專利名稱：采用微型自然光收集器的便攜式電腦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直接利用自然光作為光源的便攜式電腦，特別是采用光學(xué)元件進(jìn)行
專門設(shè)計(jì)的微型自然光收集器，將自然光經(jīng)過(guò)匯聚、收集、傳輸?shù)裙鈱W(xué)過(guò)程得到需要的光源，用于便攜式電腦的顯示部件的背景光源。
背景技術(shù)：
自然光是自然界最清潔的能源，人們對(duì)于自然光的認(rèn)識(shí)和利用也在不斷探索中。目前人們熱衷研究的光伏電池或太陽(yáng)能電池是將光能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來(lái)，主要利用的是自然光的熱紅外光譜區(qū)，將光譜中的熱能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，對(duì)于可見(jiàn)光譜沒(méi)有進(jìn)行轉(zhuǎn)化。然后利用儲(chǔ)存的電能去驅(qū)動(dòng)電發(fā)光設(shè)備提供照明或?yàn)槠渌O(shè)備提供電能。單純從自然光—〉電能一〉發(fā)光照明過(guò)程來(lái)看，進(jìn)行照明的這個(gè)需求并沒(méi)有通過(guò)直接利用自然光的可見(jiàn)光，而是利用了自然光的熱紅外光，顯然效率不高。
在很多電子設(shè)備的顯示系統(tǒng)也需要光源，如液晶顯示器，其背光光源是液晶顯示器耗電最多的部件，如果能夠?qū)⒆匀还庵苯右腚娮釉O(shè)備作為發(fā)光光源，將極大減少液晶顯示器的耗電量，從而提高電子設(shè)備如筆記本電腦、便攜式電腦等設(shè)備的電池使用時(shí)間。
在公開(kāi)號(hào)為CN101174027A，
公開(kāi)日期為2008年5月7日的中國(guó)專利申請(qǐng)公布說(shuō)明書公開(kāi)了一種采用自然光收集器設(shè)計(jì)方法，并將自然光收集器獲得的光能傳導(dǎo)到電子系統(tǒng)中，作為電子系統(tǒng)的光源，如作為顯示器的背光光源。但該技術(shù)方案中，為了提高自然光收集器的收集效果，需要增大自然光收集器的光接收面，同時(shí)為了使光線匯聚，需要后準(zhǔn)直為平行光線，匯聚透鏡與準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)需要重合，使自然光收集器的寬度與厚度加大，而且其結(jié)構(gòu)形狀不靈活，顯然不適宜以便攜式電腦設(shè)備移動(dòng)使用的需要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是如何解決自然光收集器的尺寸與厚度問(wèn)題，使其可以應(yīng)用于便攜式電腦中，以達(dá)到既不增加太多的便攜式電腦體積，又能節(jié)省便攜式電腦消耗的能源，提高便攜式電腦的可用性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是-
4以自然光作為光源的自然光收集器，是將自然光經(jīng)過(guò)光學(xué)匯聚、準(zhǔn)直、傳輸過(guò)程 變成可以控制照射區(qū)域的光。為了使自然光收集器在整體上的適合便攜式電腦便攜性的 需求，采用微型透鏡設(shè)計(jì)微型自然光收集器，然后將多個(gè)微型自然光收集器組合成一個(gè) 微型自然光收集器陣列，這樣達(dá)到在相同光學(xué)接收面積下，微型自然光收集器陣列的厚 度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中的自然光收集器。對(duì)于有顯示部件的便攜式電腦而言，可以 將微型自然光收集器陣列嵌入到便攜式電腦外部結(jié)構(gòu)中除了按鍵和顯示屏的其它區(qū)域， 并且可以在多個(gè)區(qū)域分別嵌入微型自然光收集器陣列。為了避免人們正常使用中手握便 攜式電腦時(shí)不遮蓋微型自然光收集器陣列的自然光接收面，最好是將微型自然光收集器 陣列嵌入在便攜式電腦正面顯示屏的四個(gè)邊框區(qū)域內(nèi)，或者嵌入在便攜式電腦的顯示屏 相應(yīng)的側(cè)面區(qū)域。更進(jìn)一步，為了避免自然光的紅外部分光線在便攜式電腦中產(chǎn)生熱效 應(yīng)，最好是在光線進(jìn)入微型自然光收集器陣列之前由紅外光過(guò)濾光學(xué)元件過(guò)濾掉自然光 中的紅外光線。
