JP4301277B2 - 光学装置、およびプロジェクタ - Google Patents

光学装置、およびプロジェクタ Download PDF

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Description

本発明は、光学装置、およびプロジェクタに関する。
従来、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、光変調装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタが知られている。
光変調装置としては、例えば、1対の基板間に液晶が密閉封入された光変調素子(液晶パネル)が一般的に採用される。また、一般的に、光変調素子の光束入射側および光束射出側には、所定の偏光軸を有する光束を透過させる入射側偏光板および射出側偏光板がそれぞれ配置される。
上記のような光変調素子、入射側偏光板、および射出側偏光板等の光学素子を備えたプロジェクタでは、光源からの光束により、液晶層、ブラックマトリクス、および各種配線等による光吸収により光変調素子が温度上昇しやすく、また、偏光板にも熱が発生しやすい。
このため、上記のような光学素子を内部に有するプロジェクタにおいて、ヒートパイプを用いて光学素子を冷却する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の技術は、液晶パネル等の光学素子から離間した位置にヒートパイプを配設し、ヒートパイプの吸熱部(蒸発部)に冷却フィンを熱的に接触させる。そして、液晶パネル等の光学素子近傍の空気の熱が冷却フィンに伝達され、ヒートパイプにより冷却フィンの熱が奪われ、ヒートパイプの放熱部(凝縮部)に搬送されて放熱される。
特開2001−312002号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、空気を介して光学素子を冷却する構造であるため、空気とヒートパイプの蒸発部(冷却フィン)との熱伝達の熱抵抗が大きく、空気の温度低減が難しいものであり、結果として、光学素子を効果的に冷却できない。
本発明の目的は、光学素子を効果的に冷却できる光学装置、およびプロジェクタに関する。
本発明の光学装置は、入射光束を光学的に変換して射出する光学素子と、内部に毛細管構造を有する管状に形成されるとともに管内部には冷媒が収容され前記冷媒が管内部を還流することにより熱移動が行われ、外面にて前記光学素子に熱伝達可能に接続して前記光学素子を冷却するヒートパイプとを備え、前記ヒートパイプの外面には、放熱用のフィン状部が設けられ、前記ヒートパイプは、所定方向に延出する基端部と、前記基端部の両端部分から前記基端部の延出方向に略直交して延出する一対の延出部とを有する平面視コ字形状に形成され、前記一対の延出部のうちいずれか一方の延出部のコ字状外側部分の外面にて前記光学素子に熱伝達可能に接続し、前記フィン状部は、前記ヒートパイプにおけるコ字状内側部分の外面に設けられ、前記コ字状内側部分を閉塞する第1フィン状部と、前記ヒートパイプにおけるコ字状外側部分の外面に設けられた第2フィン状部とを備えていることを特徴とする。
ここで、光学素子としては、光変調素子、入射側偏光板、射出側偏光板等の光学素子本体と、光学素子本体を保持する保持枠とを備えた構成や、保持枠を省略し、光学素子本体のみの構成が採用できる。
また、ヒートパイプの毛細管構造としては、種々の構造が採用でき、例えば、複数の細い銅線等で構成された極細線型ウィック、網目状の金属メッシュ型ウィック、管内部に複数の溝を形成したグルーブ型のウィック、あるいは、パウダー状の焼結型ウィック等が例示できる。
本発明では、ヒートパイプは、外面にて光学素子に熱伝達可能に接続する。このことにより、従来の構成と比較して、ヒートパイプが光学素子との間に空気を介すことなく、直接、光学素子に接続しているので、光学素子〜ヒートパイプの熱伝達経路での熱抵抗を小さくできる。
また、ヒートパイプの外面には、放熱用のフィン状部が設けられている。このことにより、光学素子からヒートパイプの蒸発部にて吸熱された熱は、フィン状部を介して、外部に放熱されることとなる。このため、ヒートパイプにおいて、放熱面積を十分に確保して放熱特性を良好なものとし、蒸発部から離間した側に位置付けられる凝縮部の温度を低減できる。すなわち、ヒートパイプにおいて、蒸発部および凝縮部間の温度差を大きく設定でき、管内部における熱の移動量を増加させることができる。
したがって、光学素子を効果的に冷却でき、光学素子の温度上昇を抑制して光学素子の熱劣化を効果的に防止できる。
また、本発明では、ヒートパイプは、基端部および一対の延出部を有する平面視コ字状に形成され、一対の延出部のうちいずれか一方の延出部のコ字状外側部分の外面にて光学素子に熱伝達可能に接続する。このことにより、例えば、光学素子の各側端部のうち自重が掛かる方向(鉛直方向)に沿う側端部にヒートパイプを接続すれば、光学装置が搭載されるプロジェクタにおいて、ヒートパイプにより鉛直方向の長さ寸法(厚み寸法)が大きくなることがない。また、光学装置をプロジェクタ内部に配設する際に、プロジェクタ内部の各部材の隙間にヒートパイプを容易に位置付けることができ、プロジェクタの大型化を回避できる。さらに、ヒートパイプを上述した形状とし上述したように接続することで、プロジェクタの大型化を回避しつつ、ヒートパイプの長さを長く設定できるので、ヒートパイプにおいて、放熱面積をより増加させることができ、蒸発部および凝縮部間の温度差をより大きく設定でき、管内部における熱の移動量をより増加させることができる。
さらに、フィン状部は、ヒートパイプにおいて、コ字状内側部分の外面に設けられた第1フィン状部とコ字状外側部分の外面に設けられた第2フィン状部とを備えているので、ヒートパイプに設けられたフィン状部による光学装置のサイズアップを抑制しつつ、放熱面積を十分に確保できる。
本発明の光学装置では、前記フィン状部は、前記ヒートパイプの外面をフィン状に形成した構成であることが好ましい。
本発明によれば、フィン状部は、ヒートパイプの外面をフィン状に形成した構成であるので、例えば、フィン状部をヒートパイプとは別体で構成した場合と比較して、ヒートパイプにおける管内部を移動する熱をフィン状部に良好に伝達させ、フィン状部を介して良好に放熱させることができる。
本発明の光学装置では、前記フィン状部は、前記ヒートパイプとは別体で構成され、前記ヒートパイプの外面に熱伝達可能に接続していることが好ましい。
本発明によれば、フィン状部がヒートパイプとは別体で構成されているので、例えば、フィン状部の構成としてヒートパイプの外面をフィン状に形成した場合と比較して、フィン状部の形状が制限されず種々の形状に形成でき、フィン状部の設計の自由度を向上できる。
本発明の光学装置では、光束を入射する3つの光束入射側端面、および光束を射出する光束射出側端面を有し、平面視矩形状に形成され、入射した各光束を合成して射出する色合成光学装置を備え、前記光学素子は、3つ設けられ、前記色合成光学装置を囲むように前記3つの光束入射側端面にそれぞれ取り付けられ、前記ヒートパイプは、複数設けられ、3つの前記光学素子における前記色合成光学装置の平面視矩形状の四隅角部分に対応した各側端部にそれぞれ熱伝達可能に接続し、複数の前記ヒートパイプに設けられた各前記フィン状部は、前記色合成光学装置の平面視矩形状における対角方向に延出するように形成されていることが好ましい。
本発明では、ヒートパイプは、複数設けられ、色合成光学装置の各光束入射側端面に取付けられた各光学素子において、色合成光学装置の平面視矩形状の四隅角部分に対応した各側端部にそれぞれ熱伝達可能に接続する。そして、複数のヒートパイプに設けられた各フィン状部は、色合成光学装置の平面視矩形状における対角方向に延出するように形成されている。このことにより、光学装置を組み立てた状態で、各ヒートパイプに設けられた各フィン状部が機械的に干渉することがないので、各フィン状部をより大きく形成することが可能となる。このため、ヒートパイプにおいて、放熱面積をより増加させることができ、蒸発部および凝縮部間の温度差をさらに一層大きく設定でき、管内部における熱の移動量をさらに一層増加させることができる。したがって、3つの光学素子、色合成光学装置、および複数のヒートパイプを一体化させた光学装置をコンパクトに纏めつつ、各光学素子を効果的に冷却できる。
本発明の光学装置では、前記ヒートパイプの毛細管構造は、焼結型ウィックで構成されていることが好ましい。
ところで、ヒートパイプの毛細管構造をグルーブ型のウィックで構成した場合には、凝縮部から蒸発部への冷媒(液化した状態)の移動として、重力を利用した方がヒートパイプ内の熱移動が迅速に行われる。このため、ヒートパイプの毛細管構造をグルーブ型のウィックで構成した場合には、凝縮部を蒸発部よりも上方側に配設することが好ましい。しかしながら、このように構成した場合には、例えば、光学装置が搭載されるプロジェクタにおいて、正置き姿勢(机等の設置面上に載置した状態)から天吊り姿勢(正置き姿勢に対して上下が逆となるように天井等から吊下げた状態)に姿勢状態を変更した場合や、投影画像の位置を調整するために傾斜させた状態に姿勢状態を変更した場合等に、凝縮部が蒸発部よりも下方側に位置すると、ヒートパイプ内の熱移動が良好に実施されないこととなる。
本発明によれば、ヒートパイプの毛細管構造が焼結型ウィックで構成されているので、冷媒の移動に重力を利用する必要がないため、凝縮部および蒸発部の配設位置が限定されない。このため、例えば、光学装置が搭載されるプロジェクタにおいて、正置き姿勢、天吊り姿勢、投影画像の位置を調整するために傾斜させた状態等のあらゆるプロジェクタの姿勢状態に対応し、ヒートパイプ内の熱移動が良好に実施され、上述した光学素子を効果的に冷却でき、光学素子の温度上昇を抑制して光学素子の熱劣化を効果的に防止できるという効果を好適に図れる。
また、ヒートパイプの毛細管構造が焼結型ウィックで構成されているので、他のウィック(極細線型ウィック、金属メッシュ型ウィック、グルーブ型のウィック等)と比較して、蒸発部と凝縮部との熱抵抗を十分に低いものとするとともに、ウィック自体の熱伝導性が良好であるため冷媒に熱を良好に伝達させることができ、ヒートパイプ内の熱移動をより素早く行い、光学素子の冷却効率をより向上させることができる。
本発明のプロジェクタは、光源装置と、前記光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、上述した光学装置を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、プロジェクタは、上述した光学装置を備えているので、上述した光学装置と同様の作用および効果を享受できる。
また、プロジェクタは、光学素子を効果的に冷却できる光学装置を備えているので、光学素子の熱劣化を抑制し、投影画像を良好に維持できるとともに、長寿命化が図れる。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
〔プロジェクタの概略構成〕
図1は、プロジェクタ1の概略構成を模式的に示す図である。
プロジェクタ1は、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調してカラー画像(光学像)を形成し、このカラー画像をスクリーン(図示略)上に拡大投射するものである。このプロジェクタ1は、図1に示すように、略直方体状の外装筺体2と、投射光学装置としての投射レンズ3と、光学ユニット4等を備える。
なお、図1において、具体的な図示は省略したが、外装筺体2内において、投射レンズ3および光学ユニット4以外の空間には、プロジェクタ1内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、プロジェクタ1内部を冷却する冷却ファン等を備えた冷却ユニット、およびプロジェクタ1内部の各構成部材を制御する制御装置等が配置されるものとする。
投射レンズ3は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成され、光学ユニット4にて形成されたカラー画像をスクリーン上に拡大投射する。
〔光学ユニットの詳細な構成〕
