專利名稱：照明構(gòu)造、照明方法以及便攜式計(jì)算機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從平坦的表面對與該表面靠近的方向進(jìn)行照明的照明構(gòu)造，進(jìn)一步詳細(xì)地說，涉及可在采用平板設(shè)計(jì)的便攜式計(jì)算機(jī)的鍵盤燈中使用的照明構(gòu)造。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)I中公開了設(shè)置有照射鍵盤表面的照明裝置(鍵盤燈)的筆記本型個人計(jì)算機(jī)(以下稱筆記本PC)。照明裝置由收納LED的LED座(LEDHolder)實(shí)現(xiàn)。顯示裝置的上緣相對于顯示裝置的表面如房檐狀延伸，通過將照明裝置安裝在該上緣上，來自LED 座的光線可以照射配置在正下方的鍵盤。在近年的便攜式計(jì)算機(jī)中，采用使顯示裝置的周圍的邊緣的表面和顯示裝置的表面存在于同一平面的、所謂的平板設(shè)計(jì)(flat design)方式。在這種情況下，因?yàn)樵陲@示裝置的表面不存在如房檐狀的構(gòu)造物，所以無法采用專利文獻(xiàn)I那樣的構(gòu)造的鍵盤燈。另外， 也考慮了由彈性構(gòu)造支持LED座，與筆記本PC的蓋的開合相對應(yīng)地從機(jī)箱的內(nèi)部凸出或者壓入機(jī)箱內(nèi)部的方法，但是因?yàn)樵黾恿瞬考€數(shù)或者需要在表面開口，所以不理想。專利文獻(xiàn)2公開了由光源和導(dǎo)光板構(gòu)成的光照射裝置。導(dǎo)光板使從光源入射的光線多重反射后，從相對于底面的垂直方向和水平方向之間出射。專利文獻(xiàn)3公開了嵌入壁面來照射地面的照明裝置。該文獻(xiàn)的照明裝置，在從熒光燈放射出的光在楔形的導(dǎo)光體內(nèi)部一邊反復(fù)全反射一邊前進(jìn)時(shí)，在超過臨界角的時(shí)刻逐漸向斜下方出射。另外，在該文獻(xiàn)中記載了出射的光相對于壁面的法線以65度±10度的出射角出射。專利文獻(xiàn)3的方法為了利用反復(fù)全反射需要長的導(dǎo)光體，不適于安裝在顯示器的周邊。另外，不包含可以照射鍵盤的與顯示器靠近的區(qū)域的程度的大出射角(折射角)的光線，因此其原理無法應(yīng)用于鍵盤燈。在想要使專利文獻(xiàn)2中記載的導(dǎo)光板上下翻轉(zhuǎn)以用于鍵盤燈的情況下，導(dǎo)光板需要具有用于在表面F和背面R之間進(jìn)行多重反射的長度，并且因?yàn)椴话梢哉丈滏I盤整體的程度的大出射角的光線，因此基于與專利文獻(xiàn)3相同的理由，不適用于鍵盤燈。專利文獻(xiàn)I日本特開2001-22470號公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特許第3982174號公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開平8-17209號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以使光線從平坦的表面向與表面靠近的方向折射來進(jìn)行照明的照明構(gòu)造。本發(fā)明的目的還在于提供一種可以補(bǔ)償隨入射角變化的透光性面板中的透光率的降低，同時(shí)進(jìn)行照度均勻的照明的照明構(gòu)造。本發(fā)明的目的還在于提供一種適用于便攜式計(jì)算機(jī)的鍵盤燈的照明構(gòu)造。另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種采用了這樣的照明構(gòu)造的便攜式計(jì)算機(jī)、以及利用了這樣的照明構(gòu)造的照明方法。本發(fā)明提供一種從平坦的表面向靠近該表面的方向放射光線的照明構(gòu)造。本發(fā)明的照明構(gòu)造由透光性面板、光源以及導(dǎo)光體構(gòu)成。透光性面板和導(dǎo)光體兩者可以由折射率大致相同的材料形成。透光性面板分別具有平坦的表面和背面。以光軸相對于透光性面板的背面大致成為臨界角的傾斜角來配置光源。導(dǎo)光體被配置在光源和背面之間。另外，光源放射出的光線透過導(dǎo)光體以及透光性面板而折射，向與透光性面板的表面靠近的方向前進(jìn)。在與表面靠近的方向前進(jìn)的光線，在具有與透光性面板垂直的照射面時(shí)，可以對該照射面的與透光性面板靠近的區(qū)域進(jìn)行照明。如果在從入射到透光性面板的光的臨界角到比該臨界角大3度的角度范圍內(nèi)選擇傾斜角，則可以有效利用從成面擴(kuò)展的平坦的放射面放射的光。導(dǎo)光體可以具有光源的光入射的入射面、和配置在與入射面相對的位置的出射面，入射到出射面的光線的一部分以最大折射角折射后入射到透光性面板。以最大折射角從導(dǎo)光體出射的光線，從透光性面板的表面也以大折射角出射。此時(shí)的折射角可以設(shè)為從最大折射角開始60度的范圍。導(dǎo)光體還可以具有與入射面和出射面連接，提供安裝面的平坦的底面；以及反射面，其與入射面和出射面連接，配置在與底面相對的位置，用包含光軸的與底面垂直的平面切斷后的剖面通過曲線形成。反射面可以使從光源直接入射的光進(jìn)行全反射后入射到出射面。關(guān)于出射面，剖面可以通過3次曲線或者圓弧形成。導(dǎo)光體可以構(gòu)成為，沿光源的光軸前進(jìn)的光線入射到出射面的曲線中離背面最近的位置。另外，即使出射面的最近的位置和背面分離也可以，但是為了使透光性面板上的光出射的位置相對于導(dǎo)光體的位置不移動，理想的是兩者接觸。