JP2004309398A

JP2004309398A - 計器用指針

Info

Publication number: JP2004309398A
Application number: JP2003105706A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hirata; 弘之平田
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】光の利用効率を上げてその出射輝度を高めると共に、長手方向の輝度むらを抑えて均一な輝度分布を得ることによって指針の視認性をより向上させること。
【解決手段】本発明にかかる計器用指針１では、入射光を反射、偏向させる反射面３ｃには鋸歯形状を成す微細凹凸プリズム３ｈを形成した。さらに、この微細凹凸プリズム３ｈの間に平坦部３ｊを設けた。また、内側プリズム角よりも外側プリズム角を大きくすることにより、入射光が指針本体３の反射面３ｃと出射面３ｄの間で反射、屈折を繰り返しながら伝播するようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の速度計やタコメータ、燃料残量計等の計器類の計測量に応じて動作する計器用指針に係り、特に視認性を向上させる目的で自発光を可能とした指針に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動車用のメータパネルを例に取れば、速度計やタコメータ、燃料残量計などの計器盤は夜間やトンネル内の暗いところでは、計器盤そのものに半透過性を持たせ、計器盤の背面に配設した光源によって計器盤そのものを発光させ、これによって計器盤上の物理目盛りや指針を照らし出す方法、或いは物理目盛りや物理目盛り量を示す数字の部分に透過性を持たせ、これらを除く部分は背面からの光を透過させないように黒色に印刷形成し、計器盤の背面に配設した光源によって物理目盛りや数字のみを発光させる方法が多用されて来た。しかしながら、近年では、より計器盤の物理目盛りや指針の視認性を向上させる目的で様々な工夫が成されている。
【０００３】
例えば図３は計器盤の指針そのものが発光する構造を持った従来例（以下、従来例１）を示したものである（例えば、特許文献１参照）。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示した長手中心線に沿う断面図を示しており、１は指針、２は光源チップ、３は指針本体、３ａは導光部、３ｃは反射面、３ｄは出射面、３ｆは後端部、４はセンターキャップ、４ａは指針の回転軸、５は反射コートである。図では光源チップとしてＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を回転軸近傍に配設しており、ＬＥＤから出射された光は導光部３ａに入光される構造をなす。
【０００４】
従来例１では、指針そのものの形状は回転軸近傍から先端に行くに従って、図３（ａ）に示した平面形状、図３（ｂ）に示した断面形状のいずれも先細る形態、即ち楔状の態様を示す。また、指針の基体そのものは光が導光可能なように透明、若しくは半透明な素材で形成される。更に指針の背面、ここでは図３（ｂ）の下面には拡散性を持った反射コート５が施され、ＬＥＤ２から出射された光は図３（ｂ）に点線で示した如く、導光部３ａ内を進み、反射面３ｃに施された反射コート５で反射した光が、光の全反射臨界角を越えて、出射面３ｄより上方に出射される。この際、反射コート５には拡散機能を付与させており、光は点線の矢印で示した如く、広がりを持って出射することになる。
他方、指針本体の下面が、長手方向の断面形状において鋸歯形状とした計器用指針が提案されている（例えば、特許文献２参照。以下、従来例２とする）。この計器用指針では、指針本体の照明時には、鋸歯形状における内面が受光部側を向く面によって受光部から指針本体下面に向かう光線を指針本体上面方向に反射し、指針本体の輝度を増加する。また、指針本体の非照明時では、指針本体に外部から外部光が照射されたとしても、指針下面に届いた外部光は、頂点が偏移した形状の各鋸歯の反射面によって、外部光を指針本体内を通過させるか、もしくは少なくとも外部光の指針本体への入射方向と異なる方向へ反射する。
【０００５】
【特許文献１】
実開平１−１３６４２２号公報
【特許文献２】
特開平８−２１９８２２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１及び従来例２は、それぞれ次のような問題点がある。
