(57)【要約】【課題】  消費電力を節減する。【解決手段】  投写型映像表示装置において最も電力を消費し、且つ損失熱を発生する部品である光源１の反射鏡に、放熱器６１の一部をなすヒートレーン６２が接続されている。ヒートレーン６２は、光源１が発生する損失熱を、放熱器６１の他の一部をなすヒートシンク６８へ伝える。ヒートシンク６８は、ヒートレーン６２を通じて伝導してくる光源１の損失熱を、周囲の空気へ伝達することにより放散する。放熱器６１の側面には、放熱器６１と周囲の空気との温度差を利用して電力を出力する熱電変換素子６３が取り付けられている。冷却ファン６５は、熱電変換素子６３が出力する電力の供給のみを受けることにより動作し、放熱器６１を冷却する。【選択図】      図２
2005292265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を消費することにより損失熱を発生する部品を有する電気機器において、
前記部品の損失熱を自身へ伝え更に周囲気体へ伝達することにより前記部品を冷却する放熱器と、
前記放熱器に設けられ前記放熱器と周囲気体との温度差を利用して電力を出力する熱電変換素子と、
前記放熱器に設けられ前記熱電変換素子が出力する電力により前記放熱器を冷却する冷却ファンとを備えることを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記部品が光源であり、
前記光源の光を照射面へ集束させる照射光学系と、
前記照射面に配置されたライトバルブと、
前記ライトバルブからの出射光を投写する投写光学系とを備える請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
前記光源が放電ランプである請求項２記載の電気機器。
【請求項４】
電力を消費することにより損失熱を発生する部品を有する電気機器において、
前記部品の損失熱を自身へ伝え更に周囲気体へ伝達することにより前記部品を冷却する放熱器と、
前記放熱器に設けられ前記放熱器と周囲気体との温度差を利用して電力を出力する熱電変換素子とを備え、
前記部品は複数の同種部品を含んでおり、
前記複数の同種部品のうちの一部は、前記熱電変換素子が出力する電力により動作することを特徴とする電気機器。
【請求項５】
前記部品が、前記複数の同種部品として複数の単位光源を含む光源であり、
前記光源の光を照射面へ集束させる照射光学系と、
前記照射面に配置されたライトバルブと、
前記ライトバルブからの出射光を投写する投写光学系とを備える請求項４記載の電気機器。
【請求項６】
前記単位光源が固体発光素子である請求項５記載の電気機器。
【請求項７】
前記光源が、前記固体発光素子が二次元に配列した固体発光素子アレイである請求項６記載の電気機器。
【請求項８】
前記複数の同種部品のうちの前記一部は、前記固体発光素子アレイのうち、一方向又は二方向に沿った周辺部分である請求項７記載の電気機器。
【請求項９】
前記固体発光素子がＬＥＤ素子である請求項６乃至８の何れかに記載の電気機器。
【請求項１０】
前記固体発光素子がレーザ発光素子である請求項６乃至８の何れかに記載の電気機器。
【請求項１１】
前記光源が、波長の異なる３色の光を個別に発生する第１乃至第３光源を有しており、
前記照射光学系は、
前記第１乃至第３光源から前記照射面へ至る光路に介挿されることにより前記３色の光を合成する色合成手段を更に備える請求項２、３及び５乃至１０の何れかに記載の電気機器。
【請求項１２】
前記放熱器は、前記熱電変換素子を除去したとすれば前記電気機器の外部に露出する露出面を有しており、
前記熱電変換素子は、前記露出面を覆うように前記放熱器に設けられている請求項１乃至１１の何れかに記載の電気機器。
【請求項１３】
前記放熱器は、前記電気機器の筐体の少なくとも一部を兼ねている請求項１２記載の電気機器。
【請求項１４】
冷却対象の熱を自身へ伝え更に周囲気体へ伝達することにより前記冷却対象を冷却する放熱器と、
前記放熱器に設けられ前記放熱器と周囲気体との温度差を利用して電力を出力する熱電変換素子と、
前記放熱器に設けられ前記熱電変換素子が出力する電力により前記放熱器を冷却する冷却ファンとを備える放熱ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を消費することにより損失熱を発生する部品を有する電気機器及び当該電気機器への利用に好適な放熱ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
光源の光を画像信号に基づいて画素毎に変調することにより得た光像を、スクリーン等へ投写して表示する投写型映像表示装置が従来から知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−２２２０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の投写型映像表示装置は電力の利用効率が著しく低いという問題点を有していた。例えば、光学部分の消費電力が仮に３００Ｗであるとすると、出射光２３として投写レンズ１０から出力される光学画像の光出力は、従来において１０Ｗ程度であった。即ち、従来技術による投写型映像表示装置のエネルギー変換効率は、約３．３％に過ぎなかった。しかも光学部分の消費電力の大半を、光源による消費電力が占めていた。即ち、従来の投写型映像表示装置は、主として光源によって、消費電力の大部分を熱として捨てていた。特許文献１は、静謐な環境下で使用される投写型映像表示装置に好適な冷却機構を開示するが、消費電力を格別に節減する技術を提供するものではなかった。
【０００４】
