測定するセンサを備え、光源の温度が一定になるように制御する画像表示装置を開示している。

特開２０１４−１８６０６８号公報

しかしながら、特許文献１では、複数の半導体発光素子を配置する構成について言及していない。この場合、複数の半導体発光素子ごとに温度センサを設けてもよいが、構成が煩雑になるだけでなく、製品コストが増大してしまう。また、特許文献１では、複数の半導体発光素子のうち一部が出力を下げて使用される場合や故障した場合など、複数の半導体発光素子の間で発熱量に不均衡が生じる場合の制御についても言及していない。

さらに、半導体発光素子が冷却方向に沿って配列されている場合、上手と下手で冷却効率が異なるため、温度不均衡が生じてしまう。ここで、温度不均衡自体は問題でなく、使用中に初期状態から温度が変化することで光量が変化してしまうことが問題である。このような構成では、特に温度センサが配置されていない半導体発光素子の目標温度をどのように算出するかが課題になる。

本発明は、複数の半導体発光素子の間で発熱量差が生じた場合でも、明るさに著しい変化がないように温度を一定に制御可能な投射型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての投射型表示装置は、固体光源を有する複数の光源と、前記複数の光源から受熱する受熱手段と、前記受熱手段を冷却する冷却手段と、前記複数の光源のうち第１の光源の温度を検出する第１の検出手段と、前記複数の光源のうち第２の光源の温度を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段および第２の検出手段の検出結果に基づいて前記冷却手段を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１の検出手段の検出結果が使用不可能であると判定した場合、前記第２の検出手段の検出結果に対して所定値だけオフセットした値に基づいて前記冷却手段を制御することを特徴とする。

本発明によれば、複数の半導体発光素子の間に発熱量差が生じた場合でも、明るさに著しい変化がないように温度を一定に制御可能な投射型表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る投射型表示装置の全体構成図である。光源装置の概略構成図である。制御システムのブロック図である。光源制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る投射型表示装置１００の全体構成図である。投射型表示装置１００は、光源装置１、光源装置１からの光に対して画像情報を付加する照明／色分離合成光学系２、外部スクリーンに投射する投射レンズ３、光源装置１を制御する回路基板（不図示）、およびこれらの部材を包含する外装ケース４を有する。

図２は、光源装置１の概略構成図である。光源１１ａ〜１１ｄはそれぞれ、複数の半導体発光素子（固体光源）を有する。放熱器（受熱器）１２は、光源１１ａ〜１１ｄから受熱し、光源１１ａ〜１１ｄの熱を伝熱する。ファン１３ｉ、１３ｏは、図の矢印方向へ冷却風を送風し、放熱器１２を冷却する。なお、本実施形態では、光源の数は４つであるが、本発明はこれに限定されない。

光源１１ａ〜１１ｄは、１つの放熱器１２に熱的に接続されているため、互いに独立して冷却されておらず、互いが熱的に影響を及ぼしながら配置されている。図２の構成では、ファン１３ｉ、１３ｏにより、風上に配置されている光源１１ａは冷却されやすく、風下に配置されている光源１１ｄは冷却されにくい。そのため、光源１１ｄの温度は、光源１１ａの温度より高くなりやすい。図２の構成では、初期状態において、光源１１ａと光源１１ｄとの温度差はΔＴとする。

なお、装置を使用している時間や環境によって光量や色味が変化することが課題であって、光源１１ａ〜光源１１ｄの間の温度差が課題になっているわけではない。したがって、ユーザーの使用状況に対応して、初期状態の温度を維持することが必要である。そこで、本実施形態では、光源１１ａおよび光源１１ｄに温度センサを取り付け、温度センサの検出値が一定になるようにファン１３ｉ、１３ｏが制御される。

図３は、制御システムのブロック図である。制御回路５は、電力制御回路(電力供給手段)５１、故障検出回路（故障検出手段）５２および演算回路（制御手段）５３を有する。電力制御回路５１は、ユーザーにより電源がＯＮされると、光源１１ａ〜１１ｄに対して電力を供給するとともに、ファン制御部６に対してファン１３ｉ、１３ｏを駆動するための電力も供給する。故障検出回路５２は、特開２０１７−１５２３５５号公報に開示されているように、光源を短絡させる短絡手段を有し、複数の半導体発光素子を備える光源１１ａ〜１１ｄの状態を検出することで、光源１１ａ〜１１ｄのうち故障した光源を特定可能である。

サーミスタ（第１の検出手段）Ｓａは、光源１１ａの温度を検出する。サーミスタ（第２の検出手段）Ｓｄは、光源１１ｄの温度を検出する。演算回路５３は、サーミスタＳａ、Ｓｂの検出結果に基づいてファン制御部６を介してファン１３ｉ、１３ｏを制御することで、光源１１ａ〜１１ｄの温度を制御する。ファン制御部６は、演算回路５３から出力された制御信号に基づいてファン１３ｉ、１３ｏを駆動する。なお、本実施形態では、サーミスタＳａ、Ｓｄは直列に配置された複数の光源のうち両側の光源である光源１１ａ、１１ｄに設けられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、光源１１ｂ、１１ｃのように左右対称に配置された光源に設けられていてもよい。

以下、図４を参照して、本実施形態の光源制御方法について説明する。図４は、光源制御方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、故障検出回路５２は、光源１１ａが故障しているかどうかを判定する。光源１１ａが故障していない場合、ステップＳ２に進み、故障している場合、ステップＳ４に進む。

ステップＳ２では、故障検出回路５２は、光源１１ｄが故障しているかどうかを判定する。光源１１ｄが故障していない場合、ステップＳ３に進み、故障している場合、ステップＳ５に進む。

