(57)【要約】【課題】シャッタを簡便に冷却可能な照明装置及び投写型映像表示装置を提供する。【解決手段】投写型映像表示装置１００は、光源１０と光学素子群２０との間に設けられるシャッタ４０と、シャッタ４０の閉状態においてシャッタ４０の光源１０側に位置する熱電変換素子５０と、熱電変換素子５０と電気的に接続されたシャッタ冷却装置１２０とを備える。【選択図】図１
2010243915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射される光が照射される光学素子と、
前記光源と前記光学素子との間に設けられ、開閉自在なシャッタと、
前記シャッタの閉状態において、前記シャッタの前記光源側に位置する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子と電気的に接続され、前記シャッタを冷却する冷却装置とを備える照明装置。
【請求項２】
前記シャッタは、前記光源の反対側に放熱板を備える請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記シャッタは、前記光源の反対側に複数の凸部を有する請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記熱電変換素子の前記光源側の表面は、黒色である請求項１乃至３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
光源と、
前記光源から出射される光が照射される光学素子と、
前記光学素子から出射される光を投写する投写光学系と、
前記光源と前記光学素子との間に設けられ、開閉自在なシャッタと、
前記シャッタの閉状態において、前記シャッタの前記光源側に位置する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子と電気的に接続され、前記シャッタを冷却する冷却装置とを備える投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射される光を遮断するシャッタを備える照明装置及び投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ランプなどの光源から出射される光をスクリーンに投写する投写型映像表示装置が広く用いられている。このような投写型映像表示装置では、光源を一時消灯させた後に点灯させるよりも、光源の出射光を機械的に遮断した後に開放する方が良好な応答性を得ることができる。そのため、光源を消灯させるのではなく、出射光を機械的に遮断させたい場合がある。
【０００３】
具体的には、ユーザのパソコン画面と同じ画像がスクリーンに表示される場合、ユーザのパソコン操作をスクリーンに表示させたくない場合がある。この場合には、ユーザのパソコン操作中は光源の出射光を遮断する必要がある。
【０００４】
さらに、光変調素子の制御によって光源の出射光を制限するよりも、金属板などの物理的な手段による制限の方が光源の出射光を安定的に遮断することができる。
【０００５】
ここで、光源の出射光を遮断するシャッタを光源の光出射側に設ける手法が知られている（特許文献１）。この手法では、シャッタを閉じることによって光源が発する光を遮断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３６５６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記手法では、光源の出射光がシャッタに当たり続けるので、シャッタは、過剰に加熱されることによって破損してしまうおそれがある。
【０００８】
ここで、シャッタを閉じた場合に、シャッタを冷却する冷却装置を設けることも考えられる。しかしながら、このような冷却装置を適切に作動させるには、シャッタの開閉状態を検出するセンサ、センサの検出結果に応じて冷却装置の運転を制御する制御装置、さらには、冷却装置を電源に接続するための配線などを設ける必要がある。その結果、投写型映像表示装置の組立て性の低下や製造コストの増加が招かれる。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、シャッタを簡便に冷却可能な照明装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の特徴に係る照明装置は、光源と、光源から出射される光が照射される光学素子と、光源と光学素子との間に設けられ、開閉自在なシャッタと、シャッタの閉状態において、シャッタの光源側に位置する熱電変換素子と、熱電変換素子と電気的に接続され、シャッタを冷却する冷却装置とを備えることを要旨とする。