従来の投写型映像表示装置は、小型のものであっても机上に置いて使用するデスクトップサイズのものに限られていた。投写光の光量を十分に確保しつつ更なる小型化、例えば掌（てのひら）の上にも乗せ得る掌サイズの装置を実現しようとすると、装置の大きさに比した消費電力、いわば消費電力の密度が高くなる。装置の携帯性を確保するためには電源として電池を使用することが求められるが、消費電力の密度が高くなるのに伴って、装置内に占める電池の容積の比率が高くなる。このことは、小型化を阻害する要因の一つとなっていた。従って、消費電力を節減し、それにより電池の負荷を軽減することは、装置の携帯性を伴う小型化を進める上でも、課題の一つとなっていた。
【０００５】
投写型映像表示装置に限らず、一般の電気機器（但し、本明細書及び特許請求の範囲において電気機器は電子機器をも含む）においても、所要の性能を確保しつつ小型化及び携帯性を図ろうとする場合には、同様の課題が存在していた。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、消費電力を節減し得る電気機器及び放熱ユニット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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電力を消費することにより損失熱を発生する部品を有する電気機器において、前記部品の損失熱を自身へ伝え更に周囲気体へ伝達することにより前記部品を冷却する放熱器と、前記放熱器に設けられ前記放熱器と周囲気体との温度差を利用して電力を出力する熱電変換素子と、前記放熱器に設けられ前記熱電変換素子が出力する電力により前記放熱器を冷却する冷却ファンとを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、損失熱を発生する部品が放熱器により冷却される。放熱器には熱電変換素子が設けられ、当該熱電変換素子が出力する電力により冷却ファンが動作することにより放熱器を冷却する。即ち、部品から放熱器へ伝わる熱の一部が熱電変換素子によって電力に変換され、当該電力によって冷却ファンが放熱器を冷却する。このように、部品から放熱器へ伝わる熱を利用して冷却ファンが動作するので、冷却ファンを動作させるための消費電力を節減しつつ、放熱器による部品の損失熱を放散する効果、即ち放熱効果を高めることができる。従って、請求項１記載の発明は、電源として電池が使用される場合にはその負荷を軽減するので、小型化及び携帯性を実現すべき電気機器としての実施に好適である。
【０００９】
また、電気機器の使用状態に応じて部品の温度が高くなるほど、放熱器へ伝わる熱量が多くなり、放熱器の温度も上昇する。それに伴って熱電変換素子が出力する電力も大きくなり、冷却ファンの出力も高くなる。即ち、部品が必要とする度合いに応じて、冷却ファンの冷却能力が自動的に変化する。従って、格別の制御手段を設けることなく、電気機器の使用状態に応じて必要な放熱効果を得ることができる。
【００１０】
更に、冷却ファンは、電気機器の使用終了後においても、放熱器の温度に応じた強さで動作し続ける。従って、請求項１記載の発明は、部品への電力の供給を断った後においても、高温状態を脱するまで部品の冷却を必要とする電気機器への実施に特に好適である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電気機器において、前記部品が光源であり、前記光源の光を照射面へ集束させる照射光学系と、前記照射面に配置されたライトバルブと、前記ライトバルブからの出射光を投写する投写光学系とを備えるものである。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、照射光学系が、照射面に配置されたライトバルブへ光源の光を集束させる。ライトバルブは、集束された光源の光を画像信号に基づいて変調する。投写光学系は変調された出射光を投写する。従って、請求項２記載の発明による電気機器は、画像信号に基づく光学画像を投写する投写型映像表示装置としての構成を備える。既に述べたように、投写型映像表示装置では、装置全体の消費電力の大部分が光源の損失熱に変換される。この損失熱が熱電変換素子によって冷却ファンの駆動に利用されるので、消費電力を効果的に節減することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の電気機器において、前記光源が放電ランプであるものである。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、光源が放電ランプである。このため、消灯後においても光源の温度がある程度低くなるまで、冷却を続ける必要がある。請求項３記載の発明によれば、熱電変換素子が出力する電力により光源の冷却の進み具合に応じた強さで冷却ファンが動作し続ける。従って、投写型映像表示装置としての電気機器を、その使用後に直ちに収納することが可能となる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、電力を消費することにより損失熱を発生する部品を有する電気機器において、前記部品の損失熱を自身へ伝え更に周囲気体へ伝達することにより前記部品を冷却する放熱器と、前記放熱器に設けられ前記放熱器と周囲気体との温度差を利用して電力を出力する熱電変換素子とを備え、前記部品は複数の同種部品を含んでおり、前記複数の同種部品のうちの一部は、前記熱電変換素子が出力する電力により動作することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、損失熱を発生する部品が放熱器により冷却される。放熱器には熱電変換素子が設けられ、当該熱電変換素子が出力する電力により部品の一部が動作する。即ち、部品から放熱器へ伝わる熱の一部が熱電変換素子によって電力に変換され、当該電力によって部品の一部が動作する。このように、部品から放熱器へ伝わる熱を利用して部品の一部が動作するので、部品を動作させるための消費電力を節減することができる。従って、請求項４記載の発明は、電源として電池が使用される場合にはその負荷を軽減するので、小型化及び携帯性を実現すべき電気機器としての実施に好適である。
