JP2018190825A

JP2018190825A - 電気機器

Info

Publication number: JP2018190825A
Application number: JP2017091815A
Authority: JP
Inventors: 祐也永田; Yuya Nagata; 川合　利治; Toshiji Kawai; 利治川合
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2018-11-29

Abstract

【課題】本発明は外部からの遮蔽の精度を高め、発熱源の熱を適切に放熱することが可能な電気機器を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る電気機器は、第一の電気的な接続部を有する電気部品と、第二の電気的な接続部と発熱する発熱部とが配置されている電気基板と、を有し、前記電気基板は、配線によって前記第二の電気的な接続部で前記第一の電気的な接続部と接続され、前記電気部品は前記電気基板により外部から遮蔽され、前記発熱部は外部に露出していることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、内部に電気部品を有する電気機器に関するものである。

近年、スマートフォンやヘッドマウントディスプレイなどの電気機器の開発が進んでいる。電気機器は、電気部品を空間的に仕切られた空間内に配し、外部から異物が侵入しないような構成をとることが一般的である。また、電気部品には自身が発熱したり、熱によって性能が変化する部品を備えることが多いため、仕切られた空間内の温度を一定に保つ必要がある。そのため、電気機器は電気部品などから発する熱を冷却する手段も備えることがある。

電気機器を小型化するにあたり構成する部品や筺体が小さくなり、電気部品を仕切る空間も狭くなる。そのため、仕切られた空間内に配されている電気部品などから発せられる熱の逃げ場が限定され、仕切られた空間内の温度を一定に保ちづらくなる。また、仕切られた空間を密閉空間に近づけるに連れ、仕切られた空間内の温度を一定に保つことがより一層困難になる。

特許文献１では、光学部と制御部をわけ、光学部は略密閉空間に配し、光学部の配線を集約した基板と制御部の基板を束線で繋ぎ、束線のみ光学部と制御部を貫通することで光学部と制御部の仕切り精度を高めているプロジェクターが開示されている。

また、特許文献２では、電気回路およびランプを含む発熱ブロックと、液晶パネルおよび光学ユニットを含む光学ブロックを空間的に分離し、光学ブロックを密閉空間にしている液晶プロジェクションテレビが開示されている。

特開２０１６−８５９８２号公報特開２０００−１４７４４９号公報

特許文献１で開示されている技術は、配線が通る仕切りの開口部の数と大きさを必要最低限にすることで仕切りの精度を高めるものである。しかし、開口部を防塵しつつ配線を通すことになるため組立作業が複雑になることと、配線を開口部に通すことから開口部と配線の間には隙間が発生しやすく、開口部の防塵が困難な場合がある。特許文献２で開示されている技術は、電気回路およびランプを含む発熱ブロックと、液晶パネルおよび光学ユニットを含む光学ブロックを空間的に分離し、光学ブロックを密閉空間にすることで、防塵と熱対策を行うものである。特許文献２の開示によれば、密閉空間にも発熱源が存在し、それを冷却するためのファンも密閉空間内に配置しているため、ファンの配線は密閉空間から電気回路がある発熱ブロックへ通っている。そのため、配線の間に隙間が空きやすいことからファンの配線での防塵が期待しづらい。さらに、開口部を防塵しつつ配線を通すことになるため、組立が複雑になる。また、密閉空間を構築する具体的な構成については述べられていない。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、外部からの遮蔽の精度を高め、発熱源の熱を適切に放熱することが可能な電気機器を提供することを目的とする。

本発明に係る電気機器は、第一の電気的な接続部を有する電気部品と、第二の電気的な接続部と発熱する発熱部とが配置されている電気基板と、を有し、前記電気基板は、配線によって前記第二の電気的な接続部で前記第一の電気的な接続部と接続され、前記電気部品は前記電気基盤により外部から遮蔽され、前記発熱部は外部に露出していることを特徴とする。