光学ユニット4は、前記制御装置による制御の下、画像情報に応じてカラー画像(画像光)を形成するものであり、図1に示すように、外装筺体2の前面側から背面側に向けて延出し、延出方向端部が背面に沿って屈曲して延出し、さらに、前面側に向けて屈曲して延出する平面視略U字形状を有している。この光学ユニット4は、図1に示すように、光源装置41と、均一照明光学装置42と、色分離光学装置43と、リレー光学装置44と、光学装置45と、光学部品用筐体46とを備える。
光源装置41は、光源ランプ411から放射された光束を一定方向に揃えて射出し、光学装置45を照明するものである。この光源装置41は、図1に示すように、光源ランプ411およびリフレクタ412を備えて構成される。
光源ランプ411としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、または高圧水銀ランプが用いられることが多い。
リフレクタ412としては、光源ランプ411から射出された光束を略平行化して反射するパラボラリフレクタを用いている。なお、リフレクタ412としては、パラボラリフレクタの他、平行化レンズと組み合わせて、光源ランプ411から射出された光束を所定位置に収束するように反射する楕円面リフレクタを用いてもよい。
均一照明光学装置42は、光源装置41から射出された光束を複数の部分光束に分割し、照明領域の面内照度を均一化する光学系である。この均一照明光学装置42は、図1に示すように、第1レンズアレイ421と、第2レンズアレイ422と、偏光変換素子423と、反射ミラー424と、重畳レンズ425とを備える。
第1レンズアレイ421は、光源装置41から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸Aと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。
第2レンズアレイ422は、上述した第1レンズアレイ421により分割された複数の部分光束を集光する光学素子であり、第1レンズアレイ421と同様に照明光軸Aに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えた構成を有している。
偏光変換素子423は、第1レンズアレイ421により分割された各部分光束の偏光方向を略一方向の直線偏光に揃える偏光変換素子である。
この偏光変換素子423は、図示を略したが、照明光軸Aに対して傾斜配置される偏光分離膜および反射膜を交互に配列した構成を具備する。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるP偏光光束およびS偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射膜によって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Aに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換素子423の光束射出面に設けられる位相差板によって偏光変換され、略全ての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換素子423を用いることにより、光源装置41から射出される光束を、略一方向の偏光光束に揃えることができるため、光学装置45で利用する光源光の利用率を向上することができる。
重畳レンズ425は、第1レンズアレイ421、第2レンズアレイ422、偏光変換素子423、および反射ミラー424を経た複数の部分光束を集光して光学装置45の後述する3つの液晶パネルの画像形成領域上に重畳させる光学素子である。
色分離光学装置43は、図1に示すように、2枚のダイクロイックミラー431,432と、反射ミラー433とを備え、ダイクロイックミラー431,432により均一照明光学装置42から射出された複数の部分光束を、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離する機能を具備する。
ダイクロイックミラー431,432は、基板上に所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が形成された光学素子である。そして、光路前段に配置されるダイクロイックミラー431は、青色光を反射し、その他の色光を透過するミラーである。また、光路後段に配置されるダイクロイックミラー432は、緑色光を反射し、赤色光を透過するミラーである。
リレー光学装置44は、図1に示すように、入射側レンズ441、リレーレンズ443、および反射ミラー442,444を備え、色分離光学装置43のダイクロイックミラー431,432を透過した赤色光を光学装置45まで導く機能を有している。なお、赤色光の光路にこのようなリレー光学装置44が設けられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。本実施形態においては赤色光の光路の長さが長いのでこのような構成とされているが、青色光の光路の長さを長くしてリレー光学装置44を青色光の光路に用いる構成も考えられる。
上述したダイクロイックミラー431により分離された青色光は、反射ミラー433により曲折された後、フィールドレンズ426を介して光学装置45に供給される。また、ダイクロイックミラー432により分離された緑色光は、そのままフィールドレンズ426を介して光学装置45に供給される。さらに、赤色光は、リレー光学装置44を構成するレンズ441,443および反射ミラー442,444により集光、曲折されてフィールドレンズ426を介して光学装置45に供給される。なお、光学装置45の各色光の光路前段に設けられるフィールドレンズ426は、第2レンズアレイ422から射出された各部分光束を、各部分光束の主光線に対して平行な光束に変換するために設けられている。
光学装置45は、入射した光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものである。この光学装置45は、図1に示すように、光変調素子(光学素子本体)としての液晶パネル4511(図2、図3参照)を有する光学素子としての3つの光変調装置451(赤色光側の光変調装置を451R、緑色光側の光変調装置を451G、青色光側の光変調装置を451Bとする)と、各光変調装置451の光路前段側に配置される入射側偏光板452と、各光変調装置451の光路後段側に配置される視野角補償板453および射出側偏光板454と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム455とを備える。そして、これら各部材451〜455のうち、各光変調装置451、各視野角補償板453、各射出側偏光板454、およびクロスダイクロイックプリズム455が一体化されて光学装置本体45Aを構成する(図2参照)。光学装置本体45Aの詳細な構成については後述する。なお、光学装置本体45Aとしては、これら各部材451,453〜455の他、各入射側偏光板452も一体化する構成を採用しても構わない。
3つの入射側偏光板452は、色分離光学装置43で分離された各色光のうち、偏光変換素子423で揃えられた偏光方向と略同一の偏光方向を有する偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、透光性基板上に偏光膜が貼付されて構成されている。
3つの光変調装置451を構成する各液晶パネル4511は、具体的な図示は省略するが、ガラスなどからなる平面視矩形状の一対の基板に電気光学物質である液晶が密閉封入された構成を有している。一対の基板のうち、光束射出側に配置される基板は、液晶を駆動するための駆動基板であり、互いに平行に配列形成される複数のデータ線と、複数のデータ線と直交する方向に配列形成される複数の走査線と、走査線およびデータ線の交差に対応してマトリクス状に配列形成される画素電極と、TFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子と、スイッチング素子を駆動する駆動部とを有している。また、一対の基板のうち、光束入射側に配置される基板は、駆動基板に対して所定間隔を空けて対向配置される対向基板であり、所定の電圧Vcomが印加される共通電極を有している。また、これら基板には、前記制御装置と電気的に接続し、前記走査線、前記データ線、前記スイッチング素子、および前記共通電極等に所定の駆動信号を出力する回路基板としてのFPCケーブル4511C(図2、図3参照)が接続されている。このFPCケーブル4511Cを介して前記制御装置から駆動信号を入力することで、所定の前記画素電極および前記共通電極との間に電圧が印加され、該画素電極および共通電極間に介在する液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板452から射出された偏光光束の偏光方向が変調される。
そして、この液晶パネル4511において、駆動基板の外形形状は、対向基板の外形形状よりも大きく設定される。すなわち、この液晶パネル4511は、光束入射側に向かうにしたがって、外形形状が小さくなる段付状に形成されている。
また、駆動基板の外面には、駆動基板の外形形状と略同一の外形形状を有し、熱伝導性を有する防塵ガラスが貼り付けられている。対向基板の外面にも同様に、対向基板の外形形状と略同一の外形形状を有し、熱伝導性を有する防塵ガラスが貼り付けられている。そして、これら防塵ガラスを貼り付けることで、液晶パネル4511外面に塵埃が付着しても、塵埃がフォーカス位置からずれた状態となり、該塵埃が投影画像上に影となって表示されることを防止できる。
3つの視野角補償板453は、各光変調装置451の光路後段側にそれぞれ配設され、平面視矩形状の透光性基板4531(図3参照)上に光学補償フィルム4532(図3参照)が貼付された構成を有する。
本実施形態では、透光性基板4531としては、熱伝導性を有する材料、例えば、水晶あるいはサファイア等により構成されている。
光学補償フィルム4532は、液晶パネル4511で生じる複屈折による常光と異常光との間に生じる位相差を補償し、液晶パネル4511の明視特性を改善するものである。この光学補償フィルム4532は、負の一軸性を有する光学異方体であり、その光学軸がフィルム面内の所定方向に向き、かつ、該フィルム面から面外方向に所定角度傾斜するように配向している。
この光学補償フィルム4532としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)等の透明支持体上に配向膜を介してディスコティック(円盤状)化合物層を形成したもので構成でき、WVフィルム(富士写真フィルム社製)を採用できる。
3つの射出側偏光板454は、入射側偏光板452と略同様の機能を有し、液晶パネル4511および視野角補償板453を介して射出された光束のうち、一定方向の偏光光を透過し、その他の光束を吸収する。これら射出側偏光板454は、図1に示すように、光束入射側に配置される第1射出側偏光板4541と、光束射出側に配置される第2射出側偏光板4542の2体でそれぞれ構成される。そして、第1射出側偏光板4541および第2射出側偏光板4542は、入射側偏光板452と同様に、平面視矩形状の透光性基板4541A,4542A(図3参照)上に偏光膜4542B(図3参照)が貼付されて構成されている。なお、図3において、第1射出側偏光板4541では、偏光膜が透光性基板4541Aの光束射出側端面に貼付されているため図示されていない。また、本実施形態では、透光性基板4541A,4542Aとしては、視野角補償板453の透光性基板4531と同様に、熱伝導性を有する材料、例えば、水晶あるいはサファイア等により構成されている。
第1射出側偏光板4541および第2射出側偏光板4542は、光吸収特性が異なるように構成されたものであり、それぞれの偏光軸は平行となるように配置されている。このように射出側偏光板454を、2体構成とすることで、例えば1体で構成する場合と比較して、射出側偏光板454にて吸収する熱を2体で按分でき、射出側偏光板454の熱劣化を防止できる。
なお、第1射出側偏光板4541および第2射出側偏光板4542は、偏光軸が平行となるように配置されるとともに、入射側偏光板452の偏光軸と略直交するように配置される。
