JP2008192317A

JP2008192317A - 分光放熱装置

Info

Publication number: JP2008192317A
Application number: JP2007022193A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Geshi; 辰郎下司; Makoto Kawada; 誠川田; Zentaro Yamori; 善太郎矢森
Original assignee: TKX Corp
Current assignee: TKX Corp
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】吸収体の温度上昇を抑制し吸収体の周囲へ余分な熱が伝わるのを予防できる照射装置を提供し、しかも照射装置の小型化、軽量化、及び照射装置の構成の簡素化を実現する。
【解決手段】分光放熱装置１は、可視光線を反射でき赤外線及び紫外線を背面へ透過させるコールドミラー２と、コールドミラー２の背面に空隙を隔て対面する受光面３を有し赤外線及び紫外線を熱に換えて吸収する吸収体４と、吸収体４に一端を接合し他端に放熱手段５が設けられたヒートパイプ６とを備え、吸収体４の熱をヒートパイプ６を介して放熱手段５へ移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像情報に基づき画像の投影ができるプロジェクタ等に適用できる分光放熱装置に関する。

従来、画像を投影するプロジェクタの光源として、超高圧水銀ランプ又はキセノンランプ等が適用されている。このような高輝度の光源から照射される光には、可視光線の他に赤外線と紫外線も含まれる。紫外線と赤外線は、プロジェクタの液晶や偏光素子を劣化させる原因となる。

そこで、特許文献１には、可視光線を透過させる赤外線反射フィルタを、光源から照射される光の照射方向に対して４５°に傾く姿勢で配置し、この赤外線反射フィルタで反射された赤外線を赤外線吸収体で吸収する技術が開示されている。この他、送風ファン又はヒートシンクを用いて赤外線吸収体の放熱を促進することがある。

しかしながら、外線吸収体の放熱を、赤外線吸収体と空気との間の熱交換に依存するだけでは、赤外線吸収体に熱が蓄積して、赤外線吸収体の温度が上昇し易くなる。このため、赤外線吸収体をプロジェクタの他の部品から隔絶する等の断熱対策が不可欠となるので、プロジェクタの部品点数が増大し、またプロジェクタ全体の小型化が妨げられる。

特許文献２には、可視光線を反射させるコールドミラーを、光源から照射される光の照射方向に対して４５°に傾いた姿勢で配置し、コールドミラーを透過する赤外線の熱を熱吸収板で吸収する技術が開示されている。しかしながら、熱吸収板が函形支持体に収納されているので、プロジェクタを稼動させている間、熱吸収板の熱を放熱させるのが難しい。
特開２０００−１７１９００号公報特開２０００−１４７６６０号公報

本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであり、吸収体の温度上昇を抑制し吸収体の周囲へ余分な熱が伝わるのを予防できる照射装置を提供し、しかも照射装置の小型化、軽量化、及び照射装置の構成の簡素化を実現することを目的とする。

本発明に係る分光放熱装置は、可視光線を反射し赤外線及び紫外線を背面へ透過させるコールドミラーと、前記コールドミラーの背面に空隙を隔て対面する受光面を有し赤外線及び紫外線を熱に換えて吸収する吸収体と、前記吸収体に一端を接合し他端に放熱手段が設けられたヒートパイプとを備え、前記吸収体の熱を前記ヒートパイプを介して前記放熱手段へ移動させることを特徴とする。

更に、本発明に係る分光放熱装置は、前記吸収体の受光面が凸凹状である。更に、前記吸収体の受光面が、黒色耐熱塗料、又は黒化処理された無電解ニッケル鍍金層で被われている。

更に、本発明に係る分光放熱装置は、光導入口及び光導出口を互いに交差する方向にそれぞれ開放した函形支持体に、前記コールドミラー及び前記吸収体を設け、前記ヒートパイプの他端を前記函形支持体の外部に延出し、前記光導入口に入射する可視光線を前記コールドミラーで前記光導出口へ向けて反射することを特徴とする。

更に、本発明に係る分光放熱装置は、赤外線及び紫外線を選択的に反射できるＩＲ／ＵＶカットフィルタを備え、前記コールドミラーで反射された光に残存する赤外線及び紫外線を、前記ＩＲ／ＵＶカットフィルタが前記コールドミラーに向けて反射することを特徴とする。