本発明によれば、外部からの遮蔽の精度を高め、発熱源の熱を適切に放熱することが可能な電気機器を提供することが出来る。

第一の実施形態における電気機器の概略図第一の実施形態における電気機器本体の展開図第一の実施形態における電気機器本体の断面図第一の実施形態における電気機器の熱部材周りの構成の概略図第一の実施形態における電気機器の前外装の仕切り部の構成に関する概略図第一の実施形態における電気機器の基板保持部材の仕切り部の構成に関する概略図第一の実施形態における電気機器の仕切り構成の概略図第一の実施形態における電気機器の接続部の概略図第二の実施形態における電気機器の概略図第二の実施形態における電気機器の制御部周りの構成の概略図

（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態における電気機器を示した図である。本実施形態の電気機器は、本体１００と人の頭部に装着するための機構を有した装着部２で構成されたヘッドマウントディスプレイの形態をとる。以下に具体的な構成について述べる。

図２は本体１００を構成している部品を示す。本体１１０の外装筺体は前外装１１０ａ、後外装１２０、上部外装１３０で構成される。また、前外装１１０ａには撮像窓１４０、後外装１２０には表示窓１５０がそれぞれ取り付けられている。光学ユニット３００は、支持部材３１０、撮像センサ３２０、表示パネル３３０、撮像プリズム３４０、表示プリズム３５０で構成されている。支持部材３１０は撮像センサ３２０、表示パネル３３０、撮像プリズム３４０、表示プリズム３５０を把持しており、後外装１２０に取り付けられる。撮像センサ３２０は撮像窓１４０と撮像プリズム３４０を介して受光し、また、表示パネル３３０から発する光は表示プリズム３５０と表示窓１５０を介してヘッドマウントディスプレイを装着している使用者の目に導光される。電気基板４０ａには演算処理装置４１ａ、撮像センサ３２０と接続するためのセンサ接続端子４２ａ、表示パネル３３０と接続するためのパネル接続端子４３ａが実装されている。演算処理装置４１ａは動作すると、発熱する発熱部となる。基板保持部材５０は電気基板４０ａを保持しており、また、後外装１２０に取り付けられる。防塵部材６０は前外装１１０ａと電気基板４０ａの間に配置されるゴム部材で、前外装１１０ａと電気基板４０ａとの間の隙間を埋めている。本実施形態では、ゴム部材を用いているが弾性部材であれば、他の部材に代替することは可能である。放熱部材７０はヒートシンク７１、シリコンゴム７２で構成されており、演算処理装置４１ａとシリコンゴム７２とを接触させることで演算処理装置４１ａとヒートシンク７１とを熱的に結合させている。エアフィルター８０ａおよび８０ｂは、前外装１１０ａに設けられている吸気口１１１ａと基板保持部材５０に設けられている排気口５１に、隙間なくそれぞれ配置されている。

図３は本体１００の断面図である。空間Ａは前外装１１０ａと後外装１２０と撮像窓１４０と表示窓１５０と電気基板４０ａと基板保持部材５０で構成される。また、前外装１１０ａと電気基板４０ａとの間に防塵部材６０を、エアフィルター８０ａおよび８０ｂを吸気口１１１ａと排気口５１にそれぞれ配置する。そして、前外装１１０ａと後外装１２０と撮像窓１４０と表示窓１５０と電気基板４０ａと基板保持部材５０の部品同士の合わせによって、空間Ａに異物が侵入しない構成となっている。この構成により、空間Ａに光学ユニット３００を配することによって、撮像センサ３２０、表示パネル３３０、撮像プリズム３４０、表示プリズム３５０は塵埃が侵入しない空間に配されることになる。よって、塵埃が付着することによって発生する性能劣化を防ぐことが可能である。また、空間Ａは吸気口１１１ａと排気口５１からエアフィルター８０ａおよび８０ｂを介して空気および水蒸気が流入流出できる構造となっているため、空間Ａ内での結露の発生を防ぐことが可能である。

空間Ｂは前外装１１０ａと上部外装１３０で構成される。空間Ｂ内には放熱部材７０が配されている。一方の開口Ｃは前外装１１０ａと上部外装１３０で構成されており、開口Ｃから排気口１３１を通って空気が流れることが可能である。つまり、放熱部材７０は外部に露出していることになる。これによって、開口Ｃから排気口１３１への空気の自然対流でヒートシンク７１を冷却することが可能である。

