WO2013077067A1 - 光源装置、画像表示装置、および、光源装置の制御方法 - Google Patents

光源装置、画像表示装置、および、光源装置の制御方法 Download PDF

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潤一 宮本
直樹 増田
中西　秀一
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日本電気株式会社
Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light source device, an image display device including the light source device, and a method for controlling the light source device.
  • a light source device that has a light source and outputs light is used in an image display device such as a projector that modulates light according to an image signal and projects an image indicated by the image signal.
  • an image display device such as a projector that modulates light according to an image signal and projects an image indicated by the image signal.
  • a cooling means such as a fan or a Peltier element have been studied.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-121890 discloses a method for controlling the driving of a cooling unit in accordance with an input image signal in an image display device provided with a light source device.
  • the output of the light source is reduced, the number of rotations of the fan is reduced, and the amount of current supplied to the Peltier element is reduced.
  • the temperature of the light source can be kept constant and the power consumption can be reduced.
  • Patent Document 2 International Publication No. 2009/008166
  • a temperature sensor is provided in the vicinity of the light source of the light source device so that the temperature of the light source is kept constant based on the temperature of the light source measured by the temperature sensor.
  • a method for driving the cooling means is disclosed.
  • the cooling means is driven so that the temperature of the light source is constant.
  • the temperature of the light source and the substrate on which the light source is mounted may be lower than the temperature around the substrate due to the cooling of the light source by the cooling means and the rapid change in the usage environment of the light source device. If the temperature of the light source or the substrate is lower than the temperature around the substrate, condensation may occur on the light source or the substrate, which may cause a short circuit between the terminals on the substrate and cause the light source device to fail. There's a problem.
  • An object of the present invention is to provide a light source device, an image display device, and a control method for the light source device that can reduce the possibility of failure due to condensation.
  • the light source device of the present invention comprises: A substrate and a light source mounted on the substrate; A first temperature measuring element that measures a temperature around the substrate and outputs a first signal indicating a measurement result; A second temperature measuring element that measures the temperature of the substrate and outputs a second signal indicating a measurement result; A light source drive control unit for controlling the drive of the light source, The light source drive control unit does not drive the light source when the temperature indicated by the second signal is lower than the temperature indicated by the first signal.
  • an image display device of the present invention comprises: The light source device described above; A projection unit that modulates output light of the light source device according to an image signal and projects an image indicated by the image signal.
  • a method for controlling a light source device of the present invention includes: A method of controlling a light source device having a light source mounted on a substrate, Measuring the temperature around the substrate, Measuring the temperature of the substrate; When the measured temperature of the substrate is lower than the measured temperature around the substrate, the light source is not driven.
  • the possibility of failure due to condensation can be reduced.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the light source device of one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the flow of the signal in the light source device shown in FIG. It is a figure which shows the structure of the image display apparatus with which the light source device shown in FIG. 1 is applied.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light source device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the light source device 100 of the present embodiment is used as a light source device of an image display device such as a projector, for example.
  • a light source device 100 illustrated in FIG. 1 includes a substrate 101, a light source 102, a cooling element 103, a radiator 104, temperature measuring elements 105 and 106, a target temperature setting unit 107, a temperature control unit 108, and a cooling element.
  • a drive unit 109, a light amount control unit 110, and a light source drive unit 111 are included.
  • the temperature measuring element 105 is an example of a first temperature measuring element, and the temperature measuring element 106 is an example of a second temperature measuring element.
  • the light source 102 is an LED (Light Emitting Diode), a semiconductor laser, or the like, and is mounted on the substrate 101.
  • LED Light Emitting Diode
  • semiconductor laser or the like
  • the cooling element 103 is physically connected to the substrate 101 and the radiator 104.
  • the cooling element 103 absorbs the heat of the substrate 101 to cool the substrate 101 and releases the absorbed heat to the radiator 104 side.
  • the cooling element 103 is a Peltier element that has a cooling surface and a heat radiating surface, and absorbs heat through the cooling surface and radiates heat through the heat radiating surface by supplying a direct current.
  • the cooling surface is disposed so as to face the substrate 101 side and the heat radiation surface is directed to the radiator 104 side.
  • the cooling surface and the substrate 101 and the heat dissipation surface and the radiator 104 may be connected via a heat conductive material such as a heat conductive grease in order to improve adhesion.
  • the cooling element 103 may be physically connected to the substrate 101 via a member having high thermal conductivity such as a copper plate, for example.
  • the radiator 104 radiates heat released from the cooling element 103.
  • the temperature measuring element 105 is electrically connected to the target temperature setting unit 107 and the light amount control unit 110.
  • the temperature measuring element 105 measures the temperature around the substrate 101 and outputs the measurement result to the target temperature setting unit 107 and the light amount control unit 110.
  • the temperature measuring element 105 is preferably provided in the vicinity of the substrate 101 in order to accurately measure the temperature around the substrate 101.
  • the temperature around the substrate 101 is substantially equal to the ambient temperature outside the housing of the light source device 100, and therefore, the temperature may be attached to the outside of the housing of the light source device 100.
  • the temperature measuring element 105 outside the housing of the light source device 100, it becomes easy to detect a change in the temperature around the substrate 101 due to a change in the usage environment of the light source device 100.