まず、従来例１の場合、指針１の楔形態によって光を出射する構造であることから、光は本来必要な指針本体３の出射面３ｄに対して法線方向に出射せず、図３（ｂ）の如く点線矢印で示した光の進行方向に傾いて出射してしまう。また、法線方向（本図では上方）へ出射する光を確保する目的で反射面３ｃには拡散性を持たせた反射コート５が施してあり、光が必要以上に広がってしまうことからその輝度が低下してしまう。更には導光体３ａ内を進む光が光の全反射臨界角を越えない範囲で反射コート５に対して繰り返し反射した場合、例えば反射率８５％の反射コートに対して５回反射を繰り返した場合は０．８５の５乗となり、それだけで４４％に光量が減衰してしまう。これらによって、ＬＥＤ２から出射された光が有効活用されず、指針の発光は暗いものとなってしまう。このため、ＬＥＤ２からの光の強度を必要以上に電流を供給して上げているのが実状である。また、指針１の長手方向に対して均一に発光させることが難しく、指針１を先端に向かって先細り構造とする必要があり、構造的に楔形態が必須となることから、根元となる回転軸近傍では必要以上に太い形態とせざるを得ない。
次に従来例２にかかる計器用指針は、指針本体の下面に頂点が受光部側に偏移した鋸歯形状、即ち鋸歯形状の内面において受光部側を向く角度をこれとは反対の先端側を向く角度に対して大としたものである。本従来例では、光源から出射され、指針本体に入射した光の大部分は、指針本体の下面に設けられた反射面で直接反射することになる。従って、光源から出射された光は、指針本体の先端部分まで伝わらず、指針本体の入射部分の近傍に比べて先端部分が暗くなるという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、光の利用効率を上げてその出射輝度を高めると共に、長手方向の輝度むらを抑えて均一な輝度分布を得ることによって指針の視認性をより向上させることにある。
【０００８】
さらに、本発明の目的は、指針本体を効率よくその先端部分まで伝え、指針全体が明るい計器用指針を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明では、光源からの光を入光する光入射部と該光入射部から入光された該光を反射、偏向させる反射面と該反射面に対向して光を外部に出光する出射面とを有する棒状の計器用指針において、前記反射面には鋸歯形状を成す微細凹凸プリズムが形成され、この微細凹凸プリズムの間に平坦部を設けた。
【００１０】
また、第２の発明は、平坦部を結んだ仮想面に対して前記微細凹凸プリズムの前記光入射部と対向する側の面の傾きを第１の傾斜角としたとき該第１の傾斜角は４０°から４８°であることを特徴とするものである。
また、第３の発明では、光源からの光を入光する光入射部と該光入射部から入光された該光を反射、偏向させる反射面と該反射面に対向して光を外部に出光する出射面とを有する棒状の計器用指針において、前記反射面には鋸歯形状を成す微細凹凸プリズムが形成され、前記微細凹凸プリズムの凸面を結んだ仮想面に対して、該微細凹凸プリズムの前記光入射部と対向する側の面の傾きを第１の傾斜角とし、先端と対向する側の面の傾きを第２の傾斜角としたとき、第１の傾斜角は、第２の傾斜角より大きいこととした。
【００１１】
第４の発明では、第１の傾斜角を、４０°から４８°とした。第５の発明では、第２の傾斜角を、０°より大きく１０°以下とした。
【００１２】
第６の発明では、反射面と出射面までの距離に対する反射面の幅の比を３以下とした。
【００１３】
第７の発明では、光入射部にＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）が配設するようにした。
【００１４】
第８の発明では、前記光入射部に光源からの光を光ファイバーを用いて入光させるようにした。
【００１５】
第９の発明では、指針の回転軸方向に進む光源からの光を三角プリズムにてその直角方向に屈折させ、前記光入射部に入光させるようにした。
【００１６】
第１０の発明では、長手方向の断面形状が略四角形であって、前記反射面と前記出射面との間に形成された側面が表面粗さＲｔ１μｍ以下、Ｒａ０．１μｍ以下の面に加工した。
【００１７】
第１１の発明では、前記反射面の微細凹凸プリズムが前記光入射部から遠ざかるほど、深くなるようにした。
【００１８】
第１２の発明では、前記反射面の微細凹凸プリズムが前記光入射部から遠ざかるほど、ピッチが狭まるようにした。
【００１９】
第１３の発明では、前記反射面の微細凹凸プリズムの断面形状を不等辺三角形状として夫々を等ピッチで形成し、前記第１の傾斜角は一定とし、前記第２の傾斜角が前記光入射部から遠ざかるにつれて、大きくなる形状をなすようにした。
【００２０】
第１４の発明では、前記反射面の微細凹凸プリズムの断面形状を不等辺三角形状として夫々を等ピッチで形成し、該微細凹凸プリズムの稜線を結んだ仮想面に対して、前記第１の傾斜角が前記光入射部から遠ざかるにつれて小さくなり、前記第２の傾斜角が、前記光入射部から遠ざかるにつれて大きくなり、かつ該第１の傾斜角と該第２の傾斜角との和が一定となる形状をなすようにした。
【００２１】
