JP2009009790A - 照光スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 導光部材の出光面の輝度ムラを小さくすることのできる照光スイッチを提供すること。
【解決手段】 第２の導光部材３０から出射された平行光Ｒ１は、前記第１の導光部材２０の入光面２１から前記第１の導光部材２０の内部に入射するときに、第１の方向Ｄ１に屈折させられる。屈折後の光Ｒ３は、第２の導光部材３０の内部を伝搬してその底部に設けられた反射面２３で反射させられる。反射後の光Ｒ４は第１の導光部材２０内を第２の方向Ｄ２に向かって伝搬し、出光面２２に達する。光源から放たれた光を、いったん反射面２３で反射させた後に出光させるので、出光面２２の周縁部にも十分な光を向かわせることができ、出光面２２の輝度ムラを防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、操作ノブの表面（操作面）を内部から照らし出す照光機構を備えた照光スイッチに関する。

以下の特許文献１には、操作ノブに設けられた透光インジケータ側ガイドと、発光体からの光が入射する発光体側ガイドとを分離して配置したスイッチ装置が開示されている。このスイッチ装置では、発光体から発せられた光が、発光体側ガイドから透光インジケータ側ガイドに達し、透光インジケータが明るく照光される。

また特許文献２の図６には、光学路部材の光出射側端部に三角プリズムを配置することにより、光源からの光を所望の方向に向かわせるようにした自動車用電装品のスイッチに関する発明が記載されている。
特開２００６−５９５６１号公報 特開２０００−１００２７５号公報

しかし、上記特許文献１に記載のものでは、光インジケータ側ガイド内を通過する光の方向は揃っていないので、光は透光インジケータ側ガイドから出射する際に多方向に分散しやすい。このため、操作者から見たときの輝度が低下するという問題がある。

一方、特許文献２にはこの点を改良し、発光体から発せられた光を所望の方向に向かわせるようにした技術が開示されているが、導光部材の出光面の周縁部の光量が少なくなり、輝度ムラを生じてしまうという問題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、導光部材の出光面の輝度ムラを小さくすることのできる照光スイッチを提供することを目的としている。

本発明は、操作面を有する操作ノブと、所定の方向を光軸とする光を放つ光源と、前記操作ノブに設けられ且つ前記光源から放たれた光を前記操作面に導く第１の導光部材とを備えた照光スイッチにおいて、
前記第１の導光部材は、前記光軸に沿って入射する光を第１の方向に屈折させる傾斜面からなる入光面と、前記入光面で屈折した後の光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に反射させる反射面と、前記反射面で反射した後の光を透過させる出光面と、を有することを特徴とするものである。

本発明では、光源から放たれた光を、いったん反射面で反射させた後に出光面から出光させるので、出光面の周縁部にも十分な光を向かわせることができ、出光面の輝度ムラを防止することができる。

前記出光面は、前記入光面とは逆方向に傾く傾斜面からなるものが好ましい。
上記手段では、自動車のインパネ用スイッチ等に適用した場合には、操作者にとって導光部材の出光面を見やすくすることができる。

前記操作面と前記出光面とが平行に設けられているものが好ましい。
上記手段では、電子機器のデザイン性を高めることができる。

上記において、前記光源と入光面との間に光源から発せられた光を平行にする第２の導光部材が設けられているものが好ましい。

上記手段では、光源から放たれた光を同一方向に揃えることができ、出光面の明るさの度合い（輝度）を高めることができる。

さらに、前記操作ノブが、機器本体に対して可動自在に設けられており、前記機器本体に前記光源と前記第２の導光部材が設けられ、前記操作ノブに前記第１の導光部材が設けられるものが好ましい。

上記手段では、第１の導光部材を可動側に、第２の導光部材を固定側に分離して配置することができる。このため、可動する操作ノブの操作面上に光が点灯する出光面を設けることができる。

また前記出光面に隣接する第１の導光部材の底面に、前記第２の方向に沿ってカットされた切欠部が設けられているものが好ましい。

上記手段では、光が届きにくい先端部分をカットすることにより、出光面の輝度ムラの発生を更に抑えることができる。

また上記において、前記第１の導光部材は、前記反射面を底面とした平面で見たときに、両側面が前記入光面から出光面に向かうにしたがって徐々に細くなる形状で形成されているものが好ましい。

