JP2010145584A

JP2010145584A - Light source switching device of image display device

Info

Publication number: JP2010145584A
Application number: JP2008320642A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Shibue; 重教渋江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: JP5142970B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that large maintenance costs are required for replacement work and adjustment work of a light source because the light source inevitably needs replacement due to its lifetime being shorter than a lifetime of an image display device. <P>SOLUTION: When a lifetime detection circuit 11 determines that a color light source having reached the end of its lifetime exists among R, G, and B light sources of a first light source 120 in the case that respective color light sources of the first light source 120 are driven in time division to emit light, the color light source having reached the end of its lifetime is set to an off state and a color light source emitting light in the same color as that color light source, in a second light source 130 is set to an on state, and a rotation command is issued to a motor which rotationally drives a dichroic mirror corresponding to the color light source having reached the end of its lifetime, out of motors 13, 17, 16. On reception of the rotation command, the motor rotates the dichroic mirror corresponding to the color light source having reached the end of its lifetime, out of dichroic mirrors 2 to 4 so that an optical axis of a bundle of rays reflected by this dichroic mirror is aligned with an optical axis of a condenser lens 5 again. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と言う。）又はレーザー等を使用した映像表示装置用光源の寿命時に於ける光源の切り替え技術に関する。 The present invention relates to a light source switching technique at the end of the life of a light source for an image display device using a light emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) or a laser.

従来の映像表示装置は、その光源として、高圧水銀ランプを使用しているが、高圧水銀ランプの寿命は約１万時間と短く、１年に１度は高圧水銀ランプの交換作業が必要であった。そのため、２４時間の連続運転を必要とし且つ１０年以上の稼働時間を必要とする監視分野に於いては、高圧水銀ランプの交換作業のために多くの労力と費用とを要していた。 Conventional video display devices use a high-pressure mercury lamp as the light source, but the lifetime of the high-pressure mercury lamp is as short as about 10,000 hours, and it is necessary to replace the high-pressure mercury lamp once a year. It was. For this reason, in the monitoring field that requires continuous operation for 24 hours and requires an operation time of 10 years or more, much labor and cost are required for replacing the high-pressure mercury lamp.

この改善策として、高圧水銀ランプを用いた監視用映像表示装置に於いて、２つの高圧水銀ランプを差動していた一方の高圧水銀ランプの寿命時に交互に切り替えることで、全体的に高圧水銀ランプの寿命を延している（例えば、特許文献１参照。）。 As a measure for improvement, in a video display device for monitoring using a high-pressure mercury lamp, two high-pressure mercury lamps that have been differentially switched at the time of the life of one of the high-pressure mercury lamps can be used as a whole. The life of the lamp is extended (for example, see Patent Document 1).

或いは、高圧水銀ランプに代えて、ＬＥＤをその光源として使用している映像表示装置もある。（例えば、特許文献２参照。）。 Alternatively, there is a video display device that uses LEDs as its light source instead of the high-pressure mercury lamp. (For example, refer to Patent Document 2).

特開２００６−３９３２９号公報（図２）JP 2006-39329 A (FIG. 2) 特開平１１−６５４７７号公報（図１）JP-A-11-65477 (FIG. 1)

しかしながら、２４時間の連続運転を必要とし且つ１０年以上の稼働時間を必要とする監視分野に於いては、先行技術によっても、依然として、人手による光源の交換作業は不可欠であり、そのため、当該交換作業により監視が一時的に中断してしまうと言う問題点は解決されるに至って否かった。 However, in the monitoring field that requires continuous operation for 24 hours and requires an operation time of 10 years or more, it is still indispensable to manually replace the light source according to the prior art. The problem that the monitoring was temporarily interrupted by the work was not solved.

この発明が解決しようとする問題点は、映像表示装置用光源の寿命が短いために、光源の交換が必ず必要となり、人手による光源の交換作業及び調整作業に多大なメンテナンスコストが発生している点にある。 The problem to be solved by the present invention is that the life of the light source for the video display device is short, so that it is necessary to replace the light source, and a large maintenance cost is required for manual light source replacement and adjustment. In the point.

尚、一般的には、「光源の寿命」とは、当該光源より発する光の輝度が初期時の輝度の半分以下に達した時点を言うものと、定義される。勿論、場合に応じて、それよりも低い４０％程度を以って、「光源の寿命」と定義しても良い。 In general, “lifetime of a light source” is defined as a point in time when the luminance of light emitted from the light source reaches half or less of the initial luminance. Of course, depending on the case, it may be defined as “life of the light source” with about 40% lower than that.

本発明は斯かる問題点の認識を踏まえて成されたものであり、その主目的は、映像表示装置用光源の寿命を映像表示装置ライフと同等時間にまで延ばすことが可能な映像表示装置の光源切り替え装置を提供することにある。 The present invention has been made based on the recognition of such problems, and its main purpose is to provide a video display device capable of extending the life of the light source for the video display device to the same time as the life of the video display device. The object is to provide a light source switching device.