更進(jìn)一步的描述如下
1. 一種便攜式電腦，包括用于顯示信息的顯示部件，其特征是
在便攜式電腦外部結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)區(qū)域內(nèi)安裝至少一個(gè)微型自然光收集器；
將所述微型自然光收集器收集的自然光通過(guò)光導(dǎo)傳輸?shù)剿鲲@示部件中作為所述 顯示部件的發(fā)光光源。
2. 所述的微型自然光收集器的第一種解決方案是包含至少一個(gè)微型自然光收集部件， 所述微型自然光收集部件包括 一個(gè)采用微型透鏡匯聚自然光的第一光學(xué)元件；
一個(gè)采用微型透鏡準(zhǔn)直第一光學(xué)元件所匯聚的光線的第二光學(xué)元件； 一個(gè)傳輸?shù)诙鈱W(xué)元件所透射光的第三光學(xué)元件；通常為光纖或光纜； 所述第一光學(xué)元件與第二光學(xué)元件并排放置，第三光學(xué)元件與第二光學(xué)元件光學(xué)連
接；
所述第一光學(xué)元件與第二光學(xué)元件的光學(xué)軸線重合，光學(xué)焦點(diǎn)位置重疊，且第一光 學(xué)元件的光學(xué)面大于第二光學(xué)元件的光學(xué)面。
多個(gè)微型自然光收集部件可以組合排列在一起形成多種形狀的微型自然光收集器， 如矩形、圓形、橢圓形等，以適應(yīng)微型自然光收集器在便攜式電腦不同位置區(qū)域嵌入時(shí)的形狀要求。
3. 更進(jìn)一步是第一種微型自然光收集器的解決方案還包含紅外光過(guò)濾第四光學(xué)元件， 自然光進(jìn)入所述第一光學(xué)元件之前先經(jīng)過(guò)所述第四光學(xué)元件過(guò)濾掉自然光中的紅 外光線。
4. 所述的微型自然光收集器的第二種解決方案包含至少一個(gè)微型自然光收集部件，所 述微型自然光收集部件包括-
由多個(gè)微型透鏡制作在一個(gè)光學(xué)平面板上匯聚自然光的第一光學(xué)元件；
由多個(gè)微型透鏡制作在一個(gè)光學(xué)平面板上準(zhǔn)直第一光學(xué)元件所匯聚的光線的第二
光學(xué)元件；
一個(gè)傳輸?shù)诙鈱W(xué)元件所透射光的第三光學(xué)元件；通常為光纖或光纜； 所述第一光學(xué)元件與第二光學(xué)元件并排放置，第三光學(xué)元件與第二光學(xué)元件光學(xué)連
接；
所述第一光學(xué)元件的至少一個(gè)微型透鏡與第二光學(xué)元件的至少一個(gè)微型透鏡的光 學(xué)軸線重合，光學(xué)焦點(diǎn)位置重疊，且第一光學(xué)元件的微型透鏡的光學(xué)面大于第二光 學(xué)元件的微型透鏡的光學(xué)面。
最佳的技術(shù)方案是所述第一光學(xué)元件的微型透鏡數(shù)量與第二光學(xué)元件的微型透鏡 數(shù)量相等，在平面板上排列位置和間距相同，達(dá)到第一光學(xué)元件的每個(gè)微型透鏡與 第二光學(xué)元件對(duì)應(yīng)位置的一個(gè)微型透鏡的光學(xué)軸線重合，光學(xué)焦點(diǎn)位置重疊。
所述第一光學(xué)元件與第二光學(xué)元件的平面板可以做成多種形狀，如矩形、圓形、橢 圓形等，以適應(yīng)微型自然光收集器在便攜式電腦不同位置區(qū)域嵌入時(shí)的形狀要求。
5. 更進(jìn)一步是第二種微型自然光收集器的還包含紅外光過(guò)濾第四光學(xué)元件，自然光進(jìn) 入所述第一光學(xué)元件之前先經(jīng)過(guò)所述第四光學(xué)元件過(guò)濾掉自然光中的紅外光線。
6. 根便攜式電腦外部結(jié)構(gòu)的非鍵盤區(qū)和非顯示屏區(qū)都可以嵌入微型自然光收集器，但 為了避免手握便攜式電腦時(shí)遮擋自然光進(jìn)入微型自然光收集器，優(yōu)選的是在顯示部 件的顯示屏正面的邊框區(qū)域或便攜式電腦的側(cè)面區(qū)域?？梢愿鶕?jù)這些區(qū)域的形狀特 征安裝一個(gè)或多個(gè)微型自然光收集器。
