JP2020071379A - 光源装置及び投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる動作温度範囲の光源を用いる場合でも、位置精度よく配置でき、かつ、冷却能力を無駄にすることなく冷却することができる仕組みを提供することを目的としている。【解決手段】第１の光源３１ｒと、第１の光源３１ｒと異なる動作温度範囲の第２の光源３１ｂと、第１の光源３１ｒからの熱を受熱する第１の受熱部３７２ｒと、第２の光源３１ｂからの熱を受熱する第２の受熱部３７２ｂと、第１の光源３１ｒと第２の光源３１ｂとを保持する保持部材３７１と、を有する光源装置であって、第１の光源３１ｒ及び第１の受熱部３７２ｒと、第２の光源３１ｂ及び第２の受熱部３７２ｂと、の間は、熱的に分離されていることを特徴とする光源装置。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の光源を用いる光源装置及び投射型表示装置に関するものである。

高耐久かつ高輝度を達成できる投射型表示装置の光源として、レーザーダイオード（以下、ＬＤとも称する）等の半導体発光素子が用いられているが、これまで青色ＬＤからの光を黄色の蛍光体を用いて蛍光変換することで白色光を生成することが一般的であった。しかしこのように生成された白色光は、所定の波長だけ強度が強いというような特徴があるため、色純度を高めるために光学フィルターで所定の波長域をカットする必要があり非効率であった。そのため、光源からの光を効率的に利用するために、青色ＬＤに加えて赤色ＬＤを用いることで色純度を高めた白色光を生成することが検討されている。

このような異なる種類の波長を出射するＬＤは、用いられている半導体材料が異なるため動作温度範囲（耐熱温度）や発熱量に差がある。例えばガリウムヒ素を用いた赤色ＬＤは、窒化ガリウムを用いた青色ＬＤに比べて動作温度範囲が低温となっている。そのため、異なる種類のＬＤを同時に使用する際には、それぞれの動作温度範囲を守って使用できるように温度制御を行うことが求められている。

このような互いに異なる動作温度範囲の光源の冷却制御を行う仕組みの一例が特許文献１に開示されている。特許文献１では、複数の光源が設けられた伝熱板をペルチェ素子（温度制御素子）で冷却する構成とし、光源と伝熱板との当接面積を変えて熱抵抗を調整することで、共通の温度制御素子で冷却することが開示されている。

特開２０１６−１６４９２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示される構成は、いうなれば冷却能力が過剰となってしまう光源に対してあえて熱伝導されにくくすることで目的を達成しており、冷却能力を無駄にしている。そのため、無駄な電力消費が行われており効率的ではなく、冷却ファンなどによる騒音も生じる可能性がある。

これに対し、互いに異なる動作温度の各光源ごとに効率的な冷却を行うために、動作温度範囲が同じ光源ごとにグループ化し、それぞれ別々の固定治具上に保持して冷却することも考えられる。しかしこのような構成は、装置の大型化を招くだけでなく、光源間の位置調整も難しくなり、光利用効率の低下を招く可能性もある。

本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、異なる動作温度範囲の光源を用いる場合でも、光源間の位置を精度よく配置でき、かつ、冷却能力を無駄にすることなく光源を冷却できる仕組みを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の光源装置は、第１の光源と、前記第１の光源と異なる動作温度範囲の第２の光源と、前記第１の光源からの熱を受熱する第１の受熱部と、前記第２の光源からの熱を受熱する第２の受熱部と、前記第１の光源と前記第２の光源とを保持する保持部材と、を有する光源装置であって、前記第１の光源及び前記第１の受熱部と、前記第２の光源及び前記第２の受熱部と、の間は、熱的に分離されていることを特徴とする。

このように設けることで、異なる動作温度範囲の光源を用いる場合でも、位置精度よく配置でき、かつ、冷却能力を無駄にすることなく光源を冷却できる仕組みを提供することができる。

