JP6373501B2 - 光放出構造体および光放出構造体を備えた装置 - Google Patents

光放出構造体および光放出構造体を備えた装置 Download PDF

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Description

本開示は、概して光放出構造体に関し、詳しくは、光源からの光を導く光放出構造体に関する。
図1A〜図1Dは、関連技術における光放出構造体の一例を示している。
図1Aと図1Bに示されているように、関連技術における光放出構造体の一例としての光ガイド1100が、光ガイド1100がプリント回路基板(PCB)1500上に設けられた光源(即ち、発光ダイオード(LED)等)1510の上方に配置された状態で、PCB1500上に装着されている。その結果、光源1510にから放射された光が、光ガイド1100に入射する。次に、図1Bにおいて破線で描かれた矢印によって示されているように、この入射した光は、光ガイド1100の内部を通過して、光ガイド1100から放射される。
本開示の一様態によれば、光放出構造体は、光受入開口と光放出開口とを有する光ガイド・スペースを画定するように構成された光ガイド・スペース画定部であって、光ガイド・スペースが、回路基板上に設けられた光源から放出された光を受入開口を通じて受け入れて、導入された光を放出開口を通じて放射されるように導くように構成されている、光ガイド・スペース画定部と、回路基板を把持する把持アームを有するように構成された把持部とを含んでいる。少なくとも、回路基板に当接する光ガイド・スペース画定部の一部分と、回路基板に当接する把持部の一部分とは柔軟な材料から作られている。
本開示のその他の目的、特徴及び利点は、添付図面と共に読まれる以下の詳細な説明から更に明らかになるであろう。
関連技術における光放出構造体の一例を例示する図である。 関連技術における光放出構造体の一例を例示する図である。 関連技術における光放出構造体の一例を例示する図である。 関連技術における光放出構造体の一例を例示する図である。 本開示の一実施形態による光放出構造体の斜視図である。 図2に示された光放出構造体の平面図である。 図2に示された光放出構造体の左側面図である。 図2に示された光放出構造体の正面図である。 図2に示された光放出構造体の右側面図である。 図2に示された光放出構造体の底面図である。 図3Cの4―4線に沿う、図2に示された光放出構造体の断面図である。 図2に示された光放出構造体の左側頂部正面図である。 図2に示された光放出構造体の右側底部正面図である。 図2に示された光放出構造体の左側後部底面図である。 図2に示された光放出構造体の別の左側後部底面図である。 図2に示された光放出構造体の使用方法を例示した図である。 図2に示された光放出構造体の使用方法を例示した図である。 図2に示された光放出構造体の使用方法を例示した図である。 図2に示された光放出構造体の使用方法を例示した図である。 図2に示された光放出構造体の装着方法を例示した図である。 図2に示された光放出構造体の装着方法を例示した図である。 図2に示された光放出構造体の光ガイド・スペースを例示した図である。 図2に示された光放出構造体の光ガイド・スペースを例示した図である。 図2に示された光放出構造体の光ガイド装着部を例示した図である。 図2に示された光放出構造体の光ガイド装着部を例示した図である。 図2に示された光放出構造体を成形する一例において使用可能な鋳型を例示した図である。 図2に示された光放出構造体を成形する一例において使用可能な鋳型を例示した図である。 図2に示された光放出構造体を成形する一例において使用可能な鋳型を例示した図である。 図2に示された光放出構造体を成形する一例において使用可能な鋳型を例示した図である。 図2に示された光放出構造体を成形する一例において使用可能な鋳型を例示した図である。
関連技術に関して、図1Cと図1Dは、光ガイド1100が上記のように設けられたPCB1500が、例えば、電子装置、更に具体的には、セットトップ・ボックス(STB)、DVD又はブルーレイ・レコーダ、或いは、ハードディスク・レコーダ等のハウジング1600内に実装された状態を例示している。
図1Cに示された関連技術の構造体において、光ガイド1100から放出された光は、ハウジング1600に形成された開口1605を介して、ハウジング1600の外側に放射される。従って、光ガイド1100は、電子装置における状態を示すインジケータとして機能する。
