JP6405165B2 - 磁気検出装置および表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気検出装置および表示装置に関する。

磁場発生源の周囲の磁界の状態や変化を監視するために、磁気センサを磁場発生源の近傍に設置し、磁気センサの出力に基づいて情報処理を行い、その結果を表示装置に出力する装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開平９−２４３７２５号公報

しかし、上記装置では、表示装置が磁場発生源から遠く離れている。そのため、観察者は、磁場発生源の近傍に、どのような磁界が発生しているのか、表示装置の画面を見ただけでは、直観的に把握することが難しいという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を直感的に把握することの可能な磁気検出装置および表示装置を提供することにある。

本発明の第１の表示装置は、表面に実装面を有し、裏面に投影面を有する回路基板と、実装面上に実装された複数の磁気検出素子と、各磁気検出素子の検出信号を処理することにより、映像信号を生成する情報処理部とを備えている。この第１の表示装置は、さらに、映像信号に基づいて投影光を生成し、生成した前記投影光を投影面に向けて放射する投影装置を備えている。

本発明の第１の表示装置では、回路基板の裏面が投影面となっている。これにより、映像信号に基づく映像を投影装置により回路基板の裏面に投影することができる。

本発明の第２の表示装置は、表面に実装面を有する回路基板と、実装面上に実装された複数の磁気検出素子と、各磁気検出素子の検出信号を処理することにより、映像信号を生成する情報処理部とを備えている。この第２の表示装置は、さらに、ユーザの眼球と回路基板の裏面との間に設けられる光透過性基板と、映像信号に基づいて映像を、光透過性基板の表面であって、かつユーザが回路基板の裏面を視認し得る領域に投影する投影装置とを備えている。

本発明の第２の表示装置では、ユーザの眼球と回路基板の裏面との間に設けられる光透過性基板の表面が投影面となっている。これにより、映像信号に基づく映像を投影装置により光透過性基板の表面に投影することができる。

本発明の第３の表示装置は、表面に実装面を有する回路基板と、実装面上に実装された複数の磁気検出素子と、各磁気検出素子の検出信号を処理することにより、映像信号を生成する情報処理部とを備えている。この第３の表示装置は、さらに、回路基板の裏面と対向する位置に設けられ、映像信号に基づいて映像を表示する表示パネルと、回路基板の裏面と表示パネルとの間に設けられた磁気シールドとを備えている。

本発明の第３の表示装置では、回路基板の裏面と対向する位置に表示パネルが設けられている。これにより、映像信号に基づく映像を表示パネルに表示することができる。

本発明の磁気検出装置によれば、情報処理部等で検出信号を処理した結果得られる映像信号に基づく映像を投影装置により回路基板の裏面へ投影することができるようにしたので、回路基板の近傍の磁界の状態や変化を、回路基板の裏面に映し出すことができる。従って、観察者は、磁場発生源の近傍に回路基板を配置して、映像を回路基板の裏面に投影することにより、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を直感的に把握することができる。

本発明の第１の表示装置によれば、映像信号に基づく映像を投影装置により回路基板の裏面へ投影することができるようにしたので、回路基板の近傍の磁界の状態や変化を、回路基板の裏面に映し出すことができる。従って、観察者は、磁場発生源の近傍に回路基板を配置して、映像を回路基板の裏面に投影することにより、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を直感的に把握することができる。

本発明の第２の表示装置によれば、映像信号に基づく映像を投影装置により光透過性基板の表面に投影することができるようにしたので、回路基板の近傍の磁界の状態や変化を、光透過性基板の表面に映し出すことができる。従って、観察者は、磁場発生源の近傍に回路基板を配置して、光透過性基板の表面に映し出した映像越しに、回路基板の裏面を視認することにより、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を直感的に把握することができる。

本発明の第３の表示装置によれば、映像信号に基づく映像を、回路基板の裏面と対向する位置に設けた表示パネルに表示することができるようにしたので、回路基板の近傍の磁界の状態や変化を、表示パネルに映し出すことができる。従って、観察者は、磁場発生源の近傍に回路基板を配置して、映像を表示パネルに表示することにより、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を直感的に把握することができる。

本発明の第１の実施の形態の表示装置の概略構成の一例を表す図である。 本発明の第２の実施の形態の表示装置の概略構成の一例を表す図である。 本発明の第３の実施の形態の表示装置の概略構成の一例を表す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態
回路基板の裏面が投影面となっている例
２．第２の実施の形態
光透過性基板の表面が投影面となっている例
３．第３の実施の形態
回路基板の裏面に表示パネルが設けられている例

＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
本発明の第１の実施の形態の表示装置１について説明する。図１は、表示装置１の概略構成の一例を表したものである。表示装置１は、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を計測し、表示するものである。磁場発生源としては、例えば、溶接ロボットシステムにおける溶接電極、ワイヤレス給電装置、ＩＨ（Induction Heating）インバータ、変圧器などが挙げられる。

表示装置１は、磁気検出装置１０と、信号処理部２０と、投影装置３０とを備えている。表示装置１は、さらに、磁気検出装置１０および信号処理部２０を互いに接続するケーブルＣ１と、信号処理部２０および投影装置３０を互いに接続するケーブルＣ２とを備えている。磁気検出装置１０と信号処理部２０との間で無線通信が可能となっている場合には、ケーブルＣ１が省略され得る。信号処理部２０と投影装置３０との間で無線通信が可能となっている場合には、ケーブルＣ２が省略され得る。

磁気検出装置１０は、回路基板１１と、複数の磁気検出素子１２と、データ送信部１３と、磁気シールド層１４とを有している。なお、データ送信部１３、または、データ送信部１３および信号処理部２０からなる装置が、本発明の「情報処理部」の一具体例に相当する。回路基板１１は、例えば、樹脂基板を含んで構成されている。回路基板１１は、表面に、複数の磁気検出素子１２の実装面Ｓ１を有しており、裏面に、投影面Ｓ２を有している。複数の磁気検出素子１２は、回路基板１１の実装面Ｓ１に実装されている。回路基板１１は、実装面Ｓ１に、磁気検出素子１２ごとに１つずつもしくは複数個ずつ割り当てられた複数の電極パッド（図示せず）を有している。回路基板１１は、実装面Ｓ１に、または、回路基板１１の内部に、各電極パッドとデータ送信部１３とを互いに接続する複数の配線（図示せず）を有している。回路基板１１は、各磁気検出素子１２と、上記配線との間の層内に、上記配線で発生する磁界の実装面Ｓ１側への漏えいを抑制する磁気シールド層（図示せず）を有していてもよい。

投影面Ｓ２は、投影装置３０からの投影光３０Ａを投影する面である。投影面Ｓ２は、後述の映像信号２０Ａに基づく投影光３０Ａが投影面Ｓ２に投影されたときに投影面Ｓ２に生成される映像が、観察者が視認できる程度のコントラストを有するように構成されている。投影面Ｓ２は、例えば、散乱性反射面となっている。投影面Ｓ２は、例えば、散乱性反射膜によって構成されていてもよい。散乱性反射面や散乱性反射膜の表面の色は、例えば、白色となっている。

複数の磁気検出素子１２は、実装面Ｓ１近傍の磁界を検出し、検出した磁界の大きさに応じた検出信号を出力するようになっている。データ送信部１３は、各磁気検出素子１２の検出信号に基づいて生成された計測信号１３Ａを信号処理部２０に送信するようになっている。データ送信部１３は、例えば、実装面Ｓ１に実装されている。磁気シールド層１４は、データ送信部１３を覆っており、データ送信部１３で発生した磁界の外部への漏えいを低減するようになっている。磁気シールド層１４は、例えば、軟磁性材料によって構成されている。磁気シールド層１４は、必要に応じて、省略され得る。

信号処理部２０は、データ送信部１３からの計測信号１３Ａを処理することにより、映像信号２０Ａを生成するようになっている。映像信号２０Ａは、投影面Ｓ２への映像を生成するものである。映像信号２０Ａによって生成される映像としては、例えば、磁気ベクトル、磁力線もしくは磁力密度分布など、磁界を表現する様々なものが含まれ得る。

投影装置３０は、映像信号２０Ａに基づいて映像を投影面Ｓ２に投影するものである。投影装置３０は、具体的には、映像信号２０Ａに基づいて投影光３０Ａを生成し、生成した投影光３０Ａを投影面Ｓ２に向けて放射して、投影光３０Ａを投影面Ｓ２で反射・散乱させることにより、投影光３０Ａに対応する映像を投影面Ｓ２に投影するものである。信号処理部２０および投影装置３０は、磁気検出装置１０とは別体で設けられており、磁気検出装置１０とは所定の間隙を隔てて配置されている。

［効果］
次に、表示装置１の効果について説明する。

表示装置１では、回路基板１１の裏面が投影面Ｓ２となっている。これにより、映像信号２０Ａに基づく映像を投影装置３０により回路基板１１の裏面に投影することができる。これにより、回路基板１１の近傍の磁界の状態や変化を、回路基板１１の裏面に映し出すことができる。従って、観察者は、磁場発生源の近傍に回路基板１１を配置して、映像を回路基板１１の裏面に投影することにより、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を直感的に把握することができる。

