JP2004045181A - Pointer illuminating structure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば車両等の指針を用いた計器装置に用いられる指針照明構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両等の指針を用いた計器装置に用いられる指針照明構造に対しては、指針の指示範囲、つまり指針の回動範囲の全域において十分な指針の輝度を得ること、あるいは指針の回転に伴う指針の明るさのムラを防止することが要求されている。このような要求を満足させるために、従来の指針照明構造においては種々の工夫がなされている。従来の指針照明構造として、たとえば特開2001−215138号公報に示されるものがある。これは、光が透過する指示部を備えた指針と、この指針を照明するために複数設けられた指針照明用光源と、指針と指針照明用光源との間に設けられた導光体とを備え、この導光体の指針照明用光源側に、指針照明用光源からの光を集光させる光受光部を前記指針照明用光源1つに対して複数設けたものである。これにより、指針の輝度を高めると同時に、指針の回転に伴う指針の明るさのムラを防止する、つまり指針の輝度を指針の回動角度に関わらず一定に保つことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開2001−215138号公報に示される指針照明構造においては、光源を複数個、実施例では4個使用している。このため、コストの増大、あるいは光源の消費電流増加によりその駆動回路の温度上昇等の問題が生じる。
【0004】
この対策として、たとえば光源の個数を減らすと共に、導光体に光拡散反射物質を混入させることが考えられる。これにより、少ない光源で導光体の発光面の輝度を均一にして指針の回転に伴う指針の明るさのムラを防止することは可能である。しかしこの場合、光拡散反射物質により光源の光の利用効率が低下する。そのため、十分な指針の輝度が得られるように、より高輝度、すなわち高価格の光源を用いる必要があり、やはりコストが増大するという問題がある。
【0005】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、1個の光源により指針の回動範囲全域において指針の輝度を高めると共に指針の輝度を均一に維持できる指針照明構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【0007】
本発明の請求項1に記載の指針照明構造は、透光性材料からなる指針と、この指針を照明するための1個の光源と、指針と光源との間に設けられた導光体とを備え、導光体は光源からの光を指針に向けて出射させる発光面と光源から導光体内に入射した光を反射させる複数の反射面とを備え、発光面は導光体内を直接発光面に向かう光と1個の反射面で反射して発光面に向かう光と3個の反射面で連続して反射して発光面に向かう光とにより発光する構成とした。これにより、1個の光源を用いて発光面全周を高い輝度且つ均一な明るさで発光させることができるので、指針の回動範囲全域において指針の輝度を高めると共に指針の輝度を均一に維持できる。ここで、光源からの光の導光体の各反射面への入射角が、導光体材質の全反射角度、つまり反射面に入射する光の全量が反射するような角度(アクリル樹脂の場合、約45度)、あるいはそれに近い角度となるように導光体の形状を設定すれば、導光体内に入射した光源からの光の損失をほぼ0とする、すなわち導光体内に入射した光源からの光のほぼ100%を指針の照明に利用できる。また、導光体内部での反射回数を最大3回に抑えたので、発光面における上述の3種類の経路を経た光に対応する各部分の発光輝度の差は非常に小さくできるため、導光体の発光面における輝度のムラをほとんど無くすことができる。
【0008】
請求項2に記載の発明では、導光体は光源に対向する凸面を備える構成とした。これにより、光源から導光体に入射する光の一部を凸面で屈折させて平行光線として導光体内を直接発光面に向けて進行させることができ発光面の輝度を高めることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による指針照明構造を、自動車に搭載されるコンビネーションメータにおける指針照明構造1に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。
【0010】
コンビネーションメータ100は、当該自動車の車室内の運転席前方に設けられ、当該自動車の作動状態(走行速度、エンジン回転数等)を指針10の回動により運転者が視認可能に表示するものである。
【0011】
以下、コンビネーションメータ100の構造について簡単に説明する。図1に、本発明の一実施形態による指針照明構造1を備えるコンビネーションメータ100の断面図を示す。
【0012】
コンビネーションメータ100は、指針10を文字盤50の表面に沿って回動させて、指針10の角度により所定の物理量を指示している。
【0013】
目盛盤50は、樹脂あるいは金属等の薄板で形成され、その表面(図1の右側表面)には、目盛および数字(図示せず)が設けられている。
【0014】
目盛盤50の裏側(図1の左側)には、コンビネーションメータ100の電気回路部を形成するプリント基板60が配置されている。
【0015】
プリント基板60には、指針10を照明するための1個の光源である1個の発光ダイオード30が実装されている。また、プリント基板60には、指針10を回動させるムーブメント40が取付けられている。
