JP5765789B2 - 電子装置及び電子装置における導光方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子装置及び電子装置における導光方法に関し、特に光源から筺体の表示部に光を導く構造に関する。

電子機器には、その動作状態などをユーザーに知らせるために、複数の発光する表示部を設けられている。表示部を発光させるための光源としては、液晶、有機ＥＬ素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）などが用いられる。表示部は電子機器の上面、前面などに設けられる。

表示部を発光させるための光源は、表示部の近傍に設けることができる。しかし、特に表示部が複数個ある場合、表示部の近傍に複数の光源を設置することは、筺体内のレイアウト、組立の容易さ等の観点から制約されることがある。従って、光源を表示部から離れた場所に設け、そこから導光板で光を表示部まで案内する構成が採られる場合もある。特許文献１には、光源から出射した光を複数の導光板を介して、表示部まで導く技術が開示されている。

特開２００７−２５０１７号公報

上述のように、表示部は筺体の外面に露出するように設けられる。一方、筺体は厳密な直方体でない場合が多い。例えばプロジェクタ装置などの電子機器においては、意匠性も考慮して、丸みのある筺体が採用されることが多い。このような筺体を用いた場合は、光源と表示部との相対位置関係が表示部毎に異なり、表示部に到達する光量が表示部毎に異なる可能性がある。この結果、表示部毎に明るさが異なり、良好な視認性を提供することが困難となる。

本発明の目的は、筺体の内部に設けられた複数の光源から出射した光を複数の導光板で案内し、導光板の出射部から出射させる電子機器において、出射部から出射する光の明るさのばらつきを抑えることのできる電子機器を提供することにある。また、本発明の他の目的は、このような電子機器において、出射部から出射する光の明るさのばらつきを抑えることのできる導光方法を提供することにある。

本発明の一実施態様によれば、電子装置は、筐体と、筺体の内部に設けられ、同一の方向を向いた光軸に沿って各々光を出射する複数の光源と、筺体の内部に設けられ、複数の光源から出射した光を各々案内する複数の導光板と、を有している。各導光板は、光源から出射した光が入射する入射面と、筺体の外面に露出して設けられた光の出射部と、を有している。少なくとも一部の出射部は、筺体の鉛直方向と水平方向のいずれかまたは双方で、互いに異なる位置に設けられている。導光板を案内される光の光軸が出射部を通るように、入射面の法線と入射面に入射する光の光軸とがなす挟角である入射面角度が、いずれかの導光板と他のいずれかの導光板とで異なっている。

本発明の他の実施態様によれば、電子装置における導光方法は、筺体の内部に設けられた複数の光源から、同一の方向を向いた光軸に沿って各々光を出射させることと、光源から出射した光を筺体の内部に設けられた複数の導光板の入射面で入射させ、各導光板の内部を案内し、筺体の外面に露出して設けられた出射部で出射させることと、を有している。少なくとも一部の出射部は、筺体の鉛直方向と水平方向のいずれかまたは双方で、互いに異なる位置に設けられている。光源から出射した光は、導光板を案内される光の光軸が出射部を通るように、入射面の法線と入射面に入射する光の光軸とがなす挟角である入射面角度が、いずれかの導光板と他のいずれかの導光板とで異なるように入射される。

本発明によれば、導光板を案内される光の光軸が出射部を通るように、入射面角度が、いずれかの導光板と他のいずれかの前記導光板とで異なるように調整される。このため、出射部から出射する光の明るさのばらつきを抑えることができる。

本発明によれば、筺体の内部に設けられた複数の光源から出射した光を複数の導光板で案内し、導光板の出射部から出射させる電子機器において、出射部から出射する光の明るさのばらつきを抑えることのできる電子機器を提供することができる。また、本発明によれば、このような電子機器において、出射部から出射する光の明るさのばらつきを抑えることのできる導光方法を提供することができる。