クロスダイクロイックプリズム455は、射出側偏光板454から射出された色光毎に変調された各色光を合成してカラー画像を形成する。このクロスダイクロイックプリズム455は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、2つの誘電体多層膜が形成されている。これら誘電体多層膜は、光変調装置451Gから射出され視野角補償板453および射出側偏光板454を介した色光を透過し、光変調装置451R,451Bから射出され視野角補償板453および射出側偏光板454を介した各色光を反射する。このようにして、各色光が合成されてカラー画像が形成される。そして、クロスダイクロイックプリズム455で形成されたカラー画像は、上述した投射レンズ3によりスクリーンへ拡大投射される。
光学部品用筐体46は、上述した各光学部品41〜45を内部に設定された照明光軸Aに対する所定位置に配置する部材であり、具体的な図示は省略したが、各光学部品41〜45を内部に収納配置する容器状の部品収納部と、前記部品収納部の開口部分を閉塞する蓋状部材とで構成されている。
〔光学装置本体の詳細な構成〕
図2および図3は、光学装置本体45Aの概略構成を示す図である。具体的に、図2は、光変調装置451G側から光学装置本体45Aを見た斜視図である。図3は、光学装置本体45Aの分解斜視図である。なお、図3では、光学装置本体45Aにおいて、光変調装置451G側のみを分解しているが、各光変調装置451R,451B側も光変調装置451G側と同様の構成を有しているものとする。
光学装置本体45Aは、上述した各光変調装置451、各視野角補償板453、各射出側偏光板454、およびクロスダイクロイックプリズム455の他、図2または図3に示すように、支持構造体456と、3つの光学素子保持体457と、3つのヒートパイプ458とを備え、これら各部材451,453〜458が一体化されたものである。
ここで、3つの射出側偏光板454において、各第2射出側偏光板4542は、図2または図3に示すように、偏光膜4542Bが光束入射側に向いた状態でクロスダイクロイックプリズム455の各光束入射側端面にそれぞれ接着剤等により固定される。
また、光変調装置451は、上述した液晶パネル4511の他、図2または図3に示すように、液晶パネル4511を保持する保持枠4512を備える。
図4は、光変調装置451の概略構成を示す図である。具体的に、図4(A)は、光変調装置451を光束入射側から見た斜視図である。図4(B)は、光変調装置451を光束射出側から見た斜視図である。なお、図4では、説明の便宜上、光変調装置451から射出される光束の光軸をZ軸とし、該Z軸に直交する2軸をX軸(水平軸)およびY軸(鉛直軸)とする。
保持枠4512は、液晶パネル4511を収納保持する部材であり、図4に示すように、光束入射側に配置される平面視矩形状の保持枠本体4512Aと、光束射出側に配置される平面視矩形状の遮光板4512Bとを備える。
保持枠本体4512Aは、図4(A)に示すように、平面視略中央部分に液晶パネル4511の画像形成領域に対応した開口部4512A1を有している。
また、保持枠本体4512Aにおいて、光束射出側には、具体的な図示は省略するが、開口部4512A1の周縁部分に、液晶パネル4511における外形形状(段付状)に対応した凹部が形成され、該凹部にて液晶パネル4511を収納保持する。
さらに、保持枠本体4512Aにおいて、四隅角部分には、図4に示すように、光束入射側端面および光束射出側端面を貫通し、光変調装置451を光学素子保持体457に固定するための固定用孔4512A2がそれぞれ形成されている。
また、保持枠本体4512Aにおいて、下方側(−Y軸方向側)の2つの固定用孔4512A2間の部位は、上方側(+Y軸方向側)に窪み平面視コ字形状の凹部4512A3が形成されている。
さらに、保持枠本体4512Aにおいて、X軸方向両端縁(左右両端縁)におけるY軸方向略中央部分には、図4に示すように、平面視矩形状の凹部4512A4が形成されている。また、凹部4512A4の底面部分には、図4に示すように、遮光板4512Bと接続するためのフック4512A5が形成されている。
遮光板4512Bは、図4(B)に示すように、平面視略中央部分に液晶パネル4511の画像形成領域に対応した開口部4512B1を有する矩形状の板体から構成され、保持枠本体4512Aの光束射出側に固定される。この遮光板4512Bは、液晶パネル4511を透過した光が、視野角補償板453、射出側偏光板454、あるいはクロスダイクロイックプリズム455等で反射して液晶パネル4511の駆動部にあたり液晶パネル4511が誤動作することを防止している。
この遮光板4512Bにおいて、X軸方向両端縁におけるY軸方向略中央部分には、図4に示すように、保持枠本体4512Aの凹部4512A4と略同一の平面形状を有し、凹部4512A4に形成されたフック4512A5に係合するフック係合部4512B2が形成されている。そして、フック係合部4512B2をフック4512A5に係合させることで、保持枠本体4512Aに遮光板4512Bが固定される。
上述したように保持枠本体4512Aに対して遮光板4512Bを固定した状態では、保持枠本体4512AにおけるX軸方向両側端面(凹部4512A4を除く端面)と、遮光板4512Bのフック係合部4512B2の外面とが略面一となり、保持枠4512のX軸方向両側端面4512C,4512DがYZ平面に平行する平坦状となる。そして、このX軸方向両側端面4512C,4512Dは、ヒートパイプ458が接続する光学素子側接続部となる。
また、上述した保持枠4512は、熱伝導性を有する材料にて構成されている。
この熱伝導性を有する材料としては、例えば、インバーおよび42Ni−Fe等のニッケル−鉄合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金、炭素鋼、ステンレス等の金属、または、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ等のカーボンフィラーを混入させた樹脂(ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、液晶樹脂等)等が例示できる。なお、保持枠4512としては、保持枠本体4512Aおよび遮光板4512Bを上述した材料のうち同一の材料で構成してもよく、異なる材料で構成してもよい。このように熱伝導性を有する材料で保持枠4512を構成することで、光束の照射により液晶パネル4511で生じた熱を効率的に保持枠4512に放熱することができる。
支持構造体456は、図2または図3に示すように、略直方体形状を有し、上面の所定位置にクロスダイクロイックプリズム455を載置し、光学装置本体45A全体を支持する部材である。
この支持構造体456には、図2または図3に示すように、四隅角部分から外側に向けて延出し、光学部品用筐体46の前記部品収納部に接続する腕部4561が形成されている。そして、腕部4561を光学部品用筐体46の前記部品収納部に接続することで、光学装置本体45A全体が前記部品収納部に固定される。
3つの光学素子保持体457は、光変調装置451およびクロスダイクロイックプリズム455の間にそれぞれ配設され、各光変調装置451、各視野角補償板453、および各射出側偏光板454における各第1射出側偏光板4541をそれぞれ支持し、クロスダイクロイックプリズム455に対して固定する部材である。この光学素子保持体457は、図3に示すように、第1支持部4571と、第2支持部4572とを備える。
第1支持部4571は、図3に示すように、平面視略矩形状の板状部4571Aと、板状部4571Aの左右両端縁から光束入射側に向けて突出する突出部4571Bとで構成される。
板状部4571Aの略中央部分には、図3に示すように、光束を透過させるための平面視矩形状の開口部4571A1が形成されている。
各突出部4571Bには、図3に示すように、鉛直方向に沿って並列する3つの開口部4571B1がそれぞれ形成されている。これら開口部4571B1は、図3に示すように、各突出部4571Bの突出方向に沿って延びる平面視矩形形状を有している。
そして、第1支持部4571は、各突出部4571Bにて第2支持部4572を支持する。また、第1支持部4571は、クロスダイクロイックプリズム455の光束入射側端面に固定された第2射出側偏光板4542に対して、偏光膜4542Bが開口部4571A1に挿通した状態で板状部4571Aの光束射出側端面が透光性基板4542Aの光束入射側端面に接着剤等により固定される。
第2支持部4572は、光変調装置451、視野角補償板453、および射出側偏光板454における第1射出側偏光板4541をそれぞれ支持固定する部材である。この第2支持部4572は、図3に示すように、第2支持部本体4573と、一対の付勢部材4574とを備える。
第2支持部本体4573は、図3に示すように、平面視略矩形状の板状部4573Aと、板状部4573Aの左右両端縁から光束射出側に向けて突出する突出部4573Bとで構成され、第1支持部4571の各突出部4571B間に配設される。
板状部4573Aには、図3に示すように、図3中、下方側端縁から上方側に向けて切り欠かれ、光束を透過させるための平面視コ字形状の切り欠き4573A1が形成されている。
また、この板状部4573Aにおいて、四隅角部分には、図3に示すように、光変調装置451を固定するための固定用孔4573A2がそれぞれ形成されている。そして、4つの固定用孔4573A2のうち対角位置に形成された一対の固定用孔4573A2、および光変調装置451の保持枠4512に形成された4つの固定用孔4512A2のうち対角位置に形成された一対の固定用孔4512A2を介して、第2支持部本体4573および保持枠4512を各ねじ459(図3)にて接続することで、光変調装置451が第2支持部本体4573に固定される。
さらに、この板状部4573Aにおいて、左右両端縁の略中央部分には、図3に示すように、光束射出側に突出し、突出方向先端部分が板状部4573Aの板面に略平行に延出し、先端部分にて各突出部4573Bに接続する接続部4573A3がそれぞれ形成されている。
また、この板状部4573Aにおいて、図3中、上方側端部における各角隅部分には、光束射出側に突出し、第2支持部4572にて視野角補償板453を支持した状態で、視野角補償板453の上方側端部に当接し、視野角補償板453の鉛直方向の位置を規制する第1位置規制部4573A4がそれぞれ形成されている。
各突出部4573Bは、図3に示すように、先端部分4573B1が板状部4573Aと略平行となるように折曲され、互いに近接する方向に延出している。
また、各先端部分4573B1において、図3中、下方側端部には、光束入射側に突出し、第2支持部4572にて第1射出側偏光板4541を支持した状態で、第1射出側偏光板4541の下方側端部に当接し、第1射出側偏光板4541の鉛直方向の位置を規制する第2位置規制部4573B3がそれぞれ形成されている。
また、各突出部4573Bの基端部分4573B2の外側面には、図3に示すように、第1支持部4571の各開口部4571B1に対応して鉛直方向に並列する3つの凸部4573B4がそれぞれ形成されている。そして、これら凸部4573B4は、第1支持部4571の各突出部4571B間に第2支持部4572を配設した際に、各開口部4571B1に遊嵌状態で嵌合する。このような構成により、各開口部4571B1(第1支持部4571)に対して各凸部4573B4(第2支持部4572)を摺動させることが可能となり、すなわち、第2支持部4572に固定された光変調装置451(液晶パネル4511)をクロスダイクロイックプリズム455に対して近接隔離する方向に移動させ、フォーカス調整を可能とする。
一対の付勢部材4574は、図3に示すように、板ばねで構成され、略中央部分に位置する基部4574Aと、基部4574Aから略ハ字状にそれぞれ延出する一対の延出部4574Bとをそれぞれ備える。そして、一対の付勢部材4574は、視野角補償板453および第1射出側偏光板4541の間に配設され、基部4574Aが視野角補償板453の光束射出側端面に当接し、一対の延出部4574Bの先端部分が第1射出側偏光板4541の光束入射側端面に当接し、視野角補償板453および第1射出側偏光板4541を互いに離間する方向に付勢する。