本発明の主題に係る映像表示装置の光源切り替え装置は、赤色の光を発光するＲ光源と、緑色の光を発光するＧ光源と、青色の光を発光するＢ光源とから成る第１光源と、前記第１光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源の各々の出力側にそれぞれ配設される第１乃至第３のコリメータレンズより成る第１レンズ群と、前記第１光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源とそれぞれ同様の光学特性を有するＲ光源、Ｇ光源及びＢ光源から成る第２光源と、前記第２光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源の各々の出力側にそれぞれ配設される第４乃至第６のコリメータレンズより成る第２レンズ群と、互いに対向する前記第１コリメータレンズと前記第４コリメータレンズとの間に配設されており、赤色の光を反射する一方、その他の色の光を透過する光学特性を有する第１ダイクロイックミラーと、前記第１ダイクロイックミラーを回転さえ得る第１モータと、互いに対向する前記第２コリメータレンズと前記第５コリメータレンズとの間に配設されており、緑色の光を反射する一方、その他の色の光を透過する光学特性を有する第２ダイクロイックミラーと、前記第２ダイクロイックミラーを回転さえ得る第２モータと、互いに対向する前記第３コリメータレンズと前記第６コリメータレンズとの間に配設されており、青色の光を反射する一方、その他の色の光を透過する光学特性を有する第３ダイクロイックミラーと、前記第３ダイクロイックミラーを回転さえ得る第３モータと、前記第１ダイクロイックミラーで反射された赤色の第１光線束と、前記第２ダイクロイックミラーで反射された緑色の第２光線束と、前記第３ダイクロイックミラーで反射された青色の第３光線束とが合成されて成る白色光線束を集光すると共に、前記第１光線束の光軸、前記第２光線束の光軸及び前記第３光線束の光軸の何れとも合わさった光軸を有する集光レンズと、前記集光レンズより出力される前記白色光線束より、前記第１光線束の輝度、前記第２光線束の輝度及び前記第３光線束の輝度を、それぞれ電流値として検出する光センサーと、前記光センサーの各光線束に関する出力値と閾値とを順次に比較して、前記光センサーの出力値が前記閾値の所定率以下となる場合には当該出力値に対応する光線束を発光する光源がその寿命に達していると判断して、寿命に達していると判断された光源をＯＦＦ状態に設定すると共に、寿命に達していると判断された光源に対応するダイクロイックミラーを回転駆動するモータに、該当するダイクロイックミラーの回転を指令する寿命検出部とを備えており、前記第１光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源が時分割で駆動されて発光している場合に、前記寿命検出部が、前記第１光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源の内で寿命に達している光源があると判断した際には、寿命に達していると判断された光源をＯＦＦ状態に設定し且つ前記第２光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源の内で当該寿命に達していると判断された光源が発光する光と同色の光を発光する光源をＯＮ状態に設定すると共に、前記第１乃至第３モータの内で当該寿命に達していると判断された光源に対応するダイクロイックミラーを回転駆動するモータに回転指令を発し、前記回転指令を受けたモータは、前記第１乃至第３ダイクロイックミラーの内で当該寿命に達していると判断された光源に対応するダイクロイックミラーを、当該ダイクロイックミラーで反射された光線束の光軸が前記集光レンズの前記光軸と再び合わさる様に回転させることを特徴とする。 A light source switching device for a video display device according to the present invention includes a first light source including an R light source that emits red light, a G light source that emits green light, and a B light source that emits blue light. A first lens group including first to third collimator lenses disposed on the output side of each of the R light source, the G light source, and the B light source of the first light source, and the first light source. A second light source composed of an R light source, a G light source, and a B light source each having optical characteristics similar to those of the R light source, the G light source, and the B light source; the R light source of the second light source; the G light source; A second lens group composed of fourth to sixth collimator lenses disposed on each output side, and disposed between the first collimator lens and the fourth collimator lens facing each other; While reflecting red light Between a first dichroic mirror having optical properties that transmit light of other colors, a first motor that can even rotate the first dichroic mirror, and the second collimator lens and the fifth collimator lens that face each other. And a second dichroic mirror having an optical characteristic of reflecting green light and transmitting light of other colors, and a second motor capable of rotating the second dichroic mirror, and the second motor facing each other. A third dichroic mirror disposed between the third collimator lens and the sixth collimator lens and having an optical characteristic of reflecting blue light while transmitting other colors of light; and the third dichroic A third motor that can even rotate the mirror, a red first beam reflected by the first dichroic mirror, and the second A first light beam is collected while condensing a white light beam formed by combining the second green light beam reflected by the ichroic mirror and the third blue light beam reflected by the third dichroic mirror. A condensing lens having an optical axis combined with any of the optical axis of the second light bundle and the optical axis of the third light bundle, and the white light bundle output from the condensing lens, A light sensor that detects the brightness of the first light flux, the brightness of the second light flux, and the brightness of the third light flux as current values, and an output value and a threshold value for each light flux of the light sensor sequentially. In comparison, when the output value of the optical sensor is equal to or less than the predetermined ratio of the threshold value, it is determined that the light source that emits the light bundle corresponding to the output value has reached the end of its life. Turn off the light source determined to be A motor for rotating the dichroic mirror corresponding to the light source that has been determined to have reached the end of life, and a life detecting unit that commands rotation of the corresponding dichroic mirror, and When the R light source, the G light source, and the B light source are driven in a time-sharing manner to emit light, the life detection unit has a life within the R light source, the G light source, and the B light source of the first light source. When it is determined that there is a light source that has reached the lifetime, the light source that has been determined to have reached the end of its life is set to the OFF state, and among the R light source, the G light source, and the B light source of the second light source A light source that emits light of the same color as the light emitted from the light source that has been determined to have reached the lifetime is set to the ON state, and it is determined that the lifetime has been reached in the first to third motors. Corresponding to the light source A dichroic mirror that issues a rotation command to a motor that rotationally drives the ichroic mirror, and the motor that has received the rotation command corresponds to a light source that is determined to have reached the end of its lifetime among the first to third dichroic mirrors. Is rotated so that the optical axis of the light beam reflected by the dichroic mirror is again aligned with the optical axis of the condenser lens.

