JP2013160604A - 導光板 - Google Patents

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Abstract

【課題】光源の実装ズレや部品公差により光源と受光部との位置関係がずれても、反射面で分割する光の割合が変わらない導光板を提供する。
【解決手段】導光板23には、LED26に向かう凸状に設けられLED26からの光Lを受光する受光部232と、受光部232の正面に凹状に設けられ受光部232から入射された光を反射する反射面233と、が設けられる。受光部232のLED26と相対する受光面235には、中央に設けられた凸面236と、凸面236の回りに設けられた、平坦面237と、が形成されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、導光板に係り、特に、光源に向かう凸状に設けられ前記光源からの光を受光する受光部と、前記受光部の正面に凹状に設けられ前記受光部から入射された光を反射する反射面と、が設けられた導光板に関するものである。
自動車や船舶等の移動体には、各種の計測手段が計測した情報を移動体の乗員に対して表示する計器装置が搭載されている。このような計器装置のうち指針を用いるアナログ式の計器装置においては、光源の光によって文字板や該文字板上の指針を光輝させる形式のものがある。
このような計器装置は、ケースと、該ケースの内部に収容された配線板と、該配線板に実装された光源としてのLEDと、該ケースの内部に収容されてLEDからの光を文字板に導く導光板と、を備えている(特許文献1)。一般的に、このような計器に用いられる導光板23は、図13に示すように、導光板本体231と、該導光板本体231からLED26(=光源)に向かって凸状に設けられLED26からの光を受光する受光部232と、受光部232の正面に凹状に設けられ受光部232から入射された光を反射する反射面233と、が設けられている。
上述した導光板23においては、受光部232から受光した光Lは、反射面233で反射されて、導光板本体231に入射される。導光板本体231に入射された光Lは、その正面と背面とで反射を繰り返し、導光板本体231全体に導かれ、背面で反射した光Lの一部が正面から抜けることにより文字板(図示せず)を照明する。
ところで、図13に示すように、反射面233の中心O2を通る中心軸C2と、LED26の中心軸C3と、が一致する場合には、受光部232から入射した光は、反射面233の中心O2よりも図面左側と図面右側とに均等に入射されるため、反射面233でその中心O2よりも図面左方向と図面右方向とに均等に2分割されて反射される。
上述した導光板23は、LED26が実装された配線板とともにケースに組み付けられると反射面233の中心軸C2とLED26の中心軸C3とが一致するようになっているが、組み付け時の誤差などによって導光板23とLED26とが正規位置からずれた位置に組みつけられると、図13(B)に示すように、反射面233の中心軸C2とLED26の中心軸C3とがズレることがある。また、LED26を配線板に実装する際にも、実装時の誤差によってLED26が正規位置からずれた位置に実装され、反射面233の中心軸C2とLED26の中心軸C3とがズレることがある。
例えば図13(B)に示すように図面右側にLED26がズレると、受光部232から入射した光Lは、反射面233の中心O2よりもズレた方向側(図面右側)に入射する光Lの方が、ズレた方向と逆方向側(図面左側)に入射する光Lよりも多くなる。このため、反射面233でその中心O2よりも図面左方向と図面右方向とに均等に2分割されて反射されず、LED26がズレた方向に反射される光Lの方が多くなり、希望とする輝度が得られず、文字板の見栄えが悪くなる、という問題があった。
特開2010−32369号公報
そこで、本発明は、光源の実装ズレや部品公差により光源と受光部との位置関係がずれても、反射面で分割する光の割合が変わらない導光板を提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための請求項1記載の発明は、光源に向かう凸状に設けられ前記光源からの光を受光する受光部と、前記受光部の正面に凹状に設けられ前記受光部から入射された光を反射する反射面と、が設けられた導光板において、前記受光部の前記光源と相対する受光面には、中央に設けられた凸面と、前記凸面の回りに設けられた、平坦面又は外側に向かうに従って前記光源に近づく傾斜面若しくは曲面と、が形成されていることを特徴とする導光板に存する。
請求項2記載の発明は、前記凸面の中心を通る中心軸と、前記反射面の中心を通る中心軸と、が一致することを特徴とする請求項1に記載の導光板に存する。