本願発明の一実施形態に係る投写型表示装置の全体斜視図である。 表示部近傍の拡大図である。 図２の３Ａ−３Ａ線から見た上面図である。 図２の３Ｂ−３Ｂ線にから見た側面図である。 装置内部の部分上面図である（導光板の図示を省略）。 装置内部の部分上面図である（導光板を図示）。 図５の６−６線から見た光源基板と導光板の側面図である。 導光板の断面図である。 導光板の平面図である。 図８のＡ−Ａ線で見た導光板の断面図である。 図８のＢ−Ｂ線で見た導光板の断面図である。 図８のＣ−Ｃ線で見た導光板の断面図である。 図８のＤ−Ｄ線で見た導光板の断面図である。

１ 投写型表示装置
２ 筺体
６ 稜線
８ａ〜８ｄ 第１〜第４の表示部
１１，１１ａ〜１１ｄ 導光板
１５ 入射面
１６ 出射部
２１ 光源基板
２４、２４ａ〜２４ｅ 第１〜第５の光源
２５，２６ 光軸
θｇ 総屈折角
θｉ 入射面角度（入射角）

投写型表示装置を例に、本発明の電子機器の実施形態を説明する。本発明は、筺体の内部に設けられた複数の光源から出射した光が複数の導光板で案内され、導光板の出射部から光が出射する機構を備えている限り、あらゆる種類の電子機器に適用することができる。

図１は、本願発明の一実施形態に係る投写型表示装置の全体斜視図である。

投写型表示装置１は、全体的に直方体で各面の間が緩やかな曲線で連結された筐体２を有している。前面３には画像を投写するための投写レンズ４が備えられている。筺体２の前面３と上面５との境界を画定する筺体２の稜線６は、投写型表示装置１の左右の側面７に向かって徐々に下っており、かつ左右の側面７に近づくほど投写型表示装置１の後方に位置している。換言すれば、投写型表示装置１の前面３は中央部で最も高く、側面７に向かって徐々に低くなっており、かつ中央部が最も前方に張り出ている。各図に示すｘｙｚ座標は、投写型表示装置１を正面から見たときの幅方向をｘ方向、高さ方向（鉛直方向）をｚ方向とし、ｘ方向及びｚ方向と直交する投写型表示装置１の奥行き方向をｙ方向としている。

図２は、図１のＡ部の拡大図であり、表示部の近傍を詳細に示している。図３Ａ，３Ｂは、図２の３Ａ−３Ａ線と３Ｂ−３Ｂ線から見た筺体の部分上面図と部分側面図であり、表示部の位置を概念的に示している。複数の、ここでは４つの表示部（第１〜第４の表示部８ａ〜８ｄ）が筺体２の稜線６に沿って配列している。第１〜第４の表示部８ａ〜８ｄは後述する導光板１１ａ〜１１ｄの出射部１６によって形成されており、発光することによって投写型表示装置１の動作状態を表示する。投写型表示装置１の稜線６は３次元的な曲線であり、第１〜第４の表示部８ａ〜８ｄの位置は、水平方向にも鉛直方向にも互いに異なっている。すなわち、第１〜第４の表示部８ａ〜８ｄのｙ座標（奥行き方向）は互いに異なっており、第１〜第４の表示部８ａ〜８ｄのｚ座標（鉛直方向）も互いに異なっている。一部または全部の表示部８ａ〜８ｄのｙ座標が一致していてもよく、一部または全部の表示部８ａ〜８ｄのｚ座標が一致していてもよい。第１〜第４の表示部８ａ〜８ｄは稜線６を跨いで、筺体２の前面３と上面５とに面して設けられているため、投写型表示装置１の前面３からも上面５からも全ての表示部８ａ〜８ｄを視認することができる。

