JP2005156770A - プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学要素を効率良く冷却することができるプロジェクタ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 光源（１０２）と、この光源（１０２）から出射した照明光が照射される複数の光学要素（１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒ）と、この複数の光学要素（１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒ）のうち少なくとも１つの光学要素に吸熱部が接続されたヒートパイプ（１０７ｂ１、１０７ｇ１、１０７ｒ１）とを備えるプロジェクタ装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源から出射された照明光を光学要素を介してスクリーンに投射するプロジェクタ装置に関するものである。

従来より、光源から出射された照明光を光学要素を介して映像としてスクリーンに投射するプロジェクタ装置が知られている。

このプロジェクタ装置は、概ね次のような構成になっている。

先ず、メタルハライドランプなどから構成される光源から出射された白色の照明光を、ダイクロイックミラーなどから構成される色分離光学系により赤、緑、青の三色の色光に色分離を行う。そして、この色分離された各色光それぞれに対して、液晶表示パネルなどから構成される光変調装置により、光変調装置を駆動する映像信号に応じた光変調を行う。そしてさらに、色光毎に光変調された３つの色光をダイクロイッククロスプリズムなどから構成される色光合成光学系により１つの光束に合成する。

この合成された照明光を、投射レンズを介してスクリーン上に投射すると、スクリーン上には、光変調装置を駆動する映像信号に応じた映像が投射される。

スクリーンに投射される映像は、光変調装置の位置に形成された映像が、投射レンズにより拡大投射されたものである。例えば、光変調装置としての液晶表示パネルからスクリーンまでの投射距離が１メートル前後あるいは数メートルに設定され、また、液晶表示パネルの画面サイズ（矩形画面の対角線の長さ）が１インチ前後であるのに対し、スクリーン上に投射される映像の画面サイズ（矩形画面の対角線の長さ）は、１メートルあるいは２メートルさらにはそれ以上に大きく拡大されて投射されるようになっている。

このように構成されるプロジェクタ装置においては、スクリーンに投射される映像の視認性を良くするために、投射される映像の明るさを周囲の明るさに対して十分に明るくする必要がある。ところが、光変調装置により光変調された照明光は、スクリーン上に広く分散された状態で投射される。したがって、スクリーン上に照明光が分散されても明るい映像を観賞することができるように、光変調装置に対して十分に照度の高い照明光を照射させる必要がある。そのため、光源には、例えば、消費電力が１００ワット前後、あるいは数百ワットという強力な光源が使用される。

光源から投射レンズまでの間の照明光は、光の発散を抑えられた状態で、偏光変換光学系、色分離光学系、光変調光学系、色合成光学系などの光学要素を透過する。そのため、照明光の光源として上述したような消費電力が１００ワットあるいは数百ワットという強力な光源を使った場合には、照明光が透過する光学要素において光吸収による発熱が発生する。

特に、光変調装置として液晶表示パネルを使用した場合には、液晶表示パネルやこの液晶表示パネルの前後に配置される偏光板においては光吸収量が大きい。そのため、液晶表示パネルや偏光板の冷却を怠ると、液晶の液化を招いたり、偏光板を構成している偏光フィルムの溶解などの問題を生ずる。

そこで、プロジェクタ装置における液晶表示パネル、偏光板、さらには光源などの発熱部に対して、モータで駆動されるファンにより送風を行い、この送風によって発熱部を空冷することにより温度の上昇を抑える手段が、例えば、特許文献１あるいは特許文献２として知られている。

特開平８−１４６３７４号（図１、図２） 特開平８−２０１９１６号（図１、図２）

しかしながら、上記従来の構成のようなファンを用いた空冷による場合は、ファンを駆動するモータ音、あるいはファンの風切音が映像を観賞する際の騒音となる。特に、投射映像の明るさを上げるために照明光の光量を大きくした場合には、照明光量が大きくなるのに伴い発熱部の発熱量も大きくなるため、送風量を増やす必要が生ずる。そして、送風量を増やすためにモータとファンの大型化を図る必要があるが、これに伴いモータの消費電力が増加し、また、モータ音やファンの風切音による騒音も大きくなる。さらに、プロジェクタ装置の大型化を余儀なくされるといった問題点がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、上記問題点を解決するために光学要素を効率良く冷却することができるプロジェクタ装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、光源と、この光源から出射した照明光が照射される複数の光学要素と、この複数の光学要素のうち少なくとも１つの光学要素に吸熱部が接続されたヒートパイプとを備えたことを特徴とするプロジェクタ装置に関するものである。

プロジェクタ装置をこのように構成することにより、光学要素に発生する熱の放熱効率を高くすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のヒートパイプの放熱部が、プロジェクタ装置に取り付けられている熱拡散部に接続されていることを特徴とするプロジェクタ装置に関するものである。

プロジェクタ装置をこのように構成することにより、ヒートパイプの放熱効率を高くすることができ、そのため、光学要素に発生する熱の放熱効率をさらに高くすることができる。

請求項３に記載の発明は、熱拡散部が、プロジェクタ装置の金属材により形成される外装筐体であることを特徴とするプロジェクタ装置に関するものである。

プロジェクタ装置をこのように構成することにより、ヒートパイプの放熱効率を一層高くすることができ、そのため、光学要素に発生する熱の放熱効率をさらに高くすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の吸熱部が接続された光学要素は、光変調装置または偏光板の少なくとも１つであることを特徴とするプロジェクタ装置に関するものである。

プロジェクタ装置をこのように構成することにより、プロジェクタ装置において、照明光の光吸収による発熱が大きい箇所である光変調装置または偏光板の放熱効率を高くすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の吸熱部が、集熱部を介して光学要素に接続されていることを特徴とするプロジェクタ装置に関するものである。

