JP2008097996A - 操作部材の照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄光材の蓄光を利用して操作部材に設けられた表示部を照明する構成において、表示部の輝度を確保しながら電力消費量を低減することができる操作部材の照明装置を提供する。
【解決手段】ランプスイッチがオンすると、ＬＥＤ１１に通電されることにより可視光を導光レンズ１２の端面に照射するので、導光レンズ１２を通過した光によりノブ６の文字表示部６ｆが照明される。この導光レンズ１２は蓄光顔料１３が含有した蓄光材からなり、ＬＥＤ１１からの光を受けた状態では、光エネルギーを蓄積し、ＬＥＤ１１への通電が停止した状態では蓄積した光エネルギーを消費することにより可視光を放射する。これにより、ノブ６の文字表示部６ｆの輝度が高くなるので、夜間においてＬＥＤ１１の通電が停止した場合であっても継続して文字表示部６ｆを視認することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの光を導光レンズにより導くことにより操作部材に設けられた表示部を照明する操作部材の照明装置に関する。

例えば車両のインストルメントパネルに設けられたパネルスイッチ表示部（文字、記号など）を夜間時に照明する構成として、蓄光材の蓄光機能を利用し、光源の通電を終了した後であっても、蓄光材からの光の放射によりパネルスイッチ表示部を照明することにより夜間照明時の消費電力を抑制することが提案されている。
実開平３−５７８３１号公報

図９は、特許文献１が提案する構成の一例を示している。この図９において、操作部材１０１に対する押圧操作に伴ってラバー接点からなるスイッチ１０２がオンするようになっている。光源１０３からの光は、直線状導光レンズ１０４及び屈曲状導光レンズ１０５を通じて操作部材１０１に形成された開口部１０１ａから外部に放射される。ここで、屈曲状導光レンズ１０５の上端面には蓄光部１０６が設けられており、光源１０３の通電終了後は、蓄光部１０６が蓄積した光エネルギーにより可視光を放射して操作部材１０１を照明するようになるので、電源の電力消費量を低減することができる。

しかしながら、特許文献１のものでは、光源１０３から蓄光部１０６までの距離が長いと共に途中で折曲され、さらに導光レンズ１０４，１０５間に空間部が介在していることから、導光レンズ１０４，１０５における光量損失が大きい。このため、蓄光部１０６に多くの光エネルギーを取込むためには、照明用の電源を長時間オンしていなければならず、電力消費量の削減に対して効率が悪いという問題を生じている。

この場合、導光レンズ１０４，１０５を蓄光材から形成することにより蓄光部の体積を増大し、蓄光部に多くの光エネルギーを取り込むことが考えられるものの、導光レンズ１０４，１０５にあっては、開口部１０１ａまでの距離が長いと共に途中で折曲され、さらに導光レンズ１０４，１０５間に空間部が介在しているという構成は同一であるので、結局、導光レンズ１０４，１０５における光量損失が大きく効率が悪いという課題は何ら解決されていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、蓄光材の蓄光を利用して操作部材に設けられた表示部を照明する構成において、表示部の輝度を確保しながら電力消費量を低減することができる操作部材の照明装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、表示部への照明が指示された場合は、通電手段から光源に通電されて光源が可視光を発光するので、導光レンズにより光源からの光が案内されて操作部材に設けられた透光性の表示部に照射される。これにより、表示部の輝度が高くなるので、夜間においても表示部を視認することができる。

ここで、導光レンズは蓄光材から形成されているので、光源からの光を受けた状態では蓄光材が光エネルギーを蓄積するようになり、通電手段が光源への通電を停止した場合は、蓄光材が蓄積している光エネルギーを消費により可視光を放射するようになる。これにより、導光レンズから操作部材の表示部に可視光が照射されるので、光源の通電停止状態であっても表示部を継続して視認できる。

