(57)【要約】      （修正有）【課題】長時間の駆動可能な大きい回路基板、電池を持ち，電池と回路基板が同一の筺体に保持される電源部を備え、高品質な投射画像を長時間維持できるプロジェクタおよびヘッドマウントディスプレイを提供する。【解決手段】ヘッドマウントディスプレイを使用する使用者の視界方向に画面を表示する表示部１０１と、表示部を駆動させる回路基板と電池とを備えた電源部１０３と、表示部と電源部とを接続する保持部１０７と、使用者の頭部またはヘルメット４０１に装着するバンド１０８とを備えたヘッドマウントディスプレイ１００において、前記電源部の電池と回路基板とが通気部２０５を挟んで配置され、前記通気部が使用者４０２の頭上方向に形成されている。【選択図】図４
2018007050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の視界方向に画面を表示する表示部と、表示部を駆動させる回路基板と電池とを備えた電源部と、表示部と電源部とを接続する保持部と、使用者の頭部またはヘルメットに装着するバンドとを備えたヘッドマウントディスプレイにおいて、前記電源部の電池と回路基板とが通気部を挟んで配置され、前記通気部が使用者の頭上方向に形成されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
前記電源部の回路基板がヘルメット側ないし、使用者の耳から上方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記電源部の回路基板と前記通気部の間に放熱シートを配置したことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記電源部の電池と前記通気部の間に断熱シートを配置したことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記通気部に前記バンドを保持する保持部が配置されたことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、手軽に持ち歩きが可能で、目の前に大きな画面を表示でき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、液晶パネルを光源として、レンズやミラーを有する光学系を介して、人の目の前に画像を表示する眼鏡のような画像表示装置である。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、両眼に対応する位置に表示部を形成した両眼タイプと、左右眼に対応する位置に表示部を形成した片眼タイプがある。ヘッドマウントディスプレイは、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が作業中に使用している。
【０００３】
このようなヘッドマウントディスプレイの一例が特許文献１には記載されている。特許文献１には「使用者の頭部に装着され、ヘッドマウンドディスプレイと併せて使用される前記使用者の額の前に位置する撮像装置であって、前記使用者の視界方向の対象物を撮像する撮像部と、前記撮像部を駆動する駆動部と、前記駆動部からの発熱を放熱する放熱部材と、前記撮像部と前記駆動部を搭載する回路基板と、前記回路基板を収容する筐体とを備え、前記放熱部材の一端は、前記筐体の内部にあり、前記放熱部材の他端は、前記筐体の外部に延出し、前記筐体の外部において前記使用者の額から離れる方向に延設されている。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2013−54076号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているヘッドマウントディスプレイは、光源部などの発熱する部位が、眼鏡用のアタッチメントの上部に配置され、また閉鎖空間内に回路基板、電池があるため、冷却が不十分であり、情報量の制限、短時間の駆動しかできない。課題を解決するために、回路基板および電池を効率的に冷却する必要がある。
【０００６】
今後ヘッドマウントディスプレイは様々な環境で長時間作業用に使用され、また回路基板で処理する情報が増える。そのため、回路基板の発熱量、電池の発熱量は大きくなり、効果的な放熱構造と、電池と回路基板の配置が必要である。そこで本発明の目的は、大きな情報量を処理でき、長時間の駆動を実現できる回路基板、電池を１つの筺体内に備えたヘッドマウントディスプレイ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、ヘッドマウントディスプレイを使用する使用者の視界方向に画面を表示する表示部と、表示部を駆動させる回路基板と電池とを備えた電源部と、表示部と電源部とを接続する保持部と、使用者の頭部またはヘルメットに装着するバンドとを備えたヘッドマウントディスプレイにおいて、前記電源部の電池と回路基板とが通気部を挟んで配置され、前記通気部が使用者の頭上方向に形成されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイを備えることにより達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、情報量が大きな画像を投影でき、長時間駆動可能なヘッドマウントディスプレイを提供できる。また、本発明は、ヘッドマウントディスプレイに特別な冷却装置を伴うことなく簡便で、高品質な投射画像を維持できる。
【０００９】
電源部の回路基板を放熱する通気部が筺体の内側に配置されるため、効率よく冷却でき、安全である。
【００１０】
上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部の分解斜視図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部の断面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る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模式図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部の断面図である。