  • the temperature around the substrate 101 measured by the measuring element 105 is referred to as an outside air temperature.
  • the temperature measuring element 106 is mounted on the substrate 101 and is electrically connected to the temperature control unit 108 and the light amount control unit 110.
  • the temperature measuring element 106 measures the temperature of the substrate 101 and outputs the measurement result to the temperature control unit 108 and the light amount control unit 110.
  • the target temperature setting unit 107 is electrically connected to the temperature control unit 108.
  • the target temperature setting unit 107 sets a target temperature according to the outside air temperature measured by the temperature measuring element 105. Details of the target temperature will be described later.
  • the temperature control unit 108 is electrically connected to the cooling element driving unit 109.
  • the temperature control unit 108 compares the target temperature set by the target temperature setting unit 107 with the temperature of the substrate 101 measured by the temperature measuring element 106, and controls the driving of the cooling element 103 according to the comparison result.
  • the signal is output to the cooling element driving unit 109. Specifically, when the temperature of the substrate 101 is higher than the target temperature, the temperature control unit 108 outputs a control signal for driving the cooling element 103 to the cooling element driving unit 109 in order to cool the substrate 101. Further, when the temperature of the substrate 101 is equal to or lower than the target temperature, the temperature control unit 108 outputs a control signal indicating that the cooling element 103 is not driven to the cooling element driving unit 109.
  • the cooling element driving unit 109 is electrically connected to the cooling element 103.
  • the cooling element driving unit 109 drives the cooling element 103 according to the control signal input from the temperature control unit 108.
  • the temperature control unit 108 and the cooling element driving unit 109 constitute a cooling element driving control unit 112 that controls the driving of the cooling element 103.
  • the light quantity control unit 110 is electrically connected to the light source driving unit 111.
  • the light quantity control unit 110 compares the outside air temperature measured by the temperature measuring element 105 and the temperature of the substrate 101 measured by the temperature measuring element 106, and generates a control signal for controlling the driving of the light source 102 according to the comparison result. Output to the light source driving unit 111.
  • the light source driving unit 111 is electrically connected to the light source 102.
  • the light source driving unit 111 drives the light source 102 according to the control signal input from the light amount control unit 110.
  • the light quantity control unit 110 and the light source drive unit 111 constitute a light source drive control unit 113 that controls the drive of the light source 102.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a signal flow in the light source device 100 of the present embodiment.
  • the cooling element 103 is a Peltier element.
  • the temperature measuring element 105 periodically measures the outside air temperature, for example, and outputs a signal a indicating the measurement result to the target temperature setting unit 107 and the light amount control unit 110. Moreover, the temperature measuring element 106 measures the temperature of the board
  • the target temperature setting unit 107 sets a temperature higher than the temperature indicated by the signal a input from the temperature measuring element 105 as a target temperature, and outputs a signal c indicating the set target temperature to the temperature control unit 108.
  • the target temperature setting unit 107 sets, for example, a temperature obtained by adding a certain value to the temperature indicated by the signal a as the target temperature.
  • a lookup table in which the outside air temperature and the target temperature are associated with each other is stored in a memory (not shown) in FIG. 1, and the target temperature setting unit 107 sets the target temperature using the lookup table. You may make it do.
  • the target temperature can be set freely as compared with the case where the temperature obtained by adding a constant value to the outside air temperature is used as the target temperature. For example, when the outside air temperature is within a predetermined range, the target temperature may be set to a constant value. For example, when the outside air temperature is low, the difference between the target temperature and the outside air temperature may be larger than when the outside air temperature is high. As described above, when the temperature of the substrate 101 is equal to or lower than the target temperature, the cooling element 103 is not driven.
  • the outside air temperature when the outside air temperature is low, setting the target temperature having a large difference from the outside air temperature compared to when the outside air temperature is high can reduce the driving of the cooling element 103 when the outside air temperature is low, The power consumption can be reduced.
  • the temperature range of the outside air temperature in which the light source device 100 is regularly used for example, in the range of 20 ° C. to 30 ° C.
  • the temperature of the substrate 101 is kept constant in that temperature range. Be drunk. Therefore, the temperature of the light source 102 is also kept constant, and fluctuations in the output of the light source 102 can be suppressed.
  • the temperature control unit 108 compares the temperature indicated by the signal b input from the temperature measuring element 106 with the target temperature indicated by the signal c input from the target temperature setting unit 107, and determines the cooling element according to the comparison result.
  • a control signal d for controlling the driving of 103 is output to the cooling element driving unit 109.
  • the temperature control unit 108 outputs a signal indicating a ratio to the maximum supply current amount that can be supplied to the Peltier element that is the cooling element 103 as the control signal d.
  • the temperature control unit 108 outputs a control signal d that increases the amount of current supplied to the cooling element 103 as the temperature of the substrate 101 is higher than the target temperature and the difference from the target temperature is larger. Further, when the temperature of the substrate 101 is equal to or lower than the target temperature, the temperature control unit 108 outputs a control signal d indicating that the current supply to the Peltier element is 0%.
  • the cooling element driving unit 109 outputs to the cooling element 103 a driving signal e that supplies a current corresponding to the ratio to the maximum supply current amount indicated by the control signal d input from the temperature control unit 108.
