JP5181730B2 - プロジェクタ付き携帯型電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタユニットを有するプロジェクタ付き携帯型電子機器に関する。

従来、据え置き型のプロジェクタ装置において、光源で発生する熱を熱電変換素子で電力に変換し、光源を冷却する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。その装置においては、熱電変換素子の高温側を光源に接触させ、低温側に放熱フィンを備えたブロックを設けている。また、光源、熱電変換素子およびブロックからなる要素は筐体内に収められ、冷却ファンで筐体内を冷却するようにしている。

特開２００４−３１２９９１号公報

しかしながら、携帯可能な小型の電子機器にプロジェクタユニットを搭載する場合、小型化や電力消費の点で冷却ファンを設けるのは困難である。そのため、筐体内に熱が籠もりやすく、熱電変換素子の高温側と低温側との温度差が小さくなり、光電変換効率が低下して光源に対する冷却性能の低下を招く。

請求項１の発明は、プロジェクタ付き携帯型電子機器において、プロジェクタユニットの光源の発熱部に接触して設けられ、熱エネルギーを電力に変換する熱電変換素子と、前記熱電変換素子により発生した電力によりバッテリを充電する充電手段と、前記熱電変換素子の放熱部に接触するとともに、機器外部に露出する露出面を有する放熱部材と、結像光学系と、前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像素子とを有する撮影ユニットとを備え、前記放熱部材は、一端が前記熱電変換素子の放熱部に接触し、他端が機器筐体に接触する熱伝達部材を備え、機器筐体の正面側に、撮影ユニットの被写体光取り入れ口と、前記プロジェクタユニットから投影される光が出射される投影窓とを形成し、前記熱伝達部材の前記他端を、前記機器筐体の正面の中央部分に接触させたことを特徴とする。

本発明によれば、熱電変換素子の放熱部に接触する放熱部材は、機器外部に露出する露出面を有しているため、放熱効果の向上を図ることができ、熱が筐体内に籠もるのを低減することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明によるプロジェクタ付き携帯型電子機器の一実施の形態を示す図であり、撮影ユニットを備えたものである。本実施の形態の装置は撮影機能をメインに構成されており、以下では携帯型電子機器のことをカメラと称することにする。

装置筐体の中央部にプロジェクタユニット２０が配置され、その右側に撮影ユニット１０、左側にメインバッテリ１１Ａおよび補助バッテリ１１Ｂが配置されている。通常の装置駆動用電源としては、メインバッテリ１１Ａが用いられる。補助バッテリ１１Ｂは、メインバッテリ１１Ａの残量が少なくなった時に、メインバッテリ１１Ａをバックアップする電源として用いられる。プロジェクタユニット２０の上部にはフラッシュ８が設けられている。プロジェクタユニット２０とバッテリ１１との間の空きスペースには、フラッシュ用メインコンデンサ９が配置されている。

撮影ユニット１０には、複数のレンズ１００ａおよびプリズム１００ｂを含む撮影光学系１００と、撮影光学系１００により結像された被写体像を撮像する撮像素子１０１が設けられている。撮像素子１０１には、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子が用いられる。カメラ筐体１の前面には被写体光取り入れ窓（不図示）が形成され、その取り入れ窓より入射した被写体光の光路はプリズム１００ｂにより筐体底面方向に折り曲げられ、レンズ１００ａにより結像される。

図２はプロジェクタユニット２０の構成を示す断面図であり、（ａ）はプロジェクタユニット２０をカメラ正面から見た断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。プロジェクタユニット２０は、高輝度ＬＥＤ等の光源２２１と、集光レンズ２２２と、偏光ビームスプリッタ２２３と、液晶パネル２２４と、投影レンズ２２５と、屈曲プリズム２２８と、これらを収容するケース２２６とを備えている。液晶パネル２２４にはＬＣＯＳ等の反射型液晶パネルが用いられているが、透過型の液晶パネルを用いても良い。

