JP2018157320A - Head mounted display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、使用者の視界方向に画像を表示するヘッドマウントディスプレイに関する。 The present invention relates to a head-mounted display that displays an image in a user's field of view.
近年、手軽に持ち歩きが可能で、使用者の目の前に画像を表示するヘッドマウントディスプレイが開発されている。ヘッドマウントディスプレイは頭部に装着する構成であり、使用者は手を動かしながら画像を見ることができるため、工事現場などの作業者に適している。また、ヘッドマウントディスプレイの高性能化のため、画像を表示する表示部と表示部を駆動する駆動部とを分離した構成も提案されている。この駆動部には回路基板や電池が収納されるが、使用中に発熱するためその対策が必要となる。 In recent years, a head-mounted display that can be easily carried and displays an image in front of a user's eyes has been developed. The head-mounted display is configured to be mounted on the head, and since the user can see the image while moving his / her hand, the head-mounted display is suitable for an operator such as a construction site. In order to improve the performance of the head mounted display, a configuration in which a display unit that displays an image and a drive unit that drives the display unit are separated has been proposed. A circuit board and a battery are accommodated in this driving unit, but since it generates heat during use, it is necessary to take measures against it.
例えば特許文献1には、二次電池を備えた携帯電子機器における断熱構造について記載され、「電池収納部が、前記二次電池を嵌合するための電池嵌合部を有する成形体であり、前記電池嵌合部の表面に、厚み500〜3000μmであり、熱伝導率0.2W/m・K以下である断熱層を設けたこと」、「前記断熱層が、80℃以上の温度に吸熱ピークを有する吸熱性無機化合物粒子30〜95質量%と、結着剤5〜70質量%とを含有する層である」こと、などが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a heat insulating structure in a portable electronic device including a secondary battery, and “a battery housing portion is a molded body having a battery fitting portion for fitting the secondary battery, “A heat insulating layer having a thickness of 500 to 3000 μm and a thermal conductivity of 0.2 W / m · K or less is provided on the surface of the battery fitting portion”, “the heat insulating layer absorbs heat at a temperature of 80 ° C. or higher. “It is a layer containing 30 to 95% by mass of endothermic inorganic compound particles having a peak and 5 to 70% by mass of a binder”.
ヘッドマウントディスプレイの高機能化実現のため、駆動部で処理する情報量が増えると、回路基板の発熱量と電池の発熱量が増加する。回路基板と電池を閉鎖された共通の筐体内に配置すると、両者の発熱により回路基板や電池自身の温度が高温になり、ヘッドマウントディスプレイの性能を低下させる原因となる。特に、一般的な半導体素子を含む回路基板の耐熱温度が100℃程度であるのに対して、一般的な電池の耐熱温度は60℃程度と低いため、回路基板の熱が電池に伝わり電池温度が上昇しやすく、電池の電圧低下や電池寿命の低下などを引き起こすことになる。 When the amount of information processed by the drive unit increases in order to realize a high-performance head-mounted display, the heat generation amount of the circuit board and the heat generation amount of the battery increase. If the circuit board and the battery are arranged in a closed common housing, the circuit board and the battery themselves are heated due to the heat generated by both, and this causes the performance of the head mounted display to deteriorate. In particular, the heat resistance temperature of a circuit board including a general semiconductor element is about 100 ° C., whereas the heat resistance temperature of a general battery is as low as about 60 ° C. Is likely to increase, resulting in a decrease in battery voltage and a decrease in battery life.
特許文献1に記載される技術は、電池と電子機器本体の間に断熱層を設け、電池の発熱のため電子機器本体の表面が局所的に高温になるのを抑制するものである。しかしながら、電池自身の温度上昇については特に考慮されておらず、むしろ断熱層を設けることで温度上昇を増大させることが考えられる。 In the technique described in Patent Document 1, a heat insulating layer is provided between the battery and the electronic device main body, and the surface of the electronic device main body is prevented from being locally heated due to heat generation of the battery. However, no particular consideration is given to the temperature rise of the battery itself, and it is rather conceivable to increase the temperature rise by providing a heat insulating layer.
そこで本発明の目的は、駆動部における回路基板と電池からの発熱を効果的に放熱し、特に電池の温度上昇を耐熱温度以下に抑えるヘッドマウントディスプレイを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a head mounted display that effectively dissipates heat generated from a circuit board and a battery in a driving unit, and in particular, suppresses a temperature rise of the battery to a heat resistant temperature or less.
