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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロジェクタ装置等の画像装置、画像装置等に使用されるペルチェ素子装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、画像を形成する光が通過する光路に配置され光を透過または反射する光学系部品を有する画像装置が提供されている。この画像装置によれば、光学系部品が光を吸収したり、反射したりすると、光が光学系部品に吸収され、熱となって光学系部品の温度上昇を引き起こすことがあり、これにより光学系部品の劣化が進行するおそれがある。近年、画像装置の高性能化に伴い、光源の光量が増加する傾向にある。このため光学系部品の劣化が促進されるおそれがある。
【0003】
そこで、特許文献1に係る技術が開発されている。このものによれば、熱伝導性の良好な材料で形成した熱伝導板を光学ブロック内の光学室に設け、ファンにより空気を循環させる循環風を形成することにより、光学ブロックの光学室内の熱伝導板を循環風により冷却し、光学系部品の冷却性を高めている。更に特許文献1には、熱伝導板をヒートパイプまたはペルチェ素子で冷却する技術が開示されている。
【0004】
【特許文献1】特開平10−254062号
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献1に係る技術によれば、熱伝導性の良好な材料で形成した熱伝導板を光学ブロック内の光学室に設け、ファンにより空気を循環させる循環風を形成することにより、光学ブロックの光学室内の熱伝導板を循環風により冷却し、これにより光学系部品を冷却することにしている。このため熱伝導板−循環風、循環風−光学系部品といった少なくとも2回の熱交換が必要される。このため熱交換のロスにより光学系部品を効果的に冷却しにくいという不具合がある。
【0006】
即ち、上記した特許文献1に係る技術によれば、熱伝導板をヒートパイプまたはペルチェ素子で冷却するものの、熱伝導板と光学系部品とは非接触であり、熱伝導板により光学系部品を直接的に冷却するものではなく、ファンにより循環風を形成し、循環風を介して間接的に光学系部品を冷却している。このため光学系部品の冷却には限界がある。
【0007】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、光学系部品を熱伝導部材により直接的に冷却することにより光学系部品を効果的に冷却でき、光学系部品の熱劣化を抑制でき、光学系部品の長寿命化を図り得る画像装置を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)第1様相の本発明の画像装置は、画像を形成する光が通過する光路に配置された光学系部品を有する画像装置において、
熱伝導性をもつ材料で形成された熱伝導部材と、熱伝導部材を冷却する冷却手段とを具備しており、
光学系部品の少なくとも一部は熱伝導部材に配設されており、冷却手段により前記熱伝導部材を介して冷却されることを特徴とするものである。
【0009】
第1様相の本発明に係る画像装置によれば、光学系部品の少なくとも一部は、熱伝導部材に配設されており、冷却手段により冷却される熱伝導部材を介して冷却される。このように熱伝導部材に配設されている光学系部品は、熱伝導部材により直接的に冷却され、当該光学系部品の温度上昇が抑制され、当該光学系部品の熱劣化が抑制される。
【0010】
(2)第2様相の本発明の画像装置は、画像を形成する光が通過する光路に配置された光学系部品を有する画像装置において、
光を透過可能な透光用窓開口を有する熱伝導性をもつ材料で形成された熱伝導部材と、熱伝導部材を冷却する冷却手段とを具備しており、
光学系部品の少なくとも一部は、熱伝導部材の透光用窓開口に対面するように前記熱伝導部材に配設されており、冷却手段により熱伝導部材を介して冷却されることを特徴とするものである。
【0011】
第2様相の本発明に係る画像装置によれば、光学系部品の少なくとも一部は、熱伝導部材の透光用窓開口に対面するように熱伝導部材に配設されており、冷却手段により冷却される熱伝導部材を介して冷却される。このように熱伝導部材に配設されている光学系部品は、熱伝導部材により直接的に冷却され、当該光学系部品の温度上昇が抑制され、当該光学系部品の熱劣化が抑制される。熱伝導部材に形成されている透光用窓開口は光を透過可能である光路を遮らず、従って液晶パネルや偏光板等の光学系部品を透光用窓開口に取り付けることができる。このため液晶パネルや偏光板等の光学系部品の光路を確保しつつ、光学系部品を冷却することができる
(3)第3様相の本発明に係るペルチェ素子装置は、厚み方向に貫通する透光用窓開口を有する枠状をなすことを特徴とするものである。
【0012】
第3様相の本発明に係るペルチェ素子装置によれば、透光用窓開口は光を透過可能であるため、光路を遮ることなく、液晶パネルや偏光板等の光学系部品を透光用窓開口に取り付けることができる。このため液晶パネルや偏光板等の光学系部品の光路を確保しつつ、光学系部品をペルチェ素子装置により冷却することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、光学系部品は複数個設けられており、一方の光学系部品は熱伝導部材の一方の片面に配設され、他方の光学系部品は熱伝導部材の他方の片面に配設されている形態を例示できる。これにより複数の光学系部品を熱伝導部材により効果的に冷却できる。熱伝導部材は、透光用窓開口を有する枠状に形成されていることが好ましい。
【0014】
冷却手段は熱伝導部材を冷却するものである。冷却手段としては、冷却機能を有するものであれば特に限定されず、ペルチェ効果により吸熱作用を発揮するペルチェ素子、冷媒の吸熱作用を発揮するヒートパイプを例示できる。場合によっては、冷却手段としては、窒素、酸素、ヘリウム、フロン等を冷媒とするパルス管冷凍機、スターリング冷凍機等の冷凍機も採用することもできる。
【0015】
熱伝導部材は、熱伝導性をもつ部材を複数組み付けて一体的に形成することができる。この場合、複数の部材は、互いに熱的に接触し伝熱可能とされており、熱移動可能とされている形態を例示できる。
【0016】
更に複数の部材に複数の冷却手段をそれぞれ個別に独立させて設ける形態を採用できる。この場合、複数の冷却手段のうちのいずれか一つが万一故障したときでも、複数の部材が互いに伝熱可能とされていれば、正常に作動する冷却手段により熱伝導部材の全体を冷却でき、信頼性の一層の向上を図り得る。
【0017】
光学系部品は複数個設けられており、熱伝導部材は、複数の光学系部品のうちの少なくとも一つの光学系部品を配設した第1熱伝導部材と、複数の光学系部品のうちの別の光学系部品を配設した第2熱伝導部材とを有しており、第2熱伝導部材の冷却能は第1熱伝導部材の冷却能よりも大きく設定されている形態を例示できる。
【0018】
光学系部品の種類によっては、光の波長により光学系部品の温度を上昇させる傾向は必ずしも同一ではないことがある。そこで第2熱伝導部材の冷却能が第1熱伝導部材の冷却能よりも大きく設定されていれば、昇温させる傾向にある光が通過する光路に第2熱伝導部材を配置すれば、上記した事情に対処することができる。
【0019】
第2熱伝導部材の冷却能を、第1熱伝導部材の冷却能よりも大きく設定するにあたり、次のような方式が挙げられる。すなわち、第2熱伝導部材の熱伝導が第1熱伝導部材の熱伝導よりも大きく設定される方式を例示できる。この場合、第2熱伝導部材の板厚が第1熱伝導部材の板厚よりも大きく設定される方式を例示できる。更に、第2熱伝導部材の材質が第1熱伝導部材の材質よりも熱伝達率が高い方式を例示できる。また、第2熱伝導部材を冷却する冷却手段の単位時間当たりの冷却能力が、第1熱伝導部材を冷却する冷却手段の単位時間当たりの冷却能力よりも大きく設定されている形態を例示できる。
