JP4284212B2 - 照光装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータの入力部であるキーボードなどに使用される照光装置および照光装置が組み込まれたキーボードなどの照光入力装置に関する。

従来、コンピュータなどを夜間などの暗い場所で使用するため、キーボードに照光装置を組み込んだ種々の方式の照光入力装置が提案されている。例えば、米国特許第６，２８４，９８８号明細書（特許文献１）および特開２００２−２５１９３７号公報（特許文献２）に開示されている照光入力装置においては、１枚のＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）シートをキーボードの内部に組み込んで、透明性を有するキートップから光を透過させて入力キーを全面的に照光している。

また、特開平７−７３７７７号公報（特許文献３）に開示されている照光入力装置においては、キーボードの各入力キーに１個ずつ対になる発光部材が設けられている。具体的には、各入力キーの透明性を有するキートップの直下に配置されている発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）のような発光部材からの光がキートップを透過することによって、キートップ表面に形成された文字や数字などを浮かび上がらせ、暗い場所でのキーの視認性の確保が図られている。

また、特開平９−３１９４８１号公報（特許文献４）には、入力キーと離れた位置に光源を配置し、各入力キーへの導光路を有する方式の照光入力装置が提案されている。この照光入力装置では、発光ダイオードのような光源をキートップとキートップとの間のスペースに配置し、４方のキートップに向かって導光路が形成されている。そして、個々のキートップにおいては、４方の導光路から光が入光される。キートップは光の拡散性のある透光性樹脂が使用されているので、キートップが均一に照射される。この場合の必要とされる光源の数はキートップの数とほぼ等しくなる。

さらに、特開２００２−２５１９３７号公報（特許文献２）には、キーボードを全面的に発光させる方式の照光入力装置が提案されている。この照光入力装置は、発光体としてＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）シートを使用することにより、一つの光源でキーボードを全面的に照光することができる。
米国特許第６，２８４，９８８号明細書 特開２００２−２５１９３７号公報 特開平７−７３７７７号公報 特開平９−３１９４８１号公報

上述の米国特許第６，２８４，９８８号明細書および特開２００２−２５１９３７号公報に提案されているＥＬシートを用いる方式の照光入力装置においては、ＥＬシート自体に他の光源体と比較して以下に述べる不利点がある。つまり、ＥＬシートは高価格であると共に、駆動させるためにインバータ回路を必要とするために製造コストが大きい。さらに、電力消費量が大きく、また寿命が短いためにランニングコストも大きい。さらに、ＥＬシートの点灯中に振動音が発生して、ユーザに不快感を与える。また、ＥＬは、ＬＥＤと比べ、約１／１０以下の照度しかなく、キーボードの照光には不十分である。

前述の特開平７−７３７７７号公報および特開平９−３１９４８１号公報に提案されている照光入力装置は、入力キーのキートップとほぼ同数個の光源体を必要とする。つまり、同照光入力装置では、光源体としてはＥＬシートに比べて低価格なＬＥＤであっても、８０キーから９０キーほどのキートップとほぼ同数を備えるために、光源自体としてのコストおよび組み立て工数の増大に起因して、キーボードの製造コストの増大を招く。

よって、本発明は、少ない数の光源体で、入力装置の入力部分全体を均一に照光させることができ、部品点数／組立て工数の少ない安価な照光装置および照光装置が組み込まれたキーボードなどの照光入力装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために本発明の照光装置は、概ね平行に対向する第１面と第２面を有する平板状導光体と、発光面から概ね垂直な一方向に伸張する主発光軸に沿って光を照射するＮ（Ｎは２以上の偶数）個の光源体とを備え、平板状導光体は、Ｎ個の光源体からそれぞれ伸張する主発光軸が第１面と第２面との間に概ね平行で、平板状導光体の長手方向に対し中央部において相対するように、平板状導光体の内部にＮ個の光源体をそれぞれ収容するＮ個の収容手段と、平板状導光体の内部において第１面と第２面とに概ね平行に進行するＮ個の光源体から照射される光を、第１面側から出射する方向に垂直に反射屈折させるドットパターンとを備え、Ｎ個の光源体は、それぞれの光源体の発光面が、中央部において対向するようにＮ個の収容手段にそれぞれ配置され、それぞれの光源体から照射される光は、当該光源体から中央部に向かって、さらに当該光源体と中央部において対向する光源体の背面側の端面部まで平板状導光体中を導光することを特徴とする。