請求項3記載の発明は、前記凸面の中心を通る中心軸と、前記反射面の中心を通る中心軸と、がズレて設けられていることを特徴とする請求項1に記載の導光板に存する。
以上説明したように請求項1記載の発明によれば、光源が正規位置からズレた場合であっても、中央の凸面から受光された光は、凸面で屈折して光源がズレた方向と逆方向に導かれ、凸面の回りに設けられた、平坦面又は傾斜面若しくは曲面から受光された光は、そのまま正面に向かって導かれるため、光源の実装ズレや部品公差により光源と受光部との位置関係がずれても、反射面で分割する光の割合が変わらない導光板を提供できる。
請求項2記載の発明によれば、光源の実装ズレや部品公差により光源と受光部との位置関係がずれても、反射面を中心として均等に分割する導光板を提供できる。
請求項3記載の発明によれば、光源の実装ズレや部品公差により光源と受光部との位置関係がずれても、反射面の中心よりも凸面側に光を片寄らせて分割できる。
本発明の一実施形態にかかる導光板が用いられた車両用コンビネーションメータを示す分解斜視図である。 図1に示す導光板の斜視図である。 第1実施形態における図2のI−I線部分断面図である。 (A)は、第1実施形態においてLEDが正規位置に配置されたときのLEDからの光を示す図であり、(B)は、第1実施形態においてLEDが正規位置からずれたときのLEDからの光を示す図である。 (A)は、図3に示す凸面に入射された光が到達する反射面の範囲を示す図であり、(B)は、図3に示す平坦面に入射された光が到達する反射面の範囲を示す図である。 (A)は第1実施形態の変形例における図2のI−I線断面図であり、(B)は、(A)に示す凸面に入射された光が到達する反射面の範囲を示す図である。 (A)は第1実施形態の変形例における図2のI−I線断面図であり、(B)は、(A)に示す凸面に入射された光が到達する反射面の範囲を示す図である。 第1実施形態の変形例における図2のI−I線断面図である。 (A)は第1実施形態の変形例における図2のI−I線断面図であり、(B)は、(A)に示す傾斜面に入射された光が到達する反射面の範囲を示す図である。 第1実施形態の変形例における図2のI−I線断面図である。 第2実施形態における図2のI−I線断面図である。 (A)は、第2実施形態においてLEDが正規位置に配置されたときのLEDからの光を示す図であり、(B)及び(C)は、第2実施形態においてLEDが正規位置からずれたときのLEDからの光を示す図である。 従来の導光板の部分断面図である。
第1実施形態
以下、本発明の第1実施形態にかかる導光板を図1ないし図5を参照して説明する。本発明の第1実施形態にかかる導光板23は、図1に示すように、例えば、車両用コンビネーションメータ1に用いられる。車両用コンビネーションメータ1は、自動車等の移動体に搭載されて、移動体の乗員に対して移動体の状況を表示する装置である。この車両用コンビネーションメータ1は、図1に示すように、計器ユニット2と、計器ユニット2を構成する後述するムーブメント24a〜24dやLED26など電気部品が搭載される配線板3と、これら計器ユニット2及び配線板3を収容するケーシング4と、見返し部材5と、透明カバー6等を備えている。
この計器ユニット2は、車両の速度を表示するスピードメータ2aと、エンジンの回転数を表示するタコメータ2bと、燃料の残量を表示するフェーエルゲージ2cと、エンジンの冷却水の温度を表示するテンパラチャゲージ2dと、を備えている。これらメータ2a、2b及びゲージ2c、2dは、各々、目盛が形成された文字板21a〜21dと、文字板21a〜21dの正面を回動し、文字板21a〜21d上の目盛と協働して速度、回転数、燃料残量、温度を指示する指針22a〜22dと、後述するLED26(図3)からの光を文字板21a〜21dに導いて照明する導光板23a〜23dと、指針22a〜22dを駆動するムーブメント24a〜24dと、指針22a〜22dを照明するLED(図示せず)と、導光板23a〜23dに光を導入して文字板21a〜21dを照明するLED26(図3)と、を備えている。
上記文字板21a〜21dは、例えば、透明な合成樹脂で構成され、円盤状に形成されている。この文字板21a〜21dの乗員と相対する正面には、遮光層が形成され、この遮光層の一部が除去されることで、目盛が形成される。上記指針22a〜22dは、例えば、透明な合成樹脂で構成され、LED25からの光を導光することによって全体が光輝する。上記導光板23a〜23dは、文字板21a〜21dの背面に配置され、LED26からの光を文字板21a〜21dの背面に導いて、文字板21a〜21d上の遮光層が除去されている目盛を光輝させる。なお、導光板23a〜23dの詳細な構成については後述する。
