JP2014192063A - 面照明装置およびこれを用いた車両用エンブレム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成かつ薄型で、複数の光源からの光を導光体により入射方向と略垂直な方向へ導光効率よく導光できる面照明装置、およびこれを用いた車両用エンブレムを提供する。
【解決手段】複数の光源６ａ，６ｂが導光逆方向Ｘに沿って並んで配置されて、導光体５の光導入部５Ａは、導光逆方向Ｘに延びて複数の光源６ａ，６ｂに対向する入射面１３と、当該入射面１３の外端縁から斜めに直線状に延びて入射面１３に対し導光体５の材質が持つ臨界角よりも大きな角度で鋭角に傾斜し、入射面１３から厚み方向（入射方向）ｄに入射した光を反射させて導光部５Ｂへ導光方向Ｘ０に導入する反射面１５とを有する。複数の光源６ａ，６ｂは斜めに延びる反射面１５と導光部５Ｂとの境界Ｐよりも導光逆方向Ｘに偏位して配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の光源からの光を導光体で導光して出射する面照明装置およびこれを用いた車両用エンブレムに関する。

従来から、光源からの光を導光体で導光して出射する面照明装置を使用して、車両用エンブレムをその外形や輪郭に沿って側面方向に発光させる発光表示装置の技術が知られている（例えば、特許文献１）。この車両用エンブレムにおいて、一定の厚みを有するエンブレムの側面方向だけでなく正面方向にも一つの導光体で発光させようとする場合、光源からの光をエンブレムの厚み方向に入射させこの方向と略垂直な方向へ導光して、エンブレムの両方向に出射させる必要がある。

この一例として、光源が導光体の入射面に対向して配置されて、該入射面から入射した光源からの光を、入射面から斜めに立ち上がる曲面形状の反射面により入射方向とは略垂直な方向へ光を導光して、導光体の底面で反射させて側面方向および正面方向へ出射させる面照明装置が知られている（例えば、特許文献２）。この導光体の反射面は曲面形状を有しており、入射光を多く全反射させて、外方へ抜ける光が少なくなるようにしている。

特開２００５−２１５５９６号公報 特開２００９−０１６０８７号公報

しかし、車両用エンブレムには、法規によって定められた全体厚み（高さスペース）における制限が設けられており、この高さが制限された状態で、特許文献２のように、導光体の反射面を、複数の光源の位置に応じて光源からの光をできるだけ多く全反射させるように曲面形状に成形することは必ずしも容易ではなかった。しかも、導光体が曲面形状の反射面の場合、径方向に大きい反射面が狭いスペース内を占有するため、薄型化に支障をきたすことがある。

また、図８のように、曲面形状の反射面５０に対して複数の光源を長く並べて配置する場合、反射面５０に近い方から並ぶ順でそれぞれ光源Ａ、Ｂ、Ｃとすると、反射面５０から近い光源Ａにおいては高い導光効率が得られるが、反射面から遠い光源Ｃにおいては曲面形状の反射面５０を外れた平面部５１から外方へ抜ける光が多くなり、導光効率が低下する。この場合、入射面５２から反射面５０までの距離を長くすれば、曲面形状の反射面５０でもある程度高い導光効率を実現可能であるが、上述した車両用エンブレムにおける高さ制限があり、曲面形状の反射面では導光効率を向上させることが困難である。

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、簡単な構成かつ薄型で、複数の光源からの光を導光体により入射方向と略垂直な方向へ導光効率よく導光できる面照明装置、およびこの面照明装置を用いた車両用エンブレムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明は、複数の光源を相対向して配置させた導光体の入射面から斜めに延びる反射面を直線状とした場合に、入射面に対する反射面の臨界角を超える傾斜角度、および反射面と複数の光源とにおける配置関係に着目して完成されたものである。

本発明の一構成にかかる面照明装置は、複数の光源と、導光部および導光部の一端から導光方向とは逆方向の導光逆方向へ突出して形成されて、複数の光源の光を導光逆方向と直交する厚み方向から導入する光導入部を備えた導光体とを有し、前記複数の光源は、導光逆方向に沿って並んで配置されて前記光導入部に対向している。前記光導入部は、導光逆方向に延びて前記複数の光源に対向する入射面と、この入射面の外端縁から斜めに直線状に延びて前記入射面に対し前記導光体の材質が持つ臨界角よりも大きな角度で鋭角に傾斜し、前記入射面から厚み方向に入射した光を反射させて前記導光部へ前記導光方向に導入する反射面とを有し、前記複数の光源が前記斜めに延びる反射面と前記導光部との境界よりも導光逆方向に偏位して配置されている。