本発明にかかる投射型表示装置としてのプロジェクタ装置に関する光学ブロック図である。 第１の実施形態に係る保持部３７の詳細を示す図である。 （ａ）保持部３７上に複数の青色ＬＤ３１ｂと複数の赤色ＬＤ３１ｒが、保持部３７により保持されている様子を説明するための上面図である。（ｂ）複数の複数の青色ＬＤ３１ｂと複数の赤色ＬＤ３１ｒが取り外された保持部３７の様子を説明するための上面図である。 保持部３７の詳細を説明するための斜視図である。 （ａ）図４のＡ−Ａ‘に沿って保持部３７を切断した切断面の状態を示す分解斜視図である。（ｂ）図４のＢ−Ｂ‘に沿って保持部３７を切断した切断面の状態を示す分解斜視図である。 （ａ）図２に示す青色ＬＤ３１ｂの冷却に用いられる放熱部分を抜き出した図である。（ｂ）図２に示す赤色ＬＤ３１ｒの冷却に用いられる放熱部分を抜き出した図である。 第２の実施形態に係る保持部３７の詳細を示す図である。 投射型表示装置の制御システムのブロック図である。 冷却制御方法を説明するためのフローチャートである。 第３の実施形態に係る保持部３７の詳細を示す図である。

（第一の実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る投射型表示装置としてのプロジェクタ装置に関する全体構成図である。ここでは、反射型液晶表示素子を光変調素子として用いたプロジェクタ装置を用いて説明するが、異なる波長帯域の半導体発光素子を２種類以上用いる投射型表示装置であれば適用可能である。具体的には、反射型液晶表示素子以外の光変調素子、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、透過型液晶表示素子を用いたプロジェクタ装置に適用することも可能である。以下、図１の右方向をＸ軸、上方向をＺ軸、紙面方向をＹ軸として説明を行う。

投射型表示装置１０は、光源光学系２０、照明光学系５０、色分離合成光学系６０、投射レンズ７０、およびこれらの構成を包含する外装筺体８０を備える。

光源光学系２０は、圧縮光学系３０と集光光学系４０に分けられている。圧縮光学系３０には、青色帯域の波長の光を出力する複数の半導体発光素子、例えばレーザーダイオード（以下ＬＤとも称す）の青色光源３１ｂと、青色光源３１ｂとは異なる波長帯域である赤色帯域の波長の光を出力する複数の赤色光源３１ｒが設けられている。これらの複数の青色光源３１ｂと複数の赤色光源３１ｒは、保持部３７により保持及び放熱されるように設けられている。保持部３７によるＬＤの保持及び放熱の詳細については後述する。

圧縮光学系３０には、さらに各光源に対応して設けられるコリメータレンズ３２ｂ、３２ｒ、反射ミラーアレイ３３、第一のダイクロイックミラー３４、コンデンサレンズ３５ｒなどを有している。集光光学系４０は、第二のダイクロイックミラー４３、コンデンサレンズ４４ａ、コンデンサレンズ４４ｂ、蛍光体ユニット４５、アフォーカルレンズ４７などを有している。

複数の青色光源３１ｂ及び複数の赤色光源３１ｒからは、励起光１００ｂと１００ｒがそれぞれ放射状に発振され、圧縮光学系３０のレンズ部品に向けて出射される。赤色光源３１ｒから発振された励起光１００ｒは、コリメータレンズ３２ｂを介して、反射ミラーアレイ３３に照射される。

第一のダイクロイックミラー３４は、赤色帯域の波長は反射し、それ以外の波長は透過する特性を備えており、反射ミラーアレイ３３で反射された励起光１００ｒを再び反射する。その後各赤色光源３１ｒより出射された励起光１００ｒの光束は、集光光学系４０へと送られる。

一方、青色光源３１ｂから発振された励起光１００ｂは、コリメータレンズ３２ｂ、コンデンサレンズ３５を透過することにより各励起光１００ｂの光束は焦点を結ぶように圧縮される。コンデンサレンズ３５から出射した励起光１００ｂは、第一のダイクロイックミラー３４を透過して集光光学系４０へと送られる。

圧縮光学系３０より出射された励起光１００ｂ、１００ｒは、第二のダイクロイックミラー４３へと送られる。第二のダイクロイックミラー４３は、励起光１００ｂ、１００ｒからの青色帯域の波長及び赤色帯域の波長は反射する。そのため、励起光１００ｂ、１００ｒは、第二のダイクロイックミラー４３で反射され、コンデンサレンズ４４ａ、４４ｂを透過して蛍光体ユニット４５の蛍光体４５１へと照射される。

蛍光体ユニット４５は、蛍光体４５１が設けられた蛍光体ホイール４５２と、蛍光体ホイール４５２を回動させるモータ４５３を備えている。蛍光体４５１は、青色帯域の波長が照射されることにより、黄色帯域の蛍光光を発光する特性を持つ蛍光材料と、励起光を拡散反射させる拡散材をバインダーに混在させた材料により設けられている。そして、蛍光体４５１は、蛍光体ホイール４５２により回転している際に、励起光１００ｂ、１００ｒが照射される蛍光体ホイール４５２の円周面上に設けられている。