図４は、投写型表示装置の部分上面図である。光源基板と表示部との位置関係を示すため、後述する導光板の図示を省略している。光源基板２１は投写型表示装置１の底面（図示せず）付近に設けられている。筺体２の前面３が湾曲しているため、光源基板２１の前方縁部２２はｘ軸に対し傾斜している。筺体２には第１〜第４の表示部８ａ〜８ｄが取り付けられる開口２３ａ〜２３ｄが設けられており、この開口２３ａ〜２３ｄが第１〜第４の表示部８ａ〜８ｄの位置に対応している。

光源基板２１には第１〜第５の光源２４ａ〜２４ｅが設けられている。第１〜第３の光源２４ａ〜２４ｃは第１〜第３の表示部８ａ〜８ｃに対応している。第４、第５の光源２４ｄ，２４ｅは第４の表示部８ｄに対応しており、ｙ座標は異なるがｘ座標は同じである。第４の表示部８ｄは２つの光源２４ｄ，２４ｅからの光によって他の表示部８ａ〜８ｃよりも大きな輝度で発光することができるため、例えば電源のオン／オフの表示に用いることができる。光源２４ａ〜２４ｅには面発光型の発光ダイオードが用いられているが、これに限定されず、液晶、有機ＥＬ素子などの任意の照明手段を用いることができる。

光源基板２１は好ましくは全ての光源２４ａ〜２４ｅが搭載された１枚の基板であるが、２枚以上の基板に分割されていてもよい。光源基板２１は、投写型表示装置１の底面とほぼ平行に、すなわち筺体２内に概ね水平に設置されており、光源２４ａ〜２４ｅのｚ方向座標は同一である。各光源２４ａ〜２４ｅは、それぞれの光軸が鉛直方向（ｙ方向）上側を向くように光源基板２１に取り付けられている。光軸は鉛直方向上側を向いていなくてもよいが、全ての光源２４ａ〜２４ｅは、同一の方向を向いた光軸に沿って各々光を出射する。

図５は、投写型表示装置の、図４と同様の部分上面図を示している。同図では、光源基板の他、複数の導光板も示している。図６は、図５の６−６線から見た光源基板と複数の導光板の側面図である。

複数の導光板は、各々が光源から出射された光を案内する第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄからなり、第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄは保持部材１２によって相互に連結されている。第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄは表示部８ａ〜８ｄ毎に設けられている。第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄは、ポリカーボネイトで形成されており、保持部材１２を介して筺体２の内部に固定されている。本実施形態では、保持部材１２は第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄと一体に形成されているが、別の部材として形成されてもよい。第１の導光板１１ａは投写型表示装置１の中央側にあり、第４の導光板１１ｄは投写型表示装置１の側面７側にある。投写型表示装置１の前面３に取り付けられている投写レンズ４との距離は、第１の導光板１１ａが最も小さく、第４の導光板１１ｄが最も大きい。

図７は、導光板の断面図を示している。基本的な構成は第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄで共通しているため、以下の説明では第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄを単に導光板１１と呼ぶ。同様に光源２４ａ〜２４ｅを単に光源２４と呼ぶ。導光板１１は光源２４からの光が入射する入射面１５を備えた下部導光板１３（図５も参照）と、下部導光板１３に接続され出射部１６を備えた上部導光板１４（図５も参照）と、を備えている。上部導光板１４の出射部１６は筺体２の開口２３ａ〜２３ｄを通して筺体２の外面に露出しており、それぞれの表示部８ａ〜８ｄを構成している。下部導光板１３の入射面１５は、光源基板２１に形成された光源２４と相対する平面として構成され、光源２４から出射した光が入射するようになっている。

図７は、光源２４から出射し導光板１１を案内されて出射部１６から出射する光の経路を模式的に示している。入射面１５の法線１５ａと入射面１５に入射する光の光軸２５とがなす挟角を入射面角度θｉとする。入射面角度θｉは光源２４から入射する光の入射面１５における入射角θｉに等しい。入射面角度θｉは０度以外に設定されており、入射面１５に入射した光は屈折角θｒで屈折して、その進行方向を変える。進行方向を変えた光は、下部導光板１３と上部導光板１４を直進して、上部導光板１４の出射部１６、すなわち表示部８ａ〜８ｄから出射する。

