JP2006337711A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型な構成により、空間光変調装置を含む光学系を高い効率で冷却することが可能な画像表示装置を提供すること。
【解決手段】光を供給する光源部であるＬＥＤ１０１Ｒと、中空構造を有し、ＬＥＤ１０１Ｒからの光の強度分布を略均一にする導光部である中空ロッドインテグレータ１０２Ｒと、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒからの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置１０５Ｒと、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部へ冷却用媒体を供給する冷却用媒体供給部である給気用ファン２０１と、を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像表示装置、特に、光源部として固体発光素子を用いる画像表示装置の技術に関する。

近年、画像表示装置であるプロジェクタの光源として、固体発光素子を用いることが提案されている。特に、固体発光素子である発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）は、超小型、超軽量、長寿命であるという特徴を有する。また、ＬＥＤは、照明目的で用いるための開発、改良によって、高輝度化及び高効率化が図られている。このことから、プロジェクタの小型化及び低消費電力化を図るために、プロジェクタの光源部にＬＥＤを用いることが期待されている。また、プロジェクタには、良好な光量分布の投写像を得るために、光源からの光を均一化させる導光部、例えばロッドインテグレータが用いられる。固体発光素子とロッドインテグレータとを組み合わせて用いる技術は、例えば、特許文献１及び特許文献２に提案されている。

特開２０００−１１２０３１号公報 特開２００４−９４１１５号公報

プロジェクタの光学系、特に光源部や空間光変調装置は、光源部からの光の供給によって高温になる。ＬＥＤは、温度上昇により定格電流、及び照明効率が減少する性質が知られている。光源にＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤを効率良く冷却することで、ＬＥＤの定格電流を大きし、さらに高い照明効率を得ることができる。また、空間光変調装置、特に液晶型空間光変調装置は、高温にさらされることにより劣化が促進される場合がある。このため、プロジェクタは、明るい照明光を供給できかつ信頼性が高い構成とするためには、光学系、特に光源部や空間光変調装置を効率良く冷却可能な構成とすることが望ましい。空間光変調装置は、光源部からの光が照射する照射面において、例えば３ワットに相当する熱を生じる場合があることから、照射面に直接冷却用媒体を供給可能であることが望まれる。これに対して、固体発光素子とロッドインテグレータとを併せて用いる構成では、できる限り光の損失を低減するために、ロッドインテグレータと空間光変調装置との間の隙間を小さくすることが望まれる。空間光変調装置とロッドインテグレータとの間の隙間が小さいほど、空間光変調装置の照射面に直接冷却用媒体を供給することが困難となる。上記の特許文献１は、光源部及び空間光変調装置を冷却するための構成については触れられていない。また、特許文献２は、ＬＥＤの放熱についての技術が提案されているが、空間光変調装置の放熱については触れられていない。固体発光素子とロッドインテグレータとを用いる場合、空間光変調装置とロッドインテグレータとの間に、例えば倍率変換光学系を設けることが考えられる。この場合、空間光変調装置の照射面に直接冷却用媒体を供給することが容易となる一方、倍率変換光学系を必要とすることから、プロジェクタ全体の小型化を図ることが困難になる。このように、従来の技術では、小型な構成により、光学系、特に空間光変調装置を高い効率で冷却することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、小型な構成により、空間光変調装置を含む光学系を高い効率で冷却することが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光を供給する光源部と、中空構造を有し、光源部からの光を略均一にする導光部と、導光部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、導光部の中空内部へ冷却用媒体を供給する冷却用媒体供給部と、を有することを特徴とする画像表示装置を提供することができる。

導光部の中空内部に冷却用媒体を供給する構成とすることにより、導光部と空間光変調装置とを密着させて配置しても、空間光変調装置の照射面に直接冷却用媒体を供給することが可能である。空間光変調装置の照射面に直接冷却用媒体を供給可能であると、空間光変調装置を効率良く冷却することができる。このため、導光部と空間光変調装置との接合部分における光の損失を低減し、かつ空間光変調装置を効率良く冷却可能な構成とすることができる。中空内部への冷却用媒体の供給により、光源部からの光による導光部の温度上昇も低減させ、導光部の光学特性の変化を低減することも可能である。また、例えば、導光部の入射側近傍に光源部を設ける構成の場合、導光部の中空内部に冷却用媒体を供給することにより、光源部を冷却することも可能となる。本発明の構成は、従来の構成に冷却用媒体供給部を取り付けるのみで良いことから、装置の大型化やコストの高騰を引き起こす可能性は低い。また、空間光変調装置の照射面近傍に空間を形成するための倍率変換光学系等を設ける必要が無いことからも、構成を小型にすることもできる。これにより、小型な構成により、空間光変調装置を含む光学系を高い効率で冷却することが可能な画像表示装置を得られる。