蛍光変換された蛍光光と、蛍光変換されない励起光１００ｂ、１００ｒが混合された光は白色光１０１として、コンデンサレンズ４４ｂ、４４ａへと放射される。そして白色光１０１は、コンデンサレンズ４４ｂ、４４ａを透過し、アフォーカルレンズ４７へと照射される。アフォーカルレンズ４７は、入射光を照明光学系５０に最適な光束径にして照明光学系５０に入射させる。

照明光学系５０は、不図示のフライアイレンズ、偏光変換素子、コンデンサレンズなどを備えている。アフォーカルレンズ４７より出射された白色光１０１は、照明光学系５０において明るさが均一化され色むらのない光束として色分離合成光学系６０へと出射される。

色分離合成光学系６０は、不図示のダイクロイックミラー、偏光ビームスプリッタ、光変調素子として用いられる反射型液晶表示素子（以下、液晶パネルとも称する）を備えている。照明光学系５０より入射された白色光１０１は、Ｇ，Ｂ，Ｒの各波長成分に分離され、それぞれの波長に対応した液晶パネルを照射する。Ｇ，Ｂ，Ｒの各成分光は、液晶表示パネルにより入力映像信号に応じて偏光が制御されて反射され、所定の偏光の光が合成用ビームスプリッタにより合成された後に投射レンズ７０へと出射され、不図示のスクリーンなどの被投射面に拡大投射される。

ところで、一般的に、青色レーザーダイオードは窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いた半導体発光素子であり、赤色レーザーダイオードはヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）を用いた半導体発光素子であり、異なる材料で設けられている。そのため、青色ＬＤを安定的に使用するために推奨される動作温度範囲と、赤色ＬＤを安定的に使用するために推奨される動作温度範囲とは異なっており、赤色ＬＤの動作温度範囲の上限が青色ＬＤの動作温度範囲の上限より低温に設定されている。例えば、青色ＬＤは、５５℃以下で動作することが求められているのに対し、赤色ＬＤは４５℃以下で動作することが求められている。このような異なる種類のＬＤを同じ放熱部材の上に設け、赤色ＬＤにあわせて冷却することでいずれの動作温度域範囲（上限温度以下）で使用することもできる。しかしそうすると青色ＬＤは必要以上に冷却することになり、冷却能力が無駄となり、消費電力の増大や、冷却ファンを設けるような場合は騒音の増大を招くことにもなりかねない。これに対し、放熱部材をＬＤの種類ごとに区分けすることが考えられるが、複数の青色光源３１ｂと複数の赤色光源３１ｒとは、出射された光が同一光軸の光束として用いられるため、位置関係を精度よく保った状態で保持されていることが望ましい。

そのため、本実施形態では、このようなＬＤの種類ごとの温度制御と、位置精度とを両立するために、互いに異なる動作温度範囲のＬＤを同じ保持部３７上に設けるが、互いに熱が伝わらないようになっている。このような保持部３７の詳細を図２乃至６を用いて詳細に説明する。

図２は、保持部３７の拡大図であり、図１の保持部３７をＹ軸の側から見た図である。図３（ａ）は、保持部３７に２つの青色光源３１ｂと２つの赤色光源３１ｒが保持されている様子を説明するための図であり、保持部３７を図１のＸ軸の側から見た図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の青色光源３１ｂと赤色光源３１ｒを取りつける前の保持部３７の様子を示している。

保持部３７には、複数の青色光源３１ｂと複数の赤色光源３１ｒとを固定するＬＤ保持部材３７１と、受熱部３７２ｂ、３７２ｒと、熱輸送部材３７３ｂ、３７３ｒと、各光源の位置決めを行う突出部３７５と、フィン３７４ｂ、３７４ｒとが設けられている。

各光源３１ｂ、３１ｒは、図３（ａ）に示すように固定治具３１１で複数のレーザーダイオード３１２を固定して構成されている。さらに各光源３１ｂ、３１ｒは、共通部品であるＬＤ保持部材３７１に設けられた突出部３７５に固定治具３１１を嵌合させることで位置決めし、ネジなどによりＬＤ保持部材３７１に固定している。このように位置決め及び固定するようにすることで、同一工程で作業することができ、光源間の相対位置関係を精度良く配置することができる。また各レーザーダイオード３１は、ガラスエポキシ材料等からなるプリント基板３１０を介して電力供給されるように設けられている。