第１５の発明では、前記光入射部の幅、または高さの少なくとも一方が、指針の先端に行くほど狭まる、または低くなる形状とした。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従う実施形態を図面により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１は本発明による計器用指針の第１の実施形態を示すものであって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の中心線に沿う断面図であり、１はこの第１の実施形態の指針、２は光源チップ、２ａは発光面、３は指針本体、３ａは導光部、３ｂは入射面、３ｃは反射面、３ｄは出射面、３ｅは側面、３ｆは後端部、３ｇは光源装着孔、３ｈはプリズム、３ｉはプリズム稜線、４はセンターキャップ、４ａは回転軸である。
【００２３】
図１において、指針１は光源チップ２と指針本体３、センターキャップ４により構成されており、指針本体３は導光部３ａ、後端部３ｆ、光源装着孔３ｇによりなる。導光部３ａは長手方向の断面形状が略四角形の棒状の角柱形状をなしており、その端面には光源装着孔３ｇが形成されると共にその内面の一面が導光部３ａの光の入り口となる入射面３ｂとなる。導光部３ａはこの入射面３ｂと、反射面３ｃ、反射面３ｃに対向する出射面３ｄ、反射面３ｃとこの出射面３ｄの間に形成された側面３ｅにより構成される。ここで側面３ｅの表面粗さは導光部３ａ中を光が伝播する際に、光損失のないレベルで鏡面に仕上げられ、その表面粗さはＲｔ１μｍ以下、Ｒａ０．１μｍ以下が望ましく、伝播中に光損失をさらに低減することができる。
【００２４】
また、光源装着孔３ｇには光源チップ２が装着され、光源チップ２の発光面２ａは前述した導光部３ａの入射面３ｂと対向して取り付けられる。後端部３ｆは光源チップ２の位置決めの役割を果たすと共に後述する回転軸４ａに対する指針本体３の重量的なバランスを持たせる場合もある。センターキャップ４は光源チップ２を覆うと共に指針本体３と回転軸４ａとの連結を行う。
【００２５】
光源チップ２としてはＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）が望ましく、各種の発光色が計器盤との色合わせで決定される。例えばＲＧＢ３原色の素子を一つのパッケージに封止した白色ＬＥＤを使うことにより、エンジンの回転数に応じて、白、赤、緑、青と発光させることが出来る。これによって、エンジン回転数の極度な変化に対してドライバーに注意を促すことが可能となる。
【００２６】
図１（ｂ）に示した点線は光の導光を示したものであり、光源チップ２の発光面２ａから出射した光は指針本体３の入射面３ｂから導光部３ａに入光し、導光部３ａ内を反射面３ｃと出射面３ｄの間で、反射、屈折を繰り返しながら伝播することになる。伝播する光はその全反射の臨界角以上で各面に入射される限り、反射面３ｃと出射面３ｄとの間で反射が繰り返され、反射面のプリズム３ｈに当たった光のうち、出射面３ｄに対して入射角がその全反射の臨界角よりも小さくなった光が、出射面３ｄから出射されることになる。臨界角は式（１）で求められ、例えば指針本体３の材質をＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチルｎ＝１．４９）とすると、式（１）から疎な媒質はここでは空気（ｎ’＝１）であることから臨界角は４２．１°と計算される。
【００２７】
【数１】

【００２８】
図２は図１（ｂ）に示した断面図の要部拡大図であり、本図を用いてプリズム形態について更に詳しく説明する。ここで３ｈはプリズム、３ｉはプリズム稜線、３ｋは谷部を示す。
【００２９】
先ず、プリズム３ｈのプリズム稜線３ｉを結ぶ面を仮想面とすると、仮想面に対するプリズムの傾斜角は、プリズム３ｈの谷部３ｋを基準とした場合、光入射面３ｂと対向する側の面の傾斜角（以下、内側プリズム角という）θ１とこれとは反対側のプリズム角（以下、外側プリズム角）θ２とがある。即ち、外側プリズム角θ２は微細凹凸プリズムの凸面を結んだ仮想面に対して、指針本体３の先端と対向する側の面の傾きを示す。いずれにおいても、内側プリズム角θ１は、光源チップ２の発光面２ａからの光を出射面３ｄ側に出射し、出射面３ｄに対してその法線方向に反射、出光させることがより望ましく、その角度は４０゜から４８゜の範囲内に設定され、さらに望ましくは４２°から４６°の範囲に設定することにより、法線方向への出射輝度をより高めることが出来る。また、外側プリズム角θ２は、出射面３ｄで反射された光を再び反射面３ｃ側で反射、偏向させるために、極力平面（０°）に近い角度範囲、例えば、０゜＜θ２≦１０゜の範囲内に設定される。ここで、外側プリズム角θ２は内側プリズム角θ１、プリズムピッチＰ、プリズム深さＤによって、式（２）で求めることが出来る。
