JP4301276B2 - Optical device and projector - Google Patents
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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。 The present invention relates to an optical device and a projector.
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。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a projector including a light modulation device that modulates a light beam emitted from a light source according to image information, and a projection optical device that enlarges and projects the light beam modulated by the light modulation device.
As the light modulation device, for example, a light modulation element (liquid crystal panel) in which liquid crystal is hermetically sealed between a pair of substrates is generally employed. In general, an incident-side polarizing plate and an emitting-side polarizing plate that transmit a light beam having a predetermined polarization axis are disposed on the light beam incident side and the light beam emission side of the light modulation element, respectively.
In projectors equipped with optical elements such as the light modulation element, incident side polarizing plate, and emission side polarizing plate as described above, light modulation is performed by light absorption from the liquid crystal layer, black matrix, and various wirings by the light flux from the light source. The temperature of the element is likely to rise, and heat is also likely to be generated in the polarizing plate.
For this reason, in a projector having an optical element as described above, a technique for cooling the optical element using a heat pipe has been proposed (for example, see Patent Document 1).
In the technique described in Patent Document 1, a heat pipe is disposed at a position separated from an optical element such as a liquid crystal panel, and a cooling fin is brought into thermal contact with a heat absorbing portion (evaporating portion) of the heat pipe. And the heat of the air near optical elements, such as a liquid crystal panel, is transmitted to a cooling fin, the heat of a cooling fin is taken away by a heat pipe, and it is conveyed to the thermal radiation part (condensing part) of a heat pipe, and is radiated.
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。 However, in the technique described in Patent Document 1, since the optical element is cooled via air, the thermal resistance of heat transfer between the air and the evaporation portion (cooling fin) of the heat pipe is large, and the temperature of the air is reduced. As a result, the optical element cannot be cooled effectively.
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。 The objective of this invention is related with the optical apparatus and projector which can cool an optical element effectively.
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、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、前記ヒートパイプは、前記光学素子の外形形状に合致するようにプレス加工により屈曲形成されるとともに、前記光学素子を遊嵌状態で嵌合させる凹部を備え、前記凹部と前記光学素子の光束入射側端面とが面接触し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。
An optical device according to the present invention is formed into an optical element that optically converts an incident light beam and emits it, and is formed into a tubular shape having a capillary structure therein, and a refrigerant is accommodated inside the tube, and the refrigerant recirculates inside the tube. A heat pipe that cools the optical element by connecting to the optical element so that heat can be transferred to the optical element, and the heat pipe is formed by pressing so as to match the outer shape of the optical element. A concave portion that is bent and fitted with the optical element in a loosely fitted state is provided, and the concave portion and a light beam incident side end surface of the optical element are in surface contact .
Here, as an optical element, a configuration including an optical element body such as a light modulation element, an incident side polarizing plate, an emission side polarizing plate, and a holding frame for holding the optical element body, or a holding frame is omitted, and an optical element is omitted. A configuration with only the element body can be adopted.
さらに、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。
さらにまた、光学素子およびヒートパイプとしては、互いに接続する各接続部(光学素子側接続部および導熱部材側接続部)が面接触する形状を有していればよく、光学素子側接続部を光学素子の外面とし光学素子の外面の形状に合致するように導熱部材側接続部を形成する構成、導熱部材側接続部をヒートパイプの外面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、あるいは、光学素子側接続部および導熱部材側接続部が互いに面接触するように各接続部をそれぞれ形成する構成等が例示できる。
Furthermore, various structures can be adopted as the capillary structure of the heat pipe, for example, an ultra fine wire wick composed of a plurality of thin copper wires or the like, a mesh-like metal mesh wick, and a plurality of grooves formed inside the tube. Examples include a groove type wick or a powdery sintered type wick.
Furthermore, as the optical element and the heat pipe, it is sufficient that each connecting portion (the optical element side connecting portion and the heat conducting member side connecting portion) connected to each other has a shape in surface contact. A structure in which the heat conducting member side connecting portion is formed so as to match the shape of the outer surface of the optical element as the outer surface of the element, and the optical element side so as to match the shape of the outer surface of the heat pipe with the heat conducting member side connecting portion as the outer surface of the heat pipe Examples include a configuration in which the connection portion is formed, or a configuration in which each connection portion is formed such that the optical element side connection portion and the heat conducting member side connection portion are in surface contact with each other.
本発明では、ヒートパイプは、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、光学素子およびヒートパイプは、互いに接続する各接続部(光学素子側接続部および導熱部材側接続部)が面接触する形状を有している。このことにより、光学素子およびヒートパイプ間の接触面積を大きくでき、光学素子からヒートパイプへの熱伝達特性を良好とすることができる。
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。
In the present invention, the heat pipe is connected to the optical element so that heat can be transferred. As a result, compared to the conventional configuration, the heat pipe is directly connected to the optical element without passing air between the optical element and the heat transfer path of the optical element to the heat pipe . Thermal resistance can be reduced.
Further, the optical element and the heat pipe have a shape in which respective connecting portions (optical element side connecting portion and heat conducting member side connecting portion) connected to each other are in surface contact. Accordingly, the contact area between the optical element and the heat pipe can be increased, and the heat transfer characteristics from the optical element to the heat pipe can be improved.
Therefore, the optical element can be effectively cooled, the temperature rise of the optical element can be suppressed, and the thermal deterioration of the optical element can be effectively prevented.
