JP2012122984A - メータ装置の照明構造 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの光源で指針の他に文字板を同時に照明することができるメータ装置の照明構造を提供すること。
【解決手段】指針７が回動して各種情報を指示するとともに、指針７及び文字板９を照明するメータ装置の照明構造であって、回転軸５は、その先端部の先端面に、光源３に向って窪むことによって形成された側方分光手段１０を備え、側方分光手段１０は、指針７へ入射させる照明光の一部を文字板９に向けて分光させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両等に搭載されるメータ装置に関するものである。

車両等に搭載されるこの種のメータ装置においては、一般に、文字、数字、及び目盛り等が設けられた文字板を裏面側から専用の光源などで照明したり、文字板の文字や数字などを指し示す指針を照明しているのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

即ち、このメータ装置は、自動車の速度計として有用な指示計器であって、図１６に示すように、プリント基板１０１と文字板１０７との間にモータケース１０２が取り付けられており、このモータケース１０２の軸支持部１０４，１０５に中空軸からなる回転軸１０６が支承されている。この回転軸１０６には、指針１０９と一体の指針軸１１０が取付けられており、その指針１０９は、モータケース１０２に備えた図示外のモータにより回転軸１０６を介して回転される。また、回転軸１０６の内部には、光源としてＬＥＤ１１１が配置されている。そのＬＥＤ１１１は、プリント基板１０１に固定されているとともに、指針１０９の受光面１０９Ａに向けて照明光が出射されるようになっており、指針１０９に入射した照明光は、反射面１０９Ｂで反射されたのち指針１０９を発光照明させる。なお、このメータ装置では、文字板１０７の照明用として、図示していないが、別に専用の光源を文字板１０７の下方の複数個所に配置してある。

また、このようなメータ装置として、指針の発光効率を高めるように構成したものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

即ち、このメータ装置は、図１７に示すように、モータケース２０１と、このモータケース２０１の本体に設けたベアリングとして使用される突出部２０１Ａを介して案内される指針２０２と、この指針２０２の基部に設けた指針軸２０３の下端部２０３Ａから距離Ｈだけ離れて中空シャフト２０４の直下に配置される、ＬＥＤからなる光源２０５と、この光源２０５が実装されたプリント基板２０６と、を有するものである。

このメータ装置では、指針２０２の指針軸２０３は、光源２０５が発する照明光を最適に集めるのに都合がよいようにするため凸状に形成された集光面を下端部２０３Ａに有する。また、この指針２０２は、指針軸２０３が円筒形状であり、その下端部２０３Ａは好適には半球形または凸状をなすが、これ以外の形状を有していてもよい。そのような特定の形状は、ＬＥＤからなる光源２０５による光の放射が指針軸２０３の軸と平行になるように焦点が合った状態に保つことができる。なお、このメータ装置でも、前述のメータ装置と同様に、図示しない複数の専用光源を図示外の文字板の下方に配置することで文字板照明を行っている。

特許第３２９１７３２号明細書 特表２００９−５３７８４４号公報

ところで、このようなメータ装置では、指針軸上に光源の光軸が設定されている構成であるので、光源からの光を効果的に指針に伝送させて指針の照明を行うことができ、特に指針が何れの方向を指していても、照明むらが抑えられている点では特に問題はない。

ところが、このようなメータ装置では、光源の設置位置が指針の回転中心である文字板の中央部に設置されている都合上、文字板を発光させるために例えばこの光源とは別に文字板照明用の光源を同じく文字板の中央直下に新たに設置してこの光源からの光を文字板へ伝送させることは、物理的に不可能であった。このような事情から、文字板をできるだけ均等に照明させるためには、上述したように、指針を発光照明させる光源とは別に、文字板に対してその下方に適宜の間隔で専用の光源を複数設置する必要があり、コストの増大をもたらしている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、一つの光源で指針の他に文字板を同時に照明することができるメータ装置の照明構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係るメータ装置の照明構造は、下記（１）から（９）を特徴としている。
（１） 文字板と、
モータからの回転力が伝達されて回転する前記文字板の裏面側に設けられた回転軸と、
前記回転軸の先端部によって挿通される穴が形成され、その穴に挿通されることによって該回転軸に取付けられる指針軸を有する前記文字板の表面に沿って回動する指針と、
前記回転軸の基端部に照明光を入射する光源と、
を備え、
前記指針が回動して各種情報を指示するメータ装置の照明構造であって、
前記回転軸は、その先端部の先端面に、前記光源に向って窪むことによって形成された側方分光手段を備え、
前記側方分光手段は、前記指針軸へ入射する照明光の一部を前記文字板に向けて分光する、こと。
（２）上記（１）に記載のメータ装置の照明構造において、
前記回転軸の先端部の先端面に設けた側方分光手段は、略円錐形状の穴からなる反射面で構成されている、こと。
（３）上記（１）に記載のメータ装置の照明構造において、
前記回転軸の先端部の先端面に設けた側方分光手段は、正多角錐形状の穴からなる反射面で構成されるとともに
前記回転軸の先端部の外面は、前記先端面の穴に設けた反射面に対応した同一角数を有する正多角柱状の面で構成されている、こと。
（４）上記（３）に記載のメータ装置の照明構造において、
前記各多角錐面を構成する各反射面は、この反射面が断面円弧状に窪んだ湾曲形状を呈している、こと。
（５） 文字板と、
指針軸を有し、前記文字板の表面に沿って回動する指針と、
前記指針軸の先端部が挿通される穴が形成され、その穴に挿通することによって該指針軸が取付けられる、モータからの回転力が伝達されて回転する前記文字板の裏面側に設けられた回転軸と、
前記回転軸の基端部に照明光を入射する光源と、
を備え、
前記指針が回動して各種情報を指示するメータ装置の照明構造であって、
前記指針軸は、その先端部に、前記光源に向って突出することによって形成された側方分光手段を備え、
前記側方分光手段は、前記指針軸へ入射する照明光の一部を前記文字板に向けて分光する、こと。
（６）上記（５）に記載のメータ装置の照明構造において、
前記指針軸の先端部の先端面に設けた側方分光手段は、突出した円錐形状の凸部からなる反射面で構成されている、こと。
（７）上記（５）に記載のメータ装置の照明構造において、
前記指針軸の先端部の先端面に設けた側方分光手段は突出した正多角錐形状の凸部からなる反射面で構成されるとともに、前記指針軸の先端部の外面は前記反射面に対応した同一角数を有する正多角柱状の面で構成され、
前記指針軸の先端部の外面が内挿状態に嵌合される回転軸の先端部の穴は、前記指針軸の先端部に設けた多角柱状の外面に対応した同一角数を有する多角柱状の面で構成されている、こと。
（８）上記（７）に記載のメータ装置の照明構造において、
前記多角錐形状を構成する各反射面は、この反射面が断面円弧状に膨らんだ凸曲面形状を呈している、こと。
（９） 上記（１）から（８）のいずれか一つに記載のメータ装置の照明構造であって、
取り付けられた前記文字板の裏面に対向する内側表面に形成された反射部と、を有するケースをさらに備え、
前記側方分光手段によって分光された照明光は、前記反射部によって反射された後、前記文字板に入射する、こと。