【0016】
ムーブメント40は、たとえば交差コイル式駆動部(図示せず)を備え、外部からの電気信号に対応した角度だけシャフト41を回動させる。シャフト41は、目盛盤50の中央孔51から目盛盤50の表面側に延出し、その先端には指針10が固定されている。
【0017】
指針10は、透光性材料、たとえば透明なアクリル樹脂あるいはポリカーボネート樹脂等から形成されている。指針10と発光ダイオード30との間には導光体20が配置されている。導光体20には貫通孔21が設けられ、この貫通孔21内にシャフト41が略同軸上に挿通されている。貫通孔21の指針10側端面が円環状の発光面22となっている。また、導光体20は、プリント基板60上に発光ダイオード30を覆うように取付けられて、発光ダイオード30から発せられる光により発光面22を環状に発光させ、その光により指針10を照明している。つまり、発光面22を環状に発光させることで、指針10は、その回動角度如何に関わらず一定の明るさで発光表示される。また、指針10には、樹脂または金属からなる遮光キャップ11が装着されている。遮光キャップ11は、導光体20の発光面22から出射される光が直接運転者の眼に向かい運転者が眩惑されることを防止している。
【0018】
上述の目盛盤50、プリント基板60、ムーブメント40等は、樹脂製のケース70内に収容固定されている。また、ケース70には、透明カバー80が取付けられている。
【0019】
以上説明したコンビネーションメータ100において、指針10、導光体20および発光ダイオード30が、指針照明構造1構成している。
【0020】
ところで、本発明の一実施形態による指針照明構造1では、図1に示すように、導光体20の発光面22は貫通孔21の周りに環状に形成されている。一方、発光面22を発光させる光源としては1個の発光ダイオード30が貫通孔21の外周側にオフセットして配置されている。したがって、発光ダイオード30からの光をただ発光面22に導光するだけでは、発光面22の一部、すなわち発光ダイオード30の直上に相当する部分を発光させるのみで、発光面22の全周を環状に発光させることはできない。そこで、本発明の一実施形態による指針照明構造1においては、導光体20の形状に工夫を凝らし、すなわち複数の反射面24〜27を設け、発光ダイオード30からの光を各反射面24〜27で反射させて発光面22に導くことにより、発光面22を環状に発光させている。
【0021】
次に、本発明の一実施形態による指針照明構造1について、その特徴である導光体20の形状およびその導光作用を中心に説明する。
【0022】
先ず、導光体20の構成について詳細に説明する。
【0023】
図2に、本発明の一実施形態による指針照明構造1における導光体20の斜視外観図を示す。図3は、導光体20の上面図であり、図2中のIII矢視図である。図4は、導光体20の下面図であり、図2中のIV矢視図である。また、図5〜図9は、導光体20の各断面図であり、図5、6、7、9は、それぞれ図3中における各断面指示線V−V、IV−IV、IIV−IIV、IX−IXに対応している。また、図8は、図7中のVIII−VIII線断面図である。なお、図5、6、7、9においては、プリント基板40、発光ダイオード30も図示している。
【0024】
導光体20は、透明な樹脂、たとえばアクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂等で形成されている。
【0025】
導光体20には、貫通孔21が設けられ、コンビネーションメータ100において、図1に示すように、ムーブメント40のシャフト41がこの貫通孔41を通って文字盤50の表面側に延出している。ここで、シャフト41は、貫通孔41と略同軸上の関係に配置されている。
【0026】
また、導光体20は、指針10に対向する発光面22を備えている。発光面22は、図2および図3に示すように、貫通孔21の周りに環状に形成され、したがって発光ダイオード30を点灯させると、発光面2は環状に発光して指針10を照明する。これにより、指針10は、その回動角度に関係なく常に一定の明るさで発光する。
【0027】
また、導光体20の下面側には、発光ダイオード30に対向する凸面23が形成されている。凸面23は、図5に示すように、発光ダイオード30に向かって突出するように形成されている。導光体20は、図5に示すように、プリント基板60上に、凸面23の中心軸と発光ダイオード30の光軸とを略一致させて取付けられている。
【0028】
また、導光体20には、発光ダイオード30から導光体20内に入射した光を反射させる複数の反射面である反射面24、25、26、27が、図2〜図4に示すように形成されている。反射面24は、図3中のV−V線について対称形状且つ連続する1個の面として、また、反射面25、26、27は、図3中のV−V線を対称軸とする一対の面として、つまり2個ずつがそれぞれ設けられている。
【0029】
次に、導光体20の導光作用について説明する。
【0030】
発光ダイオード30は、図5における上方のあらゆる方向に光を放射しているが、その光量の大部分は所定中心角の円錐形の範囲内に集中している。本発明の一実施形態による指針照明構造1における導光体20の役割は、発光ダイオード30が発する光、主には上述した所定中心角円錐形範囲内の光を高効率で発光面22へ導光して、そこから指針10へ向けてシャフト41と平行な光線として出射させることである。そのために、本発明の一実施形態による指針照明構造1では、発光ダイオード30からの光を導光体20内において3つの経路に分けて発光面22に導いている。以下、これらの各経路について説明する。