ステップＳ３では、演算回路５３は、サーミスタＳａの検出値ＴａおよびサーミスタＳｄの検出値Ｔｄの平均値（Ｔａ＋Ｔｄ／２）を評価値（現状温度）Ｈとして設定する。なお、本ステップの処理は、光源１１ａ、１１ｄがいずれも故障していない場合、すなわちサーミスタＳａの検出値ＴａおよびサーミスタＳｄの検出値Ｔｄの検出結果が使用可能である場合に実行される。光源１１ａ、１１ｄがいずれも故障していない場合には、光源１１ａ〜１１ｄが全て正常である場合だけでなく、光源１１ｂ、１１ｃの少なくとも一方が故障している場合も含まれる。これは、光源１１ｂ、１１ｃの少なくとも一方が故障している場合であっても光源１１ａ、１１ｂはともに正常に駆動しているので、評価値ＨをサーミスタＳａの検出値ＴａおよびサーミスタＳｄの検出値Ｔｄの平均値としても問題ないからである。

ステップＳ４では、演算回路５３は、光源１１ａが正常に駆動しておらず、サーミスタＳａの検出値Ｔａが使用不可能であるため、サーミスタＳｄの検出値Ｔｄに対して所定値αだけオフセットした値（Ｔｄ−α）を評価値Ｈとして設定する。なお、本実施例では、所定値αの一例として、初期状態における光源１１ａと光源１１ｄとの温度差ΔＴの半値（ΔＴ／２）を使用する。

ステップＳ５では、演算回路５３は、光源１１ｄが正常に駆動しておらず、サーミスタＳｄの検出値Ｔｄが使用不可能であるため、サーミスタＳａの検出値Ｔａに対して所定値αだけオフセットした値（Ｔａ＋α）を評価値Ｈとして設定する。なお、本実施例では、所定値αの一例として、初期状態における光源１１ａと光源１１ｄとの温度差ΔＴの半値（ΔＴ／２）を使用する。

ステップＳ６では、演算回路５３は、評価値（現状温度）Ｈが初期に設定されている目標値（目標温度）Ｍと一致しているかどうかを判定する。評価値Ｈが目標値Ｍと一致している場合、フローを終了し、一致していない場合、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、演算回路５３は、評価値Ｈが目標値Ｍより大きいかどうかを判定する。評価値Ｈが目標値Ｍより大きい場合、ステップＳ８に進み、小さい場合、ステップＳ９に進む。

ステップＳ８では、演算回路５３は、ファン１３ｉ、１３ｏの冷却能力を増強し、評価値Ｈを目標値Ｍに近づけるため、ファン制御部６に対してファン１３ｉ、１３ｏの回転数の増加を指示する制御信号を出力する。

ステップＳ９では、演算回路５３は、ファン１３ｉ、１３ｏの冷却能力を緩和し、評価値Ｈを目標値Ｍに近づけるため、ファン制御部６に対してファン１３ｉ、１３ｏの回転数の減少を指示する制御信号を出力する。

以上説明したように、本実施形態では、全ての光源１１ａ〜１１ｄにサーミスタを配置することなく、複数の光源１１ａ〜１１ｄの間に発熱量の不均衡が生じた場合であっても、２つのサーミスタより光源全体を代表する現状温度を適切に評価可能である。そのため、光源の温度を一定に保つことができるため、光量変化および色変化の少ない投射型表示装置を提供することができる。

なお、本実施形態では、光源１１ａ〜１１ｄのいずれかが故障した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、電力制御回路５１が意図的に一部の光源の出力を下げるために電力の供給を制限する場合についても本発明は適用可能である。

また、本実施形態では、放熱器１２をファン１３ｉ、１３ｏで冷却するが、本発明はこれに限定されない。液冷の冷媒導入方向により上手と下手で温度勾配ができる構成（液冷循環システム）についても本発明は適用可能である。この場合、受熱手段として、放熱器１２の代わりに光源１１ａ〜１１ｄから受熱し、液体に伝熱する構造を有する部材を使用すればよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１１ａ光源（第１の光源）
１１ｂ、１１ｃ光源
１１ｄ光源（第２の光源）
１２放熱器（受熱手段）
１３ｉ、１３ｏファン（冷却手段）
５３演算回路（制御手段）
１００投射型表示装置
Ｓａサーミスタ（第１の検出手段）
Ｓｄサーミスタ（第２の検出手段）

Claims

固体光源を有する複数の光源と、
前記複数の光源から受熱する受熱手段と、
前記受熱手段を冷却する冷却手段と、
前記複数の光源のうち第１の光源の温度を検出する第１の検出手段と、
前記複数の光源のうち第２の光源の温度を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段および第２の検出手段の検出結果に基づいて前記冷却手段を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第１の検出手段の検出結果が使用不可能であると判定した場合、前記第２の検出手段の検出結果に対して所定値だけオフセットした値に基づいて前記冷却手段を制御することを特徴とする投射型表示装置。
前記制御手段は、前記第１の検出手段および前記第２の検出手段の検出結果が使用可能であると判定した場合、前記第１の検出手段および第２の検出手段の検出結果の平均値に基づいて前記冷却手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
前記複数の光源に対して電力を供給する電力供給手段を更に有し、
前記制御手段は、前記電力供給手段が前記第１の光源に対する電力の供給を制限している場合、前記第１の検出手段の検出結果が使用不可能であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
前記複数の光源のうち故障している光源を特定可能な故障検出手段を更に有し、
前記制御手段は、前記故障検出手段が前記第１の光源が故障していると特定した場合、前記第１の検出手段の検出結果が使用不可能であると判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
前記受熱手段は、前記複数の光源の熱を放熱する放熱器であり、
前記冷却手段は、ファンであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
前記受熱手段は、前記複数の光源の熱を液体に伝熱する構造を有し、
前記冷却手段は、液冷循環システムであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。