上述したムーブメント24a〜24d、LED26は、導光板23a〜23dの背面に配置された配線板3に搭載されている。上記ケーシング4は、合成樹脂等から形成されて、略平板状の表ケース41と、該表ケース41側に開口した箱状の裏ケース42と、を備えている。上記表ケース41の正面には、導光板23a〜23d及び文字板21a〜21dを嵌めて取り付ける取付凹部41aが設けられている。この表ケース41が裏ケース42の外縁に取り付けられて、ケーシング4が組み立てられる。
上記見返し部材5は、表ケース41に取り付けられる。見返し部材5は、文字板21a〜21dをそれぞれ乗員に対して露出させる露出窓5a〜5dが設けられている。見返し部材5は、メータ2a、2b及びゲージ2c、2d以外を乗員に対して遮蔽する。
透明カバー6は、透明な合成樹脂で構成され、平板状に形成されている。透明カバー6は、見返し部材5の開口面を覆うように該見返し部材5等に取り付けられ、車両用コンビネーションメータ1内への埃などが侵入するのを防ぐ。
次に、上記導光板23a〜23dの詳細な構成について説明する。導光板23a〜23dは、互いに略同等の構成をなしているため、以下、スピードメータ2a用の導光板23a(以下導光板23と略記)を代表して説明する。
上記導光板23は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透光性の合成樹脂等で構成されている。導光板23は、図2及び図3に示すように、導光板本体231と、導光板本体231の背面からLED26に向かう凸状に設けられ、LED26からの光を受光する受光部232と、受光部232の正面に凹状に設けられ、受光部232から入射された光を反射する反射面233と、が設けられている。
上記導光板本体231は、円盤状に形成され、文字板21aと略同形状に形成されている。導光板本体231の中央には、貫通孔234が設けられている。貫通孔234は、平面形状が円形状に形成され、内部にムーブメント24aの出力軸や指針22aの受光部を位置付ける。
上記受光部232は、略円柱状に形成され、LED26に近づくに従ってその径が小さくなるように設けられている。受光部232は、LED26に対応して複数設けられ、本実施形態では2つ設けられている。この受光部232のLED26と相対する面には、図3に示すように、LED26からの光L(図4)を受光する受光面235が設けられている。そして、上記受光面235には、中央に設けられた凸面236と、凸面236の回りに設けられた平坦面237と、が設けられている。
上記凸面236は、背面から見て円状に設けられ、その中心が最もLED26に近く(最も突出し)、円の外側に向かうに従ってLED26から離れるレンズ面に設けられている。凸面236は、その中心O1を通る中心軸C1に対して軸対称に形成されている。なお、ここで、凸面236の中心O1とは、凸面236のうちLED26に最も近い点を言い、中心軸C1は、凸面236の中心O1を通りLED26からの光の出射面26aに垂直な方向に沿った軸を言う。上記平坦面237は、中心軸C1に垂直な平坦面に設けられ、背面から見て凸面236を囲むリング状に設けられている。平坦面237の幅は均一である。
上記反射面233は、正面から見て円状に設けられ、その中心が最もLED26に近く(最も凹み)、円形の外側に向かうに従ってLED26から離れる曲面に設けられている。なお、この曲面は、反射面233の中心に向かって凸となる曲面である。この反射面233も、その中心O2を通る中心軸C2に対して軸対称に形成されている。なお、ここで、反射面233の中心O2とは、反射面233のうちLED26に最も近い点を言い、中心軸C2は、反射面233の中心O2を通りLED26からの光の出射面26aに垂直な方向に沿った軸を言う。そして、図3に示すように、上記凸面236の中心O1を通る中心軸C1と、反射面233の中心O2を通る中心軸C2とが一致するように、凸面236及び反射面233が受光部232に設けられている。
次に、上述した構成の導光板23の効果について、図4などを参照して説明する。まず、LED26が正規位置(LED26の中心を通る中心軸C3と凸面236の中心軸C1とが一致する位置)に配置された場合について考える。なお、LED26の中心とは、LED26の出射面26aの中心を言い、中心軸C3とは、LED26の中心を通り出射面26aに垂直な方向に沿った軸を言う。
