JP2010032846A - 空間光変調装置、プロジェクタ、及び空間光変調装置の冷却方法 - Google Patents

空間光変調装置、プロジェクタ、及び空間光変調装置の冷却方法 Download PDF

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Abstract

【課題】冷却風を用いた効果的な冷却を可能とする空間光変調装置、その空間光変調装置
を用いるプロジェクタ、空間光変調装置の冷却方法を提供すること。
【解決手段】画像信号に応じて光を変調する光変調部である液晶パネル２２を有し、光変
調部に対して光が入射する入射側、及び光が射出する射出側の少なくとも一方に配置され
る光学素子である入射側偏光板２１、射出側偏光板２３、及び光変調部のうちの少なくと
も一つの表面に設けられ、電圧を印加させる第１電極及び第２電極を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像信号に応じて光を変調する空間光変調装置、その空間光変調装置を有す
るプロジェクタ、及び空間光変調装置の冷却方法の技術に関する。
近年、プロジェクタは高輝度化が求められており、供給可能な光量の増加に伴って発熱
量も増大する傾向にある。高輝度化、及びプロジェクタの小型化を促進させることにより
プロジェクタ内部が高温になる場合、熱により劣化し易い光学素子、例えば、液晶パネル
や偏光板の寿命を短くさせることとなる。従来、ファンによる冷却風を用いることで液晶
パネルを冷却する構成において、液晶パネルの表面へ冷却風を導く構造を設ける技術が提
案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１０７６９８号公報
液晶パネルや偏光板の表面に対して平行な方向へ空気を流動させる際、液晶パネルや偏
光板の界面における空気の流動は、空気の粘性による抵抗を受けることとなる。このため
、従来の技術によると、冷却風を用いた冷却の効果は限定的なものになるという問題を生
じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、冷却風を用いた効果的な冷却
を可能とする空間光変調装置、その空間光変調装置を用いるプロジェクタ、空間光変調装
置の冷却方法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、本発明に係る空間光変調装置は、画像
信号に応じて光を変調する光変調部を有し、光変調部に対して光が入射する入射側、及び
光が射出する射出側の少なくとも一方に配置される光学素子、及び光変調部のうちの少な
くとも一つの表面に設けられ、電圧を印加させる第１電極及び第２電極を有することを特
徴とする。
第１電極及び第２電極に電圧を印加することにより、第１電極及び第２電極の間でコロ
ナ放電を発生させ、両電極間においてイオン化した空気を移動させる。第１電極及び第２
電極を設けた表面における空気を移動させることで、空気の粘性による抵抗を低減させ、
送風手段を用いた効果的な放熱が可能となる。これにより、冷却風を用いた効果的な冷却
を可能とする空間光変調装置を得られる。
また、本発明の好ましい態様としては、第１電極及び第２電極は、透明部材を用いて構
成され、光を通過させる表面に設けられることが望ましい。これにより、光を通過させる
表面の効果的な冷却を可能にできる。
また、本発明の好ましい態様としては、特定の偏光方向を有する偏光光を透過させる光
学素子である偏光選択素子を有することが望ましい。これにより、空間光変調装置におい
て偏光光を選択する構成にできる。
また、本発明の好ましい態様としては、光変調部に対して入射側に配置された偏光選択
素子である入射側偏光板と、光変調部に対して射出側に配置された偏光選択素子である射
出側偏光板と、を有することが望ましい。これにより、光変調部の入射側と射出側とで偏
光光を選択する構成にできる。
また、本発明の好ましい態様としては、第１電極及び第２電極のいずれも、櫛歯形状を