また、本発明では、光学素子およびヒートパイプは、互いの外面同士が熱伝達可能に接続する。そして、ヒートパイプの外面に形成された導熱部材側接続部は、光学素子の外面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の外面を導熱部材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、ヒートパイプにプレス加工を施すだけで光学素子およびヒートパイプの各接続部(光学素子側接続部および導熱部材側接続部)が面接触する構造を実現でき、簡単な構成で、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。 In the present invention, the optical elements and the heat pipe are connected so that their outer surfaces can transfer heat. And the heat conducting member side connection part formed in the outer surface of the heat pipe is formed by press work so as to match the shape of the outer surface of the optical element. By this, for example, compared with a configuration in which the outer surface of the heat pipe is used as the heat conducting member side connecting portion and the optical element side connecting portion is formed so as to match the shape of the outer surface of the heat pipe, only the heat pipe is pressed. It is possible to realize a structure in which each connection portion (optical element side connection portion and heat conduction member side connection portion) of the optical element and the heat pipe is in surface contact, and with a simple configuration, the above-described optical element can be effectively cooled. The effect of suppressing the temperature rise and effectively preventing the thermal deterioration of the optical element can be suitably achieved.
さらに、本発明によれば、ヒートパイプは、上述したように構成されているので、例えば、光学素子として、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のみの構成とした場合には、ヒートパイプ自体に光学素子本体を保持する保持枠としての機能を持たせることができる。このため、例えば、光学素子本体を直接、ヒートパイプに保持固定することができ、別途、光学素子本体を保持する保持枠を省略でき、光学装置の構造を簡素化し、光学装置のコスト低減が図れる。また、上述した構成とした場合には、保持枠を省略できるので、保持枠を介することなく光学素子本体に生じた熱をヒートパイプに直接、放熱でき、光学素子本体〜ヒートパイプ間の熱伝達特性を良好にでき、光学素子本体の冷却効率を向上できる。 Furthermore, according to the present invention, since the heat pipe is configured as described above, for example, as an optical element, a configuration of only an optical element body such as a light modulation element, an incident side polarizing plate, an emission side polarizing plate, and the like. In this case, the heat pipe itself can have a function as a holding frame for holding the optical element body. For this reason, for example, the optical element body can be directly held and fixed to the heat pipe, and a separate holding frame for holding the optical element body can be omitted, thereby simplifying the structure of the optical device and reducing the cost of the optical device. . In addition, since the holding frame can be omitted in the above-described configuration, the heat generated in the optical element body can be directly radiated to the heat pipe without passing through the holding frame, and heat transfer between the optical element body and the heat pipe can be performed. The characteristics can be improved, and the cooling efficiency of the optical element body can be improved.
本発明の光学装置では、前記ヒートパイプは、平面視コ字状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、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、一対の延出部に導熱部材側接続部がそれぞれ形成されている。そして、ヒートパイプは、一対の延出部に形成された各導熱部材側接続部にて光学素子における互いに対向する各側端部に形成された各光学素子側接続部にそれぞれ熱伝達可能に接続する。すなわち、ヒートパイプは、一対の延出部の少なくとも一部が熱を取り込む蒸発部としてそれぞれ機能し、各蒸発部から離間した側(例えば、基端部)が熱を放熱する凝縮部として機能することとなる。このことにより、ヒートパイプにおいて、管内部での冷媒の還流経路を、各延出部の少なくとも一部の各蒸発部と、各蒸発部から離間した側の凝縮部(例えば、基端部)との間での複数の経路(例えば、2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、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より好適に図れる。また、光学素子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学素子における互いに対向する各側端部にそれぞれ熱伝達可能に接続する構成が考えられるが、本発明の構成では、1つのヒートパイプにて光学素子を効果的に冷却できるため、光学装置の構造を簡素化し、光学装置のコスト低減が図れる。
In the optical device of the present invention, prior Symbol heat pipe is preferably formed in a generally U-shaped plan configuration.
In the present invention, the heat pipe is formed in a U-shape in plan view having a base end portion and a pair of extending portions, and the heat conducting member side connecting portions are formed in the pair of extending portions, respectively. The heat pipe is connected to each optical element side connecting portion formed at each side end portion of the optical element facing each other at each heat conducting member side connecting portion formed at the pair of extending portions, respectively. To do. That is, at least a part of the pair of extending portions functions as an evaporation portion that takes in heat, and a side (for example, a base end portion) separated from each evaporation portion functions as a condensing portion that radiates heat. It will be. Thus, in the heat pipe, the refrigerant recirculation path inside the pipe is divided into at least a part of each evaporating part of each extending part, and a condensing part (for example, a base end part) on the side away from each evaporating part. A plurality of paths (for example, two paths) between them, the amount of heat transfer inside the tube can be increased, the above-described optical element can be effectively cooled, and the temperature of the optical element can be increased. The effect that it can suppress and can effectively prevent the thermal degradation of the optical element can be achieved more suitably. Further, in order to effectively cool the optical element, for example, a configuration in which two heat pipes are connected to the respective side end portions facing each other in the optical element so as to be able to transfer heat can be considered. Since the optical element can be effectively cooled by one heat pipe, the structure of the optical device can be simplified and the cost of the optical device can be reduced.
本発明の光学装置では、前記ヒートパイプは、前記光学素子の外周端部を囲む環形状を有していることが好ましい。
本発明では、ヒートパイプは、光学素子の外周端部を囲む環形状を有し、環形状の内側部分に互いに対向するように導熱部材側接続部がそれぞれ形成されている。そして、ヒートパイプは、環形状の内側部分に互いに対向するように形成された各導熱部材側接続部にて光学素子における互いに対向する各側端部に形成された各光学素子接続部にそれぞれ熱伝達可能に接続する。すなわち、ヒートパイプは、各導熱部材側接続部が形成された各部位の少なくとも一部が熱を吸熱する蒸発部としてそれぞれ機能し、各蒸発部から離間した側の各導熱部材側接続部間に位置する各部位が熱を放熱する凝縮部としてそれぞれ機能することとなる。このことにより、ヒートパイプにおいて、管内部での冷媒の還流経路を、各導熱部材側接続部が形成された各部位の少なくとも一部の各蒸発部と、各蒸発部から離間した側の各凝縮部(各導熱部材側接続部間に位置する各部位)との間での複数の経路(例えば、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、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より好適に図れる。また、光学素子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学素子における互いに対向する各側端部にそれぞれ熱伝達可能に接続する構成が考えられるが、本発明の構成では、1つのヒートパイプにて光学素子を効果的に冷却し光学素子の温度上昇を抑制できるため、光学装置の構造を簡素化し、光学装置のコスト低減が図れる。
In the optical device of the present invention, prior Symbol heat pipe, Tei Rukoto has a ring shape surrounding the outer peripheral end portion of the optical element is preferred.