上記手段では、第２の導光部材の先端である出光面から底面と平行な左右方向に光を拡散することができるため、自動車のインパネ用スイッチ等に適用した場合は、運転席と助手席の両方から視認しやすくすることができる。

さらに、前記第２の導光部材は、前記光源と対向する一端側に凸レンズ部が設けられ、前記第１の導光部材の入光面と対向する他端側に前記光軸に対して垂直となる出射面が設けられており、
前記第２の導光部材の側面には、前記第２の導光部材の一端から前記凸レンズ部の縁部から外側に拡がる光受入れ面を介して入射した光を前記出射面に向けて反射させる円錐状面が設けられているものが好ましい。

上記手段では、凸レンズ部より外側に拡がる光であっても、第２の導光部材の先端である出光面に集光させることが可能となる。このため、さらに明るい出光面とすることができる。

本発明では、導光部材の出光面の輝度ムラを防止することができる。

図１は本発明の実施の形態として照光スイッチを示す断面図、図２は第１の導光部材と第２の導光部材を示す斜視図、図３は第１の導光部材と第２の導光部材を上方（Ｚ２方向）から見た場合の断面図、図４は第１の導光部材と第２の導光部材を側方（Ｘ２方向）から見た場合の断面図である。

なお、以下においては光源５を通り、Ｙ軸に平行な光軸を光軸Ｌ１として説明する。
図１に示す照光スイッチ１０は、例えば車載用の電子機器（エアコンなど）に用いられる操作スイッチであり、電子機器本体９に対して揺動自在に設けられた操作ノブ１１を有している。なお、図１ではＹ１方向に電子機器の前面が設けられており、図示Ｙ２側が電子機器の奥部を示している。

操作ノブ１１は、電子機器本体９の前面に向く操作面１１Ａを有している。操作面１１Ａの一部には開口部１１ａが形成されている。操作ノブ１１の内部には、前記開口部１１ａから続く連通路１１ＢがＹ２方向に延びて形成されている。連通路１１Ｂの底面はＹ軸に対して水平である。ただし、連通路１１Ｂの図示Ｙ１方向の先端の底面は、先端に向かうほど図示Ｚ１方向に傾斜する傾斜面１１ｂで形成されている。この操作ノブ１１の連通路１１Ｂの内部には第１の導光部材２０が設けられている。前記傾斜面１１ｂには後述する切欠部２４が対向する。

電子機器本体９側で且つ前記連通路１１Ｂと対向する位置には、図示Ｙ方向に貫通する取付穴９Ａが形成されている。この取付穴９Ａの内部には第２の導光部材３０が設けられている。

図２ないし図４に示すように、第１の導光部材２０は平面的には略三角形状をしている。第１の導光部材２０は、図示Ｙ２側の端部に入光面２１を、図示Ｙ１側の端部に出光面２２を有し、さらにＺ２側の底面に反射面２３を有している。

入光面２１と出光面２２とは互いに逆向きの傾斜面で形成されている。すなわち、図４に示すように、光軸Ｌ１−Ｌ１に対して垂直となる第１仮想平面Ｐ１−Ｐ１に対し、入光面２１は右下がりの（−）の角度からなる傾斜面で形成されている。同様に、光軸Ｌ１−Ｌ１に対して垂直となる第２仮想平面Ｐ２−Ｐ２に対し、出光面２２は左下がりの（＋）の角度からなる傾斜面で形成されている。このため、入光面２１は入射した平行光Ｒ１を、反射面２３に向かう第１の方向Ｄ１に向けて屈折させることができ、出光面２２は反射面２３で反射した光Ｒ４を操作者に向かう第２の方向Ｄ２に向けて出射することができるようになっている。なお、前記第１仮想平面Ｐ１−Ｐ１および前記第２仮想平面Ｐ２−Ｐ２は、ともに図のＺＸ平面と平行な関係にある面である。