上記（１）に記載のメータ装置の照明構造によれば、回転軸の先端に設けた側方分光手段によって光源からの光の一部を分光させることができるようになっているので、一つの光源で指針の照明とともに文字板の照明を同時に行うことができるようになる。
上記（２）に記載のメータ装置の照明構造によれば、側方分光手段を簡易なものからなる反射面で構成できるので、コストの削減が図れる。
上記（３）に記載のメータ装置の照明構造によれば、ほぼ均一な輝度分布を実現できるので、ハイライトの発生を抑えることができる。その結果、回転軸を回動させたときに、視認者の目に不快なちらつき及びちらつきの回動する現象が発生するのを回避できる。
上記（４）に記載のメータ装置の照明構造によれば、回転軸の外周面から出射する照明光は殆ど均一な輝度分布での反射光が形成されるので、ハイライト領域をほぼ完全に解消できる。その結果、輝度の高まりが部分的に発生するのを抑えることができ、回転軸を回動させても、視認者の目に不快なちらつき及びちらつきの回動する現象が発生するのを回避できる。
上記（５）に記載のメータ装置の照明構造によれば、指針軸の先端に設けた側方分光手段によって光源からの光の一部を分光させることができるようになっているので、一つの光源で指針の照明とともに文字板の照明を同時に行うことができるようになる。
上記（６）に記載のメータ装置の照明構造によれば、側方分光手段を簡易なものからなる反射面で構成できるので、コストの削減が図れる。
上記（７）に記載のメータ装置の照明構造によれば、ほぼ均一な輝度分布を実現できるので、ハイライトの発生を抑えることができる。その結果、回転軸を回動させたときに、視認者の目に不快なちらつき及びちらつきの回動する現象が発生するのを回避できる。
上記（８）に記載のメータ装置の照明構造によれば、回転軸の外周面から出射する照明光は殆ど均一な輝度分布での反射光が形成されるので、ハイライト領域をほぼ完全に解消できる。その結果、輝度の高まりが部分的に発生するのを抑えることができ、回転軸を回動させても、視認者の目に不快なちらつき及びちらつきの回動する現象が発生するのを回避できる。
上記（９）に記載のメータ装置の照明構造によれば、文字板での照明に対して、さらに一層の均一化を図ることができる。

