JP2004157396A

JP2004157396A - 投写型画像表示装置

Info

Publication number: JP2004157396A
Application number: JP2002324144A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Kuroda; 泰斗黒田
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【目的】反射型画像表示素子の背面に熱電変換素子を配し、反射型画像表示素子の温度上昇に伴って、熱電変換素子で発生する熱起電力を電動部材に供給することにより、省電力化やコストダウンを図る。
【解決手段】熱電変換素子６はその表面６１が反射型画像表示素子４の背面４２に、放熱部材７はその接合面７１が熱電変換素子６の裏面６２に、それぞれ接合された状態で配置される。熱電変換素子６は、その表裏面間に温度差が生じると、熱起電力を生じるように構成されており、熱電変換素子６で発生した熱起電力は、導線部８を介して送風装置９に供給される。送風装置９は、熱電変換素子６から供給された熱起電力により駆動される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶表示パネルやデジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、「ＤＭＤ」と称する）等の反射型画像表示素子を備えた投写型画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型液晶表示パネルやＤＭＤ等の反射型画像表示素子により照明光を光変調し、それを拡大投映する投写型画像表示装置が知られている。この種の投写型画像表示装置は、光源部にハロゲンランプや超高圧水銀灯等の高輝度ランプが使用されるのが一般的であり、このため光源部から多くの熱量が放出される。また、反射型画像表示素子は、この光源部から出射された高エネルギの光が照射されるため、かなり加熱されることになる。さらに、投写型画像表示装置には、ＣＰＵなど熱源となり得る各種の電子部品が用いられているため、装置内の温度が上昇し易い環境にある。
【０００３】
そこで、装置内の空気の入れ替えを図ったり、光源部や電子部品、あるいは反射型画像表示素子を冷却したりするために、装置内に、電動の送風装置を設けたりするなどの対策がとられている。特に、反射型画像表示素子が液晶パネルである場合には、液晶パネルが加熱されることにより、その所期の性能が損なわれる虞があるため、液晶パネルの背面に放熱部材を設置したり、送風装置で発生した冷却風を液晶パネルに送ったりして、液晶パネルの温度上昇を防止するようにしている（下記特許文献１，２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１１９３４２号公報
【特許文献２】
特開２００１−５１３４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、送風装置等の電動部材を駆動させるために、その駆動電力を供給するための電源部や、オンオフ等を制御するための制御回路が設けられていた。投写型画像表示装置には、上述した各種電子部品や光源部の外、表示用ＬＥＤなど極めて多くの電動部材を装備しているため、各電動部材を駆動させるための電源部や制御回路が増加することは、消費電力を増大させたり、装置構成が複雑となって装置の製造コストを押し上げたりする要因となる。そこで、電動部材を駆動させるための電源部や制御回路の一部を削減することが可能になれば、装置構成を簡略化することができてコストダウンを図れると共に、消費電力を減少させることも可能となる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、反射型画像表示素子の熱量を電力に変換して利用することにより、電動部材を駆動するための電源部や制御回路の一部を削減し得る投写型画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の投写型画像表示装置は、光源部と、該光源部からの光を所定の照明光として出力する照明光学系と、該照明光学系からの前記照明光を、画像情報を担持した画像表示光に変換して出力する反射型画像表示素子と、該反射型画像表示素子からの前記画像表示光を射出して、画像投写面上に画像を