この構成によれば、導光体の光導入部の反射面は、入射面に対し導光体の材質が持つ臨界角よりも大きな角度で鋭角に傾斜し、入射面から厚み方向に入射した光を反射させて導光部へ導光方向に導入するものであり、複数の光源が、斜めに直線状に延びる反射面と導光部との境界よりも導光逆方向に偏位して配置されている。したがって、複数の光源がすべて反射面と厚み方向に相対向して配置されるとともに、反射面が入射光を全反射させるので、光源の位置にかかわらずに入射光が反射面から外れて外方へ抜けることを少なくし、入射光を可及的に多く反射面から全反射させることができる。これにより、簡単な構成で、複数の光源からの光を導光体により厚み方向（入射方向）と略垂直な方向（導光方向）へ導光効率よく導光することが可能となり、また、光導入部の反射面が直線状であるので、従来の曲面形状と異なり面照明装置を薄型化することが可能となる。

本発明は、前記複数の光源は、反射面から遠くなるにしたがって、輝度が順次高くなるように配置されていることが好ましい。この場合、反射面から遠い光源は、近い光源よりも相対的に導光効率が低くなることを考慮して、遠い光源の輝度をより高くすることにより、全体の発光を均一化することができる。

好ましくは、前記導光部は、前記光導入部の入射面に隣接して、厚み方向に凸曲面形状の徐変部が設けられている。この場合、直線形状に比べて、導光された光が外方に抜けにくくなる。

好ましくは、前記光導入部の入射面に、反射面から遠い側の入射面を光源側に傾斜して延長した折曲部が設けられている。この場合、さらに導光効率を向上させることができる。

本発明の他の構成にかかる車両用エンブレムは、車両に装着される車両用エンブレムであって、凹部が設けられて透光性を有しないケースと、ケース上部に設けられて透光性を有するアウターレンズと、アウターレンズの外形と略一致する形状に形成されてアウターレンズとケースとの間に配設される前記面照明装置とを備え、前記面照明装置の複数の光源は、ケースの厚み方向に光を照射するように前記凹部内に同一平面上に並んで配置されており、この複数の光源からの光が前記導光体で導光されてエンブレムの正面方向および側面方向へ出射される。

この構成によれば、車両用エンブレム内に設けられた面照明装置により、複数の光源からの光を導光体により厚み方向（入射方向）と略垂直な方向（導光方向）へ導光効率よく導光することができ、また光導入部の反射面が直線状であるので、従来の曲面形状と異なり面照明装置を薄型化できるから、簡単な構成かつ薄型で、複数の光源からの光をエンブレムの正面方向および側面方向へ出射することが可能となる。

本発明の面照明装置は、簡単な構成かつ薄型で、複数の光源からの光を導光体により入射方向と略垂直な方向へ導光効率よく導光できる。また、この面照明装置を使用した車両用エンブレムは、簡単な構成かつ薄型で、複数の光源からの光をエンブレムの正面方向および側面方向へ出射することができる。

（Ａ）は、本発明の一実施形態にかかる面照明装置を備えた車両用エンブレムの要部を示す斜視図、（Ｂ）は車両用エンブレムの分解斜視図である。 面照明装置の導光体を拡大して示す斜視図である。 車両搭載時における面照明装置を示す斜視図である。 面照明装置の構成を示す断面図である。 反射面の傾斜角を変えた場合の光路のシミュレーション結果を示す説明図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は面照明装置の導光体を示す断面図である。 従来技術における光路のシミュレーション結果を示す説明図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。図１（Ａ）は、本発明の一実施形態にかかる面照明装置を備えた車両用エンブレムの要部を示す斜視図、（Ｂ）は車両用エンブレムの分解斜視図である。図２は、図１の面照明装置の導光体を拡大して示す斜視図である。図３は、車両搭載時における面照明装置を示す斜視図である。図４は、面照明装置の構成を示す断面図である。

図１（Ｂ）のように、図示しない車両にケース７が装着される車両用エンブレム１（以下、単にエンブレムともいう）は、所定の厚みをもった略板状のものであり、ケース７の上部に設けられて透光性を有する材料からなるアウターレンズ４と、複数の光源６および複数の光源６からの光を導光する導光体５を備えた面照明装置ＡＩと、複数の光源６を実装する基板１７が凹部７ａに設けられて、透光性を有しないケース７とを備えている。面照明装置ＡＩの導光体５は、アウターレンズ４の外形と略一致する形状に曲成されており、アウターレンズ４とケース７の間に配設されている。

アウターレンズ４は、例えばポリカーボネートやアクリル系樹脂などの透光性を有する材料からなる。また、ケース７は、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂からなる。材料、材質はこれに限定されるものではなく、例えばアウターレンズ４の均一発光のため光散乱性を有する微粒子を分散した材料を用いるなどしてもよい。なお、図示しないが、車両搭載時にはエンブレム１の最外面に、ＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂の成形体の表面に塗装、メッキ等によって金属調にコーティングされた意匠体が設置される。