このような関連技術の構成において、光源1510によって放出された光が無駄に漏れ出ることを防止するために、図1Cに示されているように、光ガイド1100と光源1510とをカバーする遮光室1610が設けられている。しかしながら、この構成では、光が、例えば、遮光室1610の直立壁1611とPCB1500との間の間隙を通じて、外側に幾らか漏れることがある。
また、この関連技術の構成において、図1Dに示されているように、光ガイド1100が装着されたPCB1500を、遮光室1610が一体的に形成されたハウジング1600内に組み込む際に、PCB1500を上方に持ち上げることによって、PCB1500上の光ガイド1100を、遮光室1610の底部開口1612を通じて、遮光室1610内に挿入する。従って、光ガイド1100が装着されたPCB1500を、例えば図1Dに示された矢印の方向に沿って、ハウジング1600内に組み込むことは不可能である。即ち、光ガイド1100が装着されたPCB1500を水平に矢印の方向に沿って移動させる際に、遮光室1610の直立壁1611がその移動経路を遮断することになり、PCB1500を上記のように上方に持ち上げることなく、PCB1500上に装着された光ガイド1100を遮光室1610内に挿入することは不可能である。
本開示の実施形態の目的は、光の漏洩を効果的に防止することが可能であり、また、電子装置内に容易に装着して柔軟に組み込むことが可能である光放出構造体を提供することである。
本開示の実施形態による光放出構造体は、例えばシリコーン・ゴムのような柔軟な材料で作られている。その結果、例えばPCBのような別の部品との接触が柔軟であり、従って、両者間に生じるかもしれない小さい間隙が効果的に回避できるため、光の漏洩を容易に且つ確実に防止できる。
光放出構造体に使用可能な上述のシリコーン・ゴムのような材料は、柔軟特性に加えて、弾性特性を有しており、その復元特性の故に、それをPCBなどに装着することが容易である。
従って、本実施形態による光放出構造体は、例えば、柔軟特性と弾性特性とを有する柔軟性ゴム、或いは、熱可塑性エラストマ(ThermoPlastic Elastomer(TPE))で作られている。更に望ましくは、本実施形態による光放出構造体は、例えば、黒色の、ショアA60の硬度を有するシリコーン・ゴムで作られている。真に黒い色を有する材料を用いることによって、光源から放出された光を遮断して効果的に光の漏洩を回避することが可能である。
本実施形態による光放出構造体は、一体成形処理によって作成できる。即ち、本実施形態による光放出構造体の全体は同一材料で作ることができ、この光放出構造体は、鋳型(例えば、後述の図10A〜図10Eに示された鋳型500、510及び520)内にその材料を注入することによって形成できる。
成形処理の後に、磨き処理を実行して、後述するように光ガイド・スペース11においてミラーライクな(鏡のような)表面を形成する。
以下、図2〜図5Dを用いて、本実施形態による光放出構造体1を詳細に説明する。この点に関して、便宜上、3次元のx、y及びz軸を図面に示す。また、例えば「頂部」、「底部」、「上側」、「下側」、「左」、「右」等のような表現を用いて、光放出構造体1の構成と、光放出構造体1と回路構成要素等又はPCB等との空間的関係等とを説明する。しかしながら、本開示の実際の複数の実施形態は、そのような具体的な方向について限定されることはなく、例えば、上下逆、左右逆等のように、任意の方向で実装できる。
図示のように、光放出構造体1は、光ガイド・スペース画定部10と把持部20を有する。
図2に示された状態において、光ガイド・スペース画定部10は光放出構造体1のほぼ左半分であり、把持部20は光放出構造体1のほぼ右半分である。
光ガイド・スペース画定部10は、その中で光ガイド・スペース11を画定しており、直方体のような概形を有する一方で、頂部の後ろ側が斜めに切断されて外側傾斜面13を有している。図4から分かるように、外側傾斜面13の傾きは、光ガイド・スペース11の内側傾斜面11bの傾きとほぼ同じである。その結果、光放出構造体1のサイズを効果的に低減することが可能であり、それによって、光放出構造体を狭い空間内に実装することが可能になる。また、光放出構造体1を作成するために必要な材料の量を効果的に低減することも可能である。