【0020】
経験的には、赤色、緑色、青色の光のうち、青色の波長をもつ光は光学系部品の温度を上昇させる傾向が強いことが知見される。このため、赤色用の光路、緑色用の光路、青色用の光路が設けられている場合には、青色の波長をもつ光が透過する光路側に配置された熱伝導部材の冷却能は、他の色の波長をもつ光が透過する光路側に配置された第1熱伝導部材の冷却能よりも大きく設定されている形態を例示できる。
【0021】
本発明に係る画像装置としては、画像を形成する光が通過する光路に配置された光学系部品を有するものであれば良い。画像装置としては、プロジェクタ装置を例示でき、原紙の情報を拡大して画像化するものでも良いし、画像情報信号を映像化するもの等でも良い。
【0022】
【実施例】
(第1実施例)
以下、本発明の第1実施例を図1〜図4を参照して具体的に説明する。本実施例に係る画像装置は画像形成用のプロジェクタ装置である。プロジェクタ装置は、図1に示すように熱伝導部材1を有する。熱伝導部材1は、光を透過可能な厚み方向に貫通する透光用窓開口2を有する熱伝導性をもつ材料で形成されている。熱伝導性をもつ材料としてはアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鋼板等を例示できる。
【0023】
図1に示すように、熱伝導部材1は、板状の第1熱伝導部材11と板状の第2熱伝導部材12と板状の第3熱伝導部材13と板状の第4熱伝導部材14とを溶接や螺子止め等で組み付けて形成されており、4面体を構成している。
【0024】
第1熱伝導部材11は、赤色(R)の波長を透過させる光路(第1光路)に関するものである。第2熱伝導部材12は、青色(B)の波長を透過させる光路(第2光路)に関するものである。第3熱伝導部材13は、緑色(G)の波長を透過させる光路(第1光路)に関するものである。
【0025】
ここで、図1に示すように、第1熱伝導部材11と第2熱伝導部材12と第3熱伝導部材13とは、全体として断面コの字形状をなすコの字体300を構成している。第4熱伝導部材14は、コの字体の底板301を構成し、コの字体300の強度及び剛性を高める。
【0026】
図1に示すように、第1熱伝導部材11は四角枠状をなしており、中央域に四角形状の第1透光用窓開口21を有する。第2熱伝導部材12は四角枠状をなしており、中央域に四角形状の第2透光用窓開口22を有する。第3熱伝導部材13は四角枠状をなしており、中央域に四角形状の第3透光用窓開口23を有する。第4熱伝導部材14は四角枠状をなしており、透光用窓開口2を有しない。
【0027】
熱伝導性をもつ材料で形成されている第1熱伝導部材11〜第4熱伝導部材14間においては、互いに伝熱可能とされており、熱移動可能とされている。
【0028】
図2に示すように、第4熱伝導部材14の底面には、冷却手段としてのペルチェ素子装置3が接着剤または螺子止め等により一体的に取り付けられている。ペルチェ素子装置3は、熱電素子であるペルチェ素子を多数搭載したものであり、互いに背向する吸熱作用を奏する吸熱面3aと放熱作用を奏する放熱面3bとを有する。ペルチェ素子装置3の吸熱面3aが第4熱伝導部材14の底面に取り付けられている。
【0029】
従ってペルチェ素子装置3が通電されて作動すると、ペルチェ素子装置3の吸熱面3aから第4熱伝導部材1が吸熱されて冷却される。この結果、第1熱伝導部材11と第2熱伝導部材12と第3熱伝導部材13とが冷却される。
【0030】
図2,図3に示すように、ペルチェ素子装置3の放熱面3bには、放熱面積を増加させる放熱フィン4aをもつヒートシンク4が一体的に設けられている。ヒートシンク4は熱伝導性をもつ材料で形成されている。
【0031】
ヒートシンク4の材料としては例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鋼等を例示できる。ヒートシンク4は自然冷却させる形態でも良いし、あるいは、ファンにより空冷させる方式でも良い。
【0032】
ファンにより空冷させる場合には、後述する液晶パネル5及び偏光板6等といった光学系部品に塵埃等が付着することを抑えるために、液晶パネル5及び偏光板6とヒートシンク4とを仕切板4bで仕切り、光路への塵埃等の進入を防止することが好ましい。
【0033】
本実施例によれば、図3から理解できるように、光学系部品として3個の液晶パネル5及び3個の偏光板6が熱伝導部材1に配設されている。液晶パネル5は、液晶材料を基材とする透光部5aと、透光部5aを保持する枠5bとを有する。3個の液晶パネル5は、それぞれ、赤色(R)用、青色(B)用、緑色(G)用を構成する。液晶パネル5の透光部5aは、縦方向及び横方向に並設された透光及び遮光可能な多数の画素を有する。画素の透光及び遮光により画像が形成される。
【0034】
また、偏光板6は、偏光を防止する偏光材料(樹脂)を基材とする透光部6aと、透光部6aを保持する枠6bとを有している。3個の偏光板6は、それぞれ、赤色(R)用、青色(B)用、緑色(G)用を構成する。
【0035】
なお、図3に示すように、4面体を構成する熱伝導部材1の中央域の室1rには、赤色(R)の光、青色(B)の光、緑色(G)の光を合成するプリズム200が配置されている。
【0036】
図4に模式的に示すように、液晶パネル5の枠5bは、第1熱伝導部材11の一方の片面に接着剤または螺子止めにより固定されている。これにより液晶パネル5は第1熱伝導部材11の一方の片面に配設されている。また、偏光板6の枠6bは、第1熱伝導部材11の他方の片面に接着剤または螺子止めにより固定されている。これにより偏光板6は第1熱伝導部材11の他方の片面に配設されている。
【0037】
この結果、図4に示すように、液晶パネル5の透光部5a及び偏光板6の透光部6aが第1熱伝導部材11の第1透光用窓開口21に対面するように、液晶パネル5及び偏光板6は第1熱伝導部材11に配設されている。即ち、図4に示すように、液晶パネル5及び偏光板6は、第1熱伝導部材11をこれの厚み方向において挟むように第1熱伝導部材11に保持されている。
【0038】
第2熱伝導部材12についても同様である。即ち、液晶パネル5の枠5aは、第2熱伝導部材12の一方の片面に接着剤により固定されて配設されている。偏光板6の枠6aは、第2熱伝導部材12の他方の片面に接着剤により固定されて配設されている。この結果、液晶パネル5及び偏光板6は、第2熱伝導部材12の第2透光用窓開口22に対面するように第2熱伝導部材12に配設されている。
【0039】
ここで、図3に示すように、偏光板6は熱伝導部材1の外側に配置されており、液晶パネル5は熱伝導部材1の内側に配置されている。即ち、偏光板6は4面体を構成する熱伝導部材1の中央域の室1rの外側に位置すると共に、液晶パネル5は室1rの内側に配置されている。これは光路に対して垂直方向すなわち液晶パネルの面方向において偏光の少ないできるだけ均一な光を投影するためである。
【0040】
第3熱伝導部材13についても同様に、液晶パネル5及び偏光板6が配設されている。なお、第4熱伝導部材14には液晶パネル5及び偏光板6が配設されていない。
【0041】
本実施例によれば、使用の際には、ペルチェ素子装置3が通電されてペルチェ素子装置3の吸熱面3aに吸熱作用が発生する。すると第1熱伝導部材11〜第4熱伝導部材14が吸熱されて冷却される。これにより液晶パネル5及び偏光板6は、吸熱された第1熱伝導部材11〜第4熱伝導部材14により冷却される。即ち、液晶パネル5及び偏光板6は、空気を介することなく、熱伝導性が良好な材料で形成され且つ吸熱される熱伝導部材1により直接的に冷却される。