そして、上述した第2支持部4572は、以下に示すように、視野角補償板453および第1射出側偏光板4541を支持固定する。
すなわち、第2支持部本体4573における板状部4573Aおよび各突出部4573Bで囲まれる空間に、光学補償フィルム4532が光束入射側に向いた状態の視野角補償板453、一対の付勢部材4574、および偏光膜が光束射出側に向いた状態の第1射出側偏光板4541を配設する。この状態では、一対の付勢部材4574による付勢力により、視野角補償板453が光束入射側に押圧され、視野角補償板453における透光性基板4531の光束入射側端面が第2支持部4572における板状部4573Aの光束射出側端面に当接する。また、一対の付勢部材4574による付勢力により、第1射出側偏光板4541が光束射出側に押圧され、第1射出側偏光板4541における透光性基板4541Aの光束射出側端面が第2支持部4572における各突出部4573Bの各先端部分4573B1に当接する。以上のように、一対の付勢部材4574による付勢力により、視野角補償板453および第1射出側偏光板4541が第2支持部4572に支持固定される。
3つのヒートパイプ458は、図2または図3に示すように、3つの光変調装置451にそれぞれ熱伝達可能に接続し、光束の照射により光変調装置451に生じた熱を放熱する部材である。このヒートパイプ458は、内部に毛細管構造(ウィック)を有する管状に形成されるとともに、管内部には冷媒が収容され、冷媒が管内部を還流することにより、該ヒートパイプ458内での熱移動が行われる。
ここで、具体的な図示は省略するが、ヒートパイプ458の毛細管構造は、パウダー状の焼結型ウィックで構成されている。また、冷媒としては、水を採用している。なお、前記毛細管構造としては、焼結型ウィックに限らず、その他のウィック、例えば、複数の細い銅線等で構成された極細線型ウィック、網目状の金属メッシュ型ウィック、あるいは、管内部に複数の溝を形成したグルーブ型のウィックとして構成しても構わない。また、冷媒としては、水に限らず、その他の冷媒、例えば、アルコール等を採用しても構わない。
図5は、光変調装置451に対するヒートパイプ458の接続構造を示す斜視図である。なお、図5では、説明の便宜上、光変調装置451から射出される光束の光軸をZ軸とし、該Z軸に直交する2軸をX軸(水平軸)およびY軸(鉛直軸)とする。
このヒートパイプ458は、プレス加工が施されることで、図5に示すように、光変調装置451の外形形状に対応して光変調装置451の−Y軸方向側端面に沿ってX軸方向に延出する基端部458A、および光変調装置451のX軸方向両側端面に沿ってY軸方向にそれぞれ延出する一対の延出部458B,458Cを有する平面視コ字形状となるように屈曲形成されているとともに、光変調装置451の光学素子側接続部4512C,4512Dに対応してコ字状内側端面がYZ平面に平行する平坦状となる断面視略楕円形状に形成されている。また、ヒートパイプ458は、図5に示すように、一対の延出部458B,458C間の離間寸法(X軸方向の離間寸法)が光変調装置451におけるX軸方向の外形寸法と略同一となるように形成されているとともに、一対の延出部458B,458Cの延出方向(Y軸方向)の長さ寸法が光変調装置451におけるY軸方向の外形寸法よりも長くなるように形成されている。そして、ヒートパイプ458において、一対の延出部458B,458Cの互いに対向する対向面4581B,4581Cが光変調装置451に熱伝達可能に接続するパイプ側接続部となる。
また、このヒートパイプ458において、基端部458Aには、図5に示すように、後述する蒸発部から伝達された熱を外部に放熱するフィン状部4585が設けられている。
より具体的に、本実施形態では、フィン状部4585は、ヒートパイプ458における基端部458Aの外面をフィン状(凹凸状)に形成した構成であり、図5に示すように、基端部458Aの+Y軸方向端面から+Y軸方向に向けて延出する複数の上方側フィン状部4585Aと、基端部458Aの−Y軸方向端面から−Y軸方向に向けて延出する複数の下方側フィン状部4585Bとで構成される。
複数の上方側フィン状部4585Aは、図5に示すように、それぞれ板状に形成され、板面がYZ平面に平行し、X軸方向に並列するように配列形成されている。そして、複数の上方側フィン状部4585Aは、図5に示すように、光変調装置451の−Y軸方向端部の外形形状に対応して、すなわち、光変調装置451における凹部4512A3の形状に対応して、X軸方向略中央部分に位置する上方側フィン状部4585AのY軸方向の高さ寸法がX軸方向両端側に位置する上方側フィン状部4585AのY軸方向の高さ寸法よりも高くなるように形成されている。そして、ヒートパイプ458および光変調装置451を接続した状態では、図5に示すように、複数の上方側フィン状部4585Aが光変調装置451の−Y軸方向端部に倣った状態で配設される。
複数の下方側フィン状部4585Bは、図5に示すように、それぞれ板状に形成され、板面がYZ平面に平行し、X軸方向に並列するように配列形成されている。そして、複数の下方側フィン状部4585Bは、図5に示すように、先端部分の位置が略同一となるようにそれぞれ形成されている。
そして、ヒートパイプ458におけるコ字状内側部分に光変調装置451を嵌合することで、光変調装置451の光学素子側接続部4512C,4512Dとヒートパイプ458のパイプ側接続部4581B,4581Cとが面接触し、光変調装置451およびヒートパイプ458が互いに熱伝達可能に接続する。ここで、ヒートパイプ458および光変調装置451の接続構造としては、例えば、光学素子側接続部4512C,4512Dとパイプ側接続部4581B,4581Cとを半田等により接続する構成、溶接して接続する構成、あるいは、熱伝導性を有する接着剤により接着固定する構成等を採用しても構わない。このような構成とすることで、光学素子側接続部4512C,4512Dおよびパイプ側接続部4581B,4581C間における表面粗さで生じるミクロレベルの未接触部分をも熱伝達可能に接続できる。
次に、光束の照射による液晶パネル4511に生じた熱の放熱構造を説明する。
上述したように、ヒートパイプ458および光変調装置451が熱伝達可能に接続した状態では、光束の照射により液晶パネル4511に生じた熱は、以下に示すように放熱される。
例えば、液晶パネル4511に生じた熱は、図5の矢印R1に示すように、ヒートパイプ458に熱伝達可能に接続する光学素子側接続部4512C,4512Dに向けて、X軸方向に移動し、保持枠4512に伝達される。
保持枠4512に伝達された熱は、図5の矢印R1に示すように、ヒートパイプ458における保持枠4512に熱伝達可能に接続するパイプ側接続部4581B,4581Cを介して一対の延出部458B,458CにおけるY軸方向略中央部分に伝達される。
ここで、一対の延出部458B,458CにおけるY軸方向略中央部分の内部では、伝達された熱により冷媒が熱せられて蒸発して気化し、このとき潜熱(気化熱)として熱が取り込まれる。すなわち、一対の延出部458B,458CのY軸方向略中央部分は、ヒートパイプ458における蒸発部4582として機能する。
そして、気化した冷媒は、蒸気流となって、図5の矢印R1に示すように、低温側(各蒸発部4582から離間した側)であるヒートパイプ458の一対の延出部458B,458Cの各先端部分、および基端部458Aに移動する。そして、一対の延出部458B,458Cの各先端部分、および基端部458Aに移動した冷媒は、冷やされて液化し、熱を放出する(凝縮潜熱による熱放出)。すなわち、一対の延出部458B,458Cの各先端部分、および基端部458Aは、ヒートパイプ458における凝縮部4583,4584として機能する。そして、各凝縮部4583,4584のうち凝縮部4584の熱は、フィン状部4585を介して外部に放熱される。また、各凝縮部4583の熱は、外部に直接、放熱される。凝縮部4583,4584にて液化した冷媒は、毛細管構造(ウィック)を通って再度、蒸発部4582に戻る。
以上のように、液晶パネル4511に生じた熱は、図5の矢印R1に示すように、液晶パネル4511〜保持枠4512〜ヒートパイプ458の熱伝達経路を辿り、ヒートパイプ458における蒸発部4582から凝縮部4583,4584への熱移動によって、凝縮部4583から外部に放熱されるとともに、凝縮部4584からフィン状部4585を介して外部に放熱される。
上述した第1実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、ヒートパイプ458は、外面にて光変調装置451に熱伝達可能に接続する。このことにより、従来の構成と比較して、ヒートパイプ458が光変調装置451との間に空気を介すことなく、直接、光変調装置451に接続しているので、光変調装置451〜ヒートパイプ458の熱伝達経路での熱抵抗を小さくできる。
また、ヒートパイプ458の外面には、放熱用のフィン状部4585が設けられている。このことにより、光変調装置451からヒートパイプ458の蒸発部4582にて吸熱された熱は、フィン状部4585を介して、外部に放熱されることとなる。このため、ヒートパイプ458において、放熱面積を十分に確保して放熱特性を良好なものとし、蒸発部4582から離間した側に位置付けられる凝縮部4583,4584の温度を低減できる。すなわち、ヒートパイプ458において、蒸発部4582および凝縮部4583,4584間の温度差を大きく設定でき、管内部における熱の移動量を増加させることができる。
したがって、光変調装置451を効果的に冷却でき、光変調装置451の温度上昇を抑制して光変調装置451(液晶パネル4511)の熱劣化を効果的に防止できる。すなわち、プロジェクタ1からの投影画像を良好に維持できるとともに、長寿命化が図れる。
また、フィン状部4585は、ヒートパイプ458の外面をフィン状に形成した構成であるので、例えば、フィン状部をヒートパイプとは別体で構成した場合と比較して、ヒートパイプ458における管内部を移動する熱をフィン状部4585に良好に伝達させ、フィン状部4585を介して良好に放熱させることができる。
さらに、本実施形態では、ヒートパイプ458は、基端部458Aおよび一対の延出部458B,458Cを有する平面視コ字状に形成され、一対の延出部458B,458C(各パイプ側接続部4581B,4581C)にて光変調装置451における各光学素子側接続部4512C,4512Dにそれぞれ熱伝達可能に接続する。このことにより、例えば、光変調装置451の各側端部のうちいずれか1つの側端部にのみヒートパイプが熱伝達可能に接続する構成と比較して、ヒートパイプ458において、管内部での冷媒の還流経路を、各延出部458B,458Cの一部の各蒸発部4582と、各蒸発部4582から離間した側の各凝縮部4583,4584との間での複数の経路(本実施形態では、4経路)とすることができ、管内部における熱の移動量を増加させることができる。また、光変調装置451を効果的に冷却するために、例えば、2つのヒートパイプを光変調装置451の各光学素子側接続部4512C,4512Dにそれぞれ熱伝達可能に接続する構成が考えられるが、本実施形態の構成では、1つのヒートパイプ458にて光変調装置451を効果的に冷却できるため、光学装置本体45Aの構造を簡素化し、光学装置本体45Aのコスト低減が図れ、ひいては、プロジェクタ1のコスト低減が図れる。
また、本実施形態では、ヒートパイプ458の毛細管構造は、焼結型ウィックで構成されている。このことにより、冷媒の移動に重力を利用する必要がなく、凝縮部4583,4584および蒸発部4582の配設位置が限定されない。このため、例えば、プロジェクタ1において、正置き姿勢、天吊り姿勢、投影画像の位置を調整するための傾斜させた状態等のあらゆるプロジェクタ1の姿勢状態に対応し、ヒートパイプ458内の熱移動が良好に実施され、上述した光変調装置451を効果的に冷却でき、光変調装置451の温度上昇を抑制して光変調装置451の熱劣化を効果的に抑制できるという効果を好適に図れる。
また、ヒートパイプ458の毛細管構造が焼結型ウィックで構成されているので、他のウィック(極細線型ウィック、金属メッシュ型ウィック、グルーブ型ウィック等)と比較して、蒸発部4582と凝縮部4583,4584との熱抵抗を十分に低いものとするとともに、ウィック自体の熱伝導性が良好であるため冷媒に熱を良好に伝達させることができ、ヒートパイプ458内の熱移動をより素早く行い、光変調装置451の冷却効率をより向上させることができる。