また、表示装置１では、信号処理部２０および投影装置３０が回路基板１１から離れて配置されている。これにより、信号処理部２０および投影装置３０から発生する磁気の影響が磁気検出素子１２に及ぶのを低減することができる。これにより、正確に磁界を計測することができる。

また、表示装置１において、磁気シールド層１４が設けられたり、さらに、各磁気検出素子１２と、上記配線との間の層内に磁気シールド層が設けられたりする場合には、データ送信部１３や、上記配線から発生する磁気が実装面Ｓ１側に漏れるのを低減することができる。これにより、より正確に磁界を計測することができる。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態の表示装置２について説明する。なお、以下では、上記の実施の形態と共通の構成要素に対しては、上記の実施の形態と同一の符号が付されている。そこで、以下では、上記の実施の形態と異なる構成要素について主に説明し、上記の実施の形態と共通の構成要素についての説明は、適宜、省略するものとする。

[構成]
図２は、表示装置２の概略構成の一例を表したものである。表示装置２は、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を計測し、表示するものである。表示装置２は、磁気検出装置１０と、信号処理部２０と、ウエアラブルディスプレイ４０とを備えている。表示装置２は、さらに、ケーブルＣ１と、信号処理部２０およびウエアラブルディスプレイ４０を互いに接続するケーブルＣ３とを備えている。磁気検出装置１０と信号処理部２０との間で無線通信が可能となっている場合には、ケーブルＣ１が省略され得る。信号処理部２０とウエアラブルディスプレイ４０との間で無線通信が可能となっている場合には、ケーブルＣ３が省略され得る。

回路基板１１は、表面に実装面Ｓ１を有しており、裏面に間接投影面Ｓ３を有している。間接投影面Ｓ３は、例えば、投影面Ｓ２と同一の構成となっているが、投影光が直接、投影される面ではない。間接投影面Ｓ３は、例えば、散乱性反射面となっている。間接投影面Ｓ３は、例えば、散乱性反射膜によって構成されていてもよい。間接投影面Ｓ３は、仮に、投影光が間接投影面Ｓ３に投影されたときに間接投影面Ｓ３に生成される映像が、観察者（ユーザ１００）が視認できる程度のコントラストを有するように構成されている。間接投影面Ｓ３は、例えば、白色の散乱性反射面となっている。間接投影面Ｓ３は、例えば、白色の散乱性反射膜によって構成されていてもよい。

ウエアラブルディスプレイ４０は、一対の光透過性基板４１と、投影装置４２と、一対の光透過性基板４１および投影装置４２を支持する枠体４３とを有している。投影装置４２は、一方の光透過性基板４１に割り当てられている。ウエアラブルディスプレイ４０は、必要に応じて、他方の光透過性基板４１に割り当てられた投影装置４２をさらに有していてもよい。

ウエアラブルディスプレイ４０は、眼鏡をかける要領でユーザ１００の頭部に装着されるものである。ウエアラブルディスプレイ４０は、眼鏡をかける要領でユーザ１００の頭部に装着されたときに、ユーザ１００の各眼球１１０の前に、光透過性基板４１が１つずつ配置される。つまり、ウエアラブルディスプレイ４０の使用時には、各光透過性基板４１は、ユーザ１００の眼球１１０と回路基板１１の裏面との間に設けられる。光透過性基板４１は、可視光を透過する性質を有する基板で構成されており、例えば、透明樹脂基板、または、透明ガラス基板で構成されている。一対の光透過性基板４１のうち、投影装置４２が割り当てられている方の光透過性基板４１において、眼球１１０寄りの表面が、投影面Ｓ４となっている。

投影面Ｓ４は、投影装置４２からの投影光４２Ａを投影する面である。投影面Ｓ４は、例えば、ハーフミラーまたはホログラフィック光学素子で構成されており、投影光４２Ａを反射するとともに、間接投影面Ｓ３からの反射光を透過する性質を有している。ハーフミラーは、例えば、光学多層膜で構成されている。ホログラフィック光学素子は、例えば、光透過性基板４１の表面に形成された微細な凹凸で構成されている。なお、磁場発生源が、例えば、溶接ロボットシステムの溶接電極である場合、溶接時には、アーク光が発生する。そのため、アーク光から各眼球１１０を保護するために、各光透過性基板４１が、アーク光を減衰させるフィルタ機能を有していてもよい。