導(dǎo)光體可以具有吸收層，其與底面密接配置，抑制底面中的全反射，吸收入射到那里的光。其結(jié)果，在透光性面板的正面方向(法線方向)幾乎沒有光線前進(jìn)，因此，當(dāng)在鍵盤燈中使用時(shí)，可以使用戶不感到刺眼。 可以在底面上通過絲網(wǎng)印刷涂敷黑色油墨(ink)來形成吸收層。本發(fā)明也可以作為在光線透射透光性面板時(shí)，對隨入射角而變化的透射率的降低進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)進(jìn)行照度均勻的照明的方法來理解。最初，以光軸相對于透光性面板的背面大致成臨界角的傾斜角來配置光源。接著，隨著折射角變小，光線密度降低地，使光源放射出的光線以從最大折射角到預(yù)定范圍內(nèi)的折射角進(jìn)行折射后從導(dǎo)光體出射。最后，使從導(dǎo)光體出射的光線從透光性面板的背面入射后，以從最大折射角到預(yù)定的范圍內(nèi)的折射角折射，并從表面出射。從導(dǎo)光體出射的光線，折射角大的光線群的光線密度變高。并且，在透光性面板中，入射角越大的光線透光率變得越小，因此，照射面的照度兩者被補(bǔ)償而變得均勻。根據(jù)本發(fā)明，提供一種使光線從平坦的表面向與表面靠近的方向折射來進(jìn)行照明的照明構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種能夠?qū)﹄S入射角而變化的透光性面板中的透光率的降低進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)進(jìn)行照度均勻的照明的照明構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種適用于便攜式計(jì)算機(jī)的鍵盤燈的照明構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種采用了這樣的照明構(gòu)造的便攜式計(jì)算機(jī)，以及利用了這樣的照明構(gòu)造的照明方法。


圖1是用于說明應(yīng)用于本實(shí)施方式的照明構(gòu)造的照明組件的圖。圖2是用于說明空氣和壓克力的交界面處的光線的行為的圖。
圖3是按照每個位置表示照射到入射面的平行光線入射到對置面時(shí)的入射角α 的圖。圖4是表示照明組件中的典型的光線的路徑的圖。圖5是用于說明把照明組件安裝在壁上，從壁的開口照射照射面的靠近壁的區(qū)域的第一照明構(gòu)造的剖面圖。圖6是用于說明照明組件的取向特性的圖。圖7是用于說明通過透射性的面板的光線的特性的圖。圖8是用于說明將照明組件配置在壓克力板的后側(cè)，照射照射面的靠近壓克力板的區(qū)域的第二照明構(gòu)造的剖視圖。圖9是用于說明將照明組件配置在壓克力板的后側(cè)，照射照射面的靠近壓克力板的區(qū)域的第二照明構(gòu)造的剖視圖。圖10是用于說明將照明組件應(yīng)用于鍵盤燈的例子的圖。圖11是用于說明遮蓋顯示器機(jī)箱的表面的壓克力板的結(jié)構(gòu)的圖。圖12是用于說明決定光軸的傾斜角的方法的圖。圖13是表示導(dǎo)光體的剖面形狀的另一例的圖。符號說明10照明組件11導(dǎo)光體12導(dǎo)光體的底面13入射面23 光源25吸收層27照明組件的底面50對置面51出射面53反射面100 光軸401,521透明的壓克力板500便攜式計(jì)算機(jī)523 窗口
具體實(shí)施例方式[照明組件]圖I是用于說明應(yīng)用于本實(shí)施方式的照明構(gòu)造的照明組件的圖。圖I(A)是從照明組件10的前斜上方觀察的立體圖，圖I⑶是從上方觀察的平面圖，圖I (C)是在圖I⑶ 的A-A向視圖中，用包含光源23的光軸、在寬度W方向的中心且與底面垂直的平面切斷后的剖視圖。導(dǎo)光體11用與A-A向視圖的剖面平行的平面在任意部位切斷，都形成圖I(C) 的形狀。導(dǎo)光體11在材料中使用光的透射率高的壓克力(PMMA)樹脂，通過壓縮成型或者注塑成型等方法一體成型。導(dǎo)光體11包含入射面13、底面12、對置面50和側(cè)面19、21。入射面13和側(cè)面19、21是與底面12垂直的面。導(dǎo)光體11作為一例做成寬度W為12mm、長度 L為6_、高度H為2. 5_。對置面50的剖面的形狀可以采用3次曲線，或者組合預(yù)定的半徑以及中心角的圓弧，或者進(jìn)一步對其組合直線來形成。在光源23中采用了發(fā)光二極管。光源23的放射面作為一例，構(gòu)成為從直徑2mm的放射面相對于穿過其中心且與放射面垂直的光軸以60度的角度成圓錐狀地放射光線。從光源23放射的光通過入射面13進(jìn)入導(dǎo)光體11。在對置面50中將與入射面13相對的區(qū)域稱為前端部。在對置面50中可以在前端部定義出射面51，在出射面51和入射面13之間定義反射面53。出射面51是光源23放射的光從導(dǎo)光體11出射到空氣中的區(qū)域。從入射面13入射的光在內(nèi)部一次也不進(jìn)行全反射的光線、和僅在反射面53進(jìn)行一次全反射后的光線入射到出射面51。把在導(dǎo)光體11的內(nèi)部一次也不進(jìn)行全反射地入射到對置面50的光線稱為直接光線，把在對置面50進(jìn)行一次或者多次全反射后入射的光線稱為反射光線。以下，將最初的全反射稱為一次全反射，將進(jìn)行了一次全反射后的光線的全反射稱為二次全反射。在直接光線和反射光線中，以不足臨界角的入射角入射到對置面50 的光線透過對置面50后出射到空氣中，以超過臨界角的入射角入射的光線進(jìn)行全反射。