7. 為了使便攜式電腦在各種光照環(huán)境下使用，在沒(méi)有自然光時(shí)，還應(yīng)該使用便攜式電 腦的電驅(qū)動(dòng)發(fā)光光源進(jìn)行工作， 一種解決方案是在上述的解決方案中還包含原有的電驅(qū)動(dòng)發(fā)光光源和手動(dòng)調(diào)節(jié)部件，所述手動(dòng)調(diào)節(jié)部件與便攜式電腦的處理器連接， 當(dāng)自然光充足時(shí)，以微型自然光收集器的光為主要光源；當(dāng)自然光暗淡時(shí)，以原有 的電驅(qū)動(dòng)發(fā)光光源為主要光源，由操作者通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)部件進(jìn)行控制。
8. 為了使便攜式電腦在各種光照環(huán)境下使用，在沒(méi)有自然光時(shí)，還應(yīng)該使用便攜式電 腦的電驅(qū)動(dòng)發(fā)光光源進(jìn)行工作，另一種解決方案是還包含原有的電驅(qū)動(dòng)發(fā)光光源和 自動(dòng)感光調(diào)節(jié)部件，所述自動(dòng)感光調(diào)節(jié)部件與便攜式電腦的處理器連接，當(dāng)自然光 充足時(shí)，以微型自然光收集器的光為主要光源；當(dāng)自然光暗淡時(shí)，以原有的電驅(qū)動(dòng) 發(fā)光光源為主要光源，由自動(dòng)感光調(diào)節(jié)部件根據(jù)自然光的亮度進(jìn)行自動(dòng)控制。
9. 更進(jìn)一步，上述微型自然光收集器通過(guò)活動(dòng)連接方式安裝在所述便攜式電腦外部結(jié) 構(gòu)中，使微型自然光收集器的接收自然光的光學(xué)面角度可以調(diào)節(jié)?；顒?dòng)聯(lián)結(jié)方式如 鉸連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸承連接等。
上述過(guò)濾掉紅外光線的紅外光過(guò)濾第四光學(xué)元件；典型的是太陽(yáng)膜，在汽車裝飾、 房屋裝飾的窗戶上經(jīng)常使用的一種光學(xué)膜，能夠使自然光中的具有熱性能的紅外光被太 陽(yáng)膜反射，而使大部分的可見(jiàn)光透射的光學(xué)膜。經(jīng)過(guò)該光學(xué)元件的處理，可以過(guò)濾自然 光中的紅外光譜，減少自然光在光收集器上匯聚時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)。在3M公司的產(chǎn)品中 也有該種光學(xué)隔熱膜，如3M的晶銳膜(3MCystalline)，隔熱效果較好，可以過(guò)濾90% 以上的熱紅外光譜的光線能量。
本發(fā)明的有益效果是由于所采用微型自然光收集器，可以實(shí)現(xiàn)相同光學(xué)面尺寸較 小的厚度，同時(shí)可以把微型自然光收集器設(shè)計(jì)成各種形狀，以適應(yīng)在便攜式電腦不同結(jié) 構(gòu)區(qū)域的嵌入，真正實(shí)現(xiàn)將自然光引入便攜式電腦，節(jié)省便攜式電腦的電能消耗，延長(zhǎng) 便攜式電腦的可用時(shí)間。而且通過(guò)與便攜式電腦的原有電驅(qū)動(dòng)光源系統(tǒng)進(jìn)行有效整合， 保證便攜式電腦白天節(jié)能、夜間利用電能仍可使用的綜合能效系統(tǒng)。


圖1是采用微型凸透鏡組合光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)微型自然光收集部件的一種實(shí)現(xiàn)的示意圖。
圖2是微型自然光收集器的一種實(shí)現(xiàn)方案的示意框圖。
圖3是微型自然光收集器的另一種實(shí)現(xiàn)方案的示意框圖。
圖4是多層結(jié)構(gòu)的微型自然光收集器的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是將微型自然光收集器嵌入到便攜式電腦正面顯示屏的四個(gè)邊框上的示意圖。
圖6是將微型自然光收集器嵌入到便攜式電腦顯示屏的背面上的示意圖。