【００３０】
【数２】

【００３１】
外側プリズム角θ２よりも内側プリズム角θ１を大きくすると、光源チップ２の発光面２ａから出射した光は、指針本体３の入射面３ｂから導光部３ａに入光し、導光部３ａ内を反射面３ｃと出射面３ｄの間で、反射、屈折を繰り返しながら伝播することになる。このため、指針本体内に入射した光を先端まで効率良く伝えることができ、これら光の経路を制御することによって、光の利用効率を向上させることができる。
本例として、内側プリズム角θ１は、光源チップ２の発光面２ａからの光を出射面３ｄ側に反射、偏向させるために、入射面３ｂからの距離Ｌに関係なく一定とするが、外側プリズム角θ２は、プリズムの深さＤが入射面３ｂからの距離Ｌが大きくなるに従って深さを増すため、これに伴って同様に角度を増すことになる。
【００３２】
各プリズム３ｈのプリズム稜線３ｉは、導光部３ａの出射面３ｄとは本実施形態では平行にあるが、必ずしも平行である必要はない。また、プリズム３ｈのピッチＰは本実施形態では一定とした。さらに、この仮想面からプリズム３ｈの谷部３ｋまでの距離をプリズム深さＤとするが、このプリズム深さＤは入射面３ｂからの距離Ｌに応じて異なり、一例として、入射面３ｂから遠ざかるほど（即ち、距離Ｌが大きいほど）順次増大する。
【００３３】
このプリズム深さＤとしては、一例として、距離Ｌをパラメータとして、非線形の高次関数に応じて変化することにより、出射面３ｄの長手方向での輝度を均一とすることが出来る。図４はその具体例を示すものであって、式（３）としている。
【００３４】
【数３】

【００３５】
このようにプリズムの深さＤを距離Ｌに応じて変化させるのは、この距離Ｌに応じて出射光の光量の違いを補正するためであり、これを補正するように、上記の非線形高次関数や線形一次関数などの関数を選定するものである。
【００３６】
ここでこれらのプリズムを精度良く形成させるためには射出成形法を用い、所望のプリズム形態に対応してその反転パターンとなる形状を金型上に刻設させる。金型はプリズム部分のみを別ピースの入れ駒として作成し、先ず土台となる緻密な面を得るためにＳＵＳ等の母材表面にＮｉ、ＮｉＰ、Ｃｕ等の鍍金を施し、その後に単結晶ダイヤモンドバイトなどの切削バイトを用いて所望とするプリズムパターンを鍍金上に形成する。また、指針本体３として使われるプラスチック成形材料としては、特に限定されないが、透過率や成形性の面からＰＭＭＡ（ポリメタクリ酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＣＯＰ（環状オレフィンポリマー）、ＣＯＰとポリエチレンの共重合体であるＣＯＣ（環状オレフィンコポリマー）などが挙げられ、空気との屈折率差による表面反射を含んだ透過率が８５％以上あれば、拡散材料などを含むものでも構わない。この成形材料を用い、上記入れ駒を金型に組み込んで所望の成形条件で射出成形することにより、指針本体３を得ることが出来る。最後にこの指針本体３に光源チップ２、センターキャップ４を組み込むことにより指針１が完成する。
【００３７】
なお、本実施形態に対して、出射面３ｄに凹凸しぼを付与して、出射光の輝線を防止したり、出射角を広げたりすることも可能である。この場合、面粗さＲｔ５〜５０μｍ、Ｒａ０．５〜５μｍの範囲の凹凸シボ加工を施すことにより、透過する光がこのしぼ面によって効果的に拡散され、出射角が広がることになる。本明細書での面粗さの定義はＪＩＳ−Ｂ０６０１規格に基づくものである。かかる面粗さの測定機としては、位相差法を使ったＷＹＫＯ社製ＴＯＰＯ−２Ｄ・３Ｄ、非点収差法を使った東京精密社製Ｓｕｒｆｃｏｍ９２０Ａ、原子間力顕微鏡のＤｉｇｉｔａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＮａｎｏＳｃｏｐｅＩＩＩ、触針式であるＴｅｎｃｏｒ社製Ｐ１２ＥＸ等を用いることができ、本発明の数値範囲はＴｅｎｃｏｒ社製Ｐ１２ＥＸを用いた。
【００３８】
これらの凹凸しぼは金型に形成して射出成形の際、転写させることにより、容易に出射面３ｄ上に形成させることが出来る。金型への凹凸しぼの付与方法としては、サンドブラスト加工やケミカルエッチングなどが挙げられる。
【００３９】