本発明の主題によれば、映像表示装置用の光源の寿命を当該映像表示装置本体の寿命と同等時間までに引き延ばすことが出来る。特に、２４時間体制の常時監視分野に於いて、映像表示装置に於けるＬＥＤ等の光源が故障した場合に於いても、本発明の主題によれば、故障した光源から代替光源に比較的高速に且つ自動的に切り替えることが出来、そのために画像が途切れて画面上に監視画像が表示されない期間を殆どなくすことが可能となる。 According to the subject of the present invention, the life of the light source for the video display device can be extended to a time equivalent to the life of the video display device main body. In particular, even when a light source such as an LED in a video display device fails in the 24-hour continuous monitoring field, according to the subject of the present invention, a relatively high speed can be obtained from a failed light source to an alternative light source. Therefore, it is possible to eliminate the period when the image is interrupted and the monitoring image is not displayed on the screen.

以下、この発明の主題の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に、詳述する。 Hereinafter, various embodiments of the subject of the present invention will be described in detail along with the effects and advantages thereof with reference to the accompanying drawings.

（実施の形態１）
図１は、１チップのＤＭＤ（Digital Mirror Device）をライトバルブとして使用した、本実施の形態に係る映像表示装置の光源切り替え装置の構成を示すブロック図であるが、図１の構成要素の内の各光学系は上面図として模式的に描かれている。尚、本実施の形態に於いては、光源の素子として、色の３原色（Ｒ：赤色、Ｇ：緑色、Ｂ：青色）をそれぞれ発光する３つのＬＥＤを使用した装置例が示されている。又、図２は、図１の光源切り替え装置に於ける動作を示すブロック図であり、図１に対応して各構成部分が描かれている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light source switching device of a video display device according to the present embodiment using a one-chip DMD (Digital Mirror Device) as a light valve. Each optical system is schematically illustrated as a top view. In the present embodiment, there is shown an apparatus example using three LEDs each emitting three primary colors (R: red, G: green, B: blue) as light source elements. . FIG. 2 is a block diagram showing the operation of the light source switching device of FIG. 1, and each component is drawn corresponding to FIG.

図1に於いて、ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、ＡＣ電源（図示せず。）から各色のＬＥＤの駆動に必要なＤＣ電圧を、例えばＤＣ１２Ｖの中間電圧を生成する。 In FIG. 1, an AC / DC converter 1 generates a DC voltage necessary for driving LEDs of each color from an AC power source (not shown), for example, an intermediate voltage of DC 12V.

先ず、ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧は、第１ＬＥＤ駆動用電源１００の各色毎のＤＣ／ＤＣ降圧回路１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに供給されて、第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源（第１光源に該当。）１２０を駆動する。ここで、第１ＬＥＤ駆動用電源１００内の各ＤＣ／ＤＣ降圧回路１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、それぞれに対応する、第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０を成す様に同一面内に順次に配設された各Ｒ，Ｇ，Ｂ色のＬＥＤ１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂのフォワード電圧（順方向電圧）に基づいて、各ＬＥＤ１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂに適したＤＣ電圧（例えば２Ｖ〜６Ｖの範囲内の電圧値）に変換する。 First, the output voltage of the AC / DC converter 1 is supplied to the DC / DC step-down circuits 100R, 100G, and 100B for each color of the first LED driving power source 100, and the first R, G, and B light sources (corresponding to the first light sources). .) 120 is driven. Here, the DC / DC step-down circuits 100R, 100G, and 100B in the first LED driving power source 100 are sequentially arranged in the same plane so as to form the corresponding first R, G, and B light sources 120. Based on the forward voltage (forward voltage) of each of the R, G, and B LEDs 120R, 120G, and 120B, the DC voltage suitable for each LED 120R, 120G, and 120B (for example, a voltage value in the range of 2V to 6V) is obtained. Convert.

同一面内の各ＬＥＤ１２０Ｒ（第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０のＲ光源），１２０Ｇ（第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０のＧ光源），１２０Ｂ（第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０のＢ光源）の直後方には、それぞれの光軸が同一平面内で且つ同一水平方向に配列する様に、各ＬＥＤ１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂと一組となって、対応する１枚のコリメータレンズが順次に配設されている。これらの第１乃至第３コリメータレンズは、第１レンズ群１４０を成す。 Each LED 120R (R light source of the first R, G, B light source 120), 120G (G light source of the first R, G, B light source 120), 120B (B light source of the first R, G, B light source 120) in the same plane. Immediately after that, each LED 120R, 120G, 120B is paired with a corresponding collimator lens sequentially so that the respective optical axes are arranged in the same plane and in the same horizontal direction. ing. These first to third collimator lenses form a first lens group 140.

尚、第２ＬＥＤ駆動用電源１１０もまた、第１ＬＥＤ駆動用電源１００と同様の構成を、即ち、各色毎のＤＣ／ＤＣ降圧回路１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂを備えており、更に、各ＤＣ／ＤＣ降圧回路１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂに対応して、第２Ｒ，Ｇ，Ｂ光源（第２光源に該当。）１３０を成す様に、各Ｒ，Ｇ，Ｂ色のＬＥＤ１３０Ｒ（Ｒ光源），１３０Ｇ（Ｇ光源），１３０Ｂ（Ｂ光源）が同一面内に順次に配設されている。そして、第１レンズ群１４０と同様に、各Ｒ，Ｇ，Ｂ色のＬＥＤ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの直後方には、それぞれの光軸が同一平面内で且つ同一水平方向に配列する様に、各ＬＥＤ１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂと一組となって、対応する１枚のコリメータレンズが順次に配設されている。これらの第４乃至第６コリメータレンズは、第２レンズ群１５０を成す。 The second LED driving power source 110 also has the same configuration as the first LED driving power source 100, that is, includes DC / DC step-down circuits 110R, 110G, and 110B for each color, and further each DC / DC step-down circuit. Corresponding to the circuits 110R, 110G, and 110B, R, G, and B LEDs 130R (R light source) and 130G (G light source) are formed so as to form a second R, G, and B light source (corresponding to the second light source) 130. ), 130B (B light source) are sequentially arranged in the same plane. As with the first lens group 140, the R, G, and B color LEDs 130R, 130G, and 130B are immediately behind the respective optical axes arranged in the same plane and in the same horizontal direction. A pair of LEDs 130R, 130G, and 130B, and a corresponding collimator lens are sequentially arranged. These fourth to sixth collimator lenses form a second lens group 150.