In the present invention, the heat pipe has a ring shape that surrounds the outer peripheral end of the optical element, and the heat conducting member side connection portions are formed so as to face each other on the ring-shaped inner portion. The heat pipes respectively heat the respective optical element connection portions formed at the opposite side end portions of the optical element at the respective heat conducting member side connection portions formed so as to be opposed to each other in the ring-shaped inner portion. Connect to communicate. That is, the heat pipe functions as an evaporating part in which at least a part of each part where each heat conducting member side connecting part is formed absorbs heat, and between each heat conducting member side connecting part on the side separated from each evaporating part. Each site | part located will each function as a condensation part which thermally radiates heat. As a result, in the heat pipe, the refrigerant recirculation path inside the pipe is changed to at least a part of each part where each heat conduction member side connection part is formed, and each condensation part on the side away from each evaporation part. A plurality of paths (for example, four paths) between the pipes (each part located between the respective heat conducting member side connecting parts), the amount of heat transfer inside the pipe can be increased, and The optical element can be effectively cooled, and the effect of suppressing the temperature rise of the optical element and effectively preventing the thermal deterioration of the optical element can be achieved more suitably. Further, in order to effectively cool the optical element, for example, a configuration in which two heat pipes are connected to the respective side end portions facing each other in the optical element so as to be able to transfer heat can be considered. Since the optical element can be effectively cooled by one heat pipe and the temperature rise of the optical element can be suppressed, the structure of the optical device can be simplified and the cost of the optical device can be reduced.
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、熱を放熱する凝縮部から熱を吸熱する蒸発部への冷媒(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。
In the optical device of the present invention, it is preferable that the capillary structure of the heat pipe is composed of a sintered wick.
By the way, when the capillary structure of the heat pipe is configured with a groove type wick, it is better to use gravity as the movement of the refrigerant (liquefied state) from the condensing part that radiates heat to the evaporating part that absorbs heat. Heat transfer in the heat pipe is performed quickly. For this reason, when the capillary structure of the heat pipe is constituted by a groove-type wick, it is preferable to dispose the condensing part above the evaporation part. However, when configured in this way, for example, in a projector on which an optical device is mounted, from a normal position (a state where the optical apparatus is placed on an installation surface such as a desk) to a ceiling position (a vertical position relative to the normal position) The condensing unit evaporates when the posture state is changed to a state suspended from the ceiling or the like so that the reverse is reversed) or when the posture state is changed to be inclined to adjust the position of the projected image. If it is located below the part, the heat transfer in the heat pipe will not be carried out well.
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。
According to the present invention, since the capillary structure of the heat pipe is composed of a sintered wick, it is not necessary to use gravity for the movement of the refrigerant, and therefore the arrangement positions of the condensing unit and the evaporating unit are not limited. For this reason, for example, in a projector equipped with an optical device, it corresponds to any projector posture state such as a normal placement posture, a ceiling suspension posture, and a tilted state for adjusting the position of the projected image. The heat transfer is carried out satisfactorily, the above-described optical element can be effectively cooled, and the effect of suppressing the temperature rise of the optical element and effectively preventing the thermal deterioration of the optical element can be suitably achieved.
Moreover, since the capillary structure of the heat pipe is composed of sintered wicks, the evaporation part and the condensation part are compared with other wicks (extra fine wire wicks, metal mesh wicks, groove wicks, etc.). The heat resistance is sufficiently low, and the heat conductivity of the wick itself is good, so that heat can be transferred to the refrigerant better, heat transfer in the heat pipe is performed more quickly, and the cooling efficiency of the optical element Can be further improved.
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。
A projector according to the present invention includes a light source device, a light modulation device that modulates a light beam emitted from the light source device according to image information, and a projection optical device that enlarges and projects the light beam modulated by the light modulation device. A projector provided with the above-described optical device.
According to the present invention, since the projector includes the optical device described above, the projector can enjoy the same operations and effects as the optical device described above.
In addition, since the projector includes an optical device that can effectively cool the optical element, thermal deterioration of the optical element can be suppressed, the projection image can be maintained well, and the life can be extended.
[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。
[First embodiment]
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
[Schematic configuration of projector]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the projector 1.
The projector 1 modulates a light beam emitted from a light source according to image information to form a color image (optical image), and enlarges and projects this color image on a screen (not shown). As shown in FIG. 1, the projector 1 includes a substantially rectangular parallelepiped outer casing 2, a
Although not specifically shown in FIG. 1, a power supply unit that supplies power to each component in the projector 1 in a space other than the
The
〔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。
[Detailed configuration of optical unit]
The
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。
The
As the light source lamp 411, a halogen lamp, a metal halide lamp, or a high-pressure mercury lamp is often used.