なすことを特徴とする。第１電極と第２電極とで櫛歯を交互に配置することにより、第１
電極及び第２電極間においてコロナ放電を発生させ易くすることができる。
さらに、本発明に係るプロジェクタは、光を射出する光源装置と、光源装置から射出し
た光を画像信号に応じて変調する上記の空間光変調装置と、を有することを特徴とする。
上記の空間光変調装置を用いることで、空間光変調装置の効果的な冷却を可能とし、信頼
性の高いプロジェクタを得られる。
また、本発明の好ましい態様としては、第１電極及び第２電極が設けられた表面の近傍
の空気を流動させる送風手段を有することが望ましい。これにより、第１電極及び第２電
極が設けられた表面の効果的な冷却が可能となる。
さらに、本発明に係る空間光変調装置の冷却方法は、画像信号に応じて光を変調する光
変調部を有する空間光変調装置を冷却するための空間光変調装置の冷却方法であって、光
変調部に対して光が入射する入射側、及び光が射出する射出側の少なくとも一方に配置さ
れる光学素子、及び光変調部のうちの少なくとも一つの表面に設けられた第１電極及び第
２電極に電圧を印加する電圧印加工程と、第１電極及び第２電極が設けられた表面の近傍
の空気を流動させる送風工程と、を含むことを特徴とする。これにより、冷却風を用いた
効果的な冷却を可能にできる。
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に係るプロジェクタ１０の概略構成を示す。プロジェクタ１
０は、不図示のスクリーンへ光を投写し、スクリーンで反射する光を観察することで画像
を鑑賞するフロント投写型のプロジェクタである。超高圧水銀ランプ１１は、赤色（Ｒ）
光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光を含む光を射出する光源装置である。第１インテグレー
タレンズ１２及び第２インテグレータレンズ１３は、アレイ状に配列された複数のレンズ
素子を有する。第１インテグレータレンズ１２は、超高圧水銀ランプ１１からの光束を複
数に分割する。第１インテグレータレンズ１２の各レンズ素子は、超高圧水銀ランプ１１
からの光束を第２インテグレータレンズ１３のレンズ素子近傍にて集光させる。第２イン
テグレータレンズ１３のレンズ素子は、第１インテグレータレンズ１２のレンズ素子の像
を空間光変調装置上に形成する。
２つのインテグレータレンズ１２、１３を経た光は、偏光変換素子１４にて特定の偏光
方向を有する直線偏光に変換される。重畳レンズ１５は、第１インテグレータレンズ１２
の各レンズ素子の像を空間光変調装置上で重畳させる。第１インテグレータレンズ１２、
第２インテグレータレンズ１３及び重畳レンズ１５は、超高圧水銀ランプ１１からの光の
強度分布を空間光変調装置上にて均一化させる。重畳レンズ１５からの光は、第１ダイク
ロイックミラー１６に入射する。第１ダイクロイックミラー１６は、Ｒ光を反射させ、Ｇ
光及びＢ光を透過させる。
第１ダイクロイックミラー１６で反射したＲ光は、第１ダイクロイックミラー１６、反
射ミラー１７でそれぞれ光路が折り曲げられ、Ｒ光用フィールドレンズ１８Ｒへ入射する
。Ｒ光用フィールドレンズ１８Ｒは、反射ミラー１７からのＲ光を平行化し、Ｒ光用空間
光変調装置２０Ｒへ入射させる。Ｒ光用空間光変調装置２０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じ
て変調する空間光変調装置である。Ｒ光用空間光変調装置２０Ｒで変調されたＲ光は、ク
ロスダイクロイックプリズム２８へ入射する。
第１ダイクロイックミラー１６を透過したＧ光及びＢ光は、第２ダイクロイックミラー
１９へ入射する。第２ダイクロイックミラー１９は、Ｇ光を反射させ、Ｂ光を透過させる
。第２ダイクロイックミラー１９で反射したＧ光は、第２ダイクロイックミラー１９で光
路が折り曲げられ、Ｇ光用フィールドレンズ１８Ｇへ入射する。Ｇ光用フィールドレンズ