一方、第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０の各色の光源１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂから放射される光線束は四方に拡散した光線より成るので、各色の光源１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂから放射されたＲ，Ｇ，Ｂ光線束は、第１レンズ群１４０内の夫々に対応する第１乃至第３コリメータレンズによって、互いにその光軸が平行な平行光線束とされる。 On the other hand, since the light flux emitted from the light sources 120R, 120G, 120B of the respective colors of the first R, G, B light source 120 is composed of light beams diffused in all directions, the R, G emitted from the light sources 120R, 120G, 120B of the respective colors. , B beam bundles are made into parallel beam bundles whose optical axes are parallel to each other by the first to third collimator lenses corresponding to each in the first lens group 140.

そして、Ｒ光源１２０Ｒより発光された平行光線束は第１ダイクロイックミラー２に、Ｇ光源１２０Ｇより発光された平行光線束は第２ダイクロイックミラー３に、Ｂ光源１２０Ｂより発光された平行光線束は第３ダイクロイックミラー４に、それぞれ供給される。 The parallel light beam emitted from the R light source 120R is sent to the first dichroic mirror 2, the parallel light beam emitted from the G light source 120G is sent to the second dichroic mirror 3, and the parallel light beam emitted from the B light source 120B is the first light beam. The three dichroic mirrors 4 are respectively supplied.

本実施の形態の一例では、配設の容易化の観点から、又、記載の便宜上の観点から、各ダイクロイックミラー２，３，４は、対応する各色Ｒ，Ｇ，Ｂの平行光線束が略４５°の入射角度で各ダイクロイックミラー２，３，４に入射する様に、第１レンズ群１４０の光軸の方向に対して略４５°の角度を成す様に配置されている。但し、第１乃至第３ダイクロイックミラー２，３，４の配置角度は、それぞれ、略４５°に限定されるものではない。即ち、ダイクロイックミラーは、一般に、ガラスの片面上或いは両面上に多層膜のコーティングを施して製作され、入射角度を指定して設計される。その際の入射角度は、光源たるＬＥＤ及びコリメータレンズの一組とダイクロイックミラーとの相対位置関係によって決定される。基本的には、構造上の制約があるために、その観点からＬＥＤの配置が決定された上で、それに合わせてダイクロイックミラーの配置が決定される。従って、ダイクロイックミラーへの光線束の入射角度は、常に一定の角度であるとは限らないこととなる。 In an example of the present embodiment, from the viewpoint of facilitating the arrangement and from the viewpoint of convenience of description, the dichroic mirrors 2, 3, and 4 have substantially parallel light fluxes of the corresponding colors R, G, and B. It is arranged so as to form an angle of approximately 45 ° with respect to the direction of the optical axis of the first lens group 140 so as to enter each dichroic mirror 2, 3, 4 at an incident angle of 45 °. However, the arrangement angles of the first to third dichroic mirrors 2, 3, and 4 are not limited to approximately 45 °, respectively. That is, the dichroic mirror is generally manufactured by coating a multilayer film on one side or both sides of glass, and is designed by designating an incident angle. The incident angle at that time is determined by the relative positional relationship between a pair of LEDs and collimator lenses as light sources and a dichroic mirror. Basically, since there are structural restrictions, the arrangement of the LEDs is determined from that viewpoint, and the arrangement of the dichroic mirror is determined accordingly. Therefore, the incident angle of the light beam to the dichroic mirror is not always a constant angle.

そして、第１ダイクロイックミラー２は、Ｒ光源１２０Ｒ（１３０Ｒ）より放射されたＲ色の波長域の光を反射し、且つ、その他の波長域の光を透過する光学特性を有する様に、設定されている。又、第２ダイクロイックミラー３は、Ｇ光源１２０Ｇ（１３０Ｇ）より放射されたＧ色の波長域の光を反射し、且つ、その他の波長域の光を透過する光学特性を有する様に、設定されている。又、第３ダイクロイックミラー４は、Ｂ光源１２０Ｂ（１３０Ｂ）より放射されたＢ色の波長域の光を反射し、その他の波長域の光を透過する光学特性を有する様に、設定されている。本実施の形態の一例では、第１乃至第３ダイクロイックミラー２，３，４の同一面を常に対応する色の反射に用いているが、この一例に本発明が限定される訳ではない。例えば、第２Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１３０側の対応する波長の光を反射させるときには、第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０側の対応する波長の光を反射させた一方の面とは反対側の対向面を用いる様に、第１乃至第３ダイクロイックミラー２，３，４を設定しても良い（この場合には、後述するダイクロイックミラーの回転角度は略１８０°となる。）。 The first dichroic mirror 2 is set so as to reflect the light in the R wavelength band emitted from the R light source 120R (130R) and to transmit the light in the other wavelength bands. ing. The second dichroic mirror 3 is set so as to reflect the light in the G wavelength range emitted from the G light source 120G (130G) and to transmit the light in the other wavelength ranges. ing. The third dichroic mirror 4 is set so as to have an optical characteristic of reflecting light in the B wavelength band emitted from the B light source 120B (130B) and transmitting light in the other wavelength bands. . In the example of the present embodiment, the same surface of the first to third dichroic mirrors 2, 3 and 4 is always used for reflection of the corresponding color, but the present invention is not limited to this example. For example, when reflecting light of a corresponding wavelength on the second R, G, B light source 130 side, facing opposite to the one surface reflecting the light of the corresponding wavelength on the first R, G, B light source 120 side The first to third dichroic mirrors 2, 3, and 4 may be set so as to use the surface (in this case, the rotation angle of the dichroic mirror described later is approximately 180 °).