また、本発明の好ましい態様によれば、導光部の中空内部へ冷却用媒体を流入させる流入部と、導光部の中空内部から冷却用媒体を流出させる流出部と、を有し、導光部の入射側端部及び出射側端部のいずれか一方に、流入部及び流出部のいずれもが設けられることが望ましい。流入部から導光部の中空内部へ流入した冷却用媒体は、空間光変調装置の熱を奪いながら流出部の方向へ流動し、さらに流出部から導光部の外部へ流出する。このように冷却用媒体を流動させることにより、空間光変調装置を効率良く冷却することが可能である。また、空間光変調装置のみならず、導光部や、導光部の入射側端部の近傍に光源部を設ける場合は光源部も冷却することが可能である。これにより、空間光変調装置を含む光学系を高い効率で冷却することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、空間光変調装置は、導光部の出射側端部の近傍に設けられることが望ましい。導光部の出射側端部の近傍に空間光変調装置を設けることにより、導光部の中空内部を流動する冷却用媒体を用いて空間光変調装置を冷却することが可能である。これにより、空間光変調装置を冷却することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、導光部の入射側端部の近傍に設けられることが望ましい。導光部の入射側端部の近傍に光源部を設けることにより、導光部の中空内部を流動する冷却用媒体を用いて光源部を冷却することが可能である。これにより、光源部を冷却することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、導光部の中空内部へ冷却用媒体を流入させる流入部と、導光部の中空内部から冷却用媒体を流出させる流出部と、を有し、流入部は、導光部の入射側端部及び出射側端部のいずれか一方に設けられ、流出部は、導光部の入射側端部及び出射側端部のうち、流入部が設けられる側とは異なる側の端部に設けられることが望ましい。流入部から導光部の中空内部へ流入した冷却用媒体は、空間光変調装置の熱を奪いながら流出部の方向へ流動し、さらに流出部から導光部の外部へ流出する。導光部のうち、流入部が設けられる側とは反対側の端部に流出部を設けることにより、冷却用媒体を流入部から流出部へ直線状に流動させることが可能である。直線状に冷却用媒体を流動させることにより、特に、空間光変調装置の近傍の冷却用媒体を積極的に流動させることを可能とし、空間光変調装置を効率良く冷却することができる。これにより、空間光変調装置を含む光学系を高い効率で冷却することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、流入部は、導光部の出射側端部に設けられ、空間光変調装置は、導光部の出射側端部の近傍に設けられることが望ましい。導光部の出射側端部に流入部を設ける場合、流出部は、導光部の入射側端部に設けられる。空間光変調装置は、導光部の出射側端部の近傍に設けられることにより、導光部の中空内部を出射側端部から入射側端部へ流動する冷却用媒体によって冷却される。これにより、空間光変調装置を冷却することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、流出部は、導光部の出射側端部に設けられ、空間光変調装置は、導光部の出射側端部の近傍に設けられることが望ましい。導光部の出射側端部に流出部を設ける場合、流入部は、導光部の入射側端部に設けられる。空間光変調装置は、導光部の出射側端部の近傍に設けられることにより、導光部の中空内部を入射側端部から出射側端部へ流動する冷却用媒体によって冷却される。これにより、空間光変調装置を冷却することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、導光部の入射側端部の近傍に設けられることが望ましい。光源部は、導光部の入射側端部の近傍に設けられることにより、導光部の中空内部を入射側端部から出射側端部、もしくは出射側端部から入射側端部へ流動する冷却用媒体によって冷却される。これにより、光源部を冷却することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る画像表示装置であるプロジェクタ１００の概略構成を示す。プロジェクタ１００は、画像信号に応じた光をスクリーン１２０に投写し、スクリーン１２０に対してプロジェクタ１００と同じ側から投写像を観察する、いわゆるフロント型プロジェクタである。プロジェクタ１００は、赤色光（以下、「Ｒ光」という。）を供給するＲ光用ＬＥＤ１０１Ｒと、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）を供給するＧ光用ＬＥＤ１０１Ｇと、青色光（以下、「Ｂ光」という。）を供給するＢ光用ＬＥＤ１０１Ｂと、を有する。ＬＥＤ１０１Ｒ、１０１Ｇ、１０１Ｂは、主にチップの表面から光を供給する面発光型の光源部である。

Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒは、Ｒ光を供給する。Ｒ光用ＬＥＤ１０１ＲからのＲ光は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒに入射する。中空ロッドインテグレータ１０２Ｒは、光源部であるＲ光用ＬＥＤ１０１ＲからのＲ光の強度分布を略均一にする導光部である。中空ロッドインテグレータ１０２Ｒは、四角柱形状をなす４つの壁面により構成された中空構造を有する。中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部側の面には、反射面が設けられている。反射面としては、例えば、基板にコーティングされた金属膜や誘電体多層膜を用いることができる。中空ロッドインテグレータ１０２Ｒに入射したＲ光は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部で反射しながら伝播することにより、強度分布が均一化される。

中空ロッドインテグレータ１０２Ｒで強度分布が略均一にされた光は、空間光変調装置１０５Ｒに入射する。空間光変調装置１０５Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。空間光変調装置１０５Ｒは、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光のみを透過させる偏光板、及び画像信号に応じた変調によりｐ偏光光をｓ偏光光に変換する液晶パネル（いずれも不図示）を有する。空間光変調装置１０５Ｒでｓ偏光光に変換されたＲ光は、クロスダイクロイックプリズム１０７に入射する。

Ｇ光用ＬＥＤ１０１Ｇは、Ｇ光を供給する。Ｇ光用ＬＥＤ１０１ＧからのＧ光は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｇに入射する。中空ロッドインテグレータ１０２Ｇは、中空構造を有し、光源部であるＧ光用ＬＥＤ１０１ＧからのＧ光の強度分布を略均一にする導光部である。中空ロッドインテグレータ１０２Ｇは、上記の中空ロッドインテグレータ１０２Ｒと同様の構成を有する。中空ロッドインテグレータ１０２Ｇで強度分布が略均一にされた光は、空間光変調装置１０５Ｇに入射する。空間光変調装置１０５Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。空間光変調装置１０５Ｇに入射した光のうち例えばｐ偏光光は、変調によりｓ偏光光に変換される。空間光変調装置１０５Ｇでｐ偏光光に変換されたＧ光は、Ｒ光が入射する面とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム１０７に入射する。

Ｂ光用ＬＥＤ１０１Ｂは、Ｂ光を供給する。Ｂ光用ＬＥＤ１０１ＢからのＢ光は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｂに入射する。中空ロッドインテグレータ１０２Ｂは、中空構造を有し、光源部であるＢ光用ＬＥＤ１０１ＢからのＢ光の強度分布を略均一にする導光部である。中空ロッドインテグレータ１０２Ｂは、上記の中空ロッドインテグレータ１０２Ｒと同様の構成を有する。中空ロッドインテグレータ１０２Ｂで強度分布が略均一にされた光は、空間光変調装置１０５Ｂに入射する。空間光変調装置１０５Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。空間光変調装置１０５Ｂに入射した光のうち例えばｐ偏光光は、変調によりｓ偏光光に変換される。空間光変調装置１０５Ｂでｐ偏光光に変換されたＢ光は、Ｒ光及びＧ光が入射する面とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム１０７に入射する。

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１０７は、２つのダイクロイック膜１０７ａ、１０７ｂを有する。ダイクロイック膜１０７ａ、１０７ｂは、Ｘ字型に直交して配置される。ダイクロイック膜１０７ａは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１０７ｂは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１０７は、空間光変調装置１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写光学系１１０は、クロスダイクロイックプリズム１０７で合成された光をスクリーン１２０に投写する。

ダイクロイック膜１０７ａ、１０７ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。ダイクロイック膜１０７ａ、１０７ｂでそれぞれ反射させるべきＲ光及びＢ光は、ｓ偏光光となってクロスダイクロイックプリズム１０７に入射することが望ましい。ダイクロイック膜１０７ａ、１０７ｂを透過させるべきＧ光は、ｐ偏光光となってクロスダイクロイックプリズム１０７に入射することが望ましい。このため、例えば、空間光変調装置１０５Ｇとクロスダイクロイックプリズム１０７との間にλ／２位相板を設けることとし、Ｇ光をｐ偏光光に変換した後クロスダイクロイックプリズム１０７に入射させる構成としても良い。