本発明によるヘッドマウントディスプレイは、画像を生成して使用者の視界方向に表示する表示部と、前記表示部を駆動する駆動部とを分離した構成であって、前記駆動部は、前記表示部を駆動する回路基板と電池とを筐体に格納し、前記筐体は、前記回路基板を格納する第一の筐体と前記電池を格納する第二の筐体とに分離可能であり、前記第一の筐体と前記第二の筐体の間に遮熱材を配置するとともに、前記回路基板における前記遮熱材から遠い側の面と前記第一の筐体の間に第一の熱伝導部材を配置し、前記電池における前記遮熱材から遠い側の面と前記第二の筐体の間に第二の熱伝導部材を配置している。そして、前記回路基板の発熱量が前記電池の発熱量より大きく、前記回路基板の耐熱温度が前記電池の耐熱温度より高いとき、前記第一の筐体の容積V1を前記第二の筐体の容積V2より大きくし、前記回路基板の基板面に垂直な方向において、前記第一の熱伝導部材の厚さt1を前記第二の熱伝導部材の厚さt2より大きくしたことを特徴とする。 The head-mounted display according to the present invention has a configuration in which a display unit that generates an image and displays the image in a user's visual field direction and a drive unit that drives the display unit are separated, and the drive unit includes the display unit A circuit board for driving the battery and a battery are housed in a housing, and the housing is separable into a first housing for housing the circuit board and a second housing for housing the battery, A heat shield is disposed between the first housing and the second housing, and a first heat is provided between the first housing and the surface of the circuit board that is far from the heat shield. A conductive member is disposed, and a second heat conductive member is disposed between a surface of the battery that is far from the heat shield and the second housing. When the heat generation amount of the circuit board is larger than the heat generation amount of the battery and the heat resistance temperature of the circuit board is higher than the heat resistance temperature of the battery, the volume V1 of the first housing is set to be equal to that of the second housing. The thickness t1 of the first heat conducting member is made larger than the thickness t2 of the second heat conducting member in a direction perpendicular to the substrate surface of the circuit board.
本発明によれば、電池の温度上昇を耐熱温度以下に抑えることができるため、電池の消耗を抑え長時間のヘッドマウントディスプレイの使用が可能となる。 According to the present invention, since the temperature rise of the battery can be suppressed to the heat resistant temperature or lower, the battery is consumed and the head mounted display can be used for a long time.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、同一の符号を付された構成は、同一の機能を有するので、特に言及しない限りは、既に説明されている場合それらの説明は省略する。また、必要な図面には、各部の位置の説明を明確にするために、x軸、y軸およびz軸からなる直交座標軸を記載している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, since the structure which attached | subjected the same code | symbol has the same function, unless it mentions especially, those description is abbreviate | omitted when already demonstrated. Further, in the necessary drawings, orthogonal coordinate axes including an x axis, a y axis, and a z axis are described in order to clarify the description of the position of each part.