プロジェクタ装置をこのように構成することにより、光学要素に発生する熱を効率よくヒートパイプの吸熱部に伝導させることができる。

本発明によれば、光学要素を効率良く冷却することができることとなる。この結果、光学要素の冷却にファンを併用した場合には、ファンによる送風量を少なくすることができるようになり、ファンを駆動するモータ音やファンの風切音を小さくすることができる。また、光学要素の冷却の効率化が図られることにより、ファンを併用した場合、ファンを駆動するモータの小型化を行うことが可能となり、消費電力の節減とプロジェクタ装置の小型化にも寄与することができる。

以下に、図１から図５を参照しながら本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置について説明する。図１は、当該プロジェクタ装置の概略的な構成を上方から見た配置図を示すものである。この図１において、当該プロジェクタ装置の投射方向は、図面に矢印で示す方向、すなわち、図面の上方を投射方向として描かれている。図２の（Ａ）は、当該プロジェクタ装置について図１と同じく概略的な構成を投射方向に向かって左側の側面から見た主要部の配置図を示すものである。図２において、当該プロジェクタ装置の投射方向は、図面に矢印で示す方向、すなわち、図面の左側の方向が投射方向として描かれている。

当該プロジェクタ装置は、光学ユニット１００と外装筐体２００とを備えている。

光学ユニット１００は、導光筐体１０１、この導光筐体１０１内に備えられる後述の光学要素、光源としてのランプ装置１０２および投射レンズ１０３などから構成されている。

外装筐体２００は、図１及び図２（Ａ）から判るように、平面方向に扁平した略直方体を呈している。また、この外側筐体２００は、重量が軽く材料や製造のコストが低い樹脂材、例えば、ＡＢＳ樹脂などから形成されている。

そして、光学ユニット１００は、投射レンズ１０３の照明光の出射面と焦点距離などを調整するための調整環が設けられている先端部付近を除いて外装筐体２００の内側に配置されている。

なお、外装筐体２００の内側には、光学ユニット１００の他に、光学要素を空冷するためのシロッコファン３０１、ランプ装置１０２を空冷するためのシロッコファン３０２、さらには、図示を省略しているが電源装置やプロジェクタ装置の動作を制御するための駆動回路部などが配置されている。

ランプ装置１０２は、例えば、メタルハライドランプなどから構成されていて、白色の照明光が出射される。ランプ装置１０２から出射された照明光は、導光筐体１０１の内側に光学要素の一部として備えられている不図示の偏光変換光学系を透過した後、同じく導光筐体１０１の内側に光学要素の一部として備えられている不図示の色光分離光学系に入射する。

偏光変換光学系は、ランプ装置１０２から非偏光光として出射される照明光の偏光方向を揃える機能を有する。この偏光変換光学系の概略的な構成は次のようになっている。

Ｐ偏光あるいはＳ偏光のいずれか一方の偏光光を透過し、他方の偏光光を反射する偏光分離面を備える偏光分離光学系と、この偏光分離光学系から出射したいずれか一方の偏光光を他方の偏光方向に変換する位相差板とを備えていて、位相差板を透過しない偏光分離光学系から出射した偏光光と位相差板を透過した偏光光とが一つの光束となって出射するように構成されている。

色分離光学系は、上記の偏光変換光学系から偏光方向が揃えられて出射した照明光について、赤色光、緑色光、青色光の３つの色光の照明光に分離する機能を有する。この色分離光学系の概略的な構成は次のようになっている。

透過波長と反射波長が異なるダイクロイック面が形成された２枚のダイクロイックミラーを備えていて、例えば、先ず、赤色光を反射するが緑色光と青色光については透過する特性を持つ一つ目のダイクロイックミラーにより、赤色光の照明光と、緑色光および青色光が混在した照明光に分離する。次いで、一つ目のダイクロイックミラーにおいて分離された照明光、すなわち緑色光と青色光が混在した照明光について、緑色光を反射するが青色光については透過する特性を持つ二つ目のダイクロイックミラーにより、緑色光の照明光と青色光の照明光とを分離するように構成されている。

導光筐体１０１は、図１に示すように、略中央部に平面方向の３方が導光筐体１０１に囲まれた空間部１０１Ｓを有していて、上方から見た平面の形状が全体として略コ字型を呈している。

空間部１０１Ｓの内側には光学要素の一部としての色光合成光学系であるダイクロイッククロスプリズム（以下、ＤＸＰと記載する）１０４が配置されている。このＤＸＰ１０４は３つの側面を導光筐体１０１に囲まれている。また、空間部１０１Ｓの導光筐体１０１に囲まれていない平面方向の開口部には投射レンズ１０３が配置されている。

この導光筐体１０１は、図１に示すＡ−Ａにおいて、上下方向、つまり、紙面の表側から裏側の方向に切断した断面部の形状が、図４に示すように、上方が開口した略コ字型の溝型を呈している導光筐体の主体部１０１Ｍと、この主体部１０１Ｍの開口部を塞ぐ略平板型の蓋体部１０１Ｈから構成されている。

導光筐体１０１は、主体部１０１Ｍの内側、つまり主体部１０１Ｍの溝内に偏光変換光学系や色分離光学系などの光学要素を所定の位置に配設された状態で、主体部１０１Ｍの開口部を蓋体部１０１Ｈにより塞がれ、この蓋体部１０１Ｈが主体部１０１Ｍに対してねじなどにより固定されている。つまり、導光筐体１０１は、主体部１０１Ｍの開口部が蓋体部１０１Ｈにより塞がれた状態において、４方を壁面で覆われた管体を呈し、この管体の内部が、照明光が通る導光部となっている。

この管体を呈する導光筐体１０１の一端の開口部１０１ａには、ランプ装置１０２が照明光の出射部を対向させて配置されている。つまり、この開口部１０１ａからランプ装置１０２から出射された照明光が導光筐体１０１内に入射する。