図２は、プロジェクタ１００の特徴的部分であって、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒ及び空間光変調装置１０５Ｒ、及びその近傍の構成について説明するものである。本発明のプロジェクタ１００の光源部から空間光変調装置までの各構成は、各色光について同様に構成されている。ここでは、Ｒ光についての構成を代表例として以下の説明を行うこととする。空間光変調装置１０５Ｒの外枠部２１０は、導光部である中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの出射側端部に密着させて配置されている。

中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの出射側端部に設けられた開口部は、空間光変調装置１０５Ｒによって全体が塞がれている。中空ロッドインテグレータ１０２Ｒに密着させて空間光変調装置１０５Ｒを配置することにより、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒから空間光変調装置１０５Ｒへ入射するＲ光の損失を低減することができる。空間光変調装置１０５Ｒは、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの出射側端部に密着させる構成に限られず、少なくとも中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの出射側端部の近傍に設けられる構成であれば良い。

図３は、図２に示す構成の断面構成を示すものである。光源部であるＲ光用ＬＥＤ１０１Ｒは、導光部である中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に設けられた開口部の、略中心に配置されている。中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの開口部にＲ光用ＬＥＤ１０１Ｒを配置することにより、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒから供給されたＲ光は、そのまま中空ロッドインテグレータ１０２Ｒへ入射する。Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒは、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に設けられた開口部の略中心に配置する構成に限られず、少なくとも中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部の近傍に設けられる構成であれば良い。

図２に戻って、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側には、給気用ファン２０１が設けられている。給気用ファン２０１は、導光部である中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部へ冷却用媒体である空気を供給する冷却用媒体供給部である。給気用ファン２０１と中空ロッドインテグレータ１０２Ｒとの間には、給気用ガード２０２が設けられている。給気用ガード２０２は、給気用ファン２０１からの空気を中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部へ導く。

図３の断面構成に示すように、給気用ガード２０２は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に設けられた開口部の一部である、流入部２０３に接続されている。流入部２０３は、導光部である中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部へ、冷却用媒体である空気を流入させる。また、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に設けられた開口部のうち、流入部２０３及びＲ光用ＬＥＤ１０１Ｒが設けられる部分以外の部分には、流出部２０５が設けられている。

流出部２０５は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部から中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの外部へ、空気を流出させる。流入部２０３及び流出部２０５は、いずれも導光部である中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に設けられている。中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に設けられた開口部は、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒが設けられる一部が塞がれている。流入部２０３が設けられる部分は、給気用ガード２０２に連結されている。流出部２０５が設けられる部分は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの外部に開放されている。

給気用ファン２０１により中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの外部から取り込まれた空気は、矢印で示すように、給気用ガード２０２を経て、流入部２０３から中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部へ流入する。中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの内部へ流入した空気は、空間光変調装置１０５Ｒではね返された後、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒの方向へ流動する。空間光変調装置１０５Ｒの近傍の空気は、空間光変調装置１０５Ｒの照射面の熱を奪いながら流動する。空間光変調装置１０５ＲからＲ光用ＬＥＤ１０１Ｒの方向へ流動した空気は、流出部２０５から中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの外部へ流出する。空間光変調装置１０５Ｒは、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部で流動する空気によって冷却される。

給気用ファン２０１によって中空ロッドインテグレータ１０２Ｒへ供給される空気は、流入部２０３から中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの内部へ流動するとき、及び流出部２０５から外部へ流動するときに、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒの熱も奪う。さらに、中空内部の空気を流出部２０５から外部へ流動させることにより、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒからの光によって中空ロッドインテグレータ１０２Ｒに蓄熱される熱も取り除くことが可能である。このように、本発明の構成により、空間光変調装置１０５Ｒのみならず、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒや中空ロッドインテグレータ１０２Ｒも冷却することができる。

光源部として超高圧水銀ランプ等を用いる従来のプロジェクタは、例えば、光源部からの光を色分離光学系にて色分離する前にインテグレータレンズを用いて光の強度分布を均一化させる。かかる構成の場合、空間光変調装置の近傍にロッドインテグレータを設ける必要が無いことから、空間光変調装置に冷却用媒体を供給するための空間を確保することは比較的容易である。これに対して、光源部にＬＥＤを用いるプロジェクタの場合、色光ごとに光の強度分布を均一化させるために、一般に、ロッドインテグレータが用いられる。ＬＥＤとロッドインテグレータとを併せて用いる構成では、できる限り光の損失を低減するために、ロッドインテグレータと空間光変調装置との間の隙間を小さくすることが望まれる。空間光変調装置とロッドインテグレータとの間の隙間が小さいほど、空間光変調装置の照射面に直接冷却用媒体を供給することが困難となる。