因此，如果將出射面51定義為光源23的光出射的導(dǎo)光體的區(qū)域，則其范圍針對入射的各光線而不同。在本說明書中，將光源23放射的任意直接光線或者反射光線出射的位于導(dǎo)光體11的前端部的對置面50的區(qū)域稱為出射面51。在本說明書中，關(guān)于在導(dǎo)光體11 的內(nèi)部發(fā)生的散射光的行為因?yàn)闆]有必要，所以省略說明。在導(dǎo)光體11的底面12上設(shè)置了以與底面12之間不形成空氣層的方式密接配置的吸收層25。吸收層25的底面27相當(dāng)于照明組件10的底面，提供照明組件10的安裝面。 吸收層25由接近壓克力的折射率的材料形成，以使入射光在導(dǎo)光體11的底面12不進(jìn)行全反射。因此，以超過臨界角的入射角入射到底面12的光不進(jìn)行全反射地進(jìn)入到吸收層25。在本實(shí)施方式中，通過在吸收層25中使用黑色系的半透明材料，吸收入射到吸收層25的光，入射光在吸收層25的底面27和空氣或者安裝材料的邊界處進(jìn)行全反射，不入射到對置面50。吸收層25可以通過絲網(wǎng)印刷在導(dǎo)光體11的底面12上涂敷黑色的油墨來形成。但是，如果滿足在底面12和吸收層25之間不隔有空氣層、可以高效地吸收入射光、 以及與壓克力折射率接近這三個條件，則可以由通過黑色的樹脂和透明的樹脂這兩種顏色的材料成型的其它材料或其它方法來形成吸收層25。[折射角和反射角]圖2是用于說明與空氣接觸的壓克力板的內(nèi)部的光線的行為的圖。折射率在壓克力板61中約為I. 5、空氣中為I。在這種情況下，根據(jù)斯內(nèi)爾(Snell)法則，在壓克力板61 和空氣的邊界63處，從壓克力板61的內(nèi)部入射的光線的臨界角0m為42度。圖2 (A)表示使入射角α從O度變化到臨界角0m后的光線入射到邊界板61時(shí)的情形。在入射角α 不足臨界角θπι的期間，入射光線以折射角β (β > α)從壓克力板61出射到空氣中。此時(shí)的入射角α和折射角β的關(guān)系如圖2(C)所示。從圖2(C)可知，直到入射角α為35度左右為止，折射角β與入射角α大致成比例增加，但是從入射角α超過了 35度(折射角與60度對應(yīng))起,相對于入射角增加的比例，折射角β增加的比例增大，隨著接近臨界角Qm，折射角β急劇增大。折射角β在入射角α即將達(dá)到臨界角Θ m之前達(dá)到最大，把此時(shí)的入射角稱為透射最大入射角，把折射角稱為最大折射角。在后面說明的本實(shí)施方式的照明構(gòu)造中，決定光源23的光軸的方向、出射面51的形狀以及反射面53的形狀等，使在出射面51上各入射位置處以35度< α < Θ m的范圍的入射角α入射的光線盡可能變多。圖2(B)表示以超過臨界角0m的入射角α入射的光線在邊界63以反射角Y進(jìn)行全反射的情形。在全反射的情況下，光線以入射角α和反射角Y —致的方式前進(jìn)。[平行光線的相對于對置面的入射角]圖3是在配置了向入射面13的整體放射平行光線的面光源的情況下，針對與底面 12對應(yīng)的對置面50的各位置，表示平行光線入射到對置面50時(shí)的入射角α的圖。在此， 以通過3次曲線形成對置面50的整體的例子進(jìn)行說明。針對對置面50的入射角α隨著在對置面50上的位置遠(yuǎn)尚入射面13而變小，在與從入射面13側(cè)測量的底面12的長度P對應(yīng)的位置達(dá)到臨界角θπ!。然后，隨著進(jìn)一步接近前方，入射角α減小，在相當(dāng)于對置面50 的最前端的底面12的長度L的位置，入射角α變成O。因此，對置面50起到如下作用相對于與底面12平行的光線，到與底面的長度P對應(yīng)的位置為止進(jìn)行全反射，從與長度P到與長度L對應(yīng)的位置為止進(jìn)行透射。因此，相對于與底面12平行的光線的對置面50，從與長度O到與長度P對應(yīng)的位置成為反射面53，從與長度P到與長度L對應(yīng)的位置成為出射面51。在此，以三次曲線為例進(jìn)行了說明，但是在如圖那樣沒有拐點(diǎn)地向外側(cè)膨脹的連續(xù)曲線的情形，臨界角的位置各不相同，但離入射面13的距離和入射角的關(guān)系具有相同的傾向。實(shí)際的光源23并非對入射面13僅放射與光軸平行的光線，而且光源23的放射面比入射面13的面積小，具有以大約60度的圓錐光束狀擴(kuò)散的取向特性，因此，在對置面50的各位置處，光線以各種入射角α入射。[照明組件的光線的路徑]圖4是表示照明組件10中的典型的光線的路徑(光路)的圖。圖4表示圖I的 A-A向視圖的通過光軸100與底面12垂直的剖面。在此，在圖I所示的尺寸的導(dǎo)光體中，以剖面半徑I. 5mm、中心角60度的圓弧形成對置面50的前端部，以半徑9mm、中心角30度的圓弧形成其以外的區(qū)域。光源23從與底面12垂直的放射面向入射面13以60度的幅度放射圓錐束狀的光，在圖中以光線101和光線109表示放射光的上下方向的外延，以位置SI 和位置S3表不光源23的放射面的上下方向的范圍。通過光源的中心位置S2，光線106沿與放射面垂直的光軸100前進(jìn)。調(diào)整入射面 13和光源23的放射面，使得光軸100與底面12平行。另外，設(shè)定光源23的高度方向的位置，使得光線106相對于光線106入射的對置面50上的位置P5的切線131的入射角與臨