以上のように、この第１の実施形態では、反射面３ｃにプリズム３ｈを形成することによって、反射コートを施すことなく、出射面３ｄより光源チップ２からの光を出射させることが出来る。出射された光はプリズムによって出射方向がコントロール可能であり、法線方向に出射させることによって、極めて高輝度が得られる。また、従来のように反射率の低い反射コートで繰り返し反射することなく、光の全反射を利用していることから、光損失が殆どなく、極めて高い光の利用効率となる。更にはプリズム３ｃの深さＤを入射面３ｂからの距離Ｌに応じて異ならせることにより、出射面３ｄでこの距離Ｌに応じた出射光の光量の違いを補正することができ、出射面３ｄの全面から均一な光量で光を出光させることが出来る。この結果、指針１として、全長にわたって均一な輝度分布が得られることになる。また、内側プリズム角よりも外側プリズム角を大きくしたため、指針本体３に入射した光は、反射面３ｃと出射面３ｄの間で繰り返し反射し指針本体３を伝播する。このため、光を効率よくその先端部分まで伝え、指針本体３全体を明るくすることができる。特に外側プリズム角θ２が０〜１０°の範囲において良好に光を先端部分まで伝えることができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図５（ａ）は本発明による第２の実施形態を示したプリズム部分の断面拡大図である。第１の実施形態ではプリズム形状は不等辺三角形状であったが、本実施形態では等辺三角形状とした。ここでも内側プリズム角θ１は第１の実施形態同様に４０゜から４８゜の範囲内に設定され、望ましくは４２°から４６°の範囲に設定することにより、法線方向への出射輝度をより高めることが出来る。また、プリズム深さＤについても、第１の実施形態同様に入射面３ｂから遠ざかるほど（即ち、距離Ｌが大きいほど）順次増大する。
【００４１】
本第２の実施形態ではプリズム形状が等辺三角形状であることから、外側プリズム角θ２は内側プリズム角θ１と等しく設定し、プリズムとプリズムの間には平坦部３ｊを形成しており、式（２）は適用出来ないものの、その他の部分は第１の実施形態を踏襲しており、第１の実施形態に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００４２】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に反射面３ｃに反射コートを施すことなく、出射面３ｄより光源チップ２からの光を光損失が殆どなく、極めて高い光の利用効率で出射させることが出来る。また、プリズム３ｃの深さＤを入射面３ｂからの距離Ｌに応じて異ならせることにより、出射面３ｄの全面から均一な光量で光を出光させることが出来る。更にプリズムとプリズムの間に平坦部３ｊを形成しており、この平坦部３ｊによって指針本体３内を伝播する光は出射面３ｄと平坦部３ｊの間で反射が繰り返され光を効率よくその先端部分まで伝え、指針本体３全体を明るくすることができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
図５（ｂ）は本発明による第３の実施形態を示したプリズム部分の断面拡大図である。第１の実施形態ではプリズム形状は不等辺三角形状を連続させたプリズムとプリズムの間に平坦部のないものであったが、本実施形態では不等辺三角プリズム同士の間に平坦部３ｊを形成した形状とした。ここでも内側プリズム角θ１は第１の実施形態同様に４０゜から４８゜の範囲内に設定され、望ましくは４２°から４６°の範囲に設定することにより、法線方向への出射輝度をより高めることが出来る。また、プリズム深さＤについても、第１の実施形態同様に入射面３ｂから遠ざかるほど（即ち、距離Ｌが大きいほど）順次増大する。
【００４４】
本第３の実施形態ではプリズムとプリズムの間に平坦部３ｊを形成しており、式（２）は適用出来ないものの、その他の部分は第１の実施形態を踏襲しており、第１の実施形態に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００４５】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に反射面３ｃに反射コートを施すことなく、出射面３ｄより光源チップ２からの光を光損失が殆どなく、極めて高い光の利用効率で出射させることが出来る。また、プリズム３ｃの深さＤを入射面３ｂからの距離Ｌに応じて異ならせることにより、出射面３ｄの全面から均一な光量で光を出光させることが出来ると共に光を効率良くその先端部分まで伝えることができる。
【００４６】
（第４の実施形態）
図５（ｃ）は本発明による第４の実施形態を示したプリズム部分の断面拡大図である。第１の実施形態ではプリズム形状は不等辺三角形状であったが、本実施形態では等辺三角形状とし、プリズムとプリズムの間に平坦部３ｊを設けた。ここでも内側プリズム角θ１は第１の実施形態同様に４０゜から４８゜の範囲内に設定され、望ましくは４２°から４６°の範囲に設定することにより、法線方向への出射輝度をより高めることが出来る。また、プリズム深さＤについてはここでは深さＤは一定とし、その代わりにピッチＰを入射面３ｂから遠ざかるほど（即ち、距離Ｌが大きいほど）順次小さくした。即ち単位面積当たりのプリズム数を増すことにより、出射光の光量の違いを補正するものである。プリズムピッチＰは第１の実施形態同様にこの出射光量を補正する目的で非線形高次関数や線形一次関数などの関数を選定することが出来る。
【００４７】