【００１１】
本発明の特徴に係る照明装置によれば、シャッタが閉状態である場合、熱電変換素子は、光源から出射される光が入射する面と、シャッタと接する面との温度差によって、起電力を発する。シャッタ冷却装置は、熱電変換素子が発する起電力によって作動する。このように、電源からシャッタ冷却装置に電力を供給するための配線を設ける必要がなく、シャッタ冷却装置の動作を制御する制御装置などを設ける必要がない。その結果、シャッタを簡便に冷却することができる。
【００１２】
本発明の特徴に係る照明装置において、シャッタは、光源の反対側に放熱板を備えていてもよい。
【００１３】
本発明の特徴に係る照明装置において、シャッタは、光源の反対側に複数の凸部を有していてもよい。
【００１４】
本発明の特徴に係る照明装置において、熱電変換素子の光源側の表面は、黒色であってもよい。
【００１５】
本発明の特徴に係る投写型映像表示装置は、光源と、光源から出射される光が照射される光学素子と、光学素子から出射される光を投写する投写光学系と、光源と光学素子との間に設けられ、開閉自在なシャッタと、シャッタの閉状態において、シャッタの光源側に位置する熱電変換素子と、熱電変換素子と電気的に接続され、シャッタを冷却する冷却装置とを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シャッタを簡便に冷却可能な照明装置及び投写型映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る投写型映像表示装置１００の筐体内部の構造を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る投写型映像表示装置１００の筐体内部の構造を示す平面図である。
【図３】実施形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す模式図である。
【図４】実施形態に係る放熱板４５の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１９】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２０】
（投写型映像表示装置の概略構成）
以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置１００の概略構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、投写型映像表示装置１００の筐体内部の構造を示す斜視図である。図２は、投写型映像表示装置１００の筐体内部の構造を示す平面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、投写型映像表示装置１００は、光源１０と、光学素子群２０と、投射レンズユニット（投射光学系）３０と、シャッタ４０と、熱電変換素子５０と、光源冷却装置１１０と、シャッタ冷却装置１２０とを備える。
【００２２】
光源１０は、白色光を出射するＵＨＰ（超高圧水銀ランプなど）などである。光源１０から出射される光は、赤成分光、緑成分光及び青成分光を含む。光源１０から出射された光は、後述するミラー群とレンズ群とを介して、光学素子群２０に入射する。
【００２３】
光学素子群２０は、光源から出射された光を変調するための液晶パネル、偏光板、レンズなどを含む。光学素子群２０は、赤成分光、緑成分光及び青成分光の合成光（映像光）を投射レンズユニット３０に出射する。
【００２４】
投射レンズユニット３０は、光学素子群２０から出射される合成光をスクリーンなどに投写する。
【００２５】
シャッタ４０は、光源１０と光学素子群２０との間に設けられる。シャッタ４０は、光源１０から出射される光を遮断するための開閉自在なシャッタである。シャッタ４０において、開状態及び閉状態それぞれは、シャッタ４０がスライドすることによって切替え可能である。
【００２６】
具体的には、シャッタ４０は、開状態から閉状態に切り替わる場合（すなわち、光源１０から出射された光を遮断する場合）、光源１０の出射面と対向する位置にスライドする。一方で、シャッタ４０は、閉状態から開状態に切り替わる場合（すなわち、光源１０から出射された光を通過させる場合）、光源１０の出射面と対向しない位置にスライドする。
【００２７】
シャッタ４０は、閉状態において光源１０と対向する第１表面と、第１表面の反対側に設けられる第２表面とを有する。すなわち、第１表面は、光源１０側に設けられ、第２表面は、光学素子群２０側に設けられる。シャッタ４０の構成については後述する。