【0042】
このため液晶パネル5及び偏光板6の冷却を効果的に行うことができ、液晶パネル5及び偏光板6の温度上昇及び熱劣化を効果的に抑制でき、液晶パネル5及び偏光板6の長寿命化を図り得る。
【0043】
なお本実施例によれば、ファンによる送風を利用しない場合には、塵埃等が液晶パネル5及び偏光板6等の光学系部品に吹き付けられる不具合を解消できる。
【0044】
本実施例によれば、前述したように第1熱伝導部材11は枠状をなしており、中央域に第1透光用窓開口21を有する。このため第1透光用窓開口21の周囲には第1熱伝導部材11の熱伝導材料が存在している。故に、液晶パネル5及び偏光板6をこれの周囲から冷却でき、偏光板6の冷却ムラの低減を図り得る。
【0045】
第2熱伝導部材12の第2透光用窓開口22に対面するように保持される液晶パネル5及び偏光板6についても同様に、冷却ムラの低減を図り得る。また第3熱伝導部材13の第3透光用窓開口23に対面するように保持される液晶パネル5及び偏光板6についても同様に、冷却ムラの低減を図り得る。
【0046】
(第2実施例)
以下、本発明の第2実施例を図5を参照して具体的に説明する。第2実施例は第1実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。共通する部位には基本的には共通の符号を付する。以下、第1実施例と相違する部分を中心として説明する。第1熱伝導部材11は、赤色(R)の波長を透過させる光路(第1光路)に関するものである。第2熱伝導部材12は、青色(B)の波長を透過させる光路(第2光路)に関するものである。第3熱伝導部材13は、緑色(G)の波長を透過させる光路(第1光路)に関するものである。
【0047】
経験的には、赤色、緑色、青色の光のうち、青色の波長をもつ光は、液晶パネル5及び偏光板6やレンズ等の光学系部品の温度を上昇させる傾向があると考えられている。このため本実施例によれば、青色の波長をもつ光の光路(第2光路)に関する第2熱伝導部材12の冷却能は、第1熱伝導部材11の冷却能、第3熱伝導部材13の冷却能よりも大きく設定されている。
【0048】
具体的には、青色(B)の光の光路に配置された第2熱伝導部材12の厚みは、赤色(R)の光の光路に配置された第1熱伝導部材11の厚み、緑色(G)の光の光路に配置された第3熱伝導部材13の厚みよりも大きく設定されている。従って、第2熱伝導部材12の熱伝導は、第1熱伝導部材11の熱伝導、第3熱伝導部材13の熱伝導よりも大きく設定されている。
【0049】
(第3実施例)
以下、本発明の第3実施例を図6を参照して具体的に説明する。第3実施例は第1実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。共通する部位には基本的には共通の符号を付する。以下、第1実施例と相違する部分を中心として説明する。ペルチェ素子装置3の放熱面3bには冷媒蒸発部40が一体的に接続されている。熱伝導性が良好な冷媒蒸発部40は、ヒートパイプ7の一部分である。
【0050】
ヒートパイプ7は、ヒートパイプ7に内蔵している冷媒を蒸発させて吸熱する冷媒蒸発部40と、冷媒を凝縮させると共に放熱する冷媒凝縮部71と、冷媒蒸発部40と冷媒凝縮部71との間において冷媒を循環させる冷媒通路72とをもつ。
【0051】
ペルチェ素子装置3の放熱面3bから発する熱は、冷媒蒸発部40で冷媒が気化することで放熱される。放熱作用をもつ冷媒凝縮部71は冷媒蒸発部40から遠ざけて設けられており、冷媒蒸発部40の昇温を抑制するのに有利となる。
【0052】
このように本実施例によれば、ペルチェ素子装置3、ヒートパイプ7とを併用するため、熱伝導部材1による冷却能力を向上させるのに有利であり、液晶パネル5及び偏光板6の熱劣化を抑制するのに貢献でき、ひいては液晶パネル5及び偏光板6の長寿命化を一層図り得る。
【0053】
(第4実施例)
以下、本発明の第4実施例を図7を参照して具体的に説明する。第4実施例は第1実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。共通する部位には基本的には共通の符号を付する。以下、相違する部分を中心として説明する。
【0054】
図7に示すように、熱伝導部材1は、断面L字形状の第1熱伝導部材11と、断面L字形状の第2熱伝導部材12と、断面L字形状の第3熱伝導部材13とを組み付けて構成されている。第1熱伝導部材11は、第1透光用窓開口21を有する縦板17と、これに連接された横板18とで形成されている。第2熱伝導部材12は、第2透光用窓開口22を有する縦板17と、これに連接された横板18とで形成されている。第3熱伝導部材13は、第3透光用窓開口23を有する縦板17と、これに連接された横板18とで形成されている。
【0055】
なお、図7に示すように、各縦板17は上下方向に延設されている。各横板18は互いに遠ざかる方向に延設されている。これにより熱伝導部材1全体の冷却能を高めつつ、姿勢安定性を高めることができる。
【0056】
図7に示すように、第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13の各横板18には、冷却手段としてのペルチェ素子装置3がそれぞれ個別に取り付けられている。各ペルチェ素子装置3の吸熱面3aは横板18の底面に取り付けられている。各ペルチェ素子装置3は互いに独立して冷却能を発揮するように設定されている。
【0057】
ペルチェ素子装置3が通電されて作動すると、ペルチェ素子装置3の吸熱面3aの吸熱作用により横板18が冷却され、ひいては第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13が冷却される。
【0058】
ペルチェ素子装置3の放熱面3bには、放熱面積を増加させる放熱フィン4aをもつヒートシンク4が設けられている。なお、ヒートシンク4は、放熱面積を増加させるべく広面積化されており、第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13の横板18を保持している。
【0059】
本実施例によれば、前述したように第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13には、それぞれ個別に冷却手段であるペルチェ素子装置3が取り付けられている。しかも熱伝導性が良好な材料で形成された第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13は、互いに熱的に接触して伝熱可能とされており、第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13間において熱移動可能とされている。
【0060】
故に、第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13に個別に設けられているペルチェ素子装置3の一つが万一故障したとしても、他のペルチェ素子装置3が正常に作動するため、第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13を冷却でき、ひいては第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13に取り付けられている液晶パネル5及び偏光板6を冷却でき、信頼性を一層高めることができる。
【0061】
(第5実施例)