本発明のメータ装置の照明構造によれば、側方分光手段により照明光の光路の一部を文字板に向けて分光させることで、指針へ入射する照明光の一部をそのまま利用して、文字板を発光照明させるように構成したので、一つの光源により、指針の照明とともに、文字板の照明も同時に行うことができるようになり、コストの削減が図れる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の第１実施形態に係るメータ装置の照明構造が適用されたメータ装置を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るメータ装置の照明構造が適用されたメータ装置の要部における光路を示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係るメータ装置の照明構造が適用されたメータ装置の要部断面図である。 図１のメータ装置の回転軸の上端面の傾斜角度及びそこでの照明光の光路を示す説明図であって、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、それぞれ、回転軸の上端面の傾斜角度が異なる場合を示す説明図である。 図１のメータ装置の回転軸の上端面の傾斜角度及び光源からの照明光の進行する光路を示す光路図であって、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、それぞれ、回転軸の上端面の傾斜角度が異なる場合を示す光路図である。 本発明の第１実施形態に係るメータ装置の照明構造が適用されたメータ装置の回転軸の上端に備えた側方分光手段の具体的な態様を示す説明図であって、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、それぞれ、側方分光手段の一態様を示す説明図である。 図７（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る照明構造が適用されたメータ装置の回転軸を示す斜視図、図７（Ｂ）はその回転軸で反射する反射光の光路を示す説明図である。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すメータ装置の回転軸から外部へ進行する反射光の光路分布状態を示す説明図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は第２実施形態に係る回転軸との比較に用いた第１実施形態に係るメータ装置の回転軸を示す斜視図、平面図、及び図９（Ｂ）のＩＸ（Ｃ）−ＩＸ（Ｃ）線矢視断面図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示す第１実施形態の回転軸から外部へ進行する反射光光路分布状態を示す説明図である。 図１１（Ａ）は図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示す第２実施形態の回転軸の変形例を示す斜視図、図１１（Ｂ）はその回転軸で反射する反射光の光路を示す説明図である。 図１２（Ａ）は図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示す第２実施形態の回転軸のさらに他の変形例を示す斜視図、図１２（Ｂ）はその回転軸で反射する反射光の光路を示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係るメータ装置の照明構造が適用されたメータ装置の要部を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るメータ装置の照明構造が適用されたメータ装置の要部を拡大して示す断面図であって、図１４（Ａ）はそのメータ装置の作用を示す説明図、図１４（Ｂ）はその変形例を示す説明図である。 図１３に示す第３実施形態に係るメータ装置の照明構造が適用されたメータ装置の変形例に用いる回転軸及び指針軸の要部を示す分解斜視図である。 従来のメータ装置の照明構造が適用されたメータ装置の要部を示す断面図である。 従来の他のメータ装置の照明構造が適用されたメータ装置の要部の断面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、図１、図２及び図１４は、断面を示す図ではあるが、それらの図には、光の経路を判別しやすくするためにハッチィングを施していない箇所がある。
（第１実施形態）
図１から図３は、本発明のメータ装置の照明構造が適用されたメータ装置１を示すものである。
メータ装置１は、基板２の上に実装された光源３と、光源３が搭載された領域を含む基板２の上の所定の場所に取付けられたケース４と、モータケース８に収められた図示外のモータの駆動力が伝達されて回転する回転軸５と、この回転軸５の先端部に取付けられた指針軸６を一体に備える指針７と、ケース４の上部に設置され、数字、文字、記号など、車自体或いは車周辺の環境などに関する必要情報を指針７によって表示する文字板９と、回転軸５の先端部の上端面に形成された側方分光手段１０と、を有する。なお、図中符号７Ａは指針７の基部に被せたキャップを示す。

本実施形態のメータ装置１は、コンビネーションメータの一部を構成しており、図示外の見返し板で周囲を覆われている。また、この見返し板には、メータ装置１を含む各種計器類を設置するための各種表示窓を開口させており、側面及び背面側を構成するコンビネーションメータケースと一体化されている。

なお、本実施形態のメータ装置１は、速度計を構成しており、図示しないセンサによって検出された速度に対応したセンサ信号に基づき、指針７を所定角度だけ回動させ、文字板９に形成された特定の目盛を指し示す。

本実施形態の光源３は、回転軸５の下端部へ向けて照明光を入射するものであり、所定波長（λ）の可視光を出射する例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）で構成されている。この光源３では、出射する光（以下、照明光とよぶ）に、位相角度の方向依存性のない、均一な出射特性のものが使用されている。即ち、本実施形態の光源３では、水平面（Ｘ−Ｙ平面）方向に関しては全周に亘り、略均一な光量を回転軸５へ出射する光量分布特性を有する。なお、本実施形態の光源３としては、特にこのＬＥＤに限定されるものではないが、消費電力が少なく小型の点光源であるものが好ましい。

ケース４には、該ケース４に取り付けられた文字板９の裏面（下面）と対向する内側表面に、特に後述する回転軸５の先端部に設けられた側方分光手段１０で分光された反射光Ｐを効率的に文字板９に反射させるための反射部４Ａを設けている。反射部４Ａは、例えばＡｌ（アルミニウム）などを金属蒸着させた反射膜で構成してもよいし、光源３であるＬＥＤから出射する単色の照明光が持つ固有波長（λ）に対して大きなピーク反射特性を有する誘電体多層膜などであってもよい。

回転軸５は、上述したように、モータからの回転力が伝達されて回転するものであって、透光材料で形成された略円筒形状を有するもので構成されている。回転軸５は、先端部である上端部側を指針軸６の穴６１に挿入した状態で指針軸６に嵌合されている。指針軸６は、指針軸６の穴６１に回転軸５が嵌合されることによって回転軸５に固定される。また、回転軸５は、文字板９の裏面側に設置されている。また、回転軸５は、下端部がモータケース８に設けた軸受け８Ａに回転自在に軸支されているとともに、この下端面には光源３が正対している。

このように、回転軸５の下端面は、図３に示すように、光源３の直上に位置するように設けられており、光源３からの照明光が入射すると、その照明光は回転軸５の内部を案内されて上端部へ伝搬していく。このため、回転軸５では、この内部の外周面における外界（空気）との界面部分において、上述の照明光の大部分が全反射しながら上端部まで進行するように構成している。この場合、回転軸５の外周面における外界との界面部分での全反射現象を効率的に発生させる。別言すれば、その外周面に対して入射角度が固有の臨界角を常時上回るような方向で入射させるようにする。このため、本実施形態では、下端面は回転軸５の中心部（軸線Ｌ；図２参照）から周縁部に向けて断面円弧状に形成している（図３参照）。

さらに、この回転軸５は、図３に示すように、先端部の上端面に、光源３に向って窪むことによって形成された側方分光手段１０を備えている。この側方分光手段１０は、回転軸５の内部を案内されてきた光源３からの照明光のうちの少なくともその一部を、文字板９方向へ分光させるものである。本実施形態の場合には、上端面が図４（Ａ）に示すように断面略円錐形に窪んだ形状を有する。

