JP7123116B2 - ヘッドマウントディスプレイデバイス - Google Patents

Description

本発明はヘッドマウントディスプレイデバイスに関するものであり、特に、装着快適性を改善することのできるヘッドマウントディスプレイデバイスに関するものである。

技術産業の発展に伴い、多くの種類のヘッドマウントディスプレイデバイスが出現している。アイマスク型のヘッドマウントディスプレイデバイスを例とすると、ユーザがそのような表示デバイスを装着した後、ユーザは３次元画像を見ることができるのみならず、画像はユーザが頭を回すと変化し、これによりユーザに、より現実的な体験を提供する。ヘッドマウントディスプレイデバイスは複合現実（ＭＲ）にも応用できる。

しかし、ユーザが一定の時間ヘッドマウントディスプレイデバイスを装着した後には、動作中のヘッドマウントディスプレイデバイスにより生成された廃熱に加えて、ユーザの顔の熱と湿気が、ユーザの顔とヘッドマウントディスプレイデバイスとの間の空間における空気の温度と湿度の緩やかな上昇につながり、ユーザの不快を引き起こす。このため、より快適なユーザ体験を如何に提供するかが、この分野における非常に重要な問題である。

本願は、装着快適性を改善することのできるヘッドマウントディスプレイデバイスを提供する。

本願のヘッドマウントディスプレイデバイスは、筐体と、制御回路基板と、ファンとを含む。筐体は放熱孔と、互いに対向した顔側と外部側とを有する。制御回路基板は筐体内に設けられる。ファンは筐体内に設けられ、制御回路基板と筐体の顔側との間に位置し、顔側から放熱孔へ向かって流れる気流を生成するよう構成される。

上記に基づき、本願のヘッドマウントディスプレイデバイスにおいて、ファンは制御回路基板と筐体の顔側との間に設けられる。これは、能動的に熱を放散するため気流を生成するだけでなく、制御回路基板から顔側への熱の伝達も防ぐことを可能とし、ヘッドマウントディスプレイデバイスを装着するユーザの快適性を改善する助けとなる。

図１は、本発明の１つの実施形態によるヘッドマウントディスプレイデバイスの概略立体図である。 図２は、いくつかの部品を取り外した後の、図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの概略図である。 図３は、いくつかの部品を取り外した後の、図１のヘッドマウントディスプレイデバイスのもう１つの概略図である。 図４は、図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの主要部品の相対位置の概略図である。 図５は、ユーザが図１のヘッドマウントディスプレイデバイスを装着したときの熱伝達経路を表す。 図６は、いくつかの部品を取り外した後の、図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの更にもう１つの概略図である。 図７は、別の視角からの図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの概略立体図である。

図１は、本発明の１つの実施形態によるヘッドマウントディスプレイデバイスの概略立体図である。図２は、いくつかの部品を取り外した後の図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの概略図である。図１と図２を参照し、本実施形態のヘッドマウントディスプレイデバイス１００は、筐体１１０と、制御回路基板１２０と、ファン１３０とを含む。制御回路基板１２０とファン１３０は共に筐体１１０内に設けられる。本実施形態の筐体１１０の外観は例示目的のためのみであり、本願はこれに限定されない。加えて、筐体１１０は他の締結部品に接続されてよく、これによりヘッドマウントディスプレイデバイス１００はユーザの頭にしっかりと装着されることができる。筐体１１０は、互いに対向した顔側１１２と外部側１１４とを有する。ヘッドマウントディスプレイデバイス１００がユーザの頭に装着されたとき、顔側１１２はユーザの顔に面し、外部側１１４は外側に面する。ファン１３０は、制御回路基板１２０と筐体１１０の顔側１１２との間に位置する。換言すれば、制御回路基板１２０は、ファン１３０と筐体１１０の外部側１１４との間に位置する。

図３は、いくつかの部品を取り外した後の図１のヘッドマウントディスプレイデバイスのもう１つの概略図である。図４は、図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの主要部品の相対位置の概略図である。図３と図４を参照し、筐体１１０は放熱孔１１６を更に有し、矢印は気流経路を概略的に示す。ファン１３０は、顔側１１２から放熱孔１１６に向かって流れる気流を生成するよう構成される。換言すれば、ファン１３０により生成された気流は、最初に顔側１１２を通過し、次いで放熱孔１１６に向かって流れ、放熱孔１１６から外側へ逃げる。もう１つの実施形態において、ファン１３０は外側から空気を吸い込み、空気は筐体１１０の外部側１１４を通過し、次いで放熱孔１１６へ向かって流れ、放熱孔１１６から外側へ逃げる。

