(57)【要約】【課題】  本発明は、観察者の頭部に装着するという使用方法も可能にしつつ、発熱部の熱の放熱効率を高めた電子機器を提供することを目的とする。【解決手段】  電子機器であって、電気的処理により発熱する発熱部と、前記発熱部の熱を放熱する放熱板と、前記放熱板の表面に対して略垂直に開口している複数の孔が形成され、前記放熱板よりも熱伝導率が低く、前記放熱板の表面を覆う外装と、を有することを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的処理により発熱する発熱部と、
前記発熱部の熱を放熱する放熱板と、
前記放熱板の表面に対して略垂直に開口している複数の孔が形成され、前記放熱板よりも熱伝導率が低く、前記放熱板の表面を覆う外装と、を有することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記外装と前記放熱板とは、熱結合していることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記外装と前記放熱板との間には、前記複数の孔を囲むことにより前記複数の孔の深さを規定するリブが設けられていることを特徴とする請求項１もしくは２のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項４】
前記複数の孔の内部には、勾配が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記複数の孔は、内接円の直径が６ｍｍ以下、かつ前記孔の深さが０．３ｍｍ以上であり、前記内接円の直径が大きいほど前記複数の孔の深さが深くなる相関関係があることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記複数の孔の外周部に弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記複数の孔は、十字孔と丸孔の組合せであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項８】
前記複数の孔は、ハニカム状の孔であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項９】
使用者の頭部に装着させるための装着部を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的処理により発熱する発熱部を有する電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、観察者の頭部に装着し、観察者の眼前に映像を表示する映像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ＝ＨＭＤ）が、利用されるようになってきている。ＨＭＤは、手軽に映像を大画面で見ることが可能であること、立体視が容易であることなどの利点がある。これらの理由から、人工現実感（バーチャルリアリティ＝ＶＲ）、複合現実感（ミクストリアリティ＝ＭＲ）を体験可能な機器として使用されている。
【０００３】
ＭＲを実現するためのＨＭＤは、撮像部と，撮影画像とＰＣ等により作成された３ＤＣＧ画像を重畳し表示するための表示部と、種々の電気的処理や画像処理を行う集積回路とを有している。近年は、撮像部の高画質化・広画角化に伴って各種集積回路の処理能力が増大し消費電力が多くなっている。その結果、集積回路からの発熱量が増大している。ＨＭＤ等の電子機器では発熱により集積回路の温度上昇が生じると、集積回路の処理に誤動作が起こったり、或いは、集積回路に近い部分の外装温度が局所的に上昇したりすることが懸念される。
【０００４】
また、頭部に装着するという使用方法からＦＡＮ等の騒音・振動を発生させる冷却手段は観察者に不快感を与えるため採用しにくい。よって、このような電子機器では、放熱部材を用いて集積回路の熱を機器全体に拡散させたり、通風孔の経路に放熱部材を配置し自然対流により放熱部材を冷却させたりする手法が有用である。
【０００５】