図４は放熱部材７０周りの構成を示した概略図である。他方の開口部Ｄは前外装１１０ａと後外装１２０を合わせることで開口が形成されている。開口部Ｄからは電気基板４０ａの一部が露出しており、また、演算処理装置４１ａも露出している。これにより、熱源となる演算処理装置４１ａは空間Ｂ側へ配され、ヒートシンク７１とシリコンゴム７２を介して熱的に繋がり、図３で説明した通りの方法で冷却される。また、演算処理装置４１ａが空間Ａの外に配されるため、空間Ａ内の内部温度の上昇を抑えやすくなり、撮像センサ３２０と表示パネル３３０を熱による性能劣化から防ぐことが可能となる。

図５、図６、図７に空間Ａを構成する上での電気基板４０ａ周りの仕切り構成について示す。本実施形態では、電気基板４０ａ上で仕切りを構成している。電気基板４０ａは剛性がありかつ板状の形状をしているため、仕切り部品同士を隙間なく合わせやすくなり、仕切りの精度を高めることが可能である。

図５は前外装１１０ａに設けられた仕切り部の構成に関する概略図である。前外装１１０ａの裏面には、方向Ｗに延びるリブ１１２ａが設けられている。方向Ｗは前外装１１０ａの前面から裏面に向かう方向である。リブ１１２ａは電気基板４０ａと突き当たりかつ基板保持部材５０の一部と合わせが一致するような形状となっている。

図６は基板保持部材５０に設けられた仕切り部の構成に関する概略図を示す。基板保持部材５０の下面に下面リブ５２が、両側面に側面リブ５３がそれぞれ設けられている。下面リブ５２と側面リブ５３は前外装１１０ａの一部および電気基板４０ａの側面の一部と合わせが一致するような形状となっている。基板保持部材５０には背面５４があり、背面５４は後外装１２０の裏面と合わせが一致するような形状になっている。また、背面５４から下面および両側面から伸びる壁面５５が設けられており、壁面５５の端部は電気基板４０ａの裏面と合わせが一致するような形状になっている。

図７には本体１００を正面から見た際の仕切り領域を示す正面図と、各区画での断面図Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚが示されている。図５の正面図における二点鎖線は電気基板４０ａが前外装１１０ａで隠れている部分、破線が仕切りを構成している部位および部品が前外装１１０ａで隠れている部分で隠れている部分を示している。

正面側の電気基板４０ａ周りの仕切りは、前外装１１０ａに設けられたリブ１１２ａ、基板保持部材５０に設けられた下面リブ５２と側面リブ５３、防塵部材６０で構成される。断面図Ｘ−Ｘに示す通り、リブ１１２ａは電気基板４０ａに突き当たっており、形状的に合わせが一致している。断面図Ｙ−Ｙに示す通り、電気基板４０ａと下面リブ５２と形状的に合わせが一致しており、また、下面リブ５２とリブ１１２ａは形状的に合わせが一致している。断面図Ｚ−Ｚに示す通り、側面リブ５３は前外装１１０ａの裏面と突き当たっており、電気基板４０ａと前外装１１０ａと形状的に合わせが一致している。防塵部材６０は前外装１１０ａと電気基板４０ａとで挟まれており、断面図Ｙ−Ｙおよび断面図Ｚ−Ｚに示す通り、下面リブ５２と側面リブ５３と形状的に合わせが一致している。

背面側の電気基板４０ａ周りの仕切りは、基板保持部材５０の背面５４と壁面５５で構成される。断面図Ｘ−Ｘに示す通り、背面５４は後外装１２０の裏面と合わせの形状が一致している。壁面５５は電気基板４０両側面側と下面側に配されており、断面図Ｙ−Ｙおよび断面図Ｚ−Ｚに示す通り、壁面５５の端部が電気基板４０ａと合わせの形状が一致している。

以上のように、形状が安定している部品同士を合わせて仕切りを構成し仕切りの精度を高めている。これによって空間Ａへは外部から遮蔽され異物が侵入することを防いでおり、また、空間Ｂ内の熱を空間Ａ内へ伝わりづらくしている。