図1は、本発明に係るヘッドマウントディスプレイ100の実施形態を示す全体構成図である。ヘッドマウントディスプレイ(以下、HMDと略す)100は、光源を備え画像を生成する表示部101、使用者の視界方向に画像を表示する画面102、表示部101を駆動する駆動部103、表示部101と駆動部103を接続する配線104で構成される。駆動部103は後述するように回路基板や電池を格納している。表示部101と駆動部103は分離され、図に示すような配線104を介して接続することで、駆動部103の位置を自由に配置することができる。また、表示部101と駆動部103を分離することで、駆動部103が格納する回路基板の大型化や電池の大容量化が可能となる。その結果、HMD100の扱う情報量を増大させ、3次元表示や通信機能の充実などの高性能化を図ることができる。この例では、右眼に対応する位置に表示部102を配置した片眼タイプを示しているが、両眼に対応する位置に2つの表示部102を配置した両眼タイプも同様の構成である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a head mounted
図2は、使用者がヘッドマウントディスプレイを使用している状態を示す図である。使用者(例えば作業者)301は、HMD100の表示部101を頭部に装着し、右眼で画面102を見ながら作業を行っている状態である。作業者301のポケット302にはHMD100の駆動部103が収納されている。表示部101と駆動部103は配線104で接続されている。ここでは駆動部103を胸部ポケットに収納しているが、ズボンのポケットやヘルメットにアダプタを介して装着してもよい。このように、駆動部103は作業者の身体に接触または近接して装着されるので、温度上昇を抑える必要がある。
以下、HMD100の駆動部103の構成について、いくつかの実施例で説明する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the user is using the head mounted display. A user (for example, a worker) 301 is in a state of wearing the
Hereinafter, the configuration of the
図3は、実施例1に係る駆動部103の構成を示す分解斜視図である。駆動部103は、回路基板203と電池204を格納し、表示部101に駆動信号と電源を供給する。駆動部103の筐体は第一の筐体201と第二の筐体202に分離可能であり、第一の筐体201には回路基板203を、第二の筐体202には電池204を格納する。なお、回路基板203は平面形状であり、以下の説明ではその基板面の方向を基準とする。電池204は直方体形状でその上面が平面状としているが、凹凸があっても構わない。
FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating the configuration of the
第一の筐体201と第二の筐体202は、回路基板203の基板面に垂直な方向(図中z方向)に対向した状態で、両者の筐体を結合する。駆動部103内では、回路基板203には半導体素子208などの電子部品が搭載され、電池204とともに発熱源となる。これらの発熱を効率よく放熱させるため、以下の構成としたことに特徴がある。
The
(構成1)第一の筐体201と第二の筐体202の間に遮熱材205を挿入し、回路基板203と電池204の間での熱放射を抑える。遮熱材205は、回路基板203や電池204からの熱伝導を遮断する断熱効果を有する樹脂などの断熱材で、また熱放射を遮断する機能を有してもよい(放射率が0.2以下)。例えば、樹脂にアルミコーティングした材料を用いることができる。
(Configuration 1) A
(構成2)回路基板203を格納する第一の筐体201の容積V1を、電池204を格納する第二の筐体202の容積V2よりも大きくする(V1>V2)。
(Configuration 2) The volume V1 of the
(構成3)回路基板203における遮熱材205から遠い側(この図では半導体素子208)の面と第一の筐体201の間に第一の熱伝導部材206を配置し、回路基板203からの熱を第一の筐体201に熱伝導して第一の筐体201の表面から放熱する。
(Configuration 3) A first
(構成4)電池204における遮熱材205から遠い側の面と第二の筐体202の間に第二の熱伝導部材207を配置し、電池204からの熱を第二の筐体202に熱伝導して第二の筐体202の表面から放熱する。上記の第一、第二の熱伝導部材206,207は、熱伝導シートや熱伝導グリスを用いて、回路基板203と第一の筐体201の間、及び電池204と第二の筐体202の熱伝導性を向上することができる。
(Configuration 4) A second
(構成5)回路基板203の基板面に垂直な方向(z方向)において、第一の熱伝導部材206の厚さt1を第二の熱伝導部材207の厚さt2より大きくする(t1>t2)。
(Configuration 5) In the direction (z direction) perpendicular to the substrate surface of the
図4は、図3に示した駆動部103の構成を示すAA断面図である。回路基板203を格納する第一の筐体201と、電池204を格納する第二の筐体202とを、回路基板203の基板面に垂直な方向(z方向)に結合した状態である。上記した(構成1)〜(構成5)の条件を満足する構成となっている。なお、回路基板203における遮熱材205に近い側の面には、他の半導体素子209が搭載されている。
4 is a cross-sectional view taken along line AA showing the configuration of the
ここで、本実施例の駆動部103における放熱動作について説明する。
駆動部103は2つの発熱源(回路基板203と電池204)を有しており、それぞれの発熱源の温度上昇を抑える必要がある。一般的な半導体素子を含む回路基板203の耐熱温度は100℃程度であるのに対して、一般的な電池204の耐熱温度は60℃程度と低い。よって、回路基板203の温度Tpと電池204の温度Tbに温度差を生じさせ(Tp>Tb)、電池204の温度Tbをその耐熱温度以下に保つ必要がある(要請1)。
Here, the heat radiation operation in the
The
駆動部103は作業者301の人体に触れることも考え、駆動部103の表面温度が人体への影響がないように安全な範囲に抑える必要がある。一般的に、回路基板203の発熱量Q1は電池204の発熱量Q2よりも大きく、両者に対する放熱性能が等しければ、第一の筐体201の筐体表面温度T1は第二の筐体202の筐体表面温度T2より高くなりやすい。そこで、第一の筺体201と第二の筐体202の筐体表面温度T1,T2の均一化を図るとともに、筐体の表面温度が安全性を考慮した温度範囲となるよう放熱性能を向上させる必要がある(要請2)。
Considering that the driving
上記した(構成1)〜(構成5)の作用を説明する。
(構成1)のように第一の筐体201と第二の筐体202の間に遮熱材205を備えることで、回路基板203から電池204への熱放射や熱伝導を防ぎ、電池温度Tbを回路基板温度Tpより低く保つことができる。
The operation of the above (Configuration 1) to (Configuration 5) will be described.