【００１７】
更に、部品は複数の同種部品を含んでおり、複数の同種部品の一部が熱電変換素子が出力する電力により動作する。従って、電気機器の使用開始直後など、放熱器の温度が十分に高くないために一部の同種部品が十分に動作しない場合であっても、残りの同種部品が動作することにより、電気機器の所要の機能は相応に実現する。即ち、請求項４記載の発明によれば、電気機器の使用開始直後等においても電気機器の機能を決定的に損なうことなく、消費電力を節減することができる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の電気機器において、前記部品が、前記複数の同種部品として複数の単位光源を含む光源であり、前記光源の光を照射面へ集束させる照射光学系と、前記照射面に配置されたライトバルブと、前記ライトバルブからの出射光を投写する投写光学系とを備えるものである。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、照射光学系が、照射面に配置されたライトバルブへ光源の光を集束させる。ライトバルブは、集束された光源の光を画像信号に基づいて変調する。投写光学系は変調された出射光を投写する。従って、請求項５記載の発明による電気機器は、画像信号に基づく光学画像を投写する投写型映像表示装置としての構成を備える。既に述べたように、投写型映像表示装置では、装置全体の消費電力の大部分が光源の損失熱に変換される。この損失熱が熱電変換素子によって、光源の一部の発光動作に利用されるので、消費電力を効果的に節減することができる。更に、複数の同種部品である複数の単位光源の一部が、熱電変換素子が出力する電力によって発光するので、電気機器の電源投入直後等において、熱電変換素子が出力する電力が十分大きくない時においても、投写光の光量が本来のレベルに不足するに過ぎず、光学画像は相応に得られる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の電気機器において、前記単位光源が固体発光素子であるものである。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、単位光源が固体発光素子であるので、小型化及び携帯性に適した電気機器が実現する。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の電気機器において、前記光源が、前記固体発光素子が二次元に配列した固体発光素子アレイであるものである。
【００２３】
請求項７記載の発明によれば、光源が、固体発光素子が二次元に配列した固体発光素子アレイであるので、与えられた空間の中で光源の光量を効率よく高めることができる。
【００２４】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の電気機器において、前記複数の同種部品のうちの前記一部が、前記固体発光素子アレイのうち、一方向又は二方向に沿った周辺部分であるものである。
【００２５】
請求項８記載の発明によれば、固体発光素子アレイのうち、一方向又は二方向に沿った周辺部分が、同種部品の一部として、熱電変換素子が出力する電力によって点灯する。固体発光素子アレイのうち、周辺に位置する固体発光素子ほど、投写光学系からの投写光の光量への寄与が弱まる。従って、熱電変換素子の出力電力の変動による投写光の光量の変動が、ある程度抑制される。
【００２６】
請求項９記載の発明は、請求項６乃至８の何れかに記載の電気機器において、前記固体発光素子がＬＥＤ素子であるものである。
【００２７】
請求項９記載の発明によれば、固体発光素子がＬＥＤ素子であるので、光源を安価に製造することができる。
【００２８】
請求項１０記載の発明は、請求項６乃至８の何れかに記載の電気機器において、前記固体発光素子がレーザ発光素子であるものである。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、固体発光素子が指向性の高い光を発生するレーザ発光素子であるので、照射光学系の構成を簡素化することができる。
【００３０】
請求項１１記載の発明は、請求項２、３及び５乃至１０の何れかに記載の電気機器において、前記光源が、波長の異なる３色の光を個別に発生する第１乃至第３光源を有しており、前記照射光学系は、前記第１乃至第３光源から前記照射面へ至る光路に介挿されることにより前記３色の光を合成する色合成手段を更に備えるものである。
【００３１】
請求項１１記載の発明によれば、第１乃至第３光源が波長の異なる３色の光を個別に発生し、照射面へ至る光路に介挿される色合成手段が３色の光を合成する。従って、照射面に有色の照射光が収束する。それにより、投写光学系からの投写光として有色の光学画像が得られる。
【００３２】
請求項１２記載の発明は、請求項１乃至１１の何れかに記載の電気機器において、前記放熱器は、前記熱電変換素子を除去したとすれば前記電気機器の外部に露出する露出面を有しており、前記熱電変換素子は、前記露出面を覆うように前記放熱器に設けられているものである。
【００３３】
請求項１２記載の発明によれば、熱電変換素子が放熱器の露出面を覆うように設けられているので、熱電変換素子は外気と放熱器との境界面に位置する。従って、熱電変換素子は、放熱器と外気との温度差を効率よく電力へ変換することができる。それにより、電気機器の消費電力がより効果的に節減される。
【００３４】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の電気機器において、前記放熱器が、前記電気機器の筐体の少なくとも一部を兼ねているものである。
【００３５】
請求項１３記載の発明によれば、放熱器が電気機器の筐体の少なくとも一部を兼ねているので、筐体の少なくとも一部と放熱器とを別途に配設する必要がない。例えば、筐体の少なくとも一部をそのまま放熱器として利用することができる。即ち、電気機器の製造工程を簡素化し、製造コストを節減することができる。