さらに、光変調装置451およびヒートパイプ458は、互いに接続する各接続部(光学素子側接続部4512C,4512Dおよびパイプ側接続部4581B,4581C)が面接触する形状を有している。このことにより、光変調装置451およびヒートパイプ458間の接触面積を大きくでき、光変調装置451からヒートパイプ458への熱伝達特性を良好なものとすることができる。
また、本実施形態では、ヒートパイプ458の外面に形成されたパイプ側接続部4581B,4581Cは、光変調装置451の外面(光学素子側接続部4512C,4512D)の形状に合致するようにプレス加工により形成されている。このことにより、例えばヒートパイプ(例えば、断面視円形状のヒートパイプ)の外面をパイプ側接続部としヒートパイプの外面の形状に合致するように光学素子側接続部を形成する構成と比較して、ヒートパイプ458にプレス加工を施すだけで光変調装置451およびヒートパイプ458の各接続部(光学素子側接続部4512C,4512Dおよびパイプ側接続部4581B,4581C)が面接触する構造を実現でき、簡単な構成で、上述した光変調装置451を効果的に冷却でき、光変調装置451の温度上昇を抑制して光変調装置451の熱劣化を効果的に防止できるという効果を好適に図れる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図6は、第2実施形態におけるヒートパイプ558の構造、およびヒートパイプ558と光変調装置451との接続構造を示す斜視図である。なお、図6では、説明の便宜上、光変調装置451から射出される光束の光軸をZ軸とし、該Z軸に直交する2軸をX軸(水平軸)およびY軸(鉛直軸)とする。
本実施形態は、前記第1実施形態に対して、図6に示すように、フィン状部5585がヒートパイプ558とは別体で構成され、ヒートパイプ558の外面に取付けられている点が異なるのみである。その他の構成は、前記第1実施形態と同様のものである。
図7は、ヒートパイプ558およびフィン状部5585の接続構造を示す分解斜視図である。なお、図7では、説明の便宜上、図6と同様に、光変調装置451から射出される光束の光軸をZ軸とし、該Z軸に直交する2軸をX軸(水平軸)およびY軸(鉛直軸)とする。
ヒートパイプ558は、前記第1実施形態で説明したヒートパイプ458と同様の機能および略同様の形状を有するヒートパイプであり、図6または図7に示すように、プレス加工が施されることで、ヒートパイプ458の基端部458A、および一対の延出部458B,458C(パイプ側接続部4581B,4581Cを含む)と同様の、基端部558A(図7)、および一対の延出部558B,558C(パイプ側接続部5581B,5581Cを含む)を有する。
ここで、ヒートパイプ558は、プレス加工が施されることで、図7に示すように、基端部558AのZ軸方向両端面がXY平面に平行する平坦状となる断面視略楕円形状に形成されている。そして、ヒートパイプ558において、基端部558AにおけるZ軸方向両端面558A1,558A2がフィン状部5585に熱伝達可能に接続するフィン接続部となる。
フィン状部5585は、熱伝導性を有する材料、例えばアルミニウム等の金属材料から構成され、図6または図7に示すように、ヒートパイプ558の基端部558Aにおける各フィン接続部558A1,558A2にそれぞれ熱伝達可能に接続する2体で構成されている。これらフィン状部5585は、図6または図7に示すように、板体5585Aと、複数のフィン5585Bとが一体的に形成されてそれぞれ構成されている。
板体5585Aは、平面視略矩形形状を有する板体である。より具体的に、この板体5585Aは、図6または図7に示すように、光変調装置451の−Y軸方向端部の外形形状に対応して、すなわち、光変調装置451における凹部4512A3の形状に対応して、+Y軸方向端縁におけるX軸方向略中央部分が+Y軸方向に向けて突出している。
複数のフィン5585Bは、図6または図7に示すように、板体5585AにおけるZ軸方向端面のうち一方の端面に形成されている。より具体的に、複数のフィン5585Bは、図6または図7に示すように、それぞれ板状に形成され、板面がYZ平面に平行し、X軸方向に並列するように板体5585Aの+Y軸方向端縁から−Y軸方向端縁にかけて延出形成されている。
そして、各フィン状部5585は、複数のフィン5585Bが形成された端面とは反対側の端面がヒートパイプ558の各フィン接続部558A1,558A2にそれぞれ熱伝達可能に接続する。なお、各フィン状部5585およびヒートパイプ558の接続構造としては、例えば、各フィン接続部558A1,558A2と各フィン状部5585とを半田等により接続する構成、溶接して接続する構成、あるいは、熱伝導性を有する接着剤により接着固定する構成等を採用しても構わない。また、各フィン状部5585が接続されたヒートパイプ558、および光変調装置451を接続した状態(前記第1実施形態で説明したヒートパイプ458および光変調装置451の接続構造と同様)では、図6に示すように、各フィン状部5585の+Y軸方向端縁が光変調装置451の−Y軸方向端部に倣った状態で配設される。
次に、光束の照射による液晶パネル4511に生じた熱の放熱構造を説明する。
なお、第2実施形態における放熱構造は、前記第1実施形態で説明した放熱構造と同様のものである。すなわち、液晶パネル4511に生じた熱は、図6の矢印R2に示すように、液晶パネル4511〜保持枠4512〜ヒートパイプ558の熱伝達経路を辿り、ヒートパイプ558における蒸発部4582から凝縮部4583,4584(図7)への熱移動によって、凝縮部4583から外部に放熱されるとともに、凝縮部4584からフィン状部5585を介して外部に放熱される。
上述した第2実施形態においては、前記第1実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、フィン状部5585は、ヒートパイプ558とは別体で構成されている。このことにより、前記第1実施形態で説明した構造(フィン状部4585の構成としてヒートパイプ458の外面をフィン状に形成した構造)と比較して、フィン状部5585の形状が制限されず種々の形状に形成でき、フィン状部5585の設計の自由度を向上できる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第1実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図8は、第3実施形態におけるヒートパイプ658の構造、およびヒートパイプ658と光変調装置451との接続構造を示す斜視図である。なお、図8では、説明の便宜上、光変調装置451から射出される光束の光軸をZ軸とし、該Z軸に直交する2軸をX軸(水平軸)およびY軸(鉛直軸)とする。
本実施形態では、前記第1実施形態に対して、図8に示すように、ヒートパイプ658の構造が異なるのみである。その他の構成は、前記第1実施形態と同様のものである。
ヒートパイプ658は、前記第1実施形態で説明したヒートパイプ458と同様の機能を有するヒートパイプであり、図8に示すように、Y軸方向に延出する平面視I字形状を有し、断面略円形状を有するように形成されている。また、ヒートパイプ658は、図8に示すように、Y軸方向の長さ寸法が光変調装置451のY軸方向の外形寸法よりも長くなるように形成されている。そして、このヒートパイプ658は、図8に示すように、その外面が光変調装置451における各光学素子側接続部4512C,4512Dにそれぞれ熱伝達可能に接続する。すなわち、図8に示すように、ヒートパイプ658において、光学素子側接続部4512C,4512Dに熱伝達可能に接続する外面の一部6581がパイプ側接続部となる。
なお、ヒートパイプ658および光変調装置451の接続構造としては、前記第1実施形態と同様に、例えば、光学素子側接続部4512C,4512Dとパイプ側接続部6581とを半田等により接続する構成、溶接して接続する構成、あるいは、熱伝導性を有する接着剤により接着固定する構成等が採用できる。
そして、本実施形態では、ヒートパイプ658は、光学装置本体45A全体で、光変調装置451(各光学素子側接続部4512C,4512D)の数に応じて、6本用いられている(図9参照)。
図9は、フィン状部6585の延出方向を説明するための図である。
このヒートパイプ658において、その外面には、図8に示すように、パイプ側接続部6581に略対向する位置にパイプ側接続部6581から離間する方向に延出するフィン状部6585が取付けられている。
このフィン状部6585は、熱伝導性を有する材料、例えばアルミニウム等の金属材料から構成され、図8に示すように、Y軸方向の長さ寸法がヒートパイプ658のY軸方向の長さ寸法と略同一となる平面視矩形板状に形成されている。そして、このフィン状部6585は、図8に示すように、Y軸方向に沿う一方の側端部がヒートパイプ658におけるパイプ側接続部6581に略対向する位置に熱伝達可能に接続する。なお、フィン状部6585およびヒートパイプ658の接続構造としては、例えば、フィン状部6585とヒートパイプ658とを半田等により接続する構成、溶接して接続する構成、あるいは、熱伝導性を有する接着剤により接着固定する構成等を採用できる。
ここで、フィン状部6585は、図9に示すように、光学装置本体45Aを一体化した状態で、クロスダイクロイックプリズム455の平面視矩形状における対角方向に延出するようにヒートパイプ658に取付けられている。
次に、光束の照射による液晶パネル4511に生じた熱の放熱構造を説明する。
なお、第3実施形態における放熱構造は、前記第1実施形態で説明した放熱構造と略同様であり、異なる点は、以下の通りである。
本実施形態では、1つの光変調装置451に対して平面視I字形状のヒートパイプ658を2つ用いているため、各ヒートパイプ658は、図8に示すように、Y軸方向略中央部分が蒸発部6582としてそれぞれ機能し、低温側(各蒸発部6582から離間した側)であるY軸方向両端部側が凝縮部6583A,6583Bとして機能する。
そして、液晶パネル4511に生じた熱は、図8の矢印R3に示すように、液晶パネル4511〜保持枠4512〜各ヒートパイプ658の熱伝達経路を辿り、各ヒートパイプ658における蒸発部6582から凝縮部6583A,6583Bへの熱移動によって、凝縮部6583A,6583Bからフィン状部6585を介して外部に放熱される。また、フィン状部6585は、ヒートパイプ658の外面において、パイプ側接続部6581に略対向する位置に接続しているため、パイプ側接続部6581に伝達された熱の一部を図8の矢印R3に示すように凝縮部6583A,6583B側に向けて伝達し、外部に放熱する。
上述した第3実施形態においては、前記第1実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、ヒートパイプ658は、平面視I字形状を有しているので、ヒートパイプ658を屈曲させる等の加工を施す必要がなく、簡易な構造を有するヒートパイプ658にて光変調装置451を効果的に冷却できる。
また、ヒートパイプ658は、平面視I字形状を有しているので、長さ寸法(Y軸方向の長さ寸法)を光変調装置451のY軸方向の外形寸法よりも若干長い寸法とし、光変調装置451の光学素子側接続部4512C,4512Dに接続することで、光変調装置451にヒートパイプ658を取り付けた状態であっても、光学装置本体45Aのサイズを大きくすることがなく、光学装置本体45Aをコンパクトに纏め、光学装置本体45Aの小型化が図れる。
さらに、ヒートパイプ658の外面には、パイプ側接続部6581に対向する位置に、パイプ側接続部6581から離間する方向に延出し、ヒートパイプ658のY軸方向の長さ寸法と略同一となるY軸方向の長さ寸法を有するフィン状部6585が取付けられている。このことにより、ヒートパイプ658において、放熱面積を十分に確保でき、蒸発部6582および凝縮部6583A,6583B間の温度差を大きく設定して管内部における熱の移動量を増加させることができる。