  • the cooling element driving unit 109 does not drive the cooling element 103 when the ratio indicated by the control signal d is 0%.
  • the cooling element 103 is driven according to the drive signal e input from the cooling element driving unit 109 to cool the substrate 101.
  • the cooling element drive control unit 112 including the temperature control unit 108 and the cooling element driving unit 109 compares the target temperature set to a temperature higher than the outside air temperature with the temperature of the substrate 101. As a result of the comparison, when the temperature of the substrate 101 is higher than the target temperature, the cooling element drive control unit 112 drives the cooling element 103 to cool the substrate 101. Further, the cooling element drive control unit 112 does not drive the cooling element 103 when the temperature of the substrate 101 is equal to or lower than the target temperature. In this case, the temperature of the substrate 101 gradually increases until the target temperature is reached due to heat generated by the light emission of the light source 102.
  • the cooling element 103 is driven so that the temperature of the substrate 101 approaches the target temperature, that is, the temperature of the substrate 101 is higher than the outside air temperature. It is possible to make it difficult for dew condensation to occur in the 101 and the light source 102.
  • the Peltier element can switch between the cooling surface and the heat dissipation surface by reversing the direction of the supplied current.
  • the direction of the current supplied to the Peltier element is reversed from that during cooling of the light source, and the cooling surface and the heat dissipation surface are switched to the light source. Is heated.
  • the circuit configuration becomes complicated.
  • the cooling element drive control unit 112 supplies current to the Peltier element only in the direction in which the substrate 101 is cooled. Therefore, it is possible to prevent the circuit configuration from becoming complicated.
  • the light quantity control unit 110 compares the temperature indicated by the signal a input from the temperature measuring element 105 with the temperature indicated by the signal b input from the temperature measuring element 106, and drives the light source 102 according to the comparison result.
  • a control signal f for controlling the light is output to the light source driving unit 111.
  • the light amount control unit 110 outputs a signal indicating the ratio of the light source 102 to the maximum output light amount as the control signal f.
  • the light quantity control unit 110 outputs a control signal f indicating that the light quantity output from the light source 102 is 0% when the temperature of the substrate 101 is lower than the outside air temperature.
  • the light source driving unit 111 outputs a driving signal g for controlling the driving of the light source 102 so that a light amount corresponding to a ratio to the maximum output light amount indicated by the control signal f input from the light amount control unit 110 is output from the light source 102.
  • the light source driving unit 111 adjusts the output light amount of the light source 102 by, for example, pulse width modulation. Specifically, the light source drive unit 111 changes the time ratio of turning on (turning on) and turning off (extinguishing) the light source 102 for a predetermined time in accordance with the amount of light indicated by the control signal f, thereby changing the amount of light output from the light source 102. adjust. Note that if the frequency of one cycle of turning on and off the light source 102 is low, it appears to flicker when observed with the human eye, so it is usually set to about 200 to 500 MHz.
  • the light source driving unit 111 turns off the light source 102, that is, does not drive the light source 102.
  • the light source drive control unit 113 including the light amount control unit 110 and the light source drive unit 111 receives the control signal f indicating that the output light amount of the light source 102 is 0%, that is, the temperature of the substrate 101. Is less than the outside temperature, the light source 102 is not driven.
  • the cooling element drive control unit 112 controls the driving of the cooling element 103 so that the temperature of the substrate 101 is higher than the outside air temperature, so that it is difficult for condensation to occur on the substrate 101 and the like.
  • the temperature adjustment of the substrate 101 is performed only by controlling the driving of the cooling element 103 by the cooling element drive control unit 112. May not be in time and condensation may occur. Therefore, in the light source device 100 of the present embodiment, when the temperature of the substrate 101 becomes lower than the outside air temperature, the light source 102 is not driven, so that even if dew condensation occurs, the light source device 100 is caused by a short circuit between terminals. Can reduce the possibility of failure.
  • the light source device 100 measures the temperature and the outside air temperature of the substrate 101 on which the light source 102 is mounted, and does not drive the light source 102 when the temperature of the substrate 101 is lower than the outside air temperature. .
  • the light source device 100 When the temperature of the substrate 101 is lower than the outside air temperature, condensation may occur. Therefore, by not driving the light source 102, the light source device 100 is caused by a short circuit between terminals on the substrate 101 due to condensation. Can reduce the possibility of failure.
  • the target temperature is set higher when the outside air temperature is high. Since the substrate 101 is not cooled when the temperature of the substrate 101 is equal to or lower than the target temperature, if the set value of the target temperature is high, the temperature at the junction between the substrate 101 and the light source 102 (hereinafter referred to as the junction temperature of the light source 102). However, the allowable upper limit value in the specification of the junction temperature of the light source 102 may be exceeded, and the light source 102 may break down.
  • the allowable upper limit value of the junction temperature of the light source 102 is stored in a memory (not shown in FIG. 1), and the junction temperature of the light source 102 is compared with the allowable upper limit value.
  • the light amount setting of the light source 102 may be decreased.
  • the light quantity control unit 110 calculates the junction temperature of the light source 102 based on the temperature of the substrate 101 measured by the temperature measuring element 106, and when the calculated junction temperature is equal to or higher than the allowable upper limit value, the light source The output light quantity of 102 is decreased.