集光レンズ２２２は、光源２２１からの光を略平行光にして偏光ビームスプリッタ２２３へ入射させる。偏光ビームスプリッタ２２３に入射した光の内、Ｐ偏光は偏光ビームスプリッタ２２３を透過して液晶パネル２２４を照明する。液晶パネル２２４は、赤、緑、青のフィルターが形成された複数の画素から構成され、カラーの画像を生成するように駆動されている。

液晶パネル２２４の液晶層を透過する光は、液晶パネル２２４へ入射されると当該液晶層を進行し、液晶パネル２２４の反射面で反射された後、液晶層を逆方向に進行して液晶パネル２２４から射出され、偏光ビームスプリッタ２２３へ再度入射される。電圧が印加された液晶層は位相板として機能するので、偏光ビームスプリッタ２２３へ再度入射される光は、Ｓ偏光である変調光とＰ偏光である非変調光との混合光である。偏光ビームスプリッタ２２３は、再入射された光束のうちＳ偏光成分である変調光のみを偏光分離部で反射する。その反射された変調光は、投影レンズ２２５および屈曲プリズム２２８を介して投影窓２０ａからカメラ前方に出射される。

図１に戻って、プロジェクタユニット２０に設けられた光源２２１の放熱部２２１ａには、熱電変換素子１３が密着するように設けられている。熱電変換素子１３には、例えば、ペルチェ素子を用いた熱電モジュールが用いられる。熱電変換素子１３は、放熱部２２１ａに接触している面が熱電変換素子１３の吸熱側となり、反対側の面が放熱側となる。この放熱側の面には、熱伝達部材１４が接触するように設けられている。熱伝達部材１４には、銅やアルミ等の高熱伝導材料が用いられる。

図３（ａ）は、図１のＡ２−Ａ２断面を示す図である。カメラの筐体１は、カメラ前面側の前カバー１ａとカメラ背面側の後カバー１ｂとを備えている。熱伝達部材１４はＬ字形状をしており、熱電変換素子１３に接触する部分１４ａと、前カバー１ａに接触する部分１４ｂとを備えている。この場合、前カバー１ａを、熱を外気へ逃がす放熱部材として用いている。そのため、前カバー１ａは金属等の熱を伝えやすい材料で構成するのが好ましい。

また、筐体１（前カバー１ａおよび後カバー１ｂ）がプラスチック材等で形成されている場合には、図３（ｂ）に示すように、前カバー１ａの前面に金属カバー１ｃを配置し、その金属カバー１ｃに熱伝達部材１４を接触させる。この場合は、金属カバー１ｃが放熱部材の一部を構成し、放熱部材を外部に露出させることで、放熱効果の向上をはかることができる。

図４は、ペルチェ素子を用いた熱電変換素子１３の構造を模式的に示したものである。熱電変換素子１３は、Ｐ型とＮ型の熱電半導体１３０ａ，１３０ｂを銅電極１３１にはんだ付けした構造になっている。図４に示すように熱電変換素子１３の一方を高温部（光源２２１の放熱部２２１ａ）に接触させ、他方を低温部（熱伝達部材１４の一端１４ｂ）に接触させると、ペルチェ効果により起電力が発生して、回路に電流が流れる。この起電力は、温度差が大きいほど大きくなる。

図３に戻って、カメラの背面側にはＬＣＤ表示装置２が設けられている。また、メインバッテリ１１Ａの背面側には回路部１５が配置されている。この回路部１５には、熱電変換素子１３で発生した電力により補助バッテリ１１Ｂを充電するための充電回路１５０が設けられている。プロジェクタユニット２０を使用している場合には、光源２２１の発熱により熱電変換素子１３から電力を取り出すことができる。その電力は、充電回路１５０を介して補助バッテリ１１Ｂの充電に用いられる。