As the
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。
The uniform illumination
The
The
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。
The
Although not shown, the
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。
The superimposing
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。
As shown in FIG. 1, the color separation
The dichroic mirrors 431 and 432 are optical elements on which a wavelength selection film that reflects a light beam in a predetermined wavelength region and transmits a light beam in another wavelength region is formed on a substrate. The
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。
As shown in FIG. 1, the relay
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。
The blue light separated by the
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。
The
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。
The three incident-side
3つの光変調装置451を構成する各液晶パネル4511は、ガラスなどからなる平面視矩形状の一対の基板4511A,4511B(図10参照)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。このうち、基板4511A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、基板4511Bは、基板4511A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4511A,4511B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。
Each of the
そして、この液晶パネル4511において、駆動基板4511Aの外形形状は、対向基板4511Bの外形形状よりも大きく設定される(図10参照)。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4511Aの外面には、駆動基板4511A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4511D(図10参照)が貼り付けられている。対向基板4511Bの外面にも同様に、対向基板4511B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4511E(図10参照)が貼り付けられている。そして、これら防塵ガラス4511D,4511E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。
In the
Further, a dust-
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。
The three viewing
In this embodiment, the
The
The
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。
The three exit-side
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。
The first emission
Note that the first exit-side
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。
The cross
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。
The
〔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つの導熱部材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。
[Detailed configuration of optical device body]
2 and 3 are diagrams showing a schematic configuration of the optical device
The optical device
Here, in the three exit-side
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。
In addition to the
FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
The holding
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。
As shown in FIG. 4A, the holding frame
Further, in the holding frame
Further, in the holding frame
Further, in the holding frame
Further, in the holding frame
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。
As shown in FIG. 4B, the
As shown in FIG. 4, the
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、導熱部材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。
As described above, in a state where the
The holding
Examples of the material having thermal conductivity include invar and nickel-iron alloys such as 42Ni-Fe, magnesium alloys, aluminum alloys, carbon steel, stainless steel, and carbon fillers such as carbon fibers and carbon nanotubes. Examples include mixed resins (polycarbonate, polyphenylene sulfide, liquid crystal resin, and the like). As the
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。
As shown in FIG. 2 or FIG. 3, the
As shown in FIG. 2 or FIG. 3, the
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。
The three
As shown in FIG. 3, the
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。
As shown in FIG. 3, an
As shown in FIG. 3, each
And the
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。
The
As shown in FIG. 3, the second support portion
As shown in FIG. 3, the plate-
Further, in the plate-
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。
Further, in this plate-
Further, in this plate-
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。
As shown in FIG. 3, each
Further, in each of the tip portions 4573B1, the first exit-side polarized light is projected at the lower end portion in FIG. 3 in the state where the first exit-
Also, on the outer surface of the base end portion 4573B2 of each
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。
As shown in FIG. 3, the pair of urging
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。
The
That is, in the space surrounded by the plate-
3つの導熱部材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。この導熱部材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、該導熱部材458内での熱移動が行われる、いわゆるヒートパイプで構成されている。
ここで、具体的な図示は省略するが、導熱部材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。
As shown in FIG. 2 or FIG. 3, the three
Here, although not specifically shown, the capillary structure of the
図5は、光変調装置451に対する導熱部材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。
この導熱部材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矩形状に形成されている。また、導熱部材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、導熱部材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導熱部材側接続部となる。
FIG. 5 is a perspective view showing a connection structure of the
As shown in FIG. 5, the
そして、導熱部材458におけるコ字状内側部分に光変調装置451を嵌合する(光変調装置451の−Y軸方向側端部を基端部458Aに当接した状態)ことで、光変調装置451の光学素子側接続部4512C,4512Dと導熱部材458の導熱部材側接続部4581B,4581Cとが面接触し、光変調装置451および導熱部材458が互いに熱伝達可能に接続する。ここで、導熱部材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と導熱部材側接続部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および導熱部材側接続部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。
Then, the
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、導熱部材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、導熱部材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、導熱部材458における保持枠4512に熱伝達可能に接続する導熱部材側接続部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の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、導熱部材458における蒸発部4582A,4582Bとして機能する。
Next, a heat radiating structure for heat generated in the
As described above, in a state where the
For example, the heat generated in the
As shown by an arrow R1 in FIG. 5, the heat transmitted to the
Here, inside the substantially central portion in the Y-axis direction of the pair of extending
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4582A,4582Bから離間した側)である導熱部材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、導熱部材458における凝縮部4583A,4583B,4584として機能する。また、凝縮部4583A,4583B,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4582A,4582B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〜導熱部材458の熱伝達経路を辿り、導熱部材458における蒸発部4582A,4582Bから凝縮部4583A,4583B,4584への熱移動によって、凝縮部4583A,4583B,4584から外部に放熱される。
The vaporized refrigerant becomes a vapor flow, and as shown by an arrow R1 in FIG. 5, a pair of extending
As described above, the heat generated in the
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、導熱部材458は、ヒートパイプで構成され、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、導熱部材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〜導熱部材458の熱伝達経路での熱抵抗を小さくできる。
また、光変調装置451および導熱部材458は、互いに接続する各接続部(光学素子側接続部4512C,4512Dおよび導熱部材側接続部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および導熱部材458間の接触面積を大きくでき、光変調装置451から導熱部材458への熱伝達特性を良好とすることができる。
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。
The first embodiment described above has the following effects.
In the present embodiment, the
In addition, the
Therefore, the
また、本実施形態では、光変調装置451および導熱部材458は、互いの外面同士が熱伝達可能に接続する。そして、導熱部材458の外面に形成された導熱部材側接続部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、例えば導熱部材(例えば、断面視円形状のヒートパイプ)の外面を導熱部材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、導熱部材458にプレス加工を施すだけで光変調装置451および導熱部材458の各接続部(光学素子側接続部4512C,4512Dおよび導熱部材側接続部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。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、導熱部材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に各導熱部材側接続部4581B,4581Cが形成されている。そして、導熱部材458は、一対の延出部458B,458Cに形成された各導熱部材側接続部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つの側端部にのみ導熱部材(ヒートパイプ)が熱伝達可能に接続する構成と比較して、導熱部材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4582A,4582Bと、各蒸発部4582A,4582Bから離間した側の各凝縮部4583A,4583B,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、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より好適に図れる。また、光変調装置451を効果的に冷却するために、例えば、2つの導熱部材(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つの導熱部材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。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、導熱部材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4583A,4583B,4584および蒸発部4582A,4582B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に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、導熱部材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、導熱部材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、グルーブ型のウィック等)と比較して、蒸発部4582A,4582Bと凝縮部4583A,4583B,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、導熱部材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。
In the present embodiment, the capillary structure of the
Further, since the capillary structure of the
[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実施形態における導熱部材558の構造、および導熱部材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、導熱部材558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。
[Second Embodiment]
Next, 2nd Embodiment of this invention is described based on drawing.