圖7是包含將微型自然光收集器通過(guò)活動(dòng)聯(lián)結(jié)方式安裝在便攜式電腦上的實(shí)現(xiàn)原 理示意圖。
圖8是采用微型自然光收集器提供光源與便攜式電腦內(nèi)部原有光源整合的實(shí)現(xiàn)原 理示意圖。
圖9是采用微型自然光收集器提供光源與便攜式電腦內(nèi)部原有光源整合的另一個(gè) 實(shí)現(xiàn)原理示意圖。
具體實(shí)施方式
-
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是采用微型凸透鏡組合光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)微型自然光收集部件的一種實(shí)現(xiàn)的示意 圖，自然光102照射到凸透鏡101上，由于太陽(yáng)光等自然光距離地球很遠(yuǎn)，可以把太陽(yáng) 光看成是平行光線，根據(jù)光學(xué)原理，平行光線經(jīng)過(guò)凸透鏡101折射后匯聚到凸透鏡101 的焦點(diǎn)106 (單倍焦距位置處)處，然后再使用一個(gè)光學(xué)面遠(yuǎn)小于凸透鏡101的另一個(gè) 凸透鏡103接收匯聚的光，為了使經(jīng)過(guò)凸透鏡103的光線成為匯聚的平行光107，需要 將凸透鏡103的焦點(diǎn)與凸透鏡101的凸透鏡焦點(diǎn)重合，光學(xué)軸線重合，如圖中的焦點(diǎn) 106處。然后將從凸透鏡103射出的平行光107導(dǎo)入一束光纖或光纜104中進(jìn)行傳輸， 由于入射光線為平行光線，直射入光導(dǎo)傳輸?shù)墓饫w或光纜104中，可以保證在光纖或光 纜104中的管壁上實(shí)現(xiàn)完全全反射，提高傳輸效率，同時(shí)從光纖或光纜104射出的光線 105就是經(jīng)過(guò)匯聚收集和傳輸?shù)玫降囊皇吡炼裙?。凸透鏡103的焦距、光學(xué)面大小與 凸透鏡101的焦距、光學(xué)面大小選擇滿足如下條件
凸透鏡103和凸透鏡101都采用圓形凸透鏡； 凸透鏡103和凸透鏡101光學(xué)軸線重合；
設(shè)定凸透鏡101的焦距為fl，光學(xué)面大小用凸透鏡的直徑來(lái)標(biāo)記dl;
設(shè)定凸透鏡103的焦距為f2，光學(xué)面大小用凸透鏡的直徑來(lái)標(biāo)記d2;
滿足關(guān)系式為
dl:fl=d2:f2，或
8dl承f2 = d2承fl 且dl〉d2。
實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，dl越大，接收自然光的照射面越大，匯聚的太陽(yáng)光也就越多，同時(shí) 價(jià)格會(huì)越高。d2的大小與進(jìn)行光導(dǎo)傳輸?shù)墓饫w或光纜104的有效傳輸截面相關(guān)。選擇 時(shí)保證經(jīng)過(guò)凸透鏡103折射射出的光線全部射入光纖或光纜104內(nèi)的光導(dǎo)元件中。由于 光纖具有可彎曲、光導(dǎo)傳輸效率高的特點(diǎn)， 一種實(shí)現(xiàn)方案是采用多根光纖形成的光纖電 纜進(jìn)行傳輸，可以在傳輸過(guò)程中使光纖線纜按需要的角度和形狀布線，有利于光的傳 輸。為了使微型自然光收集部件的厚度減小，凸透鏡103和凸透鏡101的直徑和焦距都 要小。采用多個(gè)微型自然光收集部件并排形成陣列可以增大光學(xué)接收面尺寸而不增加厚 度。
制造多個(gè)微型自然光收集部件并排形成的陣列，有多種形式， 一種是將用于匯聚
光線的多個(gè)微型透鏡按一定間隔制造在第一個(gè)光學(xué)平面板上，并使第一個(gè)光學(xué)平面板上
的微型透鏡的焦距基本相等，同時(shí)將用于準(zhǔn)直光線的多個(gè)微型透鏡按相同降格制造在第
二個(gè)光學(xué)平面上，并使第二個(gè)光學(xué)平面板上的微型透鏡的焦距基本相等，然后將第一個(gè) 光學(xué)平面板與第二個(gè)光學(xué)平面板疊層在一起，使第一個(gè)光學(xué)平面板與第二個(gè)光學(xué)平面板
