JP5573479B2 - プロジェクタモジュール及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタモジュール及び電子機器に関するものである。

従来、被写体の撮像を行う撮像機能と画像の投映を行う投映機能を備えるカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２５０３９２号公報

ところで、上記のカメラにおいては、一般的に、プロジェクタの光源となるＬＥＤをリジッド基板に接続するなどして放熱対策を行っている。このため、放熱を良好に行うためにはリジッド基板が大型化するという問題があった。

本発明の目的は、放熱効率が良い小型のプロジェクタモジュール及びプロジェクタモジュールを備える電子機器を提供することである。

本発明のプロジェクトモジュールは、電極と前記電極とは異なる第１の熱伝導部とを投映光射出部の背面に有する発光素子と、前記電極に電力を供給する端子と前記端子とは異なる第２の熱伝導部とを有し前記発光素子と熱的に接続されたＦＰＣ基板と、前記ＦＰＣ基板と熱的に接続された放熱シートと、前記放熱シートと熱的に接続された放熱板とを備え、前記第１の熱伝導部と前記第２の熱伝導部とは導電体であり、前記発光素子で発生した熱が前記第１の熱伝導部と前記第２の熱伝導部とを介して前記ＦＰＣ基板へ熱伝導することを特徴とする。

また、本発明の電子機器は、本発明のプロジェクタモジュールを備えることを特徴とする。

本発明によれば、放熱効率が良い小型のプロジェクタモジュール及びプロジェクタモジュールを備える電子機器を提供することができる。

実施の形態に係るカメラの外観を示す斜視図である。 実施の形態に係るカメラの内部の構成を示す正面図である。 実施の形態に係るプロジェクタモジュールの構成を示す分解斜視図である。 実施の形態に係るプロジェクタモジュール内に配置されるＦＰＣ基板の平面図及び側面図である。 実施の形態に係るプロジェクタモジュール内に配置されるＬＥＤ背面及びＦＰＣ基板のＬＥＤと接続する部分のパターンを示す図である。 実施の形態に係るモジュール筐体の正面図である。 実施の形態に係るプロジェクタモジュールの内部の構成を示す断面図である。 実施の形態に係るプロジェクタモジュールの内部の構成を示す断面図である。 実施の形態に係るプロジェクタモジュールの内部の構成を示す断面の部分拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る電子機器としてのカメラについて説明する。図１は、この実施の形態に係るカメラ２の外観を示す斜視図である。カメラ２は、金属からなる筐体４を備え、筐体４の前面には、筐体４に内蔵された撮像ユニット１８（図２参照）の撮像窓６、筐体４に内蔵されたプロジェクタモジュール２０（図２参照）の投映窓８、及び撮像時にフラッシュ光が射出されるフラッシュ窓１０が設けられている。また、カメラ２の上面には、電源スイッチ１２、レリーズ動作を指示するシャッタボタン１４、被写体の撮像を行う撮像モードと画像の投映を行う投映モードとを切り替えるモード切替ボタン１６が設けられている。

図２は、この実施の形態に係るカメラ２において、内部に収容されている各ユニットの配置を示す正面図である。カメラ２の内部には、被写体を撮像するための撮像素子等を有する撮像ユニット１８、画像を投映するための投映光学系等を有するプロジェクタモジュール２０、撮像ユニット１８及びプロジェクタモジュール２０に電力を供給するバッテリを収容する電池室２２が設けられている。

図３は、この実施の形態に係るカメラ２が備えるプロジェクタモジュール２０の構成を示す分解斜視図である。なお、以下の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照して説明する。図３に示すように、ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸がプロジェクタモジュール２０から画像が投映される方向と平行に、Ｙ軸がプロジェクタモジュール２０の上下方向に、Ｚ軸が後述するＬＥＤ３２から発光される投映光の進行方向と平行な方向にそれぞれ設定される。

プロジェクタモジュール２０は、光源としてのＬＥＤ３２から射出された投映光を平行光に変換する集光レンズ群２４（図７参照）、及び画像を投映する投映光学系が収容されるモジュール筐体２６を備えている。モジュール筐体２６の−Ｚ側の側面の下部にはＬＥＤホルダ取付部２８が設けられている。