【図７】本発明の第二の実施形態に係る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。
【図８】本発明の第三の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成図である。
【図９】本発明の第三の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部の断面図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成図である。
【図１１】本発明の第四の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第一の実施形態）
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。
【００１３】
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。
【００１４】
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１００の例を説明する。図１は本発明の一実施形態にかかるヘッドマウントディスプレイの構成図である。本実施形態では右眼に対応する位置に表示部を形成した片眼タイプを示す。両眼に対応する位置に表示部を形成した両眼タイプは表示部を二つ備えており、構成は同様である。図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１００は、光源を備えた表示部１０１、人の目の前に画像を表示する画面１０２、表示部の駆動回路基板と電池を備えた電源部１０３、表示部１０１と電源部１０３を接続する配線１０４、配線１０４のコネクタ１０５、１０６、表示部と電源部を支える保持部１０７、ヘルメットに接続するバンド１０８で構成される。表示部１０１と電源部１０３は図に示すように配置される。
【００１５】
図２は、本発明の第一の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部１０３の分解斜視図である。
【００１６】
電源部１０３の筺体は、電源部上部筺体２０１、電源部下部筺体２０２で構成されていて、電源部上部筺体２０１、電源部下部筺体２０２には通気部２０５が形成されている。その筺体中には、電池２０３、回路基板２０４が配置される。電池２０３と回路基板２０４は表面積の大きい部位を対向して配置される。電池２０３と回路基板２０４の間に通気部２０５が位置する。電源部上部筺体２０１、電源部下部筺体２０２はマグネシウムダイカスト、アルミニウムなどの金属または樹脂で構成されている。図２では電源部下部筺体２０２で回路基板２０４、電池２０３を覆う構造であるが、単に電源部下部筺体２０２の底面に通気部２０５を形成した構造でもよい。図２のように電源部下部筺体２０２に凹みがある構成の方が、外部の環境の塵や水から電池２０３や回路基板２０４を保護することができる。
【００１７】
図３（a）は、本発明の第一の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部１０３の図２のAA断面図である。図３（ｂ）は本発明の第一の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部１０３の電源部上部筺体２０１を外した際の図２のBB断面図（上面図）である。電源部下部筺体２０２に電池２０３と回路基板２０４が配置される。電池２０３と回路基板２０４は発熱量が大きいため、筺体に放熱しやすくするため、放熱シート２０６、２０７を介して電源部下部筺体２０２に取り付けられている。放熱シートを配置しなくても、駆動時に電池回路基板それぞれの耐熱温度以下であれば、放熱シートはなくてもよい。また電池２０３と回路基板２０４と電源部下部筺体２０２はネジなどで固定されてもよい。
【００１８】
また電池２０３と回路基板２０４の間の放熱シートの代わりに断熱シート２０８を配置してもよい。電池２０３と回路基板２０４の発熱量は異なることから、断熱シート２０８によりそれぞれの熱が回路基板２０４や電池２０３の発熱量が低いほうに移動することを防ぐことができる。また電池２０３と回路基板２０４の間にある通気部２０５により、電池２０３と回路基板２０４に空気が存在することから、それぞれの熱が回路基板２０４や電池２０３の発熱量が低いほうに移動することを防ぐことができる。また電池２０３と回路基板２０４の発熱量が大きいほうが通気部２０５側に放熱シートで接続していると通気部２０５があることで放熱面積が広がり、放熱効果が大きくなる。また、組み立てやすいように電源部下部筺体２０２は２つに分かれていてもよい。
【００１９】
図４は、本発明の第一の実施形態に係る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。
【００２０】
図４（a）は正面図、図４（ｂ）は上面図、図４（ｃ）は側面図である。
【００２１】
作業者４０２は、作業時に頭部にヘルメット４０１を装着する。そのヘルメット４０１とヘッドマウントディスプレイ１００は、ヘルメットや頭部に接続するバンド１０８を介して、ヘルメットの外周部４０４に取り付けられる。
【００２２】
ヘッドマウントディスプレイを使用する作業者４０２の眼４０５の前に表示部１０１を備え、表示部１０１の画面１０２の平面と、電源部１０３が垂直な平面に配置された構成であって、前記電源部の電池と回路基板との間の空間の通気部２０５は、表示部１０１と垂直に配置されることで、発熱量が大きい電源部１０３は効果的に自然対流の放熱効果を得ることができる。また、表示部をx軸方向として、電源部が頭上方向や作業者４０２の耳より上に存在すると、発熱部位である回路基板や電池が作業者４０２との間にヘルメットなどが位置し、距離があり安全である。また最も発熱する箇所を通気部２０５側に設置することで、作業者の接触を防止でき、安全である。
【００２３】
本発明のヘッドマウントディスプレイの１つは使用者の頭部に装着され、ヘッドマウントディスプレイを使用する使用者の視界方向に画面を表示する表示部と、表示部を駆動させる回路基板と電池とを備えた電源部と、表示部と電源部とを接続する保持部と、使用者の頭部またはヘルメットに装着するバンドとを備えたヘッドマウントディスプレイにおいて、前記電源部の電池と回路基板とが通気部を挟んで配置され、通気部が使用者の頭上方向に形成されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイを備えることにより達成される。
