JP2014167939A - Illumination structure and portable computer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は壁の開口から外側を照射する照明構造に関し、さらに詳細には導光体が壁の表面から突き出る量を小さくしながら壁の表面に近い方向を照射する照明構造に関する。 The present invention relates to an illumination structure for illuminating the outside from an opening of a wall, and more particularly to an illumination structure for illuminating a direction close to the surface of the wall while reducing the amount of light guide protruding from the surface of the wall.
特許文献1は、キーボード表面を照射する照明装置(キーボード・ライト)を設けたノート・ブック型パーソナル・コンピュータ(以下、ノートPCという。)を開示する。照明装置はLEDを収納するLEDホルダで実現されている。表示装置の上縁は表示装置の表面に対して庇のように延びており、照明装置をその上縁に取り付けることでLEDホルダからの光線が直下に配置されたキーボードを照射できるようになっている。 Patent Document 1 discloses a notebook personal computer (hereinafter referred to as a notebook PC) provided with an illumination device (keyboard light) for illuminating the keyboard surface. The illuminating device is realized by an LED holder that houses an LED. The upper edge of the display device extends like a ridge with respect to the surface of the display device, and by attaching the lighting device to the upper edge, the light beam from the LED holder can irradiate the keyboard arranged immediately below. Yes.
近年の携帯式コンピュータでは、表示装置の周囲の縁の表面と表示装置の表面とを同一の平面に存在させるようにしたいわゆるフラット・デザインという方式が採用されるようになってきた。この場合、表示装置の表面には庇のような構造物が存在しないので、特許文献1のような構造のキーボード・ライトを採用することはできない。また、LEDホルダをばね構造で支持してノートPCの蓋の開閉に応じて、筐体の内部から飛び出させたり筐体内部に押し込んだりする方法も考えられるが部品点数が増加するので好ましくない。 In recent portable computers, a so-called flat design method has been adopted in which the peripheral surface of the display device and the surface of the display device are present on the same plane. In this case, since there is no structure such as a bag on the surface of the display device, it is not possible to employ a keyboard / light having a structure as disclosed in Patent Document 1. In addition, a method of supporting the LED holder with a spring structure and popping it out from the inside of the housing or pushing it into the housing according to the opening / closing of the lid of the notebook PC can be considered, but this is not preferable because the number of parts increases.
特許文献2は、光源と導光板で構成した光照射装置を開示する。導光板は、光源から入射した光線を多重反射させて、底面に対する鉛直方向と水平方向の間から出射させるように構成している。特許文献3は、壁面に埋め込んで床を照射する照明装置を開示する。同文献の照明装置は、蛍光ランプから放射された光が楔型の導光体の内部で全反射を繰り返しながら進行する際に、臨界角を越えた時点で斜め下方向に徐々に出射していくようになっている。そして同文献には出射した光が壁面に対する法線に対して65度±10度の出射角で出射することが記載されている。
特許文献3の方法は、全反射の繰り返しを利用するために長い導光体が必要になるため、ディスプレイの周辺に実装するには適さない。また、キーボードのディスプレイに近い領域を照射できるほど出射角(屈折角)が大きな光線を含んでいないためキーボード・ライトに利用することはできない。特許文献2に記載された導光板を上下反転してキーボード・ライトに利用しようとする場合には、導光板は表面Fと裏面Rとの間で多重反射をするための長さが必要になり、かつキーボードの全体を照射できるほど大きな出射角の光線を含まないため特許文献3と同様の理由でキーボード・ライトへの適用には適さない。
The method of
そこで、本発明の目的は、携帯式コンピュータのキーボート・ライトに適した照明構造を提供することにある。さらに本発明の目的は、縁枠の表面からの導光体の突出量を小さくして縁枠の表面に近い方向を照射できる照明構造を提供することにある。さらに本発明の目的はそのような照明構造をキーボード・ライトに適用した携帯式コンピュータを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an illumination structure suitable for a keyboard light for a portable computer. It is another object of the present invention to provide an illumination structure that can irradiate a direction close to the surface of the edge frame by reducing the amount of projection of the light guide from the surface of the edge frame. A further object of the present invention is to provide a portable computer in which such an illumination structure is applied to a keyboard light.
本発明の照明構造の第1の態様は、導光体と表面にキーボードを実装したシステム筐体とヒンジで結合したディスプレイ筐体の縁枠の表面より内側に配置した光源とを備える携帯式コンピュータに搭載が可能な照明構造を提供する。導光体は、光源の光が入射する入射面と、少なくとも一部の領域が縁枠の表面より外側に突き出ている出射面と、入射面と出射面に連絡する底面と入射面と出射面に連絡する底面とを有する。そして出射面は、出射面の突き出ている領域に光源から直接入射した光線を最大屈折角から所定の範囲の屈折角で屈折させてキーボードに出射することが可能である。 A first aspect of the illumination structure of the present invention is a portable computer comprising a light guide, a system housing having a keyboard mounted on the surface, and a light source disposed on the inner side of the edge frame of the display housing connected by a hinge. Provide lighting structure that can be mounted on The light guide includes an incident surface on which light from the light source is incident, an output surface in which at least a part of the light source protrudes outside the surface of the edge frame, a bottom surface that communicates with the incident surface and the output surface, the incident surface, and the output surface. And a bottom surface in contact with. The light exit surface can refract the light beam directly incident on the region where the light exit surface protrudes from the light source at a refraction angle within a predetermined range from the maximum refraction angle and emit the light to the keyboard.