的間距等于第一個(gè)光學(xué)平面板上的微型透鏡的焦距加上第二個(gè)光學(xué)平面板上的微型透 鏡的焦距，而且使第一個(gè)光學(xué)平面板的微型透鏡與第二個(gè)光學(xué)平面板對(duì)應(yīng)位置的微型透 鏡光學(xué)軸線重合。參見(jiàn)圖2，第一個(gè)光學(xué)平面板200上制作了兩個(gè)微型透鏡第一微型 透鏡201、第二微型透鏡204;第二個(gè)光學(xué)平面板205上制作了兩個(gè)微型透鏡第三微 型透鏡202、第四微型透鏡206;其中第一微型透鏡201和第二微型透鏡204的焦距相 等，第三微型透鏡202和第四微型透鏡206的焦距相等；第一微型透鏡201與第三微型 透鏡202的光學(xué)軸線重合，第二微型透鏡204與第四微型透鏡206的光學(xué)軸線重合。第 一個(gè)光學(xué)平面板200與第二個(gè)光學(xué)平面板205的間距等于第一微型透鏡201的焦距加上 第三微型透鏡202的焦距。通過(guò)第三微型透鏡202準(zhǔn)直的平行光線通過(guò)光纖203傳送到 光纜208中，通過(guò)第四微型透鏡206準(zhǔn)直的平行光線通過(guò)光纖207也傳送到光纜208 中。
另一種制造多個(gè)微型自然光收集部件并排形成的陣列方式，單獨(dú)制造具有相同規(guī) 格的每個(gè)獨(dú)立的微型自然光收集部件，然后通過(guò)透明粘合劑粘結(jié)在一起形成微型自然光 收集部件的陣列。每個(gè)獨(dú)立的微型自然光收集部件包含匯聚光線的透鏡和準(zhǔn)直光線的透鏡，并使匯聚光線的透鏡的焦點(diǎn)和準(zhǔn)直光線的透鏡的焦點(diǎn)重合，匯聚光線的透鏡和準(zhǔn)直 光線的透鏡光學(xué)軸線重合。參見(jiàn)圖3，第一微型自然光收集部件300由匯聚自然光線的 第一微型透鏡301、準(zhǔn)直光線的第二微型透鏡302和光纖303構(gòu)成，第一微型透鏡301 與準(zhǔn)直光線的第二微型透鏡302的光學(xué)軸線重合、焦點(diǎn)重合；第二微型自然光收集部件 305由匯聚自然光線的第三微型透鏡304、準(zhǔn)直光線的第四二微型透鏡306和光纖307 構(gòu)成，第三微型透鏡304與準(zhǔn)直光線的第四微型透鏡306的光學(xué)軸線重合、焦點(diǎn)重合； 第一微型自然光收集部件300與第二微型自然光收集部件305并排放置組成自然光收集 部件陣列。光纖303與光纖307將光線匯聚到電纜308中。
圖4是多層結(jié)構(gòu)的微型自然光收集器的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)示意圖。第一層401是在 光學(xué)面板上制造了多個(gè)匯聚自然光的透鏡402，第二層403是在光學(xué)面板上制造了多個(gè) 準(zhǔn)直光線的透鏡404，第三層405是由多個(gè)帶光纖接口 406形成光纖面板。實(shí)際制造中， 第一層401上的透鏡402的數(shù)量、間距與第二層403上的透鏡404的數(shù)量、間距相同， 且與第三層405的光纖接口 406的數(shù)量、間距相同。三層疊合時(shí)，使第一層401的透鏡 402與第二層403上對(duì)應(yīng)的透鏡404光學(xué)軸線重合，并使第一層401與第二層403之間 間距控制在透鏡402的焦點(diǎn)與透鏡404的焦點(diǎn)重合；第三層405上的光纖接口 406與第 二層403上對(duì)應(yīng)的透鏡404光學(xué)軸線重合，使光線能夠從透鏡404傳遞到光纖中。第三 層的光線通過(guò)光纖匯聚到光纜407中。為了減少自然光中的紅外光的熱效應(yīng)對(duì)于便攜式 電腦的影響，在第一層401的外表面增加一層紅外光過(guò)濾薄膜(在圖中沒(méi)有畫出)，經(jīng) 過(guò)紅外光過(guò)濾薄膜過(guò)濾掉大部分具有熱效應(yīng)的熱紅外光，減少后面光學(xué)元件的溫度變 化，可以采用3M的晶銳膜(3MCystalline)。