１８Ｇは、第２ダイクロイックミラー１９からのＧ光を平行化し、Ｇ光用空間光変調装置
２０Ｇへ入射させる。Ｇ光用空間光変調装置２０Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する
空間光変調装置である。Ｇ光用空間光変調装置２０Ｇで変調されたＧ光は、クロスダイク
ロイックプリズム２８のうちＲ光が入射する面とは異なる面へ入射する。
第２ダイクロイックミラー１９を透過したＢ光は、リレーレンズ２４を透過した後、反
射ミラー２５での反射により光路が折り曲げられる。反射ミラー２５からのＢ光は、さら
にリレーレンズ２６を透過した後、反射ミラー２７での反射により光路が折り曲げられ、
Ｂ光用フィールドレンズ１８Ｂへ入射する。Ｒ光の光路及びＧ光の光路よりもＢ光の光路
が長いことから、空間光変調装置における照明倍率を他の色光と等しくするために、Ｂ光
の光路には、リレーレンズ２４、２６を用いるリレー光学系が採用されている。
Ｂ光用フィールドレンズ１８Ｂは、反射ミラー２７からのＢ光を平行化し、Ｂ光用空間
光変調装置２０Ｂへ入射させる。Ｂ光用空間光変調装置２０Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じ
て変調する空間光変調装置である。Ｂ光用空間光変調装置２０Ｂで変調されたＢ光は、ク
ロスダイクロイックプリズム２８のうちＲ光が入射する面、Ｇ光が入射する面とは異なる
面へ入射する。クロスダイクロイックプリズム２８は、それぞれ異なる方向から入射した
Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ２９の方向へ射出する。投写レンズ２９は、ク
ロスダイクロイックプリズム２８で合成された光を不図示のスクリーンの方向へ投写する
。
Ｒ光用空間光変調装置２０Ｒは、入射側偏光板２１、液晶パネル２２、射出側偏光板２
３を有する。入射側偏光板２１は、液晶パネル２２に対して光が入射する入射側に配置さ
れた光学素子である。入射側偏光板２１は、偏光変換素子１４で揃えられた偏光方向と略
同一の特定の偏光方向を有する偏光光のみを透過させ、その他の光束を吸収する偏光選択
素子として機能する。液晶パネル２２は、入射側偏光板２１からの偏光光の偏光方向を、
画像信号に応じて変化させる。液晶パネル２２は、画像信号に応じて光を変調する光変調
部として機能する。
射出側偏光板２３は、液晶パネル２２に対して光が射出する射出側に配置された光学素
子である。射出側偏光板２３は、例えば、液晶パネル２２で偏光方向が変換された偏光光
のみを透過させ、その他の光束を吸収する偏光選択素子として機能する。入射側偏光板２
１及び射出側偏光板２３は、互いに偏光軸が略直交するように配置される。Ｇ光用空間光
変調装置２０Ｇ、及びＢ光用空間光変調装置２０Ｂは、入射側偏光板２１、液晶パネル２
２、射出側偏光板２３を有し、Ｒ光用空間光変調装置２０Ｒと同様に構成されている。
図２は、Ｒ光用空間光変調装置２０Ｒの側面構成、及びファン３０を模式的に表したも
のである。ここでは、Ｒ光用空間光変調装置２０Ｒを代表例として、入射側偏光板２１、
液晶パネル２２、射出側偏光板２３の各構成を説明する。白抜き矢印は、Ｒ光用空間光変
調装置２０Ｒへ入射するＲ光の進行方向を表す。入射側偏光板２１は、ガラス基板３３に
入射側偏光板用電極ユニット３１、及び偏光膜３２を貼付して構成されている。入射側偏
光板用電極ユニット３１は、ガラス基板３３のうち光を通過させる入射側表面に設けられ
ている。偏光膜３２は、ガラス基板３３の射出側表面に設けられている。
液晶パネル２２は、ガラス等の透明部材からなる一対の基板に液晶が密閉封入された構
成を有する。液晶パネル２２は、液晶パネル２２の周囲に設けられた保持部材３４を用い
て保持されている。液晶パネル２２の基板のうちいずれも光を通過させる入射側表面及び
射出側表面には、それぞれ不図示の液晶パネル用電極ユニットが設けられている。射出側
偏光板２３は、ガラス基板３７に偏光膜３５及び射出側偏光板用電極ユニット３６を貼付