In the following description, the same structure and the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted or simplified.
FIG. 6 is a perspective view showing the structure of the
This embodiment is different from the first embodiment only in the structure of the
導熱部材558は、前記第1実施形態で説明した導熱部材458と同様に、ヒートパイプで構成されたものであり、図6に示すように、図5に示す導熱部材458に対して一対の延出部458B,458Cの各先端部間が互いに接続し環形状を有している点が異なるのみである。
この導熱部材558は、プレス加工が施されることで、図6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の外周側端部を囲む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に対応して環状内側端面がYZ平面に平行する平坦状となる断面視矩形状に形成されている。また、導熱部材558は、図6に示すように、環状内側部分のX軸方向の長さ寸法が光変調装置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、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、導熱部材558において、環状内側端面におけるX軸方向に互いに対向する各対向面5581B,5581Cが光変調装置451に熱伝達可能に接続する導熱部材側接続部となる。
Similar to the
As shown in FIG. 6, the
そして、導熱部材558における環状内側部分に光変調装置451を嵌合する(光変調装置451の−Y軸方向側端部を導熱部材558における環状内側部分の−Y軸方向側部分に当接した状態)ことで、光変調装置451の光学素子側接続部4512C,4512Dと導熱部材558の導熱部材側接続部5581B,5581Cとが面接触し、光変調装置451および導熱部材558が互いに熱伝達可能に接続する。ここで、導熱部材558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と導熱部材側接続部5581B,5581C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。
Then, the
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、導熱部材558は、上述したように、前記第1実施形態で説明した導熱部材458に対して一対の延出部458B,458Cの各先端部間が互いに接続し環形状を有しているため、図6に示すように、互いに平行してY軸方向に延出する部分(前記第1実施形態で説明した一対の延出部458B,458Cに対応する部分)のY軸方向略中央部分が蒸発部5582A,5582Bとして機能し、低温側(各蒸発部5582A,5582Bから離間した側)である各蒸発部5582A,5582Bの間に位置する各部位(前記第1実施形態で説明した一対の延出部458B,458Cの各先端部分に対応する部位、前記第1実施形態で説明した基端部に対応する部位、および+Y軸方向側でX軸方向に沿って延びる部位)が凝縮部5583A,5583B,5584,5585として機能する。
そして、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〜導熱部材558の熱伝達経路を辿り、導熱部材558における蒸発部5582A,5582Bから凝縮部5583A,5583B,5584,5585への熱移動によって、凝縮部5583A,5583B,5584,5585から外部に放熱される。
Next, a heat radiating structure for heat generated in the
The heat dissipation structure in the second embodiment is substantially the same as the heat dissipation structure described in the first embodiment, and the differences are as follows.
In the present embodiment, as described above, the
Then, the heat generated in the
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、導熱部材558は、光変調装置451の外周端部を囲む環状に形成されている。このことにより、導熱部材558において、前記第1実施形態で説明した導熱部材458における蒸発部4582A,4582Bおよび凝縮部4583A,4583B,4584に対応した蒸発部5582A,5582Bおよび凝縮部5583A,5583B,5584の他、+Y軸方向側でX軸方向に沿って延出する凝縮部5585を設けることができる。すなわち、導熱部材558においては、前記第1実施形態で説明した導熱部材458と比較して、熱を放熱する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。したがって、光変調装置451をより効果的に冷却できる。
The second embodiment described above has the following effects in addition to the same effects as those of the first embodiment.
In the present embodiment, the
[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7は、第3実施形態における導熱部材658の構造、および導熱部材658と光変調装置451との接続構造を示す斜視図である。
図8は、導熱部材658の構造を模式的に示す断面図である。
本実施形態は、前記第1実施形態に対して、図7または図8に示すように、導熱部材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。
[Third embodiment]
Next, 3rd Embodiment of this invention is described based on drawing.
In the following description, the same structure and the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted or simplified.
FIG. 7 is a perspective view showing the structure of the
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the
This embodiment is different from the first embodiment only in the structure of the
導熱部材658は、図7または図8に示すように、ヒートパイプ6581と、外枠体6582とを備える。
ヒートパイプ6581は、前記第1実施形態で説明した導熱部材458と同様の機能を有するヒートパイプであり、図7または図8に示すように、断面略円形状を有し、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、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6581は、具体的な図示は省略するが、前記一対の延出部の離間寸法(X軸方向の離間寸法)が光変調装置451におけるX軸方向の外形寸法よりも長くなるように形成されているとともに、前記一対の延出部における延出方向(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。
As shown in FIG. 7 or 8, the
The