出射面は、光源の光軸を含む底面に垂直な平面で切断した断面において、底面に近付くにしたがって光源の光軸に平行な光線の入射角が小さくなるような曲線で形成することができる。出射面は、平面でもよいが曲面にすると光源から放射された光線の集光効率を高めることができる。このとき出射面の断面が3次曲線または所定の半径および中心角の円弧で形成することができる。光源の光軸を進行する光線が曲面のなかで縁枠の表面から最も突き出ている位置に入射するように光源を設定したり出射面の形状を選定したりすれば、光源から直接出射面に入射する直接光線を最大屈折角から所定の屈折角の範囲まで均等に分散させた方向に屈折させて出射することができる。このとき、壁の表面から最も突き出ている出射面の位置に対する接平面が縁枠の表面に平行になるように設定することができる。 The exit surface can be formed as a curve in a cross section cut along a plane perpendicular to the bottom surface including the optical axis of the light source, such that the incident angle of light rays parallel to the optical axis of the light source becomes smaller as it approaches the bottom surface. The emission surface may be a flat surface, but if it is a curved surface, the light collection efficiency of the light emitted from the light source can be increased. At this time, the cross section of the exit surface can be formed by a cubic curve or an arc having a predetermined radius and center angle. If the light source is set so that the light beam traveling on the optical axis of the light source enters the position that protrudes most from the surface of the edge frame in the curved surface, or the shape of the exit surface is selected, the light source directly goes to the exit surface. The incident direct light beam can be refracted and emitted in a direction in which it is uniformly dispersed from the maximum refraction angle to a predetermined refraction angle range. At this time, the tangent plane with respect to the position of the exit surface most protruding from the surface of the wall can be set to be parallel to the surface of the edge frame.
光源の光軸を縁枠の法線に対して傾斜させることで、光源から直接出射面に入射するより多くの光線を縁枠の表面に近い方向に出射させることができる。対向面は、光源から直接入射した光を1回だけ全反射させて出射面に入射させることができる。光源の光軸を含む底面に垂直な平面で切断した断面において、光源の中心位置を通る底面に平行な光軸上を通過する光線の出射面上の位置に対する入射角が臨界角となるように構成することができる。 By tilting the optical axis of the light source with respect to the normal of the edge frame, more light rays that are directly incident on the emission surface from the light source can be emitted in a direction closer to the surface of the edge frame. The facing surface can reflect the light directly incident from the light source only once and enter the light exiting surface. In a cross section cut along a plane perpendicular to the bottom surface including the optical axis of the light source, the incident angle with respect to the position on the emission surface of the light beam passing through the optical axis parallel to the bottom surface passing through the center position of the light source becomes a critical angle. Can be configured.
断面において、光源から出射面上の位置に直接入射する光線の入射角が、光源の放射位置が光源の中心位置から底面方向に近付くに従って最大屈折角から所定の範囲の屈折角に変化するように構成することができる。光源の中心位置より底面から離れた位置から放射されて出射面上の位置に直接入射する光線が全反射するように構成することができる。臨界位置から放射する光線の屈折角が最大屈折角と45度以上の範囲とすることができる。 In the cross section, the incident angle of the light beam directly incident on the exit surface from the light source is changed from the maximum refraction angle to the refraction angle in a predetermined range as the radiation position of the light source approaches the bottom surface direction from the center position of the light source. Can be configured. A light beam emitted from a position away from the bottom surface from the center position of the light source and directly entering the position on the output surface can be totally reflected. The refraction angle of light emitted from the critical position can be in the range of 45 degrees or more with respect to the maximum refraction angle.
本発明により、携帯式コンピュータのキーボート・ライトに適した照明構造を提供することができた。さらに本発明により、縁枠の表面からの導光体の突出量を小さくして縁枠の表面に近い方向を照射できる照明構造を提供することができた。さらに本発明によりそのような照明構造をキーボード・ライトに適用した携帯式コンピュータを提供することができた。 According to the present invention, an illumination structure suitable for a keyboard light of a portable computer can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide an illumination structure that can irradiate a direction close to the surface of the edge frame by reducing the projection amount of the light guide from the surface of the edge frame. Further, according to the present invention, a portable computer in which such a lighting structure is applied to a keyboard light can be provided.