そして、導光筐体１０１の空間部１０１Ｓに面している３つの面には開口部１０１ａから導光筐体１０１に入射したランプ装置１０２の照明光が出射する出射開口部１０１ｂ、１０１ｇ、１０１ｒが形成されている。この出射開口部１０１ｂ、１０１ｇ、１０１ｒは、矩形の形状に開口していて、その大きさは、後述する液晶表示パネル１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒの光変調部の全面に照明光が入射することができるように、これらの光変調部より大きく形成されている。

開口部１０１ａから入射したランプ光源１０２の照明光は、偏光変換光学系（不図示）により偏光方向を揃えられた後、色分離光学系（不図示）により３つの色光に分離される。

色分離光学系（不図示）により色分離された各色光は、導光筐体１０１内に配置される光学要素の一部を構成する不図示の反射ミラーやレンズ光学系に導かれて、色光毎に異なる出射開口部１０１ｂ、１０１ｇ、１０１ｒからＤＸＰ１０４が配置される空間部１０１Ｓに出射するようになっている。

本実施の形態においては、青色光については、プロジェクタ装置を上方から見て左側の出射開口部１０１ｂから出射し、赤色光については、出射開口部１０１ｂと対向する右側の出射開口部１０１ｒから出射する。そして、緑色光については、残りの出射開口部、つまり青色光と赤色光が出射する出射開口部を結ぶ方向に対して平行に開口している出射開口部１０１ｇから出射する。

ＤＸＰ１０４は、立方体または直方体を呈していて、２つのダイクロイック面１０４ｒ、１０４ｂが備えられている。ダイクロイック面１０４ｒ、１０４ｂは、ダイクロイック面をプロジェクタ装置の上下方向に沿う方向に向け、ＤＸＰ１０４の中心部において互いに直交して十字面になるように形成されている。ダイクロイック面１０４ｒは、赤色光を反射し、青色光と緑色光を透過する特性を有し、ダイクロイック面１０４ｂは、青色光を反射し、赤色光と緑色光を透過する特性を有する。

ＤＸＰ１０４は、赤色光と青色光を投射レンズ１０３の側に反射させる向きに配置され、ＤＸＰ１０４の上下の面を除く４つの側面のうち３つの各側面は、導光筐体１０１の出射開口部１０１ｂ、１０１ｇ、１０１ｒに対向している。残りの１つの面には、投射レンズ１０３の照明光の入射端面が対向している。

したがって、出射開口部１０１ｂから空間部１０１Ｓに出射した青色光は、DＸＰ１０４内に入射してダイクロイック面１０４ｂで反射して、ＤＸＰ１０４の投射レンズ１０３が配置される側の側面から出射して投射レンズ１０３に入射する。また、出射開口部１０１ｒから空間部１０１Ｓに出射した赤色光は、DＸＰ１０４内に入射してダイクロイック面１０４ｒで反射して、ＤＸＰ１０４の投射レンズ１０３が配置される側の側面から出射して投射レンズ１０３に入射する。そしてまた、出射開口部１０１ｇから空間部１０１Ｓに出射した緑色光は、ＤＸＰ１０４内に入射してダイクロイック面１０４ｒ、１０４ｂを透過して、ＤＸＰ１０４の投射レンズ１０３が配置される側の側面から出射して投射レンズ１０３に入射する。

ＤＸＰ１０４の青色光が入射する側面と出射開口部１０１ｂとの間には液晶表示パネル（以下、ＬＣＤと記載する。）１０５ｂが配置されている。また、ＤＸＰ１０４の緑色光が入射する側面と出射開口部１０１ｇとの間にはＬＣＤ１０５ｇが配置されている。またさらに、ＤＸＰ１０４の赤色光が入射する側面と出射開口部１０１ｒとの間にはＬＣＤ１０５ｒが配置されている。

つまり、出射開口部１０１ｂから出射した青色光はＬＣＤ１０５ｂに入射し、出射開口部１０１ｇから出射した緑色光はＬＣＤ１０５ｇに入射し、そして、出射開口部１０１ｒから出射した赤色光はＬＣＤ１０５ｒに入射する。

各ＬＣＤ１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒは、不図示のＬＣＤ駆動回路からの映像信号によりそれぞれ駆動され、各ＬＣＤ１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒに入射した色光に対して光変調を行う。

そして各ＬＣＤ１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒから光変調されて出射した色光は、ＤＸＰ１０４で一つの光束に合成されて、投射レンズ１０３を介して不図示のスクリーン上に映像として投射される。

各ＬＣＤ１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒの前後、つまり照明光の入射側と出射側には、それぞれ偏光板１０６ｂ１、１０６ｂ２、１０６ｇ１、１０６ｇ２、１０６ｒ１、１０６ｒ２が配置されている。

各ＬＣＤ１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒの前側、つまり照明光の入射側に備えられる偏光板１０６ｂ１、１０６ｇ１、１０６ｒ１は、いわゆる偏光子として機能し、各ＬＣＤ１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒの後側、つまり照明光の出射側に備えられる偏光板１０６ｂ２、１０６ｇ２、１０６ｒ２は、いわゆる検光子として機能している。

各ＬＣＤ１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒには、それぞれヒートパイプ１０７ｂ１、１０７ｇ１、１０７ｒ１の吸熱部が接続されている。なお、この接続の詳細については後述する。

また、各偏光板１０６ｂ１、１０６ｇ１、１０６ｒ１にも、それぞれヒートパイプ１０７ｂ２、１０７ｇ２、１０７ｒ２の吸熱部が接続されている。なお、この接続の詳細についても後述する。

またさらに、各偏光板１０６ｂ２、１０６ｇ２、１０６ｒ２にも、それぞれヒートパイプ１０７ｂ３、１０７ｇ３、１０７ｒ３の吸熱部が接続されている。なお、この接続の詳細についても後述する。