この側方分光手段１０は、回転軸５を案内されてきた光源３からの照明光のうちの一部が、回転軸５の上端面において、屈折率の異なる媒質（ここでは空気）との界面で反射する現象（フレネル反射）を利用する。即ち、回転軸５の上端面での反射光を文字板９の方向へ分光させることで、文字板９を発光照明させる。また、これ以外の残りの照明光、即ち回転軸５の上端面においてそのまま屈折して透過する照明光は、そののち指針軸６へ入射してゆき、その後、照明光により指針７を照明するようになっている。

本実施形態の側方分光手段１０である回転軸５の上端面は、上述したように、水平面に対して所定の傾斜角度αで傾斜するように略円錐形状に窪ませて構成してあるが、周知のように、スネルの法則によれば、回転軸５の内部を案内されてきた光源３からの照明光が上記界面で反射した後に進行する反射光Ｐの方向は、回転軸５の屈折率と入射角度θに依存している。一方、回転軸５の上端面では、傾斜角度αを変更させることで、法線Ｎに対する入射角度θを変更させることができるので、反射光Ｐの進行する方向は、傾斜角度αを変更することで、反射光Ｐの光路を調整させることができるようになっている。

なお、本実施形態では、例えば図４（Ａ）に示すように回転軸５の上端面の傾斜角度αＡを３０度前後に設定することで、図５（Ａ）に示すように反射光Ｐの進行方向を斜め下方へ偏向させるようになっている。また、その反射光Ｐの進行する光路上には、前述したようにケース４の内側表面に反射部４Ａを設けており、ここで文字板９へ向けて再度反射させることで、文字板９を発光照明するようになっている。但し、ここでの説明を単純化させて分かり易くするため、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、回転軸５の内部において上端面へ向かう光源３からの照明光の光路については、垂直上（Ｚ）方向に平行なもののみ記載してあるが、勿論この方向のみに光路が限定されているわけではない。

また、上記の実施形態以外に、例えば図４（Ｂ）に示すように回転軸５の上端面の傾斜角度αＢを４５度前後に設定することで、図５（Ｂ）に示すように反射光の進行方向をほぼ水平方向へ偏向させるようにしてもよい。また、その場合には、反射光の進行する光路とほぼ一致するように文字板９が設けられているので、文字板９を特に導光性の良好な材料で形成、または図２及び図３に示すように文字板下面に導光部材９Ｂを配置することで、文字板９の全体をより効果的に発光照明させることができる。

さらに、これ以外に、例えば図４（Ｃ）に示すように回転軸５の上端面の傾斜角度αＣを６０度前後に設定することで、図５（Ｃ）に示すように反射光Ｐの進行方向を斜め上方向の指針軸６へ偏向させるようにしてもよい。また、その場合には、文字板９の方向への分光量が大きく減少するようであれば、文字板９の上面に微細な散乱加工を施すとともにその加工面に反射膜等を塗布させる等の構成とすることで、文字板９の全体を効果的に発光照明させるようにしてもよい。なお、この場合の反射膜としては、文字板９の上部である外部から視認できるようにするため、金属蒸着膜ではなく誘電体多層膜などのような透明な反射膜を成膜するのが好ましい。

さらに、この回転軸５の上端面の傾斜角度αについては、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）において、反射光Ｐとともに回転軸５の上端面からの屈折光Ｑを発生させるようにするため、換言すれば、この回転軸５内を進行してきた照明光が上端面での外界との界面において全反射現象をおこさないようにする必要がある。このため、傾斜角度αについては、上記した照明光の入射角度θが、光源３から出射する照明光の波長λに対する固有の臨界角（θ０）未満となる条件を満たすように，傾斜角度αを制限する必要がある。

また、本実施形態では、側方分光手段１０である回転軸５の上端は、略谷型形状、即ち上述したような図６（Ａ）に示す断面略三角形形状の窪みで構成してあるが、これ以外に例えば、同図（Ｂ）に示すような断面略Ｕ字形状の窪み、同図（Ｃ）に示す断面視したときに回転軸５の軸線Ｌ方向に沿って連続的に線をつなぎ合わせた形状を呈するような窪み、若しくは同図（Ｄ）に示すような断面略台形形状の窪みで構成するものであってもよい。

指針軸６は、光透過性の良好な材料で形成されているものであって、指針７の基部から下方へ一体に延設されているとともに、下端面には円柱状に開口した穴６１（図３参照）を有しており、この穴６１に回転軸５の先端部が挿通された状態で嵌合されている。このように、指針軸６は、モータの回転駆動力で回転する回転軸５と一体に組付けられているが、文字板９に対して指針軸６を回転自在に挿通させるため、文字板９の孔９Ａ（図２、３参照）を貫通して設置されている。この指針軸６の下端に開口した穴６１の底に位置する天井面６１Ａは、回転軸５を透過してきた照明光が外側へ漏れ出るのをできるだけ回避するため、水平（Ｘ−Ｙ）方向に平行でフラットな形状を呈している。

指針７は、指針軸６を介して文字板９の表面に沿って回動することで、文字板９に設けてある数字或いは目盛を指示するものであり、上述したように、光透過性の良好な材料で指針軸６と一体に形成されている。