把持部20は、例えば、図3B、図3D及び図4に示されたように、横方向から見た場合に、ほぼ「J」の形状を有している。また、把持部20は上側把持アーム21と下側把持アーム22とを有しており、これら相互間の嵌め込みスペース24に、PCB等の縁端部が後述の図6Bと図6Dに示されているように嵌め込まれる。
上側アーム21は、クリアランス・スペース23を有しており、これは、回路構成要素(例えば、キャパシタ)等がこれを通り抜けることを可能にし、それによって、このような回路構成要素がPCB等に設けられる場合でも光放出構造体1をほぼ同じ位置に装着することが可能になる。従って、光放出構造体1を狭い空間内に実装することが可能である。
図10Eに示されたように、クリアランス・スペース23は円筒状部23aを有しており、また、クリアランス・スペース23には、切頭円錐状部23bと直方体状部23cも下方(即ち、−y方向)に列挙順に連続して配置され得る。
円筒状部23aは、内径が一定の円筒形状を有している。切頭円錐状部23bは、内径が円筒状部23aから連続的に増加する切頭円錐形状を有している。直方体状部23cは、(後部壁の無い)直方体形状を有している。
図3E、図5C、図5D及び図10Eに示されているように、直方体状部23cは、3つの側壁、即ち、前部壁、左壁及び右壁を有している。これらの3つの壁は、平面図において、切頭円錐状部23bの円形底部縁端の外側に在る。このように、クリアランス・スペース23の構成は、後部壁が無く且つ3つの壁が切頭円錐状部23bの円形底部縁端の外側に在る直方体状部23cと、内径が円筒状部23aから連続的に増加する切頭円錐状部23bとを有しているので、光放出構造体1をPCB等に装着する際に、更に容易に回路構成要素等をクリアランス・スペース23に挿入して嵌め込むことが可能である。
この点に関して、クリアランス・スペース23の具体的なサイズ、形状及び位置は、図示のものに限定されることはなく、回路構成要素等の実際の形状に従って柔軟に決定できる。
例えば、クリアランス・スペース23のサイズは、回路構成要素等のサイズに対応する任意のサイズであり得る。例えば、回路構成要素等がより小さいサイズを有する場合、それに従ってクリアランス・スペース23のサイズを低減して、それに対応して、クリアランス・スペース23を有する上側把持アーム21のサイズを低減することが可能である。その結果、光放出構造体1のサイズを低減することが可能である。しかしながら、この点に関して、上側把持アーム21が、下側把持アーム22と協働してPCB等を把持するために使用されるので、上側把持アーム21は、下側把持アーム22と協働してPCB等を把持するのに十分なサイズを有している。
本実施形態におけるクリアランス・スペース23は、上述のように、部分的に円形、且つ、矩形の断面形状を有しているが、クリアランス・スペース23の断面形状は、回路構成要素等の実際の形状に対応するその他の任意の形状、例えば、正方形の形状、矩形の形状、楕円/長円形の形状等、或いは、それらの任意の組み合わせでもよい。
更に、クリアランス・スペース23は貫通孔の形状を有しているが、クリアランス・スペース23の形状は、回路構成要素等の実際の形状とサイズに従うその他の任意の形状でもよい。例えば、クリアランス・スペース23は、穴の形状、或いは、カットアウト/カットオフの形状等を有することができる。
また、クリアランス・スペース23は、PCB等に対して光放出構造体1を位置合わせするための位置決めスペースとしても使用できる。
把持部20は、光ガイド・スペース画定部10の右側に接続されているが、光ガイド・スペース画定部10と把持部20との実際の相対的な位置関係は、図示されたものに限定されることはなく、光放出構造体1と回路構成要素等との実際の空間的関係に従ってどのようにでも決定できる。例えば、把持部20は、光ガイド・スペース画定部10の左側に接続されてもよく、或いは、光ガイド・スペース画定部10は、その両側に把持部20を有することもできる。
下側把持アーム22は、光ガイド・スペース画定部10を含む光放出構造体1の幅全体のほぼ半分の幅を有するが、下側把持アーム22は、より長い幅、例えば、光放出構造体1の幅全体と同じ幅を有することも可能である。それによって、PCB等の縁端部を、下側把持アーム22と上側把持アーム21と光ガイド・スペース画定部10の底部とで、更に強固に把持することが可能である。図5C、図5D及び図10Eから分かるように、光ガイド・スペース画定部10の底部表面と上側把持アーム21の底部表面とは、「S」字の形状のような連続した平坦な表面を形成している。この連続した平坦な表面は、嵌め込みスペース24において下側把持アーム22と協働してPCBの縁端部を挟むことによってこれを把持するのに使用される。従って、下側把持アーム22が左方向に(−x方向に)上述のように延長されて光放出構造体1の全体と同じ幅を有する場合、光放出構造体1はPCB等の縁端部を更に強固に把持できる。