そして、蓄光材から放射される可視光の強度は蓄積した光エネルギーの消費に伴って減少することから、光センサの検出レベルが所定レベル以下となった場合は、通電手段が光源に通電するようになる。

以上のような通電制御により、表示部の輝度が設定輝度よりも低くならないように維持された状態で光源への通電制御が行われるので、電力消費量を低減することができる。この場合、導光レンズは一つで済むと共に直線状であるので、導光レンズにおける光量損失が小さくなり、電力消費量を低減することができる。

請求項２の発明によれば、蓄光材から放射された可視光は光源の光軸に沿った導光レンズの内面で反射する際に、導光レンズの内面が光源の光軸に沿って平行な構成に比較して操作部材側に反射されるので、蓄光材から発せられた光を導光レンズへ効率よく照射することができる。

請求項３の発明によれば、光源からの可視光の照射状態では表示部の下地となる蓄光塗料層にも光エネルギーが蓄積されるので、光源への通電が停止した状態では、蓄光塗料層からも可視光が放射されるようになり、導光レンズからの可視光の照射と合わせて表示部の輝度を高めることができる。

以下、本発明の一実施例について図１ないし図７を参照して説明する。
図３は、車両のインストルメントパネルに設けられた表示装置を示している。この図３において、表示装置１は、パネルケース２に組み込まれた液晶表示器３を主体としてなり、そのパネルケース２において液晶表示器３の周囲となる部位に複数のスイッチ装置４が配置されている。

図１は、スイッチ装置４の断面図である。この図１において、スイッチ装置４は、パネルケース２に固定されたスイッチケース５にノブ（操作部材に相当）６を押圧操作可能に装着してなり、それらのノブ６に対する操作により、液晶表示器３にメニューを表示したり、各種設定を切換えたりすることができるようになっている。

即ち、スイッチケース５の底面にはスイッチ基板７が装着されており、そのスイッチ基板７の所定部位にチップ状のスイッチ８が実装されている。スイッチ基板７上には弾性を有するゴムシート９が配設されており、そのゴムシート９の所定部位に形成された凸状部９ａがスイッチ８を覆っている。これにより、ゴムシート９を介してスイッチ８が押圧された際に、図示上方への弾性力が与えられるようになっている。

スイッチケース５には開口部１０が形成されており、その開口部１０にノブ６が図示下方から装着されている。このノブ６は透光性樹脂であるポリカーボーネートからなる四角容器状の基材６ａを主体として形成されており、この基材６ａの開口周縁部に形成されたフランジ部６ｂがスイッチケース５の開口部１０の周縁部に係止されている。これによりスイッチケース５に対するノブ６の抜け防止が図られている。フランジ部６ｂにおいてノブ６の中央に対して点対称となる部位には一対のボス６ｃが突出形成されており、そのボス６ｃの先端がゴムシート９を介してスイッチ８に対向している。つまり、１個のノブ６に対して２個のスイッチ８が設けられており、それらの２個のスイッチ８がオンしたことでもって真のオンとなるように構成されている。

スイッチ基板７において、ノブ６の中心の下方となる部位にはＬＥＤ（光源に相当）１１が実装されている。このＬＥＤ１１は、スモールランプ或はヘッドランプの点灯に応じて通電されるようになっており、通電により可視光をノブ６に向かって照射するようになっている。

ノブ６の主体をなす基材６ａの図示上面には蓄光塗料層６ｄが形成されていると共に、その蓄光塗料層６ｄを含む表面全体には非透光性樹脂からなる表面層６ｅが被覆形成されている。表面層６ｅには、図４に示すような例えば「ＭＥＮＵ」という文字を示す文字表示部６ｆがレーザエッジングにより形成されている。このレーザエッジングとは、文字表示部６ｆをなす文字の輪郭形状をプログラムしたレーザ加工機にてレーザ光を照射し、文字領域となる表面層６ｅのみを除去することにより下地としての蓄光塗料層６ｄを露出させるもので、その蓄光塗料層６ｄの露出部位が文字表示部６ｆとなる。