本第４の実施形態ではプリズム形状が等辺三角形状で深さを一定として、ピッチを徐々に減じていることから、式（２）、式（３）は適用出来ないものの、その他の部分は第１の実施形態を踏襲しており、第１の実施形態に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００４８】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に反射面３ｃに反射コートを施すことなく、出射面３ｄより光源チップ２からの光を光損失が殆どなく、極めて高い光の利用効率で出射させることが出来る。また、プリズム３ｃのピッチＰを入射面３ｂからの距離Ｌに応じて異ならせることにより、出射面３ｄの全面から均一な光量で光を出光させることが出来ると共に光を効率良くその先端部分まで伝えることができる。
【００４９】
（第５の実施形態）
図６は本発明による第５の実施形態を示した図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の中心線に沿う断面図を示す。第１の実施形態では指針本体３の導光部３ａは長手方向の断面形状が略四角形の棒状の角柱形状としたが、本実施形態の平面形状は入射面３ｂに対して指針の先端に行くほど、幅方向、高さのいずれも先細り形状とした。これは円盤状の計器盤において指針が物理量を指す際、デザイン的に視認性の向上を試みたものである。この形状以外は第１の実施形態を踏襲しており、第１の実施形態に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００５０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に反射面に反射コートを施すことなく、出射面３ｄより光源チップ２からの光を光損失が殆どなく、極めて高い光の利用効率と出射させることが出来る。また、プリズムの深さＤを入射面３ｂからの距離Ｌに応じて異ならせることにより、出射面の全面から均一な光量で光を出光させることが出来ると共に光を効率良くその先端部分まで伝えることができる。併せて、本発明では特にデザイン的に制限されることもない。つまり、デザインの自由度が高い特徴がある。
【００５１】
（第６の実施形態）
図７（ａ）は本発明による第６の実施形態を示した入光部分の断面拡大図である。第１の実施形態では指針本体の入射面３ｂに光源チップ２を取り付けたが、本実施形態では入射面３ｂに光ファイバー６を取り付け、光源（図示せず）からの光は光ファイバー６を使って入光させた。この形状以外は第１の実施形態を踏襲しており、第１の実施形態に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００５２】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に反射面３ｃに反射コートを施すことなく、出射面３ｄより光源からの光を光損失が殆どなく、極めて高い光の利用効率で出射させることが出来る。また、プリズムの深さＤを入射面３ｂからの距離Ｌに応じて異ならせることにより、出射面３ｄの全面から均一な光量で光を出光させることが出来る。
【００５３】
（第７の実施形態）
図７（ｂ）は本発明による第７の実施形態を示した入光部分の断面拡大図である。第１の実施形態では指針本体の入射面３ｂに光源チップ２を取り付けたが、本実施形態では回転軸下部方向に配設した光源チップ２からの光を三角プリズム９を使って屈折させ、入射面３ｂに入光させる構造とした。この形状以外は第１の実施形態を踏襲しており、第１の実施形態に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００５４】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に反射面３ｃに反射コートを施すことなく、出射面３ｄより光源チップ２からの光を光損失が殆どなく、極めて高い光の利用効率で出射させることが出来る。また、プリズムの深さＤを入射面３ｂからの距離Ｌに応じて異ならせることにより、出射面３ｄの全面から均一な光量で光を出光させることが出来る。
【００５５】
（第８の実施形態）
図８は本発明による第８の実施形態を示した計器用指針を成形するための金型プリズム駒の断面とその加工方法を示した図であり、７が指針１のプリズムパターンを射出成形法で成形するための金型プリズム駒、８が切削バイト、８ａは切削バイト先端の頂角、８ｂがバイトの先端である。また、この頂角８ａは１８０°から前述した（θ１＋θ２）を減じたものである。第１の実施形態では内側プリズム角θ１は、入射面３ｂからの光を出射面３ｄ側に反射、偏向させるために、入射面３ｂからの距離Ｌに関係なく一定とし、外側プリズム角θ２は入射面３ｂからの距離Ｌが増すに従って、角度を増すことになっていたが、本実施形態ではθ１＋θ２＝一定とし、入射面３ｂからの距離Ｌが増すに従ってプリズム深さＤを増し、これに伴って外側プリズム角θ２は増すが、内側プリズム角θ１は減少するようにした。これは同一ピッチにおいて、プリズム深さを増すために、切削バイト８の先端８ｂを中心に左右方向に切削バイト８を回転させたものである。