【００３６】
請求項１４記載の発明は、放熱ユニットであって、冷却対象の熱を自身へ伝え更に周囲気体へ伝達することにより前記冷却対象を冷却する放熱器と、前記放熱器に設けられ前記放熱器と周囲気体との温度差を利用して電力を出力する熱電変換素子と、前記放熱器に設けられ前記熱電変換素子が出力する電力により前記放熱器を冷却する冷却ファンとを備えるものである。
【００３７】
請求項１４記載の発明によれば、放熱器に設けられた熱電変換素子が出力する電力により冷却ファンが動作することにより放熱器が冷却される。従って、この放熱ユニットを、電力を消費することにより損失熱を発生する部品を有する電気機器に利用することにより、当該部品から放熱器へ伝わる熱を利用して冷却ファンを動作させることができる。それにより、冷却ファンを動作させるための消費電力を節減しつつ、放熱器による部品の損失熱を放散する効果、即ち放熱効果を高めることができる。従って、請求項１４記載の発明は、利用対象としての電気機器が電源として電池を使用する場合にはその負荷を軽減するので、小型化及び携帯性を実現すべき電気機器への利用に好適である。
【発明の効果】
【００３８】
以上のように本発明の電気機器及び放熱ユニットによれば、電気機器の消費電力を節減することができる。それにより本発明は、電気機器の小型化及び携帯性の実現に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による投写型映像表示装置の内部光学構成を示す斜視図である。この投写型映像表示装置１０１は、光源からの入射光を変調する素子（ライトバルブと称される）として、３色の光に個別に対応した３枚のＬＣＤ（液晶表示装置）を使用した３板式光透過型の装置である。投写型映像表示装置１０１は、光路に沿って光源１、第１フライアイレンズ３、第２フライアイレンズ５、偏光変換素子３７、第１コンデンサレンズ６、全反射ミラー３１、色分離ダイクロイックミラー３２、３４、全反射ミラー３３、３５、リレーレンズ３８、全反射ミラー３６、第２コンデンサレンズ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ、ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ、ダイクロイックプリズム４、及び投写レンズ１０を備えると共に、放熱ユニット６０を備えている。
【００４０】
第１フライアイレンズ３から第２コンデンサレンズ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂまでの光学系、即ち光源１の光をＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂへ集束させる光学系は、本発明の照射光学系の実施形態に該当する。又、ダイクロイックプリズム４及び投写レンズ１０は、本発明の投写光学系の実施形態に該当する。
【００４１】
なお、以下において光の赤色成分を「Ｒ」、緑色成分を「Ｇ」、青色成分を「Ｂ」と略記する。例えば、赤色光は「Ｒ光」と略記する。
【００４２】
光源１は、ランダム偏光の白色光を放射するランプと、回転放物面をなす反射鏡とを有している。ランプは反射鏡の回転放物面の焦点に位置している。ランプは、例えば放電ランプであり、放電ランプとして例えば超高圧水銀ランプが用いられる。第１フライアイレンズ３は、マトリクス状に配列した同一開口形状の単位レンズの群を有しており、光源１から入射した白色光５１を、単位レンズの群によって複数の光束に分割して射出する。第２フライアイレンズ５は、第１フライアイレンズ３と同様に同一開口形状の単位レンズの群を有している。第２フライアイレンズ５の単位レンズの群は、第１フライアイレンズ３から出射する複数の光束が収束する近傍にマトリクス状に配置され、個数において複数の光束と同数、即ち第１フライアイレンズ３の単位レンズの個数と同数である。第１フライアイレンズ３及び第２フライアイレンズ５において、各単位レンズは単一の凸レンズである。第１フライアイレンズ３及び第２フライアイレンズ５は、対向する個々の単位レンズの対から出射する複数の光束を、ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの受光面（バルブ面）を照射するように導くインテグレータレンズを構成する。
【００４３】
第１コンデンサレンズ６は、第２フライアイレンズ５の各単位レンズから出射する光束を、ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの受光面へ重ねて照射するように、当該光束に絞りを加えるものである。全反射ミラー３１は、光軸に対して４５°傾斜して配置されており、第１コンデンサレンズから出射する白色光５１を反射させ、その進路を直角方向に転換する。
【００４４】
偏光変換素子３７は、入射した白色光５１のうち一方向に偏光した成分を選択的に透過させ、他方向に偏光した成分を上記一方向へ偏光変換した上で透過させるものである。偏光変換素子３７は、ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂへの入射光として、偏光した光が最終的には必要であることに加え、ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂへ至る光路に介挿されるダイクロイックミラー３２、３４やダイクロイックプリズム４等において、入射した光がより均一な反射特性等を示すことにより、ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの受光面へ光量の均一化された照射光を導くために設置される。
【００４５】