また、フィン状部6585は、光学装置本体45Aを一体化した状態で、クロスダイクロイックプリズム455の平面視矩形状における対角方向に延出するようにヒートパイプ658に取付けられている。このことにより、光学装置本体45Aを一体化した状態で、各ヒートパイプ658に取り付けられた各フィン状部6585が機械的に干渉することがないので、各フィン状部6585をより大きく形成することが可能となる。このため、ヒートパイプ658において、放熱面積をより増加させることができ、蒸発部6582および凝縮部6583A,6583B間の温度差をさらに一層大きく設定でき、管内部における熱の移動量をさらに一層増加させることができる。したがって、光学装置本体45Aをコンパクトに纏めつつ、各光変調装置451を効果的に冷却できる。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第3実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図10は、第4実施形態におけるヒートパイプ758の構造、およびヒートパイプ758と光変調装置451との接続構造を示す斜視図である。なお、図10では、説明の便宜上、光変調装置451から射出される光束の光軸をZ軸とし、該Z軸に直交する2軸をX軸(水平軸)およびY軸(鉛直軸)とする。
本実施形態では、前記第3実施形態に対して、図10に示すように、ヒートパイプ758の構造が異なるのみである。その他の構成は、前記第3実施形態と同様のものである。
ヒートパイプ758は、前記第3実施形態で説明したヒートパイプ658と同様の機能および同様の断面形状(断面視円形状)を有するヒートパイプであり、図10に示すように、図8に示す各ヒートパイプ658の−Y軸方向端部間が互いに接続し平面視コ字形状を有している点が異なるのみである。
このヒートパイプ758は、プレス加工が施されることで、図10に示すように、光変調装置451の外形形状に対応して光変調装置451の−Y軸方向側端面に沿って延出する基端部758A、および光変調装置451のX軸方向両側端面に沿って延出する一対の延出部758B,758Cを有する平面視コ字形状となるように屈曲形成されている。また、ヒートパイプ758は、図10に示すように、一対の延出部758B,758Cの離間寸法(X軸方向の離間寸法)が光変調装置451におけるX軸方向の外形寸法と略同一となるように形成されているとともに、一対の延出部758B,758Cの延出方向(Y軸方向)の長さ寸法が光変調装置451におけるY軸方向の外形寸法よりも長くなるように形成されている。そして、このヒートパイプ758は、図10に示すように、一対の延出部758B,758Cにおける互いに対向する各外面が光変調装置451における各光学素子側接続部4512C,4512Dにそれぞれ熱伝達可能に接続する。すなわち、図10に示すように、ヒートパイプ758において、光学素子側接続部4512C,4512Dに熱伝達可能に接続する一対の延出部758B,758Cの各外面の一部7581B,7581Cがパイプ側接続部となる。
なお、ヒートパイプ758および光変調装置451の接続構造としては、前記第3実施形態と同様に、例えば、光学素子側接続部4512C,4512Dとパイプ側接続部7581B,7581Cとを半田等により接続する構成、溶接して接続する構成、あるいは、熱伝導性を有する接着剤により接着固定する構成等が採用できる。
そして、以上の構成により、本実施形態では、ヒートパイプ758は、光学装置本体45A全体で、光変調装置451の数に応じて、3本用いられている。
また、このヒートパイプ758において、一対の延出部758B,758Cの外面には、図10に示すように、前記第3実施形態と同様に、フィン状部6585がそれぞれ取付けられている。なお、各フィン状部6585は、前記第3実施形態と同様に、クロスダイクロイックプリズム45の平面視矩形状における対角方向へ延出している。
次に、光束の照射による液晶パネル4511に生じた熱の放熱構造を説明する。
なお、第4実施形態における放熱構造は、前記第3実施形態で説明した放熱構造と略同様であり、異なる点は、以下の通りである。
本実施形態では、ヒートパイプ758は、上述したように、前記第3実施形態で説明した各ヒートパイプ658の−Y軸方向端部間が互いに接続し平面視コ字形状を有しているため、図10に示すように、一対の延出部758B,758CのY軸方向略中央部分が蒸発部7582として機能し、低温側(各蒸発部7582から離間した側)である一対の延出部758B,758CにおけるY軸方向両端部側、および基端部758Aが凝縮部7583A,7583B,7584として機能する。
そして、液晶パネル4511に生じた熱は、図10の矢印R4に示すように、液晶パネル4511〜保持枠4512〜ヒートパイプ758の熱伝達経路を辿り、ヒートパイプ758における蒸発部7582から凝縮部7583A,7583B,7584への熱移動によって、凝縮部7583A,7583Bから各フィン状部6585を介して外部に放熱されるとともに、凝縮部7584から外部に放熱される。また、各フィン状部6585は、前記第3実施形態と同様に、ヒートパイプ758の外面において、パイプ側接続部7581B,7581Cに略対向する位置にそれぞれ形成されているため、パイプ側接続部7581B,7581Cに伝達された熱の一部を図10の矢印R4に示すように凝縮部7583A,7583B側に向けて伝達し、外部に放熱する。
上述した第4実施形態においては、前記第3実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、ヒートパイプ758は、前記第3実施形態で説明した各ヒートパイプ658の−Y軸方向端部間が互いに接続し基端部758Aおよび一対の延出部758B,758Cを有する平面視コ字状に形成されている。このことにより、ヒートパイプ758において、前記第3実施形態で説明した2つのヒートパイプ658における各蒸発部6582および各凝縮部6583A,6583Bに対応した各蒸発部7582および各凝縮部7583A,7583Bの他、凝縮部7584を設けることができる。すなわち、ヒートパイプ758においては、前記第3実施形態で説明したヒートパイプ658と比較して、凝縮部の領域を大きくして放熱面積を大きいものとし、蒸発部および凝縮部間の温度差を大きく設定でき、管内部における熱の移動量を増加させることができる。また、前記第3実施形態の構成と比較して、2つのヒートパイプを用いることなく、1つのヒートパイプ758にて光変調装置451を効果的に冷却できるため、光学装置本体45Aの構造を簡素化し、光学装置本体45Aのコスト低減が図れ、ひいては、プロジェクタ1のコスト低減が図れる。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第3実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図11は、第5実施形態におけるヒートパイプ858の構造、およびヒートパイプ858と光変調装置451との接続構造を示す斜視図である。なお、図11では、説明の便宜上、光変調装置451から射出される光束の光軸をZ軸とし、該Z軸に直交する2軸をX軸(水平軸)およびY軸(鉛直軸)とする。
本実施形態では、前記第3実施形態に対して、図10に示すように、ヒートパイプ858の構造が異なるのみである。その他の構成は、前記第3実施形態と同様のものである。
ヒートパイプ858は、前記第3実施形態で説明したヒートパイプ658と同様の機能および同様の断面形状(断面視円形状)を有するヒートパイプであり、図11に示すように、図8に示す各ヒートパイプ658の−Y軸方向端部がさらに屈曲して延出した平面視コ字形状を有している点が異なるのみである。
このヒートパイプ858は、プレス加工が施されることで、図11に示すように、XZ平面に沿って所定方向に延出する基端部858A、および基端部858Aの両端部分から+Y軸方向に沿って延出する一対の延出部858B,858Cを有する平面視コ字形状となるように屈曲形成されている。また、ヒートパイプ858は、図11に示すように、一対の延出部758B,758Cの延出方向(Y軸方向)の長さ寸法が光変調装置451におけるY軸方向の外形寸法よりも長くなるように形成されている。そして、各ヒートパイプ858は、図11に示すように、一対の延出部858B,858Cのうち一方の延出部858Bにおけるコ字状外側部分の各外面が光変調装置451における各光学素子側接続部4512C,4512Dにそれぞれ熱伝達可能に接続する。すなわち、図11に示すように、ヒートパイプ858において、光学素子側接続部4512C,4512Dに熱伝達可能に接続する延出部858Bの外面の一部8581がパイプ側接続部となる。
なお、ヒートパイプ858および光変調装置451の接続構造としては、前記第3実施形態と同様に、例えば、光学素子側接続部4512C,4512Dとパイプ側接続部8581とを半田等により接続する構成、溶接して接続する構成、あるいは、熱伝導性を有する接着剤により接着固定する構成等が採用できる。
そして、以上の構成により、本実施形態では、ヒートパイプ858は、光学装置本体45A全体で、前記第3実施形態と同様に、6本用いられている。
図12は、ヒートパイプ858における基端部858A、およびフィン状部8585の延出方向を説明するための図である。
このヒートパイプ858において、その外面には、図11に示すように、フィン状部8585が取付けられている。このフィン状部8585は、ヒートパイプ858におけるコ字状内側部分の外面に取付けられた第1フィン状部8585Aと、ヒートパイプ858におけるコ字状外側部分の外面に取付けられた第2フィン状部8585Bとで構成される。
第1フィン状部8585Aは、前記第3実施形態で説明したフィン状部6585と同一の材料、および略同一の形状を有し、図11に示すように、Y軸方向に沿う一方の側端部がヒートパイプ858におけるパイプ側接続部8581に略対向する位置に熱伝達可能に接続する。また、第1フィン状部8585Aは、図11に示すように、各側端部がヒートパイプ858における基端部858Aおよび延出部858Cのコ字状内側部分の外面にも熱伝達可能に接続し、ヒートパイプ858のコ字状内側部分を閉塞するように取付けられている。なお、放熱板8586およびヒートパイプ658の接続構造としては、前記第3実施形態で説明したフィン状部6585およびヒートパイプ658の接続構造と同一の接続構造を採用できる。
第2フィン状部8585Bは、上述した第1フィン状部8585Aと同一の材料、および略同一の形状を有し、図11に示すように、ヒートパイプ858の基端部858Aの延出方向と同一方向に延出するように、Y軸方向に沿う一方の側端部がヒートパイプ858の延出部858Cにおけるコ字状外側部分の外面に熱伝達可能に接続する。なお、フィン状部8585およびヒートパイプ658の接続構造としては、上述した第1フィン状部8585Aおよびヒートパイプ858の接続構造と同一の接続構造を採用できる。
そして、以上説明したヒートパイプ858の基端部858A、各フィン状部8585A,8585Bは、図12に示すように、光学装置本体45Aを一体化した状態で、クロスダイクロイックプリズム455の平面視矩形状における対角方向に延出するように光変調装置451に取付けられている。
次に、光束の照射による液晶パネル4511に生じた熱の放熱構造を説明する。
なお、第5実施形態における放熱構造は、前記第3実施形態で説明した放熱構造と略同様であり、異なる点は、以下の通りである。
本実施形態では、ヒートパイプ858は、上述したように、前記第3実施形態で説明したヒートパイプ658の−Y軸方向端部がさらに屈曲して延出した平面視コ字形状を有し、一対の延出部858B,858Cのうち一方の延出部858Bにおけるコ字状外側部分の外面が光変調装置451に熱伝達可能に接続しているため、図11に示すように、延出部858BのY軸方向略中央部分が蒸発部8582として機能し、低温側(蒸発部8582から離間した側)である延出部858BにおけるY軸方向両端部側、基端部858A、および延出部858Cが凝縮部8583A,8583B,8584A,8584Bとして機能する。