【００２８】
熱電変換素子５０は、ゼーベック効果を利用して、温度差によって熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換する。具体的には、ｐ型半導体素子とｎ型半導体素子の一方を他方よりも高温とすることによって、起電力を発することができる。
【００２９】
熱電変換素子５０は、光源１０から出射される光が入射する光入射面と、光入射面の反対側に設けられる光出射面とを有する。すなわち、光入射面は、光源１０側に設けられ、光出射面は、シャッタ４０側に設けられる。熱電変換素子５０の光出射面は、シャッタ４０が閉状態である場合、シャッタ４０の第１表面と接する。
【００３０】
なお、熱電変換素子５０の光入射面には、光源１０から出射される光が入射する。従って、熱電変換素子５０の光入射面は高温に加熱される。一方で、熱電変換素子５０の光出射面は、シャッタ４０の第１表面と接しているので、光入射面よりも低温である。
【００３１】
また、本実施形態において、熱電変換素子５０の光入射面は、黒色である。このような光入射面は、黒色材料によって構成されていてもよいし、耐熱黒色塗料によって塗装されていてもよい。
【００３２】
また、本実施形態において、熱電変換素子５０は、シャッタ４０に固定されており、シャッタ４０とともにスライドする。
【００３３】
光源冷却装置１１０は、光源１０を冷却するための冷却装置である。本実施形態において、光源冷却装置１１０は、空冷式の冷却装置である。具体的には、光源冷却装置１１０は、冷却ファンを回転させることによって光源１０によって温められた空気を筐体外部に排出する。
【００３４】
シャッタ冷却装置１２０は、シャッタ４０を冷却するための冷却装置である。本実施形態において、シャッタ冷却装置１２０は、空冷式の冷却装置である。具体的には、シャッタ冷却装置１２０は、冷却ファンを回転させることによってシャッタ４０によって温められた空気を筐体外部に排出する。
【００３５】
ここで、シャッタ冷却装置１２０は、図２に示すように、配線６０によって熱電変換素子５０と電気的に接続されている。シャッタ冷却装置１２０は、熱電変換素子５０が発する電気エネルギー（起電力）によって作動する。従って、本実施形態では、シャッタ冷却装置１２０と電源とを電気的に接続する配線は設けられていない。また、熱電変換素子５０は、シャッタ４０が閉状態のときに電気エネルギーを発するので、シャッタ冷却装置１２０は、シャッタ４０が閉状態のときに作動し、シャッタ４０が開状態のときに停止する。従って、本実施形態では、シャッタ冷却装置１２０の動作を制御する制御装置は設けられていない。
【００３６】
（投写型映像表示装置の詳細構成）
以下において、実施形態に係る投写型映像表示装置１００の詳細構成について、図面を参照しながら説明する。図３は、投写型映像表示装置１００の構成を示す模式図である。
【００３７】
図３に示すように、投写型映像表示装置１００は、光源１０と、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ１２と、フライアイレンズユニット１４と、ＰＢＳアレイ１６と、光学素子群２０と、クロスダイクロイックプリズム２７と、投写レンズユニット３０とを有する。
【００３８】
ＵＶ／ＩＲカットフィルタ１２は可視光成分（赤成分光、緑成分光及び青成分光）を透過する一方、視外光成分（例えば、赤外成分光や紫外成分光）を遮光する。
【００３９】
フライアイレンズユニット１４は、光源１０が発する光を均一化する。具体的には、フライアイレンズユニット１４は、フライアイレンズ１４ａ及びフライアイレンズ１４ｂによって構成される。
【００４０】
フライアイレンズ１４ａ及びフライアイレンズ１４ｂは、それぞれ、複数の微少レンズによって構成される。各微少レンズは、光源１０が発する光が液晶パネル２１の全面に照射されるように、光源１０から出射される光を導く。
【００４１】
ここで、本実施形態では、シャッタ４０及び熱電変換素子５０は、フライアイレンズ１４ａとフライアイレンズ１４ｂとの間に配置される。従って、シャッタ４０及び熱電変換素子５０を閉状態にすることによって、光源１０から出射されて光学素子群２０に入射する光は遮断される。
【００４２】
ＰＢＳアレイ１６は、フライアイレンズユニット１４から出射された光の偏光状態を揃える。例えば、ＰＢＳアレイ１６は、フライアイレンズユニット１４から出射された光をＳ偏光に揃える。
【００４３】