界角一致。首先說明從光源的位置SI和位置S3之間放射并入射到對置面的位置P5的直接光線的路徑。在圖4中，作為這種情況下的代表光線，表示了光線105、106、107。從與光源的位置S2相比稍微靠近S3的位置放射并入射到位置P5的直接光線，入射角微微小于臨界角θπ!，進(jìn)行透射，根據(jù)圖2(C)可知，以最大折射角折射后作為光線121出射。出射的光線 121的方向從切線131微微向右進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)。從光源的位置S2和位置S3之間放射并入射到位置P5的直接光線，隨著放射位置靠近位置S3，入射角變小，光線121以位置P5為中心， 向由箭頭A表示的向右旋轉(zhuǎn)的方向出射。從與光源的位置S2相比稍微靠近位置SI的位置放射的直接光線，以接近臨界角的反射角進(jìn)行全反射，入射到底面12。從光源的位置S2和位置SI之間放射并入射到位置 P5的直接光線，隨著放射位置靠近位置SI，入射角變大，反射角也變大，因此入射到與底面 12和對置面50連接的位置P8接近的底面12上的位置。入射到底面12的光線幾乎都被吸收層25吸收，因此在底面27幾乎不發(fā)生全反射。然后，說明從光源的位置SI和位置S3之間放射、與光軸100平行的光線的路徑。 根據(jù)圖3㈧可以類推，從光源的位置SI和位置S2之間放射的與光軸100平行的光線，入射角超過臨界角，所以在位置P4和位置P5之間進(jìn)行一次全反射，然后入射到底面12，或者在對置面50的前端部進(jìn)行二次全反射，然后入射到底面12。在圖4中表示光線104在位置P4進(jìn)行一次全反射，然后入射到底面12的情形。從光源的位置S2和位置S3之間放射的與光軸100平行的光線，入射角變得小于臨界角，因此全部透射。從圖2(C)可知，從與光源的位置S2相比稍稍靠近位置S3的位置放射的與光軸 100平行的光線，以透射最大入射角入射到對置面50后透射，以最大折射角折射。然后，隨著放射位置靠近位置S3，或者隨著入射位置靠近位置P6，入射角以及折射角變小，向遠(yuǎn)離各個入射位置處的切線的方向前進(jìn)。在圖4中表示光線108在位置P6透射，作為光線123 出射的情形。透射光的折射角，根據(jù)在各個入射位置的入射角，從最大折射角到比其小預(yù)定范圍的范圍的折射角為止，根據(jù)各放射位置而連續(xù)變化。接著，說明從光源23放射，入射到對置面的從位置P4到位置P6的范圍以外的位置的代表的直接光線的路徑。照明組件10設(shè)定了光學(xué)的形狀，以使光線101在對置面50 的位置Pl進(jìn)行全反射。因此，從位置Pl到作為對置面50和入射面13連接的位置的位置 PO為止的范圍不起光學(xué)作用。此外，光線109直接入射到底面12，但是在底面12不進(jìn)行全反射，而是由吸收層25吸收。從光源23入射到對置面的位置Pl到P4之間的直接光線，在該例子中全都在對置面50進(jìn)行一次全反射。圖4表示光線101在位置Pl進(jìn)行一次全反射后入射到底面12，光線102在位置P2進(jìn)行一次全反射后入射到位置P7并透射的情形。從位置P7出射的光線 102向從位置P5的切線131向右方向(靠近導(dǎo)光體11的方向)前進(jìn)。光線103在位置P3 進(jìn)行一次全反射，在位置P6和位置P7之間進(jìn)行二次全反射并入射到底面12。如此，在從位置Pl到位置P4之間一次全反射后的反射光線包含入射到位置P6和位置P8之間后透射的光線，但是在對置面50進(jìn)行了一次全反射后的光線中，又在對置面50進(jìn)行二次全反射的光線幾乎全部入射到底面12，不從對置面50出射。從光源23放射，入射到對置面的位置P6和位置P8之間的直接光線，在該例子中， 進(jìn)行一次全反射后入射到底面12或者透射。在位置P6和位置P8之間透射的直接光線如光線102那樣，包含折射到從切線131向左方向旋轉(zhuǎn)的方向(靠近導(dǎo)光體11的方向)的光線。從光源23放射，入射到對置面50的前端部分的直接光線的大多數(shù)，折射角為從最大折射角開始大約60度的范圍，從各個光線的入射位置的大致與切線接近的方向、到相對于切線約30度之間，改變方向后出射。以上，說明了照明組件10的典型的光線的路徑，但是照明組件10的第一特征在于，由位于光軸100上的從位置P5開始到位置P8的曲面形成的區(qū)域，使入射到該區(qū)域的各種各樣的路徑的光線透射后，以從最大折射角到預(yù)定的折射角的范圍為止的折射角折射后進(jìn)行放射。此外，預(yù)定的折射角可以在從60度到45度左右的范圍內(nèi)設(shè)定。第二特征在于， 通過由吸收層25來抑制底面12上的全反射，抑制從反射面53出射的光線。第三特征在于，位于對置面50上的位置Pl和位置P4的范圍的對置面50，使入射到這里的光線進(jìn)行一次全反射，使其一部分光線入射到從位置P5到位置P8的范圍內(nèi)，然后透射。導(dǎo)光體11利用在前端部分形成的、以從最大折射角到60度左右的范圍的折射角使入射光折射的對置面50，成為適用于相對于光軸100對向下的方向或者底面12的方向進(jìn)行照射的構(gòu)造。另外，因?yàn)椴皇抢脤χ妹?0和底面12之間多重全反射，所以導(dǎo)光體的長度L不受光學(xué)制約。因此，在不需要將來自對置面50的一次全反射的光線用于照明的情況下，可以在物理上將長度L縮短到盡可能短的范圍。因此，照明組件10特別是在組裝入小型的電子設(shè)備方面成為比較有優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)。[第一照明構(gòu)造]接著，參照圖5的剖面圖，說明將照明組件10安裝在壁上，照射照射面203的靠近壁的區(qū)域的第一照明構(gòu)造。壁201從照射面203垂直延伸到上方。照明組件10照射的范圍由距離壁的距離L2表示。把位于從壁的位置開始距離L2的范圍的照射面203的區(qū)域稱為要求照射區(qū)域。