例えば、特許文献１では、機器の筺体底面の対向する２辺近傍に放熱穴を設け、一方の穴から吸気してもう一方の孔から排気することにより、対流経路内にある放熱板を冷却することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１４１９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の放熱構造は自然対流を利用しているため、放熱効率は排気口の面積によるところが大きいが、設けられる排気口の数及び面積は限られてしまう。さらには放熱板が直接外気に当たる箇所は少なく、熱が内部に籠もりやすい、つまり放熱効率を十分に上げられない可能性もあった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、観察者の頭部に装着するという使用方法も可能にしつつ、発熱部の熱の放熱効率を高めた電子機器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】
【０００９】
本発明は、電子機器であって、電気的処理により発熱する発熱部と、前記発熱部の熱を放熱する放熱板と、前記放熱板の表面に対して略垂直に開口している複数の孔が形成され、前記放熱板よりも熱伝導率が低く、前記放熱板の表面を覆う外装と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、観察者の頭部に装着するという使用方法も可能にしつつ、発熱部の熱の放熱効率を高めた電子機器を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における映像表示装置の外観斜視図
【図２】第１の実施形態における映像表示装置の表示部の分解斜視図
【図３】第１の実施形態における映像表示装置の表示部における正面図
【図４】図３の正面図における断面図
【図５】孔の直径と深さの関係を示す断面図と相関関係を表すグラフ
【図６】第２の実施形態における表示部の外観斜視図
【図７】図６において、外装孔２６ａ上で破断して示された横断面図
【図８】第２の実施形態における放熱板の外観斜視図
【図９】第３の実施形態における、外装孔３３ａ上で破断して示された縦断面図
【図１０】第３の実施形態における前面外装ユニットの裏面図
【図１１】第３の実施形態において、外装孔４３ａ上で破断して示された図
【図１２】第４の実施形態における表示部の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわるＨＭＤ１の外観斜視図である。ＨＭＤ１は、表示部１０と、使用者の頭部に装着させるための装着部１００とが結合して構成される。使用者は装着部１００を頭部に巻き付けてベルト長さを調整することによりＨＭＤ１を頭部に固定し、表示部１０の映像を眼前に観察することができる。
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、図２から図５を参照して、第１の実施形態による、ＨＭＤの放熱構造について説明する。図２は、表示部１０から前面外装１３と放熱板１１を取り外した分解斜視図である。図３は表示部１０の正面図で、図４は図３における断面図であり、（ａ）はＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。図５は孔の大きさと深さの関係を表す図及びグラフである。
【００１４】
図２に示すように、前面外装１３及び放熱板１１の内側には回路基板１４が配置され、回路基板１４の中央部には集積回路１４ａが実装されている。この集積回路１４ａにおいて、撮像部で撮影された画像の処理や、不図示の表示素子に映し出す映像の信号処理など、様々な電気的処理が行われる。そのため集積回路１４ａの消費電力は大きくなり、多大な熱が発生する。つまり、集積回路１４ａは熱を発生する発熱部となる。この熱を拡散し放熱するために放熱板１１に熱を伝達させる。放熱板１１には、前面外装１３よりも熱伝導率の高い銅やアルミニウムなどの金属が用いられる。
【００１５】
放熱板１１は両面テープ１２により前面外装１３に固定される。前面外装１３は背面外装１９に対して、ビス締め固定される。放熱板１１には中央に熱源接触部１１ａがあり、回路基板の集積回路１４ａ上に貼られた熱伝導ゴム１５と接触し、熱結合されている。図４（ａ）の縦断面図を見ると、集積回路１４ａと放熱板の熱源接触部１１ａの間に熱伝導ゴム１５が圧縮されて挟まれており、集積回路１４ａに発生した熱が放熱板１１に伝達されることが分かる。
【００１６】
前面外装１３には複数の孔１３ａが放熱板１１の表面に対して略垂直に開口するように形成されている。図４（ｂ）の縦断面図からは、前面外装１３の裏側に放熱板１１が配置されていて、孔部１３ａでは放熱板１１が外気と接触していることが見てとれる。このように放熱板１１が直接、温度の低い外気と接触するため、放熱板１１の熱を効率よく外気に放熱することができる。また、図３に示す通り、前面外装１３に多数の孔１３ａを設けて、放熱板１１と外気が接触する面積を増やすことにより、熱交換量を増やしている。