モータケース８には、内部に、図示外の、モータと、中間ギアと、出力ギアと、回転軸５など、を備えている。モータは、指針７を回動させるためのものであり、中間ギア及び出力ギアを介して減速させて回転軸５を回動させることにより、文字板９の表面に沿って指針７を確実に回動させ、必要な各種情報を正確に指し示すようになっている。

文字板９は、これ自体が導光機能を有する適宜の材料で形成してあるものであるが、上述したように、側方分光手段１０である回転軸５の上端面では、特に傾斜角度αを図４（Ｂ）に示すように４５度前後に設定する場合には、文字板９を特に導光性の良好な材料で形成する、または文字板下面に導光部材９Ｂを配置する等の構成とすることが好ましい。これにより、文字板９の全体を効果的に発光照明させることが可能になる。

また、側方分光手段１０である回転軸５の上端面では、同じく上述したように、特に傾斜角度αを図４（Ｃ）に示すように６０度前後に設定する場合には、文字板９の上面に微細な散乱加工を施すとともにその加工面に反射膜等を塗布させる等の構成とすることが好ましい。これにより、文字板９の全体を効果的に発光照明させることが可能になる。

次に、本実施形態に係るメータ装置１の作用について、図面を参照しながら説明する。
なお、ここでのメータ装置１の説明については、各計器類のうちスピードメータを例に挙げてその作用を説明するが、特にこれに限定されるものではなく、他のアナログタイプのメータ装置などの場合でも同様である。さらに、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）及び図５（Ａ）〜図５（Ｃ）における照明光については、説明をできるだけ分かり易くするため、特に回転軸５の上端面でのみ屈折作用を考慮した方向に光路を記載してあるが、回転軸５の側面での光路については屈折作用を考慮した方向に記載しておらず、便宜上、単純に直進させてある。

メータ装置１を搭載した車両が動き始めると、メータ装置１のモータケース８の内部に設けたモータが、図示しないセンサによって検出された現在速度に対応するセンサ信号に基づいて回転駆動を開始し、指針７を所定角度だけ回動し、文字板９に形成された特定の目盛又は数字を指示する。

即ち、図３に示すように、図示外のモータによる駆動力で、回転軸５が速度に合わせた所定の角速度で回転する。これによって、回転軸５の上端部に組付けた指針軸６を介してこれと一体の指針７が所定角度だけ回動され、指針７の先で文字板９上の特定の目盛又は数字を指し示す。これによって、現在速度を運転者などにアナログ表示させて知らせることができる。

このような速度表示を行うメータ装置１にあっては、同時に、光源３から出射した照明光が回転軸５の内部の外周面において外界との界面で全反射を起こしながら上方へ進行する伝搬現象を繰り返す。そして、この照明光が、回転軸５の上端部に達すると、その一部の照明光が側方分光手段１０である上端面で図５（Ａ）に示すフレネル反射を起こして斜め下方へ進行する。そして、この反射光Ｐは、進行する光路上のケース４の内側表面に設けた反射部４Ａで文字板９へ向けて再度反射することで、文字板９を発光照明することができる。

一方、残りの照明光は、図４（Ａ）に示すように、回転軸５の上端面で屈折した屈折光Ｑとなり、ここで屈折して回転軸５を出射した後、図３に示す指針軸６の穴６１内部を進行し、最終的に指針軸６へ入射するとともに指針７へ進行する。これにより、光源３から出射して回転軸５の上端部に達した照明光のうち、上端面で反射しないで屈折し、上方へ透過していった屈折光Ｑの大部分により指針７を発光照明することができる。

また、回転軸５内部での照明光の伝搬作用及び回転軸５の上端での分光作用は、勿論、回転軸５が回動動作中であっても、静止状態の場合と何らの変わりなく全く同様に行われる。従って、この回転軸５が回動動作中でも、指針７の発光照明だけでなく、文字板９の発光照明も、同時に同じ光源３の照明光で行えるようになるわけである。

このように、本実施形態によれば、回転軸５の先端部の上端面に設けた側方分光手段１０により、指針７へ入射する照明光の光路の一部を文字板９に向けて分光させることで、指針７へ入射させようとする照明光の一部である反射光Ｐを文字板９での発光照明に利用可能に構成している。従って、複数の光源を文字板９の直下に設けることなく一つの光源３だけを用いて、指針７の照明とともに文字板９の照明も同時に行うことができるようになる。

しかも、本実施形態によれば、回転軸５の上端部は指針軸６の穴６１によって外挿されている。従って、回転軸５の上端面に設けた側方分光手段１０によりフレネル反射を起こして外側へ向かう一部の照明光のうち、回転軸５の外周を全周に亘って取り囲む指針軸６の穴６１の天井面６１Ａではなく穴６１の側方である内周面から、さらにその一部を指針軸６内部に取り込ませることもできる。従って、文字板９での照明のため側方分光手段１０による分光作用で消費される予定の照明光のうちの一部を、指針軸６内部へ再び取り込ませることも可能である。その結果、指針７での発光効率が大きく損なわれることも抑制可能となる。これにより、指針軸６を大径としなくても、指針７での照明光量を十分に確保できるので、良好な照明効率の照明構造を備えたメータ装置１を小型化することもできる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、第２実施形態に係る照明構造が適用されたメータ装置の回転軸５Ｂの要部を示すものである。本実施形態の回転軸５Ｂが、第１実施形態に係る回転軸５と異なる点は、回転軸５Ｂの先端部である上端部の上端面に設けた側方分光手段１０が略多角錐形状の穴からなる反射面１１で構成されていることと、回転軸５Ｂの先端部の外面１２が多角柱状に構成されていることである。