この点に関して、図7Aと図7Bを用いて後述するように、光放出構造体1がPCB100の縁端部に装着される際に、下側把持アーム22が、図7Bに示されたように下方に曲げられて開き、それによって、上側把持アーム21を構成要素120の上方に持って行き、構成要素120をクリアランス・スペース23に嵌め込むことが可能になる。従って、下側把持アーム22を下方に曲げて開く上述の作業を作業者の指によって行う際に、下側把持アーム22を開き、上側把持アーム21を構成要素120の上方に持って行き、構成要素120をクリアランス・スペース23に嵌め込むことが可能になるように、下側把持アーム22は、堅過ぎずに、十分に曲げられることが望ましい。この観点から、下側把持アーム22を延長して光放出構造体1の幅全体を持たせる上述の下側把持アーム22の変更は避けた方が望ましい場合もある。
例えば図5Cと図5Dに示されているように、下側把持アーム22は、上側把持アーム21に接続プレート25を介して接続されており、接続プレート25は、下方、及び、光放出構造体1の幅全体に亘って横方向に伸延しており、従って、光ガイド・スペース画定部10にも接続されている。その結果、光放出構造体1がPCB100の縁端部に装着された際に、光放出構造体1は、PCB100の横方向に伸延する縁端部と嵌合する。その理由は、接続プレート25の後部表面が、図6Bと図6Dに示されているように、光放出構造体1の幅全体に亘ってPCB100の縁端部の縁端表面部100aに当接するからである。しかしながら、接続プレート25は、その幅について、単に下側把持アーム22と同じになるまで低減されてもよい。それによって、この目的に必要な材料の量を低減することが可能である。
例えば図5Cと図5Dに示されているように、平面図において「L」字のような形状を有する周辺切除部31が設けられている。周辺切除部31は、光ガイド・スペース画定部10の底部表面部の左側縁端及び後部縁端と、上側把持アーム21の底部表面部の後部縁端とに沿って連続的に伸延している。上側把持アーム21の後底部縁端がこのように切除されている結果として、クリアランス・スペース23内の直方体状部23cの前述の後部壁は取り除かれている。また、図6A〜図7Bから分かるように、作業者は、PCB等の頂部側と周辺切除部31との間に自己の指を挿入することによって、光放出構造体1を容易に取り扱うことができる。
次に、図6A〜図6Dを用いて、光放出構造体1の使用方法を更に詳しく説明する。
例えば、図2における光放出構造体1は、パイロット・ランプとしてセットトップ・ボックス(STB)等において使用可能であり、そのパイロット・ランプは、セットトップ・ボックスにおいて電源がオンにされたか否かを示す。セットトップ・ボックスにおいて電源がオンにされると、セットトップ・ボックス内に組み込まれたPCB100上に装着された光源(例えば、LED)110(図6A参照)がオンにされる。そして、図8Bに示されたように、光が光源110から放たれ、光受入開口11rを通過した後に光ガイド・スペース11内で反射され、光ガイド・スペース11の光放出開口11eから放出される。実際には、光ガイド部材50が、光放出開口11eに装着されており、光放出開口11eから放出された光を伝送する。この目的のために、光ガイド部材50は、例えば、透明なポリカーボネート(PC)から作られている。ユーザ/オペレータは、このように光ガイド部材50を通じて放出された光を見て、セットトップ・ボックスがオンにされている、或いは、待機モード等の状態であることが分かる。接着剤等を用いて光ガイド部材50を光放出開口11eに固定できる。
上述のように、図6A〜図6Dの例では、回路構成要素(キャパシタ等)120が、PCB100上で光源110の近くに装着されている。この構成要素120は、図6Aに示されているように、4つのコーナーを有するベース部120bと、平面図において円形の形状を有する本体部120aとを有している。本体部120aは、クリアランス・スペース23に嵌め込まれる際に、前述の円筒状部23aと切頭円錐状部23bとに嵌め込まれ、ベース部120bは、図5Cと図5Dに示されているような直方体状部23cに嵌め込まれる。