照明組件10表示與圖4相同的剖面，但是在光源23的光軸100上前進(jìn)的光線106入射的對置面50上的位置Q5是最凸出于壁的表面205的位置，與圖4的位置 P5稍微不同。其理由是，為了有效利用從成面擴(kuò)展的光源23的放射面放射的光線，使光軸100 相對于壁的表面205以傾斜角Θ傾斜，使傾斜角Θ為稍微大于臨界角em(42度)的45 度，關(guān)于這一點(diǎn)，后面參照圖12進(jìn)行說明。在此，傾斜角Θ是相對于壁的表面205的法線的角度。在壁201上，在固定照明組件10的位置形成了開口 202。壁201在位置209稍微向內(nèi)側(cè)傾斜，進(jìn)而與以傾斜角Θ傾斜的安裝部207連接。照明組件10在安裝部207上安裝底面27。在第一照明構(gòu)造中，將照明組件10安裝在壁201上是一個例子，也可以不利用壁201來安裝。因?yàn)榈酌?7和光軸100平行，所以光軸100相對于壁的表面205以傾斜角 Θ傾斜。壁201在位置209稍微向壁的內(nèi)側(cè)方向傾斜，是為了將在導(dǎo)光體11的前端部分形成的出射面出射的光線有效地用于照射面203的照明。此外，使光軸100相對于照射面203傾斜，是為了對從位置Q5處的切線221的方向開始30度左右的范圍的方向內(nèi)存在的照射面203的要求照射區(qū)域照射較多光線。對置面50的前端部的一部分,通過開口 202從壁的表面205稍微向外側(cè)凸出。設(shè)定光源23相對于入射面的位置，以使在光軸100上前進(jìn)的光線106入射的對置面50上的位置Q5，成為對置面中從壁的表面205最向外側(cè)凸出的位置。位置Q5和壁的表面205的間隔LI被設(shè)定為約2_?？梢愿鶕?jù)有效照射區(qū)域的靠近壁201的區(qū)域所要求的照度以及光源的亮度等決定間隔LI。位置Q5處的切線221被設(shè)定為與壁的表面205平行或者與照射面203垂直。在該照明構(gòu)造中，從對置面50上的位置Q5到位置Q8之間成為有效地照射要求照射區(qū)域的出射面。在從對置面50上的位置Q5到位置Q4之間，入射到各個位置中的切線進(jìn)入照射面203中距離L2的范圍的位置的光線的一部分可以照射要求照射區(qū)域。因此，在位置Q4和位置Q5之間，位于Q5的附近的對置面50也成為出射面。從光源23入射到位于出射面的范圍內(nèi)的代表的位置Q5以及Q6的直接光線或者進(jìn)行了一次全反射后的反射光線，可以根據(jù)入射角，相對于切線221或者切線223以從最大折射角開始到大約60度的范圍的折射角出射，來照射要求照射區(qū)域。另外，入射到從位置 Q5到位置Q8的范圍的直接光線或者反射光線，還包含從包括最凸出于出射面的位置Q5所對應(yīng)的切線221的切面向壁的表面205的方向出射的光線225。另外，在圖5中表示了將導(dǎo)光體11和光源23配置在壁201的內(nèi)側(cè)，利用在壁上形成的開口 202把導(dǎo)光體11的一部分配置在壁的表面205的外側(cè)的例子，但是本發(fā)明并不限于這樣的配置方法。例如，可以使用在壁的端部形成的缺口，或者在形成于壁上的凹槽中配置導(dǎo)光體和光源，使導(dǎo)光體的至少一部分區(qū)域凸出于壁的表面來進(jìn)行配置。[照明組件的取向特性]圖6是用于說明圖4所示的照明組件10的取向特性的圖。作為代表例，說明由從光源23的中心位置S2開始到位置S3的范圍的放射面放射，并從對置面50出射的直接光線的路徑。圖6中表示由從位置S2到位置S3的等間隔的放射面上的位置放射的直接光線的光線群251。從光源的位置S2放射并在光軸100上前進(jìn)的光線，從對置面50上的位置 Rl以最大折射角出射，照射照射面231的與壁201最近的位置。入射到位置Rl的光線群251以與各個入射角對應(yīng)的折射角出射后，對作為照射面 231的與壁201接近的區(qū)域，即由從光線251開始到光線253的范圍劃定的區(qū)域進(jìn)行照明。 對置面50上的位置R2對來自光源23的光線群賦予比位置Rl小的入射角。因此，在位置 R2也可以出射從相比于光源的位置S2離位置SI近的位置放射的光線。從光源23放射后入射到位置R2的直接光線的光線群，對照射面231的由從光線255開始到光線257的范圍劃定的區(qū)域進(jìn)行照明。對置面50上的位置R2對來自光源23的光線群賦予比位置R2小的入射角。因此， 也可以在位置R3出射從相比于入射到位置R2的光線更靠近位置SI的位置放射的光線。從光源23放射后入射到位置R3的直接光線的光線群，在該例中，對離壁201最遠(yuǎn)的區(qū)域、即照射面231的由從光線259到光線261劃定的區(qū)域進(jìn)行照明。從位置Rl到位置R3的對置面50，剖面的形狀由圓弧形成，因此對各個位置以不同入射角入射的光線，作為光線的密度在離壁201近的位置變高，隨著遠(yuǎn)離壁201而變低的取向特性的光線出射。因此，在圖5的照明構(gòu)造中，照射面231的照度在離壁201近的位置變高，隨著遠(yuǎn)離壁201而變低。圖5的照明構(gòu)造，在對位于壁201附近的照射面203進(jìn)行照明方面是有效的，但是有時(shí)也需要排除照度不均。照明組件10也可以應(yīng)用于可以排除照射面 203的照度不均的照明構(gòu)造中，因此，以下說明其方法。[第二照明構(gòu)造]圖7㈧是用于說明入射到透明的壓克力板的光線出射時(shí)的情形的圖。壓克力板 301分別具有平坦的入射面303和出射面305。入射光306以入射角α I從空氣中入射到入射面303，成為透射光307從壓克力板301的內(nèi)部透射，成為折射角β 2的出射光309從出射面305出射。入射角α I和折射角β 2相等，在入射角α I超過O度時(shí)，入射光306和出射光309變得平行，當(dāng)入射角為O度時(shí)，入射光306和出射光309在同一直線上前進(jìn)。壓克力的折射率大于空氣的折射率，因此，與入射角的大小無關(guān)地在入射面303