図１に戻って、ノブ６の裏側には導光レンズ１２が取付けられている。この導光レンズ１２は、樹脂基材（例えばアクリル樹脂）に蓄光顔料１３（図中に模式的に示す）を含有した蓄光性樹脂（蓄光材に相当）から形成されており、図示下端面から入射した光を図示上端面から出射する導光機能を有すると共に、蓄光顔料１３の蓄光機能により受光時に光エネルギーを蓄積し、受光停止状態では蓄光顔料１３が蓄積した光エネルギーを消費することにより例えば緑色光或いは白色光などの可視光を放射するようになっている。

導光レンズ１２においてＬＥＤ１１からの光が入射する端面には複数の膨出部１２ａが形成されている。これらの膨出部１２ａは、ＬＥＤ１１から導光レンズ１２の端面に照射される光強度が均一でないという光強度分布特性に配慮して形成されているもので、導光レンズ１２の端面において光強度の高い部位での導光レンズ１２への入射角度が大きくなるように形成されている。これにより、導光レンズ１２の端面での表面反射による損失を低減するようにしている。

図１に戻って、スイッチ基板７には光センサ１４が搭載されており、この光センサ１４により導光レンズ１２から後述するように蓄光された光エネルギーにより放射される光の輝度を検出するようになっている。
一方、スイッチケース５には、ノブ６と同様に蓄光性樹脂からなるインジケータレンズ１５が装着されている。スイッチ基板７においてインジケータレンズ１５の下方となる部位にはＬＥＤ１６が配置されており、操作可能なノブ６を示す際に通電されるようになっている。

図５は、スイッチ装置４の電気的構成うち本発明に関連した電気的構成を示すブロック図である。この図５において、コントローラ（通電手段に相当）１７は、ランプスイッチ１８からオン信号を入力したときは、ＯＮ／ＯＦＦタイマー１９を駆動する。このＯＮ／ＯＦＦタイマー１９は、スイッチ基板７に点灯指令を出力すると共にタイマー時間が設定時間経過したときは、点灯指令の出力を停止する。スイッチ基板７は、ＯＮ／ＯＦＦタイマー１９から点灯指令を入力した状態ではＬＥＤ１１を点灯し、点灯指令の入力が停止した状態ではＬＥＤ１１を消灯する。また、スイッチ基板７は、光センサ１４の検出レベルが所定の設定値を下回ったときは点灯要求信号をコントローラ１７に出力するようになっている。

次に上記構成の作用について説明する。
図６は、コントローラ１７の動作を示すフローチャートである。この図６において、コントローラ１７は、ランプスイッチ１８がオンするかを監視している（Ｓ１）。
夜間の車両走行時に、運転者がスモールランプ或はヘッドランプを点灯すると、コントローラは、ランプスイッチ１８がＯＮしたことに応じて（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＯＮ／ＯＦＦタイマー１９を駆動する（Ｓ２）。すると、ＯＮ／ＯＦＦタイマー１９は、スイッチ基板７に点灯信号を出力するので、スイッチ基板７は、ＬＥＤ１１に通電する。これにより、ＬＥＤ１１が点灯して可視光が導光レンズ１２の端面に照射されるので、導光レンズ１２の端面から入射した光は、導光レンズ１２に導かれて前面からノブ６ひいては文字表示部６ｆに照射される。これにより、ノブ６に形成された文字表示部６ｆの輝度が高くなるので、車両の乗員は、夜間であっても文字表示部６ｆの認識が可能となる。

この場合、ＬＥＤ１１から照射された光は、一つの導光レンズ１２を介して短い距離で文字表示部６ｆに照射されるので、ＬＥＤ１１からの光は減衰することなく文字表示部６ｆに照射されることになる。また、ＬＥＤ１１から光が入射する導光レンズ１２の端面の形状は、ＬＥＤ１１から導光レンズ１２の端面に照射される光強度の大きな部位への入射角度が大きくなるように膨出部１２ａが形成されているので、ＬＥＤ１１からの光を大きく減衰することなく導光レンズ１２に入射させることができる。