以下、本発明の第5実施例を図8を参照して具体的に説明する。第5実施例は前記した第4実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。以下、第4実施例と相違する部分を中心として説明する。この熱伝導部材1は、断面L字形状の第1熱伝導部材11と、断面L字形状の第2熱伝導部材12と、断面L字形状の第3熱伝導部材13とを有している。
【0062】
第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13の各横板18には、冷却手段としてのペルチェ素子装置3がそれぞれ個別に取り付けられている。各ペルチェ素子装置3は、互いに独立して冷却能を発揮できるようにされている。
【0063】
第1熱伝導部材11は、赤色(R)の波長を透過させる光路に配置されている。第2熱伝導部材12は、青色(B)の波長を透過させる光路(第2光路)に配置されている。第3熱伝導部材13は、緑色(G)の波長を透過させる光路に配置されている。
【0064】
本実施例によれば、青色(B)の波長をもつ光の光路(第2光路)に配置されている第2熱伝導部材12の冷却能は、第1熱伝導部材11の冷却能、第3熱伝導部材13の冷却能よりも大きく設定されている。
【0065】
具体的には、第2熱伝導部材12に取り付けられているペルチェ素子装置3の単位時間当たりの冷却能は、第1熱伝導部材11に取り付けられているペルチェ素子装置3の単位時間当たりの冷却能、第3熱伝導部材13に取り付けられているペルチェ素子装置3の単位時間当たりの冷却能よりも大きく設定されている。これにより青色(B)の波長をもつ光の光路(第2光路)に配置されている昇温しがちの第2熱伝導部材12の冷却能を効果的に確保することができる。
【0066】
なお、図示はしないものの、青色(B)の波長をもつ光の光路(第2光路)に配置されている第2熱伝導部材12の厚みを、第1熱伝導部材11の厚み、第3熱伝導部材13の厚みよりも大きく設定する形態とすることもできる。
【0067】
(第6実施例)
以下、本発明の第6実施例を図9を参照して具体的に説明する。第6実施例は第4実施例と基本的には同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。以下、第1実施例と相違する部分を中心として説明する。この熱伝導部材1Bは、透光用窓開口30xを有する角枠状をなすペルチェ素子装置で構成されており、吸熱面3aと放熱面3bとを有する。
【0068】
ヒートパイプ7は、前述したように、冷媒を蒸発させて吸熱する冷媒蒸発部70と、冷媒を凝縮させる冷媒凝縮部71と、冷媒蒸発部70と冷媒凝縮部71との間で冷媒を循環させる冷媒通路72とをもつ。ヒートパイプ7の冷媒蒸発部70は、光を透過能な透光用窓開口70xを有する角枠形状とされている。但し、角枠形状に限らず、円形状等の他の形状の枠としても良い。
【0069】
図9に示すように、熱伝導部材1Bを構成するペルチェ素子装置の透光用窓開口30xと冷媒蒸発部70の透光用窓開口70xとは、互いに対面して連通する。吸熱作用を発揮する冷媒蒸発部70は、熱伝導部材1Bを構成するペルチェ素子装置の放熱面3bに接合されている。接合手段としては接着剤または螺子止め等を例示できる。
【0070】
図9に示すように、熱伝導部材1Bを構成するペルチェ素子装置の吸熱面3aには、液晶パネル5及び偏光板6が順に積層状態に接合されている。
【0071】
逆に、熱伝導部材1Bを構成するペルチェ素子装置の吸熱面3aには、偏光板6、液晶パネル5の順に積層することにしても良い。
【0072】
本実施例によれば、液晶パネル5の透光部5a及び偏光板6の透光部6aが冷媒蒸発部70の透光用窓開口70x、熱伝導部材1Bを構成するペルチェ素子装置の透光用窓開口30xに対面するように、偏光板6及び液晶パネル5は熱伝導部材1Bに配設されている。これにより偏光板6及び液晶パネル5は熱伝導部材1Bの吸熱面3aにより冷却される。
【0073】
図9に示すように、冷媒蒸発部70は3個設けられており、冷媒通路72mにより直列的に接続されている。場合によっては、複数の冷媒蒸発部70を冷媒通路72mにより並列的に接続することにしても良い。
【0074】
上記したように本実施例によれば、熱伝導部材1Bを構成するペルチェ素子装置と、ヒートパイプ7とを併用しているため、偏光板6及び液晶パネル5に対する冷却能力を向上させるのに有利であり、液晶パネル5及び偏光板6の熱劣化を抑制するのに貢献でき、液晶パネル5及び偏光板6の長寿命化を一層図り得る。
【0075】
なお、透光用窓開口30xを有するペルチェ素子装置は角枠状に限らず、円枠形状としても良い。また透光用窓開口30xを有する枠形状をなすペルチェ素子装置は、L字形状のものと、逆L字形状のものとを角枠状に組み付けて形成しても良い。透光用窓開口70xを有する冷媒蒸発部70は、角枠状に限らず、円枠形状としても良い。
【0076】
(適用例)
図10は、上記した各実施例をプロジェクタ装置の一例に適用した適用例を示す。図10に示すように、プロジェクタ装置は、光源100と、拡散板101と、反射板102,106,107と、分光板103,104,105と、3つの液晶パネル5と、各液晶パネル5に対面する3つの偏光板6と、プリズム200と、投光レンズ201と、これらの光学系部品を収容するハウジング202とを有する。
【0077】
分光板103,104,105はダイロックミラーとも呼ばれる。図10においてRは赤色の波長の光の光路を示す。Gは緑色の波長の光の光路を示す。Bは青色の波長の光の光路を示す。
【0078】
プリズム200は、赤色の光、緑色の光、青色の光を合成するためのものであり、3つの液晶パネル5の中央域に配置されている。プリズム200で合成された合成光は、投影レンズ201を経て外部に矢印W1方向に投光される。
【0079】
図10に示すKAは、上記した実施例に係る部分を示す。本適用例においては、、上記した実施例に係る熱伝導部材(図10においては図略)により液晶パネル5及び偏光板6は冷却される。
【0080】
拡散板101、分光板103,104,105、反射板102,106,107も光学系部品である。従って上記した拡散板101、分光板103,104,105、反射板102,106,107の少なくとも一つについても、これらを熱伝導部材に直接的に配置し、その熱伝導部材を冷却手段(ペルチェ素子装置またはヒートパイプ)で冷却することにしても良い。
【0081】
(他の例)
上記した第1実施例によれば、第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13は、四角形状とされているが、円形状でも、楕円形状でも良い。第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13の透光用窓開口21〜23は、四角形状とされているが、円形状でも、楕円形状でも良い。
【0082】
第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13の透光用窓開口21〜23の周囲は、第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13の部分により包囲されているが、これに限らず、第1熱伝導部材11〜第3熱伝導部材13の透光用窓開口21〜23は周方向に切欠を有する形態でも良い。液晶パネル5に代えてELパネル等の他のディスプレイとしても良い。
【0083】
その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
(付記項1)厚み方向に貫通する透光用窓開口を有する枠状をなす冷媒蒸発部を有することを特徴とするヒートパイプ。ヒートパイプが光学系部品の光路に配置されたとき、光路を確保しつつ、光学系部品を冷却できる。