通常は、メインバッテリ１１Ａがカメラの電源として用いられる。しかし、メインバッテリ１１Ａの端子電圧が基準値より低くなって（すなわち、電池残量が少なくなって）カメラ駆動ができなくなった場合には、回路部１５は、使用する電源を補助バッテリ１１Ｂに切り替える。または、補助バッテリ１１Ｂの電力でメインバッテリ１１Ａを充電する。このように、熱電変換素子１３により発生した電力を一旦補助バッテリ１１Ｂに蓄えてから使用するようにしたので、メインバッテリ１１Ａが満充電に近い状態であっても、熱電変換素子１３により発生する電力を蓄えることができる。

［変形例１］
上述した実施の形態では、熱伝達部材１４の符号１４ｂで示す部分を筐体１の正面中央部分に接触させたが、図５に示すように筐体底面に接触させるようにしても良い。カメラ筐体１を机等に載置して投射を行う場合、筐体底面から載置面４へと熱を逃がすことができ、放熱効果が向上する。

［変形例２］
図１に示した装置ではプロジェクタユニット２０を筐体１の中央に配置したが、図６に示すように、撮影ユニット１０とプロジェクタユニット２０との配置を入れ替え、撮影ユニット１０を中央に配置し、その右側にプロジェクタユニット２０を配置するようにしても良い。この場合、熱電変換素子１３の放熱側の面は筐体１の側面に対向しているので、放熱面を筐体側面に直接接触させるようにした。もちろん、図１の場合と同様に、熱伝達部材を介して接触させるようにしても良い。その他の構成については、図１に示すカメラと同様であり、説明を省略する。

［変形例３］
図７は第３の変形例を示す図である。カメラ３０の底面部にはスタンド３００が設けられており、カメラとして使用する場合には、図７（ａ）に示すようにスタンド３００は収納状態とされる。スタンド３００はヒンジ部３０１を中心に回転可能に構成されており、プロジェクタとして使用する場合には、図６（ｂ）に示すように、スタンド３００を使用状態に展開する。この場合、カメラ３０は仰角αで載置され、投射光は角度αだけ上向きに投射されることになる。これは、投射光がカメラ載置面によってケラレないようにするためであり、所定の角度αで斜め投射することによりケラレを防止している。

図８は、カメラ内部の構成を示す図であり、カメラ正面から見た断面図である。プロジェクタユニット２０はカメラ中央に配置され、その右側に撮影ユニット１０、左側にバッテリ１１Ａ，１１Ｂが配置されている。フラッシュ１３用のメインコンデンサ１２は、Ｌ字形状をしたプロジェクタユニット２０とメインバッテリ１１Ａとの隙間に配置されている。熱伝達部材１４は、熱電変換素子１３に接触する接触部１４ａと、カバー１の底面に接触している接触部１４ｂとから成る。

接触部１４ｂはＬ字形状をしており、カバー底面から垂直に立ち上がった部分（垂直部と呼ぶ）はカバー側面の一部を構成している。接触部１４ｂの垂直部には、ヒンジ部３０１を介してスタンド３００が回転自在に取り付けられている。スタンド３００は、接触部１４ｂの垂直部とは逆のカバー側面においても、ヒンジ部３０１を用いてカバー側面に回転自在に取り付けられている。

熱電変換素子１３から接触部１４ｂに伝達された熱は、接触部１４ｂを介してカバー底面部およびスタンド３００へと伝達され、カバー１およびスタンド３００から外気へと放熱される。また、図７（ｂ）に示す投射状態では、スタンド３００が載置面に接触しているため、熱電変換素子１３から熱伝達部材１４へと伝達された熱は、スタンド３００から載置面へと効果的に放熱される。なお、図７に示す例では、熱伝達部材１４の接触部１４ｂがカバー底面部に接触するような構成としたが、カバー底面部の一部を構成するようにして、外気に露出するようにしても良い。