そして、各ヒートパイプの放熱部は熱拡散部としての熱拡散板１０８に接続されている。この熱拡散板１０８は、アルミ材から形成されたやや肉厚の板状体を呈していて、導光筐体１０１の出射開口部１０１ｇに対して導光部を挟んだ反対側の外側面に、板状体の幅広面が外側面に沿うように取り付けられている。

ここで、ヒートパイプについて簡単に説明する。

ヒートパイプは、吸熱部と放熱部とこの吸熱部と放熱部との間を繋ぐ密閉管体（両端部が密閉された線状のパイプ体）を備えていて、吸熱部から吸熱された熱が管体を介して放熱部に移動し、この放熱部から吸熱した熱を放熱する機能を有する装置である。

このヒートパイプの概略の構造と原理は次のようになっている。

密閉管体は銅材のような金属材から形成され、両端部が密閉された線状のパイプ体を呈していて、パイプの長さは数センチから数十センチのものまで様々である。また内径も１ミリ前後から数ミリ、あるいは１センチを超えるものまで様々である。そして、この管内には水やアルコールなどの液体が封入されている。また、密閉管体の内面には、一端から他端に渡って、つまり、密閉管体の長さ方向に渡って、ウィックと称される無数の溝が形成されている。

このような構造を呈するヒートパイプは、一端を熱源に接触させられ、他端は低温部、例えば常温の空気中あるいは放熱板に接触させられて設置させられる。

そして、熱源に接触されられた一端側が加熱させられると、この加熱された部分にある液体が蒸気となり、その際の潜熱吸収作用により加熱を行う熱源に対して吸熱を行う。そしてこの蒸気は、他端側の低温部に移動する。

低温部に移動した蒸気は、この低温部において潜熱放熱が行われ凝縮して液体に還元する。この蒸気が凝縮してできた液体は、ウィックと称される溝の内側を毛細管現象により加熱された部分まで移動する。

そして、引き続き、再び加熱される部分において蒸発による吸熱を行い、低温部である放熱部で放熱を行うという還流を繰り返すことにより熱源に対して冷却を行う。

なお、密閉管体に封入される液体のことを、吸熱部と発熱部の間を還流して移動することから、一般に「作動液」と呼んでいる。

また、ウィックは、放熱部で蒸気から凝縮した液体を加熱部に還流するための毛細管現象を生ずる構造であればよく、溝の他にガラスウールや金網材などが内周面に沿わせて配置されている構造のものもある。

上記の構造と原理により作動するヒートパイプには、数ミリあるいは１センチ前後の細い線状の円筒形をしたいわゆるパイプ型のもの、あるいは、１センチ程度の幅で厚さが１ｍｍ前後の帯状のもの、さらには、数センチの幅で、厚さが１ｍｍ前後のシート状のものといった外観形状のものがあるとともに、いずれも吸熱部と放熱部までの経路の配設、つまり密閉管体の引き回しを自由に設定できるという利便性がある。

本実施の形態においては、シート状のヒートパイプを利用した例を示しているが、パイプ状、あるいは帯状のものであっても何ら問題なく利用することができる。

上記に説明したヒートパイプの熱伝導率は、作動液の種類やウィックの構造などにより異なるが、銀の数百倍から１０００倍近いものである。

ここで、説明を図１、図２の図面を参照しての説明に戻す。

ＬＣＤ１０５ｇに吸熱部Ｋ１が接続されたヒートパイプ１０７ｇ１、偏光板１０６ｇ１に吸熱部Ｋ２が接続されたヒートパイプ１０７ｇ２、および偏光板１０６ｇ２に吸熱部Ｋ３が接続されたヒートパイプ１０７ｇ３は、図２（Ａ）に示すように下から順にヒートパイプ１０７ｇ２、１０７ｇ１、１０７ｇ３の順序で重ねられている。すなわち、ヒートパイプ１０７ｇ１、１０７ｇ２、１０７ｇ３は、それぞれＬＣＤ１０５ｇ、偏光板１０６ｇ１、偏光板１０６ｇ２のそれぞれの前側上方から熱拡散板１０８の側面上方までの範囲に渡って、導光筐体１０１の蓋体部１０１Ｈの上面に沿って這うようにて配設されている。各吸熱部Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は、図２（Ａ）に示すように導光筐体１０１の蓋体部１０１Ｈの上面に沿う平面から直角下方に曲がった部分の先端部に備えられている。このような構成は、他のヒートパイプ１０７ｂ１、１０７ｂ２、１０７ｂ３、ヒートパイプ１０７ｒ１、１０７ｒ２、１０７ｒ３についても同様となっている。

そして、ヒートパイプ１０７ｇ２、１０７ｇ１、１０７ｇ３の放熱部Ｈ２、Ｈ１、Ｈ３は、図２（Ｂ）に示すように、熱拡散板１０８の幅広面の上部に、上から順にヒートパイプ１０７ｇ２の放熱部Ｈ２、１０７ｇ１の放熱部Ｈ１、１０７ｇ３の放熱部Ｈ３の順序で接続されている。

ＬＣＤ１０５ｂ、偏光板１０６ｂ１、１０６ｂ２に吸熱部が接続されたヒートパイプ１０７ｂ１、１０７ｂ２、１０７ｂ３についても同様に、下から順にヒートパイプ１０７b２、１０７ｂ１、１０７ｂ３の順序で重ねられている。また、吸熱部とＬＣＤ１０５ｂ、偏光板１０６ｂ１、１０６ｂ２の接続の構成や、熱拡散板１０８までの配設の構成についても、上述したヒートパイプ１０７ｇ１、１０７ｇ２、１０７ｇ３と同様である。