ＬＥＤホルダ取付部２８は、−Ｚ側に略円形状の開口を有し、当該開口から−Ｚ方向に向かって順にＬＥＤホルダ３０、ＬＥＤ３２、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）基板３４、放熱シート３６、放熱板３８が配置されている。なお、ＬＥＤホルダ３０は、ＬＥＤホルダ取付部２８に対して接着により固定され、ＬＥＤ３２は、ＬＥＤホルダ３０に対して接着により固定される。

また、ＬＥＤ３２は、ＦＰＣ基板３４の＋Ｚ側の面において＋Ｘ側の端部に実装されており（図４（ａ）（ｂ）参照）、ＦＰＣ基板３４のＬＥＤ３２が実装されていない側の面（−Ｚ側の面）の＋Ｘ側の端部には、放熱シート３６が密着するようにして配置される。また、第一の部分３８ａ及び第二の部分３８ｂからなるＬ字形状の放熱板３８において、第一の部分３８ａの＋Ｚ側の面が放熱シート３６の全体に対して密着するようにして配置される。

ここで、放熱板３８の第一の部分３８ａは、タップタイトネジ４０を用いてＬＥＤホルダ取付部２８に対して固定された放熱板押さえ板４２によって、＋Ｚ方向に付勢される。従って、放熱板３８は、第一の部分３８ａの＋Ｚ側の面が放熱シート３６に密着した状態で固定される。そして、第二の部分３８ｂの＋Ｘ側の面が放熱シート４４を介して筐体４の前面の内面に対して密着するようにして固定される。

次に、図４及び図５を参照してＬＥＤ３２及びＦＰＣ基板３４について説明する。図４（ａ）は、ＦＰＣ基板３４を＋Ｚ側から視た図（平面図）であり、図４（ｂ）は、ＦＰＣ基板３４を−Ｙ側から視た図（側面図）である。ＦＰＣ基板３４は、薄く柔軟性のある基板であり、＋Ｚ側の表面の全面に銅箔など導電体からなるパターンがプリントされている。そして、このパターンは、ＬＥＤ３２の＋側の電極３２ａ（図５（ａ）参照）に接続される陽極用導通部３４ａ及びＬＥＤ３２の−側の電極３２ｂ（図５（ａ）参照）に接続される陰極用導通部３４ｂを備えている。陽極用導通部３４ａ及び陰極用導通部３４ｂの図においてＬで示す部分は、図示しない外部のコネクタと接続できるように陽極用導通部３４ａ及び陰極用導通部３４ｂを形成する銅箔が露出しており、Ｍで示す部分は、銅箔上に絶縁性のフィルムが形成されている。なお、ＬＥＤ３２が実装されているＮで示す部分については、図５（ｂ）を用いて後述する。

ここで、このＦＰＣ基板３４は、片面のみにパターンを有する一層基板である。このため、両面にパターンを有する二層基板よりも基板厚を薄くすることができ、熱抵抗を小さくすることができる。なお、ＦＰＣ基板３４の基板厚は、図においてＭで示す部分で略８０μｍ程度、Ｎで示す部分で略５０μｍ程度である。

図５（ａ）は、ＦＰＣ基板３４から取り外したＬＥＤ３２を−Ｚ側（背面側）から見た図である。このＬＥＤ３２の背面側には、銅箔など導電体からなる＋側の電極３２ａ、熱伝導部３３及び−側の電極３２ｂが設けられている。＋側の電極３２ａ及び−側の電極３２ｂは、ＬＥＤ３２の縁部に沿って延びる細長い形状に形成され、それぞれＬＥＤ３２の背面の両端部に配置される。また、熱伝導部３３は、幅の広い長方形状に形成され、ＬＥＤ３２の背面中央部に配置される。

図５（ｂ）は、ＦＰＣ基板３４の＋Ｚ側の表面の図においてＮで示す部分にプリントされたパターン、即ち、ＦＰＣ基板３４の＋Ｘ側の端部からＬＥＤ３２を取り外した状態において視認し得るパターンを示す図である。このＮで示す部分には、陽極用導通部３４ａの先端部分、熱伝導部３５、陰極用導通部３４ｂの先端部分が、ＬＥＤ３２の背面に形成されている＋側の電極３２ａ、熱伝導部３３、−側の電極３２ｂの形状に対応する形状でそれぞれ形成されている。