また、本実施形態の図示しない指針軸は、回転軸５Ｂの先端部の外面１２に外側から嵌合するように圧入させるため、指針軸の先端部である下端部の下端面に開口した図示外の穴も、回転軸５Ｂの外面１２である多角柱状に対応した同一角数の多角柱状に形成されている。これにより、回転軸５Ｂの上端部の外面１２が指針軸の下端部の穴に隙間なく密に嵌合できる。このように、回転軸５Ｂの上端部の外面１２と指針軸の下端面の穴の内面とを多角柱状とすることで、正確な方位状態での指針の組付け作業を容易かつ確実に行うことができる。

反射面１１は、正８角錐形状を呈するものであって、８枚の花びら状のものから構成されている。即ち、本実施形態の反射面１１は、各反射面が中心角β１、別言すれば、頂角β１の略二等辺三角形状で構成されているが、各反射面１１が断面円弧状に湾曲して窪んだ凹面形状に形成されている。なお、本実施形態では、反射面１１を構成する正多角錐の穴形状には正８角錐を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば正１２角錐形状の穴、正１８角錐形状の穴など、各種の多角錐形状の穴を適用することが可能である。

多角柱状の外面１２は、反射面１１に対応する同一位相配置状態で、かつ、同一角数を有する多角柱形状に形成されている。図７（Ｂ）に示すように、各反射面１１で反射する照明光は、この多角柱状の外面１２で屈折後、ここから外部の文字板９又は反射部４Ａへ向け反射光Ｐとして出射する。なお、本実施形態の多角柱状の外面１２は、正８角柱形状を呈するものであり、各外面が矩形面で構成されている。また、本実施形態では、各角柱状の外面１２を構成する矩形面の間には、細幅矩形状のつなぎ面１３が形成されている。

次に、本実施形態の作用について、第１実施形態で用いる回転軸５との比較を行いながら説明する。
本実施形態のメータ装置によれば、図７（Ａ）、図７（Ｂ）において、図示外の光源から出射した照明光が回転軸５Ｂ内部の外面１２に臨む外界との界面において、全反射を起こしながら上方へ進行する伝搬現象を繰り返す。そして、この照明光が、回転軸５Ｂの上端部に達すると、その一部の照明光が側方分光手段１０である上端面の各反射面１１でフレネル反射を起こして回転軸５Ｂ内部の斜め下方へ進行する。そして、この照明光は、反射光Ｐとなって回転軸５Ｂ及び図示外の指針軸の外周面を透過した後、進行する光路上のケース４の内側表面に設けた反射部４Ａで文字板９へ向けて再度反射することで、文字板９を発光照明することができる。

その場合、反射光Ｐは、図７（Ｂ）に示す各光路Ｌ１１〜Ｌ１７（但し、一箇所の反射面１１のみについて示す）を進行して回転軸５Ｂの外面１２から出射するが、殆ど均一な輝度分布（或いは照度分布）の光束である反射光Ｐが形成される。即ち、図８において、例えば各反射面１１に対して放射状に等角的に入射する光源からの照明光の光路を考察すると、反射光Ｐ１〜Ｐ３については、ほぼ同じ角度差γ１＝γ２で出射する。

また、図８において、反射面１１の中央部に入射する反射光Ｐ４については、そのまま通過するが、この反射光Ｐ４の近傍領域Ｒでは、各反射光Ｐ１〜Ｐ４の光路間の角度差が、
γ３≒γ１、 γ３≒γ２
となり、微視的にみると上記近傍領域Ｒに比べてやや低い輝度の領域Ｓが形成される。

しかしながら、本実施形態のメータ装置についてシミュレーションを行ってみると、ハイライト、つまり全体に比べ特別輝度の高い領域や輝度が際立って見える領域の顕在化をほぼ完全に解消できることが確認されている。即ち、領域Ｓに比べて近傍領域Ｒの輝度の高まりを抑えることができるようになるわけである。これにより、回転軸５Ｂを回動させても、視認者の目に不快なちらつき及びちらつきの回動する現象が発生するのを回避できる。

一方、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示す第１実施形態に係るメータ装置に備えた回転軸５の場合には、回転軸５の上端面は、略円錐形状の窪みからなる穴で構成された側方分光手段１０であるが、外面１２´が多角柱状に形成されていると、無視できないハイライトが形成されてしまう。

即ち、図１０に示すように、図示外の光源から出射した照明光が回転軸５内部の外面１２´に臨む外界との界面において、全反射を起こしながら上方へ進行する伝搬現象を繰り返す。そして、この照明光が、回転軸５内部の上端部に達すると、その一部の照明光が側方分光手段１０である上端面の反射面１０Ａでフレネル反射を起こして回転軸５内部の斜め下方へ進行する。そして、この照明光は、図１に示すように、反射光Ｐとなって回転軸５の外面１２´及び指針軸６の外周面を透過した後、進行する光路上のケース４の内側表面に設けた反射部４Ａで文字板９へ向けて再度反射することで、文字板９を発光照明する。