【0031】
(1)導光体20内を直接発光面22へ向かって進む光。
【0032】
この場合、図5中において矢印で示すように、発光ダイオード30から発射された光は、凸面23から導光体内20内へ入射し、凸面23の凸レンズ作用により屈折して貫通孔21の軸方向、すなわちシャフト41の軸方向と平行に発光面22へ向かって進む。この光により、図3に示すように、発光面22において発光部22aが発光する。また、凸面23を設けることにより、発光ダイオード30からの光を発光面22に向けて集光できるので、発光部22aの輝度を高めることができる。
【0033】
(2)1個の反射面24で反射して発光面に向かう光。
【0034】
この場合、図6中において矢印で示すように、発光ダイオード30から発射されて導光体内20内へ入射た光は、反射面24で反射してシャフト41の軸方向と平行に(発光面22に入射角0で入射する方向)発光面22へ向かって進む。この光により、図3に示すように、発光面22において発光部22bが発光する。
【0035】
ここで、反射面24は、発光ダイオード30を焦点とする凹面鏡として作用する形状に設定されているので、反射面24に入射した発光ダイオード30からの光のほぼ全量を発光部22bから発光させることができる。
【0036】
(3)3個の反射面25、26、27で連続反射して発光面に向かう光。
【0037】
この場合、発光ダイオード30から発射された光は、先ず、図7中において矢印で示すように、凸面23から導光体内20内へ入射し、凸面23の凸レンズ作用により屈折してほぼ平行光線となって反射面25に入射し、反射面25において反射面26に向けて反射され、ほぼ平行光線として反射面26に入射する。次いで、反射面26に入射した光は、図8中において矢印で示すように、反射面26で反射し反射面27に入射する。続いて、反射面27に入射した光は、図9中において矢印で示すように、反射面27で反射してシャフト41の軸方向と平行(発光面22に入射角0で入射する方向)に発光面22へ向かって進む。この光により、図3に示すように、発光面22において発光部22cが発光する。
【0038】
ここで、各反射面25、26、27は、発光ダイオード30からの光の各反射面25、26、27への入射角が、導光体20材質の全反射角度、つまり各反射面25、26、27に入射する光の全量が反射するような角度(アクリル樹脂の場合、約45度)、あるいはそれに近い角度となるような位置関係に設定されている。したがって、発光ダイオード30から反射面25に入射した光は、その光路途中での損失をほぼ0として発光面22から出射される。
【0039】
以上説明したように、1個の発光ダイオード30から導光体20へ入射した光を、上述の3つの経路により発光面22に導光して発光面22の発光部22a、22b、22cをそれぞれ発光させることにより、発光面22を環状に発光させることができる。
【0040】
以上説明した、本発明の一実施形態における指針照明構造1では、透光性材料からなる指針10と、この指針10を照明するための1個の発光ダイオード30と、指針10と発光ダイオード30との間に設けられた導光体20とを備え、導光体20は、発光ダイオード30からの光を指針10に向けて出射させる発光面22と発光ダイオード30から導光体20内に入射した光を反射させる複数の反射面24〜27とを有し、発光面22は導光体20内を直接発光面22に向かう光と1個の反射面24で反射して発光面22に向かう光と3個の反射面25、26、27で順次反射して発光面22に向かう光とにより、各発光部22a、22b、22cがそれぞれ発光する構成とした。これにより、1個の発光ダイオード30を用いて発光面22全周を高い輝度且つ均一な明るさで発光させることができるので、指針10の回動範囲全域において指針10の輝度を高めると共に指針10の輝度を均一に維持できる。
【0041】
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による指針照明構造1では、光源として発光ダイオード30を用いているが、他の光源、たとえば電球等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による指針照明構造1を用いたコンビネーションメータ100の断面図である。
【図2】本発明の一実施形態による指針照明構造1の導光体20の斜視外観図である。
【図3】導光体20の上面図であり、図2中のIII矢視図である。
【図4】導光体20の下面図であり、図2中のIV矢視図である。
【図5】図3中のV−V線断面図である。
【図6】図3中のVI−VI線断面図である。
【図7】図3中のVII−VII線断面図である。
【図8】図7中のVIII−VIII線断面図である。
【図9】図3中のIX−IX線断面図である。
【符号の説明】
1 指針照明構造
10 指針(指針照明構造)
20 導光体(指針照明構造)
21 貫通孔
22 発光面
22a、22b、22c 発光部
23 凸面
24 反射面
25 反射面
26 反射面
27 反射面
30 発光ダイオード(光源、指針照明構造)
40 回動内機
41 指針軸
50 文字盤
60 プリント基板
70 ケース
80 透明カバー
100 コンビネーションメータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pointer lighting structure used for an instrument device using a pointer such as a vehicle.