[照明アセンブリ]
図1は、本実施の形態にかかる照明構造に適用する照明アセンブリを説明する図である。図1(A)は照明アセンブリ10の前方斜め上からみた斜視図で、図1(B)は上から見た平面図で、図1(C)は図1(B)のA−A矢視において、光源23の光軸を含み幅W方向の中心でかつ底面に垂直な平面で切断した断面図である。導光体11は、A−A矢視の断面に平行な平面でいずれの場所で切断しても図1(C)の形状になっている。
[Lighting assembly]
FIG. 1 is a diagram illustrating a lighting assembly applied to the lighting structure according to the present embodiment. FIG. 1A is a perspective view of the
導光体11は、材料に光の透過率が高いアクリル(PMMA)樹脂を使用して圧縮成形や射出成形などの方法で一体成形している。導光体11は、入射面13と底面12と対向面50と側面19、21を含んでいる。入射面13と側面19、21は底面12に対して垂直な平面である。導光体11は、一例として幅Wを12mm、長さLを6mm、高さHを2.5mmとしている。対向面50の断面における形状は3次曲線を採用したり、所定の半径および中心角の円弧を組み合わせたり、さらにそれらに直線を組み合わせたりして形成することができる。
The
光源23には発光ダイオードを採用している。光源23の放射面は一例として直径2mmの放射面からその中心をとおり放射面に垂直な光軸に対して60度の角度で円錐状に光線が放射するように構成されている。光源23から放射された光は入射面13を通じて導光体11に進入する。対向面50のなかで、入射面13に対向する領域を先端部ということにする。対向面50には、先端部に出射面51を定義し、出射面51と入射面13との間に反射面53を定義することができる。出射面51は光源23が放射した光が導光体11から空気中に出射する領域である。
A light emitting diode is adopted as the
出射面51には、入射面13から入射した光が、内部で一度も全反射しない光線と、反射面53で一度だけ全反射した(以下、最初の全反射を一次全反射といい、1次全反射した光線の全反射を二次全反射という。)光線が入射する。導光体11の内部で一度も全反射しないで対向面50に入射する光線を直接光線といい、対向面50で1回または複数回全反射してから入射する光線を反射光線ということにする。直接光線と反射光線の中で対向面50に、臨界角未満の入射角で入射した光線は対向面50を透過して空気中に出射し、臨界角を越える入射角で入射した光線は対向面50で全反射する。
On the
したがって、出射面51を光源23の光が出射する導光体の領域としと定義すれば、その範囲は入射する光線ごとに異なることになる。本明細書においては、光源23が放射したいずれかの直接光線または反射光線が出射する導光体11の先端部にある対向面50の領域を出射面51ということにする。本明細書では導光体11の内部に生ずる散乱光の挙動については必要がないので説明を省略する。
Therefore, if the
導光体11の底面12には、導光体11の底面12との間に空気層が形成されないように密着させて配置した吸収層25が設けられている。吸収層25の底面27は、照明アセンブリ10の底面に相当し、照明アセンブリ10の取り付け面を提供する。吸収層25は、入射光が導光体11の底面12で全反射しないようにアクリルの屈折率に近い材料で形成されている。したがって、底面12に臨界角を越える入射角で入射した光は全反射しないで吸収層25に入る。
The
本実施の形態では吸収層25に黒色系の半透明の材料を使用することで吸収層25に入射した光を吸収し、入射光が吸収層25と空気との境界で全反射して対向面50に進行しないようにしている。吸収層25は、黒色のインクを導光体11の底面12にスクリーン印刷により塗布することで形成することができる。ただし、底面12と吸収層25との間に空気層を挟まないこと、入射光を効率的に吸収できること、およびアクリルと屈折率が近いことの3つの条件を満たすことができれば、吸収層25を黒色の樹脂と透明な樹脂との2色の材料で成型した他の材料または他の方法で形成することができる。
In this embodiment, a black translucent material is used for the
[屈折角と反射角]
図2は、空気と接するアクリルの内部の光線の挙動を説明する図である。屈折率はアクリル61が約1.5で空気が1である。この場合スネルの法則によりアクリル61と空気の境界63にアクリル61の内部から入射する光線の臨界角θmは42度となる。図2(A)は、0度から臨界角θmまで入射角αを変化させた光線が境界61に入射するときの様子を示す。入射角αが臨界角θm未満の間は入射光線が屈折角βまたは出射角β(β>α)でアクリル61から空気中に出射される。このときの入射角αと屈折角βの関係を図2(C)に示す。
[Refraction angle and reflection angle]
FIG. 2 is a diagram for explaining the behavior of light rays inside acrylic in contact with air. The refractive index is about 1.5 for
図2(C)からは、入射角αが35度程度までは屈折角βは入射角αにほぼ比例して増加するが、入射角αが35度を超えたあたり(屈折角が60度に対応)から入射角の増加の割合に対して屈折角βが増加する割合が増大し、臨界角θmに近づくにしたがって屈折角βが急激に増大することがわかる。屈折角βは入射角αが臨界角θmに到達する直前に最大になるが、このときの入射角を透過最大入射角といい屈折角を最大屈折角ということにする。 From FIG. 2 (C), the refraction angle β increases almost in proportion to the incident angle α until the incident angle α is about 35 degrees, but the incident angle α exceeds 35 degrees (the refraction angle is 60 degrees). From the above, it can be seen that the rate of increase of the refraction angle β increases with respect to the rate of increase of the incident angle, and the refraction angle β increases rapidly as the critical angle θm is approached. The refraction angle β is maximized immediately before the incident angle α reaches the critical angle θm. The incident angle at this time is called a transmission maximum incident angle, and the refraction angle is called a maximum refraction angle.