By providing the
さらに(構成2)のように、第一の筐体201の容積V1を第二の筐体202の容積V2より大きく、言い換えれば、第一の筐体201の高さh1を第二の筐体202の高さh2よりも大きくすることで、筐体内空間の熱抵抗に差をつけ、電池温度Tbを回路基板温度Tpより低く抑えることができる。
Further, as in (Configuration 2), the volume V1 of the
(構成3)、(構成4)のように、第一の熱伝導部材206と第二の熱伝導部材207を配置することで、回路基板203の熱を第一の筐体201へ、また電池204の熱を第二の筐体202へ効率良く伝導し、それらの熱は第一の筐体201および第二の筐体202の表面から外気へ放熱することができる。
By disposing the first heat
その際(構成5)のように、第一の熱伝導部材206の厚さt1を第二の熱伝導部材207の厚さt2より大きくしているので、それぞれの熱伝導部材の熱抵抗に差があり、回路基板203と第一の筐体201との温度差(Tp−T1)は、電池204と第二の筐体202との温度差(Tb−T2)よりも大きくなる。その結果、第一の筐体201の温度T1の上昇が抑えられ、第一の筐体201の温度T1と第二の筐体202の温度T2を同等にすることができる。
At that time, as in (Configuration 5), since the thickness t1 of the first
以上により、放熱に関する(要請1)と(要請2)を満足することができ、次の効果が得られる。 As described above, (Request 1) and (Request 2) related to heat radiation can be satisfied, and the following effects can be obtained.
(要請1):電池204の温度上昇を効率よく抑えることができるため、電池の消耗を抑え長時間のHMD100の使用が可能となる。また回路基板203の温度上昇を低減できるため、HMD100により情報量の大きな画像を表示できる。
(Request 1): Since the temperature rise of the
(要請2):第一の筐体201と第二の筐体202の筐体表面温度が均一になることで駆動部103の表面温度を効率よく低減することになり、作業者301に対する安全性が向上する。また、第一の筐体201と第二の筐体202の筐体表面温度が均一化できるので、作業者301は駆動部103を装着するときその方向を気にする必要がなく、作業性が向上する。
(Request 2): The surface temperature of the
実施例1の構成によれば、駆動部103に対し特別な冷却装置を取り付ける必要がなく、安全かつ簡便な構成で、高品質な画像を表示するHMDを提供できる。また、筐体を第一の筐体201と第二の筐体202に分離可能としたので、HMDの使用状況に応じて電池204を格納する第二の筐体202の交換が容易となる。例えば、HMDを野外で長時間使用する場合は、大容量の電池を格納した第二の筐体202と交換すればよい。
According to the configuration of the first embodiment, it is not necessary to attach a special cooling device to the
実施例1の構成については、以下のような変形が可能である。
第一の熱伝導部材206は、回路基板203に搭載される半導体素子208と第一の筐体201の間に配置するだけでなく、回路基板203の表面と第一の筐体201の間にも配置するとよい。特に、回路基板203の遮熱材205側に半導体素子209が搭載されている場合は、半導体素子209が搭載される回路基板203の反対側の位置に第一の熱伝導部材206を配置することで、半導体素子209からの熱を第一の筐体201へ逃がすことができる。
The configuration of the first embodiment can be modified as follows.