本発明においては、少ない数の光源体で、入力装置全体を均一に照光させることができ、部品点数の少ない安価な照光装置および照光装置が組み込まれたキーボードなどの照光入力装置を実現することができる。

以下に、図１、図２、および図３を参照して、本発明の実施の形態にかかる照光入力装置について説明する。
図１の分解斜視図に示すように、照光入力装置ＬＫは、プリント基板１、光源体２、導光体３、反射部材４、ベース部材５、入力部材６、押圧感知部材７、および減光部材８を含む。ベース部材５の上には、プリント基板１が載置されている。プリント基板１の上面には、４個の光源体２が実装されている。なお、光源体２は、その端面から概ね垂直な一方向に伸張する主発光軸Ａに沿って光を照射する。説明の便宜上、４つの光源体２のそれぞれを、必要に応じて、光源体２＿１、光源体２＿２、光源体２＿３、および光源体２＿４と呼んで識別するものとする。

そして、プリント基板１の上には、導光体３とほぼ同一平面形状を有する反射部材４が載置されている。反射部材４には、プリント基板１上に設けられた４つの光源体２＿１、２＿２、２＿３、および２＿４のそれぞれを通過させる穴部４ｈ＿１、穴部４ｈ＿２、穴部４ｈ＿３、および穴部４ｈ＿４が設けられている。
反射部材４の上に配置された導光体３には、４つの光源体２＿１、２＿２、２＿３、および２＿４のそれぞれが配置される４つの穴部３ｈ＿１、穴部３ｈ＿２、穴部３ｈ＿３、および穴部３ｈ＿４が載置されている。つまり、４つの光源体２＿１、２＿２、２＿３、および２＿４のそれぞれは、導光体３の対応する穴部３ｈ＿１、穴部３ｈ＿２、穴部３ｈ＿３、および穴部３ｈ＿４の内部に収容される。なお、穴部３ｈは、光源体２の発光側に面する側が円弧状に形成されている。

図２および図３に示すように、導光体３には、導光体３の内部を水平方向に進行する光を垂直に反射屈折させるドットパターン部３ｂが下面３ｄに設けられている。つまり、導光体３の内部を水平方向に進行する光は、ドットパターン部３ｂのそれぞれによって反射されて、上面３ｃの方向に進路を変更する。この進路が変更された光は、導光体３の上面３ｃから出射する。なお、ドットパターン部３ｂは、図３において、影を附して示されている。

図１に戻って、導光体３の上には、圧力を受けるとその部分を感知する押圧感知部材７が載置されている。押圧感知部材７の上には、減光部材８が載置されている。減光部材８の上には、光を透過させる複数個の入力キー６ａが配置された入力部材６が載置されている。なお、減光部材８には、その上に載置された入力部材６の入力キー６ａの個々に、独立して光を透過させるように、直上に位置する６ａに対応する透過窓８ａが設けられている。
このように構成された状態で、入力部材６のいずれかの場所の入力キー６ａが押圧されると、どの入力キー６ａが押されたかが押圧感知部材７によって感知される。

図３に示すように、導光体３の穴部３ｈに配置された光源体２は、主発光軸Ａを導光体３の上面３ｃおよび下面３ｄに対し、略平行方向となるようにプリント基板１に実装されている。なお、光源体２から発せられた光は、その主発光軸Ａを中心に所定の角度で拡散して、導光体３中を進行する。

４個の光源体２＿１〜２＿２は、２個ずつのグループとして導光体３の幅方向に対し、中央部より端面部側に配置され、かつ２個ずつのグループ同士が互いに中央部方向に主発光軸Ａが向き合うように配置されている。本例においては、光源体２＿１と光源体２＿３が第１の光源グループＧ１を構成し、光源体２＿２と光源体２＿４が第２の光源グループＧ２を構成している。

また、導光体３のドットパターン部３ｂは、照光させる入力キー６ａのそれぞれの下方に位置するように設けられている。図３は導光体３を上面から見た図であるが、導光体３は透明材料であるため、下面３ｄのドットパターン部３ｂを視認することができる。

以上のように構成された照光入力装置において、プリント基板１に実装されている４個の光源体２から発せられた光は、導光体３の穴部３ｈの側面から入り、導光体３の下面３ｄのドットパターン部３ｂにより反射し、水平方向の光が垂直方向に立ち上がり、導光体３の上面３ｃから射出される。結果、導光体３の上面３ｃから射出された光は、押圧感知部材７および減光部材８を経て、入力部材６を照光する。この場合、ドットパターン部３ｂにより入力キー６ａの部分が特に明るく照光される。