  • the junction temperature of the light source 102 is obtained by adding a value obtained by multiplying the thermal resistance coefficient of the substrate 101 by the power supplied to the light source 102 to the temperature of the substrate 101. Calculated.
  • the power supplied to the light source 102 is calculated by multiplying the power supplied when the light amount setting of the light source 102 is 100% by the value obtained by dividing the ratio indicated by the control signal f by 100.
  • the light amount control unit 110 may not drive the light source 102 when the junction temperature of the light source 102 exceeds the allowable upper limit for a predetermined time or longer. . By doing so, it is possible to prevent the light source 102 from failing even when the cooling element 103 fails.
  • the setting of the target temperature may be changed according to the output light amount of the light source 102. For example, when the amount of output light is low, since the heat generated by the light source 102 is small, the target temperature may be set low within a range where the power supplied to the cooling element 103 does not increase. By doing so, the power consumption of the light source device 100 can be reduced.
  • a light amount detector that detects the output light amount of the light source 102 may be provided in the vicinity of the light source 102.
  • the light amount control unit 110 stabilizes the light amount of light output from the light source 102 by adjusting the output light amount of the light source 102 so that the light amount detected by the light amount detector becomes a preset value. Can do.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an image display device 300 to which the optical device 100 of the present embodiment is applied.
  • An image display device 300 illustrated in FIG. 3 includes, for example, a light source device 100 as a light source device having a light source that outputs red, green, and blue light, and an image signal that is output from the light source device 100 from the outside.
  • a projection unit 301 that modulates and projects in accordance with the projection. Since the configuration and operation of the projection unit 301 are well known to those skilled in the art and are not directly related to the present invention, detailed description thereof will be omitted.
  • the image display device 300 is described as having only one light source device 100, but actually, the image display device 300 is different from each other such as red, green, and blue. It has a plurality of light source devices 100 that output colored light.
  • the light source device 100 of the present embodiment may be applied to all of a plurality of light source devices that output light of different colors, or the light source device 100 of the present embodiment is applied only to some light source devices. May be.
