导光构件及具有该导光构件的电子设备

摘要

本发明适用于光导元件技术领域，公开了一种导光构件及具有该导光构件的电子设备。上述导光构件的一端的端面设置有受光面，另一端的端面上设置有出光面，导光构件用于从受光面接收入射光，并将入射光进行折射或反射后，将入射光从所述出光面射出；受光面呈内凹状且带有锥面，出光面呈内凹状。本发明提供的一种导光构件及具有该导光构件的电子设备，其通过设置内凹且带有锥面的受光面以及内凹的出光面，使用户在较偏的角度也能通过红外遥控器遥控电子设备，电子设备可接收遥控的角度大，解决了现有技术中的难题，使用十分方便。而且大部分红外光都可以射至红外接收头的前端的敏感区域，大大提高了遥控的灵敏度，从而延长了遥控的距离。

说明书

技术领域

本发明属于光导元件技术领域，尤其涉及一种导光构件及具有该导光构件 的电子设备。

背景技术

目前，带有遥控功能的电子设备，例如数字电视机、机顶盒等仪器、设备、 家用电器等，其通过采用导光构件将遥控器发出的红外光传导至红外接收头处。

以数字电视机为例，市场上的电视机100’可视角度越来越大，如图1中的 ∠a为电视机100’的可视角度，其可达到170度甚至更大，如图1中的∠b为 机顶盒可接收遥控的角度，电视机100’的可视角度越来越大，用户可以在更大 的角度方向上远距离看电视，但是机顶盒一般都使用性价比高的红外遥控作为 遥控控制，其遥控角度一般为90度的圆锥角，现有技术中，于红外接收头设置 一导光构件，用于将红外光导向红外接收头，导光构件可将遥控器在一定角度 范围内发射的红外光导向红外接收头，根据红外接收头的特性，存在遥控半光 角度，随着距离的增加，可控角度急剧减小。基于红外接收头最大接收角度限 制，存在红外遥控器控制不了的遥控盲区，并不能满足用户在大角度看电视时 通过遥控器操作的需求。

现有技术中，导光构件呈圆柱状，其一端为受光面，另一端为出光面，受 光面和出光面均为平面状，红外光可由导光构件折射、反射后射向红外接收头。 现有技术中的导光构件，其只能将与机顶盒前面板法线之间较小夹角范围内的 红外光导向红外接收头，此部分红外光可折射、反射至出光面；与机顶盒前面 板法线之间较大夹角范围内的红外光将从导光构件的侧面折射出导光构件，此 部分红外光无法到达红外接收头处，导致机顶盒可接收遥控的角度较小。导光 构件只能接收较小范围内的红外光，入射角度较大的红外光将从导光构件的侧 面折射出导光构件，此部分红外光无法到达红外接收头处，导致机顶盒可接收 遥控的角度较小。用户在大于可接收遥控角度的范围外是无法使用遥控器操作 电视的，给用户的使用带来了不便。另外，与机顶盒前面板法线之间较大夹角 范围内的红外光，其与受光面接触的横界面积小，使遥控距离随着角度的增大 而使遥控距离迅速减短。

而且现有技术中的导光构件，其不能将红外光汇聚，无法增强红外光的强 度，在遥控器的发射功率同等的情况下，可遥控的距离短。

发明内容

本发明提供了一种导光构件及具有该导光构件的电子设备，增加了电子设 备可遥控的角度，便于用户的使用。

本发明的技术方案是：一种导光构件，所述导光构件采用折射率大于1的 透光材料制成，所述导光构件的一端的端面上设置有受光面，所述导光构件的 另一端的端面上设置有出光面，所述导光构件用于从受光面接收入射光，并将 所述入射光进行折射或反射后，将所述入射光从所述出光面射出；所述受光面 呈内凹状且带有锥面，所述出光面呈内凹状。

本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备具有上述的导光构件。

本发明提供的一种导光构件及具有该导光构件的电子设备，其通过设置内 凹且带有锥面的受光面以及内凹的出光面，使用户在较偏的角度也能通过红外 遥控器遥控电子设备，电子设备可接收遥控的角度大，解决了现有技术中的难 题，使用十分方便。而且大部分红外光都可以射至红外接收头的前端的敏感区 域，大大提高了遥控的灵敏度，从而延长了遥控的距离。