投影装置４２は、映像信号２０Ａに基づいて映像を投影面Ｓ４に投影するものである。具体的には、投影装置４２は、光透過性基板４１の表面であって、かつユーザ１００が回路基板１１の裏面（特に間接投影面Ｓ３）を視認し得る領域に投影するようになっている。投影装置４２は、具体的には、映像信号２０Ａに基づいて投影光４２Ａを生成し、生成した投影光４２Ａを投影面Ｓ４に向けて放射して、投影光４２Ａを投影面Ｓ４で反射させることにより、投影光４２Ａに対応する映像を投影面Ｓ４に投影するものである。信号処理部２０および投影装置４２は、磁気検出装置１０とは別体で設けられており、磁気検出装置１０とは所定の間隙を隔てて配置されている。

［効果］
次に、表示装置２の効果について説明する。

表示装置２では、ユーザ１００の眼球１１０と回路基板１１の裏面との間に設けられる光透過性基板４１の表面が投影面Ｓ４となっている。これにより、映像信号２０Ａに基づく映像を投影装置４２により光透過性基板４１の表面に投影することができる。これにより、回路基板１１の近傍の磁界の状態や変化を、光透過性基板４１の表面に映し出すことができる。従って、ユーザ１００は、磁場発生源の近傍に回路基板１１を配置して、光透過性基板４１の表面に映し出した映像越しに、回路基板１１の裏面を視認することにより、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を直感的に把握することができる。

また、表示装置２では、信号処理部２０および投影装置４２が回路基板１１から離れて配置されている。これにより、信号処理部２０および投影装置４２から発生する磁気の影響が磁気検出素子１２に及ぶのを低減することができる。これにより、正確に磁界を計測することができる。

また、表示装置２において、磁気シールド層１４が設けられたり、さらに、各磁気検出素子１２と、上記配線との間の層内に磁気シールド層が設けられたりする場合には、データ送信部１３や、上記配線から発生する磁気が実装面Ｓ１側に漏れるのを低減することができる。これにより、より正確に磁界を計測することができる。

また、表示装置２において、各光透過性基板４１が、アーク光を減衰させるフィルタ機能を有している場合には、ユーザ１００は、アーク光から各眼球１１０を保護しながら、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を観察することができる。

＜３．第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態の表示装置３について説明する。なお、以下では、上記の実施の形態と共通の構成要素に対しては、上記の実施の形態と同一の符号が付されている。そこで、以下では、上記の実施の形態と異なる構成要素について主に説明し、上記の実施の形態と共通の構成要素についての説明は、適宜、省略するものとする。

[構成]
図３は、表示装置３の概略構成の一例を表したものである。表示装置３は、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を計測し、表示するものである。表示装置３は、磁気検出装置５０と、信号処理部２０と、表示パネル６０と、磁気シールド７０とを備えている。表示装置３は、さらに、磁気検出装置５０および信号処理部２０を互いに接続するケーブルＣ４と、信号処理部２０および表示パネル６０を互いに接続するケーブルＣ５とを備えている。磁気検出装置５０および表示パネル６０が磁気シールド７０を介して互いに貼り合わされている。信号処理部２０は、例えば、磁気シールド７０を介して回路基板５１（後述）の裏面と対向する位置に配置されている。信号処理部２０は、回路基板５１から離れた位置に配置されていてもよい。磁気検出装置５０と信号処理部２０との間で無線通信が可能となっている場合には、ケーブルＣ４が省略され得る。信号処理部２０と表示パネル６０との間で無線通信が可能となっている場合には、ケーブルＣ５が省略され得る。

磁気検出装置５０は、回路基板５１と、複数の磁気検出素子１２と、データ送信部１３と、磁気シールド層１４とを有している。回路基板５１は、例えば、樹脂基板を含んで構成されている。回路基板５１は、表面に、複数の磁気検出素子１２の実装面Ｓ５を有している。複数の磁気検出素子１２は、回路基板５１の実装面Ｓ５に実装されている。回路基板５１は、実装面Ｓ５に、磁気検出素子１２ごとに１つずつもしくは複数個ずつ割り当てられた複数の電極パッド（図示せず）を有している。回路基板５１は、実装面Ｓ５に、または、回路基板５１の内部に、各電極パッドとデータ送信部１３とを互いに接続する複数の配線（図示せず）を有している。回路基板６１は、各磁気検出素子１２と、上記配線との間の層内に、上記配線で発生する磁界の実装面Ｓ６側への漏えいを抑制する磁気シールド層（図示せず）を有していてもよい。