その場合、反射光Ｐは、図１０に示す各光路を進行して回転軸５の外面１２´から出射するが、むらの多い出射分布の反射光Ｐ´が形成される。即ち、同図において、回転軸５の内部の外面１２´での外界との界面において、放射状に等角的に入射する光源からの各照明光が、外面１２´で屈折後に出射するときの反射光Ｐ１´〜Ｐ４´については、互いに異なる角度差γ１、γ２、γ３、γ４で出射する。特に反射光Ｐ１´〜Ｐ３´との間の角度差に比べて、反射光Ｐ３、Ｐ４の間の角度差γ３がかなり大きい。このため、反射光Ｐ１´〜Ｐ４´については、例えば近傍領域Ｒ´と領域Ｓ´とでは輝度におおきな差を生じるため、近傍領域Ｒが顕在化する。その結果、回転軸５を回動させると、視認者の目に不快なちらつき及びちらつきの回動する現象が目立つように発生する。

なお、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示す本実施形態では、回転軸５Ｃの先端部の上端面に設けた側方分光手段１０である窪んだ多角錐形状の穴を構成する各反射面１１は、円弧状に窪んだ湾曲形状を呈しているが、特にこれに限定されない。即ち、例えば図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すように、側方分光手段１０である正８角錐に形成された穴の各反射面１４をフラットな面で構成したものであってもよい。

この場合も、図１１（Ｂ）に示すように、第２実施形態の場合とほぼ同様に、各光路Ｌ１０〜Ｌ１７を進行する反射光Ｐは、ほぼ均一な輝度分布を実現できるので、ハイライトの発生を抑えることができる。その結果、回転軸５Ｃを回動させたときに、視認者の目に不快なちらつき及びちらつきの回動する現象が発生するのを回避できる。

また、これ以外に、例えば図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように、側方分光手段１０である正１６角錐に形成された穴の、中心角度β２の二等辺三角形からなる各反射面１５をフラットな面で構成したものであってもよい。この場合も、第２実施形態の場合とほぼ同様に、ほぼ均一な輝度分布を実現できるので、ハイライトの発生を抑えることができる。これにより、回転軸５Ｄを回動させたときにも、視認者の目に不快なちらつき及びちらつきの回動する現象が発生するのを回避できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１３及び図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
本発明の照明構造が適用された本実施形態のメータ装置１Ｂが、第１実施形態のメータ装置１と異なる点は、指針軸６Ｂの先端部によって挿通される穴５１が回転軸５Ｅに形成され、その穴５１に挿通することによって指針軸６Ｂが回転軸５Ｅに取付けられる点と、側方分光手段１０Ｄが、指針軸６Ｂの先端部に光源３に向って突出することによって形成されている点である。

なお、本実施形態では、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示す回転軸５Ｅの外周面寄りの上端面５２を中心側に向けて窪ませた状態で傾斜させた円錐形状、椀形状等に形成することで、側方分光手段１０Ｄをさらに追加する構成となっており、これによってさらに僅かではあるが、文字板９へ向けて照明光を分光させることができるようになっている。

また、側方分光手段１０Ｄである指針軸６Ｂの略山型形状を有する下端面の突出部は、具体的には、第１実施形態における図６（Ａ）乃至（Ｄ）に示すものと同様（突出しているか窪んでいるかの違いはあるが）の輪郭形状を有する。即ち、指針軸６Ｂの先端部に位置する下端面が、断面略三角形形状、断面略Ｕ字形状、断面視したときに軸線Ｌ方向に沿って連続的に直線をつなぎ合わせた形状、若しくは断面略台形形状であればよい。また、その側方分光手段１０Ｄである指針軸６Ｂの下端面の傾斜角度については、第１実施形態の場合と同様、例えば図４（Ａ）乃至（Ｃ）などに示すものと同様の角度を有するもので構成することが可能である。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
本実施形態では、回転軸５Ｅの先端面である上端面に開口した穴５１の床面５１Ａを屈折して透過してきた光源３からの照明光の一部が、図１４（Ａ）に示すように、側方分光手段１０Ｄである指針軸６Ｂの略山型形状を有する下端面で反射することにより、その反射光Ｐが文字板９に直接入射する。或いは、直接入射しない反射光Ｐであっても、その反射光Ｐの進行する光路上であるケース４の内側表面に設けてある反射部４Ａにより、文字板９へ向けて再度反射させることで、文字板９を発光照明することができる。

従って、本実施形態によっても、第１実施形態と同様、指針７へ入射する照明光の一部を、側方分光手段１０Ｄにより文字板９に向けて分光させることで、指針７の発光照明とともに文字板９の発光照明を行うことができる。

なお、本実施形態の場合、光源３からの照明光のうち指針７へ向かう照明光の光量が少な過ぎる場合には、指針軸６Ｂの下端面の全面に亘って側方分光手段１０Ｄである傾斜面を形成するのではなく、例えば図１４（Ｂ）に示すように、中心部付近を平坦面とするような構成として、側方へ偏向する照明光の光量の割合を一部削減させるようにしてもよい。

さらに、本実施形態の構成を有するメータ装置１Ｂにおいて、図１５に示すように、回転軸５Ｆ及び指針軸６Ｃを以下のように構成してもよい。
即ち、指針軸６Ｃの下端部の下端面に設ける側方分光手段１０を、突出した略正多角錐形状の凸部からなる反射面１６で構成するとともに、指針軸６Ｃの下端部の外面１７については、反射面１６と同一角数を有する正多角柱状に形成する。

例えば、この側方分光手段１０の反射面１６を正８角錐形状に形成するとともに、この８角錐形状を構成する各反射面は、二等辺三角形であって、かつ、各反射面が断面円弧状に膨らんだ凸曲面を呈するようにするのが好ましい。また、指針軸６Ｃの外面１７は正８角柱状であって、各面は矩形を有するようにする。