ここで、ＬＥＤ３２をＦＰＣ基板３４に実装する場合には、＋側の電極３２ａが陽極用導通部３４ａの先端部分に、熱伝導部３３が熱伝導部３５に、−側の電極３２ｂが陰極用導通部３４ｂの先端部分にそれぞれ半田付けにより固定される。そして、陽極用導通部３４ａ及び陰極用導通部３４ｂを介して、ＬＥＤ３２内にパッケージされたＬＥＤチップに対して電力の供給が行われる。

図６は、実施の形態に係るモジュール筐体２６の正面図であり、図７は、図６におけるＡ−Ａ断面を＋Ｙ側から見た断面図である。集光レンズ群２４において、集光レンズ２４ａの径は、集光レンズ２４ｂの径よりも小さく形成されている。また、放熱板３８の第二の部分３８ｂは、集光レンズ２４ａの縁部の近傍において、集光レンズ２４ｂの縁部よりもモジュール筐体２６の内側に配置されている。

次に、この実施の形態に係るカメラ２の放熱処理について説明する。プロジェクタ投映によりＬＥＤ３２に発生した熱は、ＬＥＤ３２の背面からＦＰＣ基板３４に対して伝達される。ここで、ＬＥＤ３２の背面中央部には熱伝導部３３が設けられ（図５（ａ）参照）、ＦＰＣ基板３４には熱伝導部３５が設けられているため（図５（ｂ）参照）、ＬＥＤ３２からＦＰＣ基板３４への熱伝達が効果的に行われる。そして、ＦＰＣ基板３４に伝達された熱は、ＦＰＣ基板３４の熱抵抗が小さいことからＦＰＣ基板３４の厚さ方向にスムーズに伝達され、放熱シート３６及び放熱板３８を介して放熱シート４４に伝達される。これにより、ＬＥＤ３２において発生した熱は、ＦＰＣ基板３４、放熱シート３６、放熱板３８、放熱シート４４を介して筐体４の前面から効果的に放熱される。

次に、この実施の形態に係るカメラ２の投映処理について説明する。図８は、この実施の形態に係るプロジェクタモジュール２０の内部の構成を示す断面図であり、図９は、図８に示すＤ部の拡大図である。ＬＥＤホルダ３０によって支持されたＬＥＤ３２から射出された投映光は、集光レンズ２４ａ、２４ｂを備える集光レンズ群２４により平行光に変換された後、ＰＳコンバータ４６に入射する。ここで、ＰＳコンバータ４６は、入射した光を特定の偏光光に変換する光学素子であり、ガラスプリズム内に、入射光の進行方向に対して４５°の角度で設けられ特定の偏光光のみを透過する偏光分離膜４６ａ、及び偏光分離膜４６ａに平行に設けられた反射膜４６ｂを有するものである。なお、集光レンズ群２４を透過してＰＳコンバータ４６に入射した光は、全て偏光分離膜４６ａに入射する。また、ＰＳコンバータ４６とＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４８との間の偏光分離膜４６ａを透過した光のみが透過する位置には、１／２波長板４９が設けられている。従って、ＰＳコンバータ４６を透過した投映光は、Ｐ偏光またはＳ偏光の何れか一方の偏光光に変換され、ＰＢＳ４８に入射する。

例えば、偏光分離膜４６ａがＰ偏光光のみを透過する場合には、ＰＢＳ４８にはＳ偏光光のみが入射し、ＰＢＳ４８内に入射光の進行方向に対して４５°の角度で設けられた偏光分離膜４８ａへ入射する。偏光分離膜４８ａへ入射した投映光は、Ｓ偏光のみであるため偏光分離膜４８ａによって反射され、ＰＢＳ４８の下面４８ｂから下方に向かって射出された後に、ＰＢＳ４８の下方に設置された画像表示部としてのＬＣＯＳ（反射型液晶素子）５０に入射する。