The first
第一の熱伝導部材206の厚さt1は第二の熱伝導部材207の厚さt2より大きくしたが、これは、回路基板203から第一の筐体201までの熱抵抗R1を、電池204から第二の筐体202までの熱抵抗R2よりも大きくするためである(R1>R2)。したがって、厚さt1,t2は同等として、第一の熱伝導部材206の熱伝導率を第二の熱伝導部材207の熱伝導率より小さくすることでもこの関係を得ることができる。
The thickness t1 of the first
また、第一の熱伝導部材206と第二の熱伝導部材207の厚さt1,t2が同等で、かつそれらの材質(熱伝導率)が同一の場合は、第一の熱伝導部材206の断面積(基板面の垂直方向を法線とする断面積)を第二の熱伝導部材207の断面積より小さくすることでも上記の関係(R1>R2)を得ることができる。
In addition, when the thicknesses t1 and t2 of the first
図5は、実施例2に係る駆動部103の構成を示す断面図である。実施例2では実施例1の構成を基本としているが、回路基板203における遮熱材205に近い側(この図では半導体素子209)の面と遮熱材205の間に距離d1を、電池204における遮熱材205に近い側の面と遮熱材205の間に距離d2を設けることで、遮熱材205の遮熱効果を高めている。その際、温度が高い回路基板203側の距離d1を電池204側の距離d2より大きくすることによって(d1>d2)、回路基板203から電池204への熱放射や熱伝導を防ぎ、電池温度Tbを回路基板温度Tpより低く保つことができる。
実施例2においても、実施例1と同様に(要請1)(要請2)に対する効果が得られる。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
Also in the second embodiment, the effect on (request 1) (request 2) can be obtained as in the first embodiment.
図6は、実施例3に係る駆動部103の構成を示す断面図である。実施例3では実施例2と同様に、回路基板203(半導体素子209)から遮熱材205までの距離d1と、電池204から遮熱材205までの距離d2を設ける。その際、遮熱材205の取付けを容易にするため、第二の筐体202の内部に、電池203の周りの一部を囲むリブ210を設けて遮熱材205を支持するようにしている。リブ210の高さ(z方向)は、第二の筐体202の外底面から遮熱材205までの高さh3が第二の筐体202の外底面から電池204の表面までの高さh4より大きく、その差が距離d2に等しくなるように決める(h3−h4=d2)。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
実施例3によれば、遮熱材205はリブ210に取り付けるだけでよく、位置決め精度が向上し安定した遮熱効果を確保できる。その際、第二の筐体202に遮熱材205を取り付ける溝を設けてもよい。
実施例3においても、実施例1と同様に(要請1)(要請2)に対する効果が得られる。
According to the third embodiment, the
Also in the third embodiment, the effect on (Request 1) (Request 2) can be obtained as in the first embodiment.
図7は、実施例4に係る駆動部103の構成を示す断面図である。実施例4では実施例1の構成を基本とし、第二の筐体202の内面に第二の熱伝導部材207と接する薄板熱伝導部材211を配置している。第二の筐体202の表面は作業者301に触れるため、樹脂などの断熱材料が望ましい。その場合、第二の熱伝導部材207だけでは電池204からの熱が第二の筐体202全体に拡散しにくいため、放熱性能が低下する。そこで、第二の筐体202の内面に第二の熱伝導部材207と接する薄板熱伝導部材211を配置し、電池204からの熱を第二の筐体202全体に拡散させる。これにより、第二の筐体202の表面温度が均一となり、放熱性能が向上する。ここで薄板熱伝導部材211は、アルミや銅などの金属薄板、グラファイトシートのような炭素繊維が適する。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
また、第二の筐体202の全面を有効に利用するため、第二の筐体202の内面で第二の熱伝導部材207が配置されていない領域まで延長して薄板熱伝導部材211を設ける。具体的には、薄板熱伝導部材211を第二の筐体202の内底面から内側面に延在して配置し、第二の筐体202の外底面から薄板熱伝導部材211の先端までの高さh5が、第二の筐体202の外底面から電池204の表面までの高さh4よりも大きくする(h5>h4)。
Further, in order to effectively use the entire surface of the
実施例4によれば、第二の筐体202として断熱材料を用いたとしても、側面を含めた全面が放熱面となり放熱性能が向上する。また、実施例1と同様に(要請1)(要請2)に対する効果が得られる。
According to the fourth embodiment, even if a heat insulating material is used as the
なお、図7では、薄板熱伝導部材211を第二の筐体202の第二の熱伝導部材207に接するように配置しているが、同様に、第一の筐体201(回路基板203側)においても第一の熱伝導部材206に接するように薄板熱伝導部材を配置してもよい。また、実施例2(図5)や実施例3(図6)の構成に対して、薄板熱伝導部材を配置してもよい。
In FIG. 7, the thin plate
図8は、実施例5に係る駆動部103の構成を示す分解斜視図である。実施例5では実施例1の構成を基本とし、回路基板203を格納する第一の筐体201’の上面を、回路基板203の基板面に垂直な方向(図中z方向)に凸形状(かまぼこ形状)としている。これに伴い、第一の筐体201’に接する第一の熱伝導部材206’も凸形状とし、その厚さ(最大値)をt1’で表している。一方、電池204を格納する第二の筐体202の底面は、基板203の基板面に平行な平面形状としている。
FIG. 8 is an exploded perspective view illustrating the configuration of the
図9は、図8に示した駆動部103の構成を示すAA断面図である。実施例1(図4)との相違点を中心に説明する。