各光源の少なくともレーザダイオード３１２が配置される下側は、図３（ｂ）に示すようにＬＤ保持部材３７１ではなく、受熱部３７２ｂ、３７２ｒが配置されている。受熱部３７２ｂと受熱部３７２ｒとは、互いに熱の影響を受けないことが望ましいため、ＬＤ保持部材３７１に設けられた開口部にそれぞれ嵌合されており、受熱部３７２ｂと受熱部３７２ｒとは分離されている。また、ＬＤ保持部材３７１を、受熱部３７２ｂ及び受熱部３７２ｒの材料の熱伝導率より低い材料で設けることにより、受熱部３７２ｂと受熱部３７２ｒとを熱的に分離することができる。例えば、ＬＤ保持部材３７１を樹脂材料で設け、受熱部３７２ｂ及び３７２ｒをアルミニウムなどの金属材料で設けることで、熱的に分離することができる。なお、青色光源３１ｂ同士や、赤色光源３１ｒ同士は、動作温度が同じであるため、互いの熱の影響を受けることは問題ないため同じ受熱部上に配置している。また、ＬＤ保持部材３７１と、受熱部３７２ｂ及び受熱部３７２ｒとの間に部分的に隙間を設けて熱が伝わりにくいように設けてもよい。なお、本実施例中においては、熱伝導率が大きく異なる材料を介し、受熱部間で熱が伝わりにくい状態を熱の分離と呼んでおり、多少の熱移動が生じる場合も含まれている。

次に、図４乃至６を用いて、受熱部３７２ｂ及び受熱部３７２ｒが各光源から吸熱した熱を大気中へ放熱させる構成を説明する。図４は、保持部３７の斜視図であり、図５（ａ）は、図４のＡ−Ａ‘に沿って保持部３７を切断した切断面の状態を示す分解斜視図であり、図５（ｂ）は、図４のＢ−Ｂ‘に沿って保持部３７を切断した切断面の状態を示す分解斜視図である。図６（ａ）は、図２の青色光源３１ｂに対応する放熱部分である熱輸送部材３７３ｂと複数のフィン３７４ｒを抜き出して示した図である。図６（ｂ）は、図２の赤色光源３１ｒに対応する放熱部分である熱輸送部材３７３ｒと複数のフィン３７４ｒを抜き出して示した図である。

受熱部３７２ｂ及び受熱部３７２ｒには、ＬＤ保持部材３７１の青色光源３１ｂ及び赤色光源３１ｒが設けられた面とは反対側の面に延出して設けられた、金属材料からなるヒートパイプなどの熱輸送部材が熱的に結合されている。具体的には、ハンダ固定、ロウ付け固定、溶接などを用いて結合されている。

この受熱部３７２ｂに対応する熱輸送部材３７３ｂと、受熱部３７２ｒに対応する熱輸送部材３７３ｒとの間においても、受熱部と同様に互いに熱的に分離されるように物理的に離間して設けられている。また、ＬＤ保持部材３７１と平行に、金属材料からなる複数のフィン（放熱板）３７４ｂ及び３７４ｒが設けられている。これらの複数のフィンは、青色光源３１ｂに対応する複数のフィン３７４ｂと赤色光源３１ｒに対応する複数のフィン３７４ｒとが接しないように設けられており、熱的に分離されている。また、図４及び図５からわかるように、異なる種類の光源の複数のフィン３７４ｂ及び３７４ｒを、いずれも平行に配置することにより、放熱部材の大きさを最小限にすることができ、装置の小型化に寄与することができる。

青色光源３１ｂに対応する複数のフィン３７４ｂは、図５（ａ）に示すように熱輸送部材３７３ｂと熱的に結合（例えば溶接）されており、赤色光源３１ｒに対応する複数のフィン３７４ｒは、図５（ｂ）に示すように熱輸送部材３７３ｂに熱的に結合されている。また、図５（ａ）からわかるように、青色光源３１ｂに対応する熱輸送部材３７３ｂは、赤色光源３１ｒに対応する複数のフィン３７４ｒをまたいで受熱部３７２ｒに接合されている。その際、熱輸送部材３７３ｂは、複数のフィン３７４ｒに設けられた穴３７６を通ることで、フィン３７４ｒに接しないように配置されている。これにより、青色光源３１ｂの熱輸送部材３７３ｂと赤色光源３１ｒの複数のフィン３７４ｒとの間は熱的に分離されているといえる。