ヒートパイプ１０７ｂ２、１０７ｂ１、１０７ｂ３の放熱部Ｊ２、Ｊ１、Ｊ３は、図３の（Ａ）および（Ｂ）に示すように熱拡散板１０８の幅広面の左側部に、左側から順にヒートパイプ１０７ｂ２の放熱部Ｊ２、１０７ｂ１の放熱部Ｊ１、１０７ｂ３の放熱部Ｊ３の順序で接続されている。

ＬＣＤ１０５ｒ、偏光板１０６ｒ１、１０６ｒ２に、吸熱部が接続されたヒートパイプ１０７ｒ１、１０７ｒ２、１０７ｒ３についても同様に、下から順にヒートパイプ１０７ｒ２、１０７ｒ１、１０７ｒ３の順序で重ねられている。また、吸熱部とＬＣＤ１０５ｒ、偏光板１０６ｒ１、１０６ｒ２の接続の構成や、熱拡散板１０８までの配設の構成については、上述したヒートパイプ１０７ｇ１、１０７ｇ２、１０７ｇ３と同様である。

そして、ヒートパイプ１０７ｒ２、１０７ｒ１、１０７ｒ３の放熱部は、図３（Ａ）に示すように熱拡散板１０８の幅広面の右側部に右側から順にヒートパイプ１０７ｒ２、１０７ｒ１、１０７ｒ３の順序で接続されている。なお、ヒートパイプ１０７ｒ２、１０７ｒ１、１０７ｒ３の放熱部は、ヒートパイプ１０７ｇ２、１０７ｇ１、１０７ｇ３やヒートパイプ１０７ｂ２、１０７ｂ１、１０７ｂ３同様に、ヒートパイプ１０７ｒ２、１０７ｒ１、１０７ｒ３の吸熱部に対する他端部に備えられている。

なお、図２（Ａ）については、ＬＣＤ１０５ｂ、偏光板１０６ｂ１、１０６ｂ２、およびこれらに接続されるヒートパイプなどについては、図面が煩雑になるため説明の便宜上、図示を省略している。

次に、図５を参照しながら、ＬＣＤとヒートパイプの吸熱部の接続について説明する。

なお、ＬＣＤ１０５ｂとヒートパイプ１０７ｂ１、ＬＣＤ１０５ｇとヒートパイプ１０７ｇ１、ＬＣＤ１０５ｒとヒートパイプ１０７ｒ１との接続はそれぞれ同一であるので、ここでは、ＬＣＤ１０５ｂとヒートパイプ１０７ｂ１の接続についてのみ説明し、他のＬＣＤとヒートパイプとの接続については説明および図示を省略する。なお、この図５においては、ＬＣＤ１０５ｂとヒートパイプ１０７ｂ１の接続の様子を判りやすくするため、偏光板１０６ｂ１、１０６ｂ２およびヒートパイプ１０７ｂ２、１０７ｂ３についてもその図示を省略している。

ＬＣＤ１０５ｂは、光変調部１０５ｂ１とこの光変調部１０５ｂ１を保持する枠体１０５ｂ２とを備えている。枠体１０５ｂ２の枠内は矩形の開口部１０５ｂ２ａとして形成されていて、この開口部１０５ｂ２ａ内に光変調部１０５ｂ１が配置されている。この枠体１０５ｂ２は、ＡＢＳなどの樹脂材から形成されている。

光変調部１０５ｂ１は、２枚のガラス基板内に液晶層や液晶に対して電圧を印加する電極と液晶層を挟んで配置される偏光子と検光子の機能を有する偏光板などから構成される周知の構造となっていて、この光変調部１０５ｂ１を駆動する映像信号に応じて、この光変調部１０５ｂ１に入射した照明光に対して光変調を行う。

また、枠体１０５ｂ２の照明光が出射する側には、光変調部１０５ｂ１から出射した照明光が遮光されることなく通過する開口部が形成されている板状体を呈した集熱部としての取付板１０９Ｂが配置されている。この取付板１０９Ｂは、鉄材などの空気よりも熱伝導率の高い金属から形成されている。また、この取付板１０９Ｂは、枠体１０５b２に対して接着あるいはねじ止めなどにより、一体的に取り付けられている。

取付板１０９Ｂの外周の形状は、光変調部１０５ｂ１に照明光が入射する方向から見て上下に長い矩形形状をしていて、４隅にはそれぞれ一方の面から他方の面に貫通する孔部１０９Ｂｈが形成されている。

ＤＸＰ１０４の上面と下面には、それぞれ取付板１０９ＢをＤＸＰ１０４に対して支持する支持具１１０Ｂが取り付けられている。なお、下面側の支持具１１０Ｂは図示を省略している。

それぞれの支持具１１０Ｂの両側、つまり、青色光が入射するＤＸＰ１０４の側面の幅方向の２箇所には、側面の側に突出する支持ピン１１０Ｂｐが設けられている。支持ピン１１０Ｂｐは、ＤＸＰ１０４の上側の面に取り付けられた支持具１１０Ｂと下側に取り付けられた支持具１１０Ｂとのそれぞれ２つずつ合計４つ設けられている。

また、これら４つの支持ピン１１０Ｂｐは、青色光が入射するＤＸＰ１０４の側面のやや外側の位置に配設され、取付板１０９Ｂの孔部１０９Ｂｈと対応した位置に配設されている。そして、４つの孔部１０９Ｂｈにはそれぞれに支持ピン１１０Ｂｐが１つずつ通され、光変調部１０５b１がＤＸＰ１０４の照明光が入射する側面に平行になるように支持された状態で、取付板１０９Ｂは支持具１１０Ｂに固定されている。取付板１０９Ｂの支持具１１０Ｂに対する固定は、孔部１０９Ｂｈと支持ピン１１０Ｂｐとの間に紫外線硬化樹脂を充填し、取付板１０９ＢのＤＸＰ１０４に対する姿勢を調整した状態で、充填された紫外線硬化樹脂が硬化させることにより行っている。つまり、ＬＣＤ１０５ｂは、取付板１０９Ｂおよび支持具１１０Ｂを介して、ＤＸＰ１０４に対して支持されていることになる。