外枠体6582は、熱伝導性を有する材料で構成され、図7または図8に示すように、ヒートパイプ6581の外周面を覆うように該外周面に熱伝達可能に接続する。また、この外枠体6582は、図7に示すように、ヒートパイプ6581の形状に対応してX軸方向に沿って延出する基端部658AおよびY軸方向に沿って延出する一対の延出部658B,658Cを有する平面視コ字形状となるように形成されている。なお、外枠体6582の材料としては、熱伝導性を有する材料であれば、いずれの材料でもよく、例えば、光変調装置451の保持枠4512と同一の材料を採用できる。
そして、この外枠体6582は、図8に示すように、2体に分割形成された第1外枠体6582Aおよび第2外枠体6582Bで構成され、第1外枠体6582Aおよび第2外枠体6582Bが互いに組み合うことでヒートパイプ6581の外周面に熱伝達可能に接続する。
The
As shown in FIG. 8, the
より具体的に、第1外枠体6582Aは、プレス加工あるいは射出成型等により、光変調装置451の外形形状に対応して光変調装置451の−Y軸方向側端面およびX軸方向両側端面に沿う平面視コ字形状となるように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矩形状に形成されている。また、第1外枠体6582Aにおける+Z軸方向端面には、図8に示すように、ヒートパイプ6581の外面に対応した断面視円弧形状の凹曲面6582A1が形成されている。さらに、第1外枠体6582Aは、図7に示すように、一対の延出部658B,658C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658B,658C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。また、第2外枠体6582Bも第1外枠体6582Aと同様に形成され、図8に示すように、−Z軸方向端面には、図8に示すように、ヒートパイプ6581の外面に対応した断面視円弧形状の凹曲面6582B1が形成されている。
More specifically, the first
そして、第1外枠体6582Aおよび第2外枠体6582Bを互いに組み合わせることで、各凹曲面6582A1,6582B1にて筒状の空間が形成され、該空間にヒートパイプ6581を配設可能とする。前記空間にヒートパイプ6581が配設されるように第1外枠体6582Aおよび第2外枠体6582Bを互いに組み合わせた状態では、各凹曲面6582A1,6582B1とヒートパイプ6581の外面とが面接触し、ヒートパイプ6581および外枠体6582が互いに熱伝達可能に接続する。ここで、ヒートパイプ6581および外枠体6582の接続構造としては、例えば、ヒートパイプ6581の外面と各凹曲面6582A1,6582B1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、ヒートパイプ6581の外面および各凹曲面6582A1,6582B1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。
Then, by combining the first
また、上述したように第1外枠体6582Aおよび第2外枠体6582Bを互いに組み合わせた状態では、第1外枠体6582Aのコ字状内側端面と第2外枠体6582Bのコ字状内側端面とが略面一となり、外枠体6582のコ字状内側端面がYZ平面に平行する平坦状を有することとなる。そして、導熱部材658において、外枠体6582における一対の延出部658B,658Cの互いに対向する対向面6582C1,6582C2(図7)が光変調装置451に熱伝達可能に接続する導熱部材側接続部となる。
そして、導熱部材658におけるコ字状内側部分に光変調装置451を嵌合する(光変調装置451の−Y軸方向側端部を基端部658Aに当接した状態)ことで、光変調装置451の光学素子側接続部4512C,4512Dと導熱部材658の導熱部材側接続部6582C1,6582C2とが面接触し、光変調装置451および導熱部材658が互いに熱伝達可能に接続する。ここで、導熱部材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と導熱部材側接続部6582C1,6582C2とを半田等により接着固定する構成、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。
Further, as described above, when the first
Then, the
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に対して、保持枠4512〜ヒートパイプ6581の熱伝達経路において、外枠体6582が介在している点が異なるのみである。すなわち、液晶パネル4511に生じた熱は、図7の矢印R3に示すように、液晶パネル4511〜保持枠4512〜外枠体6582〜ヒートパイプ6581の熱伝達経路を辿り、導熱部材658(ヒートパイプ6581)における蒸発部6583A,6583Bから凝縮部6584A,6584B,6585への熱移動によって、凝縮部6584A,6584B,6585から外部に放熱される。
Next, a heat radiating structure for heat generated in the
The heat dissipation structure in the third embodiment is different from the heat dissipation structure described in the first embodiment in that an
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、導熱部材658は、ヒートパイプ6581および外枠体6582を備え、ヒートパイプ6581および光変調装置451間に外枠体6582が介在配置された状態で、光変調装置451と面接触する。このことにより、前記第1実施形態で説明した導熱部材458と比較して、光変調装置451およびヒートパイプ6581間に外枠体6582を介在配置させる構成であるので、ヒートパイプ6581にプレス加工等を施す必要がなく、外枠体6582の外面の導熱部材側接続部6582C1,6582C2を光変調装置451の外面(光学素子側接続部4512C,4512D)の形状に合致させる形状に加工するだけでよく、ヒートパイプ6581の特性を良好に維持しつつ、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という効果を好適に図れる。
また、外枠体6582は、第1外枠体6582Aおよび第2外枠体6582Bの2体に分割形成された構成であるので、ヒートパイプ6581に対する取り付けを容易に実施できる。
The third embodiment described above has the following effects in addition to the same effects as those of the first embodiment.
In this embodiment, the
In addition, since the
[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9および図10は、第4実施形態における導熱部材758の構造、および導熱部材758と液晶パネル4511との接続構造を示す図である。具体的に、図9(A)は、光束入射側から見た斜視図である。図9(B)は、光束射出側から見た斜視図である。図10(A)は、側方から見た断面図である。図10(B)は、上方側から見た断面図である。なお、図9および図10では、説明の便宜上、液晶パネル4511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9または図10に示すように、導熱部材758の構造が異なるとともに、光変調装置451における保持枠4512が省略され、導熱部材758が光学素子としての液晶パネル4511を保持固定し、液晶パネル4511を所定位置に配設可能に構成さ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。
[Fourth embodiment]
Next, 4th Embodiment of this invention is described based on drawing.
In the following description, the same structure and the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted or simplified.