図１（Ａ）、（Ｂ）のように、アウターレンズ４は、略楕円形の外形で中央付近に橋架け部８およびこれよりも一段下がった窪み部９を備えており、エンブレム１を正面方向から見た際にその輪郭の縁部１０のみが発光面３となるように、縁部１０以外を着色などが施された遮光面２が覆う構成とされている。また、アウターレンズ４の側部１１には遮光面２がなく、その結果、エンブレム１全体としては正面方向の一部と側面方向に発光面３が存在する構成とされている。なお、エンブレム１の外形、輪郭、遮光面２と発光面３の配置などはこれに限定されるものではない。

こうして、エンブレム１の輪郭およびアウターレンズ４の側部１１の縁部１０のみを発光面３とし、それ以外を遮光面２とした構成により、図１（Ａ）のように、エンブレム１の輪郭に沿った部分から正面方向の光Ｌｆが、アウターレンズ４の側部１１に沿った部分から側面方向の光Ｌｓが発光される。

また、図１（Ｂ）に示すように、本実施例では、橋架け部８の頂部付近に別光源３６が設けられている。これは、エンブレム１の中心付近から正面方向に向けて最も高い輝度で発光させることで、全体のバランスをとってデザイン性を高めるためであり、この別光源３６の発光方向が正面方向に規定されることにより、基板１７の配置、ひいては光源６の配置やエンブレム１の厚み方向ｄに光を入射させる構成が採られることとなる。なお、正面方向と略垂直な面に設定される基板１７とは別に、略平行な面に基板を追加して光源６を実装し、導光体５の導光方向Ｘ０と同じ方向から光を入射することも考えられるが、コストアップとなる点、エンブレム１の高さスペースに制限がある点、および基板の影が発光面に映り込んでしまう点などの問題点があり、別光源３６を設ける本方法の方が好ましい。

面照明装置ＡＩは、複数の光源６および複数の光源６からの光を導光する導光体５を備えており、図４のように、導光体５は、導光部５Ａおよび導光部５Ａの一端から導光方向Ｘ０とは逆方向の導光逆方向Ｘへ突出して形成されて、複数の光源６の光を導光逆方向Ｘと直交する厚み方向ｄから導入する光導入部５Ｂを有している。複数の光源６には例えばＬＥＤが使用され、導光体５には、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネートなどが使用される。

導光体５は、図２に示すように、図１（Ｂ）のアウターレンズ４の外形と略一致するよう略楕円形の棒状に形成されており、アウターレンズ４の輪郭に沿うように、アウターレンズ４の橋架け部８の左右から側部１１の形状に合わせて延びる形とされており、取付部１２によってケース７に取り付けられて固定される。導光体５の左右の端部には、前記入射面１３、および入射面１３の先端１４（外端縁）から傾斜している直線状の反射面１５が形成されている。

また、複数の光源６は、図３に示すように、複数の異なる色を発光するため複数のＬＥＤがガラスエポキシ樹脂などからなる基板１７に実装されており、基板１７がケース７の凹部１８内に配置されることにより、同一平面上に並んで配置される複数の光源６がケース７の厚み方向ｄに光を照射するよう構成されている。本実施形態では、６個のＬＥＤのうち４個が低輝度の色を発光するＬＥＤ光源６ｂ、２個が高輝度の色を発光するＬＥＤ光源６ａによって構成されており、その配置は低輝度の光源６ｂを反射面１５に近い側に、高輝度の光源６ａを反射面１５から遠い側に配置されている。ここで言う低輝度、高輝度の色というのは、互いに比較した際の相対的な高低の意味であり、例えば低輝度の光源６ａを青色、高輝度の光源６ｂを白色とすることができる。なお、ＬＥＤの発光色、数などはこれに限定されるものでない。

以下、図４を用いて、面照明装置ＡＩの構成を詳細に説明する。複数の光源６は、導光逆方向Ｘに沿って並んで対向して配置されて、導光体５の光導入部５Ａに対向している。光導入部５Ａは、導光逆方向Ｘに延びて複数の光源６と対向する入射面１３と、この入射面１３の外端縁から斜めに直線状に延びて入射面１３に対し鋭角に傾斜する反射面１５とを有する。反射面１５は、先端１４から鋭角に傾斜する角度（傾斜角）θが導光体５の材質が持つ臨界角よりも大きな角度を有する。例えば導光体５の材料としてアクリル樹脂を使用した場合、その臨界角４２°よりも大きい傾斜角θに設定される。