ＬＣＤ１０５ｇ、およびＬＣＤ１０５ｒについても上記と同様の構成によりＤＸＰ１０４に対して支持されている。なお、図５にはＬＣＤ１０５ｇを支持する支持具１１０Ｇとこの支持具１１０に設けられている支持ピン１１０Ｇｐが現れている。

取付板１０９Ｂの上側の側面には、ヒートパイプ１０７ｂ１の吸熱部Ｋ１が接続されている。したがって、青色光の照明光が、光変調部１０５ｂ１を透過する際に、この光変調部１０５ｂ１において、液晶や偏光板などに照明光が光吸収されることにより発生した熱は、枠体１０５ｂ２を介して取付板１０９Ｂに伝導し、ヒートパイプ１０７ｂ１の吸熱部Ｋ１に一部が吸収される。つまり、ＬＣＤ１０５ｂは、取付板１０９Ｂを介してヒートパイプ１０７ｂ１に接続され、ＬＣＤ１０５ｂで発生した熱の一部がヒートパイプ１０７ｂ１により吸収される。

ヒートパイプ１０７ｂ１の吸熱部Ｋ１において吸収された熱は、熱拡散板１０８に接続されるヒートパイプ１０７ｂ１の放熱部Ｊ１に移動し、熱拡散板１０８に対して放熱される。

ＬＣＤ１０５ｇ、およびＬＣＤ１０５ｒについても同様に、それぞれヒートパイプ１０７ｇ１、およびヒートパイプ１０７ｒ１を介して、熱拡散板１０８に対して放熱される。

次に、図６、図７を参照しながら、偏光板とヒートパイプの吸熱部の接続について説明する。

なお、偏光板１０６ｂ１とヒートパイプ１０７ｂ２、偏光板１０６ｂ２とヒートパイプ１０７ｂ３、偏光板１０６ｇ１とヒートパイプ１０７ｇ２、偏光板１０６ｇ２とヒートパイプ１０７ｇ３、偏光板１０６ｒ１とヒートパイプ１０７ｒ２、偏光板１０６ｒ２とヒートパイプ１０７ｒ３との接続はそれぞれ同一であるので、偏光板１０６ｂ１とヒートパイプ１０７ｂ２の接続についてのみ説明し、他の偏光板とヒートパイプとの接続については説明を省略する。

偏光板１０６ｂ１は、ガラス基板１０６ｂ１ｇの上に偏光フィルム１０６ｂ１ｆが貼り付けられて構成されている。

そして、この偏光板１０６ｂ１は、鉄材などの空気よりも熱伝導率の高い金属材から形成されている集熱部としての枠体１１２に保持されている。

この枠体１１２は、偏光板１０６ｂ１への照明光の入射方向、あるいは出射方向から見たときに、偏光面の上側と左右の３方向に枠部が配置されているもので、全体として、下側に開口部が形成される略コ字型を呈している。

そして、この枠体１１２には、図７に示すように偏光板１０６ｂ１のガラス基板１０６ｂ１ｇの外周部が嵌合される溝部１１２ａが、枠体１１２の内周縁全域に渡って形成されている。

したがって、偏光板１０６ｂ１は、溝部１１２ａにガラス基板１０６ｂ１ｇの３方向の外周部が嵌合されることにより枠体１１２に保持されていることになる。

溝部１１２ａは、枠体１１２の下端部に開放していて、ガラス基板１０６ｂ１ｇの外周部はこの開放部から溝部１１２ａに挿入することができるようになっている。

また、枠体１１２は、図６に点線で示すようなフック部１１２ｂなどの適宜な手段により導光筐体１０１、あるいは、取付板１０９Ｂに対して、出射開口部１０１ｂから出射した青色光の照明光が偏光板１０６ｂ１を透過してＬＣＤ１０５ｂに入射するように位置決めされた状態で支持されている。

枠体１１２の上側の枠部の側面には、ヒートパイプ１０７ｂ２の吸熱部Ｋ２が接続されている。したがって、青色光の照明光が、偏光板１０６ｂ１を透過する際に、偏光フィルム１０６ｂ１ｆにおいて、照明光が光吸収されることにより発生した熱は、ガラス基板１０６ｂ１ｇを介して枠体１１２に伝導し、ヒートパイプ１０７ｂ２の吸熱部Ｋ２に一部が吸収される。

つまり、偏光板１０６ｂ１は、枠体１１２を介してヒートパイプ１０７ｂ２に接続され、偏光板１０６ｂ１で発生した熱がヒートパイプ１０７ｂ２により吸収される。

ヒートパイプ１０７ｂ２の吸熱部Ｋ２において吸収された熱は、熱拡散板１０８に接続されるヒートパイプ１０７ｂ２の放熱部Ｊ２に移動し、熱拡散板１０８に対して放熱される。

他の偏光板１０６ｂ２、１０６ｇ１、１０６ｇ２、１０６ｒ１、１０６ｒ２についても同様に、それぞれヒートパイプ１０７ｂ３、１０７ｇ２、１０７ｇ３、１０７ｒ２、１０７ｒ３を介して、各偏光板において発生した熱の一部が熱拡散板１０８に対して放熱される。

図１および図２に示すように、外側筐体２００には、熱拡散板１０８と対向する位置に通風孔２０１が形成されていて、この通風孔２０１を介して、外側筐体２００の内部の空気が外部に流れ出るようになっている。なお、この通風孔２０１は、上下に長いスリット状の開口部が平面方向に複数は配列された構成となっている。