(付記項2)厚み方向に貫通すると共に光学系部品が取り付けられる透光用窓開口を有する枠状をなす冷媒蒸発部を有することを特徴とするヒートパイプ。ヒートパイプが光学系部品の光路に配置されたとき、光路を確保しつつ、光学系部品を冷却できる。
(付記項3)厚み方向に貫通すると共に光学系部品が取り付けられる透光用窓開口を有する枠状をなすことを特徴とするペルチェ素子装置。ペルチェ素子装置が光学系部品の光路に配置されたとき、光路を確保しつつ、光学系部品を冷却できる。
【0084】
【発明の効果】
本発明によれば、光学系部品を熱伝導部材により効率よく冷却することにより光学系部品を効果的に冷却できる画像装置、ペルチェ素子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係り、透光用窓開口をもつ熱伝導部材(光学系部品を取り付ける前の状態)の全体の斜視図である。
【図2】透光用窓開口をもつ熱伝導部材にペルチェ素子装置及びヒートシンクを装備した状態を示す正面図である。
【図3】第1実施例に係り、透光用窓開口に液状パネル及び偏光板を取り付けた熱伝導部材にペルチェ素子装置及びヒートシンクを装備した状態を示す斜視図である。
【図4】透光用窓開口に液状パネル及び偏光板を取り付けた熱伝導部材の要部の断面図である。
【図5】第2実施例に係り、透光用窓開口に液状パネル及び偏光板を取り付けた熱伝導部材にペルチェ素子装置及びヒートシンクを装備した状態を示す斜視図である。
【図6】第3実施例に係り、透光用窓開口に液状パネル及び偏光板を取り付けた熱伝導部材にペルチェ素子装置及びヒートシンクを装備した状態を示す斜視図である。
【図7】第4実施例に係り、透光用窓開口に液状パネル及び偏光板を取り付けた熱伝導部材にペルチェ素子装置及びヒートシンクを装備した状態を示す斜視図である。
【図8】第5実施例に係り、透光用窓開口に液状パネル及び偏光板を取り付けた熱伝導部材にペルチェ素子装置及びヒートシンクを装備した状態を示す斜視図である。
【図9】第6実施例に係り、ペルチェ素子装置で形成した熱伝導部材の透光用窓開口に液状パネル及び偏光板を取り付ける状態を示す斜視図である。
【図10】適用例に係り、プロジェクタ装置の概念図である。
【符号の説明】
図中、1は熱伝導部材、2は透光用窓開口、3はペルチェ素子装置(冷却手段)、5は液晶パネル(光学系部品)、6は偏光板(光学系部品)を示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image device such as a projector device and a Peltier device used for the image device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided an image apparatus having an optical system component that is disposed on an optical path through which light for forming an image passes and transmits or reflects light. According to this imaging device, when the optical system component absorbs or reflects light, the light is absorbed by the optical system component and becomes heat, which may cause a rise in the temperature of the optical system component. Deterioration of system parts may progress. 2. Description of the Related Art In recent years, the amount of light from a light source has tended to increase with higher performance of image devices. For this reason, deterioration of the optical system components may be promoted.
[0003]
Therefore, a technology according to
[0004]
[Patent Document 1] JP-A-10-254062
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
According to the technique disclosed in
[0006]
That is, according to the technology according to
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and by directly cooling an optical system component by a heat conducting member, the optical system component can be effectively cooled, and thermal degradation of the optical system component can be suppressed. An object of the present invention is to provide an image device capable of extending the life of an optical system component.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) An image device according to a first aspect of the present invention is an image device having an optical system component arranged in an optical path through which light for forming an image passes.
A heat conductive member formed of a material having heat conductivity, and cooling means for cooling the heat conductive member,
At least a part of the optical system component is provided on the heat conducting member, and is cooled by the cooling means via the heat conducting member.
[0009]