また、投写型映像表示装置１００は、複数の液晶パネル２１（液晶パネル２１Ｒ、液晶パネル２１Ｇ、液晶パネル２１Ｂ）と、ミラー群（ダイクロイックミラー２００、ダイクロイックミラー２０１、反射ミラー２１０〜反射ミラー２１２）と、レンズ群（コンデンサレンズ２２０、コンデンサレンズ２３０Ｒ、コンデンサレンズ２３０Ｇ、コンデンサレンズ２３０Ｂ、リレーレンズ２４０〜リレーレンズ２４２）とを有する。
【００４４】
ダイクロイックミラー２００は、ＰＢＳアレイ１６から出射された光のうち、赤成分光を透過する。ダイクロイックミラー２００は、ＰＢＳアレイ１６から出射された光のうち、緑成分光及び青成分光を反射する。
【００４５】
ダイクロイックミラー２０１は、ダイクロイックミラー２００で反射された光のうち、青成分光を透過する。ダイクロイックミラー２０１は、ダイクロイックミラー２００で反射された光のうち、緑成分光を反射する。
【００４６】
反射ミラー２１０は、赤成分光を反射して赤成分光を液晶パネル２１Ｒ側に導く。反射ミラー２１１及び反射ミラー２１２は、青成分光を反射して青成分光を液晶パネル２１Ｂ側に導く。
【００４７】
コンデンサレンズ２２０は、光源１０が発する白色光を集光するレンズである。
【００４８】
コンデンサレンズ２３０Ｒは、液晶パネル２１Ｒに赤成分光が照射されるように、赤成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ２３０Ｇは、液晶パネル２１Ｇに緑成分光が照射されるように、緑成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ２３０Ｂは、液晶パネル２１Ｂに青成分光が照射されるように、青成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ２３０Ｂの光出射面側には、紫外成分を遮光するＵＶカットフィルタ７０が設けられる。
【００４９】
リレーレンズ２４０〜リレーレンズ２４２は、青成分光の拡大を抑制しながら、液晶パネル２１Ｂ上に青成分光を略結像する。
【００５０】
液晶パネル２１Ｒは、赤成分光の偏光方向を回転させることによって赤成分光を変調する。液晶パネル２１Ｒの光入射面側には、コントラスト比を向上させる補償板２２Ｒが設けられている。
【００５１】
補償板２２Ｒの光入射面側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板２３Ｒが設けられている。入射側偏光板２３Ｒの光入射面側には、入射側偏光板２３Ｒに入射する光の光量や熱負担を軽減させる入射側プリ偏光板２４Ｒが設けられている。
【００５２】
一方、液晶パネル２１Ｒの光出射面側には、後述する出射側偏光板２６Ｒに入射する光の光量や熱負担を軽減させる出射側プリ偏光板２５Ｒが設けられている。出射側プリ偏光板２５Ｒの光出射面側には、一の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板２６Ｒが設けられている。
【００５３】
同様に、液晶パネル２１Ｇは、緑成分光の偏光方向を回転させることによって緑成分光を変調する。液晶パネル２１Ｇの光入射面側には、補償板２２Ｇ、入射側偏光板２３Ｇ及び入射側プリ偏光板２４Ｇが設けられている。一方、液晶パネル２１Ｇの光出射面側には、出射側プリ偏光板２５Ｇ及び出射側偏光板２６Ｇが設けられている。
【００５４】
同様に、液晶パネル２１Ｂは、青成分光の偏光方向を回転させることによって青成分光を変調する。液晶パネル２１Ｂの光入射面側には、補償板２２Ｂ、入射側偏光板２３Ｂ及び入射側プリ偏光板２４Ｂが設けられている。一方、液晶パネル２１Ｂの光出射面側には、出射側プリ偏光板２５Ｂ及び出射側偏光板２６Ｂが設けられている。
【００５５】
クロスダイクロイックプリズム２７は、液晶パネル２１Ｒ、液晶パネル２１Ｇ及び液晶パネル２１Ｂから出射された光を合成する。クロスダイクロイックプリズム２７は、投写レンズユニット３０側に合成光を出射する。
【００５６】
投写レンズユニット３０は、クロスダイクロイックプリズム２７から出射された合成光（映像光）をスクリーン上などに投写する。ここで、液晶パネル２１、補償板２２、入射側偏光板２３、入射側プリ偏光板２４、出射側プリ偏光板２５及び出射側偏光板２６は、実施形態に係る光学素子群２０を構成することに留意すべきである。
【００５７】
（作用及び効果）
実施形態に係る投写型映像表示装置１００は、光源１０と光学素子群２０との間に設けられるシャッタ４０と、シャッタ４０の閉状態においてシャッタ４０の光源１０側に位置する熱電変換素子５０と、熱電変換素子５０と電気的に接続されたシャッタ冷却装置１２０とを備える。
【００５８】