したがって、熱拡散板１０８に対して放熱されたＬＣＤ１０５ｂ、１０５ｇ、１０５ｒおよび偏光板１０６ｂ１、１０６ｂ２、１０６ｇ１、１０６ｇ２、１０６ｒ１、１０６ｒ２の熱は、通風孔２０１を介して外側筐体２００の外側、つまりプロジェクタ装置の外側に排出される。

取付板１０９Ｂは、上述したように空気より熱伝導率の高い鉄材などの金属から形成され、枠体１０５ｂ２の照明光が出射する側の側面のほぼ全面が接触している。したがって、枠体１０５ｂ２に伝わった熱が、この取付板１０９Ｂとの接触面を介して取付板１０９Ｂに伝導し、ヒートパイプ１０７ｂ１の吸熱部に吸収される。

つまり、空気よりも熱伝導率の高い取付板１０９Ｂは、枠体１０５ｂ２に広い面積で接触することにより枠体１０５ｂ２の熱を集熱する機能を発揮している。そして、この取付板１０９Ｂが熱伝導率の極めて高いヒートパイプ１０７ｂ１により接続されているため、枠体１０５ｂ２の熱は空気に直接放熱されるよりも効率良く行われる。

また、枠体１１２も、上述したように空気より熱伝導率の高い鉄材などの金属から構成されている。この枠体１１２に対して、ガラス基板１０６ｂ１ｇの３方向の外周部が接触している。

ガラス基板１０６ｂ１ｇの３方向の外周部が接触している枠体１１２は、ガラス基板１０６ｂ１ｇの熱を集熱する機能を発揮している。そして、この枠体１１２が熱伝導率の極めて高いヒートパイプ１０７ｂ２に接続されているため、ガラス基板１０６ｂ１ｇ熱は空気に直接放熱されるよりも効率良く行われる。

本実施の形態のプロジェクタ装置は、図２（Ａ）に示すように、ＤＸＰ１０４が配置されると共に導光筐体１０１の出射開口部１０１ｂ、１０１ｇ、１０１ｒに３方を囲まれた空間部１０１Ｓを、下側から上側に向かって送風するシロッコファン３０１により冷却している。シロッコファン３０１による空間部１０１Ｓへの送風は、図２（Ａ）に示すように送風路３０１ａを介して行っている。したがって、各ＬＣＤと各偏光板は、上述したようにヒートパイプによる放熱に加えて、シロッコファン３０１の送風による空冷が行われる。なお図１においては、この送風路３０１ａは図示を省略している。

ヒートパイプによりＬＣＤあるいは偏光板の放熱を行っているため、ＬＣＤおよび偏光板をシロッコファンの送風だけで冷却するときに比べ、シロッコファンの送風量の低減やシロッコファンの小型化を図ることができる。そのため、モータの消費電力を少なくすること、あるいは、モータ音やシロッコファンの風切音を小さくすることができる。さらに、プロジェクタ装置の小型化を図ることもできる。

なお、外側筐体２００の通風孔２０１の代わりに、外側筐体２００の内側の空気を外部放出するファンを設ければ、熱拡散板１０８における放熱の効率が高くなる。

本実施の形態においては、各ヒートパイプの放熱部は一枚の熱拡散板１０８に接続されているが、複数の熱拡散板に分けて放熱部を接続したり、あるいは、熱拡散板の体積、あるいは表面をフィン状にするなどして表面積を大きくすれば放熱効果が一層高まる。

また、熱拡散板１０８および通風孔２０１を配置する位置については、本実施の形態に示した位置に限ることなく、ヒートパイプの長さや引き回し、あるいはランプ装置１０２などの他の熱源から熱拡散板１０８に加わる熱の影響を小さくすることなどを考慮して適宜の配置が考えられる。

熱拡散板１０８の材質については、アルミ材の他、銅材や銀材を使用すれば、放熱効率が向上する。また、取付板１０９Ｂおよび保持枠１１２の材質についても、鉄材に比べて熱伝導率が高いアルミ材や銅材あるいは銀材を使用すれば放熱効率が向上する。

また、アルミ材、銅材あるいは銀材にくらべ熱伝導率の低いが、これらの材料にくらべ安価な鉄材を使用することも、ＬＣＤや偏光板での発熱があまり大きくない場合には可能である。

偏光フィルム１０６ｂ１ｆが貼り付けられるガラス基板１０６ｂ１ｇについては、ガラス材に比べて熱伝導率の高いサファイアガラスを使用することにより、偏光部で発生した熱を効率よく枠体１１２に伝導させることができ、放熱効果を高めることができる。

次に、図８および図９を参照しながら、本発明の第２の実施の形態について説明する。

第２の実施の形態の説明においては、上述の第１の実施の形態と同様の部材について同一の図番を付しその説明を省略する。

第２の実施の形態における外側筐体２０２は、上述の実施の形態における外側筐体２００が樹脂材から形成されていたのに対し、マグネシウム材、アルミ材、鉄材などの金属材から構成されている。

そして、ヒートパイプ１０７ｂ１、１０７ｂ２、１０７ｂ３、１０７ｇ１、１０７ｇ２、１０７ｇ３、１０７ｒ１、１０７ｒ２、１０７ｒ３の放熱部は、図８に示すように外側筐体２０２の上側面に接続されている。なお図９においては、ヒートパイプ１０７ｇ１、１０７ｇ２、１０７ｇ３の放熱部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３と外側筐体２０２の上側面に接続についてのみ図示しているが、他のヒートパイプ１０７ｂ１、１０７ｂ２、１０７ｂ３、１０７ｒ、１０７ｒ２、１０７ｒ３の放熱部と外側筐体２０２の上側面との接続についても同様の構成になっている。

つまり、外側筐体２０２が、熱拡散部としての機能を果たしている。外側筐体２０２を熱拡散部として利用した場合には、表面積が大きく取れるため放熱を効率良く行うことができる。