9 and 10 are diagrams showing the structure of the
As shown in FIG. 9 or FIG. 10, the present embodiment differs from the first embodiment in the structure of the
導熱部材758は、前記第1実施形態で説明した導熱部材458と同様に、ヒートパイプで構成されたものである。
この導熱部材758は、プレス加工が施されることで、図9に示すように、液晶パネル4511の外形形状に対応して液晶パネル4511の+Y軸方向側端面に沿って延出する基端部758A、および液晶パネル4511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、導熱部材758は、プレス加工が施されることで、図9(A)に示すように、−Z軸方向側(光束入射側)の外面が平坦状に形成されている。そして、前記平坦状の外面7581は、光路前段側に配置される光学素子(例えば、入射側偏光板452)を支持する支持面として機能する。
さらに、導熱部材758は、プレス加工が施されることで、図10に示すように、+Z軸方向側(光束射出側)のコ字状周縁部分が液晶パネル4511の外形形状に対応して−Z軸方向側に窪む平面視コ字状の凹部7582が形成されている。より具体的に、この凹部7582は、図10に示すように、液晶パネル4511の対向基板4511Bおよび防塵ガラス4511Eの外形形状に対応した形状を有し、該凹部7582に対して液晶パネル4511の対向基板4511Bおよび防塵ガラス4511Eを遊嵌状態で嵌合可能に構成されている。また、この凹部7582の底面部分は、図10に示すように、平坦状に形成されている。そして、導熱部材758において、凹部7582の底面部分7582Aが液晶パネル4511に熱伝達可能に接続する導熱部材側接続部となる。
The
As shown in FIG. 9, the
Further, the
Furthermore, as shown in FIG. 10, the
そして、導熱部材758における凹部7582に液晶パネル4511の光束入射側端面を当接することで、液晶パネル4511における防塵ガラス4511Eの光束入射側端面4511E1(光学素子側接続部)と導熱部材758の導熱部材側接続部7582Aとが面接触し、液晶パネル4511および導熱部材758が互いに熱伝達可能に接続する。ここで、光学素子側接続部4511E1と導熱部材側接続部7582Aとを熱伝導性を有する接着剤により接着固定する。このように接着固定することで、光学素子側接続部4511E1および導熱部材側接続部7582A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。
すなわち、導熱部材758を上述した構造とすることで、液晶パネル4511を直接、保持固定するとともに、例えば、光学素子保持体457に対する所定位置に導熱部材758を固定することで液晶パネル4511を所定位置に配設したり、光学部品用筐体46内部に導熱部材758を固定することで液晶パネル4511を所定位置に配設可能とする。
Then, the light incident side end surface 4511E1 (optical element side connecting portion) of the dust-
That is, by making the
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1実施形態で説明した放熱構造に対して、液晶パネル4511〜導熱部材758の熱伝達経路において、保持枠4512が省略された点が異なるのみである。すなわち、液晶パネル4511に生じた熱は、図9(A)の矢印R4に示すように、液晶パネル4511〜導熱部材758の熱伝達経路を辿り、導熱部材758における蒸発部7583A,7583Bから凝縮部7584A,7584B,7585への熱移動により、凝縮部7584A,7584B,7585から外部に放熱される。
Next, a heat radiating structure for heat generated in the
The heat dissipation structure in the fourth embodiment is different from the heat dissipation structure described in the first embodiment only in that the
上述した第4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、導熱部材758は、基端部758Aおよび一対の延出部758B,758Cを有する平面視コ字形状を有し、コ字状内周縁に形成された凹部7582の底面部分(導熱部材側接続部7582A)にて液晶パネル4511を保持固定し、液晶パネル4511を所定位置に配設可能に構成されている。すなわち、前記第1実施形態で説明した光変調装置451に対して保持枠4512を省略し、導熱部材758自体に液晶パネル4511を保持する保持枠としての機能を持たせることができる。このため、保持枠4512を省略でき、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、保持枠4512を省略できるので、保持枠4512を介することなく、液晶パネル4511に生じた熱を導熱部材758に直接、放熱でき、液晶パネル4511〜導熱部材758間の熱伝達特性を良好にでき、液晶パネル4511の冷却効率を向上できる。
The fourth embodiment described above has the following effects in addition to the same effects as those of the first embodiment.
In the present embodiment, the
Further, since the
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。
前記各実施形態では、導熱部材458,558,658,758を用いて、光変調装置451や液晶パネル4511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。
前記各実施形態では、導熱部材458,558,658,758は、平面視コ字形状や、環形状を有するように形成されていたが、光変調装置451の保持枠4512や液晶パネル4511に面接触した状態で熱伝達可能に接続する形状であれば、いずれの形状でも構わない。
前記各実施形態では、光学素子側接続部4512C,4512Dおよび導熱部材側接続部4581B,4581C,5581B,5581C,6582C1,6582C2,7582Aが平坦状に形成されていたが、これに限らず、その他の形状、曲面形状、あるいは、凹凸形状に形成しても構わない。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
In each of the above embodiments, the configuration in which the
In each of the above embodiments, the
In each of the above embodiments, the optical element
前記各実施形態では、光学素子側接続部を光変調装置451の保持枠4512や液晶パネル4511の外面とし、該外面に合致するように導熱部材側接続部4581B,4581C,5581B,5581C,6582C1,6582C2,7582Aを形成していたが、これに限らず、例えば、平面視円形状のヒートパイプの外面を導熱部材側接続部とし、ヒートパイプの外面に合致するように光変調装置の保持枠や液晶パネルに光学素子側接続部を形成しても構わない。また、光変調装置の保持枠や液晶パネルと、導熱部材とに、それぞれ互いに面接触する光学素子側接続部および導熱部材側接続部を形成する構成としても構わない。
In each of the embodiments, the optical element side connection portion is the outer surface of the
図11および図12は、前記第1実施形態の変形例を示す図である。
前記第1実施形態では、導熱部材458は、プレス加工により、断面視略矩形状に形成されていたが、一対の延出部458B,458Cの互いに対向する各対向面4581B,4581Cが平面状に形成されていれば、断面形状は特に限定されない。例えば、図11に示すように、導熱部材458をプレス加工により断面視略三角形状に形成してもよく、あるいは、導熱部材458をプレス加工により断面視半円形状に形成してもよい。
また、前記第3実施形態では、外枠体6582を断面視矩形状に形成していたが、一対の延出部658B,658Cの互いに対向する各対向面6582C1,6582C2が平面状に形成されていれば、断面形状は特に限定されず、上記同様に断面視三角形状や断面視半円形状を有するように形成しても構わない。
FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams showing a modification of the first embodiment.