According to the image device according to the first aspect of the present invention, at least a part of the optical system component is disposed on the heat conductive member, and is cooled via the heat conductive member cooled by the cooling unit. As described above, the optical components provided on the heat conductive member are directly cooled by the heat conductive member, the temperature rise of the optical components is suppressed, and the thermal degradation of the optical components is suppressed.
[0010]
(2) An image device according to a second aspect of the present invention is an image device having an optical system component disposed on an optical path through which light for forming an image passes.
A heat conductive member formed of a material having heat conductivity having a light-transmitting window opening capable of transmitting light, and a cooling unit for cooling the heat conductive member,
At least a part of the optical system component is disposed on the heat conductive member so as to face the light transmitting window opening of the heat conductive member, and is cooled via the heat conductive member by cooling means. Is what you do.
[0011]
According to the image device according to the second aspect of the present invention, at least a part of the optical system component is disposed on the heat conductive member so as to face the light-transmitting window opening of the heat conductive member, and is provided by the cooling unit. It is cooled via the heat conducting member to be cooled. As described above, the optical components provided on the heat conductive member are directly cooled by the heat conductive member, the temperature rise of the optical components is suppressed, and the thermal degradation of the optical components is suppressed. The light-transmitting window opening formed in the heat-conducting member does not block the optical path through which light can pass, so that optical components such as a liquid crystal panel and a polarizing plate can be attached to the light-transmitting window opening. Therefore, the optical components can be cooled while securing the optical paths of the optical components such as the liquid crystal panel and the polarizing plate.
(3) A Peltier device according to a third aspect of the present invention is characterized in that the Peltier device has a frame shape having a light-transmitting window opening penetrating in a thickness direction.
[0012]
According to the third aspect of the Peltier device according to the present invention, since the light-transmitting window opening is capable of transmitting light, the optical components such as the liquid crystal panel and the polarizing plate can be connected to the light-transmitting window without blocking the optical path. Can be attached to the opening. Therefore, the optical components can be cooled by the Peltier device while securing the optical paths of the optical components such as the liquid crystal panel and the polarizing plate.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the present invention, a plurality of optical system components are provided, one optical system component is provided on one side of the heat conducting member, and the other optical system component is provided on the other side of the heat conducting member. The form provided can be illustrated. Thereby, the plurality of optical system components can be effectively cooled by the heat conducting member. The heat conducting member is preferably formed in a frame shape having a light-transmitting window opening.