以上のように設けることで、青色光源３１ｂで生じた熱は、受熱部３７２ｂに伝熱され、さらに熱輸送部材３７３ｂを介して複数のフィン３７４ｂに伝熱され、大気へ放熱される。そして赤色光源３１ｒで生じた熱は受熱部３７２ｒに伝熱され、さらに熱輸送部材３７３ｒを介して複数のフィン３７４ｒに伝熱され、大気中へ放熱される。つまり、青色光源３１ｂでは、受熱部３７２ｂ、熱輸送部材３７３ｂ、複数のフィン３７４ｂが大気中へ放熱する放熱部材として機能している。そして、赤色光源３１ｒでは、受熱部３７２ｒ、熱輸送部材３７３ｒ、複数のフィン３７４ｒが大気中に放熱する放熱部材として機能している。

すなわち本実施形態によれば、受熱部３７２における「受熱」→熱輸送部材３７３による「熱輸送」→複数のフィン３７４による「放熱」のいずれにおいても、異なる種類の光源間において熱的に分離されている。これにより、異なる種類の光源間で熱輸送は起きないため、それぞれ個別の温度制御とすることができ、過剰な冷却能力を搭載する必要はなく、装置の小型化に寄与することもできる。さらに、消費電力の増大や、冷却ファンを設けることによる騒音の増大などを防止することができる。また、青色光源３１ｂ及び赤色光源３１ｒはいずれも、共通のＬＤ保持部材３７１により固定され保持されているため位置関係を精度よく保った状態で保持でき、光利用効率の低下を防止することができる。

なお、本実施形態では、赤色光源３１ｒの複数のフィン３７４ｒをＬＤ保持部材３７１の近くに配置している構成を用いて説明を行ったが、青色光源３１ｂの複数のフィン３７４ｒをＬＤ保持部材３７１の近くに配置する構成としてもよい。ただし、赤色光源の方が青色光源よりも冷却が必要であるので、赤色光源に対する熱抵抗は青色光源よりも小さくなるように構成することが好ましい。そのため、熱輸送距離を短くした方が熱抵抗を小さくできるため、赤色光源３１ｒの複数のフィン３７４ｒをＬＤ保持部材３７１の近傍に配置した方が好ましい構成であるといえる。

（第一の実施形態の変形例）
第一の本実施形態では、赤色光源３１ｒのフィンの枚数と、青色光源３１ｂのフィンの枚数を同じ枚数の例（放熱部材の表面積が同一の例）を用いて説明した。しかし、上述のように赤色ＬＤの方が青色ＬＤよりも冷却が必要である。そのため、赤色光源のフィン枚数が青色光源のフィンの枚数より多くするなどして放熱部材の表面積を青色光源より赤色光源の方が広くし、駆動時の温度が動作温度範囲となるように適宜調整することが好ましい。この場合、青色光源３１ｂから大気までの熱抵抗（単位時間あたりの発熱量あたりの温度上昇量）と、赤色光源３１ｒから大気までの熱抵抗が同一となるように放熱部材の表面積を異ならせる必要がある。

（第二の実施形態）
第一の実施形態においては、赤色光源３１ｒと青色光源３１ｂとが熱的に分離された構造について説明を行った。上述のように、青色光源は窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いた半導体発光素子であり、赤色ＬＤはヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）を用いた半導体発光素子であり、異なる材料で設けられている。そのため、青色ＬＤを使用できる動作温度範囲と、赤色ＬＤを使用できる動作温度範囲とは異なっており、赤色ＬＤの動作温度範囲の上限が青色ＬＤの動作温度範囲の上限より低温に設定されている。例えば、青色ＬＤは、５５℃以下で動作することが求められているのに対し、赤色ＬＤは４５℃以下で動作することが求められている。さらに、温度による発光効率（発光スペクトル）も赤色ＬＤと青色ＬＤとで異なるため、一定した明るさや色バランスを維持するためには、熱的に分離するだけでなく、上記動作温度範囲の上限以下の所望の目標温度付近で維持することが求められる。