【００１７】
放熱板の熱源接触部１１ａの直上では、図４（ａ）に示すように放熱板１１と前面外装１３との隙間が大きく、表示部１０の内部に異物が混入する恐れがあるため、孔ではなく凹部を設ける。外観上は孔１３ａと凹部１３ｂの区別がつきにくく、凹部を設けない場合と比べて違和感を小さくすることができる。
【００１８】
最も放熱効率を上げるには前面外装１３に大きな孔を開口すれば良いが、使用者が直接放熱板１１を触った場合、放熱板１１は高温で熱伝導率が高いため低温火傷をする虞がある。そこで、本実施形態では使用者が直接放熱板１１を触れない程度の大きさの孔１３ａを複数設けている。外装には樹脂など、放熱板１１と比較して熱伝導率が低い材質を使用するため、放熱板１１よりも温度が低くなり直接使用者が触れても低温火傷を起こしにくい。使用者の指が放熱板１１に触れない外装孔１３ａの大きさ及び深さは、図４（ｃ）の横断面図に示すように人間の指と同等の大きさの球体９０を外装孔１３ａの端面に接触させて、球体９０と放熱板１１が接触しないような大きさと深さにする。具体的には、孔の内接円の直径は子供の小さい指が入らないよう６ｍｍ以下、孔の深さは、孔に指を押し当てても皮膚が放熱板に届かないよう０．３ｍｍ以上とする。
【００１９】
また、孔の大きさと深さには図５に示すような相関関係がある。図５（ａ）及び（ｂ）は孔の開口部に球体９０を接触させたときの断面図である。図５（ａ）より、孔の直径が６ｍｍのときは深さを１．３５ｍｍより深くしなければならないが、孔の直径が３ｍｍのときは０．３ｍｍより深ければ良い。この相関関係をグラフに表すと図５（ｃ）のようになる。外装の曲面形状や孔開口部の稜線Ｒの大きさにもよるため、孔の内接円直径がｘのとき深さはｙ以上と一概に決められないが、おおよそ図５（ｃ）のグラフに示すような、孔の内接円直径が大きくなるほど孔の深さは深くする必要があるという相関関係がある。
【００２０】
（第２の実施形態）
以下、図６から図８を参照して、第２の実施形態による、ＨＭＤの放熱構造について説明する。図６は、表示部１０の外観斜視図であり、図７（ａ）は上面外装の孔２６ａ上で破断した縦断面図、図７（ｂ）は前面外装の孔２３ａ上で破断した横断面図である。また、図８は、本実施形態における放熱板２１の外観斜視図である。
【００２１】
図６に示す通り、本実施形態では上面外装２６と前面外装２３の両側面部に孔を設けている。正面には孔を設けていないため、ＨＭＤを真正面から見たときに見える孔の数が少なく、外観上良好である。また、表示部１０の正面部は発熱源である集積回路に近いため、消費電力次第では温度が高くなり過ぎる場合がある。そこで、表示部１０の正面部からは積極的に放熱させず、発熱源から遠い表示部１０の上面や側面から放熱させる。
【００２２】
図７（ａ）の縦断面図に示す通り、放熱板２１と前面外装２３の間には隙間があり、直接熱が伝達しない構成としている。表示部１０の上面部で放熱板２１と上面外装２６を接触させ、上面外装に放熱しつつ、上面外装の孔２６ａにより放熱板２１から外気へ直接放熱させる。図７（ｂ）の横断面図に示すように、表示部１０の側面に関しても全く同様の構成にしている。放熱板２１は図８に示すような形状をしており、前面外装２３に対して両面テープ２２で固定される。両面テープ２２を通して放熱板２１の熱が前面外装に伝わらないようにするため、両面テープの枚数・面積は必要最小限とし、できるだけ厚みのある両面テープを使用するのが好ましい。このような構成とすることにより、表示部正面の外装温度が局所的に高くなることを防ぎつつ、放熱板２１から外気へ直接放熱することができ、高い放熱効率を実現することができる。
【００２３】
本実施形態では、表示部１０の上面と両側面の外装に孔を設けているが、上面のみ、両側面のみ、もしくは片側の側面のみに孔を設けても良い。
【００２４】
（第３の実施形態）
以下、図９から図１１を参照して、第３の実施形態による、ＨＭＤの放熱構造について説明する。図９は前面外装の孔３３ａ上で破断した縦断面図であり、図１０は前面外装３３に弾性部材３７を貼り付けた状態の背面図である。図１１（ａ）は前面外装の孔３３ａ上で破断した縦断面図であり、図１１（ｂ）は前面外装の孔３３ａ上で破断した横断面図である。図示の通り、弾性部材３７は、前面外装の孔３３ａの外周部に配置されるようになっている。
【００２５】