して構成されている。偏光膜３５は、ガラス基板３７の入射側表面に設けられている。射
出側偏光板用電極ユニット３６は、ガラス基板３７のうち光を通過させる射出側表面に設
けられている。ファン３０は、入射側偏光板２１、液晶パネル２２、射出側偏光板２３の
各入射側表面、各射出側表面の近傍の空気を流動させる送風手段として機能する。
図３は、入射側偏光板２１の斜視構成であって、入射側偏光板用電極ユニット３１を展
開させた状態を表している。入射側偏光板用電極ユニット３１は、第１電極４１及び第２
電極４２により構成されている。第１電極４１及び第２電極４２は、いずれも導電性の透
明部材、例えばＩＴＯを用いて構成されている。
図４は、入射側偏光板２１の入射側表面の概略構成を示す。第１電極４１及び第２電極
４２は、図示する平面においていずれも櫛歯形状をなす。第１電極４１及び第２電極４２
は、第１電極４１の櫛歯と第２電極４２の櫛歯とが交互に、かつ間隔を設けて並列するよ
うに配置されている。第１電極４１及び第２電極４２は、例えば直流電源に接続され、電
圧印加工程において電圧が印加される。第１電極４１及び第２電極４２は、交流電源に接
続しても良い。
例えば、第１電極４１をアソード、第２電極４２をカソードとして、第１電極４１及び
第２電極４２の間に電圧を印加することにより、第１電極４１及び第２電極４２の間にお
いてコロナ放電を発生させる。コロナ放電によりイオン化した空気は、第１電極４１から
第２電極４２へ移動する。第１電極４１から第２電極４２へ空気を移動させることにより
、入射側偏光板２１の入射側表面における、空気の粘性による抵抗を低減させる。送風工
程では、ファン３０により、第１電極４１及び第２電極４２が設けられた表面の近傍の空
気を流動させる。空気の粘性による抵抗を低減させ、入射側偏光板２１の入射側表面にお
ける空気の流動を促進させることで、ファン３０からの送風による入射側偏光板２１の効
果的な放熱が可能となる。
第１電極４１及び第２電極４２をできるだけ近接させることにより、放電に必要な電圧
を低くできる。第１電極４１及び第２電極４２をいずれも櫛歯形状とし、第１電極４１と
第２電極４２とで櫛歯を交互に配置することで、第１電極４１と第２電極４２とを近接さ
せる部分を多く確保し、入射側偏光板２１の入射側表面において効果的に空気を流動させ
ることが可能となる。なお、入射側偏光板２１は、入射側表面に入射側偏光板用電極ユニ
ット３１、射出側表面に偏光膜３２を設ける場合に限られず、入射側表面に偏光膜３２、
射出側表面に入射側偏光板用電極ユニット３１を設けることとしても良い。
図５は、保持部材３４に取り付けられた液晶パネル２２の斜視構成であって、液晶パネ
ル２２の入射側表面に設けられた液晶パネル用電極ユニット４３を展開させた状態を表し
ている。液晶パネル２２には、入射側表面に設けられた液晶パネル用電極ユニット４３の
他に、射出側表面にも液晶パネル用電極ユニット４４が貼付されている。いずれの液晶パ
ネル用電極ユニット４３、４４も、第１電極４１及び第２電極４２により構成されている
。
液晶パネル用電極ユニット４３、４４の第１電極４１及び第２電極４２は、入射側偏光
板２１に設けられた第１電極４１及び第２電極４２と同様に構成されている。第１電極４
１及び第２電極４２の間に電圧を印加することにより、第１電極４１及び第２電極４２間
においてコロナ放電を発生させる。コロナ放電を発生させることにより、入射側偏光板２
１の場合と同様に、液晶パネル２２の入射側表面及び射出側表面における空気の流動を促
進させ、ファン３０からの送風による液晶パネル２２の効果的な放熱が可能となる。なお
、液晶パネル２２は、入射側表面及び射出側表面のいずれにも液晶パネル用電極ユニット
４３、４４を設ける場合に限られず、入射側表面及び射出側表面のいずれか一方に液晶パ
ネル用電極ユニットを設けることとしても良い。
図６は、射出側偏光板２３の斜視構成であって、偏光膜３５を展開させた状態を表して
いる。射出側偏光板用電極ユニット３６は、第１電極４１及び第２電極４２により構成さ