本発明のプロジェクタ１００は、中空構造の中空ロッドインテグレータ１０２Ｒを用いて中空内部に冷却用媒体を供給する。この場合、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒと空間光変調装置１０５Ｒとを密着させる構成としても、空間光変調装置１０５Ｒの照射面に直接冷却用媒体を供給することが可能である。空間光変調装置１０５Ｒの照射面に直接冷却用媒体を供給可能であると、空間光変調装置１０５Ｒを効率良く冷却することができる。従来の超高圧水銀ランプ等を用いる構成の場合、空間光変調装置の照射面に沿って冷却用媒体を供給する構成が一般的であるのに対して、本発明の場合は、空間光変調装置１０５Ｒの照射面に対して垂直な方向へ、かつ照射面の全体に冷却用媒体を供給することが可能である。空間光変調装置１０５Ｒの照射面に対して垂直な方向へ、かつ照射面の全体に冷却用媒体を供給可能であることからも、本発明の場合、空間光変調装置１０５Ｒを効率良く冷却することが可能である。このため、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒと空間光変調装置１０５Ｒとが接合する部分における光の損失を低減可能な構成とし、かつ空間光変調装置１０５Ｒを効率良く冷却可能な構成とすることができる。

本発明のプロジェクタ１００は、従来の構成に給気用ファン２０１及び給気用ガード２０２を取り付けるのみで良いことから、装置の大型化やコストの高騰を引き起こす可能性は低い。また、空間光変調装置１０５Ｒの照射面近傍に空間を形成するための倍率変換光学系等を設ける必要が無いことから、小型な構成とすることもできる。これにより、小型な構成により、空間光変調装置を含む光学系を高い効率で冷却することができるという効果を奏する。例えば、空間光変調装置の液晶パネルに設けられる配向膜や偏光板は、有機物を機能部材として用いることから、長時間高温にさらされることにより耐久性の低下を引き起こす場合がある。空間光変調装置を高い効率で冷却することにより、熱による空間光変調装置の劣化を低減することができる。

ＬＥＤを高い効率で冷却することにより、ＬＥＤの定格電流を大きし、さらに高い照明効率を得ることができる。中空ロッドインテグレータを冷却することより、中空ロッドインテグレータの光学特性の変化を低減することができる。このように、空間光変調装置を含む光学系を高い効率で冷却することにより、プロジェクタ１００は、明るい画像を表示でき、かつ信頼性が高い構成とすることができる。なお、中空ロッドインテグレータの入射側端部に設けられた開口部に１つのＬＥＤを設ける構成に限られず、複数のＬＥＤを設ける構成としても良い。これにより、さらに多くのＬＥＤからの光を中空ロッドインテグレータへ導き、明るい照明光を得ることができる。

図４は、本実施例の変形例１に係る画像表示装置であるプロジェクタの特徴的部分の構成を示す。図５は、図４に示す構成の断面構成を示すものである。図５に示すように、本変形例のプロジェクタは、給気用ファン２０１に加えて、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側に設けられた排気用ファン２０７を有することを特徴とする。排気用ファン２０７は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部の空気を外部へ排出することで、流入部２０３から中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部へ空気を供給する。本変形例では、給気用ファン２０１及び排気用ファン２０７が冷却用媒体供給部である。

排気用ファン２０７と中空ロッドインテグレータ１０２Ｒとの間には、排気用ガード２０６が設けられている。排気用ガード２０６は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒからの空気を排気用ファン２０７へ導く。排気用ガード２０６は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの流出部２０５に接続されている。中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に設けられた開口部のうち、流出部２０５が設けられる部分は、排気用ガード２０６に連結されている。給気用ファン２０１に加えて排気用ファン２０７を設けることにより、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部の空気をさらに効率よく流動させ、空間光変調装置１０５Ｒを含む光学系をさらに効率良く冷却することができる。なお、冷却用媒体供給部として給気用ファン２０１のみを用いる構成、給気用ファン２０１及び排気用ファン２０７を用いる構成のほか、排気用ファン２０７のみを用いる構成としても良い。