また、ヒートパイプの吸熱部と放熱部との間の距離を短く設定することができるので、作動液の還流のサイクルが早くなるため放熱の効率を高くすることができる。

さらに、本実施の形態においては、ヒートパイプの放熱部は、導光筐体１０１の空間部１０１Ｓの上側の辺りに接続されるとともに、シロッコファン３０１からの送風が空間部１０１Ｓを通って、この空間部１０１Ｓの上側に配置される外側筐体２０２の内面に及ぶ構成としている。そのため、この送風によりヒートパイプの放熱部およびこの放熱部が接続される外側筐体２０２の部分が空冷され、ヒートパイプによる放熱の効率が一層高くなる。

なお、外側筐体２０２のヒートパイプの放熱部が接続される部分を空冷した後のシロッコファン３０１からの送風が外側筐体２０２の外側に放出されるように、外側筐体２０２に通風孔を形成することとすれば、ヒートパイプによる放熱の効率が一層高くなる。なお、通風孔は外側筐体２０２の上面または背面が好ましい。

次に、図１０を参照しながら、本発明の第３の実施の形態について説明する。

第３の実施の形態の説明においては、上述の第３の実施の形態と同様の部材について同一の図番を付しその説明を省略する。

本実施の形態は、上述の実施の形態においては、ヒートパイプ１０７ｂ１の吸熱部Ｋ１の接続は取付板１０９Ｂのみに接続されていたのに対し、枠体１０５ｂ２と取付板１０９Ｂの計２箇所への接続を介してヒートパイプ１０７ｂ１の吸熱部Ｋ１がＬＣＤ１０５ｂに接続させたものである。

この構成によれば、各ＬＣＤと各ヒートパイプの吸熱部との接触面積が広くなるため、各ＬＣＤから各ヒートパイプへの吸熱効果が大きくなる。

なお、図１１に示す第４の実施の形態のように、ヒートパイプ１０７ｂ１の吸熱部Ｋ１を、ＬＣＤ１０５ｂに入射する照明光を遮光しないように、枠体１０５ｂ２の内側の上部に沿わせて配設してガラス基板に接続するようにすれば、ＬＣＤ１０５ｂからヒートパイプ１０７ｂ１への吸熱効果はさらに向上する。

以上に説明した各実施の形態においては、ＬＣＤとこのＬＣＤの前後に備えられる偏光板にヒートパイプを接続する構成のプロジェクタ装置を示したが、ヒートパイプを接続する光学要素は、ＬＣＤとこのＬＣＤの前後に備えられる偏光板に限ることなく、他の光学要素に接続することにより、この光学要素で発生した熱の放熱を効率行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置の概略的な構成を上方から見た配置図である。 図Ａは、図１のプロジェクタ装置の構成を側面から見た主要部の配置図である。図Ｂは、ヒートパイプの放熱部と熱拡散板との接続部を拡大して表した図である。 図Ａは、図１のプロジェクタ装置中のヒートポンプと熱拡散板の接続を示す図である。図Ｂは、ヒートパイプ１０７の放熱部と熱拡散板との接続の様子を上方から見た拡大図である。 図１のプロジェクタ装置中の導光筐体におけるＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図１のプロジェクタ装置中のＬＣＤとヒートパイプの接続を示す斜視図である。 図１のプロジェクタ装置中の偏光板とヒートパイプの接続を示す斜視図である。 図１のプロジェクタ装置中の偏光板の枠体への取り付けの状態を示す図で、図６のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるプロジェクタ装置の構成を概略的に示した平面図である。 第２の実施の形態におけるプロジェクタ装置の構成を概略的に示した側面図である。 本発明の第３の実施の形態におけるＬＣＤとヒートパイプの接続を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態における偏光板とヒートパイプの接続を示す斜視図である。

符号の説明

１００ 光学ユニット
１０１ 導光筐体
１０２ ランプ装置（光源）
１０３ 投射レンズ（光学要素）
１０４ ダイクロイックプリズム（光学要素）
１０５ｂ ＬＣＤ（光学要素）
１０５ｇ ＬＣＤ（光学要素）
１０５ｒ ＬＣＤ（光学要素）
１０６ｂ１ 偏光板（光学要素）
１０６ｂ２ 偏光板（光学要素）
１０６ｇ１ 偏光板（光学要素）
１０６ｇ２ 偏光板（光学要素）
１０６ｒ１ 偏光板（光学要素）
１０６ｒ２ 偏光板（光学要素）
１０７ｂ１ ヒートパイプ
１０７ｂ２ ヒートパイプ
１０７ｂ３ ヒートパイプ
１０７ｇ１ ヒートパイプ
１０７ｇ２ ヒートパイプ
１０７ｇ３ ヒートパイプ
１０７ｒ１ ヒートパイプ
１０７ｒ２ ヒートパイプ
１０７ｒ３ ヒートパイプ
１０８ 熱拡散板（熱拡散部）
１０９Ｂ 取付板（集熱部）
１１２ 枠体（集熱部）
２００ 外装筐体
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ 放熱部
Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３ 放熱部
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３ 吸熱部

Claims (5)

1. 光源と、
   この光源から出射した照明光が照射される複数の光学要素と、
   この複数の光学要素のうち少なくとも１つの光学要素に吸熱部が接続されたヒートパイプと、
   を備えたことを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 前記ヒートパイプの放熱部は、前記プロジェクタ装置に取り付けられている熱拡散部に接続されていることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ装置。
3. 前記熱拡散部は、前記プロジェクタ装置の金属材により形成される外装筐体であることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の前記吸熱部が接続された光学要素は、光変調装置または偏光板の少なくとも１つであることを特徴とするプロジェクタ装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の前記吸熱部は、集熱部を介して光学要素に接続されていることを特徴とするプロジェクタ装置。

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