投写する投写レンズ系とを備えた投写型画像表示装置において、表面と裏面との間に温度差が生じると熱起電力を発生させる熱電変換素子を、前記反射型画像表示素子の背面に、該表面が接するように配置し、前記反射型画像表示素子の温度上昇に伴い、前記表面と前記裏面との間に生じる温度差に応じて前記熱電変換素子で発生する前記熱起電力が、所定の電動部材に供給されると共に、前記反射型画像表示素子の温度低下に伴い、前記表面と前記裏面の各温度が互いに略等しくなることに応じて、前記熱起電力の前記電動部材への供給が停止されるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
前記熱電変換素子の前記裏面には、放熱部材を設置するのが好ましい。
また、電力を発生させる電源部と、該電源部が発生させる該電力と前記熱電変換素子が発生させる前記熱起電力とを合成して前記所定の電動部材に供給する電力合成部とを設けるようにしてもよい。
また、前記所定の電動部材は、送風装置などの冷却装置とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る投写型画像表示装置の概略構成を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態に係る投写型画像表示装置１は、例えば、ビデオプロジェクタとして使用されるものであり、光源部２と、該光源部２の光軸方向前側に配置された照明光学系３と、該照明光学系３の光軸方向前側に配置された反射型画像表示素子４と、該反射型画像表示素子４の光軸方向前側に配置された投写レンズ系５とを備えている。
【００１１】
照明光学系３は、光源部２からの光束（白色光束）をＲ、Ｇ、Ｂの３色に時分割で分解するカラーホイール３１と、色分解された光束の密度を均一化するロッドインテグレータ３２と、密度均一化された光束を中継するリレーレンズ３３とを備えている。さらに、照明光学系３は、リレーレンズ３３により中継された光束を反射する反射ミラー３４，３５と、反射された光束を中継し反射型画像表示素子４に向けて射出するリレーレンズ３６とを備えており、光源から入射した光束を、照明光に変換して反射型画像表示素子４に向けて射出するように構成されている。
【００１２】
反射型画像表示素子４は、本実施形態においては、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）が用いられる。ＤＭＤは、基板上に極めて多数のミラー素子（矩形形状をなすアルミニウムの鏡）が配列されたミラー面を備えており、このミラー面を構成する各ミラー素子の反射方向を各々独立して２方向（挟角約２０゜または２４゜）に切り替え得るように構成されている。この反射方向の切替えは、各ミラー素子を画素としてＤＭＤに入力される画像信号（ビデオ信号）のオンオフ制御により行なわれ、この制御により反射型画像表示素子４は、照明光学系３から入射した照明光を画像情報が担持された画像表示光に変換して、投写レンズ系５に向けて射出するように構成されている。なお、図示した反射型画像表示素子４は、このミラー面を保護するためのカバーガラス４１を備えている。
【００１３】
投写レンズ系５は、図示を省略しているが、鏡胴５１内において光軸上に直列的に配置された複数枚のレンズと、これら複数枚のレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変化させ、画像倍率等を変えることができるレンズ移動機構とを備えており、反射型画像表示素子４から入射された画像表示光を画像投写面（スクリーン）に向けて投写するように構成されている。
【００１４】
また、投写型画像表示装置１は、反射型画像表示素子４の背面４２に設置される熱電変換素子６と、この熱電変換素子６を挟んで反射型画像表示素子４の背面４２と対向するように設置された放熱部材７とを備えている。なお、図１では、識別を容易とするために、反射型画像表示素子４、熱電変換素子６および放熱部材７が、互いに分離した状態で示されているが、実際には、図２（Ａ）に示すように、これらは互いに接合された状態で配置される。
【００１５】
すなわち、熱電変換素子６はその表面６１が反射型画像表示素子４の背面４２に、放熱部材７はその接合面７１が熱電変換素子６の裏面６２に（図１参照）、それぞれ接着剤やネジ止め等により接合された状態で配置される。ここで、図２は、反射型画像表示素子４、熱電変換素子６および放熱部材７の外観斜視図であり、同図（Ａ）は、それらが互いに接合された状態を示し、同図（Ｂ）は、それらが互いに分離した状態を示している。