附图说明

图1是现有技术中的电视机的可视角度和可遥控角度的平面示意图；

图2是本发明实施例提供的一种导光构件的剖面示意图；

图3是本发明实施例提供的一种设有锥面段的导光构件的平面示意图；

图4是本发明实施例提供的一种设有锥面段的导光构件的平面示意图；

图5是本发明实施例提供的一种设有锥面段的导光构件的平面示意图；

图6是本发明实施例提供的一种设有锥面段的导光构件安装于电子设备上 的局部剖面示意图；

图7是本发明实施例提供的一种受光面上锥面设置为二段的导光构件的平 面示意图；

图8是本发明实施例提供的一种受光面呈倒置的圆台或锥台状的导光构件 的剖面示意图；

图9是本发明实施例提供的一种受光面底部的凸起块呈锥形的导光构件的 剖面示意图；

图10是本发明实施例提供的一种受光面底部的凸起块呈弧形的导光构件 的剖面示意图；

图11是本发明实施例提供的一种设有锥面部的导光构件的剖面示意图；

图12是本发明实施例提供的一种电子设备的局部剖面示意图；

图13是本发明实施例提供的一种的导光构件的平面示意图；

图14是本发明实施例提供的一种的导光构件的平面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种导光构件，可用于带遥控功能的电子设备，如电 视机、电视机顶盒、投影仪等电器或其它仪器设备上，以增大电子设备可遥控 的角度；也可用于带指示灯的电子设备上，以将指示灯的光线折射至面板。

如图2～图6所示，上述导光构件100可采用PMMA(Poly methyl Methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯，也叫亚克力或有机玻璃)、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)或SAN(苯乙烯-丙烯腈共 聚物)等透光且折射率大于1的材料制成(折射率指光在真空中的相速度与光 在介质中的相速度之比值)。本实施例中，将上述导光构件应用于电视机的机 顶盒上，以阐明本发明实施例的有益效果。所述导光构件100的一端的端面上 开设有内凹且带有锥面的受光面101，所述导光构件100的另一端的端面上开 设有内凹的出光面102。导光构件100用于从受光面101接收入射光，并将所 述入射光进行折射或反射后，将所述入射光从所述出光面102射出。所述受光 面101用于接收入射光并使入射光在受光面101上进行折射和/或反射，出光面 102用于将导光构件100内的入射光折射出导光构件100外。本实施例中，导 光构件100呈圆柱状，或者，导光构件100也可以呈片状等合适形状，均属于 本发明的保护范围。受光面101设置于导光构件100的上端，出光面102设置 于导光构件100的下端(需要指出的是，本文所指“上端”和“下端”互为相 对概念，在实际使用过程中，并不一定“上端”朝上，“下端”朝下)，侧壁 105为导光构件100的外周壁。

进一步地，如图3和图4所示，导光构件100上设置有出光面101的一端， 外侧设置有锥面段103，沿导光构件100轴线远离所述受光面101方向，导光 构件100上锥面段103的横截面积逐渐缩小。