図６は、本実施例の変形例２に係る画像表示装置であるプロジェクタの特徴的部分の構成を示す。本変形例のプロジェクタは、偏光リサイクル光学系６１０を有することを特徴とする。給気用ガード２０２及び偏光リサイクル光学系６１０は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側の開口部に設けられている。図６では、説明のために、給気用ガード２０２及び偏光リサイクル光学系６１０を中空ロッドインテグレータ１０２Ｒとは離して示している。

図７に示すように、偏光リサイクル光学系６１０は、コリメータレンズ７０２、λ／４位相板７０３、反射型偏光板７０４、及び集光レンズ７０５を有する。ＬＥＤ１０１ＲからのＲ光は、コリメータレンズ７０２で平行化された後、λ／４位相板７０３を透過し、反射型偏光板７０４に入射する。反射型偏光板７０４は、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光を透過させ、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光、例えばｓ偏光光を反射する。

反射型偏光板７０４としては、光学的に透明な硝子部材からなる基板の上に、金属、例えばアルミニウムで構成されるワイヤを格子状に設けたワイヤグリッド型偏光子を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光子は、振動方向がワイヤに略垂直である偏光光を透過し、振動方向がワイヤに略平行である偏光光を反射する。特定の振動方向の偏光光の振動方向に対してワイヤが略垂直となるようにワイヤグリッド型偏光子を設けることにより、特定の振動方向の偏光光のみを透過させることができる。

反射型偏光板７０４を透過したｐ偏光光は、集光レンズ７０５によって中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの開口部へ集光される。このようにして、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒへは特定の振動方向の偏光光が供給される。反射型偏光板７０４で反射された光は、反射型偏光板７０４へ入射するときと略同一の光路を逆向きに進行し、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒに戻る。反射型偏光板７０４で反射されたｓ偏光光は、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒに戻るまでに、λ／４位相板７０３を透過することにより円偏光に変換される。

Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒは、高反射性の金属電極を有する。Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒに戻った光は、金属電極で反射されて再び反射型偏光板７０４の方向へ進行する。反射型偏光板７０４の方向へ進行した円偏光は、再びλ／４位相板７０３を透過することによりｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光は、反射型偏光板７０４を透過する。λ／４位相板７０３を透過して生じたｓ偏光光は、反射型偏光板７０４で反射され、上述の循環を繰り返す。このようにして、偏光リサイクル光学系６１０を用いることにより、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒと反射型偏光板７０４との間の光路を光が循環（リサイクル）する過程において、特定の振動方向の偏光光を次々と供給することができる。

図６に戻って、不図示の流出部は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に設けられた開口部のうち、給気用ガード２０２が設けられる流入部（不図示）が設けられる部分、及び偏光リサイクル光学系６１０が設けられる部分以外の部分に設けられている。本変形例では、空間光変調装置１０５Ｒ及び中空ロッドインテグレータ１０２Ｒを効率良く冷却することができる。

図８は、本実施例の変形例３に係る画像表示装置であるプロジェクタの特徴的部分の構成を示す。本変形例では、２つのＲ光用ＬＥＤ１０１Ｒに対してそれぞれ設けられたロッドインテグレータ８０１、８０２を有することを特徴とする。ロッドインテグレータ８０１、８０２は、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒからの光を中空ロッドインテグレータ１０２Ｒへ導く。ロッドインテグレータ８０１、８０２は、硝子や透明樹脂等の透明部材で構成される四角柱形状の構造物である。

図９は、図８に示す構成の断面構成を示すものである。２つのＲ光用ＬＥＤ１０１Ｒは、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの長手方向に対して略直交する方向を向けて配置されている。ロッドインテグレータ８０１、８０２は、それぞれＲ光用ＬＥＤ１０１Ｒと中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部との間に設けられている。ロッドインテグレータ８０１、８０２の、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒがある側とは反対側には、斜面８０５が形成されている。

斜面８０５は、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒからの光を中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの方向へ反射する。ロッドインテグレータ８０１、８０２は、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒからの光を中空ロッドインテグレータ１０２Ｒへ導くほか、界面での全反射により光を均一化する機能も果たす。なお、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒからの光が入射するロッドインテグレータ８０１、８０２の面には、反射防止膜を形成することが望ましい。反射防止膜を形成することで、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒからの光を効率良くロッドインテグレータ８０１、８０２へ入射させることができる。