図５は、ユーザが図１のヘッドマウントディスプレイデバイスを装着したときの熱伝達経路を表す。図４と図５を参照し、筐体１１０の顔側１１２がヘッドマウントディスプレイデバイス１００の使用時間が増加するにつれ徐々に温められたとき、外側からの冷気がファン１３０の動作により筐体１１０内に取り入れられる。冷気は熱を奪うため顔側１１２を通過する。このため、ユーザと筐体１１０との間の空間における空気の温度と湿度の両方を下げることができ、これによりユーザの装着快適性を改善する。更に、顔側１１２の通過のため温度が上がった空気は、ファン１３０の動作により、放熱孔１１６から外側へ逃げる。

図６は、いくつかの部品を取り外した後の図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの更にもう１つの概略図である。図７は、別の視角からの図１のヘッドマウントディスプレイデバイスの概略立体図である。図６と７を参照し、本実施形態のヘッドマウントディスプレイデバイス１００は、ファン１３０と筐体１１０の顔側１１２との間で熱接触する熱電冷却器１４０を更に含んでよい。ここで言及される熱接触は、互いに熱接触した２つの部品の間に提供される熱伝達経路を指す。ただし、２つの部品は、直接的に物理的接触するか、間接的に接触してよい。換言すれば、筐体１１０の顔側１１２上の熱は、熱伝導により熱電冷却器１４０を介しファン１３０へ伝達されてよい。加えて、熱電冷却器１４０に電気を印加することにより、能動的な熱伝達効果を生み出すことができる。この能動的方法は、単に温度差を用いる方法よりも、高い熱伝達効率を有する。

図６と図７を参照し、本実施形態において、ヘッドマウントディスプレイデバイス１００はヒートシンク１５０を更に含む。ヒートシンク１５０はフィン側１５２と第１の接触側１５４とを有する。フィン側１５２は、ファン１３０の空気吹出口１３２と放熱孔１１６との間に位置する。熱電冷却器１４０は、第１の接触側１５４と筐体１１０の顔側１１２との間で熱接触する。

図４と図７を参照し、顔側１１２上の熱は、熱電冷却器１４０により、ヒートシンク１５０の第１の接触側１５４へ能動的に奪われ、次いで第１の接触側１５４からフィン側１５２へ伝達される。その間、ファン１３０の動作の間に生成された気流は空気吹出口１３２から送出され、空気吹出口１３２に位置するフィン側１５２から熱を奪う。更に、熱を運ぶ気流は、放熱孔１１６から外側へ流れる。この設計にて、顔側１１２の温度が効率的に下げられ、これによりユーザの装着快適性を改善する。

加えて、本実施形態のヒートシンク１５０は、制御回路基板１２０の制御チップ１２２と熱接触する第２の接触側１５６を更に有してよい。このため、動作の間に制御チップ１２２により生成された熱は、第２の接触側１５６からフィン側１５２へ伝えられる。その間、ファン１３０の動作により生成された気流は空気吹出口１３２から送出され、空気吹出口１３２に位置するフィン側１５２から熱を奪う。更に、熱を運ぶ気流は、放熱孔１１６から外側へ流れる。この設計で、制御回路基板１２０の温度が効率的に下げられ、これによりヘッドマウントディスプレイデバイス１００の全体的な温度を下げ、ユーザの装着快適性を改善する。

本実施形態において、熱電冷却器１４０の冷却面１４２は、筐体１１０の顔側１１２と熱接触する。換言すれば、熱電冷却器１４０の動作の間、熱伝導方向は冷却面１４２から反対側へ向かうものとなる。このため、熱電冷却器１４０は顔側１１２からヒートシンク１５０へ能動的に熱を伝達する。

図２と図７を参照し、本実施形態において、制御回路基板１２０は孔１２４を有してよい。孔１２４の位置は、ファン１３０の空気導入口１３４に対応する。このため、制御回路基板１２０のもう１つの側の熱気が孔１２４と空気導入口１３４からファン１３０内に吸い込まれ、次いで放熱孔１１６から外側へ流れる。