ＬＣＯＳ５０に入射した光は、ＬＣＯＳ５０により反射され、ＰＢＳ４８に再度入射する。ここで、ＬＣＯＳ５０を構成する図示しない液晶層は、電圧が印加されると入射光に対して位相板として機能する。従って、ＬＣＯＳ５０から射出する光のうち、液晶層により電圧が印加された画素領域を透過した光はＳ偏光からＰ偏光に変換される。一方、ＬＣＯＳ５０から射出する光のうち、液晶層により電圧が印加されていない画素領域を透過した光はＳ偏光のまま進行する。

Ｐ偏光とＳ偏光との混合光としてＰＢＳ４８に再度入射した光のうち、ＬＣＯＳ５０の電圧が印加された画素領域を透過したＰ偏光の光のみが偏光分離膜４８ａを透過し、Ｓ偏光と分離される。当該Ｐ偏光は、ＰＢＳ４８から上方へ向かって射出された後に、投映用光学像を投映するための投映レンズ群５２、及び投映レンズ群５２から射出された光学像の投映方向を偏向させるためのミラー５４を介してモジュール筐体２６から図３における＋Ｘ方向へ投映される。即ち、ＬＣＯＳ５０に表示された画像が投映用光学像として読み出され、カメラ２の前方向へ投映される。

この実施の形態に係るプロジェクタモジュールによれば、背面側に電極を備えた小型のＬＥＤ３２を薄型の一層基板であるＦＰＣ基板３４に実装するため、ＬＥＤチップに電力供給するリード線や放熱面積を得るための大型リジッド基板を配置するスペースが必要なく、また、ＬＥＤ３２に発生した熱が薄く熱抵抗の小さいＦＰＣ基板３４の厚さ方向にスムーズに伝達され、放熱シート３６、放熱板３８及び放熱シート４４を介して筐体４の前面から効果的に放熱されるため、放熱効率が良い小型のプロジェクタモジュールを実現することができる。

また、集光レンズ２４ａの径が集光レンズ２４ｂの径よりも小さく、放熱板３８の第二の部分３８ｂを集光レンズ２４ｂの縁部よりもモジュール筐体２６の内側に配置することができるため、モジュール筐体２６の薄型化を実現することができる。また、モジュール筐体２６を薄型化することにより、カメラ２を薄型化することができる。

なお、上述の実施の形態においては、電子機器としてカメラ２を例に説明したが、携帯電話機等の電子機器においても、放熱効率が良い小型のプロジェクタモジュールを備えている場合には本発明を適用することができる。

２…カメラ、４…筐体、６…撮像窓、８…投映窓、２０…プロジェクタモジュール、２４…集光レンズ群、２６…モジュール筐体、３０…ＬＥＤホルダ、３２…ＬＥＤ、３４…ＦＰＣ基板、３６…放熱シート、３８…放熱板、４４…放熱シート

Claims (5)

1. 電極と前記電極とは異なる第１の熱伝導部とを投映光射出部の背面に有する発光素子と、
   前記電極に電力を供給する端子と前記端子とは異なる第２の熱伝導部とを有し前記発光素子と熱的に接続されたＦＰＣ基板と、
   前記ＦＰＣ基板と熱的に接続された放熱シートと、
   前記放熱シートと熱的に接続された放熱板と
   を備え、
   前記第１の熱伝導部と前記第２の熱伝導部とは導電体であり、
   前記発光素子で発生した熱が前記第１の熱伝導部と前記第２の熱伝導部とを介して前記ＦＰＣ基板へ熱伝導することを特徴とするプロジェクタモジュール。
2. 前記第１の熱伝導部は、前記投映光射出部の背面の中央部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタモジュール。
3. 前記ＦＰＣ基板は、片面のみにパターンを有する一層基板であることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクタモジュール。
4. 前記発光素子側から順に第１集光レンズと第２集光レンズとを備え、
   前記第１集光レンズのレンズ径は前記第２集光レンズのレンズ径よりも小さく、
   前記放熱板の該プロジェクタモジュールを収納する筐体と熱的に接続された部分は、前記筐体の内面と前記第１集光レンズの縁部との間に位置することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプロジェクタモジュール。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のプロジェクタモジュールを備えることを特徴とする電子機器。

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