受光面101可呈向内凹的锥面状或斜面状等，本实施例中，受光面101呈 锥状。优选地，受光面101中锥面形成的锥角为所述导光构件100的全反射临 界角的两倍，受光面101中锥面的锥角指的受光面101的两个锥面形成的夹角。 光由光密媒质进入光疏媒质时，要离开法线折射，当入射角θ增加到某种情形 时，折射线延表面进行，即折射角为90°，该入射角θ称为全反射临界角。若 入射角大于全反射临界角，则无折射，全部光线均返回光密媒质，此现象称为 全反射。若导光构件100采用透明的PMMA材料，其折射率约为1.49，全反 射临界角为42度，锥面的锥角可设置为全反射临界角的两倍，即84度，受光 面101与前面板之间的夹角为48度。带有锥面的受光面101主要用于将入射角 (本段的入射角指遥控器发出的红外光与机顶盒的前面板法线之间的夹角)小 (例如：遥控器发出的红外光与机顶盒的前面板法线之间的夹角小于受光面 101中锥面的锥角的一半时；仍以锥角为48度为例，受光面101中锥面的锥角 的一半为42度)的红外光射至出光面102，入射角小于42度的红外光主要有 以下几种路径，第一种路径是红外光经受光面101折射后到达出光面102(例 如图3中的红外光a)；第二种路径是红外光经面101折射后经过侧面105反 射到达出光面102(例如图3中的红外光c及图5中的红外光k)；第三种路径 是红外光经受光面101折射后经过锥面段103反射到受光面102(例如图3中 的红外光b及图5中的红外光j、l)；第四种路径是红外光经过受光面101折 射后射向侧壁105，然后反射至锥面段103，并在锥面段103处反射至出光面 102(例如图5中的红外光i)。入射的红外光是直接射向出光面102还是射向 导光构件100的侧壁105或锥面段103，其与受光面101的倾斜夹角、导光构 件100的直径、长度、导光构件100的折射率以及入射点的位置有关。一般来 说，若使用PMMA材料，其全反射临界角约为42度，一般入射角小于42度 的红外光，起主要作用的是受光面101，入射角大于42度时，起主要作用的是 侧壁105和受光面101内侧。与图3至图5中红外光入射方向大致一致但是射 在受光面101不同位置的光线，可以在受光面101上折射及在侧壁105或锥面 段103处反射后射向出光面102。

如图2～图6所示，受光面101接收红外光的横截面积大，红外光与受光 面101接触的横界面积大且具有聚光的功能，即使遥控角度的增大，遥控的距 离也不会缩短。所述导光构件100的另一端的端面上开设有内凹的出光面102， 可使红外光更容易到达接收头200的敏感区，在遥控器发射功率同等的情况下， 利于延长遥控的距离及提高遥控的灵敏度。

当遥控器发射的红外光射向受光面101时，受光面101可以将红外光折射 向锥面段103或折射向出光面102。而于导光构件100侧壁设置锥面段103，其 目的是为了改变射向出光面102边缘的红外光线的方向，以使红外光向红外接 收头200中央的敏感区域处汇聚(本段的入射角指红外光与入射面法线之间的 夹角)。如图3、图4所示，受光面101与前面板法线之间的夹角大于锥面段 103与前面板法线之间的夹角，能使经受光面101折射后到锥面段103的红外 光大部分发生全反射到出光面102。通过设置锥面段103，使红外光向红外接收 头200中央的敏感区域处汇聚，利于提高可遥控的灵敏度和范围。便于用户的 使用，并且红外光损失少，有利于提高遥控的距离。进一步地，也可以通过在 导光构件100的侧面涂设一层不透明的反射涂层，以避免红外光从导光构件100 侧壁折射出。

优选地，如图2和图3所示，所述出光面102呈内凹的球面状或抛物面状 或弧面状或球面状等合适形状。

请继续参考图3～图5，图3～图5中的虚线为红外光的入射、折射及反射 的路径。下面分两种情况说明红外光射向导光构件的情况：第一种情况是遥控 器发出的红外光可直接射向受光面101，由于受光面101呈带锥面的凹状，入 射角(本段中的入射角指遥控器发出的红外光与机顶盒的前面板之间的夹角) 较小(例如，小于42度)的红外光a将直接折射至出光面102处，如图3中红 外光a、b、c及图5中i、j、k、l、的路径所示，这些红外光均可以通过受光面 101及侧壁105或锥面段103折射至出光面102，并且由呈凹状的出光面102 折射至位于出光面102下方的红外接收头200处。

第二种情况，如图4中的红外光d、e、f、g、h，用户位于较偏的角度时 (即：遥控器发出的红外光与机顶盒的前面板法线之间的夹角大于受光面101 中锥面的锥角的一半时)，遥控器发射的红外光d、e、f、g、h与机顶盒的前 面板之间的夹角较小，遥控器发出的红外光d、e、f、g、h无法直接射向内凹 的受光面101，其只能从导光构件100的侧面折射向受光面101内侧，例如入 射的红外光d、e、f、g、h，从导光构件100侧面折射的光线d、e、f、g、h将 到达受光面101的锥面处，红外光发生全反射的现象，全反射的红外光d、e、 f、g、h可向下直达出光面102，或者反射至导光构件100的侧壁105处，再反 射至出光面102，并且由出光面102折射至位于出光面102下方的红外接收头 200处。