以上の様な構成に於いて、第１ダイクロイックミラー２の出力側の面より、時分割されて発光されたＲ色，Ｇ色，及びＢ色の各波長の第１乃至第３光線束が合成されて成る白色光線束が、出力される。合成された白色光線束は、次に、集光レンズ５を通して、ライトトンネル６に供給される。ここで、重要な点は、各ダイクロイックミラー４，３，２で略９０°の角度で反射された後の各色の光線束の光軸と、集光レンズ５の光軸とは、互いに合っていることである。 In the configuration as described above, the first to third light bundles of the R, G, and B wavelengths emitted by time division from the output side surface of the first dichroic mirror 2 are combined. The white light bundle formed is output. The combined white light flux is then supplied to the light tunnel 6 through the condenser lens 5. Here, the important point is that the optical axis of the light bundle of each color after being reflected by each dichroic mirror 4, 3, 2 at an angle of approximately 90 ° matches the optical axis of the condenser lens 5. It is that you are.

ライトトンネル６は、その内部で各色の光線束の反射を繰り返すことで光の強度を積分し、その結果、合成された光線束の強度分布の均一性を向上させる。ライトトンネル６を出力した光線束は、リレーレンズ７を経て、ライトバルブである一つのＤＭＤ８に供給される。 The light tunnel 6 integrates the light intensity by repeating the reflection of the light bundles of the respective colors within the light tunnel 6, and as a result, improves the uniformity of the intensity distribution of the combined light bundle. The light beam output from the light tunnel 6 is supplied to one DMD 8 which is a light valve via a relay lens 7.

ＤＭＤ８は、既知の通り、入力画像信号（図示せず。）のレベルに応じて、ＤＭＤ８を構成する多数の微小ミラーの傾きを変化させる素子である。ＤＭＤ８がＯＮ状態にある時には、ＤＭＤ８は入力した光線束を投射レンズ９側へ反射し、その結果、画像が表示されることとなる。他方、ＤＭＤ８がＯＦＦ状態にあるときには、ＤＭＤ８は入力した光線束を投射レンズ９の外側領域へ反射する。本実施の形態に於いては、ＤＭＤ８がＯＦＦ状態にあるときにＤＭＤ８によって反射された光線束を検出可能な位置に、光センサー１０が配置されている。そして、ＯＦＦ状態にあるＤＭＤ８によって反射された、合成された光線束は、元々、時分割で放射されたＲ色，Ｇ色，及びＢ色の各波長の光より成るので、光センサー１０は、互いに時間をずれて入力するＲ色，Ｇ色，及びＢ色の各波長の光の輝度を測定し、測定した輝度に対応する電流値を寿命検出回路１１へ出力する。ここで、寿命検出回路１１は、予め測定された、本装置の初期時点に於けるＲ色，Ｇ色，及びＢ色の各波長の光の輝度レベル、従って、初期電流値の情報を、その内部のメモリ（図示せず。）内に、初期値ないしは閾値として記録・保有している。 As is well known, the DMD 8 is an element that changes the inclination of a large number of micromirrors constituting the DMD 8 in accordance with the level of an input image signal (not shown). When the DMD 8 is in the ON state, the DMD 8 reflects the input light bundle toward the projection lens 9, and as a result, an image is displayed. On the other hand, when the DMD 8 is in the OFF state, the DMD 8 reflects the input light bundle to the outer region of the projection lens 9. In the present embodiment, the optical sensor 10 is arranged at a position where the beam bundle reflected by the DMD 8 can be detected when the DMD 8 is in the OFF state. The synthesized light bundle reflected by the DMD 8 in the OFF state is originally composed of light of each of the R, G, and B wavelengths emitted in a time division manner. The luminances of the R, G, and B wavelengths of light that are input with a time lag are measured, and a current value corresponding to the measured luminance is output to the life detection circuit 11. Here, the life detection circuit 11 uses the brightness level of the light of each wavelength of R color, G color, and B color at the initial time of the apparatus, and information on the initial current value, measured in advance. It is recorded and held as an initial value or threshold value in an internal memory (not shown).

次に、第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０内のＲ光源１２０Ｒが故障等によりその寿命に達した場合について、本装置の動作を記載する。Ｒ光源１２０Ｒがその寿命に達した状態は、光センサー１０が検出する、Ｒ色の光の輝度レベルを、従って、光センサー１０の出力電流のレベルを、寿命検出回路１１が電気的に監視することにより、検知可能である。光センサー１０の出力端は、比較回路である寿命検出回路１１の入力端に接続されており、寿命検出回路１１は、常時、光センサー１０が出力する電流レベルを、その保有する既述した閾値と比較することで、各光源がその寿命に達したか否かを監視している。即ち、寿命検出回路１１は、光センサー１０のＲ色の光の出力レベルが上記閾値の所定率（例えば５０％）以下に下回ったことを検出したときには、Ｒ光源１２０Ｒの故障等の原因により、Ｒ光源１２０Ｒはその寿命に達したものと判断する。 Next, the operation of this apparatus will be described in the case where the R light source 120R in the first R, G, B light source 120 has reached its lifetime due to a failure or the like. When the life of the R light source 120R has reached its life, the life detection circuit 11 electrically monitors the brightness level of the R color light detected by the light sensor 10, and thus the level of the output current of the light sensor 10. Therefore, it can be detected. The output terminal of the optical sensor 10 is connected to the input terminal of the life detection circuit 11 which is a comparison circuit, and the life detection circuit 11 always keeps the current level output from the optical sensor 10 at the threshold value described above. To monitor whether each light source has reached its lifetime. That is, when the life detection circuit 11 detects that the output level of the R color light of the optical sensor 10 has fallen below a predetermined rate (for example, 50%) of the threshold, due to a failure of the R light source 120R or the like, The R light source 120R is determined to have reached its lifetime.