由于目前便攜式電腦的光源通常是由便攜式電腦內(nèi)部的電發(fā)光光源提供，為了使 便攜式電腦在自然光充足條件下使用自然光作為光源，在自然光不夠時(shí)使用內(nèi)部電發(fā)光 光源作為光源，需要將兩種光源通過(guò)光學(xué)方式進(jìn)行整合。圖8是采用自然光收集器提供 光源與便攜式電腦內(nèi)部原有光源整合的實(shí)現(xiàn)原理示意圖。在該實(shí)現(xiàn)實(shí)例中，來(lái)自上述自 然光收集器的光線可以經(jīng)過(guò)光纖或光纜傳輸引入便攜式電腦內(nèi)部作為自然光光源的光 線701以45度入射角照射到由光學(xué)全反射面構(gòu)成的反射壁702上，經(jīng)過(guò)反射，以135 度出射角射出照射到用于光線混合的凸透鏡706上，由凸透鏡706的折射輸出光707; 同時(shí)來(lái)自便攜式電腦內(nèi)部電發(fā)光光源705的光線經(jīng)過(guò)全反射光學(xué)曲面704的反射成為一 束準(zhǔn)直光線以45度入射角照射到由光學(xué)全反射面構(gòu)成的反射壁703上，經(jīng)過(guò)反射，以135度出射角射出照射到用于光線混合的凸透鏡706上，由凸透鏡706的折射輸出光 707。經(jīng)過(guò)這樣的光學(xué)處理，兩種光源的光混合成為一束光線作為便攜式電腦內(nèi)部的光 源。當(dāng)自然光充足時(shí)，可以關(guān)閉便攜式電腦內(nèi)部電發(fā)光光源705，仍然保證便攜式電腦 的工作，極大地降低了能源消耗。在自然光不充足時(shí)，如夜間，可以開(kāi)啟便攜式電腦內(nèi) 部電發(fā)光光源705，保證便攜式電腦繼續(xù)按原來(lái)的方式運(yùn)行。當(dāng)全反射光學(xué)曲面704為 拋物曲面時(shí)，通常便攜式電腦內(nèi)部電發(fā)光光源705位于全反射光學(xué)曲面704的光學(xué)焦點(diǎn) 處以獲得最大光學(xué)反射效果。
專利號(hào)為97193360. X題為"LCD投影器用的偏振照明系統(tǒng)"的專利公開(kāi)文件披露 了將多種光源匯聚為單一光源的方法，該專利申請(qǐng)已經(jīng)"公布后撤回"，作為公知技術(shù)， 其公開(kāi)的"將兩束準(zhǔn)直光束從空間進(jìn)行積分的物品"方案作為本文進(jìn)行兩束光匯聚為一 束光的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行引用。圖9是采用自然光收集器提供光源與便攜式電腦內(nèi)部原有光 源整合的另一個(gè)實(shí)現(xiàn)原理示意圖。在這個(gè)實(shí)現(xiàn)當(dāng)中，采用引用專利申請(qǐng)公告中所述的空 間積分器元件把采用自然光收集器提供光源與便攜式電腦內(nèi)部原有光源整合形成一個(gè) 單一光源。來(lái)自上述自然光收集器的光線可以經(jīng)過(guò)光纖或光纜傳輸引入便攜式電腦內(nèi)部 作為自然光光源的光線701射入空間積分器元件801，同時(shí)便攜式電腦內(nèi)部原有光源705 的光線經(jīng)過(guò)全反射光學(xué)曲面704的反射成為一束準(zhǔn)直光線射入空間積分器元件801，然 后經(jīng)過(guò)正圓柱形菲涅耳透鏡804和負(fù)的圓柱形透鏡802變成混合的準(zhǔn)直光源作為便攜式 電腦的光源803。經(jīng)過(guò)這樣的光學(xué)處理，兩種光源的光混合成為一束光線作為便攜式電 腦內(nèi)部的光源。當(dāng)自然光充足時(shí)，可以關(guān)閉便攜式電腦內(nèi)部電發(fā)光光源705，仍然保證 便攜式電腦的工作，極大地降低了能源消耗。在自然光不充足時(shí)，如夜間，可以開(kāi)啟便 攜式電腦內(nèi)部電發(fā)光光源705，保證便攜式電腦繼續(xù)按原來(lái)的方式運(yùn)行。當(dāng)全反射光學(xué) 曲面704為拋物曲面時(shí)，通常便攜式電腦內(nèi)部電發(fā)光光源705位于全反射光學(xué)曲面704 的光學(xué)焦點(diǎn)處以獲得最大光學(xué)反射效果。