また、４個の光源体２＿１〜２＿４は、照光入力装置ＬＫの長手方向に対し、中央部より端面部側に配置し、かつ互いに中央部方向に向き合うように、第１の光源グループＧ１および第２の光源グループＧ２として配置される。結果、光源体２から射出された光が導光体３の全体に効率良く供給される。さらに、導光体３の穴部３ｈは光源体２の発光面側が円弧状の形状を有しているため、導光体３に入る光量を効率良く拡散し導光することができる。

また、減光部材８により、光源体２の近傍部分の輝度を減光させ、光源体２と離間した部分との輝度むらを効果的に低減できる。

本実施の形態において、ここで使用されているプリント基板１は、ＦＰＣであり、４個の光源体２は、このＦＰＣ上に実装されている。このプリント基板１はＦＰＣの代わりに、エポキシ基板などを使用しても良い。光源体２は白色ＬＥＤであり、その高さは０．６ｍｍ以下である。導光体３は透明のアクリル系樹脂の板材であり、その厚さは０．８ｍｍ以下である。反射板４は白色のシート材であり、その厚さは１８８μｍ以下である。入力部材５は、パーソナルコンピュータで使用するキーボード等であり、ゴム系、又は樹脂系で形成されている。本実施の形態で示されているものはゴム系の入力部材である。このゴム系の場合は、キー入力文字部分を光が透過する材料である。図示はしていないが、樹脂系の場合、キーボード全体が光を透過するものと、キー入力文字のみを光が透過するものがある。押圧感知部材７は、通常キーボードで使用されているメンブレンスイッチと呼ばれるもので、押圧により内部の接点が接触することによって電気信号が流れる。

以上のように、本実施の形態では４個の光源体だけで、入力部材６全体の入力キーを照光することができる。

なお、本実施の形態では、ドットパターン部３ｂにより入力キーの部分だけを照光するようにしたが，ドットパターン部を導光体３下面のほぼ全体に施すことにより、入力装置全体が光るようにすることができる。

また、本実施の形態では、入力部材全体を光らせるのに光源体を４個使用している。しかし、照光輝度を向上させる場合は、入力部材のサイズが大きくなった場合には、更に６個、８個というように偶数分だけ光源体の数を増やせばよい。もちろん、入力部材のサイズが小さい場合や、照光輝度を低下させる場合には、光源体は２個でも可能である。つまり、光源体の数は、照光対象である入力部材の大きさと、光源体の発光強度の関係で適正に決めることができる。そして、光源体の位置は、光源体の個数によって、適正に決めることができる。それ故に、１つの光源体の発光強度が十分強ければ、１個でも可能であり、光源体の位置も自由に設定できる。

また、減光部材８を遮光部材とすれば、導光体３の上面３ｃから出光される光は開口部８ａ以外では遮光されるため，入力部材の必要な部分のみを照光することができる。

以上のように、本実施の形態の照光入力装置において、例えばパーソナルコンピュータ等に使用されるキーボードの約８０から９０キーある各入力キーを全部光らせるのに、４個の光源体を使用することで可能となり、部品単価／組立て工数等の削減が可能となる。

以上のように本発明によれば、複数個の光源体を平板状導光体の周囲端面部以外の内側に設けられた同数の穴部にそれぞれ配置するとともに、主発光方向を平板状導光体平面に対し、略平行方向とするとともに、複数個の光源体を所定数ずつのグループに振り分け、平板状導光体の中央部より端面部側に配置し、かつグループ同士が互いに中央部方向に向き合うように配置することにより、少ない数の光源体で、入力装置全体を均一に照光させることができ、部品点数の少ない安価な照光装置、および照光装置が組み込まれたキーボードなどの照光入力装置を実現できるという有利な効果が得られる。

さらに、複数個の光源体を平板状導光体の周囲端面部以外の内側に設けられた同数の穴部にそれぞれ配置すると共に、光源体の主発光軸を平板状導光体平面に対し、略平行方向になるように構成しているので、光源体から射出された光を平板状導光体の内部に効率よく導光できる。