図８は光学ユニット３００と電気基板４０ａとの電気的な接続について示す。撮像センサ３２０にはセンサ接続部３２１、表示パネル３３０にはパネル接続部３３１がそれぞれある。センサ接続部３２１はセンサ接続端子４２ａと、パネル接続部３３１はパネル接続端子４３ａと配線によって繋がっており、演算処理装置４１ａによって制御される。電気基板４０ａ周りの仕切りの構成は図５で説明した通り、電気基板４０ａ上で構成されているため、光学ユニット３００へと繋がる電気基板４０ａの接続端子の全てが空間Ａ内に配されることになる。よって、空間Ａ内に配されている部品に対する配線が空間Ａ内で完結しているため、配線が仕切り部を貫通する必要性がなくなり、仕切りの精度を損なわない。

また、本体１００の組立時において、配線の防塵が問われないため配線の位置を気を付けながら組み立てる必要がなくなり、組立が煩雑にならない。また、後外装１２０の上に光学ユニット３００、基板保持部材５０、電気基板４０ａの順に部品を積み上げて組立を行った場合を考える。その場合、センサ接続端子４２ａとパネル接続端子４３ａが作業者と対向する側にくるため、各接続部への配線作業がしやすくなり、組立性を損なわない。

（第二の実施形態）
図９は、第二の実施形態における電気機器の展開図である。前外装１１０ｂと中継基板４０ｂと制御基板９０は第一の実施形態と同様の電気機器に適用され、基本構成についても第一の実施形態と同様である。前外装１１０ｂは第一の実施形態における前外装１１０ａに基板取付部１１２ｂを設けた構成である。中継基板４０ｂは第一の実施形態の電気基板４０ａと基本構成は同じであり、演算処理装置４１ａの替わりに中継接続端子４１ｂが実装されている。開口部Ｄは前外装１１０ｂと後外装１２０を合わせることで構成される。

図１０は制御基板９０周りの構成を示した概略図である。開口部Ｄからは中継基板４０ｂの一部が露出しており、また、中継接続端子４１ｂも露出している。基板取付部１１２ｂに制御基板９０が取り付けられており、それぞれが空間Ｂに配されている。制御基板９０には演算処理装置９１と接続端子９２が実装されており、中継接続端子４１ｂと接続端子９２が配線で接続されることによって、撮像センサ３２０と表示パネル３３０を制御している。この構成によって、第一の実施形態と同様、中継基板４０ｂ上で仕切りを構成することで防塵性能を維持しつつ、熱源となりうる演算処理装置９１を空間Ａから遠ざけることが可能となり、空間Ａ内の温度を一定に保ちやすくなる。

Claims

第一の電気的な接続部を有する電気部品と、
第二の電気的な接続部と発熱する発熱部とが配置されている電気基板と、を有し、
前記電気基板は、配線によって前記第二の電気的な接続部で前記第一の電気的な接続部と接続され、
前記電気部品は前記電気基板により外部から遮蔽され、前記発熱部は外部に露出していることを特徴とする電気機器。
外部に開口している開口部を更に有し、
前記電気基板は前記開口部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機器。
前記電気基板を前記開口部で保持する保持部を更に有することを特徴とする請求項２に記載の電気機器。
前記開口部と前記電気基板との間には、弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電気機器
前記開口部は少なくとも二つあり、一方の開口部に前記電気基板が配置され、他方の開口部にはエアフィルターが配置されていることを特徴とする請求項３もしくは４のいずれか１項に記載の電気機器。
前記電気基板は開口部を有し、当該開口部にはエアフィルター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項に記載の電気機器。
前記電気基板と熱的に結合された放熱部を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電気機器。
前記電気部品もしくは前記電気基板を制御する制御を更に有し、前記制御部は前記第二の電気的な接続部と接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電気機器
撮像装置および表示装置から構成される光学ユニットを更に有し、
前記光学ユニットは前記電気部品と前記第一の電気的な接続部で接続されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電気機器。
前記開口部は、前記電気機器の外装筺体に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電気機器。
ヘッドマウントディスプレイの構成を更に有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電気機器。