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA showing the configuration of the
駆動部103は、第一の筐体201’と第二の筐体202に分離可能であり、第一の筐体201’の上面は、回路基板面203の基板面に垂直な方向(図中z方向)に凸形状としている。そのため、第一の筐体201’の容積V1’は第二の筐体202の容積V2より大きく(V1’>V2)、すなわち第一の筐体201’の高さh1’は第二の筐体202の高さh2より大きい構造(h1’>h2)を容易に実現できる。また、第一の筐体201’を凸形状にすることで、第一の筐体201’の表面積が増加して放熱性能が向上する。
The
第一の筐体201’側に配置する第一の熱伝導部材206’の形状は、第一の筐体201’の形状に合わせて上面を凸形状としている。よってその厚さt1’は、第二の筐体202側の第二の熱伝導部材207の厚さt2より大きい構造(t1’>t2)を容易に実現できる。
The shape of the first
以上より、実施例1で述べた(構成1)〜(構成5)の条件を容易に実現でき、その結果、(要請1)(要請2)に対する効果を確実に得ることができる。 As described above, the conditions of (Configuration 1) to (Configuration 5) described in the first embodiment can be easily realized, and as a result, the effect on (Request 1) and (Request 2) can be surely obtained.
さらに実施例5によれば、作業者が駆動部103を装着するときの作業性や安全性が向上する。作業者301が駆動部103をポケット等に装着するとき、凸形状の第一の筐体201’側よりも平面形状の第二の筐体202側を人体に向けて装着する方が、違和感が少なく自然である。そのとき、第二の筐体202には内部温度が低い電池204が格納されているので、駆動部103が人体に触れてもより安全である。一方、第一の筐体201’は外気側を向いているので、駆動部103の放熱特性が向上する。
Furthermore, according to the fifth embodiment, workability and safety when the operator wears the
仮に凸形状の第一の筐体201’側を人体に向けて装着したとしても、凸形状となっているので作業者301の人体と第一の筐体201’間に隙間が生じる。この隙間によって駆動部103が人体に触れる面積は少なくなり、また、隙間に生じる空気流により駆動部103の放熱性能が向上する。
Even if the convex
以上、本発明の実施形態を様々な実施例について説明したが、その放熱効果を図面で説明する。
図10は、駆動部103内の各部の温度上昇を示す図である。
(a)は比較のために従来構造の温度分布であり、発熱源として回路基板203と電池204を有し、遮熱材205や熱伝導部材206,207を持たない場合である。回路基板203の発熱量は電池204の発熱量よりも大きいものとする。回路基板の温度Tpと電池の温度Tbが接近して電池の温度Tbが耐熱温度を超える恐れがある。また、第一の筐体の温度T1と第二の筐体の温度T2の温度差が大きくなり、第一の筐体の温度T1が高温になる。
Although the embodiments of the present invention have been described with respect to various examples, the heat dissipation effect will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a diagram showing the temperature rise of each part in the
(A) is a temperature distribution of a conventional structure for comparison, in which the
(b)は実施例1の場合の各部の温度分布であり、遮熱材205や熱伝導部材206,207を設けた効果が現れる。回路基板の温度Tpと電池の温度Tbの温度差が大きくなり、電池の温度Tbを耐熱温度以下に抑えることができる。また、第一の筐体の温度T1と第二の筐体の温度T2を大幅に低減させ、両者の温度は同等になる。
(B) is a temperature distribution of each part in the case of Example 1, and the effect which provided the heat-shielding
このように本発明の実施形態によれば、電池204の温度上昇を耐熱温度以下に低減できるため、電池の消耗を抑え長時間のヘッドマウントディスプレイ100の使用が可能となるとともに寿命も延びる。また回路基板203の温度上昇を低減できるため、情報量の大きな画像を表示できる。さらに、駆動部103の筐体表面温度を均一化することで放熱性能が向上し、筐体表面温度を低減することができ、作業者301への安全性が向上する。作業者301は駆動部103を装着する際に方向を気にせず取扱いでき、作業効率が向上する。駆動部103には特別の冷却装置を取り付ける必要がなく、安全かつ簡便な構成で、高品質な画像を表示するヘッドマウントディスプレイ100を提供できる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the temperature increase of the
前記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を加えることも可能である。 The above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the described configurations. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with a part of the configuration of another embodiment, and further, a part or all of the configuration of the other embodiment is added to the configuration of the certain embodiment. Is also possible.