そして、Ｒ光源１２０Ｒはその寿命に達したことを検出した寿命検出回路１１は、モータ駆動部１２に、その駆動指令信号を与える。この駆動指令信号を受けて、モータ駆動部１２は、第１ダイクロイックミラー２に機械的に繋がった第１モータ１３を駆動制御し、第１モータ１３は、第1ダイクロイックミラー２を、本例では略９０°回転させる。回転後の第1ダイクロイックミラー２の位置を、図２に示す。この場合に於いても、時分割でそれぞれ発光された各色の光線束が対応するダイクロイックミラーで反射された後に集光レンズ５に向けて伝搬する光線束の光軸と、集光レンズ５の光軸とは、互いに合わさっている。 Then, the life detection circuit 11 that has detected that the R light source 120R has reached its life gives the drive command signal to the motor drive unit 12. Upon receiving this drive command signal, the motor drive unit 12 controls the drive of the first motor 13 mechanically connected to the first dichroic mirror 2, and the first motor 13 controls the first dichroic mirror 2 in this example. Rotate approximately 90 °. The position of the first dichroic mirror 2 after rotation is shown in FIG. In this case as well, the optical axis of the light beam propagating toward the condenser lens 5 after the light beam of each color emitted in time division is reflected by the corresponding dichroic mirror, and the light of the condenser lens 5 The shafts are aligned with each other.

第1ダイクロイックミラー２の上記回転と同時に、寿命検出回路１１より光源駆動切り替え指令を受けた電源制御部１４は、第１ＬＥＤ駆動用電源１００内のＲ光源用の電源１００ＲをＯＦＦ状態に切り替え制御すると共に（例えば電源１００ＲのスイッチをＯＦＦにする。）、第２ＬＥＤ駆動用電源１１０内のＲ光源用の電源１１０ＲをＯＦＦ状態からＯＮ状態に変更・設定する（例えば電源１１０ＲのスイッチをＯＮに切り替える。）。 Simultaneously with the above rotation of the first dichroic mirror 2, the power supply control unit 14 that has received the light source drive switching command from the life detection circuit 11 switches the power source 100R for the R light source in the first LED driving power source 100 to the OFF state. At the same time (for example, the switch of the power source 100R is turned OFF), the power source 110R for the R light source in the second LED driving power source 110 is changed / set from the OFF state to the ON state (for example, the switch of the power source 110R is switched ON). ).

これにより、第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０の内で寿命に達したＲ光源１２０Ｒの代わりに、第２Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１３０のＲ光源１３０Ｒが代替光源として自動的に且つ高速に切り替えられて発光することとなるため、画像は途切れる事無く連続して表示されることになる。従って、映像表示装置用光源の寿命を、監視装置として用いられる映像表示装置の寿命と同等時間にまで延ばすことが出来る。 Thus, instead of the R light source 120R that has reached the end of its life within the first R, G, B light source 120, the R light source 130R of the second R, G, B light source 130 is automatically and rapidly switched as an alternative light source. Since the light is emitted, the image is continuously displayed without interruption. Therefore, the life of the light source for the video display device can be extended to the same time as the life of the video display device used as the monitoring device.

同様に、第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０内のＧ光源１２０Ｇがその寿命に達したことが検出された場合には、第２モータ１７が第２ダイクロイックミラー３を略９０°回転させると同時に、電源制御部１４は、第１ＬＥＤ駆動用電源１００内のＧ光源用の電源１００ＧをＯＦＦ状態に切り替えると共に、第２ＬＥＤ駆動用電源１１０内のＧ光源用の電源１１０ＧをＯＮ状態に設定する。 Similarly, when it is detected that the G light source 120G in the first R, G, B light source 120 has reached its lifetime, the second motor 17 rotates the second dichroic mirror 3 by approximately 90 °, The power control unit 14 switches the power source 100G for the G light source in the first LED driving power source 100 to the OFF state and sets the power source 110G for the G light source in the second LED driving power source 110 to the ON state.

同様に、第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０内のＢ光源１２０Ｂがその寿命に達したことが検出された場合には、第３モータ１６が第３ダイクロイックミラー４を略９０°回転させると同時に、電源制御部１４は、第１ＬＥＤ駆動用電源１００内のＢ光源用の電源１００ＢをＯＦＦ状態に切り替えると共に、第２ＬＥＤ駆動用電源１１０内のＢ光源用の電源１１０ＢをＯＮ状態に設定する。 Similarly, when it is detected that the B light source 120B in the first R, G, B light source 120 has reached its lifetime, the third motor 16 rotates the third dichroic mirror 4 by approximately 90 °, The power supply control unit 14 switches the power source 100B for the B light source in the first LED driving power source 100 to the OFF state and sets the power source 110B for the B light source in the second LED driving power source 110 to the ON state.

尚、図１の例では、第１ＬＥＤ駆動用電源１００と第２ＬＥＤ駆動用電源１１０とを別々に設けているが、共通のＬＥＤ駆動用電源とセレクタとを組み合わせることによって、共通のＬＥＤ駆動用電源を使用可能に構成するときには、本装置のコストを抑えることが可能となる。 In the example of FIG. 1, the first LED driving power source 100 and the second LED driving power source 110 are provided separately. However, by combining the common LED driving power source and the selector, a common LED driving power source can be used. When it is configured to be usable, the cost of the present apparatus can be reduced.