  • the image display device 300 when the temperature of the substrate 101 of the light source device 100 is lower than the outside air temperature, the light source 102 is not driven and a fan included in the image display device 300 (not shown in FIG. 3) is driven. May be. By driving the fan, the outside air is taken into the image display device 300 by the fan, so that the temperature of the substrate 101 of the light source 100 can be brought close to the outside air temperature.

Abstract

　本発明の光源装置は、基板と前記基板上に搭載された光源と、前記基板の周辺の温度を測定し、測定結果を示す第１の信号を出力する第１の測温素子と、前記基板の温度を測定し、測定結果を示す第２の信号を出力する第２の測温素子と、前記光源の駆動を制御する光源駆動制御部と、を有し、前記光源駆動制御部は、前記第２の信号に示される温度が前記第１の信号に示される温度未満である場合には、前記光源を駆動させない。

Description

光源装置、画像表示装置、および、光源装置の制御方法
　本発明は、光源装置、光源装置を備えた画像表示装置、および、光源装置の制御方法に関する。
　光源を有し、光を出力する光源装置は、例えば、画像信号に応じて光を変調して、その画像信号に示される画像を投射するプロジェクタなどの画像表示装置に用いられる。このような光源装置においては、光源の温度が高くなると、発光効率が低下したり、光源が故障したりすることがある。そのため、ファンやペルチェ素子などの冷却手段により光源を冷却する種々の方法が検討されている。
　特許文献１（特開２００５－１２１８９０号公報）には、光源装置を備えた画像表示装置において、入力された画像信号に応じて、冷却手段の駆動を制御する方法が開示されている。特許文献１に開示の方法によれば、例えば、暗い画像を示す画像信号が入力された場合には、光源の出力を下げるとともに、ファンの回転数を下げたり、ペルチェ素子に供給する電流量を減らしたりすることで、光源の温度を一定に保つとともに、消費電力を低減することができる。
　また、特許文献２（国際公開第２００９／００８１６６号）には、光源装置の光源の近傍に温度センサーを設け、温度センサーにより測定された光源の温度に基づき、光源の温度を一定に保つように冷却手段を駆動させる方法が開示されている。
特開２００５－１２１８９０号公報 国際公開第２００９／００８１６６号パンフレット
　上述したように、特許文献１および特許文献２に開示の方法においては、光源の温度が一定となるように冷却手段が駆動される。ここで、冷却手段による光源の冷却、光源装置の使用環境の急激な変化などによって、光源や光源を搭載する基板の温度が、基板の周辺の温度よりも低くなることがある。光源や基板の温度が、基板の周辺の温度よりも低くなると、光源や基板に結露が発生し、結露により基板上の端子間にショートが発生して、光源装置が故障する可能性があるという問題がある。
　本発明の目的は、結露による故障の可能性を低減することができる光源装置、画像表示装置、光源装置の制御方法を提供することにある。
　上記目的を達成するために本発明の光源装置は、
　基板と
　前記基板上に搭載された光源と、
　前記基板の周辺の温度を測定し、測定結果を示す第１の信号を出力する第１の測温素子と、
　前記基板の温度を測定し、測定結果を示す第２の信号を出力する第２の測温素子と、
　前記光源の駆動を制御する光源駆動制御部と、を有し、
　前記光源駆動制御部は、前記第２の信号に示される温度が前記第１の信号に示される温度未満である場合には、前記光源を駆動させない。
　上記目的を達成するための本発明の画像表示装置は、
　上述した光源装置と、
　前記光源装置の出力光を画像信号に応じて変調して、前記画像信号に示される画像を投射する投射部と、を有する。
　上記目的を達成するために本発明の光源装置の制御方法は、
　基板上に搭載された光源を有する光源装置の制御方法であって、
　前記基板の周辺の温度を測定し、
　前記基板の温度を測定し、
　前記測定した基板の温度が前記測定した前記基板周辺の温度未満である場合には、前記光源を駆動させない。
　本発明によれば、結露による故障の可能性を低減することができる。
本発明の一実施形態の光源装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す光源装置における信号の流れを示す図である。 図１に示す光源装置が適用される画像表示装置の構成を示す図である。
　以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態の光源装置１００の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態の光源装置１００は、例えば、プロジェクタなどの画像表示装置の光源装置として使用されるものである。
　図１に示す光源装置１００は、基板１０１と、光源１０２と、冷却素子１０３と、放熱器１０４と、測温素子１０５，１０６と、目標温度設定部１０７と、温度制御部１０８と、冷却素子駆動部１０９と、光量制御部１１０と、光源駆動部１１１と、を有する。
　測温素子１０５は、第１の測温素子の一例であり、測温素子１０６は、第２の測温素子の一例である。
　光源１０２は、ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）、半導体レーザなどであり、基板１０１上に実装される。