また、前記した実施形態はヘッドマウントディスプレイを対象として説明したが、本発明は、回路基板と電池を含む駆動部を備える他の携帯電子機器にも同様に適用できる。 Moreover, although the above-described embodiment has been described for a head-mounted display, the present invention can be similarly applied to other portable electronic devices including a drive unit including a circuit board and a battery.
100:ヘッドマウントディスプレイ(HMD)、
101:表示部、
102:画面、
103:駆動部、
104:配線、
201,201’:第一の筐体、
202:第二の筐体、
203:回路基板、
204:電池、
205:遮熱材、
206,206’:第一の熱伝導部材、
207:第二の熱伝導部材、
208,209:半導体素子、
210:リブ、
211:薄板熱伝導部材、
301:作業者、
302:ポケット。
100: head mounted display (HMD),
101: display unit,
102: screen,
103: drive unit,
104: Wiring,
201, 201 ′: first housing,
202: second housing,
203: circuit board,
204: Battery
205: heat shield,
206, 206 ′: a first heat conducting member,
207: Second heat conducting member,
208, 209: semiconductor element,
210: Rib,
211: Thin plate heat conduction member,
301: worker,
302: Pocket.
Claims (11)
前記駆動部は、前記表示部を駆動する回路基板と電池とを筐体に格納したものであり、
前記筐体は、前記回路基板を格納する第一の筐体と前記電池を格納する第二の筐体とに分離可能であり、
前記第一の筐体と前記第二の筐体の間に遮熱材を配置するとともに、
前記回路基板における前記遮熱材から遠い側の面と前記第一の筐体の間に第一の熱伝導部材を配置し、
前記電池における前記遮熱材から遠い側の面と前記第二の筐体の間に第二の熱伝導部材を配置し、
前記回路基板の発熱量が前記電池の発熱量より大きく、前記回路基板の耐熱温度が前記電池の耐熱温度より高いとき、
前記第一の筐体の容積V1を前記第二の筐体の容積V2より大きくし、前記回路基板の基板面に垂直な方向において、前記第一の熱伝導部材の厚さt1を前記第二の熱伝導部材の厚さt2より大きくしたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 In a head-mounted display in which a display unit that generates an image and displays it in a user's field of view and a drive unit that drives the display unit are separated,
The drive unit stores a circuit board and a battery for driving the display unit in a housing,
The case is separable into a first case for storing the circuit board and a second case for storing the battery,
While disposing a heat shield between the first housing and the second housing,
A first heat conducting member is disposed between a surface of the circuit board far from the heat shield and the first housing;
A second heat conducting member is disposed between a surface of the battery far from the heat shield and the second housing;
When the heat generation amount of the circuit board is larger than the heat generation amount of the battery, and the heat resistance temperature of the circuit board is higher than the heat resistance temperature of the battery,
The volume V1 of the first housing is made larger than the volume V2 of the second housing, and the thickness t1 of the first heat conducting member is set to the second in the direction perpendicular to the substrate surface of the circuit board. A head-mounted display having a thickness greater than the thickness t2 of the heat conducting member.