そのため、本実施形態においては、ＬＤの温度制御をより正確に行うために、フィンにファンなどの送風手段で送風する形態を説明する。ここでは、第一の実施形態と同じ内容については説明を省略し、第一の実施形態と異なる部分について中心に説明を行う。

図７は、第二の実施形態に係る保持部３７の拡大図であり、図１の保持部３７をＹ軸の側から見た図である。

保持部３７には、複数の青色光源３１ｂと複数の赤色光源３１ｒとを固定するＬＤ保持部材３７１と、受熱部３７２ｂ、３７２ｒと、熱輸送部材３７３ｂ、３７３ｒと、各光源の位置決めを行う突出部３７５と、フィン３７４ｂ、３７４ｒとが設けられている。さらに、各青色光源３１ｂの近傍に設けられ、当該光源に対応するサーミスタなどの温度測定素子２１１ｒ（以下、サーミスタと称す）と各赤色光源３１ｒの近傍に設けられ、当該光源に対応するサーミスタ２１１ｂが設けられている。なお、本実施形態では、光源ごとにサーミスタが設けられている例をもとに説明を行うが、赤色光源用に少なくとも１つ、青色光源用に少なくとも１つ設けられていれば十分である。

さらに、青色光源３１ｂに対応するフィン３７４ｂの上側には、当該フィン３７４ｂに送風し、フィン３７４ｂからの放熱を促すファン２１０ｂ（送風手段とも称する）が設けられている。さらに、赤色光源３１ｒに対応するフィン３７４ｒの上側には、当該フィン３７４ｒに送風し、フィン３７４ｒからの放熱を促すファン２１０ｒが設けられている。なお、本実施例では、ファン２１０ｂが１つ、ファン２１０ｒが２つ設けられている例を用いて説明を行うが、赤色光源用に少なくとも１つ、青色光源用に少なくとも１つ設けられていれば十分である。また、本実施形態中では、ファンはフィンの上側に設ける例を用いて説明しているが、フィン周囲に風の流れが起きてフィンが冷却されるのであれば外装筐体８０中のどこに送風手段を設けてもよい。

このように設けることで、青色光源３１ｂと赤色光源３１ｒをそれぞれ個別に冷却制御することができる。つまり、青色光源３１ｂの発光時の温度をサーミスタ２１１ｂで測定し、当該測定結果が所望の目標値となるように（すなわち青色光源３１ｂの動作温度が上限値を超えないように）、ファン２１０ｂを制御して冷却を行う。一方、赤色光源３１ｒの発光時の温度をサーミスタ２１１ｒで測定し、当該計測結果が所望の目標値となるように（すなわち赤色光源３１ｒの動作温度が上限値を超えないように）ファン２１０ｒを制御して冷却を行う。したがって、青色光源３１ｂと赤色光源３１ｒとの動作温度の上限値が異なっていたとしても、最適な温度に制御することができる。

次に、図８及び図９を用いて、本実施形態にかかる光源の温度制御の詳細について説明する。図８は、投射型表示装置１０の制御システムのブロック図である。

制御部２００は、ユーザによって投射型表示装置１０の電源がＯＮにされると、赤色光源３１ｒ、青色光源３１ｂに対して電力を供給するとともに、ファン２１０ｒとファン２１０ｂに対しても駆動するための電力を供給する。また、制御部２００は、サーミスタ２１１ｒ及びサーミスタ２１１ｂの温度測定結果に基づいて、ファン２１０ｒとファン２１０ｂの送風制御を行う。

図９は、冷却制御方法を説明するためのフローチャートである。図９のフローチャートに示す処理は、制御部２００が制御手段として機能することにより実現されるものである。この処理は、上述のように、青色光源３１ｂと赤色光源３１ｒをそれぞれ個別に行われるものである。以下、青色光源３１ｂを用いて説明を行うが、赤色光源３１ｒも同様の制御が行われる。

ステップＳ１では、制御部２００は、青色光源３１ｂが点灯し、かつファン２１０ｂの回転が開始したかどうか判断する。開始していない場合には、まだ温度制御する必要がないため処理を終了し、開始している場合には、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、制御部２００は、サーミスタ２１１ｂで測定された青色光源３１ｂの温度（青色光源３１ｂ周辺の温度）が、目標値と同じであるか判断する。そして、同じでない場合には、ステップＳ３に進み、同じである場合には、ファンの回転数を変更する必要はないためステップＳ５へ進む。ここで用いられる目標値は、あらかじめ定められ記憶されている値であり、動作温度上限値を超えない値である。すなわち青色光源３１ｂの場合には、５５℃以下の温度であり、赤色光源の場合には、４５℃以下の温度であり、光源によって異なる温度を設定しておくことができる。また、サーミスタ２１１が複数設けられている場合には、例えば光源の種類ごとの複数のサーミスタの平均値や最大値を測定温度として用いることができる。