　冷却素子１０３は、基板１０１および放熱器１０４と物理的に接続される。冷却素子１０３は、基板１０１の熱を吸収して基板１０１を冷却し、吸収した熱を放熱器１０４側に放出する。なお、冷却素子１０３は、冷却面と放熱面とを有し、直流電流の供給により、冷却面を介して吸熱を行うとともに放熱面を介して放熱を行うペルチェ素子などである。冷却素子１０３がペルチェ素子である場合には、冷却面が基板１０１側を向き、放熱面が放熱器１０４側を向くように配置される。ここで、冷却面と基板１０１との間、および、放熱面と放熱器１０４との間はそれぞれ、密着性を高めるために、熱伝導性グリースなどの熱伝導材を介して接続されてもよい。また、冷却素子１０３は、例えば、銅板などの熱伝導性の高い部材を介して、基板１０１と物理的に接続されていてもよい。
　放熱器１０４は、冷却素子１０３から放出された熱を放熱する。
　測温素子１０５は、目標温度設定部１０７および光量制御部１１０と電気的に接続される。測温素子１０５は、基板１０１周辺の温度を測定し、測定結果を目標温度設定部１０７および光量制御部１１０に出力する。なお、測温素子１０５は、基板１０１の周辺の温度を正確に測定するために、基板１０１の近傍に設けられるのが好ましい。また、一般に、基板１０１の周辺の温度は、光源装置１００の筐体外部の環境気温とほぼ等しいため、光源装置１００の筐体の外側に取り付けられてもよい。測温素子１０５を光源装置１００の筐体外部に設けることで、光源装置１００の使用環境の変動による基板１０１周辺の温度の変化を検出しやすくなる。なお、以下では、測定素子１０５により測定される、基板１０１の周辺の温度を外気温と称する。
　測温素子１０６は、基板１０１上に実装されるとともに、温度制御部１０８および光量制御部１１０と電気的に接続される。測温素子１０６は、基板１０１の温度を測定し、測定結果を温度制御部１０８および光量制御部１１０に出力する。
　目標温度設定部１０７は、温度制御部１０８と電気的に接続される。目標温度設定部１０７は、測温素子１０５により測定された外気温に応じて目標温度を設定する。なお、目標温度の詳細については後述する。
　温度制御部１０８は、冷却素子駆動部１０９と電気的に接続される。温度制御部１０８は、目標温度設定部１０７により設定された目標温度と測温素子１０６により測定された基板１０１の温度とを比較し、比較結果に応じて、冷却素子１０３の駆動を制御する制御信号を冷却素子駆動部１０９に出力する。具体的には、温度制御部１０８は、基板１０１の温度が目標温度より高い場合には、基板１０１を冷却するために、冷却素子１０３を駆動させる制御信号を冷却素子駆動部１０９に出力する。また、温度制御部１０８は、基板１０１の温度が目標温度以下である場合には、冷却素子１０３を駆動させない旨を示す制御信号を冷却素子駆動部１０９に出力する。
　冷却素子駆動部１０９は、冷却素子１０３と電気的に接続される。冷却素子駆動部１０９は、温度制御部１０８から入力された制御信号に従い、冷却素子１０３を駆動させる。
　温度制御部１０８および冷却素子駆動部１０９は、冷却素子１０３の駆動を制御する冷却素子駆動制御部１１２を構成する。
　光量制御部１１０は、光源駆動部１１１と電気的に接続される。光量制御部１１０は、測温素子１０５により測定された外気温と測温素子１０６により測定された基板１０１の温度とを比較し、比較結果に応じて、光源１０２の駆動を制御する制御信号を光源駆動部１１１に出力する。
　光源駆動部１１１は、光源１０２と電気的に接続される。光源駆動部１１１は、光量制御部１１０から入力された制御信号に従い、光源１０２を駆動させる。
　光量制御部１１０および光源駆動部１１１は、光源１０２の駆動を制御する光源駆動制御部１１３を構成する。
　次に、本実施形態の光源装置１００の動作について説明する。
　図２は、本実施形態の光源装置１００における信号の流れを示す図である。なお、以下では、冷却素子１０３はペルチェ素子であるとする。
　測温素子１０５は、例えば、定期的に、外気温を測定し、測定結果を示す信号ａを目標温度設定部１０７および光量制御部１１０に出力する。また、測温素子１０６は、例えば、定期的に、基板１０１の温度を測定し、測定結果を示す信号ｂを温度制御部１０８および光量制御部１１０に出力する。
　目標温度設定部１０７は、測温素子１０５から入力された信号ａに示される温度よりも高い温度を目標温度として設定し、設定した目標温度を示す信号ｃを温度制御部１０８に出力する。
　ここで、目標温度設定部１０７は、例えば、信号ａに示される温度に一定値を足した温度を目標温度として設定する。また、図１においては不図示のメモリなどに、外気温と目標温度とを対応付けたルックアップテーブルを記憶しておき、目標温度設定部１０７は、そのルックアップテーブルを用いて目標温度を設定するようにしてもよい。
　ルックアップテーブルを用いる場合には、外気温に一定値を足した温度を目標温度とする場合と比べて、目標温度を自由に設定することができる。例えば、外気温が所定の範囲内にある場合には、目標温度を一定値とするようにしてもよい。また、例えば、外気温が低い場合には、外気温が高い場合に比べて、目標温度と外気温との差が大きくなるようにしてもよい。上述したように、基板１０１の温度が目標温度以下である場合には冷却素子１０３は駆動されない。そのため、外気温が低い場合に、外気温が高い場合に比べて、外気温との差が大きい目標温度を設定することで、外気温が低い場合における冷却素子１０３の駆動を減らすことができ、消費電力の低減を図ることができる。また、光源装置１００が常用的に使用される外気温の温度領域、例えば、２０℃から３０℃の範囲では、目標温度を一定にすることで、その温度領域では基板１０１の温度が一定に保たれる。そのため、光源１０２の温度も一定に保たれ、光源１０２の出力の変動を抑制できる。
　温度制御部１０８は、測温素子１０６から入力された信号ｂに示される温度と目標温度設定部１０７から入力された信号ｃに示される目標温度とを比較し、比較結果に応じて、冷却素子１０３の駆動を制御する制御信号ｄを冷却素子駆動部１０９に出力する。本実施形態においては、温度制御部１０８は、制御信号ｄとして、冷却素子１０３であるペルチェ素子に供給可能な最大供給電流量に対する比率を示す信号を出力するものとする。この場合、温度制御部１０８は、基板１０１の温度が目標温度より高く、目標温度との差が大きいほど、冷却素子１０３に供給される電流量が多くなるような制御信号ｄを出力する。また、温度制御部１０８は、基板１０１の温度が目標温度以下である場合には、ペルチェ素子への電流供給を０％とする旨を示す制御信号ｄを出力する。