色分離ダイクロイックミラー３２、３４は、何れも光軸に４５°傾斜して配置され、入射した光のうち特定の色成分のみを透過させ残りを反射させる。色分離ダイクロイックミラー３２は、入射した白色光５１のうちＢ光５２を透過させＲ光及びＧ光を反射させる。色分離ダイクロイックミラー３４は、色分離ダイクロイックミラー３２の反射光５３のうち、Ｒ光５４を透過させＧ光５５を反射させる。
【００４６】
Ｂ光５２は、光軸に４５°に傾斜して配置された全反射ミラー３３により直角に反射し、第２コンデンサレンズ７Ｂを透過してＬＣＤライトバルブ９Ｂの受光面へ入射する。Ｇ光５５は、第２コンデンサレンズ７Ｇを透過してＬＣＤライトバルブ９Ｇの受光面へ入射する。また、Ｒ光５４は、光軸に４５°に傾斜して配置された２枚の全反射ミラー３５及び３６により順に直角に反射した後、第２コンデンサレンズ７Ｒを透過してＬＣＤライトバルブ９Ｒの受光面へ入射する。第２コンデンサレンズ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂは、第１コンデンサレンズ６によって互いに重なって入射する光束を、色成分毎にＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの受光面に精度良く導くものである。
【００４７】
ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂは、何れも透過型液晶装置であり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分の画像データに基づいて、入射したＲ光５２、Ｇ光５５、Ｂ光５４の透過量に対して、画素毎に変調を加えるものである。その結果、ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂの出射光として、画像データに対応するＲ、Ｇ、Ｂの各色成分の光学画像が得られる。画像信号は、外部からリアルタイムで受信してもよく、不図示の画像データメモリから読み出してもよい。画像信号は動画像だけでなく静止画像の信号であってもよい。また、ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂは、画像信号を直接に受信してもよいが、不図示のライトバルブ制御回路により画像信号が変換されてなる制御信号を受信してもよい。
【００４８】
ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂからの出射光は、ダイクロイックプリズム４へ入射する。ダイクロイックプリズム４は、立方体又は直方体をなしており、接合された４個の直角プリズムを有する。接合部には、Ｂ光を４５°の入射角に対して直角に反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる第１のダイクロイックミラー部４１と、Ｒ光を４５度の入射角に対して直角に反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる第２のダイクロイックミラー部４２とが形成されている。従って、ＬＣＤライトバルブ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂを透過した３色の光は重ね合わされて、入射光２２として投写レンズ１０へ入射する。
【００４９】
投写レンズ１０は、入射光２２を不図示の外部のスクリーンに拡大投写するための投写光学系である。従って、投写レンズ１０の出射光２３として、外部のスクリーンに拡大して映出することが可能なカラーの光学画像が得られる。
【００５０】
発熱を伴う光源１には、放熱ユニット６０が取り付けられている。図２及び図３は、放熱ユニット６０の構成図である。放熱ユニット６０は、放熱器６１、熱電変換素子６３、冷却ファン６５及び制御器６４を備えている。放熱器６１は、ヒートレーン６２及びヒートシンク６８を有している。なお図２（ａ）は、光源１を含めた放熱ユニット６０の背面斜視図であり、図２（ｂ）は放熱ユニット６０の側面図である。また図３は、ヒートレーン６２の形状に関して一部変形させた放熱ユニット６０を例示しており、更にヒートシンク６８を略して描いている。
【００５１】
ヒートレーン６２は、冷却の対象である光源１の反射鏡に接続されており、それによって光源１で発生する損失熱をヒートシンク６８へ伝える。ヒートシンク６８は、ヒートレーン６２を通じて伝導してくる光源１の損失熱を、周囲の空気へ伝達することにより放散するものである。ヒートシンク６８は、平行に配列するフィンの列を有することにより、周囲の空気との接触面積を広く確保している。
【００５２】
放熱器６１の背面には冷却ファン６５が取り付けられている。冷却ファン６５は、周囲の空気を送風又は吸引することにより、ヒートシンク６８と周囲の空気との間の熱交換を促進する。放熱器６１の側面には熱電変換素子６３が取り付けられている。図４は、熱電変換素子６３の概略構成を示す斜視図である。熱電変換素子６３では、例えばセラミクスを材料とするシート状の絶縁体７３及び７４に挟まれるように、多数のＰ型半導体７１とＮ型半導体７２とが、接続用導電体７５を通じて交互に直列接続されている。絶縁体７３を低温側に配置し、絶縁体７４を高温側に配置することにより、一対の端子７６の間に起電力が発生する。起電力は温度差に比例する。
【００５３】
図２及び図３に戻って、熱電変換素子６３は、高温側の絶縁体７４が放熱器６１の側面に接触するように、放熱器６１に取り付けられる。熱電変換素子６３を配設すべき放熱器６１の部位として、外気に触れ易い放熱器６１の表面、例えば投写型映像表示装置１０１の外部に露出する表面を選択するのが望ましい。それにより、熱電変換素子６３の低温側の絶縁体７３が外気に触れ易くなるので、高い起電力を得ることができる。放熱器６１の側面は、外気に触れやすい表面であることから、熱電変換素子６３を配設すべき部位として望ましい。
【００５４】