本実施形態のファン１３０は、遠心ファンにより例示されている。即ち、空気導入方向が空気吹出方向と異なる。ただし、本発明はこれに限定されない。

図３と図５を参照し、本実施形態において、筐体１１０は第１の空気導入口１１８Ａを更に有してよい。第１の空気導入口１１８Ａと放熱孔１１６は、筐体１１０の反対側に位置する。例えば、ヘッドマウントディスプレイデバイス１００がユーザの頭に装着されるとき、第１の空気導入口１１８Ａは下側に位置し、放熱孔１１６は上側に位置する。この配置は自然な熱対流の傾向に合致し、放熱効率を改善する助けとなる。ただし、本実施形態においては、強制熱対流を実行できるファン１３０が更に設けられる。故に、本実施形態において、第１の空気導入口１１８Ａと放熱孔１１６の配置方法は限定されない。

本実施形態において、筐体１１０は第２の空気導入口１１８Ｂを更に有してよい。第２の空気導入口１１８Ｂの位置は、ユーザの眉の間の領域に対応する。第２の空気導入口１１８Ｂを提供することにより、ヘッドマウントディスプレイデバイス１００とユーザの顔との間の高温且つ湿った空気がファン１３０内に吸い込まれ、次いで空気は放熱孔１１６から外側へ流れる。

本実施形態において、ファン１３０の位置は、例えば、ユーザの眉の間の領域に対応する。この配置で、ヘッドマウントディスプレイデバイス１００により均衡のとれた重量配分を提供することができる。更に、ヘッドマウントディスプレイデバイス１００において、光学系は一般的にユーザのそれぞれの目に対応する位置に提供される。このため、ファン１３０をユーザの眉の間の領域に対応する位置に提供することにより、ヘッドマウントディスプレイデバイス１００の体積を容易に減少させることができる。

まとめると、本願のヘッドマウントディスプレイデバイスにおいて、ファンは制御回路基板と筐体の顔側との間に設けられる。このため、熱が制御回路基板から顔側へ伝達することが防がれ、ファンは能動的に放熱することができる。このため、顔側の温度と湿度を効果的に下げることができ、ヘッドマウントディスプレイデバイスを装着するユーザの快適さを改善する助けとなる。

本発明のヘッドマウントディスプレイデバイスは、仮想現実及び複合現実技術に応用することができる。

１００：ヘッドマウントディスプレイデバイス
１１０：筐体
１１２：顔側
１１４：外部側
１１６：放熱孔
１１８Ａ：第１の空気導入口
１１８Ｂ：第２の空気導入口
１２０：制御回路基板
１２２：制御チップ
１２４：孔
１３０：ファン
１３２：空気吹出口
１３４：空気導入口
１４０：熱電冷却器
１４２：冷却面
１５０：ヒートシンク
１５２：フィン側
１５４：第１の接触側
１５６：第２の接触側

Claims (9)

1. 放熱孔と、互いに対向した顔側と外部側とを有する、筐体と、
   前記筐体内に設けられた、制御回路基板と、
   前記筐体内に設けられ、前記制御回路基板と前記筐体の前記顔側との間に位置し、前記顔側から前記放熱孔に向かって流れる気流を生成するよう構成された、ファンと
   を含み、
   前記制御回路基板が、前記ファンの空気導入口に対応する位置の孔を有する、
   ヘッドマウントディスプレイデバイス。
2. 前記ファンと前記筐体の前記顔側との間で熱接触する、熱電冷却器を更に含む、
   請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
3. フィン側と第１の接触側とを有する、ヒートシンクを更に含み、
   前記フィン側が前記ファンの空気吹出口と前記放熱孔との間に位置し、前記熱電冷却器が前記第１の接触側と前記筐体の前記顔側との間で熱接触する、
   請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
4. 前記ヒートシンクが、前記制御回路基板の制御チップと熱接触する第２の接触側を更に有する、
   請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
5. 前記熱電冷却器の冷却面が前記筐体の前記顔側と熱接触する、
   請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
6. 前記ファンが遠心ファンである、
   請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
7. 前記筐体が第１の空気導入口を更に有し、前記第１の空気導入口と前記放熱孔が前記筐体の反対側に位置する、
   請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
8. 前記筐体が、ユーザの眉の間の領域に対応する位置の第２の空気導入口を更に有する、
   請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。
9. 前記ファンの位置が、ユーザの眉の間の領域に対応する、
   請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイデバイス。

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