圖5是將微型自然光收集器嵌入到便攜式電腦正面顯示屏的四個(gè)邊框上的示意 圖。圖中便攜式電腦外部結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)主要部分是顯示屏區(qū)域500和按鍵區(qū)域505，在 便攜式電腦正面顯示屏的四個(gè)邊框上分別嵌入第一微型自然光收集器501、第二微型自 然光收集器502、第三微型自然光收集器503、第四微型自然光收集器504。由于微型 自然光收集器可以制成各種形狀，因而可以根據(jù)各種便攜式電腦的外部結(jié)構(gòu)來(lái)確定嵌入 微型自然光收集器的數(shù)量和形狀。圖6是將微型自然光收集器嵌入到便攜式電腦顯示屏的背面上的示意圖。圖中便 攜式電腦外部結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)主要部分是顯示屏區(qū)域600和按鍵區(qū)域605,在便攜式電腦 背面嵌入微型自然光收集器601。由于微型自然光收集器可以制成各種形狀，因而可以 根據(jù)各種便攜式電腦的外部結(jié)構(gòu)來(lái)確定嵌入微型自然光收集器的數(shù)量和形狀。
為了能夠提高微型自然光收集器接收自然光的效率，可以將微型自然光收集器制 造成獨(dú)立的部件，通過(guò)活動(dòng)連接方式與便攜式電腦連接。如圖7，便攜式電腦包含鍵盤 輸入?yún)^(qū)域905和顯示部件區(qū)域900，在顯示部件區(qū)域的顯示屏正面邊框中嵌入了第一微 型自然光收集器901、第二微型自然光收集器902、第三微型自然光收集器903、第四 微型自然光收集器904,更進(jìn)一步的是將微型自然光收集器906以活動(dòng)連接方式與顯示 部件區(qū)域900連接，如軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接部件(圖中未畫出連接部件)，通過(guò)連接部件的轉(zhuǎn) 動(dòng)可以調(diào)節(jié)自然光收集器906接收自然光的角度，實(shí)現(xiàn)最佳的光學(xué)接收效果。在自然光 收集器906中包含自然光收集部件907。
權(quán)利要求1. 一種便攜式電腦，包括用于顯示信息的顯示部件，其特征是在便攜式電腦外部結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)區(qū)域內(nèi)安裝至少一個(gè)微型自然光收集器；將所述微型自然光收集器收集的自然光通過(guò)光導(dǎo)傳輸?shù)剿鲲@示部件中作為所述顯示部件的發(fā)光光源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電腦，其特征是所述的微型自然光收集器包含至少一 個(gè)微型自然光收集部件，所述微型自然光收集部件包括一個(gè)采用微型透鏡匯聚自然光的第一光學(xué)元件；一個(gè)采用微型透鏡準(zhǔn)直第一光學(xué)元件所匯聚的光線的第二光學(xué)元件； 一個(gè)傳輸?shù)诙鈱W(xué)元件所透射光的第三光學(xué)元件；所述第一光學(xué)元件與第二光學(xué)元件并排放置，第三光學(xué)元件與第二光學(xué)元件光學(xué)連接；所述第一光學(xué)元件與第二光學(xué)元件的光學(xué)軸線重合，光學(xué)焦點(diǎn)位置重疊，且第一光 學(xué)元件的光學(xué)面大于第二光學(xué)元件的光學(xué)面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式電腦，其特征是還包含紅外光過(guò)濾第四光學(xué)元件，自 然光進(jìn)入所述第一光學(xué)元件之前先經(jīng)過(guò)所述第四光學(xué)元件過(guò)濾掉自然光中的紅外 光線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的便攜式電腦，其特征是所述的微型自然光收集器包含至少一 個(gè)微型自然光收集部件，所述微型自然光收集部件包括 由多個(gè)微型透鏡制作在一個(gè)光學(xué)平面板上匯聚自然光的第一光學(xué)元件；由多個(gè)微型透鏡制作在一個(gè)光學(xué)平面板上準(zhǔn)直第一光學(xué)元件所匯聚的光線的第二 光學(xué)元件；一個(gè)傳輸?shù)诙鈱W(xué)元件所透射光的第三光學(xué)元件；所述第一光學(xué)元件與第二光學(xué)元件并排放置，第三光學(xué)元件與第二光學(xué)元件光學(xué)連接；所述第一光學(xué)元件的至少一個(gè)微型透鏡與第二光學(xué)元件的至少一個(gè)微型透鏡的光 學(xué)軸線重合，光學(xué)焦點(diǎn)位置重疊，且第一光學(xué)元件的微型透鏡的光學(xué)面大于第二光 