前記回路基板おける前記遮熱材に近い側の面と前記遮熱材の間の距離d1を、前記電池における前記遮熱材に近い側の面と前記遮熱材の間の距離d2より大きくしたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The head mounted display according to claim 1,
The distance d1 between the surface near the heat shield in the circuit board and the heat shield is made larger than the distance d2 between the surface near the heat shield in the battery and the heat shield. A head-mounted display characterized by that.
前記第二の筐体の内部に、前記電池の周りの一部を囲み前記遮熱材を支持するリブを設け、前記リブの高さは、前記電池における前記遮熱材に近い側の面よりも前記距離d2だけ高くしたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The head mounted display according to claim 2,
A rib that surrounds a part of the periphery of the battery and supports the heat shield is provided inside the second housing, and the height of the rib is higher than the surface of the battery closer to the heat shield. Further, the head mounted display is characterized in that it is raised by the distance d2.
前記第二の筐体の内面に前記第二の熱伝導部材と接する薄板熱伝導部材を配置したことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The head mounted display according to claim 2,
A head mounted display, wherein a thin plate heat conductive member in contact with the second heat conductive member is disposed on an inner surface of the second casing.
前記第二の筐体の内面に前記第二の熱伝導部材と接する薄板熱伝導部材を配置したことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The head mounted display according to claim 3,
A head mounted display, wherein a thin plate heat conductive member in contact with the second heat conductive member is disposed on an inner surface of the second casing.
前記薄板熱伝導部材を、前記第二の熱伝導部材が配置されていない領域まで延長して配置し、前記第二の筐体の内側面における前記薄板熱伝導部材の先端の高さを、前記電池における前記遮熱材に近い側の面よりも高くしたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The head mounted display according to claim 4,
The thin plate heat conducting member is arranged to extend to a region where the second heat conducting member is not arranged, and the height of the tip of the thin plate heat conducting member on the inner side surface of the second casing is A head-mounted display characterized in that it is higher than the surface of the battery on the side close to the heat shield.
前記薄板熱伝導部材を、前記第二の熱伝導部材が配置されていない領域まで延長して配置し、前記第二の筐体の内側面における前記薄板熱伝導部材の先端の高さを、前記電池における前記遮熱材に近い側の面よりも高くしたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The head mounted display according to claim 5,
The thin plate heat conducting member is arranged to extend to a region where the second heat conducting member is not arranged, and the height of the tip of the thin plate heat conducting member on the inner side surface of the second casing is A head-mounted display characterized in that it is higher than the surface of the battery on the side close to the heat shield.
前記第一の筐体は、前記回路基板の基板面に垂直な方向に凸形状とし、前記第一の筐体に接する前記第一の熱伝導部材も凸形状であり、
前記第二の筐体は、前記回路基板の基板面に平行な平面形状としたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The head mounted display according to claim 1,
The first casing has a convex shape in a direction perpendicular to the substrate surface of the circuit board, and the first heat conducting member in contact with the first casing is also convex.
The head-mounted display, wherein the second casing has a planar shape parallel to the substrate surface of the circuit board.
前記第二の筐体の内部に、前記電池の周りの一部を囲み前記遮熱材を支持するリブを設け、前記リブの高さは、前記電池における前記遮熱材に近い側の面よりも高くしたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The head mounted display according to claim 8,
A rib that surrounds a part of the periphery of the battery and supports the heat shield is provided inside the second housing, and the height of the rib is higher than the surface of the battery closer to the heat shield. The head-mounted display is characterized by a higher height.
前記第二の筐体の内面に前記第二の熱伝導部材と接する薄板熱伝導部材を配置したことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The head mounted display according to claim 8,
A head mounted display, wherein a thin plate heat conductive member in contact with the second heat conductive member is disposed on an inner surface of the second casing.
前記薄板熱伝導部材を、前記第二の熱伝導部材が配置されていない領域まで延長して配置し、前記第二の筐体の内側面における前記薄板熱伝導部材の先端の高さを、前記電池における前記遮熱材に近い側の面よりも高くしたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 The head mounted display according to claim 10,
The thin plate heat conducting member is arranged to extend to a region where the second heat conducting member is not arranged, and the height of the tip of the thin plate heat conducting member on the inner side surface of the second casing is A head-mounted display characterized in that it is higher than the surface of the battery on the side close to the heat shield.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021082904A (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-27 | Fairy Devices株式会社 | Neck-mounted device |
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2017
- 2017-03-16 JP JP2017051386A patent/JP2018157320A/en active Pending
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