又、図３は、本実施の形態に係る光源切り替え装置に於いて用いられる光源の冷却構造を示している。第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１２０のＲ光源１２０Ｒにヒートパイプ受熱部３２を設け、第２Ｒ，Ｇ，Ｂ光源１３０のＲ光源１３０Ｒにヒートパイプ受熱部３３を設けて、更にヒートシンク３１により各光源１２０Ｒ，１３０Ｒで発生する熱の伝導を行って、クーリングファン３０によって冷却する構造を採用するときには、光源の冷却系を共用することが出来、この点に関しても本装置のコストを抑えることが可能となる。 FIG. 3 shows a light source cooling structure used in the light source switching device according to the present embodiment. A heat pipe heat receiving portion 32 is provided in the R light source 120R of the first R, G, B light source 120, a heat pipe heat receiving portion 33 is provided in the R light source 130R of the second R, G, B light source 130, and each light source 120R is further provided by the heat sink 31. , 130R, the cooling system of the light source can be shared, and the cooling system of the light source can be shared. In this respect as well, the cost of the apparatus can be reduced. .

尚、図１の各部１１，１２，１４は、「寿命検出部」を成す。 1 constitutes a “life detection unit”.

（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。 (Appendix)
While the embodiments of the present invention have been disclosed and described in detail above, the above description exemplifies aspects to which the present invention can be applied, and the present invention is not limited thereto. In other words, various modifications and variations to the described aspects can be considered without departing from the scope of the present invention.

本発明は、ライトバルブとして１チップのＤＭＤ又はＬＥＤ等を使用したプロジェクターの光源に適用して好適である。特に、高信頼性を必要とする監視分野を始めとして、放送局用等の極めて高信頼性が要求される分野に於いて、本発明を有効に利用することが出来る。 The present invention is suitably applied to a light source of a projector that uses a one-chip DMD or LED as a light valve. In particular, the present invention can be effectively used in fields requiring extremely high reliability such as for broadcasting stations, as well as in the monitoring field that requires high reliability.

本発明の実施の形態１に係る映像表示装置の光源切り替え装置の構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the light source switching apparatus of the video display apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. Ｒ光源がその寿命に達した場合に於いてＲ光源を切り替えた後の映像表示装置の光源切り替え装置の構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the light source switching device of the video display apparatus after switching R light source in case the R light source has reached its life. 本発明の実施の形態１に係る映像表示装置の光源切り替え装置に於ける冷却構造を示す図である。It is a figure which shows the cooling structure in the light source switching apparatus of the video display apparatus concerning Embodiment 1 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ＡＣ／ＤＣコンバータ、２第１ダイクロイックミラー、３第２ダイクロイックミラー、４第３ダイクロイックミラー、５集光レンズ、６ライトトンネル、７リレーレンズ、８ＤＭＤ（ライトバルブ）、９投射レンズ、１０光センサー、１１寿命検出回路、１２モータ駆動部、１３，１６，１７第１乃至第３モータ、１４電源制御部、３０クーリングファン、３１ヒートシンク、３２，３３ヒートパイプ受熱部、１００第１ＬＥＤ駆動用電源、１１０第２ＬＥＤ駆動用電源、１２０第１Ｒ，Ｇ，Ｂ光源（第１光源に該当。）、１３０第２Ｒ，Ｇ，Ｂ光源（第２光源に該当。）、１４０第１レンズ群、１５０第２レンズ群、１６０ダイクロイックミラー群。 1 AC / DC converter, 2 1st dichroic mirror, 3 2nd dichroic mirror, 4 3rd dichroic mirror, 5 condenser lens, 6 light tunnel, 7 relay lens, 8 DMD (light valve), 9 projection lens, 10 light Sensor, 11 Life detection circuit, 12 Motor drive unit, 13, 16, 17 First to third motors, 14 Power supply control unit, 30 Cooling fan, 31 Heat sink, 32, 33 Heat pipe heat reception unit, 100 First LED drive power supply , 110 Second LED driving power source, 120 1st R, G, B light source (corresponding to the first light source), 130 2nd R, G, B light source (corresponding to the second light source), 140 1st lens group, 150 1st 2 lens group, 160 dichroic mirror group.