また、複数個の光源体を、平板状導光体の長手方向に関して、中央部より端面部側に互いに向き合うように配置される２つのグループに振り分けることによって、少ない数の光源体で入力装置全体を均一に照光させることができ、部品点数を少なくすることができる。

複数個の光源体が配置される平板状導光体の穴部は、光源体の発光側が円弧状に成形されているので、光源体から平板状導光体に入射される光を効率良く拡散し導光できる。

平板状導光体平面に対し直角方向に屈折させる複数のドットパターン部を設けることにより、光源体から平板状導光体に入射した光を反射させて、平板状導光体の平面から効率よく発光させることができる。

さらに、ドットパターン部を、照光させる入力装置の入力キーのそれぞれと対応させることによって、入力キーの文字を効率良く照光できる。また、ドットパターン部を、平板状導光体全体に施すことによって、照光入力装置全体を照光できる。

押圧感知部材と入力部材との間に減光部材を配することによって、光源体近傍部分の輝度と、光源体から離間した部分の輝度とのムラを効率よく低減できる。また、押圧感知部材と入力部材との間に開口部を有する遮光部材を配することによって、入力部材の必要な部分のみを照光することができる。

本発明は、パーソナルコンピュータやＰＤＡなどに代表される複数のキーを有する入力装置に組まれ照光装置に広く利用できる。

本発明にかかる照光入力装置の構成を示す分解斜視図 図１に示した照光入力装置の部分断面図 図１に示した光源体と導光体との関係を示す図

符号の説明

１ プリント基板
２＿１、２＿２、２＿３、２＿４ 光源体
３ 導光体
３ｈ＿１、３ｈ＿２、３ｈ＿３、３ｈ＿４ 穴部
３ｂ ドットパターン部
３ｃ 上面
３ｄ 下面
４ 反射部材
４ｈ＿１、４ｈ＿２、４ｈ＿３、４ｈ＿４ 穴部
５ ベース部材
６ 入力部材
６ａ 入力キー
７ 押圧感知部材
８ 遮光部材
８ａ 開口部

Claims (6)

1. 概ね平行に対向する第１面と第２面を有する平板状導光体と、
   発光面から概ね垂直な一方向に伸張する主発光軸に沿って光を照射するＮ（Ｎは２以上の偶数）個の光源体とを備え、
   前記平板状導光体は、
   前記Ｎ個の光源体からそれぞれ伸張する前記主発光軸が前記第１面と前記第２面との間に概ね平行で、前記平板状導光体の長手方向に対し中央部において相対するように、前記平板状導光体の内部に前記Ｎ個の光源体をそれぞれ収容するＮ個の収容手段と、
   前記平板状導光体の内部において前記第１面と前記第２面とに概ね平行に進行する前記Ｎ個の光源体から照射される光を、前記第１面側から出射する方向に垂直に反射屈折させるドットパターンとを備え、
   前記Ｎ個の光源体は、
   それぞれの光源体の前記発光面が、前記中央部において対向するように前記Ｎ個の収容手段にそれぞれ配置され、
   それぞれの光源体から照射される光は、当該光源体から前記中央部に向かって、さらに当該光源体と前記中央部において対向する光源体の背面側の端面部まで前記平板状導光体中を導光することを特徴とする照光装置。
2. 前記Ｎ個の収容手段は、前記Ｎ個の収容手段にそれぞれ収容された前記Ｎ個の光源体のうち１つの光源体の前記主発光軸を中心に所定の角度で拡散する発光面は所定の第１の方向に向くように収容すると共に、他の光源体の発光面は当該第１の方向に対向する第２の方向に向くにように、当該光源体を収容することを特徴とする請求項１に記載の照光装置。
3. 前記Ｎ個の光源体が４個以上の場合において、前記Ｎ個の光源体のうち、前記発光面が前記第１の方向に向けられている複数の光源体を第１の光源体グループとし、前記発光面が前記第２の方向に向けられている複数の光源体を第２の光源体グループとすると、
   前記第１の光源体グループおよび第２の光源体グループはそれぞれ、前記平板状導光体の中央部より前記長手方向に沿って、前記平板状導光体の中央部より所定の距離だけ互いに離間した位置に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の照光装置。
4. 前記収容手段は、前記発光面に対向する面が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照光装置。
5. 前記ドットパターンは、照光させる入力装置の入力キーの数とほぼ同数であることを特徴とする請求項１に記載の照光装置。
6. 前記ドットパターン部は、前記第２面の全体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照光装置。

Images