この場合、図4(A)に示すように、LED26から出射した光Lは、凸面236の中人軸C1を軸とした軸対称に入射される。そして、凸面236から受光された光Lは、凸面236で中心軸C1に向かって屈折されて反射面233に向かって進む。一方、平坦面237から受光された光Lも、平坦面237で中心軸C1に向かって若干屈折されて反射面233に向かって進む。このとき、図4(A)に示すように、I−I線断面において、LED26の中心軸C3よりも図面右側から出射された光Lは、反射面233の中心O2よりも図面右側の反射面233に入射されて反射される。また、LED26の中心軸C3よりも図面左側から出射された光Lは、反射面233の中心O2よりも図面左側の反射面233に入射されて反射される。即ち、正規位置にあればLED26からの光Lは、反射面233の中心O2から360度均等に放射状に反射される。
次に、LED26が正規位置からズレた位置に配置された場合について考える。図4(B)に示す例では、I−I線断面において、LED26の中心軸C3が凸面236と平坦面237との境界まで図面右側にズレている。この場合、凸面236から受光された光Lのうち中心軸C1に近い強い光Lが、凸面236でLED26がズレた方向と逆方向に向かって屈折される。平坦面237から入射された光Lは、平坦面237で凸面236の中心軸C1に向かって若干屈折されるもののそのまま正面に向かって出射される。
従って、図5(A)に示すように、凸面236から受光された、中心軸C3に近く比較的強い光Lは、LED26がズレた方向と逆方向の反射面233に向かって出射される。一方、図5(B)に示すように、LED26がズレた方向(図面右方向)の平坦面237から入射された、中心軸C3に近く比較的強い光Lは、そのまま正面に進みズレた方向の反射面233に向かって出射される。また、LED26がズレ方向と逆方向(図面左方向)の平坦面237から入射された光Lは、そのまま正面に進みズレた方向と逆方向の反射面233に向かって出射されるが、この光Lは弱い光である。従って、中心軸C1に近い強い光Lが、LED26のズレた方向とその逆方向とに均等に入射されるため、LED26を正規位置に配置したときと同様に反射面233の中心O2から360度均等に放射状に反射される。
以上の説明からも明らかなように、LED26の実装ズレや部品公差によりLED26と受光部232との位置関係がずれても、反射面233で分割する光の割合が変わらず、反射面233の中心O2から360度均等に放射状に反射できる導光板23を提供できる。
なお、上述した第1実施形態においては、凸面236は、凸レンズ状に設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。凸面236としては、凸面236から受光した光Lが、LED26がズレた方向と逆方向に向かって屈折されるような形状であればよく、例えば、図6に示すように、円錐状に設けても良いし、図7に示すように、円錐の頂点に平坦面を設けた形状にしてもよい。また、図8に示すように、三角錐状の凸面236を複数設けても良い。
また、上述した第1実施形態においては、凸面236の回りには平坦面237が設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。凸面236の回りは、受光した光が屈折せず、または、多少屈折してもそのまま正面に向かうような形状であればよく、例えば、図9及び図10に示すように、外側に向かうに従ってLED26に近づく傾斜面238や曲面239に設けても良い。
第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態にかかる導光板23を図11及び図12を参照して以下説明する。第1実施形態と第2実施形態とで異なる点は、反射面233と凸面236との位置である。第1実施形態では、凸面236の中心O1を通る中心軸C1と、反射面233の中心O2を通る中心軸C2とが一致するように、凸面236及び反射面233が受光部232に設けられていたが、第2実施形態では、凸面236の中心O1を通る中心軸C1と、反射面233の中心O2を通る中心軸C2と、がズレるように凸面236及び反射面233が受光部232に設けられている。そして、凸面236のズレた方向の平坦面237の幅がズレ方向とは逆側の平坦面237の幅よりも狭くなっている。その他の構成については、第1実施形態と同等であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
次に、上述した構成の導光板23の効果について図12を参照して説明する。まず、LED26が正規位置(LED26の中心軸C3と凸面236の中心軸C1とが一致する位置)に配置された場合について考える。