後に説明する本実施の形態の照明構造では、出射面51に各入射位置で35度≦α<θmの範囲の入射角αで入射する光線ができるだけ多く入射し、かつできるだけ各光線の入射角がその位置で均等に分散するように光源23の光軸の方向、出射面51の形状、および反射面53の形状などを決めている。図2(B)は、臨界角θmを越えた入射角αで入射する光線が境界63において反射角γで全反射する様子を示す。全反射する場合は入射角αと反射角γが一致するように光線が進行する。
In the illumination structure of the present embodiment, which will be described later, as many rays as possible enter the
[平行光線の対向面に対する入射角]
図3は、入射面13の全体に平行光線を放射する面光源を配置した場合に、平行光線が対向面50に入射する際の入射角αを底面12に対応する対向面50の位置ごとに示す図である。ここでは、対向面50の全体を3次曲線で形成した例で説明する。対向面50に対する入射角αは、対向面50の位置が入射面13から遠ざかるにしたがって小さくなり、出射面13側から測定した底面12の長さPに対応する位置で臨界角θmに達する。そして、さらに前方に近付くにしたがって入射角αが低下し、対向面50の最も先端に相当する底面12の長さLの位置では入射角αがゼロになる。よって対向面50は底面12に平行な光線に対し底面の長さPに対応する位置までは全反射し、長さPから長さLに対応する位置までは透過するように作用する。
[An incident angle with respect to the opposing surface of parallel rays]
In FIG. 3, when a surface light source that radiates parallel rays is arranged on the
よって、底面12に平行な光線に対する対向面50は、長さ0から長さPに対応する位置までは反射面53となり、長さPから長さLに対応する位置までが出射面51となる。ここでは3次曲線を例示して説明したが、図のように変曲点がなく外側に膨らんだ連続する曲線の場合は、臨界角の位置はそれぞれ異なるが距離と入射角の関係は同様の傾向になる。実際の光源23は入射面13に対して光軸に平行な光線だけを照射するものではなく、さらに光源23の放射面は入射面13の面積より小さく約60度の円錐ビーム状に広がる配向特性を備えているので、対向面50のそれぞれの位置にはさまざまな入射角αで光線が入射する。
Therefore, the facing
[照明アセンブリの光線の経路]
図4は、照明アセンブリ10における典型的な光線の経路を示す図である。ここでは、図1に示したサイズの導光体において、対向面50の先端部を断面が半径1.5mmで中心角が60度の円弧で形成し、それ以外の領域を半径9mmで中心角が30度の円弧で形成している。図4は、図1のA−A矢視の断面を示している。光源23は、底面12に垂直な放射面から入射面13に60度の広がりで円錐ビーム状の光を放射しており、図では放射光の上下方向の外延を光線101と光線109で示し、光源23の放射面の上下方向の範囲を位置S1と位置S3で示している。
[Light path of lighting assembly]
FIG. 4 is a diagram illustrating a typical ray path in the
光源の中心位置S2を通り放射面に垂直な光軸100上を光線106が進行する。光軸100は、底面12に平行になるように入射面13と光源23の放射面が調整されている。また、光線106が入射する対向面50上の位置P5の接線131に対する光線106の入射角は、臨界角に一致するように光源23の高さ方向の位置を設定している。
A
最初に光源の位置S1と位置S3の間から放射されて、対向面の位置P5に入射する直接光線の経路を説明する。図ではこの場合の代表的な光線として、光線105、106、107を示している。光源の位置S2よりわずかに位置S3よりの位置から放射されて位置P5に入射する直接光線は透過し、図2(C)から明らかなように最大屈折角で屈折して光線121として出射する。光源の位置S2と位置S3の間から放射されて位置P5に入射する直接光線は、放射位置が位置S3に近づくにしたがって入射角が小さくなり、光線121は位置P5を中心にして矢印Aで示す右回りに回転した方向に出射する。
First, the path of the direct light beam that is emitted from between the position S1 and the position S3 of the light source and enters the position P5 on the opposing surface will be described. In the figure,
光源の位置S2よりわずかに位置S1に近づいた位置から放射された直接光線は、臨界角に近い反射角で全反射して底面12に入射する。光源の位置S2と位置S1の間から放射されて位置P5に入射する直接光線は、放射位置が位置S1に近づくにしたがって入射角が大きくなって反射角も大きくなるため、底面12と対向面50が連絡する位置P8に近づくような底面12上の位置に入射する。底面12に入射した光線は、吸収層25でほぼ吸収されるため底面27ではほとんど全反射が発生しない。
A direct ray emitted from a position slightly closer to the position S1 than the position S2 of the light source is totally reflected at a reflection angle close to the critical angle and enters the
つぎに光源の位置S1と位置S3の間から放射されて光軸100に平行な光線の経路について説明する。図3(A)から類推できるように、光源の位置S1と位置S2の間から放射された光軸100に平行な光線は入射角が臨界角を越えるので位置P4と位置P5の間で一次全反射して底面12に入射するか対向面50の先端部で二次全反射して底面12に入射する。図では光線104が位置P4で一次全反射して底面12に入射する様子を示している。光源の位置S2と位置S3の間から放射された光軸100に平行な光線は、入射角が臨界角よりも小さくなるのですべて透過する。
Next, a path of light rays emitted from between the positions S1 and S3 of the light source and parallel to the
光源の位置S2よりわずかに位置S3よりの位置から放射された光軸100に平行な光線は図2(C)から明らかなように透過最大入射角で対向面50に入射して透過し最大屈折角で屈折する。そして、放射位置が位置S3に近づくにしたがってあるいは入射位置が位置P6に近づくにしたがって、入射角および屈折角が小さくなりそれぞれの入射位置での接線から離れる方向に屈折する。図では、光線108が位置P6で透過して光線123として出射する様子を示している。