そして、液晶パネル4511に生じた熱は、図11の矢印R5に示すように、液晶パネル4511〜保持枠4512〜ヒートパイプ858の熱伝達経路を辿り、ヒートパイプ858における蒸発部8582から凝縮部8583A,8583B,8584A,8584Bへの熱移動によって、凝縮部8583A,8583B,8584Aから第1フィン状部8585Aを介して外部に放熱されるとともに、凝縮部8584Bから第2フィン状部8585Bを介して外部に放熱される。また、第1フィン状部8585Aは、前記第3実施形態と同様に、ヒートパイプ858の外面において、パイプ側接続部8581に略対向する位置にそれぞれ形成されているため、パイプ側接続部8581に伝達された熱の一部を図11の矢印R5に示すように、凝縮部8583A,8583B,8584A,8584B側に向けて伝達し、外部に放熱する。
上述した第5実施形態においては、前記第3実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、ヒートパイプ858は、基端部858Aおよび一対の延出部858B,858Cを有する平面視コ字状に形成され、一対の延出部858B,858Cのうち延出部858Bのコ字状外側部分の外面(パイプ側接続部8581)にて光変調装置451に熱伝達可能に接続する。このことにより、光変調装置451の各側端部のうちY軸方向に沿うX軸方向両側端部にヒートパイプ858を接続することで、光学装置本体45Aが搭載されるプロジェクタ1において、ヒートパイプ858によりY軸方向の長さ寸法(厚み寸法)が大きくなることがない。また、光学装置本体45Aをプロジェクタ1内部に配設する際に、プロジェクタ1内部の各部材の隙間にヒートパイプ858を容易に位置付けることができ、プロジェクタ1の大型化を回避できる。さらに、ヒートパイプ858を上述した形状とし上述したように光変調装置451に接続することで、プロジェクタ1の大型化を回避しつつ、ヒートパイプ858の長さを長く設定できるので、ヒートパイプ858において、放熱面積をさらに増加させることができ、蒸発部8582および凝縮部8583A,8583B,8584A,8584B間の温度差をより大きく設定でき、管内部における熱の移動量をより増加させることができる。
また、ヒートパイプ858には、コ字状内側部分の外面、および延出部858Cのコ字状外側部分の外側部分の外面にフィン状部8585が取り付けられているので、フィン状部8585による光学装置本体45Aのサイズアップを抑制しつつ、放熱面積を十分に確保できる。
[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第5実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図13は、第6実施形態におけるヒートパイプ958の構造、およびヒートパイプ958と光変調装置451との接続構造を示す斜視図である。なお、図13では、説明の便宜上、光変調装置451から射出される光束の光軸をZ軸とし、該Z軸に直交する2軸をX軸(水平軸)およびY軸(鉛直軸)とする。
本実施形態では、前記第5実施形態に対して、図13に示すように、ヒートパイプ958の構造が異なるのみである。その他の構成は、前記第5実施形態と同様のものである。
ヒートパイプ958は、前記第5実施形態で説明したヒートパイプ858と同様の機能および同様の断面形状(断面視円形状)を有するヒートパイプであり、図13に示すように、図11に示す各ヒートパイプ858における各延出部858Bの+Y軸方向端部間が互いに接続する形状を有している点が異なるのみである。
このヒートパイプ958は、プレス加工が施されることで、図13に示すように、光変調装置451の外形形状に対応して光変調装置451の+Y軸方向側端面に沿って延出する基端部958A、および光変調装置451のX軸方向両側端面に沿って延出する一対の延出部958B,958Cを有する平面視コ字形状となるように屈曲形成されている。また、ヒートパイプ958は、プレス加工が施されることで、前記第5実施形態で説明したヒートパイプ858と同様の形状となるように、一対の延出部958B,958Cの−Y軸方向端部がさらに屈曲形成された屈曲形成部958D,958Eを有する。さらに、ヒートパイプ958は、図13に示すように、一対の延出部958B,958Cの離間寸法(X軸方向の離間寸法)が光変調装置451におけるX軸方向の外形寸法と略同一となるように形成されている。そして、このヒートパイプ958は、図13に示すように、一対の延出部958B,958Cにおける互いに対向する各外面が光変調装置451における各光学素子側接続部4512C,4512Dにそれぞれ熱伝達可能に接続する。すなわち、図13に示すように、ヒートパイプ958において、光学素子側接続部4512C,4512Dに熱伝達可能に接続する一対の延出部958B,958Cの各外面の一部9581B,9581Cがパイプ側接続部となる。
なお、ヒートパイプ958および光変調装置451の接続構造としては、前記第5実施形態と同様に、例えば、光学素子側接続部4512C,4512Dとパイプ側接続部9581B,9581Cとを半田等により接続する構成、溶接して接続する構成、あるいは、熱伝導性を有する接着剤により接着固定する構成等が採用できる。
そして、以上の構成により、本実施形態では、ヒートパイプ958は、光学装置本体45A全体で、光変調装置451の数に応じて、3本用いられている。
また、このヒートパイプ958において、延出部958Bおよび屈曲形成部958D(前記第5実施形態で説明したヒートパイプ858に対応)と、延出部958Cおよび屈曲形成部958E(前記第5実施形態で説明したヒートパイプ858に対応)とには、図13に示すように、前記第5実施形態と同様に、フィン状部8585(第1フィン状部8585A、第2フィン状部8585B)が取付けられている。
次に、光束の照射による液晶パネル4511に生じた熱の放熱構造を説明する。
なお、第6実施形態における放熱構造は、前記第5実施形態で説明した放熱構造と略同様であり、異なる点は、以下の通りである。
本実施形態では、ヒートパイプ958は、上述したように、前記第5実施形態で説明した各ヒートパイプ858における各延出部858Bの+Y軸方向端部間が互いに接続した形状を有しているため、図13に示すように、一対の延出部958B,958CのY軸方向略中央部分が蒸発部9582として機能し、低温側(各蒸発部9582から離間した側)である一対の延出部958B,958CのY軸方向両端部側、基端部958A、および各屈曲形成部958D,958E(前記第5実施形態で説明した基端部858Aおよび延出部858Cに対応)が凝縮部9583A,9583B,9583C,9584A,9584Bとして機能する。
そして、液晶パネル4511に生じた熱は、図13の矢印R6に示すように、液晶パネル4511〜保持枠4512〜ヒートパイプ958の熱伝達経路を辿り、ヒートパイプ958における蒸発部9582から凝縮部9583A,9583B,9583C,9584A,9584Bへの熱移動によって、凝縮部9583A,9583Bから各放熱板8586を介して外部に放熱され、凝縮部9583Cから外部に放熱され、凝縮部9584A,9584Bから各フィン状部8585や各放熱板8586を介して外部に放熱される。また、各放熱板8586は、前記第5実施形態と同様に、ヒートパイプ958の外面において、パイプ側接続部9581B,9581Cに略対向する位置にそれぞれ形成されているため、各パイプ側接続部9581B,9581Cに伝達された熱の一部を図13の矢印R6に示すように、凝縮部9583A,9583B,9584A,9584B側に向けて伝達し、外部に放熱する。
上述した第6実施形態においては、前記第5実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、ヒートパイプ958は、前記第5実施形態で説明した各ヒートパイプ858における各延出部858Bの+Y軸方向端部間が互いに接続し基端部958A、一対の延出部958B,958C、および屈曲形成部958D,958Eを有する形状で構成されている。このことにより、ヒートパイプ958において、前記第5実施形態で説明した2つのヒートパイプ858における各蒸発部8582および各凝縮部8583,8584に対応した各蒸発部9582および各凝縮部9583A,9583B,9584A,9584Bの他、凝縮部9583Cを設けることができる。すなわち、ヒートパイプ958においては、前記第5実施形態で説明したヒートパイプ858と比較して、凝縮部の領域を大きくして放熱面積を大きいものとし、蒸発部および凝縮部間の温度差を大きく設定でき、管内部における熱の移動量を増加させることができる。また、前記第5実施形態の構成と比較して、2つのヒートパイプを用いることなく、1つのヒートパイプ958にて光変調装置451を効果的に冷却できるため、光学装置本体45Aの構造を簡素化し、光学装置本体45Aのコスト低減が図れる。
[第7実施形態]
次に、本発明の第7実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第5実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図14は、第7実施形態におけるヒートパイプ1058の構造、およびヒートパイプ1058と光変調装置451との接続構造を示す斜視図である。なお、図14では、説明の便宜上、光変調装置451から射出される光束の光軸をZ軸とし、該Z軸に直交する2軸をX軸(水平軸)およびY軸(鉛直軸)とする。
本実施形態では、前記第5実施形態に対して、図14に示すように、ヒートパイプ1058の構造が異なるのみである。その他の構成は、前記第5実施形態と同様のものである。
ヒートパイプ1058は、前記第5実施形態で説明したヒートパイプ858と同様の機能および同様の断面形状(断面視円形状)を有するヒートパイプであり、図14に示すように、図11に示すヒートパイプ858における一対の延出部858B,858Cの+Y軸方向端部間が互いに接続する環形状を有している点が異なるのみである。
このヒートパイプ1058は、プレス加工が施されることで、図14に示すように、平面視矩形状の環形状となるように屈曲形成されている。また、ヒートパイプ1058は、図14に示すように、環状内側部分のY軸方向の長さ寸法が光変調装置451におけるY軸方向の外形寸法よりも長くなるように形成されている。そして、このヒートパイプ1058は、図14に示すように、Y軸方向に延出する一対の部位のうち一方の部位1058B(前記第5実施形態で説明した延出部858Bに対応)における環状外側部分の外面が光変調装置451における各光学素子側接続部4512C,4512Dに熱伝達可能に接続する。すなわち、図14に示すように、ヒートパイプ1058において、光学素子側接続部4512C,4512Dに熱伝達可能に接続する部位1058Bの外面の一部10581がパイプ側接続部となる。
なお、ヒートパイプ1058および光変調装置451の接続構造としては、前記第5実施形態と同様に、例えば、光学素子側接続部4512C,4512Dとパイプ側接続部10581とを半田等により接続する構成、溶接して接続する構成、あるいは、熱伝導性を有する接着剤により接着固定する構成等が採用できる。
また、このヒートパイプ1058において、環状内側部分の外面、およびY軸方向に延出する一対の部位のうち他方の部位1058C(前記第5実施形態で説明した延出部858Cに対応)における環状外側部分の外面には、図14に示すように、前記第5実施形態と同様に、フィン状部8585(第1フィン状部8585A、第2フィン状部8585B)が取付けられている。
なお、第1フィン状部8585Aは、ヒートパイプ1058におけるY軸方向に延出する各部位1058B,1058C、およびXY平面に沿って延出する一対の部位1058A(前記第5実施形態で説明した基端部858Aに対応)および部位1058Dにおける環状内側部分の外面にそれぞれ熱伝達可能に接続するものである。
次に、光束の照射による液晶パネル4511に生じた熱の放熱構造を説明する。
なお、第7実施形態における放熱構造は、前記第5実施形態で説明した放熱構造と略同様であり、異なる点は、以下の通りである。