　冷却素子駆動部１０９は、温度制御部１０８から入力された制御信号ｄに示される最大供給電流量に対する比率に応じた電流を供給する駆動信号ｅを冷却素子１０３に出力する。ここで、冷却素子駆動部１０９は、制御信号ｄに示される比率が０％である場合には、冷却素子１０３を駆動させない。
　冷却素子１０３は、冷却素子駆動部１０９から入力された駆動信号ｅに応じて駆動され、基板１０１を冷却する。
　このように、温度制御部１０８および冷却素子駆動部１０９からなる冷却素子駆動制御部１１２は、外気温よりも高い温度に設定された目標温度と基板１０１の温度とを比較する。比較の結果、冷却素子駆動制御部１１２は、基板１０１の温度が目標温度より高い場合には、冷却素子１０３を駆動させて基板１０１を冷却させる。また、冷却素子駆動制御部１１２は、基板１０１の温度が目標温度以下である場合には、冷却素子１０３を駆動させない。この場合、光源１０２の発光に伴う発熱により、目標温度に達するまで、基板１０１の温度が徐々に上昇する。したがって、本実施形態の光源装置１００においては、基板１０１の温度が目標温度に近づくように、すなわち、基板１０１の温度が外気温よりも高くなるように、冷却素子１０３が駆動されるため、基板１０１や光源１０２などに結露が発生しにくくすることができる。
　なお、ペルチェ素子は、供給する電流の向きを反対にすることで、冷却面と放熱面とを切り替えることができる。特許文献１および特許文献２に開示の方法においては、光源の温度によっては、ペルチェ素子に供給する電流の向きを光源の冷却時とは逆にして、冷却面と放熱面とを切り替え、光源への加熱が行われる。しかし、光源の冷却時と過熱時とで電流の向きを反対にするためには、回路構成が複雑化してしまうという問題がある。
　一方、本実施形態においては、冷却素子駆動制御部１１２は、基板１０１が冷却される向きにのみペルチェ素子に電流を供給する。そのため、回路構成が複雑化するのを防ぐことができる。
　光量制御部１１０は、測温素子１０５から入力された信号ａに示される温度と測温素子１０６から入力された信号ｂに示される温度とを比較し、比較結果に応じて、光源１０２の駆動を制御する制御信号ｆを光源駆動部１１１に出力する。本実施形態においては、光量制御部１１０は、制御信号ｆとして、光源１０２の最大出力光量に対する比率を示す信号を出力するものとする。なお、光量制御部１１０は、基板１０１の温度が外気温未満である場合には、光源１０２から出力される光量を０％とする旨を示す制御信号ｆを出力する。
　光源駆動部１１１は、光量制御部１１０から入力された制御信号ｆに示される最大出力光量に対する比率に応じた光量が光源１０２から出力されるように光源１０２の駆動を制御する駆動信号ｇを光源１０２に出力する。ここで、光源駆動部１１１は、例えば、パルス幅変調により光源１０２の出力光量を調整する。具体的には、光源駆動部１１１は、所定時間における光源１０２のオン（点灯）およびオフ（消灯）の時間割合を制御信号ｆに示される光量に応じて変化させて、光源１０２の出力光量を調整する。なお、光源１０２の点灯および消灯の１サイクルの周波数が低いと、人の目で観測した場合にちらつきとなって見えるため、通常、２００～５００ＭＨｚ程度に設定される。
　光源１０２の出力光量を０％とする旨を示す制御信号ｆが入力されると、光源駆動部１１１は、光源１０２を消灯、すなわち、光源１０２を駆動させない。
　このように、光量制御部１１０および光源駆動部１１１からなる光源駆動制御部１１３は、光源１０２の出力光量を０％とする旨を示す制御信号ｆを入力された場合、すなわち、基板１０１の温度が外気温未満である場合には、光源１０２を駆動させない。
　上述したように、冷却素子駆動制御部１１２により、基板１０１の温度が外気温よりも高くなるように冷却素子１０３の駆動が制御されるため、基板１０１などに結露が発生しにくくすることができる。しかし、光源装置１００の使用環境の急激な変動などが生じ、基板１０１の温度が外気温よりも低くなると、冷却素子駆動制御部１１２による冷却素子１０３の駆動の制御だけでは、基板１０１の温度調整が間に合わず、結露が発生してしまう可能性がある。そこで、本実施形態の光源装置１００においては、基板１０１の温度が外気温未満になると、光源１０２を駆動させないようにすることで、結露が発生したとしても、端子間のショートなどにより光源装置１００が故障する可能性を低減することができる。
　このように本実施形態によれば、光源装置１００は、光源１０２を搭載する基板１０１の温度および外気温を測定し、基板１０１の温度が外気温未満である場合には、光源１０２を駆動させない。
　基板１０１の温度が外気温未満である場合には、結露が発生する可能性があるため、光源１０２を駆動させないようにすることで、結露による基板１０１上の端子間のショートなどにより光源装置１００が故障する可能性を低減することができる。
　なお、上述したように、目標温度は外気温よりも高い温度が設定されるため、外気温が高いと目標温度も高く設定される。基板１０１の温度が目標温度以下では基板１０１の冷却が行われないため、目標温度の設定値が高いと、基板１０１と光源１０２との接合点の温度（以下、光源１０２のジャンクション温度と称する）が、光源１０２のジャンクション温度の仕様上の許容上限値を超え、光源１０２が故障する可能性がある。
　そこで、本実施形態の光源装置１００においては、例えば、図１においては不図示のメモリに光源１０２のジャンクション温度の許容上限値を記憶しておき、光源１０２のジャンクション温度と許容上限値とを比較し、光源１０２のジャンクション温度が許容上限値以上である場合には、光源１０２の光量設定を減少させるようにしてもよい。この場合、光量制御部１１０は、測温素子１０６により測定された基板１０１の温度に基づいて、光源１０２のジャンクション温度を算出し、算出したジャンクション温度が許容上限値以上である場合には、光源１０２の出力光量を減少させる。光源１０２の出力光量を減少させることで、光源１０２に発熱が抑制されるため、外気温が高い場合にも、光源１０２のジャンクション温度が許容上限値を超え、光源１０２が故障する可能性を低減することができる。なお、光源１０２のジャンクション温度は、例えば、光源１０２がＬＥＤである場合には、基板１０１の温度に対して、基板１０１の熱抵抗係数に光源１０２への供給電力を乗じた値を加えることで算出される。ここで、光源１０２への供給電力は、光源１０２の光量設定が１００％である場合に供給される電力に対して、制御信号ｆに示される比率を１００で除した値を乗じることで算出される。