A light ray parallel to the
光源の位置S1と位置S2の間から放射されて対向面の位置P5と位置P6の間に入射する光線はこの例ではすべて一次全反射する。光源の位置S2と位置S3の間から放射されて対向面の位置P4と位置P5の間に入射する光線は、入射角が臨界角よりも小さいため透過して屈折する。透過光の屈折角は、それぞれの入射位置での入射角により、最大屈折角からそれより所定範囲だけ小さい範囲の屈折角まで各放射位置により連続的に変化する。 In this example, all light rays radiated from between the positions S1 and S2 of the light source and incident between the positions P5 and P6 on the opposing surface are totally totally reflected. A light beam emitted from between the position S2 and the position S3 of the light source and incident between the position P4 and the position P5 on the opposing surface is transmitted and refracted because the incident angle is smaller than the critical angle. The refraction angle of the transmitted light continuously changes depending on each radiation position from the maximum refraction angle to a refraction angle in a range smaller by a predetermined range depending on the incident angle at each incident position.
つぎに、光源23から放射されて対向面の位置P4から位置P6の範囲以外の位置に入射する代表的な直接光線の経路を説明する。照明アセンブリ10は光線101が対向面50の位置P1で全反射するように光学的な形状を設定している。したがって、位置P1から対向面50と入射面13が連絡する位置である位置P0までの範囲は光学的に機能しない。また、光線109は直接底面12に入射するが、底面12では全反射しないで吸収層25で吸収される。
Next, a typical direct ray path radiated from the
光源23から対向面の位置P1からP4までの間に入射する直接光線は、この例ではいずれも対向面50で全反射する。図には、光線101が位置P1で全反射して底面12に入射し、光線102が位置P2で全反射して位置P7に入射し透過する様子を示している。出射する光線102の方向は、接線131よりも右方向に回転している。光線103は位置P3で一次全反射して位置P6と位置P7の間で二次全反射し底面12に入射する。このように位置P1から位置P4までの間で一次全反射した反射光線は、位置P6と位置P8の間に入射して透過するものを含む。対向面50で一次全反射した光線のなかで、さらに対向面50で二次全反射する光線はほとんどが底面12に入射して出射しない。
In this example, all direct rays incident between the
光源23から放射されて対向面の位置P6と位置P8の間に入射する光線は、この例においては、一次全反射して底面12に入射するかまたは透過する。位置P6と位置P8の間で透過する直接光線は、光線102のように接線131よりも左方向に回転した方向(導光体11に近付く方向)に屈折するものを含む。このように光源23から放射されて対向面50の先端部分に入射する直接光線の多くは、屈折角が最大屈折角から約60度の範囲となり、それぞれの光線の入射位置における接線にほぼ近い方向から接線に対して約30度までの間で均等に方向を変えて出射する。
In this example, the light beam emitted from the
以上は、照明アセンブリ10の典型的な光線の経路を説明したものであるが、照明アセンブリ10の第1の特徴は、光軸100上にある位置P5を中心とした曲面で形成された領域が、そこに入射するさまざまな経路の光線を透過させて最大屈折角から約60度の所定の屈折角まで均等に屈折させて放射する点にある。なお、所定の屈折角は45度程度にすることもできる。第2の特徴は、吸収層25により底面12における全反射を抑制することで対向面50から出射する光線を抑制している点にある。第3の特徴は対向面50上の位置P1と位置P4の範囲にある対向面50は、そこに入射する光線を一次全反射させ、その一部の光線を位置P5から位置P8の範囲に入射させて透過するようにしている点にある。
The above is a description of a typical light beam path of the
導光体11は、先端部分に最大屈折角から60度程度までの範囲の屈折角で屈折する対向面50を利用して、光軸100に対して下向きの方向または底面12の方向を照射するのに適した構造になっている。そして、対向面50と底面12との間で多重全反射を利用するものではないため導光体の長さLは光学的な制約を受けない。したがって、対向面50からの反射光線を照明に利用する必要がない場合は、長さLを物理的に可能な範囲まで短くすることができる。よって照明アセンブリ10は、特に大きな突起物を形成できない平坦な壁を備える小型の電子機器に適用する上で有利な構成になっている。
The
[照明構造]
つぎに図5の断面図を参照して、照明アセンブリ10を壁に取り付けて照射面203の壁に近い領域を照射する照明構造を説明する。壁201は照射面203から上方に垂直に延びている。照明アセンブリ10が照射する範囲は壁からの距離L2で示している。壁の位置から距離L2までの照射面203の領域を要求照射領域という。照明アセンブリ10は、図4と同じ断面を示しているが、光源23の光軸100上を進行する光線106が対向面50に入射する位置Q1は、図4の位置P5とはわずかに異なっている。
[Lighting structure]
Next, referring to the cross-sectional view of FIG. 5, an illumination structure that irradiates a region near the wall of the
壁201には、照明アセンブリ10を固定する位置に開口202が形成されている。壁201は位置209でわずかに内側に傾斜してさらに照射面203に対する傾斜角θで傾斜した取り付け部207に連絡する。照明アセンブリ10は取り付け部207に底面27が取り付けられる。底面27と光軸100は平行なので、光軸100は照射面203に傾斜角θで傾斜していることになる。壁201が位置209でわずかに壁の内側方向に傾斜しているのは、導光体11の先端部分に形成された出射面が出射する光線を有効に照射面203の照射に利用するためである。