図１０は、図８に示す構成の他の断面構成であって、図９に示す断面とは略直交する断面を示す。流出部２０５は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側の開口部のうち、流入部２０３が設けられる部分、及びロッドインテグレータ８０１、８０２（ロッドインテグレータ８０２は不図示）が設けられる部分以外の部分に設けられている。本変形例では、空間光変調装置１０５Ｒ及び中空ロッドインテグレータ１０２Ｒを効率良く冷却することができる。なお、２つのロッドインテグレータ８０１、８０２を設ける構成に限られず、３つ以上のロッドインテグレータを設ける構成としても良い。これにより、さらに多くのＬＥＤからの光を中空ロッドインテグレータへ導き、明るい照明光を得ることができる。

図１１は、本発明の実施例２に係る画像表示装置であるプロジェクタの特徴的部分の断面構成を示す。本実施例のプロジェクタは、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に設けられた流入部２０３、及び中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの出射側端部に設けられた流出部１１０５を有することを特徴とする。流出部１１０５は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの出射側端部と空間光変調装置１０５Ｒとの間に設けられている。空間光変調装置１０５Ｒは、中空ロッドインテグレータ１０２の出射側端部の近傍であって、流出部１１０５の分だけ中空ロッドインテグレータ１０２Ｒから離れた位置に配置されている。

給気用ファン２０１により中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの内部へ流入した空気は、空間光変調装置１０５Ｒに到達した後、流出部１１０５から中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの外部へ流出する。空間光変調装置１０５Ｒは、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部で流動する空気によって冷却される。給気用ファン２０１によって中空ロッドインテグレータ１０２Ｒへ供給される空気は、流入部２０３から中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの内部へ流動するときに、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒの熱も奪う。さらに、中空内部の空気を流出部１１０５から外部へ流動させることにより、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒからの光によって中空ロッドインテグレータ１０２Ｒに蓄熱される熱も取り除くことが可能である。このように、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒ、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒも冷却することができる。なお、流出部１１０５は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部の空気を通過させることが可能であれば良く、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒと空間光変調装置１０５Ｒとの間における光の損失を無視できる程度に小さくすることが可能である。

本実施例は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に流入部２０３、出射側端部に流出部１１０５を設けることで、冷却用媒体である空気を流入部２０３から流出部１１０５へ直線状に流動させることが可能である。直線状に空気を流動させることにより、特に、空間光変調装置１０５Ｒの近傍の空気を積極的に流動させることを可能とし、空間光変調装置１０５Ｒを効率良く冷却することができる。これにより、空間光変調装置を含む光学系を高い効率で冷却することができるという効果を奏する。なお、本実施例においても、上記の実施例１と同様に、流出部１１０５に排気用ファンを設けることとしても良い。また、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒと中空ロッドインテグレータ１０２Ｒとの間に偏光リサイクル光学系やロッドインテグレータを設ける構成としても良い。

本実施例のプロジェクタは、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に流入部２０３、出射側端部に流出部１１０５を設ける構成に限られない。図１２に示す変形例のように、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部に流出部１２０５、及び出射側端部に流入部１２０３を設ける構成としても良い。図１２に示す構成では、排気用ファン２０７によって中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの中空内部の空気を流出部１２０５から流出させることにより、流入部１２０３から中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの内部へ空気が流入する。

図１２に示す構成の場合も、冷却用媒体である空気を流入部１２０３から流出部１２０５へ直線状に流動させ、空間光変調装置を含む光学系を高い効率で冷却することができる。このように、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部及び出射側端部のいずれか一方に流入部を設け、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部及び出射側端部のうち、流入部が設けられる側とは異なる側の端部に流出部を設ける構成により、空間光変調装置を含む光学系を高い効率で冷却することができる。

また、図１３に示す変形例のように、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの入射側端部の近傍にＬＥＤ１０１Ｒ、出射側に倍率変換光学系１３０１を設ける構成の場合、光源部であるＬＥＤ１０１Ｒを冷却することが可能である。倍率変換光学系１３０１は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒからの光を空間光変調装置１０５Ｒの形状に合わせて照射させる役割を果たす。特に、倍率偏光変換系１３０１は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの出射側端部に設けられた開口部のサイズと空間光変調装置１０５Ｒのサイズとが異なる場合に用いられる。