[0002]
[Prior art]
For a pointer illumination structure used in an instrument device that uses a pointer such as a vehicle, it is necessary to obtain sufficient luminance of the pointer over the entire pointer indication range, that is, the entire rotation range of the pointer. It is required to prevent uneven brightness. In order to satisfy such demands, various ideas have been devised in the conventional pointer lighting structure. As a conventional pointer illumination structure, for example, there is one shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-215138. This includes a pointer provided with an indicator for transmitting light, a plurality of pointer illumination light sources provided for illuminating the pointer, and a light guide provided between the pointer and the pointer illumination light source. A plurality of light receiving portions for condensing light from the pointer illumination light source are provided for each pointer illumination light source on the pointer illumination light source side of the light guide. This makes it possible to increase the brightness of the hands and at the same time prevent unevenness in brightness of the hands due to the rotation of the hands, that is, to keep the brightness of the hands constant regardless of the rotation angle of the hands.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the pointer illumination structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-215138, a plurality of light sources are used, and four light sources are used in the embodiment. For this reason, problems such as an increase in cost and an increase in temperature of the drive circuit due to an increase in current consumption of the light source occur.
[0004]
As a countermeasure for this, for example, it is conceivable to reduce the number of light sources and to mix a light diffuse reflection material into the light guide. Thus, it is possible to make the luminance of the light emitting surface of the light guide uniform with a small number of light sources, and to prevent unevenness in the brightness of the hands accompanying rotation of the hands. However, in this case, the light use efficiency of the light source decreases due to the light diffuse reflection material. Therefore, it is necessary to use a light source with higher luminance, that is, a higher price, so that a sufficient luminance of the pointer can be obtained, and there is a problem that the cost also increases.
[0005]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a pointer illumination structure capable of increasing the luminance of a pointer over the entire rotation range of the pointer and maintaining the luminance of the pointer uniformly with one light source. I do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
[0007]
The pointer illumination structure according to
[0008]
According to the second aspect of the invention, the light guide has a convex surface facing the light source. Accordingly, a part of the light incident on the light guide from the light source can be refracted by the convex surface and travel as parallel rays toward the light guide directly in the light guide, thereby increasing the brightness of the light emitting surface.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example in which a pointer lighting structure according to an embodiment of the present invention is applied to a
[0010]
The
[0011]
Hereinafter, the structure of the
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
On the back side of the dial 50 (the left side in FIG. 1), a printed
[0015]
One
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The above-mentioned
[0019]
In the
[0020]
By the way, in the
[0021]
Next, the
[0022]
First, the configuration of the
[0023]
FIG. 2 shows a perspective external view of the
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
On the lower surface side of the
[0028]
In addition, the
[0029]
Next, the light guiding action of the
[0030]
The
[0031]
(1) Light traveling directly toward the
[0032]
In this case, as shown by an arrow in FIG. 5, the light emitted from the
[0033]
(2) Light reflected by one
[0034]
In this case, as shown by an arrow in FIG. 6, light emitted from the
[0035]
Here, since the reflecting
[0036]
(3) Light continuously reflected by the three reflecting
[0037]
In this case, the light emitted from the
[0038]
Here, each of the reflection surfaces 25, 26, and 27 is such that the angle of incidence of light from the
[0039]
As described above, the light incident on the
[0040]
In the
[0041]
In the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
FIG. 2 is a perspective external view of a
FIG. 3 is a top view of the
FIG. 4 is a bottom view of the
FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 3;
FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 3;
FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.
8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
1
20 Light guide (pointer lighting structure)
21 Through-
Claims (2)
前記指針を照明するための1個の光源と、
前記指針と前記光源との間に設けられた導光体とを備え、
前記導光体は前記光源からの光を前記指針に向けて出射させる発光面と前記光源から前記導光体内に入射した光を反射させる複数の反射面を備え、
前記発光面は前記導光体内を直接前記発光面に向かう光と1個の前記反射面で反射して前記発光面に向かう光と3個の前記反射面で連続して反射して前記発光面に向かう光とにより発光することを特徴とする指針照明構造。A guide made of a translucent material;
One light source for illuminating the pointer,
Comprising a light guide provided between the pointer and the light source,
The light guide includes a light emitting surface that emits light from the light source toward the pointer and a plurality of reflection surfaces that reflect light that has entered the light guide from the light source,
The light-emitting surface reflects the light directly toward the light-emitting surface and the light reflected by one of the reflective surfaces in the light guide, and continuously reflects the light toward the light-emitting surface and the three reflective surfaces. A pointer lighting structure characterized in that light is emitted by light traveling toward.
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