JP5638874B2 - 照明構造、照明方法および携帯式コンピュータ - Google Patents

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。

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。

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。

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。

特開２００１−２２４７０号公報 特許第３９８２１７４号公報 特開平８−１７２０９号公報

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。

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、壁の表面からの導光体の突出量を小さくして壁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、およびそのような照明構造を利用した照明方法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に使用する照明アセンブリを提供することにある。

本発明の照明構造の第１の態様は、導光体と壁の表面より内側に配置された光源とを含んで構成され壁の外側を照射する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、少なくとも一部が壁の表面より突き出ている出射面とを有する。そして導光体は出射面の突き出ている領域に入射した光線の一部を最大屈折角で屈折させて壁の外側に出射する。よって導光体の突き出し量を小さくしながら照射面の壁に近い領域を照射することができる。

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壁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壁の表面に平行になるように設定することができる。

光源の光軸を壁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壁の表面に近い方向に出射させることができる。導光体は、入射面と出射面に連絡し壁に対する取り付け面を提供する底面と、入射面と出射面に連絡し底面に対向する位置に配置された対向面とを有することができる。このとき導光体の底面には、底面における全反射を抑制するために底面に密着した吸収層を設けることができる。導光体の底面における全反射を抑制することで、底面で全反射して対向面に入射する光線を抑制することができる。吸収層に入射した光線が、吸収層と空気の境界で全反射して対向面に入射しないようにするために、吸収層を導光体の底面にスクリーン印刷で塗布した黒色系のインクで形成することができる。光の利用効率を高めるために対向面は、光源から直接入射した直接光線を全反射させて出射面に入射させる反射面を有することができる。

本発明の照明構造の第２の態様は、壁の表面より突き出ている部分から出射する光線の一部が、最も突き出ている部分に対する接平面よりも壁の表面方向に向かって進行する。この照明構造は光線から放射された光線を１回だけ全反射させて出射面に入射させる第１の面を有することができる。また、光源から放射された直接光線および第１の面で全反射された反射光線の全反射を抑制する第２の面を有することができる。本発明は、上記の照明構造を利用した照射面の壁に近い領域を照射する方法および携帯式コンピュータならびに照明構造に使用する照明アセンブリに適用することができる。

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、壁の表面からの導光体の突出量を小さくして壁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、およびそのような照明構造を利用した照明方法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に使用する照明アセンブリを提供することができた。

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。 空気とアクリルの境界面における光線の挙動を説明する図である。 入射面に照射した平行光線が対向面に入射する際の入射角αを位置ごとに示す図である。 照明アセンブリにおける典型的な光線の経路を示す図である。 照明アセンブリを壁に取り付けて壁の開口から照射面の壁に近い領域を照射する照明構造を示す断面図である。 光軸の傾斜角を決定する方法を説明する図である。 導光体の断面形状の他の例を示す図である。 照明アセンブリをキーボード・ライトに適用する例を示す図である。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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

Claims (13)

1. 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であって、前記導光体が、
   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を有し、
   前記底面に密着して配置され前記底面における全反射を抑制して入射光を吸収する吸収層を備え、前記出射面が、前記出射面の突き出ている領域に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ように形成されている携帯式コンピュータ。
2. 前記光源の光軸を含む前記底面に垂直な平面で切断した断面において、前記出射面が、前記底面に近付くにしたがって前記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されている請求項１に記載の携帯式コンピュータ。
3. 前記出射面を形成している曲線が３次曲線または所定の半径および中心角の円弧で形成されている請求項２に記載の携帯式コンピュータ。
4. 前記光源の光軸を進行する光線が前記曲線のなかで前記縁枠の表面から最も突き出ている位置に入射する請求項２または請求項３に記載の携帯式コンピュータ。
5. 前記縁枠の表面から最も外側に突き出ている位置に対する接平面が前記縁枠の表面に平行である請求項１に記載の携帯式コンピュータ。
6. 前記光源から前記出射面に直接入射して出射する光線が、前記キーボードの方向を向くように前記光源の光軸が前記縁枠の法線に対して傾斜している請求項１に記載の携帯式コンピュータ。
7. 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を備えた対向面を有する請求項１に記載の携帯式コンピュータ。
8. 前記吸収層が前記底面にスクリーン印刷で塗布された黒色系のインクで形成されている請求項１に記載の携帯式コンピュータ。
9. 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であって、前記導光体が、
   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、
   前記光源から放射された光線を１回だけ全反射させて前記出射面に入射させる第１の面とを有し、
   前記光源から放射された光線および前記第１の面で全反射された光線の全反射を抑制する第２の面を備え、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。
10. 携帯式コンピュータのディスプレイ筐体の縁枠からシステム筐体が搭載するキーボードを照明するための照明アセンブリであって、
    前記縁枠の表面より内側に配置した光源と、
    前記光源が放射する光が入射する入射面と、前記光源の光軸上を進行する光線が臨界角で入射する位置を含み表面が湾曲している出射面と、前記出射面と前記入射面を連絡する第１の連絡面とを有する導光体と、
    前記第１の連絡面に密着して配置され前記第１の連絡面での全反射を抑制し入射光を吸収する吸収層を有し、
    前記出射面の前記臨界角で入射する位置が前記縁枠の表面から外側に突き出でるように前記導光体を配置した照明アセンブリ。
11. 前記第１の連絡面に対向する位置に配置され前記出射面と前記入射面を連絡し前記光源から直接入射した光線を全反射して前記出射面に入射させる領域を含む第２の連絡面を有する請求項１０に記載の照明アセンブリ。
12. 導光体と壁の表面より内側に配置した光源とを含んで構成した、前記壁の外側近くの照射面を照明する照明構造であって、前記導光体が、
    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壁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、
    前記底面に密着して配置され前記底面における全反射を抑制して入射光を吸収する吸収層とを有し、
    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照射面に出射するように形成されている照明構造。
13. 前記吸収層が前記底面にスクリーン印刷で塗布された黒色系のインクで形成されている請求項１２に記載の照明構造。

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