本実施形態では、ヒートパイプ1058は、上述したように、前記第5実施形態で説明したヒートパイプ858における一対の延出部858B,858Cの+Y軸方向端部間が互いに接続した環形状を有しているため、図14に示すように、Y軸方向に延出する一方の部位1058BのY軸方向略中央部分が蒸発部10582として機能し、低温側(蒸発部10582から離間した側)である部位1058BにおけるY軸方向両端部側、および各部位1058A,1058C,1058Dが凝縮部10583A,10583B,10584A,10584B,10584Cとして機能する。
そして、液晶パネル4511に生じた熱は、図11の矢印R7に示すように、液晶パネル4511〜保持枠4512〜ヒートパイプ1058の熱伝達経路を辿り、ヒートパイプ1058における蒸発部10582から凝縮部10583A,10583B,10584A,10584B,10584Cへの熱移動によって、凝縮部10583A,10583B,10584A,10584Cから第1フィン状部8585Aを介して外部に放熱されるとともに、凝縮部10584Bから第2フィン状部8585Bを介して外部に放熱される。また、第1フィン状部8585Aは、前記第5実施形態と同様に、ヒートパイプ1058の外面において、パイプ側接続部10581に略対向する位置にそれぞれ形成されているため、パイプ側接続部10581に伝達された熱の一部を図14の矢印R7に示すように、凝縮部10583A,10583B,10584A,10584B,10584C側に向けて伝達し、外部に放熱する。
上述した第7実施形態においては、前記第5実施形態と同様の効果の他、以下の効果がある。
本実施形態では、ヒートパイプ1058は、前記第5実施形態で説明したヒートパイプ858における一対の延出部858B,858Cの+Y軸方向端部間が互いに接続した環形状を有している。このことにより、ヒートパイプ1058において、管内部での冷媒の還流経路を、蒸発部10582および凝縮部10584Bとの間で2経路とすることができ、管内部における熱の移動量をさらに増加させることができる。
また、ヒートパイプ1058には、環状内側部分の外面、および部位1058Cの環状外側部分の外面にフィン状部8585が取付けられているので、フィン状部8585による光学装置本体45Aのサイズアップを抑制しつつ、放熱面積を十分に確保できる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態において、フィン状部4585,5585,6585,8585の形成位置は、前記各実施形態で説明した形成位置に限らず、ヒートパイプの外面であれば、いずれの位置でも構わない。
前記各実施形態では、ヒートパイプ458,558,658,758,858,958,1058を用いて、光変調装置451を冷却する構成を説明したが、これに限らず、その他の光学素子、例えば、偏光変換素子423、入射側偏光板452、射出側偏光板454等を冷却するように構成しても構わない。
前記第3実施形態ないし前記第7実施形態では、ヒートパイプ658,758,858,958,1058は、断面視円形状を有していたが、これに限らず、前記第1実施形態および前記第2実施形態で説明したように、プレス加工により断面形状を変更し、パイプ側接続部6581,7581B,7581C,8581,9581B,9581C,10581を平坦状に形成し、光変調装置451に面接触する構成としても構わない。
前記第3実施形態ないし前記第7実施形態では、フィン状部6585,8585は、ヒートパイプ658,758,858,958,1058とは別体で設けられていたが、これに限らず、前記第1実施形態と同様に、ヒートパイプの外面をフィン状に形成した構成としても構わない。
前記第1実施形態、前記第2実施形態、および前記第4実施形態では、ヒートパイプ458,558,758は、平面視コ字形状を有していたが、例えば、コ字状先端部間を互いに接続し前記第7実施形態で説明したヒートパイプ1058と略同様の環形状を有する構成としても構わない。
前記各実施形態では、ヒートパイプ458,558,658,758,858,958,1058は、断面視楕円形状あるいは断面視円形状を有していたが、断面形状は特に限定されず、その他の形状、例えば、断面視矩形形状、断面視三角形状、断面視半円形状を有する構成としても構わない。
図15および図16は、前記第2実施形態の変形例を示す図である。
前記第2実施形態において、フィン状部5585の形状は、前記第2実施形態で説明した形状に限らず、その他の形状を採用しても構わない。
例えば、図15に示すフィン状部5585´を採用しても構わない。より具体的に、フィン状部5585´は、図15に示すように、板状部材をプレス加工(曲げ加工)により、ヒートパイプ558のフィン接続部558A1,558A2を挟むように断面視略コ字形状を有する。そして、フィン状部5585´は、コ字状内側部分の各端面にてフィン接続部558A1,558A2に熱伝達可能に接続する。また、フィン状部5585´は、図15に示すように、コ字状先端部分が光変調装置451の−Y軸方向端部に倣う形状を有する。さらに、フィン状部5585´は、図15に示すように、Z軸方向に交差する端面に、Y軸方向に沿って延出する突条部5585A´が形成されている。
また、例えば、図16に示すフィン状部5585´´を採用しても構わない。より具体的に、フィン状部5585´´は、図16に示すように、2体で構成され、アルミニウム等の金属部材に板金加工を施すことにより、断面視円形状のヒートパイプ558´´の外面に倣うように曲面状に形成されるとともに、ヒートパイプ558´´から離間する側にそれぞれ2つずつのフィン5585A´´が形成されている。そして、各フィン状部5585´´は、曲面状の外面にてヒートパイプ558´´の外面に熱伝達可能に接続し、接続した状態でヒートパイプ558´´の外面を覆う。
前記各実施形態では、光源装置41は、放電発光型の光源装置で構成していたが、これに限らず、レーザダイオード、LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro Luminescence)素子、シリコン発光素子等の各種固体発光素子を採用してもよい。
また、前記各実施形態では、光源装置41を1つのみ用い色分離光学装置43にて3つの色光に分離していたが、色分離光学装置43を省略し、3つの色光をそれぞれ射出する3つの前記固体発光素子を光源装置として構成してもよい。
前記各実施形態では、プロジェクタ1は、液晶パネル4511を3つ備える三板式のプロジェクタで構成していたが、これに限らず、液晶パネルを1つ備える単板式のプロジェクタで構成しても構わない。また、液晶パネルを2つ備えるプロジェクタや、液晶パネルを4つ以上備えるプロジェクタとして構成しても構わない。
前記各実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネルを用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。
前記各実施形態では、光変調素子として液晶パネルを用いていたが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調素子を用いてもよい。この場合は、光束入射側および光束射出側の入射側偏光板452および射出側偏光板454は省略できる。
前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
本発明は、光学素子を効果的に冷却できるため、プレゼンテーションやホームシアタに用いられるプロジェクタとして利用できる。
第1実施形態におけるプロジェクタの概略構成を模式的に示す図。 前記実施形態における光学装置本体の概略構成を示す図。 前記実施形態における光学装置本体の概略構成を示す図。 前記実施形態における光変調装置の概略構成を示す図。 前記実施形態における光変調装置に対するヒートパイプの接続構造を示す斜視図。 第2実施形態におけるヒートパイプの構造、およびヒートパイプと光変調装置との接続構造を示す斜視図。 前記実施形態におけるヒートパイプおよびフィン状部の接続構造を示す分解斜視図。 第3実施形態におけるヒートパイプの構造、およびヒートパイプと光変調装置との接続構造を示す斜視図。 前記実施形態における放熱部材の延出方向を説明するための図。 第4実施形態におけるヒートパイプの構造、およびヒートパイプと光変調装置との接続構造を示す斜視図。 第5実施形態におけるヒートパイプの構造、およびヒートパイプと光変調装置との接続構造を示す斜視図。 前記実施形態における基端部、フィン状部、および放熱板の延出方向を説明するための図。 第6実施形態におけるヒートパイプの構造、およびヒートパイプと光変調装置との接続構造を示す斜視図。 第7実施形態におけるヒートパイプの構造、およびヒートパイプと光変調装置との接続構造を示す斜視図。 前記第2実施形態の変形例を示す図。 前記第2実施形態の変形例を示す図。
符号の説明
1・・・プロジェクタ、3・・・投射レンズ(投射光学装置)、41・・・光源装置、45・・・光学装置、451・・・光変調装置(光学素子)、455・・・クロスダイクロイックプリズム(色合成光学装置)、458,558,658,758,858,958,1058・・・ヒートパイプ、458A,558A,758A,858A,958A・・・基端部、458B,458C,558B,558C,758B,758C,858B,858C,958B,958C・・・延出部、958D,958E・・・屈曲形成部、4585,5585,6585,8585・・・フィン状部、8585A・・・第1フィン状部、8585B・・・第2フィン状部。

Claims (6)

  1. 入射光束を光学的に変換して射出する光学素子と、
    内部に毛細管構造を有する管状に形成されるとともに管内部には冷媒が収容され前記冷媒が管内部を還流することにより熱移動が行われ、外面にて前記光学素子に熱伝達可能に接続して前記光学素子を冷却するヒートパイプとを備え、
    前記ヒートパイプの外面には、放熱用のフィン状部が設けられ
    前記ヒートパイプは、所定方向に延出する基端部と、前記基端部の両端部分から前記基端部の延出方向に略直交して延出する一対の延出部とを有する平面視コ字形状に形成され、前記一対の延出部のうちいずれか一方の延出部のコ字状外側部分の外面にて前記光学素子に熱伝達可能に接続し、
    前記フィン状部は、前記ヒートパイプにおけるコ字状内側部分の外面に設けられ、前記コ字状内側部分を閉塞する第1フィン状部と、前記ヒートパイプにおけるコ字状外側部分の外面に設けられた第2フィン状部とを備えていることを特徴とする光学装置。
  2. 請求項1に記載の光学装置において、
    前記フィン状部は、前記ヒートパイプの外面をフィン状に形成した構成であることを特徴とする光学装置。
  3. 請求項1に記載の光学装置において、
    前記フィン状部は、前記ヒートパイプとは別体で構成され、前記ヒートパイプの外面に熱伝達可能に接続していることを特徴とする光学装置。
  4. 請求項1から請求項のいずれかに記載の光学装置において、
    光束を入射する3つの光束入射側端面、および光束を射出する光束射出側端面を有し、平面視矩形状に形成され、入射した各光束を合成して射出する色合成光学装置を備え、
    前記光学素子は、3つ設けられ、前記色合成光学装置を囲むように前記3つの光束入射側端面にそれぞれ取り付けられ、
    前記ヒートパイプは、複数設けられ、3つの前記光学素子における前記色合成光学装置の平面視矩形状の四隅角部分に対応した各側端部にそれぞれ熱伝達可能に接続し、
    複数の前記ヒートパイプに設けられた各前記フィン状部は、前記色合成光学装置の平面視矩形状における対角方向に延出するように形成されていることを特徴とする光学装置。
  5. 請求項1から請求項のいずれかに記載の光学装置において、
    前記ヒートパイプの毛細管構造は、焼結型ウィックで構成されていることを特徴とする光学装置。
  6. 光源装置と、前記光源装置から射出された光束を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置にて変調された光束を拡大投射する投射光学装置とを備えたプロジェクタであって、
    請求項1から請求項のいずれかに記載の光学装置を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
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