11上不發(fā)生全反射，所有的入射光進(jìn)入壓克力板301中。另外，透射光307入射到出射面305 的入射角總是小于臨界角，因此在出射面305上不發(fā)生全反射。假設(shè)沒有在壓克力板301 的內(nèi)部的光的吸收或散射時(shí)，作為在可視光區(qū)域中的出射光309相對于入射光306的放射發(fā)散度的比例而被賦予的透射率，可以用菲涅爾反射的公式計(jì)算。圖7(B)是表示用菲涅爾反射的公式計(jì)算出的、與入射光306對應(yīng)的出射光309的各入射角α I的透射率的圖。透射率在入射角α I從O度到50度左右為止，幾乎恒定在 92%左右，但是當(dāng)入射角超過60度時(shí)急劇下降，在85度下降到20%左右。這樣的情形意味著，在以較大的入射角的光線照射透明的壓克力板3 OI的表面時(shí)，與其對應(yīng)的較大的折射角β 2的光線從出射面305出射，但是出射光的放射發(fā)散度降低，在靠近出射面305的方向無法確保充分的照度。圖8是用于說明解決了該問題的第二照明構(gòu)造的圖。第二照明構(gòu)造是在圖5中說明的第一照明構(gòu)造中不設(shè)置開口 202，在照明組件10的前面配置了透光性的平坦的壓克力板401的構(gòu)造。壓克力板401與照射面203垂直配置，具有光源23的光線入射的入射面 401a和光線出射的出射面401b。入射面401a和出射面401b都被平坦地形成。壓克力板 401的厚度，在一個例子中可以做成I. 2毫米。作為另一例，可以選擇壓克力板401使其與導(dǎo)光體11折射率相等。光軸100相對于入射面401a以傾斜角Θ傾斜。以在光軸100上前進(jìn)的光線403 從出射面51以接近最大折射角的折射角出射的方式選定傾斜角Θ。入射面401a和對置面 50以在光線403入射的入射面401a上的位置409相接觸的方式進(jìn)行配置。壓克力板401 和導(dǎo)光體11的折射率相等，因此光線403在入射面401a不進(jìn)行折射，在壓克力板401中前進(jìn)，從出射面401b上的位置411以接近最大折射角的折射角出射到空氣中。在位置409以外的部位，導(dǎo)光體11與入射面401a不接觸，因此，從位置409以外的對置面50上的位置出射的光線臨時(shí)在空氣中前進(jìn)后入射到入射面401a。在圖8中表示從光源的位置SI放射的光線407和從光源的位置S3放射的光線405 的路徑。如在圖7(A)中所說明的那樣，入射到入射面401a的光線和從出射面401b出射的光線平行。因此，從位置409入射的光線以外的光線，如圖6中所說明的那樣，在照射面231 的與壁201越近的位置光線的密度越高地出射到空氣中，以與圖6幾乎相同的取向特性從放射面401b放射。從位置409入射的光線403，從比位置409向下下降壓克力板401的厚度的位置411出射，但是，出射光403的方向與直接從對置面50出射到空氣中的情況下的光線的方向相同。因此，從壓克力板401出射的光線的取向特性整體與圖6幾乎相同，可以以從最大折射角到大約60度的范圍的折射角出射，照射要求照射區(qū)域。在此，如果觀察圖7(B)的入射角α I和透射率的關(guān)系，則入射角α I越大，透射率越小。這樣的性質(zhì)，針對通過導(dǎo)光體 11以較大的折射率折射后，進(jìn)而穿過壓克力板401以較大的折射率出射的光線，抵消了照射面203的照度不均，起到使照射面203上的與從壁201的位置離開的距離對應(yīng)的區(qū)域的照度均勻的作用。在圖8中，導(dǎo)光體11的一部分與入射面401b接觸地配置，但是也可以如圖9所示， 導(dǎo)光體11的前端部與入射面401a離開間隔L3來配置。在這種情況下，從對置面50出射的光線全部在空氣中向下側(cè)前進(jìn)，之后入射到入射面401a。導(dǎo)光體11與入射面401a的間隔越大，入射的位置越向下側(cè)，但是從出射面401b出射的光線的取向特性與使兩者接觸的情形大致相同。[照明組件的應(yīng)用例]圖10是表示將照明組件10應(yīng)用于筆記本PC的例子的圖。筆記本PC500，顯示器機(jī)箱501通過鉸鏈503與系統(tǒng)機(jī)箱505結(jié)合,被可開合地支持。顯不器機(jī)箱501收納液晶顯不裝置(IXD)509。在系統(tǒng)機(jī)箱505的表面上安裝了鍵盤507。IXD509的周圍由邊框511a 511d包圍。邊框511a 511d起到掩蓋IXD509和顯示器機(jī)箱501的間隙的作用。顯示器機(jī)箱501的IXD509側(cè)的表面由一塊透明、平坦的壓克力板521 (參照圖11)覆蓋。圖11是覆蓋顯示器機(jī)箱501的表面的壓克力板521的平面圖。壓克力板521是厚度為I. 2毫米的薄板。壓克力板521與邊框511a 511d相當(dāng)?shù)膮^(qū)域，絲網(wǎng)印刷了黑色系的油墨。另外，在邊框511b的中央部設(shè)置一部分未實(shí)施絲網(wǎng)印刷的區(qū)域，形成了窗口 523。窗口 523與圖8、圖9中說明的第二照明構(gòu)造的壓克力板401對應(yīng)。窗口 523的尺寸，作為一例可以做成12毫米X6毫米。在窗口 523的背面，在顯示器機(jī)箱501上安裝照明組件10。 照明組件10也可以安裝在壓克力板401上。照明組件10以光軸相對于針對壓克力板521的背面的法線以傾斜角Θ傾斜的方式被安裝。