なお、入光面２１はシリンドリカル面で形成されていてもよく、例えば図４に示すように傾斜面に沿う２段構成からなるシリンドリカル面２１ａ，２１ｂであってもよい。このように、入光面２１をシリンドリカル面で形成しておくと、幅（Ｘ）方向の広がりを許容しつつ高さ（Ｚ）方向の広がりを抑制することが可能となる。このため、車載用の場合には運転席と助手席の両方から見やすくて高輝度な出光面２２とすることができる。

図３の断面図で示すように、第１の導光部材２０の側面２５，２５は、入光面２１から出光面２２に向かうにしたがって先細りとなる形状で形成されている。このため、入光面２１は出光面２２よりも小さな面積で形成されている。

第１の導光部材２０の底面である反射面２３は一部を除き水平面（ＸＹ平面）に対して平行な面で形成されている。前記一部とは、第１の導光部材２０の反射面２３の図示Ｙ１の先端をアンダーカットすることによって形成された切欠部２４である。この切欠部２４に相当する部分に出光面があったと仮定した場合、先端部分は光は届きにくいので、その部分をカットすることで、輝度ムラを防止し、または抑制することが可能とされている。なお、この反射面２３の面積は、出光面２２の面積より大きいものとなっている。

第２の導光部材３０は、入射側となる図示Ｙ１側の端面にコリメート部３１が形成され、図示Ｙ２側の端面には出射面３２が形成されている。

前記コリメート部３１は凸レンズ部３１ａと、凸レンズ部３１ａの縁部から外側に環状に広がる略メガホン形状の光受入れ面３１ｂと、円錐状面３１ｃとからなる。なお、コリメート部３１の中心は光源５の中心を通りＹ軸に平行となる光軸Ｌ１―Ｌ１に位置し、出射面３２は前記光軸Ｌ１―Ｌ１に対して垂直な面である。

図２に示すように、第２の導光部材３０のＸ１方向およびＸ２方向の両側面は、シリンドリカル面３３，３３で形成されている。シリンドリカル面３３，３３の図示Ｙ２側の先端には、Ｙ２方向の先端に向かうほど徐々に細くなる円錐状面３１ｃ，３１ｃが連続して形成されている。

前記第１の導光部材２０および前記第２の導光部材３０は、例えばアクリル樹脂など透明な樹脂材料によって一体的に形成されている。

図１に示すように、前記操作ノブ１１は連通路１１Ｂ内に第１の導光部材２０を配置した状態で、前記電子機器本体９に揺動自在に支持されている。この状態では、操作面１１Ａの開口部１１ａからは前記第１の導光部材２０の出光面２２が現れる。また前記操作ノブ１１の操作面１１Ａと第１の導光部材２０の出光面２２とは第２の方向Ｄ２に対して共に垂直である。しかも、両者はほぼ同一平面となるように設置されている。

電子機器本体９のＹ２側の端には基板４が固定されている。光源５は基板４のＹ１側の面上に固定されており、基板４を前記電子機器本体９のＹ２側の端に固定すると、光源５が取付穴９Ａの端部に配置されるようになっている。なお、光源５としては、例えばＬＥＤなどで構成される。

図２ないし図４に示すように、第１の導光部材２０、第２の導光部材３０および光源５を抜き出して示すと、これらは光源５の中心を通りＹ軸に平行な光軸Ｌ１―Ｌ１上に配置されている。すなわち、図示Ｙ２側に光源５が設けられ、図示Ｙ１側に第１の導光部材２０が設けられている。また第２の導光部材３０は、光源５と第１の導光部材２０との間に配置されている。光源５の近傍に第２の導光部材３０のコリメート部３１が対向して配置され、第２の導光部材３０の出射面３２と第１の導光部材２０の入光面２１とは対向するように配置されている。

指Ｆを用いて、前記操作面１１Ａを操作すると、操作ノブ１１が揺動して図示しないスイッチ機構のＯＮ／ＯＦＦの切換が行われる。前記光源５は、例えばスイッチがＯＮに切り換わると点灯し、ＯＦＦに切り換わると消灯するように設定される。これに応じて、操作面１１Ａ上に現れている出光面２２が点滅する。