熱電変換素子６３が発生した起電力は、一対の端子７６に接続される電線６７を通じて制御器６４へ入力される。制御器６４は、例えばインバータを備えることにより、熱電変換素子６３から得た直流の起電力を、冷却ファン６５を駆動するための電圧に変換する。変換された電圧は電線６６を通じて冷却ファン６５へ供給される。制御器６４を動作させるための電力も、熱電変換素子６３のみによって供給される。
【００５５】
このように、冷却ファン６５は熱電変換素子６３が出力する電力の供給のみを受けることにより動作する。即ち、光源１から放熱器６１へ伝わる熱を利用して冷却ファン６５が動作する。従って、冷却ファン６５を動作させるための消費電力を節減しつつ、放熱器６１による放熱効果を高めることができる。従って、投写型映像表示装置１０１が、携帯性を確保するために電源として電池を用いる場合には、放熱効果を高めつつ電池の容量を節減することができる。既に述べたように、従来の投写型映像表示装置は、主として光源によって、消費電力の大部分を熱として捨てていた。光源１の損失熱を電力に変換して、投写型映像表示装置１０１の電源として再利用することは、投写型映像表示装置１０１の消費電力の節減に大きく寄与する。
【００５６】
図５は、投写型映像表示装置１０１の動作に伴う放熱器６１の側面の温度変化を模式的に示すグラフである。図５において曲線Ｃ１は外気の温度、即ち室温を表し、曲線Ｃ２は放熱器６１の側面の温度を表している。時刻ｔ１において投写型映像表示装置１０１の電源が投入され、それにより光源１が点灯を開始したものとする。すると、放熱器６１の側面の温度は室温から徐々に上昇し、ある時刻ｔ２において定常値に達する。その後、時刻ｔ３において投写型映像表示装置１０１の使用を終了すべく電源が遮断され、それにより光源１が消灯したものとする。すると、放熱器６１の側面の温度は、定常値から徐々に下降し、ある時刻ｔ４において室温に回復する。
【００５７】
既に述べたように、熱電変換素子６３は、一対の絶縁体７３及び７４の間の温度差に比例した起電力を生じる。従って、放熱器６１の側面と室温との間の温度差ΔＴが大きいほど、熱電変換素子６３は高い起電力を生じる。その結果、時刻ｔ１での点灯の後に光源１の温度が上昇するのに伴い、冷却ファン６５の出力が上昇することとなる。更に、時刻ｔ３での消灯後において、冷却ファン６５は直ちに動作を停止することなく、光源１の冷却の進み具合に応じて、冷却ファン６５は動作を弱める。放熱器６１の側面の温度が室温に回復する時刻ｔ４ないしそれより幾分早めに、冷却ファン６５は動作を停止する。
【００５８】
このように、光源１が必要とする度合いに応じて、冷却ファン６５の冷却能力が自動的に変化する。従って、格別の制御手段を設けることなく、投写型映像表示装置１０１の使用状態に応じて必要な放熱効果を得ることができる。言い換えると、投写型映像表示装置１０１は、熱電変換素子６３が供給する電力を、供給電力に変動要因があっても支障がなく、むしろ供給電力の変動要因に連動して必要とする電力が変動する用途に用いている。このことは、熱電変換素子６３が生成する電力を無駄なく有効に利用することを意味しており、消費電力が効果的に節減されることを意味する。
【００５９】
光源１として超高圧水銀ランプ等の放電ランプを用いた場合には、消灯後においても光源１の温度がある程度低くなるまで、冷却を続ける必要がある。このため、従来の投写型映像表示装置では、光源１を消灯した後も、しばらくは冷却ファンを動作させ続ける必要があり、消灯後直ちにケース等に収納することができないという問題があった。これに対して、投写型映像表示装置１０１では、上記の通り、光源１の消灯後においても、冷却ファン６５が電源からの電力の供給なしで、放熱器６１の温度に応じた強さ、即ち光源１の冷却の進み具合に応じた強さで動作し続ける。従って、投写型映像表示装置１０１では、その使用後に直ちに装置を収納することが可能となる。また、使用中に停電となっても、冷却ファンが同時に停止して光源１の寿命を早めるという恐れがない。
【００６０】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２による投写型映像表示装置が備える放熱ユニット６０Ａの概略斜視図である。本実施の形態による投写型映像表示装置は、光源として多数のＬＥＤ（発光ダイオード）８１が配列して成るＬＥＤアレイ８２、８３を用いている点において図１の投写型映像表示装置１０１とは異なっている。そのために放熱ユニット６０Ａの側面にＬＥＤアレイ８２、８３が配設されている。各ＬＥＤ８１は、例えば白色のＬＥＤである。なお、個々のＬＥＤ８１は、本発明の単位光源の実施形態に該当する。
【００６１】
放熱ユニット６０Ａでは、制御器６４Ａが熱電変換素子６３からの電力を冷却ファン６５へ供給するだけでなく、ＬＥＤアレイ８２、８３の一部にも供給する点において、実施の形態１における制御器６４とは異なっている。即ち、ＬＥＤアレイ８２、８３のうち、中央部を占めるＬＥＤアレイ８３は、制御器６４Ａとは分離されており、投写型映像表示装置の電源から電力の供給を受けて点灯する。一方、ＬＥＤアレイ８２、８３のうち、周辺部に位置するＬＥＤアレイ８２は、投写型映像表示装置の電源からは切り離されており、制御器６４Ａから電線６９を通じて電力の供給を受ける。
【００６２】
制御器６４Ａは、熱電変換素子６３が出力する直流の起電力をＬＥＤアレイ８２へそのまま入力するか、或いは、コンバータ等を備えることにより、電圧レベルを調整して入力する。制御器６４Ａを動作させるための電力は、熱電変換素子６３のみから供給される。
【００６３】
このように、光源としてのＬＥＤアレイ８２、８３の一部が、熱電変換素子６３が供給する電力によって点灯するので、ＬＥＤアレイ８２、８３を点灯させるのに要する消費電力を節減することができる。従って、投写型映像表示装置が、携帯性を確保するために電源として電池を用いる場合には、投写光の光量を高めつつ電池の容量を節減することができる。
【００６４】