以上説明したように、本実施の形態では、熱電変換素子１３の放熱部に接触するように設けられた熱伝達部材１４は、他端１４ｂが筐体１や金属カバー１ｃに接触するように構成されている。そのため、カメラ外部に露出した筐体１や金属カバー１ｃを放熱部材として利用することで、熱が筐体内に籠もらず、熱電変換素子１３の放熱を効率良く行うことができる。その結果、熱電変換素子１３による発電の効率向上を図ることができる。さらに、変形例２，３に示したように、机等に載置して投射を行う場合、載置面に接触する部分が放熱部材の一部を形成しているため、載置面に効率良く放熱を行うことができる。なお、熱伝達部材１４を筐体正面中央に接触させることで、筐体１を把持する部分（図３（ａ）の筐体左右部分）の温度上昇を抑えることができ、使い勝手が良い。

また、バッテリを通常使用するメインバッテリ１１Ａと、それを補助する補助バッテリ１１Ｂとに分け、補助バッテリ１１Ｂを熱電変換素子１３により充電するようにしたので、メインバッテリ１１Ａが十分な充電状態であっても、補助バッテリ１１Ｂに充電することが可能なので、発生した電力を無駄にすることなく利用することができる。

なお、上述した実施の形態では、携帯型電子機器としてプロジェクタユニット２０を備えたカメラを例に説明した。しかし、本発明は、このようなカメラに限らず、プロジェクタユニット２０を備える種々の携帯型電子機器に適用できる。例えば、図１に示す撮影ユニット１０の代わりに画像データを記録可能な記録媒体を備えた携帯型プロジェクタ装置や、プロジェクタユニット２０を備えた携帯電話等にも適用できる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

本発明によるプロジェクタ付き携帯型電子機器の一実施の形態を示す図である。 プロジェクタユニット２０の構成を示す断面図であり、（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）はＡ１−Ａ１断面図である。 （ａ）は図１のＡ２−Ａ２断面図、（ｂ）は金属カバー１ｃを備えた場合を示す図である。 ペルチェ素子を用いた熱電変換素子１３の構造を模式的に示したものである。 第１の変形例を示す断面図である。 第２の変形例を示す断面図である。 第３の変形例を説明する図であり、（ａ）は収納状態を示し、（ｂ）は投射時を示す。 カメラ３０の断面図を示す。

符号の説明

１：筐体、１ａ：前カバー、１ｂ：後カバー、１ｃ：金属カバー、１０：撮影ユニット、１１Ａ：メインバッテリ、１１Ｂ：補助バッテリ、１３：熱電変換素子、１４：熱伝達部材、２０：プロジェクタユニット、１５０：充電回路、２２１：光源、２２１ａ：放熱部、３００：スタンド

Claims (2)

1. プロジェクタ付き携帯型電子機器において、
   プロジェクタユニットの光源の発熱部に接触して設けられ、熱エネルギーを電力に変換する熱電変換素子と、
   前記熱電変換素子により発生した電力によりバッテリを充電する充電手段と、
   前記熱電変換素子の放熱部に接触するとともに、機器外部に露出する露出面を有する放熱部材と、
   結像光学系と、前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像素子とを有する撮影ユニットとを備え、
   前記放熱部材は、一端が前記熱電変換素子の放熱部に接触し、他端が機器筐体に接触する熱伝達部材を備え、
   機器筐体の正面側に、撮影ユニットの被写体光取り入れ口と、前記プロジェクタユニットから投影される光が出射される投影窓とを形成し、
   前記熱伝達部材の前記他端を、前記機器筐体の正面の中央部分に接触させたことを特徴とするプロジェクタ付き携帯型電子機器。
2. 請求項１に記載のプロジェクタ付き携帯型電子機器において、
   機器駆動に用いられるメインバッテリと、前記メインバッテリを補助する補助バッテリとを備え、
   前記充電手段は前記補助バッテリを充電し、
   前記メインバッテリの電池残量が少なくなって前記プロジェクタ付き携帯型電子機器の駆動ができなくなった場合には、前記補助バッテリの電力で前記メインバッテリを充電することを特徴とするプロジェクタ付き携帯型電子機器。

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