以降の説明で、入射光の光軸２５と導光板１１内部を案内される光の光軸２６とのなす挟角を総屈折角θｇとする。θｇ＝θｉ＋θｒである。また、入射光の光軸２５の入射面１５における入射位置のｚ座標と出射部１６の中央部１６ａのｚ座標との間隔をｄｚ、入射光の光軸２５の入射面１５における入射位置のｙ座標と出射部１６の中央部１６ａのｙ座標との間隔をｄｙ、入射光の光軸２５の入射面１５における入射位置のｚ座標と光源２５の出射面のｚ座標との間隔をｄ０とする。間隔ｄ０は、本実施形態では全ての導光板で同じであるが、互いに異なっていてもよい。

図８は、導光板１１の平面図、図９Ａ〜９Ｄは、図８のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線で見た導光板１１の断面図を示している。表示部８ａ〜８ｄが稜線６に沿って位置しているため、間隔ｄｚは、第１の導光板１１ａが最も大きく、第４の導光板１１ｄが最も小さい。このため、第１〜第４の表示部８ａ〜８ｄのｚ座標は互いに異なっている。一方、光源２５ａ〜２５ｅは水平に設置された同一の光源基板２１に設けられているため、光源２５ａ〜２５ｅと、導光板１１の入射面１５と、出射部１６の相対的な位置関係は、ｚ方向において、第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄで全て異なる。間隔ｄｙは、本実施形態では第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄでほぼ同じであるが、光源の配置によってはｙ方向においても異なる。図６には、各表示部８ａ〜８ｄを通る稜線６を破線で示している。

従って、同一形状の第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄを同一の向きで設置すると、一部の導光板は光が表示部を通らず、表示部間で明るさのばらつきが生じる。例えば、第１〜第３の表示部８ａ〜８ｃを同程度の明るさで光らせ、第４の表示部８ｄを第１〜第３の表示部８ａ〜８ｃの２倍の明るさで光らせるためには、光源２５ａ〜２５ｅ毎に出力を調整することが必要となる。

そこで、本実施形態では導光板１１ａ〜１１ｄを案内される光の光軸２６が出射部１６を通るように、入射面角度θｉを導光板１１ａ〜１１ｄ毎に異ならせている。図９Ａ〜９Ｄに示すように、入射光の光軸２５と導光板１１の内部を案内される光の光軸２６とのなす総屈折角θｇを、第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄについてそれぞれθｇ１，θｇ２，θｇ３，θｇ４とする。第１の導光板１１ａの出射部１６は最も前方に張り出しているが、最も高い位置にあるため、第１の導光板１１ａの総屈折角θｇ１は最も小さくする必要がある。一方、第４の導光板１１ｄの出射部１６は最も後方に位置しているが、最も低い位置にあるため、第４の導光板１１ｄの総屈折角θｇ４は最も大きくする必要がある。本実施形態ではθｇ１＜θｇ２＜θｇ３＜θｇ４の関係が成立することが必要である。

この関係を満足するため、第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄは、入射面角度θｉがθｉ１＜θｉ２＜θｉ３＜θｉ４の関係を満たすように構成されている。ここでθｉ１〜θｉ４は、それぞれ第１〜第４の導光板１１ａ〜１１ｄの入射面角度θｉである。一例では、第１の入射面角度θｉ１が１４度、第２の入射面角度θｉ２が１６度、第３の入射面角度θｉ３が１８度、第４の入射面角度θｉ４が２２度である。