【００１６】
熱電変換素子６は、例えばペルチェ素子からなり、その表面６１と裏面６２との間に温度差が生じると、ゼーベック効果と称される現象によって、熱起電力を生じるように構成されている。また、熱電変換素子６には、発生した熱起電力を取り出すための２本の端子６３が設けられている。一方、放熱部材７は、複数の放熱フィン７２を備えたヒートシンクであり、接合面７１に伝導した熱量を、放熱フィン７２から放熱するように構成されている。
【００１７】
反射型画像表示素子４は、投写型画像表示装置１が使用される状態において、光源部２から出射された高エネルギの光束が連続して照射されるために加熱され、その背面４２における温度が、例えば４０〜５０℃程度まで上昇する。このため、反射型画像表示素子４の背面４２に接合された熱電変換素子６の表面６１も略同温度まで加熱される。一方、放熱部材７が接合された熱電変換素子６の裏面６２の温度は、投写型画像表示装置１内の温度に近い、例えば２０〜３０℃程度の温度となるので、熱電変換素子６の表面６１と裏面６２との間で、２０〜３０℃程度の温度差が生じる。この表裏面間の温度差によって、熱電変換素子６に熱起電力が発生する。
【００１８】
本実施形態では、熱電変換素子６で発生した熱起電力は、図１に示すように、熱電変換素子６の端子６３に接続された導線部８を介して、電動の冷却装置としての送風装置９に供給される。送風装置９は、軸流ファンやシロッコファンを備えてなるもので、熱電変換素子６から供給された熱起電力により駆動されて、投写型画像表示装置１内の空気を外部に排出したり、発生させた冷却風を光源部２や熱電変換素子６等の熱源部材に向けて送風したりすることによって、投写型画像表示装置１内を冷却する。
【００１９】
本実施形態においては、送風装置９は熱電変換素子６から供給された熱起電力のみにより駆動される。すなわち、送風装置９は、反射型画像表示素子４の背面４２の温度上昇に伴い、熱電変換素子６の表裏面間に温度差が生じることにより発生する熱起電力が供給されることにより駆動し、反射型画像表示素子４の温度低下に伴い、熱電変換素子６の表裏面の各温度が互いに略等しくなることに応じて熱起電力の供給が停止されることにより駆動を停止する。
【００２０】
このように、送風装置９が熱電変換素子６から供給された熱起電力のみにより駆動される構成としたことにより、次のような利点がある。すなわち、送風装置９を駆動させるための電源部が不要となるので、投写型画像表示装置１の省電力化が図れる。また、送風装置９の駆動のオンオフは、熱電変換素子６の表裏面間に温度差の状態により制御される。すなわち、投写型画像表示装置１が使用されて反射型画像表示素子４が加熱されることによって、送風装置９の駆動が開始され、投写型画像表示装置１の使用が停止されて反射型画像表示素子４の温度が低下することによって、送風装置９の駆動は自動的に停止する。このため、送風装置９のオンオフ制御のための制御回路が不要となるので、装置構成を簡略化することが可能となり、低コスト化が図れる。
【００２１】
次に、本発明の他の実施形態について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の他の実施形態に係る投写型画像表示装置の一部を模式的に示す図である。なお、図３においては、上述した実施形態において説明したものと共通する部材には、図１，図２で用いたのと同じ番号を付している。
【００２２】
図３に示すように、この実施形態は、電源部１０と電力合成部１１とを備えている点において先の実施形態とは異なっている。電源部１０は、送風装置９を駆動させるための電力を、熱電変換素子６とは別に発生させるものであり、電力合成部１１は、電源部１０で発生した電力と、熱電変換素子６で発生した熱起電力とを合成して、送風装置９に供給するように構成されている。
【００２３】
このような形態とすることによって、送風装置９に安定して電力を供給することが可能となり、送風装置９以外の、安定した電力供給が必要とされる電子部品等の他の電動部材を駆動させることも可能となる。この実施形態においても、熱電変換素子６で発生する熱起電力を利用するので、それにより省電力化が図れるという利点を有している。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の投写型画像表示装置は上記実施形態のものに限られるものではなく、種々の態様の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、反射型画像表示素子としてＤＭＤを用いているが、反射型画像表示素子として反射型液晶表示パネルを用いることも可能である。