複数の磁気検出素子１２は、実装面Ｓ５近傍の磁界を検出し、検出した磁界の大きさに応じた検出信号を出力するようになっている。データ送信部１３は、各磁気検出素子１２の検出信号に基づいて生成された計測信号１３Ａを信号処理部２０に送信するようになっている。データ送信部１３は、例えば、実装面Ｓ５に実装されている。表示パネル６０は、磁気シールド７０を介して回路基板６１の裏面と対向する位置に設けられている。表示パネル６０は、映像信号２０Ａに基づいて映像を表示面Ｓ６に表示するものである。磁気シールド７０は、回路基板６１の裏面と表示パネル６０との間に設けられている。磁気シールド７０は、表示パネル６０で発生した磁界が実装面Ｓ５側に漏れ出るのを低減するものである。磁気シールド７０は、例えば、軟磁性材料によって構成されている。磁気シールド７０は、表示パネル６０に内蔵されていてもよい。信号処理部２０は、データ送信部１３からの計測信号１３Ａを処理することにより、映像信号２０Ａを生成するようになっている。映像信号２０Ａは、表示面Ｓ６に映像を生成するものである。映像信号２０Ａによって生成される映像としては、例えば、磁気ベクトル、磁力線もしくは磁力密度分布など、磁界を表現する様々なものが含まれ得る。

［効果］
次に、表示装置３の効果について説明する。

表示装置３では、回路基板６１の裏面と対向する位置に表示パネル６０が設けられている。これにより、映像信号２０Ａに基づく映像を表示パネル６０に表示することができる。これにより、回路基板６１の近傍の磁界の状態や変化を、表示パネル６０に映し出すことができる。従って、観察者は、磁場発生源の近傍に回路基板６１を配置して、映像を表示パネル６０に表示することにより、磁場発生源の近傍の磁界の状態や変化を直感的に把握することができる。

また、表示装置３では、磁気シールド７０が設けられているので、表示パネル６０から発生する磁気が実装面Ｓ５側に漏れるのを低減することができる。これにより、正確に磁界を計測することができる。

また、表示装置３において、磁気シールド層１４が設けられたり、さらに、各磁気検出素子１２と、上記配線との間の層内に磁気シールド層が設けられたりする場合には、データ送信部１３や、上記配線から発生する磁気が実装面Ｓ５側に漏れるのを低減することができる。これにより、より正確に磁界を計測することができる。

また、表示装置３では、磁気検出装置５０、磁気シールド７０および表示パネル６０がこの順に重ね合わされている。これにより、観察者は、表示装置３を任意の位置に配置したり、任意の向きに向けたりすることができるので、観察者は、磁場を観察したい場所に表示装置３を容易に配置することができる。

１，２，３…表示装置、１０…磁気検出装置、１１…回路基板、１２…磁気検出素子、１３…データ送信部、１３Ａ…計測信号、１４…磁気シールド層、２０…信号処理部、２０Ａ…映像信号、３０…投影装置、３０Ａ…投影光、４０…ウエアラブルディスプレイ、４１…光透過性基板、４２…投影装置、４２Ａ…投影光、４３…枠体、５０…磁気検出装置、５１…回路基板、６０…表示パネル、７０…磁気シールド、１００…ユーザ、１１０…眼球、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５…ケーブル、Ｓ１…実装面、Ｓ２…投影面、Ｓ３…間接投影面、Ｓ４…投影面、Ｓ５…実装面、Ｓ６…表示面。

Claims (4)

1. 表面に実装面を有し、裏面に投影面を有する回路基板と、
   前記実装面上に実装された複数の磁気検出素子と、
   各前記磁気検出素子の検出信号を処理することにより、映像信号を生成する情報処理部と、
   前記映像信号に基づいて投影光を生成し、生成した前記投影光を前記投影面に向けて放射する投影装置と
   を備えた
   表示装置。
2. 表面に実装面を有する回路基板と、
   前記実装面上に実装された複数の磁気検出素子と、
   各前記磁気検出素子の検出信号を処理することにより、映像信号を生成する情報処理部と、
   ユーザの眼球と前記回路基板の裏面との間に設けられる光透過性基板と、
   前記映像信号に基づいて映像を、前記光透過性基板の表面であって、かつユーザが前記回路基板の裏面を視認し得る領域に投影する投影装置と
   を備えた
   表示装置。
3. 前記光透過性基板は、アーク光を減衰させるフィルタ機能を有する
   請求項２に記載の表示装置。
4. 表面に実装面を有する回路基板と、
   前記実装面上に実装された複数の磁気検出素子と、
   各前記磁気検出素子の検出信号を処理することにより、映像信号を生成する情報処理部と
   前記回路基板の裏面と対向する位置に設けられ、前記映像信号に基づいて映像を表示する表示パネルと、
   前記回路基板の裏面と前記表示パネルとの間に設けられた磁気シールドと
   を備えた
   表示装置。

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