れている。射出側偏光板用電極ユニット３６の第１電極４１及び第２電極４２は、入射側
偏光板２１に設けられた第１電極４１及び第２電極４２と同様に構成されている。第１電
極４１及び第２電極４２の間に電圧を印加することにより、第１電極４１及び第２電極４
２間においてコロナ放電を発生させる。コロナ放電を発生させることにより、入射側偏光
板２１の場合と同様に、射出側偏光板２３の射出側表面における空気の流動を促進させ、
ファン３０からの送風による射出側偏光板２３の効果的な放熱が可能となる。なお、射出
側偏光板２３は、入射側表面に偏光膜３５、射出側表面に射出側偏光板用電極ユニット３
６を設ける場合に限られず、入射側表面に射出側偏光板用電極ユニット３６、射出側表面
に偏光膜３５を設けることとしても良い。
Ｇ光用空間光変調装置２０Ｇ、Ｂ光用空間光変調装置２０Ｂの入射側偏光板２１、液晶
パネル２２、射出側偏光板２３は、Ｒ光用空間光変調装置２０Ｒの入射側偏光板２１、液
晶パネル２２、射出側偏光板２３と同様に構成されている。ファン３０は、各空間光変調
装置２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂへ冷却風を供給する。以上により、冷却風を用いて各空間光
変調装置２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを効果的に冷却できるという効果を奏する。各空間光変
調装置２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの効果的な冷却を可能とすることで、各空間光変調装置２
０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの劣化を抑制させる。プロジェクタ１０は、各空間光変調装置２０
Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの劣化の抑制により、高い信頼性を得られる。
なお、入射側偏光板用電極ユニット３１、液晶パネル用電極ユニット４３、４４、射出
側偏光板用電極ユニット３６を構成する第１電極４１及び第２電極４２の形状は、図４を
用いて説明するものに限られない。第１電極４１及び第２電極４２の間にコロナ放電を生
じさせることで各空間光変調装置２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの効果的な放熱が可能であれば
、第１電極４１及び第２電極４２はいずれの形状としても良い。
第１電極４１及び第２電極４２は、入射側偏光板２１、液晶パネル２２、射出側偏光板
２３のいずれにも設ける場合に限られない。第１電極４１及び第２電極４２は、液晶パネ
ル２２に対して入射側及び射出側の少なくとも一方に配置される光学素子、及び液晶パネ
ル２２のうち少なくとも一つの表面に設けられていれば良い。液晶層、ブラックマトリク
ス、各種配線等を備える液晶パネル２２や、液晶パネル２２で偏光状態を変化させた光の
うち所定の偏光方向の偏光光以外の光束を吸収する射出側偏光板２３は、温度上昇が顕著
となる場合が多い。このため、各空間光変調装置２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、液晶パネル
２２、射出側偏光板２３に、第１電極４１及び第２電極４２を設けることが望ましい。
プロジェクタ１０は、光源部として超高圧水銀ランプ１１を用いる構成に限られない。
光源部は、超高圧水銀ランプ１１以外のランプや、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）、レー
ザ光源等を用いる構成としても良い。プロジェクタ１０は、色光ごとに空間光変調装置を
備える構成に限られず、一つの空間光変調装置により二つ又は三つ以上の色光を変調する
構成としても良い。プロジェクタ１０は、スクリーンの一方の面に光を供給し、スクリー