この場合、図12(A)に示すように、LED26から出射した光Lは、凸面236の中心軸C1を軸とした軸対称に入射される。そして、凸面236から受光された光Lは、凸面236で中心軸C1に向かって屈折されて反射面233に向かって進む。一方、平坦面237から受光された光Lも、平坦面237で中心に向かって若干屈折されて反射面233に向かって進む。一方、平坦面237から受光された光Lも、平坦面237で中心軸C1に向かって若干屈折されて反射面233に向かって進む。このとき、図12(A)に示すように、I−I線断面図において、凸面236の中心軸C1が反射面233の中心軸C2よりも中心軸C1よりも図面左側にズレているため、反射面233の中心O2よりも図面左側により多くの光Lが入射されて反射される。このため、反射面233は、LED26からの光Lをその中心O2よりも凸面236側に片寄らせて分割する。
次に、LED26が正規位置からズレた位置に配置された場合について考える。図12(B)に示す例では、I−I線断面において、LED26の中心軸C3が凸面236と平坦面237との境界まで図面右側にズレている。この場合、凸面236から受光された光Lのうち中心軸C1に近い強い光Lは、凸面236でLED26がズレた方向と逆方向に向かって屈折される。結果、その光Lは、中心O2よりもLED26のズレ方向と逆側の反射面233に入射される。平坦面237から入射された光Lは、平坦面237で反射面233の中心O2に向かって若干屈折されるもののそのまま正面に向かって出射される。従って、反射面233の中心O2よりも図面左側により多くの光Lが入射されて反射され、LED26が正規位置にあるときとほぼ同様に、反射面233は、LED26からの光Lをその中心O2よりも凸面236側に片寄らせて分割する。
図12(C)に示す例では、I−I線断面において、LED26の中心軸C3が凸面236と平坦面237との境界まで図面左側にズレている。この場合、凸面236から受光された光Lのうち中心軸C1に近い強い光Lは、凸面236でLED26がズレた方向と逆方向に向かって屈折される。平坦面237から入射された光は、平坦面237で反射面233の中心O2に向かって若干屈折されて出射される。また、反射面233の中心O2よりも凸面236側の平坦面237の幅が狭くなっているため、凸面236側から受光部232に入射する光Lも制限することができ、結果として、LED26が正規位置にあるときとほぼ同様の割合で、反射面233は、LED26からの光Lをその中心O2よりも凸面236側に片寄らせて分割する。
以上の説明からも明らかなように、LED26の実装ズレや部品公差によりLED26と受光部232との位置関係がずれても、反射面233で分割する光の割合が変わらず、反射面233の中心O2よりも凸面236側に片寄らせて分割できる。
なお、第2実施形態においては、凸面236は、レンズ面に設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。凸面236としては、第1実施形態で説明した図6〜図8に示すように、円錐状に設けても良いし、円錐の頂点に平坦面を設けた形状にしてもよいし、三角錐状の凸面236を複数設けても良い。
また、上述した第2実施形態においては、凸面236の回りには平坦面237が設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。凸面236の回りは、受光した光が屈折せず、または、反射面233の中心に向かって屈折するような形状であればよく、第1実施形態と同様に、例えば、図9及び図10に示すように、外側に向かうに従ってLED26に近づく傾斜面238や曲面239に設けても良い。
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
23 導光板
26 LED(光源)
232 受光部
233 反射面
235 受光面
236 凸面
237 平坦面
238 傾斜面
239 曲面
O1 中心
O2 中心
C1 中心軸
C2 中心軸

Claims (3)

  1. 光源に向かう凸状に設けられ前記光源からの光を受光する受光部と、前記受光部の正面に凹状に設けられ前記受光部から入射された光を反射する反射面と、が設けられた導光板において、
    前記受光部の前記光源と相対する受光面には、中央に設けられた凸面と、前記凸面の回りに設けられた、平坦面又は外側に向かうに従って前記光源に近づく傾斜面若しくは曲面と、が形成されている
    ことを特徴とする導光板。
  2. 前記凸面の中心を通る中心軸と、前記反射面の中心を通る中心軸と、が一致する
    ことを特徴とする請求項1に記載の導光板。
  3. 前記凸面の中心を通る中心軸と、前記反射面の中心を通る中心軸と、がズレて設けられている
    ことを特徴とする請求項1に記載の導光板。
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