照明組件10在壓克力板11的背面設(shè)置導(dǎo)光體11，因此，可以滿足使壓克力板 521的表面成為完整平面的設(shè)計(jì)上的要求。并且，在將顯示器機(jī)箱501打開的狀態(tài)下，從照明組件10的出射面51出射的光線可以透過窗口 523來照射鍵盤507。并且，鍵盤507上的照度整體上都均勻。[傾斜角Θ的決定方法]接著，參照圖12說明在第一照明構(gòu)造以及第二照明構(gòu)造中，使光軸100相對于照射面203的傾斜角Θ成為45度，比臨界角大3度的理由。圖12㈧表示將照明組件10用平行于底面且包含光軸的平面切斷后的剖面。切斷包含圖5的切線221的切面231而形成線231。圖12(B)是在圖12(A)的B-B向視圖中，用垂直于底面且包含光軸的平面切斷后的剖面圖。圖12(C)是在圖12(A)的C-C向視圖中，用垂直于底面且包含光線16c的平面切斷后的剖面圖。在圖12(A)中，光線106a、106、106c在同一平面上前進(jìn)，分別入射到與切面 231相切的對置面上的位置Qla、Ql、Qlc。在圖12(C)中，切線231c表示切斷切面231后的狀態(tài)，從切斷圖12(B)的切面231 后的切線221稍微向左方向旋轉(zhuǎn)。即，在對置面上的位置Qlc處，在包含光軸并與底面平行的平面上前進(jìn)的光線106c的入射角Θ c，小于在光軸上前進(jìn)并入射到對置面上的位置Ql的光線106的入射角Θ。在光線106a入射的位置Qla也一樣。在圖12⑶中，切線221相對于法線251的角度與45度的傾斜角Θ對應(yīng)。因此， 在光軸100上前進(jìn)的光線在對置面的位置Ql進(jìn)行一次全反射，因此無法有效地利用。但是， 光源23的放射面在上下方向上具有面積寬度，因此，光線105和光線107相對于光軸100 分別傾斜大約8度左右。因此，如果從放射面的位置S5放射的光線從對置面的位置Ql以最大折射角出射，則從位置S5下側(cè)的位置放射的光線全部從位置Ql出射。與此相對，在光線106c入射到切面231的位置Qlc，光線106c的入射角Θ c比傾斜角Θ約小5度。因此，如果從放射面的位置S6放射的光線從對置面的位置Qlc以最大折射角出射，則從放射面的位置S6的下側(cè)的位置放射的光線全部從位置Qlc出射。與位置Qla對應(yīng)的光線也同樣地出射。因此，入射到與包含位置Qla、Ql、Qlc的切面231相切的對置面的位置的光線中，在入射到在圖12(A)的平面上隔著光軸上的位置Ql的從Xa到Xe的范圍的光線不透射。但是，從位于光軸下方的放射位置放射，然后入射到位置Qla和Xa之間或者位置 Qlc和位置Xe之間的光線透射，因此，從光源全體放射的光線的利用率變高。如此，通過將傾斜角Θ做成45度，特別是與切線221大致平行出射的光線的量變多，可以提高對壁201 附近的區(qū)域進(jìn)行照明的光線的入射效率。并且，可以在從臨界角42度到45度的范圍內(nèi)選擇傾斜角Θ。[導(dǎo)光體的其它例子]圖13是表示導(dǎo)光體的剖面形狀的其它例子的剖面圖。圖13(A) 13(D)都表示在與圖I的A-A向視圖對應(yīng)的位置處的剖面，另外假定在底面上具有吸收層。在圖13(A) 的導(dǎo)光體中，對置面501具有從位置Tl到位置T3的范圍的平面狀的出射面503、和由三次曲線或者預(yù)定的半徑以及中心角的圓弧形成的反射面505。將與光源23的光軸相對的出射面503的傾斜度設(shè)定為，使得在光軸上前進(jìn)的光線 507以臨界角對出射面503的位置T2入射。在這種情況下，從光源的位置SI到S3之間與光軸平行放射出的光線不透射，但是以小于臨界角的角度入射的光線透射。以出射面503 上的入射位置和光源的放射位置來決定折射角，可以獲得從最大折射角到預(yù)定范圍的角度均等分散的折射角的出射光。但是，這種情況下，在反射面505上進(jìn)行一次全反射后入射到出射面503的光線， 在出射面503上進(jìn)行二次全反射后入射到底面509，因此，從光源23放射的光的利用率降低。為了對其進(jìn)行補(bǔ)償，如虛線所示，也可以從位置R2形成與底面509垂直的平面。并且， 當(dāng)以相對于光軸以各種角度傾斜的平面相鄰的方式形成出射面503時(shí)，達(dá)到效率最高的圖 4的形狀。圖13(B)表示將出射面513做成與圖4的出射面相同的形狀，將反射面515形成為平面狀的例子。圖13(C)中，包含出射面的對置面的區(qū)域521與圖4為相同的形狀，與光源接近的區(qū)域523隨著靠近光源而向底面525側(cè)彎曲。區(qū)域523做成為使入射光的入射角以及反射角較大，使一次全反射的光線可以盡量多地入射到出射面。圖13(D)中，在使光軸 537以傾斜角Θ傾斜地安裝了照明組件的情況下，可以使導(dǎo)光體自身不傾斜地安裝。在圖 13(D)中，由相對于光軸以傾斜角Θ相交的平面531、連接平面531和入射面535的區(qū)域 533形成。至此，關(guān)于本發(fā)明，以圖示的特定的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不限于圖示的實(shí)施方式，只要能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的效果，當(dāng)然可以采用目前已知的任意結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種照明構(gòu)造，其從平坦的表面向與該表面靠近的方向放射光線，該照明構(gòu)造的特征在于，具有分別具有平坦的表面和背面的透光性面板；以光軸相對于所述透光性面板的背面大致成臨界角的傾斜角配置的光源；以及在所述光源和所述背面之間配置的導(dǎo)光體，所述光源放射的光線透過所述導(dǎo)光體以及所述透光性面板折射后，對與所述表面靠近的方向進(jìn)行照射。