Claims

赤色の光を発光するＲ光源と、緑色の光を発光するＧ光源と、青色の光を発光するＢ光源とから成る第１光源と、
前記第１光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源の各々の出力側にそれぞれ配設される第１乃至第３のコリメータレンズより成る第１レンズ群と、
前記第１光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源とそれぞれ同様の光学特性を有するＲ光源、Ｇ光源及びＢ光源から成る第２光源と、
前記第２光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源の各々の出力側にそれぞれ配設される第４乃至第６のコリメータレンズより成る第２レンズ群と、
互いに対向する前記第１コリメータレンズと前記第４コリメータレンズとの間に配設されており、赤色の光を反射する一方、その他の色の光を透過する光学特性を有する第１ダイクロイックミラーと、
前記第１ダイクロイックミラーを回転さえ得る第１モータと、
互いに対向する前記第２コリメータレンズと前記第５コリメータレンズとの間に配設されており、緑色の光を反射する一方、その他の色の光を透過する光学特性を有する第２ダイクロイックミラーと、
前記第２ダイクロイックミラーを回転さえ得る第２モータと、
互いに対向する前記第３コリメータレンズと前記第６コリメータレンズとの間に配設されており、青色の光を反射する一方、その他の色の光を透過する光学特性を有する第３ダイクロイックミラーと、
前記第３ダイクロイックミラーを回転さえ得る第３モータと、
前記第１ダイクロイックミラーで反射された赤色の第１光線束と、前記第２ダイクロイックミラーで反射された緑色の第２光線束と、前記第３ダイクロイックミラーで反射された青色の第３光線束とが合成されて成る白色光線束を集光すると共に、前記第１光線束の光軸、前記第２光線束の光軸及び前記第３光線束の光軸の何れとも合わさった光軸を有する集光レンズと、
前記集光レンズより出力される前記白色光線束より、前記第１光線束の輝度、前記第２光線束の輝度及び前記第３光線束の輝度を、それぞれ電流値として検出する光センサーと、
前記光センサーの各光線束に関する出力値と閾値とを順次に比較して、前記光センサーの出力値が前記閾値の所定率以下となる場合には当該出力値に対応する光線束を発光する光源がその寿命に達していると判断して、寿命に達していると判断された光源をＯＦＦ状態に設定すると共に、寿命に達していると判断された光源に対応するダイクロイックミラーを回転駆動するモータに、該当するダイクロイックミラーの回転を指令する寿命検出部とを備えており、
前記第１光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源が時分割で駆動されて発光している場合に、前記寿命検出部が、前記第１光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源の内で寿命に達している光源があると判断した際には、寿命に達していると判断された光源をＯＦＦ状態に設定し且つ前記第２光源の前記Ｒ光源、前記Ｇ光源及び前記Ｂ光源の内で当該寿命に達していると判断された光源が発光する光と同色の光を発光する光源をＯＮ状態に設定すると共に、前記第１乃至第３モータの内で当該寿命に達していると判断された光源に対応するダイクロイックミラーを回転駆動するモータに回転指令を発し、
前記回転指令を受けたモータは、前記第１乃至第３ダイクロイックミラーの内で当該寿命に達していると判断された光源に対応するダイクロイックミラーを、当該ダイクロイックミラーで反射された光線束の光軸が前記集光レンズの前記光軸と再び合わさる様に回転させることを特徴とする、
映像表示装置の光源切り替え装置。 A first light source comprising an R light source that emits red light, a G light source that emits green light, and a B light source that emits blue light;
A first lens group comprising first to third collimator lenses disposed on the output side of each of the R light source, the G light source, and the B light source of the first light source;
A second light source composed of an R light source, a G light source, and a B light source each having the same optical characteristics as the R light source, the G light source, and the B light source of the first light source;
A second lens group comprising fourth to sixth collimator lenses disposed on the output side of each of the R light source, the G light source, and the B light source of the second light source;
A first dichroic mirror that is disposed between the first collimator lens and the fourth collimator lens facing each other and has optical characteristics of reflecting red light and transmitting light of other colors;
A first motor that can even rotate the first dichroic mirror;
A second dichroic mirror disposed between the second collimator lens and the fifth collimator lens facing each other, and having an optical characteristic of reflecting green light while transmitting light of other colors;
A second motor that can even rotate the second dichroic mirror;
A third dichroic mirror disposed between the third collimator lens and the sixth collimator lens facing each other and having optical characteristics of reflecting blue light while transmitting other colors of light;
A third motor that can even rotate the third dichroic mirror;
A first red light beam reflected by the first dichroic mirror, a second green light beam reflected by the second dichroic mirror, and a third blue light beam reflected by the third dichroic mirror; And a light collecting unit that collects a white light bundle formed by combining the optical axis of the first light bundle, the optical axis of the second light bundle, and the optical axis of the third light bundle. A light lens,
An optical sensor for detecting the brightness of the first light flux, the brightness of the second light flux and the brightness of the third light flux as current values from the white light flux output from the condenser lens;
A light source that emits a light bundle corresponding to the output value when the output value of each light bundle of the photosensor is sequentially compared with a threshold value and the output value of the photosensor is equal to or less than a predetermined ratio of the threshold value. The motor that drives the dichroic mirror corresponding to the light source that is determined to have reached the lifetime is set to the OFF state for the light source that has been determined to have reached the lifetime. And a life detecting unit that commands rotation of the corresponding dichroic mirror,
When the R light source, the G light source, and the B light source of the first light source are driven in a time-sharing manner to emit light, the life detection unit is configured to use the R light source, the G light source, and the light source of the first light source. When it is determined that there is a light source that has reached the end of its lifetime among the B light sources, the light source that has been determined to have reached the end of life is set to an OFF state and the R light source, the G light source, A light source that emits light of the same color as the light emitted from the light source determined to have reached the lifetime among the B light sources is set to the ON state, and the lifetime is reached within the first to third motors. A rotation command is issued to the motor that rotates the dichroic mirror corresponding to the light source determined to have reached,
The motor that has received the rotation command causes the dichroic mirror corresponding to the light source that has been determined to have reached the end of its lifetime among the first to third dichroic mirrors to the optical axis of the light beam reflected by the dichroic mirror. Is rotated so that it is again aligned with the optical axis of the condenser lens,
Light source switching device for video display device.

請求項１記載の映像表示装置の光源切り替え装置であって、
前記第１光源及び前記第２光源は、光源の冷却装置を共用することを特徴とする、
映像表示装置の光源切り替え装置。 A light source switching device for a video display device according to claim 1,
The first light source and the second light source share a light source cooling device,
Light source switching device for video display device.

請求項１又は２に記載の映像表示装置の光源切り替え装置であって、
前記第１光源及び前記第２光源は、光源用電源を共用することを特徴とする、
映像表示装置の光源切り替え装置。 A light source switching device for a video display device according to claim 1 or 2,
The first light source and the second light source share a power source for the light source,
Light source switching device for video display device.