次に、図7Aと図7Bを用いて、PCB100に対する光放出構造体1の装着方法を詳しく説明する。
上側把持アーム21と下側把持アーム22との間の嵌め込みスペース24の垂直方向の距離は、PCBの厚さとほぼ同じになるように定めることができる。光放出構造体1は、光放出構造体1の材料、例えば、黒色の、ショアA60の硬度を有するシリコン・ゴムの柔軟特性と弾性特性とによって、PCB100の縁端部に取り付けられる。
図7Aは、光放出構造体1がPCB100の縁端部に取り付けられた状態を例示している。図7Bは、光放出構造体1がPCB100の縁端部に取り付けられようとしている状態を例示している。
図7Bに示されているように、柔軟特性と弾性特性とを利用して、作業者の指で下側把持アーム22を下方に開いて嵌め込みスペース24を広げることによって、クリアランス・スペース23が構成要素120の真上に在り、且つ、このように開かれた下側把持アーム22がPCB100の縁端部の縁端表面部100aの所に在るような位置に上側把持アーム21を持って行くことが可能になる。次に、作業者は、上側把持アーム21を下げることによって、構成要素120をクリアランス・スペース23に嵌め込むことができる。その後に、作業者は自己の指を下側把持アーム22から離すことによって、下側把持アーム22が、弾性特性により自ら上方に移動して元の位置に戻り、図7Aに示されているように、PCB100の縁端部の底部側に当接する。このようにして、光放出構造体1は、PCB100に適切に装着される。
このように光放出構造体1が図7Aに示されているようにPCB100の縁端部に装着されると、上側把持アーム21と光ガイド・スペース画定部10との底部の前述の「S」字形状の連続した平坦な表面と、下側把持アーム22と接続プレート25との内側表面部とが、光放出構造体1の材料の柔軟特性と弾性特性とにより、PCB100の縁端部の頂部側及び底部側と縁端表面部100aとに当接する、即ち、接触する。その結果、光放出構造体1とPCB100との間における光の漏洩は、効果的に回避できる。
光放出構造体1がこのように装着されたPCB100をセットトップ・ボックスのハウジング内に組み込む際には、PCB100をハウジング内で任意の方向に組み込むことができる。その理由は、光放出構造体1が上述のように自ら良好な光漏洩防止能力を有するので、図1A〜図1Dを用いて前述した遮光室1610のような部材が必要ないからである。従って、このように装着された光放出構造体1を有するPCB100は、ハウジング内で任意の方向に組み込むことができる。
次に、図8Aと図8Bを用いて光ガイド・スペース11を更に詳しく説明する。
前述のように、光ガイド・スペース11は、図8Aと図8Bに示されているような、該光ガイド・スペース11の頂部表面部11a、斜め表面部11b、底部表面部11c及び(左右の)側部表面部11dを磨く磨き処理によって得られる。このようにそれぞれの表面部11a、11b、11c及び11dを磨くことによって、それぞれの表面部11a、11b、11c及び11dについてミラーライクな表面を得ることができる。
その結果、図8Bに示されているように、光源110から放たれた光が、光受入開口11rを通過した後に斜め表面部11bによって反射され、従って、光の方向が変更され、この反射光は光放出開口11eから放出される。また、光ガイド・スペース11のその他の表面部11a、11c及び11dは、あらゆる散乱光等を反射して、それによって、光透過効率の低下を防止する。
次に、図9Aと図9Bを用いて、上述の光ガイド部材50を装着するための光ガイド装着部12を更に詳しく説明する。
図9Aと図9Bに示されたように、光ガイド装着部12は、光放出開口11eを囲む位置に設けられており、光ガイド・スペース画定部10の前部表面部から突出している。光ガイド装着部12は、光放出構造体1を一体成形処理によって作成する際に、光放出構造体1と同じ材料を用いて一緒に作成できる。また、光ガイド装着部12を光放出構造体1とは別に作成して、接着剤等を用いて光ガイド装着部12を光放出構造体1に装着することも可能である。光放出構造体1と同じ又は光放出構造体1の材料とは異なる柔軟な材料を用いることによって、それ以外の場合に光放出開口11eと光ガイド部材50との間で生じるかもしれない光の漏洩を効果的に防止することが可能である。