學(xué)元件的微型透鏡的光學(xué)面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式電腦，其特征是還包含紅外光過(guò)濾第四光學(xué)元件，自 然光進(jìn)入所述第一光學(xué)元件之前先經(jīng)過(guò)所述第四光學(xué)元件過(guò)濾掉自然光中的紅外 光線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的便攜式電腦，其特征是所述微型自然光收集器通 過(guò)活動(dòng)連接方式安裝在所述便攜式電腦外部結(jié)構(gòu)中，使微型自然光收集器的接收自 然光的光學(xué)面角度可以調(diào)節(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的便攜式電腦，其特征是還包含原有的電驅(qū)動(dòng)發(fā)光 光源、手動(dòng)調(diào)節(jié)部件和/或自動(dòng)感光調(diào)節(jié)部件，所述手動(dòng)調(diào)節(jié)部件和/或自動(dòng)感光調(diào) 節(jié)部件與便攜式電腦的處理器連接，當(dāng)自然光充足時(shí)，以微型自然光收集器的光為 主要光源；當(dāng)自然光暗淡時(shí)，以原有的電驅(qū)動(dòng)發(fā)光光源為主要光源，由操作者通過(guò) 手動(dòng)調(diào)節(jié)部件進(jìn)行控制或由自動(dòng)感光調(diào)節(jié)部件根據(jù)自然光的亮度進(jìn)行自動(dòng)控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的便攜式電腦，其特征是來(lái)自所述微型自然光收集器的光線和 來(lái)自所述原有的電驅(qū)動(dòng)發(fā)光光源的光線分別以45度入射角照射到由光學(xué)全反射面 構(gòu)成的反射壁上，經(jīng)過(guò)反射，以135度出射角射出照射到用于光線混合的凸透鏡上， 由凸透鏡的折射輸出光線作為便攜式電腦的光源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的便攜式電腦，其特征是來(lái)自所述型自然光收集器的光線和來(lái) 自所述原有的電驅(qū)動(dòng)發(fā)光光源的光線通過(guò)空間積分器元件整合形成一個(gè)單一光源 作為便攜式電腦的光源。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9任一項(xiàng)所述的便攜式電腦，其特征是所述微型自然光收集器通 過(guò)活動(dòng)連接方式安裝在所述便攜式電腦外部結(jié)構(gòu)中，使微型自然光收集器的接收自 然光的光學(xué)面角度可以調(diào)節(jié)。
專利摘要采用微型自然光收集器的便攜式電腦，以自然光作為光源，在便攜式電腦的外殼殼體上安裝至少一個(gè)微型自然光收集器，每個(gè)微型自然光收集器由多個(gè)微型光學(xué)元件將自然光進(jìn)行收集匯聚后通過(guò)光導(dǎo)傳輸?shù)奖銛y式電腦，作為便攜式電腦的背光光源或發(fā)光指示光源，提供一種十分環(huán)保的便攜式電腦技術(shù)方案；多個(gè)微型自然光收集器的光線通過(guò)光導(dǎo)會(huì)合成的發(fā)光光源與便攜式電腦內(nèi)部的電子發(fā)光光源融合，實(shí)現(xiàn)便攜式電腦在環(huán)境光線強(qiáng)的環(huán)境下使用自然光而在環(huán)境光線弱的地方使用電子發(fā)光光源的節(jié)能效果，同時(shí)采用多個(gè)微型自然光收集器組合，使自然光收集器的厚度變薄變輕，更適合便攜式電腦輕便小巧的需要。微型自然光收集器與便攜式電腦活動(dòng)連接以提高光能接收效率。
文檔編號(hào)F21V8/00GK201284978SQ200820123630
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
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