An
また、光軸100を照射面203に対して傾斜させたのは、照射面203の壁201に近い領域から導光体を中心とする30度位までの領域に多くの光線を照射するためである。すなわち、図4の光線の経路では、位置P8に近い位置に透過最大入射角で入射する光線が最大屈折角またはその近辺の屈折角で出射するが、そのような光線は反射光線に限られる。そして、直接光線は入射角が小さいため、当該接線から離れた方向に出射するため光軸100を傾斜させたほうが要求照射領域を十分な照度で照明することができる。ここでは面積的に広がる光源23の放射面から放射される光線を有効に活用するために、傾斜角θを臨界角θmよりわずかに大きい45度にしているがその理由は後に説明する。
The reason why the
対向面50の先端部の一部は、開口202を通じて壁の表面205よりもわずかに外側に突き出ている。光軸100上を進行する光線106が入射する対向面50の位置Q5は、対向面の中で壁の表面205から外側に最も飛び出た位置になるように光源23の入射面に対する位置を設定している。位置Q5と壁の表面205との間隔L1は約2mmに設定している。間隔L1は、有効照射領域の壁201に近い領域に要求される照度および光源の輝度などに基づいて決定することができる。位置Q5における接線221は、壁の表面205に平行または照射面203に垂直になるように設定している。
A part of the front end portion of the facing
この照明構造では、対向面の位置Q5から位置Q8の間が要求照射領域を有効に照射する出射面となる。対向面の位置Q5から位置Q4までの間では、それぞれの位置における接線が照射面203において距離L2の範囲に入る位置に入射した光線が、要求照射領域を照射することができる。したがって、位置Q4と位置Q5の間で位置Q5の近辺にある対向面も有効な出射面になる。
In this illumination structure, the area between the position Q5 and the position Q8 on the facing surface is an emission surface that effectively irradiates the required irradiation region. Between the position Q5 and the position Q4 of the opposing surface, the light beam incident on the position where the tangent line at each position falls within the range of the distance L2 on the
出射面の範囲にある代表的な位置Q5および位置Q6に光源23から入射した直接光線または一次全反射した反射光線は、接線221または接線223に対して最大屈折角から約60度までの連続的な屈折角で出射して要求照射領域を均等の照度で照射することができる。また位置Q5から位置Q8の範囲に入射した直接光線または反射光線は、出射面から最も突き出ている位置Q5に対する接線221を含む接平面よりも壁の表面205の方向に出射する光線225も含む。
The direct ray or the first-order totally reflected ray incident from the
なお図5では、導光体11と光源23を壁201の内側に配置して壁に形成した開口202を利用して導光体11の一部を壁の表面205より外側に配置する例を示したが、本発明はこのような配置方法に限定するものではない。たとえば壁の端部に形成した切り欠きを利用したり、壁に形成した窪みの中に導光体と光源を配置して導光体の少なくとも一部の領域が壁の表面より突き出るようにしたりして配置することができる。
In FIG. 5, an example in which the
[傾斜角θの決定方法]
つぎに図6を参照して、光軸100の照射面203に対する傾斜角θを45度にして臨界角より3度大きくした理由を説明する。図6(A)は、照明アセンブリ10を底面に並行で光軸を含む平面で切断した断面を示す。ライン231は、図5の接線221を含む接平面231が切断されて形成されている。図6(B)は、図6(A)のB−B矢視において底面に垂直で光軸を含む平面で切断した断面図である。図6(C)は、図6(A)のC−C矢視において底面に垂直で光線16cを含む平面で切断した断面図である。図6(A)で光線106a、106、106cは同一平面上を進行して、それぞれ接平面231に接する対向面上の位置Q1a、Q1、Q1cに入射する。
[Determination method of tilt angle θ]
Next, the reason why the inclination angle θ of the
図6(C)において、接線231cは接平面231を切断した状態を示し、図6(B)の接平面231を切断した接線221よりわずかに左方向に回転している。すなわち、対向面上の位置Q1cでは、光軸を含み底面に平行な平面上を進行する光線106cの入射角θcは、光軸上を進行して対向面上の位置Q1に入射する光線106の入射角θよりも小さくなる。光線106aが入射する位置Q1aでも同様になる。
In FIG. 6C, a tangent 231c shows a state in which the
図6(B)において、接線221の法線251に対する角度は45度の傾斜角θに対応する。したがって、光軸100上を進行する光線は対向面の位置Q1で一次全反射するので有効に利用できない。しかし、光源23の放射面は、上下方向に面積的な広がりをもっているため、光線105と光線107は光軸100に対してそれぞれ約8度程度傾斜する。したがって、放射面の位置S5より下側の位置から放射された光線は対向面の位置Q1を透過する。
In FIG. 6B, the angle of the tangent 221 with respect to the normal 251 corresponds to an inclination angle θ of 45 degrees. Therefore, the light beam traveling on the
これに対して光線106cが接平面231に入射する位置Q1cではC−C矢視の切断面がB−B矢視の切断面に対して傾斜しているので光線106cの入射角θcは、傾斜角θよりも約5度小さくなる。したがって、放射面の位置S6より下側の位置から放射された光線が対向面の位置Q1cを透過する。位置Q1aに対する光線も同様に透過する。よって、位置Q1a、Q1、Q1cを含む接平面231に接する対向面の位置に入射する光線の中で、図6(A)の平面上で光軸およびその近辺を通過して位置Q1の近辺の両側に入射した光線は透過しない。