本実施形態では、図９に示すように前面外装３３の裏面に、孔３３ａを囲むように一定高さのリブ３３ｂを設けている。このような構成により、孔３３ａの深さはリブ３３ｂによって規定される。放熱板３１は前面外装３３と、孔周囲のリブ３３ｂでのみ直接接触し、上下の曲げ端部３１ａ、３１ｂで両面テープ３２により前面外装３３に固定される。第１の実施形態及び第２の実施形態と比較して、放熱板３１が直接外装と接触する面積が大幅に減少するため、外装の極端な温度上昇を防ぐことができる。放熱板３１から外装への放熱量は減少するが、放熱板３１は前面外装の孔３３ａにより直接外気と触れているため、放熱板３１と外気の間で熱交換が行われ、高い放熱効率を維持することができる。
【００２６】
また、前面外装の孔３３ａから表示部１０の内部にごみや埃などの異物が侵入するのを防ぐために、前面外装裏面の孔部周囲に弾性部材３７が貼り付けられている。図１０に、弾性部材３７を貼り付けた状態での前面外装３３の背面図を示す。ある程度、複数の孔をまとめて一つの弾性部材で囲むことにより、部品点数と組立工数を削減することができる。前面外装の中央部は孔ではなく、裏面側に突き出た凸形状であり、塵埃が侵入する虞がないため弾性部材で囲む必要はない。弾性部材３７は、弾性部材と同形状に加工された両面テープで外装に固定してもよいし、弾性部材３７の弾性を利用しゴムのように引張りながら孔周囲のリブに引っ掛けて固定してもよい。
【００２７】
外装孔３３ａ周囲にリブを設けることにより、孔の深さは深くなり、深くなるほど外気への放熱効率が低下する。その改善案として、図１１のように外装孔及び孔周囲のリブに対して、孔３３ａが拡がる方向に孔３３ａの内部に勾配４３ａを設ける。結果、図９のように勾配がない場合に比べて、空気の流れを滑らかにすることができ、孔を深くしたときでも放熱効率の低下を抑えることができる。孔の大きさが同じ場合、孔を深くすると、使用者は直接放熱板を触りにくくなる。その分、孔を大きくしたり勾配を大きくしたりすることにより空気の流れを改善し放熱効率を上げても良い。但し、図１１（ｂ）の横断面図に示すように、人の指と同等の大きさである球体９０が外装孔の開口端部と接触した状態で球体が放熱板と接触しない程度の、孔の深さ・大きさ・勾配としなければならない。
【００２８】
本実施形態の構成では、外装の極端な温度上昇を防ぎつつ、放熱板から外気への放熱効率を高くすることができる。よって、集積回路の消費電力が高く、実施例１や２の構成では外装温度が高くなり過ぎる場合に有効である。
【００２９】
（第４の実施形態）
以下、図１２を参照して、第４の実施形態による、ＨＭＤの放熱構造について説明する。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は表示部１０の正面図である。
【００３０】
第１の実施形態及び第３の実施形態では、表示部１０の外装正面に孔を設けた。第２の実施形態では表示部１０の外装上面や側面に孔を設けた。外観上は、正面から見て孔が見えにくい上面や側面に孔を設けた方が好ましいが、放熱効率を考慮すると、集積回路が近い正面に孔を設けた方が良い。そこで、図１２（ａ）に示すように、表示部１０の外装正面に孔５３ａを設けるものの、孔形状を単純な丸や四角ではなく、十字孔と丸穴の組合せにしてデザイン性を向上させる。こうすることにより、放熱効率の高さと良好な外観品位を両立することができる。
【００３１】
図１２（ｂ）に示すように、外装の強度確保と軽量化を目的としてハニカム状の孔６３ａを設けても良い。外装に設ける孔形状は、丸や四角、十字、六角形に限らず、上述した通り人の指と同等の大きさである球体９０を外装孔端面に接触させたときに放熱板に接触しないのであれば、どんな形状でも構わない。例えば図１２（ｃ）に示すような長丸孔７３ａでもよい。
【００３２】
上記に説明した通り、放熱板を外装に接触させ、外装に孔を設けることにより、放熱板は広い面積で外気と接触することができ、高い放熱効率を実現することができる。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）
１０  表示部
１１  放熱板
１３  前面外装
１３ａ  孔
１３ｂ  凹部
１４  回路基板
１４ａ  集積回路
１５  熱伝導ゴム
１８  撮像部
１９  背面外装
１００  装着部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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