本発明に係る分光放熱装置によれば、赤外線及び紫外線がコールドミラーを通過し、コールドミラーの背面に空隙を隔て対面する吸収体の受光面に達すると、赤外線及び紫外線は吸収体に吸収される。これにより吸収体に発生する熱は、ヒートパイプの一端からヒートパイプの他端に設けた放熱手段まで移動するので、吸収体に熱が蓄積することがなく、吸収体の温度上昇が抑制される。このような熱の移動は、ヒートパイプによって瞬時に達成される。

従って、送風ファンによる空冷、又はヒートシンクを用いるという従来の構成に比較して、当該分光放熱装置は、吸収体の温度を低く保つのに有利である。また、従来の送風ファン又はヒートシンクは吸収体の近傍に配置しなければならないが、ヒートパイプは適度な可塑性を有し所望の形状に曲げられることに加え、ヒートパイプの長さ分、吸収体と放熱手段とを離すことができる。このため、例えばプロジェクタに当該分光放熱装置を適用する場合に、吸収体をプロジェクタの何処に設けるかに係わらず、放熱手段を自由にレイアウトすることができる。

一方、吸収体に発生した熱が放熱手段まで移動した時点で、この熱は放熱手段から空気中へ放熱され、吸収体又は放熱手段に熱が過度に蓄積されないので、吸収体と放熱手段との間で相互の均熱化を実現し、吸収体と放熱手段との温度差を小さくできる。このため、当該分光放熱装置を構成する何れか一の要素が、他の要素よりも著しく温度上昇することがないので、当該分光放熱装置を構成する要素がその周囲に余計な熱を与えるのを阻止するような断熱対策は重要でなくなる。従って、例えばプロジェクタに当該分光放熱装置を適用する場合に、プロジェクタの部品点数を増大させなくて済み、またプロジェクタ全体を小型化するのにも有利である。

更に、本発明に係る分光放熱装置は、コールドミラーと吸収体との間を空隙としている。このため、コールドミラー及び吸収体を個別に製造することができ、またコールドミラー及び吸収体を、これらの製造後に貼り合わせなくて良い。従って、両者をそれぞれに見合った精度で製造することができる。また、コールドミラー及び吸収体のそれぞれの線膨張係数には差があるが、これらを離して配置すれば、両者が温度上昇したときに、反り、剥離、又は割れるという不具合は起こらない。

更に、本発明に係る分光放熱装置によれば、光源から照射される光が、コールドミラー及び吸収体を設けた函形支持体の光導入口に入射すると、その光に含まれる可視光線がコールドミラーにより光導出口へ向けて反射される。また、上記の光に含まれる赤外線及び紫外線が、コールドミラーを透過し吸収体に吸収される。これにより吸収体に発生する熱は、函形支持体の外部に延出したヒートパイプの他端へ瞬時に移動するので、既述の効果を達成できることに加え、函形支持体の熱をその外部へ逃すことで、函形支持体の内部の温度上昇を抑制することができる。

更に、本発明に係る分光放熱装置によれば、可視光線はＩＲ／ＵＶカットフィルタを透過できるが、コールドミラーで反射された光に残存する赤外線及び紫外線は、ＩＲ／ＵＶカットフィルタによってコールドミラーへ向けて反射される。このような赤外線及び紫外線は、コールドミラーを透過し吸収体に吸収される。従って、光源から照射される光がコールドミラーで反射されＩＲ／ＵＶカットフィルタに至る区間で、光に含まれる有害な赤外線及び紫外線を、より確実に除去することができる。また、函形支持体は、その周囲に光及び熱が漏れないように、光源の光がＩＲ／ＵＶカットフィルタに至るまでの区間を遮光及び断熱することができる。

図１に記した破線の矢印Ａは可視光線が進む方向を表し、実線の矢印Ｂは赤外線及び紫外線が進む方向を表している。分光放熱装置１は、可視光線を反射でき赤外線及び紫外線を背面へ透過させるコールドミラー２と、コールドミラー２の背面に空隙を隔て対面する受光面３を有し赤外線及び紫外線を熱に換えて吸収する吸収体４と、吸収体４に一端を接合し他端に放熱手段５が設けられたヒートパイプ６とを備える。

コールドミラー２は、ガラス板の表面に酸化チタン（TiO₂）及び酸化ケイ素（SiO₂）を交互に積層したものである。吸収体４は、基板に黒色耐熱塗料を塗布し、又は黒化処理された無電解ニッケル鍍金層を形成することにより、黒色の受光面３を形成したものである。また、受光面３は凸凹状であることが好ましい。受光面３を凸凹状にするには、上記の基板を波型に成形しても良い。凸凹状の語は、黒色耐熱塗料を基板に塗布したときの性状がつや消しであれば、その表面の微細な凹凸も意味する。ヒートパイプ６は、これに封入された水の蒸発と凝縮による作用に基づき、水を媒体とした熱の移動ができるものであれば良い。放熱手段５は、ヒートパイプ６に接合した複数枚のフィン７で構成されている。