上記構成からなる照光スイッチの照光動作について説明する。
図３および図４に示すように、光源５から放たれた光Ｒ０は、前記凸レンズ部３１ａを介して第２の導光部材３０内に入射し、図示Ｙ１方向の出射面３２に向けられる。このとき、光Ｒ０は凸レンズ部３１ａによって平行光Ｒ１に変換させられる。この平行光Ｒ１は、光軸Ｌ１−Ｌ１に対して平行となる光である。

なお、光源５から放たれた光Ｒ０のうち、図３にて幅方向（Ｘ１およびＸ２）に拡がる光の一部は、前記凸レンズ部３１ａ以外の光受入れ面３１ｂからも入射するが、この光Ｒ２，Ｒ２は前記円錐状面３１ｃ，３１ｃにて反射させられ、図示Ｙ１方向の出射面３２に向けられる。

前記平行光Ｒ１は第２の導光部材３０内を伝搬し、光軸Ｌ１−Ｌ１に対して垂直に設けられた出射面３２を介して前記第１の導光部材２０に向けて出射される。

第２の導光部材３０から出射された平行光Ｒ１は、前記第１の導光部材２０の入光面２１から前記第１の導光部材２０の内部に入射する。このとき、平行光Ｒ１は前記入光面２１において第１の方向Ｄ１に屈折させられる。なお、このときの屈折角は、空気の屈折率と第２の導光部材を形成する材料の屈折率との比と、平行光Ｒ１が入光面２１に入射する際の入射角との関係で決定される。

図４に示すように、入光面２１で屈折させられた光Ｒ３は、第２の導光部材３０の内部を伝搬してその底部に設けられた反射面２３に達し、この反射面２３で全反射させられる。さらに、反射した光Ｒ４は第１の導光部材２０の内部を第２の方向Ｄ２に向かって伝搬し、図示Ｙ１側に設けられた出光面２２に達する。反射面２３の面積は、出光面２２の面積よりも大きいので、光Ｒ３を反射させずにダイレクトに出光面２２に向かわせるよりも、出光面２２の周縁部にも十分な光を向かわせることができ、輝度ムラを小さくすることができる。

ここで、図４に示すように、光Ｒ４が出光面２２から出射する第２の方向Ｄ２と、前記出光面２２および操作面１１Ａとは直交する関係を有している。しかも、前記出光面２２は、上下方向において前記第２の方向Ｄ２の延長線上の近傍に操作者の目４０が位置するように設定される。このため、操作面１１Ａに設けられた出光面２２は、操作者側の方を向いているので、操作者にとって見やすくできる。

図３の断面図に示すように、第１の導光部材２０の側面２５，２５は、入光面２１側から出光面２２側に向かうにしたがって徐々に先細りとなる形状で形成されている。このため、第１の導光部材２０に入射した平行光Ｒ１の入射角は、側面２５，２５に対してそれぞれ臨界角以上の角度で入射する。このため、第１の導光部材２０に入射した光を、出光面２２に集光させることができる。よって、第１の導光部材２０の出光面２２が十分に照光されるようになる。

図３に示すように、第２の導光部材３０の円錐状面３１ｃ，３１ｃにて反射させられた光Ｒ２，Ｒ２は、側面２５，２５において全反射させられ第１の導光部材２０の出光面２２に向かう。この際、光Ｒ２と光Ｒ２とは一度クロスし、その後に出射面３２の幅方向（Ｘ方向）の両端部に達する。そして、前記光Ｒ２，Ｒ２は、出光面２２から出射する際に幅方向（Ｘ１およびＸ２方向）に拡がるように屈折させられる。このため、操作者の目４０が、第２の方向Ｄ２の延長線上になくとも、第１の導光部材２０の出光面２２が十分に照光されていることを認識することが可能となる。したがって、この照光スイッチ１０が車載用として運転席と助手席の間のインパネに搭載されている場合には、左右方向において第２の方向Ｄ２の延長線上に位置しない運転席と助手席から照光スイッチ１０の操作面１１Ａに現れている前記第１の導光部材２０の出光面２２が十分に明るく照明されていることを認識することが可能である。