下面从理论推导红外光的入射情况：

请参考图13，假设导光构件100使用透明的PMMA(折射率为1.49)材 料，且假设入射到受光面101的左边的入射角为A，通过受光面101折射角为 B，如图13所示；

则有1.49＝sinA/sinB，

同时可以求出PMMA材料的全反射临界角为b′＝arcsin90/1.49得出b′＝42 度，受光面101的锥角取全反射临界角的2倍，即84度；

设通过受光面101后的光在侧壁105上的入射角为C，所以要想在侧壁105 内侧发生全反射则需要C＞b′即是C＞42度。见图13中，有

90-b′＝X+B，

X＝90-C

所以由上式得出C＝B+b′，又因为b′为42度，所以只要B角为正时C恒大于 42度，则可推导出，从受光面101折射至侧壁105的光线均能产生全反射的现 象。

请参考图14，假设从侧边入射的光线的入射角为A，经过侧壁105后折射 角为B，C为受光面101上内侧发射全反射的入射角C。首先证明从侧边射进 来的红外光可以在受光面101内侧上发生全反射。

已知D＝42度，0＜A＜42度，有折射率1.49＝sinA/sinB，

根据图14，C＝90-(180-(D+90+B))，得C＝B+D＝42+B，所以有C＞＝42度，则 在面101内侧一定会发生全反射。B的最大值取决与A的最大，因为0＜A＜42 度，根据1.49＝sinA/sinB可以求出，B最大大概为28度，所以C的范围为42＜C＜70， 可证明从侧边射进来的红外光可以在受光面101内侧上发生全反射。

假设图14中A为最大的入射角(42度)，则最大折射角B可以求出等于30 度，求出外露在面板外面的长度OM(棱长为L:OQ的长度)。

根据上面的推算可以得知角OKN＝B+90＝30+90＝120度，当射入点在M时， ∠OKN＝∠OMQ＝120度，则∠OQM＝180-D-∠OMQ＝180-42-120＝18度。

设L为图14中OQ线的长度，则OM＝L*sin(∠OQM)/sin(∠OQM+D) ＝L*sin18度/sin(18+42)度＝L*0.309/0.866＝0.3568*L；所以建议导光构件100 伸出机顶盒前面板部分的长度设置为0.3568*L(当然这是以PMMA材料为例， 不同折射率，其长度设置不同，但均可根据上述思路得出深处机顶盒前面板部 分的长度)。

综上所述，通过这样的设计，使用户在较偏的角度也能通过红外遥控器遥 控机顶盒，机顶盒可接收遥控的角度大，可达170度以上，甚至可达180度， 解决了现有技术中的难题，用户可以在电视机可视范围内随意通过红外遥控器 遥控电视机，使用十分方便。锥面段103可用于将导光构件100内各个方向的 红外光向出光面102汇聚，大部分红外光都可以射至红外接收头200的前端的 敏感区域，避开了红外接收头200的半光角度外的不灵敏区，大大提高了遥控 的灵敏度，从而延长了遥控的距离。即使垂直于导光构件100的侧壁射入导光 构件100时，红外光可由受光面101反射至出光面102处，从而使遥控的角度 大大增加并使遥控的距离延长。

具体地，如图3和图6所示，导光构件100的侧壁凸设有安装凸缘110， 所述安装凸缘上开设有安装孔111。可采用锁紧件穿设于安装孔111并将导光 构件固定于电子设备的面板400上。另外地，也可以通过其它合适方式，例如 采用粘接、铆接、卡嵌固定等方式将导光构件固定于电子设备上，均属于本发 明的保护范围。

具体地，如图3和图6所示，所述受光面101呈倒置的圆锥状或呈倒置的 棱锥状，锥面可设置有至少一个。如图7所示，受光面101上的锥面也可以设 置为二个或多个，二个或多个锥面可以首尾相接设置，均属于本发明的保护范 围。受光面101的倾斜角度可以根据实际情况确定，其与锥面段103的位置及 角度、导体柱本体100的高度、出光面102位置及尺寸相配合。