コントローラ１７は、タイマー時間が設定時間となったときは（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＯＮ／ＯＦＦタイマー１９をオフすることによりＬＥＤ１１の通電を停止する（Ｓ４）。この場合、設定時間は、蓄光顔料１３に期待する蓄光保持時間との関係により設定されている。
図７は、ＬＥＤ１１の照射時間と、設定輝度以上の輝度を維持可能な蓄光顔料１３の蓄光保持時間との関係を示している。この図７に示すように、ＬＥＤ１１の照射時間が長くなるほど蓄光保持時間が長くなることから、蓄光顔料１３に期待する蓄光保持時間に基づいてＬＥＤ１１の照射時間を求めることができる。つまり、蓄光顔料１３に期待する蓄光保持時間が長くなるほどＬＥＤ１１の通電時間を長く設定する。

さて、ＬＥＤ１１の点灯状態では、導光レンズ１２を形成する蓄光材に含有されている蓄光顔料１３がＬＥＤ１１からの光エネルギーを蓄積し、ＬＥＤ１１が消灯すると、図２に示すように蓄積した光エネルギーを消費することにより可視光を放射するようになる。同様に、蓄光塗料層６ｄも蓄積した光エネルギーを消費することにより可視光を放射するようになる。従って、ＬＥＤ１１が消灯するにしてもノブ６に形成された文字表示部６ｆの輝度が高い状態が継続するので、車両の乗員は、文字表示部６ｆを継続して視認することができる。

ここで、導光レンズ１２にあっては、ノブ６側に向かって先拡がり形状に形成されているので、導光レンズ１２の蓄光顔料１３から放射された光がＬＥＤ１１の光軸に沿った導光レンズ１２の内面で反射する際に、導光レンズ１２の内面がＬＥＤ１１の光軸に沿って平行な構成に比較してノブ６側に反射されるので、蓄光顔料１３から発せられた光を導光レンズ１２へ効率よく照射することができる。これにより、導光レンズ１２から蓄光によって放射された光を効率よく文字表示部６ｆに照射することができるので、蓄光保持時間の延長を図ることができる。

コントローラ１７は、図６に示すように所定の時間測定毎に（Ｓ５）、光センサ１４が検出する明るさに基づいて文字表示部６ｆの明るさが設定レベル以上かを間接的に判断する（Ｓ６）。
導光レンズ１２に含まれている蓄光顔料１３の蓄光保持時間が経過すると、導光レンズ１２から発せられる光強度が低下し、文字表示部６ｆの明るさが設定レベルを下回るようになるので、スイッチ基板７は、光センサ１４の検出レベルが設定レベル以下となったときは、コントローラ１７に対して照明要求信号を出力する。コントローラ１７は、スイッチ基板７から照明要求信号が入力したときは（Ｓ６：ＹＥＳ）、ランプスイッチ１８がオンしていることを確認してから（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＯＮ／ＯＦＦタイマー１９を駆動することによりＬＥＤ１１に通電する（Ｓ２）。すると、ＬＥＤ１１が点灯して可視光が導光レンズ１２を通じてノブ６に再び照射されるようになるので、ノブ６に形成されている文字表示部６ｆに光が照射されてその輝度が高くなる。

以上のような動作が繰り返されることにより、夜間であっても文字表示部６ｆの輝度が高い状態が継続するので、文字表示部６ｆを継続して視認することができる。
従って、夜間の走行時に例えば液晶表示器３にメニューを表示したい場合は、上述のように「ＭＥＮＵ」という文字を視認可能な「ＭＥＮＵ」ノブ６を押圧する。すると、「ＭＥＮＵ」ノブ６によりスイッチ８がオンされるので、２個のスイッチ８が同時にオンし、これにより液晶表示器３にメニューを表示させることができる。
尚、インジケータレンズ１５に対応したＬＥＤ１６に通電することにより、操作可能なノブ６を示すことができる。