このように、本願発明の照光スイッチでは、光源５から発せられた光の方向を上下方向において第２の方向Ｄ２に向かわせることができ、かつ出光面２２の輝度ムラを防止することができる。しかも、光が出射される第１の導光部材２０の出光面２２を、上下方向において操作者の方向に向けて設置するようにしたため、操作者側から見たときに、十分に明るく見やすい出光面２２とすることができる。

上記実施の形態では、光源５から放たれた光を第２の導光部材３０のコリメート部３１で平行に変換してから第１の導光部材２０の入光面２１にするようにした構成を示したが、本発明は必ずしもこれに限られるものではない。すなわち、光源５が平行な光を出力することが可能なレーザー光源のような場合には、第２の導光部材３０を用いなくてもよく、光源５から放たれた光を第１の導光部材２０の入光面２１に直接入射するようにした構成であってもよい。

また上記実施の形態では、操作ノブ１１が、電子機器本体９に揺動自在となるものを示して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、操作ノブはスイッチケースなどのスイッチ機構を形成する部材に対して揺動自在に取り付けられており、スイッチ機構として電子機器本体９に取り付けられる構成であってもよい。

本発明の実施の形態として照光スイッチを示す断面図、 第１の導光部材と第２の導光部材を示す斜視図、 第１の導光部材と第２の導光部材を上方（Ｚ２方向）から見た場合の断面図、 第１の導光部材と第２の導光部材を側方（Ｘ２方向）から見た場合の断面図、

符号の説明

４ 基板
５ 光源
９ 電子機器本体
１０ 照光スイッチ
１１ 操作ノブ
１１Ａ 操作面
１１ａ 開口部
１１Ｂ 連通路
２０ 第１の導光部材
２１ 入光面
２２ 出光面
２３ 反射面
２４ 切欠部
２５ 側面
３０ 第２の導光部材
３１ コリメート部
３１ａ 凸レンズ部
３１ｂ 光受入れ面
３１ｃ 円錐状面
３２ 出射面
３３ シリンドリカル面
Ｄ１ 第１の方向
Ｄ２ 第２の方向
Ｌ１ 光軸

Claims (8)

1. 操作面を有する操作ノブと、所定の方向を光軸とする光を放つ光源と、前記操作ノブに設けられ且つ前記光源から放たれた光を前記操作面に導く第１の導光部材とを備えた照光スイッチにおいて、
   前記第１の導光部材は、前記光軸に沿って入射する光を第１の方向に屈折させる傾斜面からなる入光面と、前記入光面で屈折した後の光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に反射させる反射面と、前記反射面で反射した後の光を透過させる出光面と、を有することを特徴とする照光スイッチ。
2. 前記出光面は、前記入光面とは逆方向に傾く傾斜面からなる請求項１記載の照光スイッチ。
3. 前記操作面と前記出光面とが平行に設けられている請求項２記載の照光スイッチ。
4. 前記光源と入光面との間に光源から発せられた光を平行にする第２の導光部材が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の照光スイッチ。
5. 前記操作ノブが、機器本体に対して可動自在に設けられており、前記機器本体に前記光源と前記第２の導光部材が設けられ、前記操作ノブに前記第１の導光部材が設けられる請求項４記載の照光スイッチ。
6. 前記出光面に隣接する前記第１の導光部材の底面に、前記第２の方向に沿ってカットされた切欠部が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載の照光スイッチ。
7. 前記第１の導光部材は、前記反射面を底面とした平面で見たときに、両側面が前記入光面から前記出光面に向かうにしたがって徐々に細くなる形状で形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の照光スイッチ。
8. 前記第２の導光部材は、前記光源と対向する一端側に凸レンズ部が設けられ、前記第１の導光部材の入光面と対向する他端側に前記光軸に対して垂直となる出射面が設けられており、
   前記第２の導光部材の側面には、前記第２の導光部材の一端から前記凸レンズ部の縁部から外側に拡がる光受入れ面を介して入射した光を前記出射面に向けて反射させる円錐状面が設けられている請求項４ないし７のいずれかに記載の照光スイッチ。

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