一般的には、間隔ｄｚが小さいほど入射面角度θｉを大きくし、間隔ｄｙが大きいほど入射面角度θｉを大きくすることが好ましい。より一般的には入射光の光軸２５と導光板１１内部を案内される光の光軸２６とのなす挟角である総屈折角θｇが大きいほど、入射面角度θｉを大きくすることが好ましい。これによって、入射面１５で入射した光を、光軸２６が表示部８ａ〜８ｄを通るように所定の屈折角で屈折させ、表示部８ａ〜８ｄを均等な明るさで発光させることができる。入射面角度θｉは光源２５ａ〜２５ｅと、導光板１１ａ〜１１ｄの入射面１５と、表示部８ａ〜８ｄの相対的な位置関係で決まるため、全ての導光板１１ａ〜１１ｄの入射面角度θｉが互いに異なる場合もあるし、一部の導光板１１ａ〜１１ｄの入射面角度θｉだけが異なる場合もある。

入射面角度θｉを求めるには、まず、光源２５ａ〜２５ｅの位置、表示部８ａ〜８ｄの位置などから、各導光板１１ａ〜１１ｄについて総屈折角θｇを求める。入射面角度θｉは、θｇ＝θｉ＋θｒの関係、及びスネルの法則（ｎｉ・ｓｉｎθｉ=ｎｒ・ｓｉｎθｒ、ここでｎｉは空気の屈折率、ｎｒは導光板１１の屈折率）から求めることができる。

Claims (10)

1. 筐体と、
   前記筺体の内部に設けられ、同一の方向を向いた光軸に沿って各々光を出射する複数の光源と、
   前記筺体の内部に設けられ、前記複数の光源から出射した光を各々案内する複数の導光板と、を有し、
   各前記導光板は、前記光源から出射した光が入射する入射面と、前記筺体の外面に露出して設けられた光の出射部と、を有し、
   少なくとも一部の前記出射部は、前記筺体の鉛直方向と水平方向のいずれかまたは双方で、互いに異なる位置に設けられており、
   前記導光板を案内される光の光軸が前記出射部を通るように、前記入射面の法線と前記入射面に入射する光の光軸とがなす挟角である入射面角度が、いずれかの前記導光板と他のいずれかの前記導光板とで異なっている、電子装置。
2. 前記入射面に入射する光の前記光軸と前記導光板内を案内される光の前記光軸とのなす挟角が大きいほど、前記入射面角度が大きい、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記複数の光源は同一の基板に取り付けられている、請求項１または２に記載の電子装置。
4. 前記光軸は鉛直方向を向いている、請求項１から３のいずれか１項に記載の電子装置。
5. 前記光源は面発光型の発光ダイオードである、請求項１から４のいずれか１項に記載の電子装置。
6. 前記導光板はポリカーボネイトで形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の電子装置。
7. 複数の前記出射部は、投射レンズを備えた前記筺体の前面と前記筺体の上面との境界を画定する前記筺体の稜線に沿って配列している、請求項１から６のいずれか１項に記載の電子装置。
8. 前記出射部は、前記稜線を跨いで、前記前面と前記上面とに面して設けられている、請求項７に記載の電子装置。
9. 複数の前記出射部は、鉛直方向と前記筺体の奥行き方向のいずれかまたは双方で、互いに異なる位置に設けられている、請求項７または８に記載の電子装置。
10. 筺体の内部に設けられた複数の光源から、同一の方向を向いた光軸に沿って各々光を出射させることと、
    前記光源から出射した光を前記筺体の内部に設けられた複数の導光板の入射面で入射させ、各導光板の内部を案内し、前記筺体の外面に露出して設けられた出射部で出射させることと、を有し、
    少なくとも一部の前記出射部は、前記筺体の鉛直方向と水平方向のいずれかまたは双方で、互いに異なる位置に設けられており、
    前記光源から出射した光は、前記導光板を案内される光の光軸が前記出射部を通るように、前記入射面の法線と前記入射面に入射する光の光軸とがなす挟角である入射面角度が、いずれかの前記導光板と他のいずれかの前記導光板とで異なるように入射される、電子装置における導光方法。

Images