【００５６】
図８の点線はバイト８を先端８ｂを中心に図の右側へ傾け、プリズム１ピッチ分を送って深さを減じたものである。これによって、金型プリズム駒７の深さを容易に変化させることが出来る。本実施形態において、得られた金型を用いて射出成形法で指針本体３を成形し、計器用指針１を得た。その他の部分は第１の実施形態を踏襲しており、第１の実施形態に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００５７】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に反射面３ｃに反射コートを施すことなく、出射面３ｄより光源チップ２からの光を光損失が殆どなく、極めて高い光の利用効率で出射させることが出来る。また、プリズム３ｃの深さＤを入射面３ｂからの距離Ｌに応じて異ならせることにより、出射面３ｄの全面から均一な光量で光を出光させることが出来ると共に光を効率良くその先端部分まで伝えることができる。
【００５８】
（第９の実施形態）
図９（ａ）は、指針本体の出射面側から見た斜視図である。図に示されるように、指針本体３の高さ、即ち反射面３ｃと出射面３ｄまでの距離をｔとし、反射面３ｃの幅をＷとする。そして、幅Ｗと高さｔの比Ｗ／ｔをアスペクト比とする。また、指針本体３の高さ、反射面３ｃの幅Ｗが指針本体の長手方向において変化する場合は、それぞれ断面における高さｔｎ、幅Ｗｎの比Ｗｎ／ｔｎをアスペクト比とする。
【００５９】
図９（ｂ）（ｃ）は指針本体３の光源チップ２からの出射光の経路を表す概念図であり、上面図および側面図を表す。それぞれ（ｂ）はアスペクト比の大きい例、（ｃ）はアスペクト比の小さい例である。本図では指針本体３は長手方向にその断面が同一形状とする。本図から図９（ｂ）のように、アスペクト比の大きい計器用指針は、光源チップ２から出射された光が放射状に広がる単調な経路を示す。反対に、図９（ｃ）のように、アスペクト比が小さい計器用指針は、光源チップ２から出射された光が指針本体３の側面で反射され、様々な経路の光が存在する比率が増す。これにより、アスペクト比が小さい計器用指針の方が、アスペクト比が大きい計器用指針よりも、伝播方向に対しその左右方向の出射面からの出射角が広がる傾向にある。特に、高さｔに対する幅Ｗの比を３以下とするとよい。このようにすることで、計器用指針の観察者、例えば運転手からの視認性が良くすることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の計器用指針によると、反射面３ｃにプリズム３ｈを形成することによって、反射コートを施すことなく、出射面３ｄより光源チップ２からの光を出射させることが出来る。出射された光はプリズムによって出射方向がコントロール可能であり、法線方向に出射させることによって、極めて高輝度が得られる。また、従来のように反射率の低い反射コートで繰り返し反射することなく、光の全反射を利用していることから、光損失が殆どなく、極めて高い光の利用効率となる。更にはプリズム３ｃの深さＤを入射面３ｂからの距離Ｌに応じて異ならせることにより、出射面３ｄでこの距離Ｌに応じた出射光の光量の違いを補正することができ、出射面３ｄの全面から均一な光量で光を出光させることが出来る。この結果、指針１として、全長にわたって均一な輝度分布が得られることになる。
【００６１】
本発明にかかる計器用指針によれば、指針本体３に入射した光は、反射面３ｃと出射面３ｄの間で繰り返し反射させて指針本体３を伝播させることにより、指針本体３を効率よくその先端部分まで伝え、指針全体３を明るくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明による計器用指針の第１の実施形態を示す平面図である。
（ｂ）は（ａ）の中心線断面図である。
【図２】図１（ａ）に示した第１の実施形態の中心線断面図における要部の拡大詳細図である。
【図３】（ａ）は従来例の計器用指針を示す平面図である。
（ｂ）は（ａ）の中心線断面図である。
【図４】図２におけるプリズム深さＤの距離Ｌに応じた変化の一具体例を示す図である。
【図５】（ａ）は本発明による第２の実施形態を示したプリズム部分の断面拡大図である。
（ｂ）は本発明による第３の実施形態を示したプリズム部分の断面拡大図である。
（ｃ）は本発明による第４の実施形態を示したプリズム部分の断面拡大図である。
【図６】本発明による第５の実施形態を示した平面図である。
【図７】（ａ）は本発明による第６の実施形態を示した入光部分の拡大図である。