ステップＳ３では、制御部２００は、測定温度が目標値よりも高いかどうか判断する。測定温度が目標値よりも高い場合には、ステップＳ４に進み、目標値に近づけるため冷却能力が上がるように、ファンの回転数を上げる制御を行う。一方、ステップＳ３で測定温度が目標値よりも高くない（低い）場合には、ステップＳ５に進み、目標値に近づけるために冷却能力が下がるように、ファンの回転数を下げる制御を行う。

ステップＳ６では、制御部２００は、光源が消灯したか判断し、消灯していない場合には、Ｓ２に戻り処理を続ける。一方、消灯している場合には、ステップＳ７に進み、ファン２１０ｂを停止して処理を終了する。このように光源が点灯している間は、Ｓ２〜Ｓ６の処理を繰り返すことにより、光源ごとに個別の目標値に近づける冷却制御を行うことができる。

以上説明したように、青色光源３１ｂで生じた熱は、受熱部３７２ｂに伝熱され、さらに熱輸送部材３７３ｂを介して複数のフィン３７４ｂに伝熱され、ファン２１０ｂから青色光源３１ｂの温度に応じた送風量で送風されることで大気へ放熱される。そして赤色光源３１ｒで生じた熱は受熱部３７２ｒに伝熱され、さらに熱輸送部材３７３ｒを介して複数のフィン３７４ｒに伝熱され、ファン２１０ｒから赤色光源３１ｒの温度に応じた送風量で送風されることで大気中へ放熱される。つまり、青色光源３１ｂでは、受熱部３７２ｂ、熱輸送部材３７３ｂ、複数のフィン３７４ｂが大気中へ放熱する放熱部材として機能する。そして赤色光源３１ｒでは、受熱部３７２ｒ、熱輸送部材３７３ｒ、複数のフィン３７４ｒが大気中に放熱する放熱部材として機能している。なお、本実施形態では、ステップＳ２Ｓ３に示したように目標値をもとに回転数を制御する例をもとに説明したが、本制御は一例にすぎず測定温度に応じて段階的に回転数を制御したり、目標値に幅を持たせてもよい。

すなわち本実施形態においても、受熱部３７２における「受熱」→熱輸送部材３７３による「熱輸送」→複数のフィン３７４による「放熱」のいずれにおいても、異なる種類の光源間において熱的に分離されている。さらに、ファンによる送風は、光源ごとに制御されているため、光源ごとの目標値となるように冷却制御を個別に行うことができる。

これにより、異なる種類の光源間で熱輸送は起きないため、それぞれ個別の温度制御とすることができ、過剰な冷却能力を搭載する必要はなく、装置の小型化に寄与することができる。さらに、消費電力の増大や、冷却ファンを設けることによる騒音の増大などを防止することもできる。さらに、不必要な冷却能力を搭載する必要もないため、装置の小型化に寄与することもできる。また、青色光源３１ｂ及び赤色光源３１ｒはいずれも、共通のＬＤ保持部材３７１により固定され保持されているため位置関係を精度よく保った状態で保持でき、光利用効率の低下を防止することができる。さらに、光源ごとの目標値に近づくような冷却制御が行えるため、温度による発光効率（発光スペクトル）が赤色ＬＤと青色ＬＤとで異なる場合でも、一定した明るさや色バランスを維持することができる。

（第三の実施形態）
第二の実施形態においては、ファンなどの送風手段を赤色光源３１ｒと青色光源３１ｂとに別々に設け、個別の温度制御を行う例を用いて説明を行った。本実施形態においては赤色光源３１ｒと青色光源３１ｂとを、装置小型化のため共通のファンで冷却しつつも、それぞれの発熱量に応じた冷却制御を行う方法を説明する。ここでは、第一及び第二の実施形態と同じ内容については説明を省略し、異なる部分について中心に説明を行う。