また、投写型映像表示装置の電源を投入した直後など、ＬＥＤアレイ８２、８３の温度が十分に高くない時には、熱電変換素子６３による電力供給が十分には行われないために、ＬＥＤアレイ８２の光量が十分に高くならない場合がある。しかしながら、光量が変動するＬＥＤアレイ８２と光量の変動のないＬＥＤアレイ８３とは同種の部品であって、ＬＥＤアレイ８２の光量が不足しても、投写型映像表示装置が投写する光学画像が消失するわけではなく、単に投写光の光量が本来のレベルに不足するに過ぎず、装置の機能は相応に実現する。このように、本実施の形態による投写型映像表示装置は、熱電変換素子６３が供給する電力を、供給電力に変動要因があっても、装置の機能を決定的に損なうことのない用途に用いている。それにより、本実施の形態による投写型映像表示装置は、装置の機能をあるレベル以上に担保しつつ、消費電力を節減することを可能にしている。
【００６５】
更に、ＬＥＤアレイ８２、８３のうち、周辺に位置するＬＥＤ８１ほど、投写レンズ１０から出射する光学画像の光量への寄与が弱まる。図６の形態では、投写型映像表示装置の電源が供給する電力により点灯するＬＥＤアレイ８３が中央部分に配列し、熱電変換素子６３の出力電力により点灯するＬＥＤアレイ８２が周辺部分に配列するので、熱電変換素子６３の出力電力の変動による光学画像の光量の変動が、ある程度抑制される。
【００６６】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３による投写型映像表示装置の主要部の構成を示す概略斜視図である。図７は、図上手前及び上方に位置する筐体を除去することにより、主として装置の内部構成を描いている。図７において、図１〜図６と同一要素ないし対応する要素には同一の符号を付している。この投写型映像表示装置１０２は、単一のＬＣＤライトバルブ９を用いた単板式の光透過型の装置である。また、投写型映像表示装置１０２は、携帯性を確保するために、電源として電池８５を内蔵している。
【００６７】
投写型映像表示装置１０２は、光源として赤色のＬＥＤアレイ８１Ｒ、緑色のＬＥＤアレイ８１Ｇ、及び青色のＬＥＤアレイ８１Ｂを備えている。これらのＬＥＤアレイが発生した３色の光が、ダイクロイックプリズム４へ入射する。ダイクロイックプリズム４は、３色の光を重ね合わせてインテグレータロッド１１へ入射させる。インテグレータロッド１１は、投写型映像表示装置１０１における第１フライアイレンズ３、第２フライアイレンズ５、第１コンデンサレンズ６、及び第２コンデンサレンズ７の機能を果たす。インテグレータロッド１１から出射する光は、単一のＬＣＤライトバルブ９によって変調され、投写レンズ１０によって拡大される。
【００６８】
ＬＣＤライトバルブ９は、３色のカラーフィルタを有しており、画像信号に基づいて、画素毎に３色の透過量に変調を加える。その結果、投写レンズ１０の出射光２３として、外部のスクリーンに拡大して映出することが可能なカラーの光学画像が得られる。実施の形態１による投写型映像表示装置１０１と同様に、ＬＣＤライトバルブ９は、画像信号を直接に受信してもよいが、不図示のライトバルブ制御回路により画像信号が変換されてなる制御信号を受信してもよい。
【００６９】
なお、ダイクロイックプリズム４は本発明の色合成手段の実施形態に該当する。また、ダイクロイックプリズム４及びインテグレータロッド１１は、本発明の照射光学系の実施形態に該当する。又、投写レンズ１０は、本発明の投写光学系の実施形態に該当する。更に、ＬＥＤアレイ８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂは、それぞれ本発明の第１乃至第３光源、即ち第１、第２及び第３光源の実施形態に該当する。また、ＬＥＤアレイ８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂを構成する個々のＬＥＤは、本発明の単位光源の実施形態に該当する。
【００７０】
投写型映像表示装置１０２では、筐体の一部が放熱器６１に置き換えられている。即ち、放熱器６１が筐体の一部を兼ねている。放熱器６１の内側表面、即ち投写型映像表示装置１０２の内部へ向いた面にはＬＥＤアレイ８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂが取り付けられ、外側表面、即ち投写型映像表示装置１０２の外部に露出する面には熱電変換素子６３が配設されている。それにより、熱電変換素子６３の絶縁体７３と絶縁体７４との間（図４）の温度差を高くすることができ、大きな電力を得ることができる。また、筐体の一部を別途製作する必要が無いため、製造コストが節減される。
【００７１】
ＬＥＤアレイ８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂの各々は、図６に示したＬＥＤアレイ８３及び８２のように配列したＬＥＤ８１を有する。即ち、ＬＥＤアレイ８１Ｒは、中央部に電池８５のみから電線８６を通じて電力の供給を受けるＬＥＤアレイを配置し、周辺部（例えば、図７において手前側と奥側）に熱電変換素子６３のみから電線６９を通じて電力の供給を受けるＬＥＤアレイを配置している。ＬＥＤアレイ８１Ｇ及び８１Ｂも、ＬＥＤアレイ８１Ｒと同様の配置を採る。
【００７２】
このように、実施の形態２と同様に、光源としてのＬＥＤアレイ８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂのうちの一部が、熱電変換素子６３が供給する電力によって点灯するので、ＬＥＤアレイ８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂを点灯させるのに要する消費電力を節減することができる。従って、投写光の光量を高めつつ電池８５の容量を節減することができる。
【００７３】