On the other hand, at the position Q1c where the
しかし光軸よりも下方向にある放射位置から放射され、位置Q1から所定の距離だけ離れた位置から位置Q1aまたは位置Q1cまでの間に入射する光線は透過するので、光源全体としての入射光の利用率が高くなるようになっている。図6(C)では、位置S6よりも上にある放射面の領域からの光が利用できなくなっているが、その位置から放射された直接光線は接平面231に接する位置において全反射するので、出射光には利用できない領域である。このように傾斜角θを45度にすることで、特に接線221に平行に進行する光線の量を多くして入射効率を高めて、図5の間隔L1を照射面203で必要な所定の照度に対して最小にすることができる。
However, since light rays emitted from a radiation position below the optical axis and incident between a position separated by a predetermined distance from the position Q1 and the position Q1a or the position Q1c are transmitted, the incident light of the light source as a whole is transmitted. The utilization rate is getting higher. In FIG. 6C, light from the region of the radiation surface above the position S6 is not available, but the direct light beam radiated from that position is totally reflected at the position in contact with the
[導光体の他の例]
図7は、導光体の断面形状の他の例を示す断面図である。図7(A)〜図7(D)はいずれも図1のA−A矢視に対応する位置での断面を示し、さらに底面には吸収層を備えているものとする。図7(A)の導光体では対向面301が、位置R1から位置R3までの範囲の平面状の出射面303と、3次曲線または所定の半径および中心角の円弧で形成された反射面305を備えている。光源23の光軸に対する出射面303の傾斜は、光軸上を進行する光線307が出射面303の位置R2に対して臨界角で入射するように設定している。この場合、光源の位置S1からS3の間から光軸に平行に放射された光線は透過しないが、臨界角よりも小さな角度で入射する光線は透過する。屈折角は、出射面303における入射位置と光源の放射位置で決まるが、最大屈折角から所定の範囲までの角度で均等に分散する屈折角の出射光を得ることができる。
[Other examples of light guide]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another example of the cross-sectional shape of the light guide. 7A to 7D each show a cross section at a position corresponding to the arrow AA in FIG. 1, and further, an absorption layer is provided on the bottom surface. In the light guide of FIG. 7A, the opposing
ただしこの場合は、反射面305で一次全反射して出射面303に入射する光線は、出射面303で二次全反射して底面305に入射するため光源23から放射される光の利用率は低下する。これを補うために、点線で示したように位置R2から底面305に垂直な平面を形成することもできる。そして出射面303を光軸に対してさまざまな角度で傾斜する平面が隣接するように形成すると、最も効率のよい図4の形状に到達することになる。
However, in this case, the light beam that is primarily totally reflected by the reflecting
図7(B)は、出射面313を図4の出射面と同じ形状にし、反射面315を平面状に形成した例を示す。図7(C)は、出射面を含む対向面の領域321は図4と同じ形状であるが、光源に近い領域323は光源に近付くにしたがって底面325側に湾曲している。領域323は、入射光の入射角および反射角を大きくして一次全反射した光線ができるだけ多く出射面に入射できるようにしている。図7(D)は、図5のように壁に対して光軸337を傾斜角θで傾斜させて照明アセンブリを取り付ける場合に、導光体自体を傾斜させないで壁に取り付けることができるようにしたものである。図7(D)では、光軸に対して図5の傾斜角θで交わる平面331と、平面331と入射面335を連絡する領域333で形成されている。
FIG. 7B shows an example in which the
[照明アセンブリの適用例]
図8は、照明アセンブリ10をノートPCに適用した例を示す図である。ノートPC400は、ディスプレイ筐体401がシステム筐体405にヒンジ403で結合されて開閉可能なように支持されている。ディスプレイ筐体401は液晶表示装置(LCD)409を収納している。システム筐体405の表面にはキーボード407が実装されている。LCD409の周囲は、縁枠411a〜411dで囲まれている。縁枠411a〜411dの表面とLCD409の表面は同一の平面上に存在する。
[Example of lighting assembly application]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which the
天部の縁枠411bには小さな開口が形成され、内部に照明アセンブリ10が取り付けられている。照明アセンブリ10は、図5の壁201を縁枠411bに対応させて、縁枠411bの表面に対して光軸が角度θで傾斜するように取り付けられている。照明アセンブリ10は、導光体11が開口から突き出る高さを約2mm程度に抑えることができるため、縁枠411a〜411dの表面とLCDの表面を同一平面にするようなデザインに対して適用が可能になる。そして、ディスプレイ筐体401を開いた状態では、照明アセンブリ10の出射面から出射した光線がキーボード407を照射することができる。
A small opening is formed in the
照明アセンブリ10の適用例は、ノートPCに限定されるものではなく、電子辞書やスマートフォンなどの電子機器の操作面の照明、自動車の内部または外部の照明、室内照明などの幅広い範囲に適用することができる。また、照明アセンブリと照射面との関係は図5に示したように、必ずしも照射面を下に配置する場合に限定するものではなく、照射面を上に配置したり左右に配置したりして導光体からの出射光線をそれらの方向に向けるようにすることもできる。