図２，３に示すように、コールドミラー２及び吸収体４は、光源９から照射される光の照射方向に対して４５°方向に傾いた姿勢で、函形支持体８に取付けられている。函形支持体８は、複数の金属板を組み合わせたものである。上記の可視光線、赤外線、及び紫外線は光源９から照射される光に含まれる。光源９は、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ＬＩＦＩ光源等から選択されるものである。光源９の後方にはリフレクタ１０が配置されている。リフレクタ１０は、アルミブロック８０に切削加工を施して回転楕円又は放物線の３次元形状の反射面を形成し、その反射面にアルミ薄膜及び増反射膜を積層したものである。

函形支持体８は、光導入口１１及び光導出口１２を互いに交差する方向にそれぞれ開放している。函形支持体８の光導出口１２には、赤外線及び紫外線を選択的に反射できるＩＲ／ＵＶカットフィルタ１３が設けられている。ヒートパイプ６の他端は函形支持体８の外部に延出し、図１に示す放熱手段５は函形支持体８の外部に配置される。図２に示すヒートパイプ６０は、その一端をアルミブロック８０に接合し、ヒートパイプ６と同様の放熱手段を他端に設けており、アルミブロック８０の放熱を促進することができる。図３の符号１１０は、リフレクタ１０の反射面が回転楕円形状であるとき、このリフレクタ１０で集光された光を平行光線にする凹レンズを指している。

以上に述べた分光放熱装置１によれば、光源９から照射される光が、函形支持体８の光導入口１１に入射すると、その光に含まれる可視光線がコールドミラー２により光導出口１２へ向けて反射され、ＩＲ／ＵＶカットフィルタ１３を透過する。光源の光がＩＲ／ＵＶカットフィルタ１３に至るまでの区間は、函形支持体８によって遮光及び断熱されるので、函形支持体８の周囲に光及び熱が漏れることはない。また、上記の光に含まれる赤外線及び紫外線は、コールドミラー２を透過し吸収体４に吸収される。これにより吸収体４に発生する熱は、ヒートパイプ６の一端から放熱手段５まで瞬時に移動するので、吸収体４に熱が殆ど蓄積することがなく、吸収体４の温度は比較的低く保たれる。

また、ヒートパイプ６は適度な可塑性を有し所望の形状に曲げられることに加え、ヒートパイプ６の長さ分、吸収体４と放熱手段５とを適当に離せるので、吸収体４及び放熱手段５の配置を自由にレイアウトすることができる。この点を、図４に示すプロジェクタ１４に分光放熱装置１を適用することを例に説明する。

即ち、プロジェクタ１４は、コールドミラー２に反射された可視光線に含まれる所定の波長の光を選択的に３方向に分けてそれぞれ反射させる２枚のダイクロイックミラーｍ１，ｍ２を備える。上記３方向に分けられた光は、文字又は図形が結像される液晶パネル１５をそれぞれ通過し、プリズム１６で互いに重ね合わされることにより画像を形成する。この画像は投影レンズ１７を経てスクリーン等に投影される。プロジェクタ１４の筐体１８に、コールドミラー２及び吸収体４を収納し、筐体１８の後部の外面に放熱手段５を配置すれば、吸収体４に発生する熱を筐体１８の外部へ放熱することができる。

或いは、図５に示すように、放熱手段５を筐体１８に収納しても良い。この場合、筐体１８の内部に電動の送風ファン１９を設け、筐体１８の適所にスリット等の通気孔を開放する。送風ファン１９を起動させれば、筐体１８の通気孔を通り抜ける空気が、放熱手段５のフィン７の間を流れ、放熱手段５を積極的に冷却することができる。

一方、吸収体４に発生した熱が放熱手段５まで移動した時点で、この熱は放熱手段５から空気中へ放熱されるので、吸収体４と放熱手段５との間で相互の均熱化を実現し、分光放熱装置１を構成する要素の一つである吸収体４又は放熱手段５が、この他の要素よりも著しく温度上昇するのを防止できる。このため、分光放熱装置１を構成する要素が、その周囲に配置されたプロジェクタ１４の部品に、余計な熱を与えないための断熱対策は重要でなくなるので、プロジェクタ１４の部品点数を増大させなくて済み、またプロジェクタ１４の全体を小型化するのに有利である。また、プロジェクタ１４の電源をＯＦＦにした後で、送風ファン１９に通電しなくても、ヒートパイプ６は、その機能を十分果たせるという利点がある。