倍率変換光学系１３０１は、通常、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒとは離して設けられる。流入部１２０３は、中空ロッドインテグレータ１０２Ｒの出射側端部に設けられた開口部である。図１３に示すように、Ｒ光用ＬＥＤ１０１Ｒを挟んで２つの排気用ファン２０７を設けることにより、１つの排気用ファン２０７を設ける場合よりもＲ光用ＬＥＤ１０１Ｒを冷却することが可能となる。なお、本変形例において、１つの排気用ファン２０７を設ける構成としても良く、上記の各構成において、複数の排気用ファン２０７や給気用ファン２０１を設ける構成としても良い。

上記各実施例のプロジェクタは、光源部としてＬＥＤを用いているが、これに限られない。例えば、ＥＬ素子や半導体レーザ等の他の固体発光素子や、固体発光素子以外の発光体であるランプ等を用いる構成としても良い。また、プロジェクタは、３つの透過型液晶表示装置を設けたいわゆる３板式のプロジェクタに限られない。例えば、単独の透過型液晶表示装置を設けたプロジェクタや、反射型液晶表示装置を用いたプロジェクタ、ティルトミラーデバイスを用いたプロジェクタであっても良い。

以上のように、本発明に係る画像表示装置は、小型な構成により、プレゼンテーションを行う場合や動画を表示する場合に有用である。

本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成を示す図。 プロジェクタの特徴的部分について説明する図。 図２に示す構成の断面構成を示す図。 実施例１の変形例１に係るプロジェクタの特徴的部分の構成を示す図。 図４に示す構成の断面構成を示す図。 実施例１の変形例２に係るプロジェクタの特徴的部分の構成を示す図。 偏光リサイクル光学系の構成を説明する図。 実施例１の変形例３に係るプロジェクタの特徴的部分の構成を示す図。 図８に示す構成の断面構成を示す図。 図８に示す構成の他の断面構成を示す図。 本発明の実施例２に係るプロジェクタの特徴的部分の断面構成を示す図。 実施例２の変形例について説明する図。 実施例２の変形例について説明する図。

符号の説明

１００ プロジェクタ、１０１Ｒ Ｒ光用ＬＥＤ、１０１Ｇ Ｇ光用ＬＥＤ、１０１Ｂ Ｂ光用ＬＥＤ、１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂ 中空ロッドインテグレータ、１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂ 空間光変調装置、１０７ クロスダイクロイックプリズム、１０７ａ、１０７ｂ ダイクロイック膜、１１０ 投写光学系、１２０ スクリーン、２０１ 給気用ファン、２０２ 給気用ガード、２１０ 外枠部、２０３ 流入部、２０５ 流出部、２０６ 排気用ガード、２０７ 排気用ファン、６１０ 偏光リサイクル光学系、７０２ コリメータレンズ、７０３ λ／４位相板、７０４ 反射型偏光板、７０５ 集光レンズ、８０１、８０２ ロッドインテグレータ、８０５ 斜面、１１０５ 流出部、１２０３ 流入部、１２０５ 流出部、１３０１ 倍率変換光学系

Claims (8)

1. 光を供給する光源部と、
   中空構造を有し、前記光源部からの光の強度分布を略均一にする導光部と、
   前記導光部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
   前記導光部の中空内部へ冷却用媒体を供給する冷却用媒体供給部と、を有することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記導光部は、前記導光部の中空内部へ前記冷却用媒体を流入させる流入部と、前記導光部の中空内部から前記冷却用媒体を流出させる流出部と、を有し、
   前記導光部の入射側端部及び出射側端部のいずれか一方に、前記流入部及び前記流出部のいずれもが設けられることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記空間光変調装置は、前記導光部の出射側端部の近傍に設けられることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記光源部は、前記導光部の入射側端部の近傍に設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表示装置。
5. 前記導光部は、前記導光部の中空内部へ前記冷却用媒体を流入させる流入部と、前記導光部の中空内部から前記冷却用媒体を流出させる流出部と、を有し、
   前記流入部は、前記導光部の入射側端部及び出射側端部のいずれか一方に設けられ、
   前記流出部は、前記導光部の入射側端部及び出射側端部のうち、前記流入部が設けられる側とは異なる側の端部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
6. 前記流入部は、前記導光部の出射側端部に設けられ、
   前記空間光変調装置は、前記導光部の出射側端部の近傍に設けられることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記流出部は、前記導光部の出射側端部に設けられ、
   前記空間光変調装置は、前記導光部の出射側端部の近傍に設けられることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
8. 前記光源部は、前記導光部の入射側端部の近傍に設けられることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の画像表示装置。

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