【００２５】
また、上記実施形態では、熱電変換素子で発生した熱起電力を送風装置に供給するようにしているが、熱電変換素子で発生した熱起電力を供給する電動部材としては、装置の動作状態を示す表示用ＬＥＤや電子部品など、他の種々のものを選択することが可能である。
【００２６】
さらに、上記実施形態では、熱電変換素子としてペルチェ素子を例示しているが、熱電変換素子はペルチェ素子に限られるものではなく、熱起電力を発生させる他の素子を用いてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の投写型画像表示装置によれば、表裏面間に温度差が生じると熱起電力を発生させる熱電変換素子を反射型画像表示素子の背面に配置し、反射型画像表示素子の温度上昇に伴い、表裏面間に生じる温度差に応じて熱電変換素子で発生する熱起電力が電動部材に供給されると共に、反射型画像表示素子の温度低下に伴い、表裏面の各温度が互いに略等しくなることに応じて熱起電力の電動部材への供給が停止されるように構成されていることにより、以下のような効果を奏する。
【００２８】
すなわち、電動部材を駆動させるための電力の全てあるいは一部として、熱電変換素子で発生する熱起電力を利用することが可能となるので、装置の省電力化を図ることが可能となる。
【００２９】
また、熱電変換素子から電動部材への熱起電力の供給は、反射型画像表示素子の温度が上昇して、熱電変換素子の表裏面間に温度差が生じる間に限り行なわれる。したがって、熱電変換素子で発生する熱起電力のみによって、電動部材を駆動させるように構成すれば、電動部材のオンオフは反射型画像表示素子の温度変化に伴って自動的に行われることになるので、電動部材の制御回路を設ける必要がなくなる。このため、装置構成を簡略化することが可能となり、これにより装置のコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る投写型画像表示装置の概略構成を模式的に示す図
【図２】図１に示す反射型画像表示素子、熱電変換素子および放熱部材の斜視図
【図３】本発明の他の実施形態に係る投写型画像表示装置の一部構成を模式的に示す図
【符号の説明】
１投写型画像表示装置
２光源部
３照明光学系
４反射型画像表示素子
５投写レンズ系
６熱電変換素子
７放熱部材
８導線部
９送風装置
１０電源部
１１電力合成部
３１カラーホイール
３２ロッドインテグレータ
３３，３６リレーレンズ
３４，３５反射ミラー
４１カバーガラス
４２背面
５１鏡胴
６１表面
６２裏面
６３接続端子
７１接合面
７２放熱フィン

Claims

光源部と、該光源部からの光を所定の照明光として出力する照明光学系と、該照明光学系からの前記照明光を、画像情報を担持した画像表示光に変換して出力する反射型画像表示素子と、該反射型画像表示素子からの前記画像表示光を射出して、画像投写面上に画像を投写する投写レンズ系とを備えた投写型画像表示装置において、
表面と裏面との間に温度差が生じると熱起電力を発生させる熱電変換素子を、前記反射型画像表示素子の背面に、該表面が接するように配置し、
前記反射型画像表示素子の温度上昇に伴い、前記表面と前記裏面との間に生じる温度差に応じて前記熱電変換素子で発生する前記熱起電力が、所定の電動部材に供給されると共に、前記反射型画像表示素子の温度低下に伴い、前記表面と前記裏面の各温度が互いに略等しくなることに応じて、前記熱起電力の前記電動部材への供給が停止されるように構成されていることを特徴とする投写型画像表示装置。
前記熱電変換素子の前記裏面に、放熱部材が設置されていることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装置。
電力を発生させる電源部と、該電源部が発生させる該電力と前記熱電変換素子が発生させる前記熱起電力とを合成して前記所定の電動部材に供給する電力合成部とを備えてなることを特徴とする請求項１または２記載の投写型画像表示装置。
前記所定の電動部材が、冷却装置であることを特徴とする請求項１〜３までのうちいずれか１項記載の投写型画像表示装置。