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

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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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