[0014]
The cooling means cools the heat conducting member. The cooling means is not particularly limited as long as it has a cooling function, and examples thereof include a Peltier element exhibiting an endothermic effect by a Peltier effect and a heat pipe exhibiting an endothermic effect of a refrigerant. In some cases, a refrigerator such as a pulse tube refrigerator or a Stirling refrigerator using nitrogen, oxygen, helium, chlorofluorocarbon or the like as a refrigerant may be used as the cooling means.
[0015]
The heat conductive member can be integrally formed by assembling a plurality of members having heat conductivity. In this case, the plurality of members are in thermal contact with each other and are capable of transferring heat, and a form in which heat transfer is possible can be exemplified.
[0016]
Furthermore, a mode in which a plurality of cooling means are provided independently of each other on a plurality of members can be adopted. In this case, even if any one of the plurality of cooling means should fail, if the plurality of members are capable of conducting heat to each other, the entire heat conduction member can be cooled by the normally operating cooling means. And reliability can be further improved.
[0017]
A plurality of optical system components are provided, and the heat conductive member is a first heat conductive member provided with at least one optical system component among the plurality of optical system components, and a different one of the plurality of optical system components. And a second heat conducting member provided with the optical system component described above, and the cooling ability of the second heat conducting member is set to be larger than the cooling ability of the first heat conducting member.
[0018]
Depending on the type of optical system component, the tendency of increasing the temperature of the optical system component depending on the wavelength of light may not always be the same. Therefore, if the cooling capacity of the second heat conducting member is set to be larger than the cooling capacity of the first heat conducting member, if the second heat conducting member is arranged in an optical path through which light that tends to increase the temperature passes, I can deal with the circumstances.
[0019]
In setting the cooling capacity of the second heat conducting member to be larger than the cooling capacity of the first heat conducting member, the following method may be used. That is, a method in which the heat conduction of the second heat conduction member is set to be larger than the heat conduction of the first heat conduction member can be exemplified. In this case, a method in which the thickness of the second heat conductive member is set to be larger than the thickness of the first heat conductive member can be exemplified. Further, a method in which the material of the second heat conductive member has a higher heat transfer coefficient than the material of the first heat conductive member can be exemplified. In addition, a mode in which the cooling capacity per unit time of the cooling means for cooling the second heat conducting member is set to be larger than the cooling capacity per unit time of the cooling means for cooling the first heat conducting member can be exemplified.
[0020]
Empirically, it has been found that among the red, green, and blue lights, light having a blue wavelength has a strong tendency to increase the temperature of the optical system component. For this reason, when a light path for red light, a light path for green light, and a light path for blue light are provided, the cooling ability of the heat conducting member arranged on the light path side through which light having a blue wavelength passes is different. The cooling ability of the first heat conductive member disposed on the optical path side through which light having the wavelength of the color is transmitted can be exemplified.
[0021]
The image device according to the present invention may be any device that has an optical system component disposed in an optical path through which light for forming an image passes. As the image device, a projector device can be exemplified, and a device for enlarging information of base paper and forming an image, or a device for converting an image information signal into an image may be used.
[0022]
【Example】
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. The image device according to the present embodiment is a projector device for image formation. The projector device has a
[0023]
As shown in FIG. 1, the heat
[0024]
The first heat
[0025]
Here, as shown in FIG. 1, the first heat
[0026]
As shown in FIG. 1, the first heat
[0027]
Between the first to fourth heat
[0028]
As shown in FIG. 2, a
[0029]
Accordingly, when the
[0030]
As shown in FIGS. 2 and 3, a
[0031]
Examples of the material of the
[0032]
When air cooling is performed by a fan, the
[0033]
According to the present embodiment, as can be understood from FIG. 3, three
[0034]
In addition, the
[0035]
As shown in FIG. 3, red (R) light, blue (B) light, and green (G) light are combined in the
[0036]
As schematically shown in FIG. 4, the
[0037]
As a result, as shown in FIG. 4, the liquid crystal is moved so that the
[0038]
The same applies to the second heat
[0039]
Here, as shown in FIG. 3, the
[0040]
Similarly, the
[0041]
According to the present embodiment, in use, the
[0042]
Therefore, the
[0043]
According to the present embodiment, it is possible to eliminate the problem that dust and the like are blown to the optical components such as the
[0044]
According to the present embodiment, as described above, the first heat
[0045]
Similarly, the cooling unevenness of the
[0046]
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG. The second embodiment has basically the same configuration as the first embodiment, and has the same operation and effect. The common parts are basically given the same reference numerals. Hereinafter, a description will be given focusing on portions different from the first embodiment. The first heat
[0047]
Empirically, it is considered that, among red, green, and blue light, light having a blue wavelength tends to increase the temperature of the
[0048]
Specifically, the thickness of the second heat
[0049]
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG. The third embodiment has basically the same configuration as the first embodiment, and has the same operation and effect. The common parts are basically given the same reference numerals. Hereinafter, a description will be given focusing on portions different from the first embodiment. A
[0050]
The
[0051]
The heat generated from the
[0052]
As described above, according to the present embodiment, since the
[0053]
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG. The fourth embodiment has basically the same configuration as the first embodiment, and has the same operation and effect. The common parts are basically given the same reference numerals. Hereinafter, the description will be made focusing on the different parts.