また、投写型映像表示装置の電源を投入した直後など、ＬＥＤアレイ８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂの温度が十分に高くない時には、熱電変換素子６３による電力供給が十分には行われないために、ＬＥＤアレイ８１Ｒの光量が十分に高くならない場合がある。しかしながら、光量が変動する周辺部のＬＥＤアレイと光量の変動のない中央部のＬＥＤアレイとは、同一色の光を発生する同種の部品である。従って、周辺部のＬＥＤアレイの光量が不足しても、投写型映像表示装置１０２が投写する光学画像が消失するわけではなく、又光学画像の色が本来のものから異なるわけでもない。単に投写される光学画像の光量が本来のものから不足ないし異なるに過ぎず、装置の機能は相応に実現する。即ち、実施の形態２と同様に、本実施の形態による投写型映像表示装置１０２においても、熱電変換素子６３が供給する電力を、供給電力に変動要因があっても装置の機能を決定的に損なうことのない用途に用いている。それにより、投写型映像表示装置１０２は、装置の機能をあるレベル以上に担保しつつ、消費電力を節減することを可能にしている。
【００７４】
更に、電池８５が供給する電力により点灯するＬＥＤアレイが中央に配列し、熱電変換素子６３の出力電力により点灯するＬＥＤアレイが周辺部分に配列するので、実施の形態２と同様に、熱電変換素子６３の出力電力の変動による光学画像の光量の変動が、ある程度抑制される。
【００７５】
（その他の実施の形態）
（１）  実施の形態３では、放熱器６１に冷却ファン６５が取り付けられない例を示したが、実施の形態２と同様に、冷却ファン６５を取り付け、熱電変換素子６３が出力する電力によって、冷却ファン６５とＬＥＤアレイ８１Ｒとの双方を動作させてもよい。
【００７６】
（２）  実施の形態２及び３では、光源の構成要素としてＬＥＤ素子を用いたが、一般にレーザ発光素子を含む固体発光素子を用いてもよい。固体発光素子は、小型のものが容易に入手可能であるため投写型映像表示装置の小型化に適しており、また寿命が長く、取り扱いも容易であるという利点がある。固体発光素子の中で、ＬＥＤ素子は安価であり、光源を安価に構成し得るという利点を有する。レーザ発光素子は、指向性の高い光を発生するので、光源からＬＣＤライトバルブ９へ至る光学系、特に集光レンズ３の構成を簡素化し得るという利点を有する。
【００７７】
（３）  実施形態３では、光源として３色の光を発生するＬＥＤアレイ８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂを用いた。これに対して、三原色に対応するＲ、Ｇ、Ｂだけでなく、互いに色の異なる（即ち、波長の異なる）３色を発生するＬＥＤアレイを用いても良い。それにより、自然色のカラー画像とは異なるものの有色の光学画像が投写可能となる。
【００７８】
（４）  実施の形態２及び３では、ＬＥＤアレイを二次元的に配列した光源を用いた。それにより、投写型映像表示装置内の限られた空間を利用して、光源の光量を高めることができた。しかしながら、一般には、二次元的配列以外の配列、例えば線上に並べる形態を採ることも可能である。
【００７９】
（５）  実施の形態２及び３では、二次元的に配列したＬＥＤアレイのうち、一方向に沿った周辺部分が、熱電変換素子６３が出力する電力により点灯するように電源が構成された。これに対して、二方向に沿った周辺部分が、熱電変換素子６３が出力する電力により点灯するように電源を構成してもよい。既に述べたように、周辺に位置するＬＥＤほど、投写レンズ１０から出射する投写光への寄与が弱まる。従って、熱電変換素子６３からの電力で点灯するＬＥＤの個数が同一であれば、これらのＬＥＤを一方向だけでなく二方向に沿った周辺部分に分散させて配置することにより、熱電変換素子６３の出力電力の変動による光学画像の光量の変動をより効果的に抑制することができる。
【００８０】
（６）  実施の形態１〜３では、本発明が投写型映像表示装置に適用される例を示したが、本発明は電力を消費することにより損失熱を発生する部品を有する電気機器（但し、電子機器を含む）一般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態１による投写型映像表示装置の内部光学構成を示す斜視図である。
【図２】図１の放熱ユニットの構成図である。
【図３】図１の放熱ユニットを一部変形した概略斜視図である。
【図４】図２の熱電変換素子の概略構成を示す斜視図である。
【図５】図１の投写型映像表示装置の動作に伴う放熱器の側面の温度変化を模式的に示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２による投写型映像表示装置が備える放熱ユニットの概略斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態３による投写型映像表示装置の主要部の構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  光源                  ９、９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ  ＬＣＤバルブ（ライトバルブ）
６０、６０Ａ  放熱ユニット                    ６１  放熱器
６３  熱電変換素子                            ６５  冷却ファン
６２  ヒートレーン                            ６８  ヒートシンク
８１  ＬＥＤ                ８１Ｒ、８１Ｇ、８２Ｂ、８２、８３  ＬＥＤアレイ
１０１、１０２  投写型映像表示装置（電気機器）            ８５  電池
【図１】
2005292265.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005292265.tif 000007
【図６】
2005292265.tif 000008
【図７】
2005292265.tif 000009