一方、指針軸６Ｃの先端部を内挿状態で嵌合させる回転軸５Ｆは、この上端部の上端面に形成する穴５１を、指針軸６Ｃの外面１７と対応して同一角数で補完状態に形成させた、同一の正多角柱状に窪ませた構成とする。
即ち、回転軸５Ｆについては、指針軸６Ｃの下端部の外面１７を外挿状態で嵌合させるようにするため、上端面の穴５１が指針軸６Ｃの外面１７と同一形状である、正８角柱状に窪んだ形状にする。また、この穴５１の内面５３は指針軸６Ｃの外面１７と同じ矩形を呈するようにする。

また、上記のような構成の指針軸６Ｃの他に、例えばこの指針軸の下端面に設ける側方分光手段である略多角錐形状の凸部からなる反射面については、各反射面が断面円弧状に膨らんだ凸曲面ではなく、フラットな形状を有する二等辺三角形であってもよい。また、その指針軸の側方分光手段である略多角錐形状の凸部は、正８角錐でなく正１６角錐などの形状に突出していてもよい。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。即ち、燃料計部、タコメータ部、スピードメータ部、及び水温計等の各種計器類に適用可能である。

１、１Ｂ メータ装置
２ 基板
３ 光源
４ ケース
４Ａ 反射部
５、５Ｂ〜５Ｆ 回転軸
５１ 穴
５１Ａ 床面
５２ 上端面
５３ 内面
６、６Ｂ、６Ｃ 指針軸
６１ 穴
６１Ａ 天井面
７ 指針
７Ａ キャップ
８ モータケース
８Ａ 軸受け
９ 文字板
９Ａ 孔
１０、１０Ｂ 側方分光手段
１１ 反射面
１２ 外面
１２´ 外面
１３ つなぎ面
１４〜１６ 反射面
１７ 外面
Ｌ 軸線
Ｌ１１〜Ｌ１７ 光路
Ｎ 法線
Ｐ、Ｐ１〜Ｐ４ 反射光
Ｑ 屈折光
Ｒ、Ｓ 領域
α 傾斜角度
β１、β２ 頂角（中心角）
γ１、γ２、γ３ 角度差
θ 入射角度

Claims (9)

1. 文字板と、
   モータからの回転力が伝達されて回転する前記文字板の裏面側に設けられた回転軸と、
   前記回転軸の先端部によって挿通される穴が形成され、その穴に挿通されることによって該回転軸に取付けられる指針軸を有する前記文字板の表面に沿って回動する指針と、
   前記回転軸の基端部に照明光を入射する光源と、
   を備え、
   前記指針が回動して各種情報を指示するメータ装置の照明構造であって、
   前記回転軸は、その先端部の先端面に、前記光源に向って窪むことによって形成された側方分光手段を備え、
   前記側方分光手段は、前記指針軸へ入射する照明光の一部を前記文字板に向けて分光する、
   ことを特徴とするメータ装置の照明構造。
2. 前記回転軸の先端部の先端面に設けた側方分光手段は、略円錐形状の穴からなる反射面で構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のメータ装置の照明構造。
3. 前記回転軸の先端部の先端面に設けた側方分光手段は、正多角錐形状の穴からなる反射面で構成されるとともに
   前記回転軸の先端部の外面は、前記先端面の穴に設けた反射面に対応した同一角数を有する正多角柱状の面で構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のメータ装置の照明構造。
4. 前記各多角錐面を構成する各反射面は、この反射面が断面円弧状に窪んだ湾曲形状を呈している、
   ことを特徴とする請求項３に記載のメータ装置の照明構造。
5. 文字板と、
   指針軸を有し、前記文字板の表面に沿って回動する指針と、
   前記指針軸の先端部が挿通される穴が形成され、その穴に挿通することによって該指針軸が取付けられる、モータからの回転力が伝達されて回転する前記文字板の裏面側に設けられた回転軸と、
   前記回転軸の基端部に照明光を入射する光源と、
   を備え、
   前記指針が回動して各種情報を指示するメータ装置の照明構造であって、
   前記指針軸は、その先端部に、前記光源に向って突出することによって形成された側方分光手段を備え、
   前記側方分光手段は、前記指針軸へ入射する照明光の一部を前記文字板に向けて分光する、
   ことを特徴とするメータ装置の照明構造。
6. 前記指針軸の先端部の先端面に設けた側方分光手段は、突出した円錐形状の凸部からなる反射面で構成されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のメータ装置の照明構造。
7. 前記指針軸の先端部の先端面に設けた側方分光手段は突出した正多角錐形状の凸部からなる反射面で構成されるとともに、前記指針軸の先端部の外面は前記反射面に対応した同一角数を有する正多角柱状の面で構成され、
   前記指針軸の先端部の外面が内挿状態に嵌合される回転軸の先端部の穴は、前記指針軸の先端部に設けた多角柱状の外面に対応した同一角数を有する多角柱状の面で構成されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のメータ装置の照明構造。
8. 前記多角錐形状を構成する各反射面は、この反射面が断面円弧状に膨らんだ凸曲面形状を呈している、
   ことを特徴とする請求項７に記載のメータ装置の照明構造。
9. 取り付けられた前記文字板の裏面に対向する内側表面に形成された反射部と、を有するケースをさらに備え、
   前記側方分光手段によって分光された照明光は、前記反射部によって反射された後、前記文字板に入射する、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のメータ装置の照明構造。

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