或者，如图8所示，所述受光面101呈倒置的圆台状或呈倒置的棱台状或 其它合适的形状，以便于加工，均属于本发明的保护范围。

或者，如图9和图10所示，所述受光面101呈倒置的圆锥状或呈倒置的 棱锥状，且受光面101的底部还设置有凸起块104。优选地，所述凸起块呈弧 形或锥形或其它合适形状，均属于本发明的保护范围。如图7所示，凸起块104 呈锥形。如图8所示，凸起块104呈弧形。

具体地，如图11所示，导光构件100上设置有受光面101一端，其外侧 设置有锥面部106。沿导光构件100轴线远离出光面102的方向，导光构件100 上锥面部106的横截面积逐渐缩小。射向此锥面部106的红外光，其有一部分 入射角(本段的入射角指遥控器发出的红外光与机顶盒的前面板之间的夹角) 较小的红外光将可以直接折射至出光面102上，入射角较大的红外光将折射至 受光面101，再由受光面101反射至出光面102处或锥面段103处，反射至锥 面段103处的红外光可反射至出光面102处，折射或反射至出光面102处的红 外光将由出光面102折射、汇聚至红外接收头200处。

需要指出的是，虽然本发明的多个实施例中以导光构件100采用透明的 PMMA材料，其折射率约为1.49来说明，但本领域的技术人员可知，导光构 件也可采用具有其它折射率的透明材料。

本发明实施例还提供了一种电子设备，电子设备可以是数字电视机、机顶 盒等电器或其它仪器设备。所述电子设备具有上述的导光构件。通过在导光构 件的上端面开设受光面101，以用于将入射角(本段中的入射角指遥控器发出 的红外光与机顶盒的前面板之间的夹角)小的红外光直接折射至出光面102处 以及用于将入射角大的红外光折射或反射至锥面段103处；并于导光构件的外 侧设置可将由受光面101反射而来的红外光反射至出光面102的锥面段103， 折射或反射至出光面102的红外光可折射至受光面101下方的红外接收头200 处。使用户在较偏的角度也能通过红外遥控器遥控电子设备，电子设备可接收 遥控的角度大，可达170度以上，解决了现有技术中的难题，使用十分方便。 而且大部分红外光都可以射至红外接收头200的前端的敏感区域，大大提高了 遥控的灵敏度，从而延长了遥控的距离。

具体地，如图6所示，所述电子设备还包括壳体，所述壳体包括面板400， 所述面板400上开设有通孔401，所述导光构件设置于所述通孔401处，且所 述导光本体开设有受光面101的一端凸出于所述面板400的表面，遥控器发出 的红外光可以通过导光构件100的外侧折射至受光面101的内侧，并由受光面 101的内侧反射至出光面102或锥面段103。大大增大了电子设备可接收遥控的 角度，便于用户的使用。

具体地，所述壳体内设置有红外接收头200，所述红外接收头200设置有 伸入至所述出光面102处的且与所述出光面102形状匹配的凸起部。

或者，如图12所示，也可以在出光面102下方处设置发光指示灯500，发 光指示灯500设置有伸入至所述出光面102处的且与所述出光面102形状匹配 的凸起部根据光路可逆的理论，发光指示灯500所发出的光线可经过导光构件 的折射、反射，可射向较大的范围，其部分光线可从导光构件100凸出于面板 400的侧壁处射出且与面板400平行，具体地，发光指示灯500的光线由发光 面折射至锥面段103或受光面101，折射至锥面段103的光线可产生全反射现 象并将光线反射至受光面101，反射或折射至受光面101的部分光线将产生全 反射的现象，以将部分光线沿平行面板400的方向反射出来，以照亮面板400， 一方面可使面板400与发示灯500的对比度没那么强烈，从而达到防眩目的效 果，另一方面照亮了面板400，便于用户察看面板400上的按键等信息，以满 足操作面板400按键的需求，还美化了面板400，使电子设备美观大方。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。