更に、コールドミラー２と吸収体４との間に空隙を設けることで、次の効果を得ることができる。コールドミラー２の反射率を最大限に高めるには、コールドミラー２を高い精度で平面状に成形しなければならないが、吸収体４は必ずしも厳密な平面でなくても良い。そこで、コールドミラー２と吸収体４との貼り合わせないようにすれば、コールドミラー２及び吸収体４を、それぞれに見合った精度で個別に製造することができる。また、吸収体４の受光面３を凸凹状に成形しても、このような受光面３をコールドミラー２と吸収体４との間に収めることができる。また、コールドミラー２及び吸収体４のそれぞれの線膨張係数には差があるが、これらを離して配置すれば、両者が温度上昇したときの熱膨張に起因して、両者が反ることがなく、両者が剥離することがなく、又は両者が割れるという不具合は起こらない。

更に、本発明に係る分光放熱装置１によれば、可視光線はＩＲ／ＵＶカットフィルタ１３を透過できるが、コールドミラー２で反射された光に尚も残存する赤外線及び紫外線は、ＩＲ／ＵＶカットフィルタ１３によってコールドミラー２へ向けて反射される。このような赤外線及び紫外線は、コールドミラー２を透過し吸収体４に吸収される。従って、光源９から照射される光がコールドミラー２で反射されＩＲ／ＵＶカットフィルタ１３に至る区間で、光に含まれる有害な赤外線及び紫外線を、より確実に除去することができる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、又は変形した形態で実施し得るものであり、これらの形態は何れも本発明の範囲に属する。例えば、函形支持体８を省略し、分光放熱装置１を構成する要素であるコールドミラー２及び吸収体４を、プロジェクタ１４の筐体１８に直に位置決めしても良い。

本発明の分光放熱装置は、透過型液晶プロジェクタに適用することに限らず、反射型液晶プロジェクタやＤＬＰプロジェクタに適用されるものである。更に、本発明の分光放熱装置は、装飾品、展示品、広告、又は舞台を照明するための光を分光するのにも使用でき、あらゆる用途の光に含まれる有害光線を除去することができる。

本発明の実施形態に係る分光放熱装置の要部を示す平面図。本発明の実施形態に係る分光放熱装置の外観を示す斜視図。本発明の実施形態に係る分光放熱装置の一部を破断した断面図。本発明に係る分光放熱装置の一の使用例を示すプロジェクタ内部の平面図。本発明に係る分光放熱装置の他の使用例を示すプロジェクタ内部の平面図。

符号の説明

１：分光放熱装置
２：コールドミラー
３：受光面
４：吸収体
５：放熱手段
６：ヒートパイプ
８：函形支持体
９：光源
１１：光導入口
１２：光導出口
１３：ＩＲ／ＵＶカットフィルタ

Claims

可視光線を反射し赤外線及び紫外線を背面へ透過させるコールドミラーと、前記コールドミラーの背面に空隙を隔て対面する受光面を有し赤外線及び紫外線を熱に換えて吸収する吸収体と、前記吸収体に一端を接合し他端に放熱手段が設けられたヒートパイプとを備え、前記吸収体の熱を前記ヒートパイプを介して前記放熱手段へ移動させることを特徴とする分光放熱装置。
前記吸収体の受光面が凸凹状である請求項１に記載の分光放熱装置。
前記吸収体の受光面が、黒色耐熱塗料、又は黒化処理された無電解ニッケル鍍金層で被われた請求項１又は２に記載の分光放熱装置。
光導入口及び光導出口を互いに交差する方向にそれぞれ開放した函形支持体に、前記コールドミラー及び前記吸収体を設け、前記ヒートパイプの他端を前記函形支持体の外部に延出し、前記光導入口に入射する可視光線を前記コールドミラーで前記光導出口へ向けて反射することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の分光放熱装置。
赤外線及び紫外線を選択的に反射できるＩＲ／ＵＶカットフィルタを備え、前記コールドミラーで反射された光に残存する赤外線及び紫外線を、前記ＩＲ／ＵＶカットフィルタが前記コールドミラーに向けて反射することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の分光放熱装置。