次に、図10A〜図10Eを用いて、一体成形処理を更に詳しく説明する。
図10Aは、前部鋳型500、下側鋳型510及び上側鋳型520を示している。説明の便宜上、図10A〜図10Eの各々の図において、2つの状態が並んで示されている。左側の状態は(成形すべき製品に対応する形状を有する)ホール(hole)内にその製品が存在しない状態であり、右側の状態は実際の製品がそのホール内に存在する状態である。更に、図10Aでは、前部鋳型500は、形状が容易に理解され得るようにシースルーで示されている。
図10Aに示されているように、前部鋳型500は、図10Aに示されている光ガイド・スペース11(右側)に対応する(後部側から見た)突起部501(左側)を有する。
図10Dに示されているように、下側鋳型510は、図10Eに示されている光放出構造体1の下側半分(右側)に対応する形状(左側)を有する。例えば、下側鋳型510は、クリアランス・スペース23に対応する突起部511を有する(例えば、図10Dと図10E参照)。
図10Eに示されているように、上側鋳型520は、図10Dに示されている光放出構造体1の上側半分(右側)に対応する形状(左側)を有する。例えば、上側鋳型520は、光ガイド・スペース画定部10の頂部の部分に対応するホール521(図10E参照)を有する。
以上、光放出構造体を具体的な実施形態によって説明した。しかしながら、本開示は、この実施形態には限定されず、請求された開示事項の範囲内で変更及び置換を行うことができる。

Claims (11)

  1. 光受入開口と光放出開口とを有する光ガイド・スペースを画定するように構成された光ガイド・スペース画定部であって、前記光ガイド・スペースが、回路基板上に設けられた光源から放出された光を前記受入開口を通じて受け入れて、導入された光を前記放出開口を通じて放射されるように導くように構成されている、前記光ガイド・スペース画定部と、
    前記回路基板を把持する把持部と、
    を備えており、
    少なくとも、前記回路基板に当接する前記光ガイド・スペース画定部の一部分と、前記回路基板に当接する前記把持部の一部分とは柔軟な材料から作られている、光放出構造体。
  2. 前記光ガイド・スペースの内側壁が磨かれて鏡面状の表面を有している、請求項1に記載の光放出構造体。
  3. 前記光ガイド・スペース画定部が、前記光放出開口を囲む光放出開口囲み部分から突出して光ガイドが装着されるように構成された光ガイド装着部を有しており、該光ガイド装着部が、前記光ガイドが装着されている位置での光の漏洩を防止するように構成されている、請求項1又は2に記載の光放出構造体。
  4. 前記光ガイド・スペース画定部と前記把持部とが一体成形処理によって一緒に作成される、請求項1から3のいずれか1項に記載の光放出構造体。
  5. 前記把持部は前記回路基板を把持する把持アームを有するように構成されており、
    前記把持アームの少なくとも1つが、更に、前記光放出構造体を前記回路基板に対して位置決めするために、前記回路基板上に装着された構成要素が嵌め込まれる位置決めスペースを画定するように構成されている、請求項1から4のいずれか1項に記載の光放出構造体。
  6. 前記把持アームが前記回路基板を把持し始める際に、前記把持アームの少なくとも1つが曲げられて、前記把持アームのそれぞれの伸延した端部同士の間の距離が増大され、それによって、前記回路基板上に装着された前記構成要素が前記位置決めスペースに嵌め込まれようとしている間に、前記把持アーム同士の間に前記回路基板の縁端部を挿入することが可能になるように、前記把持アームの少なくとも1つが弾性材料から作られている、請求項5に記載の光放出構造体。
  7. 前記柔軟な材料は柔軟性ゴムあるいは熱可塑性エラストマである、請求項1から6のいずれか1項に記載の光放出構造体。
  8. 前記柔軟な材料はシリコーン・ゴムである、請求項7に記載の光放出構造体。
  9. 請求項1からのいずれか1項に記載の光放出構造体を備えた装置。
  10. 前記装置は電子装置である、請求項9に記載の装置。
  11. 前記電子装置は、セットトップ・ボックス、DVD又はブルーレイ・レコーダ、あるいは、ハードディスク・レコーダである、請求項10に記載の装置。
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