従って、シャッタ４０が閉状態である場合、熱電変換素子５０において、光源１０から出射される光が入射する光入射面と、シャッタ４０と接する光出射面との間で温度差が生じる。これによって、熱電変換素子５０は、起電力を発する。シャッタ冷却装置１２０は、熱電変換素子５０が発する起電力によって作動する。このように、シャッタ冷却装置１２０に電力を供給するための配線や、シャッタ冷却装置１２０の動作を制御する制御装置などを設ける必要がない。その結果、シャッタ４０を簡便に冷却することができる。
【００５９】
また、シャッタ４０は、光源１０と光学素子群２０との間に設けられるので、シャッタ４０が閉状態である場合には、光源１０から出射される光が光学素子群２０に照射されることを回避することができる。従って、光源１０から出射される光が照射され続けることによって、シャッタ４０に対して光源の下流側に配置された光学部品の光源からの熱による劣化を抑制することができる。
【００６０】
また、本実施形態において、熱電変換素子５０の光入射面は、黒色である。従って、熱電変換素子５０は、光入射面において、光源１０から出射される光を効率よく吸収することができる。その結果、熱電変換素子５０における熱電変換効率を向上することができる。
【００６１】
（変形例）
以下において、実施形態の変形例について、図面を参照しながら説明する。以下においては、実施形態との相違点について主として説明する。
【００６２】
具体的には、本変形例では、図４に示すように、シャッタ４０の第２表面（光源１０及び熱電変換素子５０の反対側表面）に放熱板４５が設けられている。
【００６３】
放熱板４５は、シャッタ４０の第２表面に接着されており、シャッタ４０とともにスライド可能である。放熱板４５は、複数枚のリブＲを有している。このような放熱板４５は、シャッタ４０の第２表面の表面積を拡大するように作用する。
【００６４】
従って、シャッタ４０の冷却効率を向上させることができるので、シャッタ４０が過剰に加熱されて損傷することを抑制できる。さらに、シャッタ４０の第１表面の温度をより低くすることができるので、熱電変換素子５０の熱電変換効率をさらに向上させることができる。
【００６５】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６６】
例えば、上述した実施形態では、シャッタ４０は、光源１０と光学素子群２０との間に設けられることとしたが、これに限られるものではない。シャッタ４０は、光学素子群２０を構成する光学素子（液晶パネル２１、補償板２２、入射側偏光板２３、入射側プリ偏光板２４、出射側プリ偏光板２５及び出射側偏光板２６）のいずれか１つの前段に設けられていればよい。
【００６７】
また、上述した実施形態では、シャッタ冷却装置１２０は、空気を筐体外部に排出することとしたが、これに限られるものではない。例えば、シャッタ冷却装置１２０は、筐体外部から空気を吸入してもよいし、液冷式であってもよい。
【００６８】
また、上述した実施形態では、表示装置として液晶パネル２１が用いられるが、これに限定されるものではない。表示装置としては、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）やＤＭＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）などが用いられてもよい。
【００６９】
また、上述した実施形態では、光源１０としてＵＨＰランプが用いられることとしたが、固体光源を用いてもよい。
【００７０】
また、上述した変形例では、シャッタ４０の第２表面の表面積拡大を目的として、放熱板４５を設けることとしたが、これに限られるものではない。例えば、シャッタ４０の第２表面には、複数の凸部が形成されていてもよい。
【００７１】
この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１０…光源、１２…ＵＶ／ＩＲカットフィルタ、１４…フライアイレンズユニット、１６…ＰＢＳアレイ、２０…光学素子群、２１…液晶パネル、２２…補償板、２３…入射側偏光板、２４…入射側プリ偏光板、２５…出射側プリ偏光板、２６…出射側偏光板、２７…クロスダイクロイックプリズム、３０…投写レンズユニット、４０…シャッタ、４５…放熱板、５０…熱電変換素子、６０…配線、７０…ＵＶカットフィルタ、１００…投写型映像表示装置、２００、２０１…ダイクロイックミラー、２１０〜２１２…反射ミラー、２２０…コンデンサレンズ、２３０…コンデンサレンズ、２４０〜２４２…リレーレンズ、１１０…光源冷却装置、１２０…シャッタ冷却装置
【図１】
2010243915.tif 000003
【図２】
2010243915.tif 000004
【図３】
2010243915.tif 000005
【図４】
2010243915.tif 000006