【００２４】
本発明により、長時間画像性能が一定のヘッドマウントディスプレイを提供できる。また、本発明は、装置に冷却装置を伴うことなく安全で簡便で、高品質な投射画像を維持できる。
【００２５】
（第二の実施形態）
図５は、本発明の第二の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成図である。
【００２６】
第二の実施形態は、第一の実施形態とは電源部１０３の構造と、アダプタ１０８の構造が異なる。バンド１０８は作業者の頭部に直接装着できるようにU字形状となっている。
【００２７】
電源部１０３はH型をしており、電池と回路基板の間には２つの空間６０１、６０２が存在する。図６は、本発明の第二の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部１０３の断面図である。図６（a）が図５のCC断面図で、図６(b)は、電源部１０３の、電源部上部筺体２０１を外した際の上面図である。
【００２８】
電池２０３と回路基板２０４の間の空間６０１と６０２に空気が存在して断熱できるため、電池２０３と回路基板２０４の間の熱伝達を抑制できる。
【００２９】
回路基板２０４の発熱量の大きい面を６０１、６０２側に放熱シートを介して接触させることで、通気部の放熱効率は向上する。また電池２０３は空間６０１、６０２と反対の筺体に放熱シートを介して接触させると放熱効率は向上する。また。電池２０３の空間６０１、６０２側には断熱シートを設けておくことで回路基板２０４からの伝熱を抑制でき長時間の駆動が可能となる。
【００３０】
図７に本発明の第二の実施形態に係る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。
【００３１】
図７（a）は正面図、図７（ｂ）は上面図、図７（ｃ）は側面図である。
【００３２】
作業者７００は、頭部にアダプタ１０８を装着する。バンド１０８を作業者７００の耳７０１にかかるように巻きつける。バンド１０８は、樹脂やゴム製のバンドや、アルミニウムなどの金属でもよい。バンド１０８が金属であるとさらに放熱面積が広がり、さらに放熱しやすくなる。また、バンド１０８は樹脂と金属を組み合わせとした構成でもよい。
【００３３】
以上のように本形態では第１の形態に比べ、電源部１０３の放熱面積は広がり、さらに、自然対流の効果を得ることができる。
【００３４】
（第三の実施形態）
図８は、本発明の第三の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成図である。
【００３５】
第三の実施形態は、第一の実施形態とは電源部１０３の構造が異なる。電源部１０３はコの字型をしており、電池と回路基板の間に空間９０１が存在する。
【００３６】
図９は、本発明の第三の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部１０３の断面図である。図９（a）が図８のDD断面図で、図９(b)は、電源部１０３の、電源部上部筺体２０１を外した際の電源部の上面図である。
【００３７】
電池２０３と回路基板２０４の間の空間９０１に空気が存在して断熱できるため、電池２０３と回路基板２０４の間の熱伝達を抑制できる。回路基板２０４の発熱量の大きい面を９０１側に放熱シートを介して接触させることで、空間の放熱効率は向上する。また電池２０３は空間９０１と反対の筺体に放熱シートを介して接触させると放熱効率は向上する。また。電池２０３の空間９０１側には断熱シート２０８を設けておくことで回路基板２０４からの伝熱を抑制でき長時間の駆動が可能となる。
【００３８】
以上のように本形態では第一の形態に比べ、電源部１０３の放熱面積は広がり、さらに自然対流の効果を得ることができる。
【００３９】
（第四の実施形態）
図１０は本発明の第四の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成図である。
【００４０】
第四の実施形態は、表示部１０１と電源部１０３が一体化されている構成であるところが第一の実施形態とは異なる。電源部１０３に空間１００１が存在する。
【００４１】
図１１は、本発明の第四の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電源部１０３の分解斜視図である。
【００４２】
電源部１０３の筺体は、電源部上部筺体２０１、電源部下部筺体２０２で構成され、電源部上部筺体２０１、電源部下部筺体２０２にはｚ方向に通気できる空間１００１が形成している。電池２０３、回路基板２０４は空間１００１に対向して配置される。  この構造により電池２０３、回路基板２０４の両面から放熱させることができ、情報の大きな画像を長時間映写することができる。
【００４３】
以上のように本形態では第１の形態に比べ、電源部１０３は表示部１０１と一体型であるから小型であり作業者にとって使用しやすい行動とできる。
【００４４】
以上のように本発明の実施形態により、長時間画像性能が一定のヘッドマウントディスプレイを提供できる。また、本発明は、装置に冷却装置を伴うことなく簡便で、高品質な投射画像を維持できる。
【００４５】
また、以上に説明した実施形態は、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。
【符号の説明】
【００４６】
１００ヘッドマウントディスプレイ
１０１表示部
１０２画面
１０３電源部
１０７保持部
１０８バンド
２０３電池
２０４回路基板
【図１】
2018007050.tif 000003
【図２】
2018007050.tif 000004
【図３】
2018007050.tif 000005
【図４】
2018007050.tif 000006
【図５】
2018007050.tif 000007
【図６】
2018007050.tif 000008
【図７】
2018007050.tif 000009
【図８】
2018007050.tif 000010
【図９】
2018007050.tif 000011
【図１０】
2018007050.tif 000012
【図１１】
2018007050.tif 000013