The application example of the
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。 Although the present invention has been described with the specific embodiments shown in the drawings, the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings, and is known so far as long as the effects of the present invention are achieved. It goes without saying that any configuration can be adopted.
10…照明アセンブリ
11…導光体
12…導光体の底面
13…入射面
23…光源
25…吸収層
27…照明アセンブリの底面
50…対向面
51…出射面
53…反射面
100…光軸
400…携帯式コンピュータ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記光源の光が入射する入射面と、
少なくとも一部の領域が前記縁枠の表面より外側に突き出ている出射面と、
前記入射面と前記出射面に連絡する底面と、
前記底面に対向する位置に配置され前記光源から直接入射した光を全反射させて前記出射面に入射させる反射面とを有し、
前記出射面が、前記出射面の突き出ている領域に前記光源から直接入射した光線の一部を最大屈折角から所定の範囲の屈折角で屈折させて前記キーボードに出射することが可能な照明構造。 A lighting structure that can be mounted on a portable computer comprising a light guide, a system housing with a keyboard mounted on the surface, and a light source disposed inside the edge frame of the display housing connected by a hinge, The light guide is
An incident surface on which light from the light source is incident;
An emission surface in which at least a part of the region protrudes outside the surface of the edge frame;
A bottom surface communicating with the entrance surface and the exit surface;
A reflective surface that is disposed at a position facing the bottom surface and reflects the light that is directly incident from the light source to be incident on the exit surface;
Illumination structure capable of refracting a part of the light beam directly incident from the light source into a region where the exit surface protrudes from the maximum refraction angle at a refraction angle within a predetermined range and exiting to the keyboard. .
前記光源の光が入射する入射面と、
前記光源の光軸に平行な光線に対して複数の入射角を提供し少なくとも一部が湾曲して前記縁枠の表面より外側に突き出ている出射面と、
前記入射面と前記出射面に連絡する底面と、
前記底面に対向する位置に配置され前記光源から直接入射した光を全反射させて前記出射面に入射させる反射面とを有し、
前記出射面から出射する光線の一部が、最大屈折率で屈折して前記出射面の最も突き出ている部分に対する接平面よりも前記縁枠の表面方向に向かって進行する携帯式コンピュータ。 A portable computer comprising: a light guide; and a light source disposed inside a surface of an edge frame of a display housing connected by a hinge and a system housing having a keyboard mounted on the surface, wherein the light guide is
An incident surface on which light from the light source is incident;
An exit surface that provides a plurality of incident angles with respect to light rays parallel to the optical axis of the light source and is curved at least partially and protrudes outward from the surface of the edge frame;
A bottom surface communicating with the entrance surface and the exit surface;
A reflective surface that is disposed at a position facing the bottom surface and reflects the light that is directly incident from the light source to be incident on the exit surface;
A portable computer in which a part of a light beam emitted from the emission surface is refracted at a maximum refractive index and travels toward a surface direction of the edge frame rather than a tangential plane with respect to a most protruding portion of the emission surface.
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