　また、仮に、冷却素子１０３が故障した場合には、基板１０１の冷却が行わないため、基板１０１の温度が上昇し、それに伴って、光源１０２のジャンクション温度も上昇し、許容上限値を超えてしまうおそれがある。そこで、本実施形態の光源装置１００においては、光源１０２のジャンクション温度が許容上限値を超える状態が所定時間以上続いた場合には、光量制御部１１０は、光源１０２を駆動させないようにしてもよい。こうすることで、冷却素子１０３が故障した場合にも、光源１０２が故障するのを防ぐことができる。
　また、本実施形態の光源装置１００においては、光源１０２の出力光量に応じて目標温度の設定を変更するようにしてもよい。例えば、出力光量が低い場合は、光源１０２による発熱が小さいため、目標温度を冷却素子１０３への供給電力が増加しない範囲で低く設定してもよい。こうすることで、光源装置１００の消費電力を低減することができる。
　また、本実施形態の光源装置１００においては、光源１０２の近傍に、光源１０２の出力光量を検出する光量検出器を設けてもよい。光量制御部１１０は、光量検出器により検出される光量が、予め設定された値となるように光源１０２の出力光量を調整することで、光源１０２から出力される光の光量を安定化させることができる。
　また、本実施形態の光源装置１００は、プロジェクタなどの画像表示装置に適用することができる。図３は、本実施形態の光学装置１００を適用した画像表示装置３００の構成を示す図である。
　図３に示す画像表示装置３００は、例えば、赤色、緑色、青色それぞれの光を出力する光源を有する光源装置としての光源装置１００と、光源装置１００の出力光を、外部から入力された画像信号に応じて変調して投射する投射部３０１と、を有している。投射部３０１の構成および動作については、当業者にとってよく知られており、また、本発明と直接関係しないので、詳細な説明を省略する。
　なお、図３においては、簡略化のため、画像表示装置３００は、光源装置１００を１つだけ有するように記載しているが、実際には、赤色、緑色、青色などのように、それぞれ異なる色の光を出力する複数の光源装置１００を有している。また、異なる色の光をそれぞれ出力する複数の光源装置の全てについて、本実施形態の光源装置１００を適用してもよいし、一部の光源装置についてのみ、本実施形態の光源装置１００を適用してもよい。
　画像表示装置３００においては、光源装置１００の基板１０１の温度が外気温を下回る場合には、光源１０２を駆動させないとともに、図３においては不図示の画像表示装置３００の備えるファンを駆動させるようにしてもよい。ファンを駆動させることで、ファンにより画像表示装置３００内に外気が取り入れられるため、光源１００の基板１０１の温度を外気温に近づけることができる。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１１年１１月２２日に出願された日本出願２０１１－２５５１１２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
 

Claims (10)

  1. 　基板と
    　前記基板上に搭載された光源と、
    　前記基板の周辺の温度を測定し、測定結果を示す第１の信号を出力する第１の測温素子と、
    　前記基板の温度を測定し、測定結果を示す第２の信号を出力する第２の測温素子と、
    　前記光源の駆動を制御する光源駆動制御部と、を有し、
    　前記光源駆動制御部は、前記第２の信号に示される温度が前記第１の信号に示される温度未満である場合には、前記光源を駆動させないことを特徴とする光源装置。
  2. 　請求項１記載の光源装置において、
    　前記基板を冷却する冷却素子と、
    　前記第１の信号に示される温度よりも高い温度を目標温度として設定する目標温度設定部と、
    　前記冷却素子の駆動を制御する冷却素子駆動制御部と、を有し、
    　前記冷却素子駆動制御部は、前記第２の信号に示される温度が前記目標温度設定部により設定された前記目標温度より高い場合には、前記冷却素子を駆動させることを特徴とする光源装置。
  3. 　請求項１または２記載の光源装置において、
    　前記光源駆動制御部は、前記第２の信号に示される温度に基づいて前記光源の温度を算出し、該算出した光源の温度が前記光源の温度の許容上限値以上である場合には、出力光量が減少するように前記光源を駆動させることを特徴とする光源装置。
  4. 　請求項３記載の光源装置において、
    　前記光源駆動制御部は、前記光源の温度が前記許容上限値以上である状態が所定時間以上続いた場合には、前記光源を駆動させないことを特徴とする光源装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置において、
    　前記第１の測温素子は、前記基板の近傍に設けられていることを特徴とする光源装置。
  6. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置において、
    　前記第１の測温素子は、前記光源装置の筐体の外部に設けられていることを特徴とする光源装置。
  7. 　請求項１から６に記載の光源装置と、
    　前記光源装置の出力光を画像信号に応じて変調して、前記画像信号に示される画像を投射する投射部と、を有することを特徴とする画像表示装置。
  8. 　基板上に搭載された光源を有する光源装置の制御方法であって、
    　前記基板の周辺の温度を測定し、
    　前記基板の温度を測定し、
    　前記測定した基板の温度が前記測定した前記基板の周辺の温度未満である場合には、前記光源を駆動させないことを特徴とする光源装置の制御方法。
  9. 　請求項８記載の光源装置の制御方法において、
    　前記光源装置は、前記基板を冷却する冷却素子を有し、
    　前記測定した基板の周辺の温度よりも高い温度を目標温度として設定し、
    　前記設定した目標温度と前記測定した基板の温度とを比較し、前記基板の温度が前記目標温度より高い場合には、前記冷却素子を駆動させることを特徴とする光源装置の制御方法。
  10. 　請求項８または９記載の光源装置の制御方法において、
    　前記測定した基板の温度に基づいて前記光源の温度を算出し、該算出した光源の温度が前記光源の温度の許容上限値以上である場合には、出力光量が減少するように前記光源を駆動させることを特徴とする光源装置の制御方法。
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