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明構(gòu)造，其特征在于，在從所述臨界角到比所述臨界角大3度的角度的范圍內(nèi)選擇所述傾斜角。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的照明構(gòu)造，其特征在于，從所述透光性面板出射的光線，在從最大折射角開始60度的范圍內(nèi)折射。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的照明結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)光體具有所述光源放射的光線入射的入射面和、在與該入射面相對的位置配置的出射面，入射到所述出射面的光線的一部分以最大折射角折射后入射到所述透光性面板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明構(gòu)造，其特征在于，所述導(dǎo)光體具有與所述入射面和所述出射面連接，提供安裝面的平坦的底面；反射面，其與所述入射面和所述出射面連接，并被配置在與所述底面相對的位置，以包含光軸的與所述底面垂直的平面切斷后的剖面以曲線形成，使從所述光源直接入射的光線全反射后入射到所述出射面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的照明構(gòu)造，其特征在于，所述出射面的剖面以3次曲線或者圓弧形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明構(gòu)造，其特征在于，沿所述光源的光軸前進(jìn)的光線入射到所述出射面中與所述背面最近的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明構(gòu)造，其特征在于，所述最近的位置與所述背面接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求5 8中任一項(xiàng)所述的照明構(gòu)造，其特征在于，具有與所述底面密接配置，抑制在所述底面上的全反射，吸收入射光的吸收層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明構(gòu)造，其特征在于，由通過絲網(wǎng)印刷涂敷在所述底面上的黑色系的油墨形成所述吸收層。
11.一種便攜式計(jì)算機(jī)，其特征在于，具有:收納顯示器的顯示器機(jī)箱；配置在所述顯示器機(jī)箱的表面上的表面面板；在表面上安裝了鍵盤的系統(tǒng)機(jī)箱；以及將所述表面面板的一部分用作所述透光性面板的權(quán)利要求I 10中任一項(xiàng)所述的照明構(gòu)造。
12.一種便攜式計(jì)算機(jī)，其特征在于，具有收納顯示器的顯示器機(jī)箱；具有表面和背面，覆蓋所述顯示器機(jī)箱的表面的透光性面板；安裝了鍵盤的系統(tǒng)機(jī)箱；使光軸相對于所述背面大致成臨界角而配置的光源；以及在所述光源和所述背面之間配置的導(dǎo)光體，當(dāng)將所述顯示器機(jī)箱相對于所述系統(tǒng)機(jī)箱打開到大致直角時(shí)，所述光源放射的光線透過所述導(dǎo)光體以及所述透光性面板后折射，照射所述鍵盤。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的便攜式計(jì)算機(jī)，其特征在于，在除去配置了所述導(dǎo)光體的區(qū)域的所述透光性面板的周圍的區(qū)域，通過絲網(wǎng)印刷涂敷了黑色系的油墨。
14.一種方法，其補(bǔ)償隨入射角變化的透光率的降低，同時(shí)以從透光性面板放射的光線進(jìn)行照度均勻的照明，該方法的特征在于，具有如下步驟配置光源，該光源設(shè)定為使光軸相對于所述透光性面板的背面大致成臨界角；以隨著折射角變小光線密度降低的方式，使所述光源放射的光線以從最大折射角到預(yù)定的范圍的折射角折射后從導(dǎo)光體出射；以及使從所述導(dǎo)光體出射的光線從所述透光性面板的背面入射后，以從所述最大折射角到所述預(yù)定的范圍的折射角折射后，從所述透光性面板的表面出射。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定的范圍的折射角為60度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種照明構(gòu)造、照明方法以及便攜式計(jì)算機(jī)。該照明構(gòu)造適用于便攜式計(jì)算機(jī)的鍵盤燈。照明構(gòu)造由透明的壓克力(acryl)板(401)、光源(23)以及導(dǎo)光體(11)構(gòu)成。壓克力板分別具有平坦的表面(401b)和背面(401a)。以光軸(100)相對于壓克力板的背面幾乎成臨界角的傾斜角θ配置光源。導(dǎo)光體被配置在光源和背面之間。并且，光源放射出的光線通過導(dǎo)光體以及透光性面板折射后，在與表面靠近的方向前進(jìn)，對照射面(203)進(jìn)行照明。
文檔編號F21V8/00GK102588768SQ20111041862
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者土橋守幸, 季剛, 木下秀徳, 溝口文武, 野口弘幸 申請人:聯(lián)想(新加坡)私人有限公司