ンの他方の面から射出する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるリアプロジェク
タであっても良い。
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。 Ｒ光用空間光変調装置の側面構成、及びファンを模式的に表した図。 入射側偏光板の斜視構成を示す図。 入射側偏光板の入射側表面の概略構成を示す図。 保持部材に取り付けられた液晶パネルの斜視構成を示す図。 射出側偏光板の斜視構成を示す図。
符号の説明
１０ プロジェクタ、１１ 超高圧水銀ランプ、１２ 第１インテグレータレンズ、１
３ 第２インテグレータレンズ、１４ 偏光変換素子、１５ 重畳レンズ、１６ 第１ダ
イクロイックミラー、１７ 反射ミラー、１８Ｒ Ｒ光用フィールドレンズ、１８Ｇ Ｇ
光用フィールドレンズ、１８Ｂ Ｂ光用フィールドレンズ、１９ 第２ダイクロイックミ
ラー、２０Ｒ Ｒ光用空間光変調装置、２０Ｇ Ｇ光用空間光変調装置、２０Ｂ Ｂ光用
空間光変調装置、２１ 入射側偏光板、２２ 液晶パネル、２３ 射出側偏光板、２４、
２６ リレーレンズ、２５、２７ 反射ミラー、２８ クロスダイクロイックプリズム、
２９ 投写レンズ、３０ ファン、３１ 入射側偏光板用電極ユニット、３２ 偏光膜、
３３ ガラス基板、３４ 保持部材、３５ 偏光膜、３６ 射出側偏光板用電極ユニット
、３７ ガラス基板、４１ 第１電極、４２ 第２電極、４３、４４ 液晶パネル用電極
ユニット

Claims (8)

  1. 画像信号に応じて光を変調する光変調部を有し、
    前記光変調部に対して光が入射する入射側、及び光が射出する射出側の少なくとも一方
    に配置される光学素子、及び前記光変調部のうちの少なくとも一つの表面に設けられ、電
    圧を印加させる第１電極及び第２電極を有することを特徴とする空間光変調装置。
  2. 前記第１電極及び前記第２電極は、透明部材を用いて構成され、光を通過させる前記表
    面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の空間光変調装置。
  3. 特定の偏光方向を有する偏光光を透過させる前記光学素子である偏光選択素子を有する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空間光変調装置。
  4. 前記光変調部に対して前記入射側に配置された前記偏光選択素子である入射側偏光板と
    、
    前記光変調部に対して前記射出側に配置された前記偏光選択素子である射出側偏光板と
    、を有することを特徴とする請求項３に記載の空間光変調装置。
  5. 前記第１電極及び前記第２電極のいずれも、櫛歯形状をなすことを特徴とする請求項１
    〜４のいずれか一項に記載の空間光変調装置。
  6. 光を射出する光源装置と、
    前記光源装置から射出した光を画像信号に応じて変調する請求項１〜５のいずれか一項
    に記載の空間光変調装置と、を有することを特徴とするプロジェクタ。
  7. 前記第１電極及び前記第２電極が設けられた前記表面の近傍の空気を流動させる送風手
    段を有することを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
  8. 画像信号に応じて光を変調する光変調部を有する空間光変調装置を冷却するための空間
    光変調装置の冷却方法であって、
    前記光変調部に対して光が入射する入射側、及び光が射出する射出側の少なくとも一方
    に配置される光学素子、及び前記光変調部のうちの少なくとも一つの表面に設けられた第
    １電極及び第２電極に電圧を印加する電圧印加工程と、
    前記第１電極及び前記第２電極が設けられた前記表面の近傍の空気を流動させる送風工
    程と、を含むことを特徴とする空間光変調装置の冷却方法。
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