[0054]
As shown in FIG. 7, the heat
[0055]
As shown in FIG. 7, each
[0056]
As shown in FIG. 7,
[0057]
When the
[0058]
On the
[0059]
According to the present embodiment, as described above, the
[0060]
Therefore, even if one of the
[0061]
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG. The fifth embodiment has basically the same configuration as the above-described fourth embodiment, and has the same operation and effect. Hereinafter, a description will be given focusing on portions different from the fourth embodiment. The heat
[0062]
[0063]
The first heat
[0064]
According to the present embodiment, the cooling ability of the second
[0065]
Specifically, the cooling capacity per unit time of the
[0066]
Although not shown, the thickness of the second heat
[0067]
(Sixth embodiment)
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG. The sixth embodiment has basically the same configuration as the fourth embodiment, and has the same operation and effect. Hereinafter, a description will be given focusing on portions different from the first embodiment. The
[0068]
As described above, the
[0069]
As shown in FIG. 9, the light-transmitting window opening 30x of the Peltier device constituting the
[0070]
As shown in FIG. 9, a
[0071]
Conversely, the
[0072]
According to the present embodiment, the
[0073]
As shown in FIG. 9, three
[0074]
As described above, according to the present embodiment, the Peltier element device constituting the
[0075]
The Peltier element device having the light-transmitting
[0076]
(Application example)
FIG. 10 shows an application example in which each embodiment described above is applied to an example of a projector device. As shown in FIG. 10, the projector device includes a
[0077]
The
[0078]
The
[0079]
KA shown in FIG. 10 indicates a portion according to the above-described embodiment. In this application example, the
[0080]
The
[0081]
(Other examples)
According to the above-described first embodiment, the first to third
[0082]
The periphery of the light-transmitting
[0083]
In addition, the present invention is not limited to only the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention. The following technical idea can be understood from the above description.
(Additional Item 1) A heat pipe comprising a frame-shaped refrigerant evaporator having a light-transmitting window opening penetrating in a thickness direction. When the heat pipe is arranged in the optical path of the optical system component, the optical system component can be cooled while securing the optical path.
(Additional Item 2) A heat pipe having a frame-shaped refrigerant evaporating portion having a light-transmitting window opening that penetrates in a thickness direction and to which an optical system component is attached. When the heat pipe is arranged in the optical path of the optical system component, the optical system component can be cooled while securing the optical path.
(Additional Item 3) A Peltier element device having a frame shape having a light-transmitting window opening that penetrates in a thickness direction and to which an optical system component is attached. When the Peltier device is arranged in the optical path of the optical system component, the optical system component can be cooled while securing the optical path.
[0084]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an image device and a Peltier device that can effectively cool an optical system component by efficiently cooling the optical system component by a heat conducting member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view of a heat conducting member having a light-transmitting window opening (before an optical system component is attached) according to a first embodiment.
FIG. 2 is a front view showing a state in which a Peltier element device and a heat sink are provided on a heat conductive member having a light-transmitting window opening.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a Peltier element device and a heat sink are mounted on a heat conducting member in which a liquid panel and a polarizing plate are attached to a light-transmitting window opening according to the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a heat conductive member in which a liquid panel and a polarizing plate are attached to a light-transmitting window opening.
FIG. 5 is a perspective view showing a state where a Peltier element device and a heat sink are mounted on a heat conducting member having a liquid crystal panel and a polarizing plate attached to a light-transmitting window opening according to the second embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing a state in which a Peltier element device and a heat sink are mounted on a heat conducting member in which a liquid panel and a polarizing plate are attached to a light-transmitting window opening according to the third embodiment.
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a Peltier element device and a heat sink are mounted on a heat conducting member having a liquid crystal panel and a polarizing plate attached to a light-transmitting window opening according to the fourth embodiment.
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a Peltier element device and a heat sink are mounted on a heat conducting member having a liquid crystal panel and a polarizing plate attached to a light-transmitting window opening according to the fifth embodiment.
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which a liquid panel and a polarizing plate are attached to a light-transmitting window opening of a heat conducting member formed by a Peltier device according to a sixth embodiment.
FIG. 10 is a conceptual diagram of a projector device according to an application example.
[Explanation of symbols]
In the figure, 1 is a heat conducting member, 2 is a light-transmitting window opening, 3 is a Peltier element device (cooling means), 5 is a liquid crystal panel (optical component), and 6 is a polarizing plate (optical component).
Claims (6)
熱伝導性をもつ材料で形成された熱伝導部材と、前記熱伝導部材を冷却する冷却手段とを具備しており、
前記光学系部品の少なくとも一部は前記熱伝導部材に配設されており、前記冷却手段により前記熱伝導部材を介して冷却されることを特徴とする画像装置。In an image device having an optical system component arranged in an optical path through which light for forming an image passes,
A heat conductive member formed of a material having heat conductivity, and cooling means for cooling the heat conductive member,
An image apparatus, wherein at least a part of the optical system component is disposed on the heat conducting member, and is cooled by the cooling means via the heat conducting member.
光を透過可能な透光用窓開口を有する熱伝導性をもつ材料で形成された熱伝導部材と、前記熱伝導部材を冷却する冷却手段とを具備しており、
前記光学系部品の少なくとも一部は、前記熱伝導部材の前記透光用窓開口に対面するように前記熱伝導部材に配設されており、前記冷却手段により前記熱伝導部材を介して冷却されることを特徴とする画像装置。In an image device having an optical system component arranged in an optical path through which light for forming an image passes,
A heat conductive member formed of a material having heat conductivity having a light-transmitting window opening capable of transmitting light, and cooling means for cooling the heat conductive member,
At least a part of the optical system component is disposed on the heat conductive member so as to face the light transmitting window opening of the heat conductive member, and is cooled by the cooling unit via the heat conductive member. An imaging device, comprising:
前記第2熱伝導部材の冷却能は前記第1熱伝導部材の冷却能よりも大きく設定されていることを特徴とする画像装置。3. The heat conduction member according to claim 1, wherein a plurality of the optical system components are provided, and the heat conduction member is a first heat conduction component including at least one optical system component among the plurality of optical system components. A member and a second heat conductive member provided with another optical system component of the plurality of optical system components,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein a cooling ability of the second heat conducting member is set to be larger than a cooling ability of the first heat conducting member.
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