In the first embodiment, the
In the third embodiment, the
前記第4実施形態では、導熱部材758は、平面視コ字形状を有するように形成されていたが、液晶パネル4511の外周端縁の少なくとも一部に沿う形状を有していればよく、例えば、前記第2実施形態で説明した導熱部材558と同様に、環形状を有するように形成しても構わない。また、液晶パネル4511における防塵ガラス4511E、および対向基板4511Bの側面と凹部7582の間を熱伝導性を有する接着剤で充填し、熱伝達可能な面積を増やしてもよい。
In the fourth embodiment, the
図13は、前記各実施形態の変形例を示す図である。
本発明では、導熱部材と光変調装置の保持枠や液晶パネルとが互いに面接触した状態で熱伝達可能に接続する構成であればよく、例えば、以下に示す構成を採用しても構わない。
例えば、図13(A)に示すように、光変調装置451´を構成する保持枠4512´の側端部に断面視円形状の導熱部材(ヒートパイプ)458´に対応した切り欠き4512A´を形成しておく。そして、図13(A)の破線に示すように、切り欠き4512A´の先端部分を熱かしめにより折り曲げ、切り欠き4512A´の内壁面を導熱部材458´の外面に面接触させて接続する。
また、例えば、図13(B)に示すように、光変調装置451´´を構成する保持枠4512´´の側端部側に断面視円形状の導熱部材(ヒートパイプ)458´´を挿通可能とする挿通孔4512A´´を形成しておく。そして、図13(B)の破線に示すように、導熱部材458´´の製造時において、導熱部材458´´を挿通孔4512A´´に挿通した状態で、導熱部材458´´を加熱しながら、導熱部材458´´の管内部を加圧して膨らませ、導熱部材458´´の外面を挿通孔4512A´´の内壁面に面接触させて接続する。そして、導熱部材458´´の各端部を封止する。
FIG. 13 is a diagram showing a modification of each of the embodiments.
In the present invention, any structure may be used as long as the heat conducting member and the holding frame of the light modulation device or the liquid crystal panel are connected so as to be able to transfer heat in a state of surface contact with each other. For example, the following structure may be adopted.
For example, as shown in FIG. 13A, a
Further, for example, as shown in FIG. 13B, a heat conducting member (heat pipe) 458 ″ having a circular shape in section is inserted into the side end portion side of the
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。
In each of the embodiments described above, the
In each of the above embodiments, only one
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。
In each of the above embodiments, the projector 1 is configured as a three-plate projector including three
In each of the above embodiments, a transmissive liquid crystal panel having a different light incident surface and light emitting surface is used. However, a reflective liquid crystal panel having the same light incident surface and light emitting surface may be used.
In each of the embodiments, the liquid crystal panel is used as the light modulation element. However, a light modulation element other than liquid crystal, such as a device using a micromirror, may be used. In this case, the incident-side
In each of the above embodiments, only an example of a front type projector that projects from the direction of observing the screen has been described. However, the present invention also applies to a rear type projector that projects from the side opposite to the direction of observing the screen. Applicable.
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。
Although the best configuration for carrying out the present invention has been disclosed in the above description, the present invention is not limited to this. That is, the invention has been illustrated and described primarily with respect to particular embodiments, but it is not intended to depart from the technical concept and scope of the invention. Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of materials, quantity, and other detailed configurations.
Therefore, the description limited to the shape, material, etc. disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member which remove | excluded the limitation of one part or all of such restrictions is included in this invention.
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。 Since the optical element can be effectively cooled, the present invention can be used as a projector used in presentations and home theaters.
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)、458,558,658,758・・・導熱部材、458A,658A,758A・・・基端部、458B,458C,658B,658C,758B,758C・・・延出部、4511・・・液晶パネル(光学素子)、4512C,4512D・・・光学素子側接続部、4581B,4581C,5581B,5581C,6582C1,6582C2,7582A・・・導熱部材側接続部、6581・・・ヒートパイプ、6582・・・外枠体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 3 ... Projection lens (projection optical apparatus), 41 ... Light source device, 45 ... Optical apparatus, 451 ... Light modulation apparatus (optical element), 458, 558, 658, 758 ... Heat conducting member, 458A, 658A, 758A ... Base end, 458B, 458C, 658B, 658C, 758B, 758C ... Extension, 4511 ... Liquid crystal panel (optical element), 4512C, 4512D: Optical element side connecting portion, 4581B, 4581C, 5581B, 5581C, 6582C1, 6582C2, 7582A ... Heat conducting member side connecting portion, 6581 ... Heat pipe, 6582 ... Outer frame body.
Claims (5)
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、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、
前記ヒートパイプは、前記光学素子の外形形状に合致するようにプレス加工により屈曲形成されるとともに、前記光学素子を遊嵌状態で嵌合させる凹部を備え、
前記凹部と前記光学素子の光束入射側端面とが面接触している
ことを特徴とする光学装置。 An optical element that optically converts and emits incident light flux;
It is formed in a tube having a capillary structure inside, and a refrigerant is accommodated inside the tube, and heat transfer is performed when the refrigerant recirculates inside the tube, and the optical element is connected to the optical element so that heat can be transferred. A heat pipe for cooling the
The heat pipe is formed by bending so as to match the outer shape of the optical element, and includes a recess for fitting the optical element in a loose fit state.
An optical apparatus, wherein the concave portion and a light beam incident side end surface of the optical element are in surface contact .
前記ヒートパイプは、平面視コ字状に形成されている
ことを特徴とする光学装置。 The optical device according to claim 1.
Before SL heat pipe, optical apparatus characterized by being formed in generally U-shaped plan configuration.
前記ヒートパイプは、前記光学素子の外周端部を囲む環形状を有している
ことを特徴とする光学装置。 The optical device according to claim 1 or 2,
Before SL heat pipe, optical apparatus, wherein the Ru Tei has a ring shape surrounding the outer peripheral edge of the optical element.
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。 The optical device according to any one of claims 1 to 3,
The capillary structure of the heat pipe is composed of a sintered wick.
請求項1から請求項4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。 A projector comprising: a light source device; a light modulation device that modulates a light beam emitted from the light source device according to image information; and a projection optical device that enlarges and projects the light beam modulated by the light modulation device. ,
A projector comprising the optical device according to any one of claims 1 to 4.
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