（ｂ）は本発明による第７の実施形態を示した入光部分の拡大図である。
【図８】本発明による第８の実施形態を示した計器用指針を成形するための金型プリズム駒の断面とその加工方法を示した図である。
【図９】（ａ）は指針本体の出射面側から見た斜視図である。
（ｂ）は指針本体の光源チップからの出射光の経路を表す概念図であり、アスペクト比が大きい例における上面及び側面の拡大図である。
（ｃ）は指針本体の光源チップからの出射光の経路を表す概念図であり、アスペクト比が小さい例における上面及び側面の拡大図である。
【符号の説明】
１指針
２光源チップ
２ａ発光面
３指針本体
３ａ導光部
３ｂ入射面
３ｃ反射面
３ｄ出射面
３ｅ側面
３ｆ後端部
３ｇ光源装着孔
３ｈプリズム
３ｉプリズム稜線
３ｊ平坦部
３ｋ谷部
４センターキャップ
４ａ回転軸
５反射コート
６光ファイバー
７金型プリズム駒
８切削バイト
８ａ頂角
８ｂ先端
９三角プリズム

Claims

光源からの光を入光する光入射部と該光入射部から入光された該光を反射、偏向させる反射面と該反射面に対向して光を外部に出光する出射面とを有する棒状の計器用指針において、前記反射面には鋸歯形状を成す微細凹凸プリズムが形成され、この微細凹凸プリズムの間に平坦部を有することを特徴とする計器用指針。
前記平坦部を結んだ仮想面に対して前記微細凹凸プリズムの前記光入射部と対向する側の面の傾きを第１の傾斜角としたとき該第１の傾斜角は４０°から４８°であることを特徴とする請求項１記載の計器用指針。
光源からの光を入光する光入射部と該光入射部から入光された該光を反射、偏向させる反射面と該反射面に対向して光を外部に出光する出射面とを有する棒状の計器用指針において、前記反射面には鋸歯形状を成す微細凹凸プリズムが形成され、前記微細凹凸プリズムの凸面を結んだ仮想面に対して、該微細凹凸プリズムの前記光入射部と対向する側の面の傾きを第１の傾斜角とし、先端と対向する側の面の傾きを第２の傾斜角としたとき、第１の傾斜角は、第２の傾斜角より大きいことを特徴とする計器用指針。
請求項３記載の計器用指針において前記第１の傾斜角は、４０°から４８°であることを特徴とする請求項３記載の計器用指針。
前記第２の傾斜角は、０°より大きく１０°以下であることを特徴とする請求項３又は４記載の計器用指針。
前記反射面と前記出射面までの距離に対する前記反射面の幅の比を３以下とすることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の計器用指針。
前記光入射部にＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）が配設されたことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の計器用指針。
前記光入射部に光源からの光を光ファイバーを用いて入光させたことを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の計器用指針。
指針の回転軸方向に進む光源からの光を三角プリズムにてその直角方向に屈折させ、前記光入射部に入光させたことを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の計器用指針。
長手方向の断面形状が略四角形であって、前記反射面と前記出射面との間に形成された側面が表面粗さＲｔ１μｍ以下、Ｒａ０．１μｍ以下の面に加工されたことを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の計器用指針。
前記反射面の微細凹凸プリズムが前記光入射部から遠ざかるほど、深くなることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の計器用指針。
前記反射面の微細凹凸プリズムが前記光入射部から遠ざかるほど、ピッチが狭まることを特徴とする請求項１又は２に記載の計器用指針。
前記反射面の微細凹凸プリズムの断面形状を不等辺三角形状として夫々を等ピッチで形成し、前記第１の傾斜角は一定とし、前記第２の傾斜角が前記光入射部から遠ざかるにつれて、大きくなる形状をなしたことを特徴とする請求項３乃至５いずれかに記載の計器用指針。
前記反射面の微細凹凸プリズムの断面形状を不等辺三角形状として夫々を等ピッチで形成し、該微細凹凸プリズムの稜線を結んだ仮想面に対して、前記第１の傾斜角が前記光入射部から遠ざかるにつれて小さくなり、前記第２の傾斜角が、前記光入射部から遠ざかるにつれて大きくなり、かつ該第１の傾斜角と該第２の傾斜角との和が一定となる形状をなしていることを特徴とする請求項３乃至５いずれかに記載の計器用指針。
前記光入射部の幅、または高さの少なくとも一方が、指針の先端に行くほど狭まる、または低くなる形状とすることを特徴とする請求項１乃至１４いずれかに記載の計器用指針。