図１０は、第三の実施形態に係る保持部３７の拡大図であり、図１の保持部３７をＹ軸の側から見た図である。第一の実施形態の変形例と同様に、より冷却目標温度を低温にする必要がある赤色光源３１ｒに熱的に結合されたフィン３７４ｒの枚数を、青色光源３１ｂに熱的に接続されたフィン３７４ｂの枚数より多くする。つまり、赤色光源３１ｒの放熱手段の表面積が青色光源３１ｂの放熱手段の表面積よりも広くすることで、青色光源３１ｂから大気までの熱抵抗と、赤色光源３１ｒから大気までの熱抵抗が同一となるように調整している。

図１０の例では、サーミスタ２１１が赤色光源３１ｒの近傍に設けている例を示しているが、いずれかの光源の温度を測定できる位置にサーミスタ２１１が少なくとも１つあればよい。また、冷却制御は、第二の実施形態の図９で示したフローチャートと同様のフローを用いることができる。つまり、赤色光源３１ｒに対応するサーミスタ２１１で測定された測定温度を用いて冷却制御を行う場合には、赤色光源３１ｒに対応する目標値をもとにファン２１０の制御を行えばよい。一方青色光源３１ｂに対応する位置にサーミスタ２１１が設けられている場合には、青色光源３１ｂに対応する目標値をもとにファン２１０の制御を行えばよい。

すなわち本実施形態においても、受熱部３７２における「受熱」→熱輸送部材３７３による「熱輸送」→複数のフィン３７４による「放熱」のいずれにおいても、異なる種類の光源間において熱的に分離されている。また、上述のように熱抵抗を加味して放熱手段の表面積を調整することにより、ファンによる送風は共通であっても、光源ごとの目標値となるように冷却制御を行うことができる。

３１ｒ 赤色光源
３１ｂ 青色光源
３７１ ＬＤ保持部材
３７２ 受熱部
３７３ 熱輸送部材
３７４ 放熱板

Claims (11)

1. 第１の光源と、
   前記第１の光源と異なる動作温度範囲の第２の光源と、
   前記第１の光源からの熱を受熱する第１の受熱部と、
   前記第２の光源からの熱を受熱する第２の受熱部と、
   前記第１の光源と前記第２の光源とを保持する保持部材と、を有する光源装置であって、
   前記第１の光源及び前記第１の受熱部と、前記第２の光源及び前記第２の受熱部と、の間は、熱的に分離されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記第１の受熱部及び前記第２の受熱部は、それぞれに対応する前記保持部材の開口部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記保持部材は、前記第１の受熱部及び前記第２の受熱部に比べ熱伝導率の低い材料を用いて設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記第１の受熱部及び前記第２の受熱部は、それぞれに対応する複数の放熱板と熱輸送部材とに熱的に結合されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 前記第１の受熱部に対応する複数の放熱板と、前記第２の放熱部材に対応する複数の放熱板とは、平行に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記第２の光源が、前記第１の光源よりも動作温度範囲の上限が低い光源であるときに、
   前記第２の受熱部に対応する複数の放熱板は、前記第１の受熱部に対応する複数の放熱板よりも、前記保持部材に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項４または５に記載の光源装置。
7. 前記第２の光源が、前記第１の光源よりも動作温度範囲の上限が低い光源であるときに、
   前記第２の受熱部に対応する複数の放熱板の表面積は、前記第１の受熱部に対応する複数の放熱板の表面積よりも大きいことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の光源装置。
8. 前記第１の光源の近傍の温度を測定する第１の温度測定手段と、
   前記第２の光源の近傍の温度を測定する第２の温度測定手段と、
   前記第１の受熱部に対応する複数の放熱板及び前記第２の受熱部に対応する複数の放熱板に送風する送風手段と、
   前記第１の温度測定手段及び前記第２の温度測定手段の測定結果に応じて、前記送風手段を制御する制御手段と、をさらに有することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の光源装置。
9. 前記送風手段は、前記第１の受熱部に対応する複数の放熱板に送風する第１の送風手段と前記第２の受熱部に対応する複数の放熱板に送風する第２の送風手段として設けられており、
   前記制御手段は、前記第１の送風手段を前記第１の温度測定手段の測定結果に応じて制御し、前記第２の送風手段を前記第２の温度測定手段の測定結果に応じて制御することを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
10. 前記第１の光源は、青色レーザーダイオードを用いた光源であり、前記第２の光源は、赤色レーザーダイオードを用いた光源であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光源装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光源装置と、
    前記光源装置からの光を変調する光変調素子と、
    を有する投射型表示装置。

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