このような実施例によれば、ＬＥＤ１１の光軸上に沿って、導光レンズ１２及びノブ６の文字表示部６ｆを直線状に配置するようにしたので、図９に示すような構成の従来構成のものと違って、ＬＥＤ１１から文字表示部６ｆまでが直線で且つ距離が短くなり、導光レンズ１２における光量損失を低減することができる。この場合、光センサ１４により導光レンズ１２の蓄光による光照射、ひいては文字表示部６ｆの輝度を間接的に検出し、その光センサ１４の検出に基づいてＬＥＤ１１に対する通電を制御するようにしたので、文字表示部６ｆの輝度が所定の輝度を下回ることなく電力消費量の低減を図ることができる。
また、導光レンズ１２に蓄光顔料１３を含有することにより蓄光材の体積を従来のものに比べて大きくするようにしたので、蓄光照射時間が長くなり、総じて節電効果を高めることができる。

（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
図８に示すように導光レンズ１２を複数設けると共に、各導光レンズ１２に対応してＬＥＤ１１を設けるようにしてもよい。
導光レンズ１２をパネルケース２に固定するようにしてもよい。
ノブ６の蓄光塗料層６ｄを省略するようにしてもよい。
導光レンズ１２として、その内面がＬＥＤ１１の光軸と平行となる形状のものを用いるようにしてもよい。

導光レンズ１２の端面の膨出部１２ａを省略するようにしてもよい。
光センサ１４を導光レンズ１２の側面に取付けるようにしてもよいし、文字表示部６ｆから車室側に放射される光を検出するように配置してもよい。
ＬＥＤ１１の前面にレンズを設け、ＬＥＤ１１からの光をレンズにより集光した状態で導光レンズ１２の端面に照射するようにしてもよい。
スイッチ８は１個設けるようにしてもよい。

本発明の一実施例におけスイッチ装置を示す断面図 導光レンズの蓄光材からの光の放射状態を示す図１相当図 表示装置の正面図 ノブの文字表示部を示す図 電気的構成を示すブロック図 コントローラの動作を示すフローチャート ＬＥＤの照射時間と導光レンズの蓄光保持時間との関係を示す図 本発明の変形例を示す図１相当図 従来例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、１は表示装置、４はスイッチ装置、６はノブ（操作部材）、１１はＬＥＤ（光源）、６ａは基材、６ｄは蓄光塗料層、６ｅは表面層、６ｆは文字表示部、１２は導光レンズ、１３は蓄光顔料、１４は光センサ、１７はコントローラ（通電手段）である。

Claims (3)

1. 操作方向に移動可能に設けられた操作部材と、
   この操作部材に設けられた透光性の表示部と、
   可視光を発する光源と、
   前記表示部への照明が指示された場合に前記光源に通電する通電手段と、
   前記光源からの光を前記表示部に照射するように導く導光レンズと、
   前記表示部の輝度を直接的或いは間接的に検出する光センサとを備え、
   前記導光レンズ及び前記光源は、前記操作部材の操作方向に沿って直線状に配置され、
   前記導光レンズは、蓄光材から形成され、
   前記通電手段は、前記表示部への照明が指示された場合は前記光源へ所定時間通電してから通電停止すると共に、その通電停止状態で前記光センサの検出レベルが所定レベル以下となった場合は前記光源へ通電する制御を繰返すことを特徴とする操作部材の照明装置。
2. 前記導光レンズは、前記光源の光軸に沿った内面が前記操作部材に向かって先拡がり形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の操作部材の照明装置。
3. 前記操作部材は透光性部材から形成され、
   前記表示部は、前記操作部材の表面に形成された蓄光塗料層に被覆形成された非透光性の表面層の一部が除去されることにより形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の操作部材の照明装置。

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