このとき、反射面１５は、入射面１３から厚み方向ｄに入射した光をその内面で略垂直に反射させて導光部５Ｂへ導光方向Ｘ０に導入する。一方、複数の光源６は斜めに延びる反射面１５と導光部５との境界Ｐよりも導光逆方向Ｘに偏位して、つまり導光逆方向Ｘの外方に配置されている。したがって、複数の光源６のすべてが反射面１５と相対向して配置されるとともに、反射面１５が入射光を全反射させるので、複数の光源６の配置にかかわらずに入射光が反射面１５から外れて外方へ抜けることを少なくし、入射光を可及的に多く反射面１５から全反射させることができる。

これにより、従来の曲面形状の反射面では、複数の光源のうち反射面から遠い位置に配置される光源の導光効率が著しく低下するという問題に対して、本発明では、反射面１５から遠い位置に配置される光源６ａについても反射面１５に多く全反射して導光効率を向上することができる。また、導光体５の反射面１５は直線状であるので、従来の曲面形状の反射面のように径方向に反射面が大きくならないので、スペースを圧迫することがなく、その下方に複数の光源を配置しても、この部分の厚み方向（反射面の径方向に合致）の寸法が小さくなり、薄型化を実現することができる。

また、複数の光源６は、入射面１３と略平行な同一面内のなかで導光逆方向Ｘに並んで配置されており、低輝度光源６ｂを反射面１５に近い側に高輝度光源６ａを反射面１５から遠い側に配置される構成とされている。これは、反射面１５に近い側の光源６ｂよりも遠い側の光源６ａが相対的に導光効率が低くなることを考慮し、反射面１５から遠い側に高輝度光源６ａを、近い側に低輝度光源６ｂを配置することで、複数の光源６の全体の発光を均一化することができる。

さらに、導光体５は、光導入部５Ａの入射面１３に隣接して、入射方向（厚み方向ｄ）に突出した凸曲面形状の徐変部１８が形成されており、導光体５の下側導光面１９ｂまで繋がる構成とされている。これにより、入射面１３と下側導光面１９ｂとが直線状に繋がる構成に比べ、光導入部５Ａの反射面１５で反射された光が徐変部１８によってさらに遠くへ反射されるため、より導光効率よく導光することができる。

図４において、導光体５における、入射方向（厚み方向ｄ）における上側導光面１９ａと下側導光面１９ｂとの距離（高さ）をＨ１、上側導光面１９ａと入射面１３との距離（高さ）をＨ２、導光逆方向Ｘにおける反射面１５の距離（幅）をＬ１、入射面１３の距離（幅）をＬ２、先端１４の角度（傾斜角）をθとし、複数の光源６の導光方向における全体の距離（幅）をＬ０、とする。この場合に、複数の光源６は反射面１５に近い方ほど導光効率が高くなるため、Ｌ０は最小限に留めようと構成されるが、ＬＥＤの数、仕様によって制限があり、本実施形態の３列に並べた場合にはＬ０＝１０ｍｍほどが最小値として制約されることとなる。Ｈ１、Ｈ２は値が大きいほど導光効率を向上させることができるが、車両用エンブレムとしての商品性や法規による制限があり、本実施形態においてはＨ１＝８ｍｍ、Ｈ２＝１０ｍｍとされている。よって、以上のような様々な制約があるなかで、複数の光源６からの光を入射方向とは略垂直な方向へ導光効率よく導光させるためには、反射面１５の形状、Ｌ１の距離、傾斜角θの構成を工夫する必要がある。

図５は、反射面の傾斜角θを変えた場合の光路のシミュレーション結果を示す説明図である。（Ａ）はθ＝３５°のとき、（Ｂ）はθ＝５５°のときで、本発明の範囲外であり、（Ｃ）はθ＝４５°のときで本発明の範囲内である。まず、（Ａ）のようにθ＝３５°の場合には、反射面から近い順に配置された光源Ａ、Ｂ、Ｃのいずれもほとんどの光が反射面から導光体の外へと抜けてしまっていることが分かる。これは、導光体５に入射された光のほとんどが、アクリル樹脂の臨界角４２°よりも大きな角度で反射面１５に当たることで透過してしまうためである。

また、（Ｂ）のようにθ＝５５°の場合には、光源Ａ、Ｂにおいては効率よく光が導光されているが、反射面から最も遠い光源Ｃにおいてはほとんどの光が導光体の外へ抜けてしまっていることが分かる。これは、導光体の高さ方向に制限があるため傾斜角θを大きくすれば反射面の距離（前述したＬ１）が小さくなって、反射面から最も遠い位置にある光源Ｃの直上には反射面が存在しないためであり、その結果、ＬＥＤ光源で最も輝度の高い直上の光が透過してしまうことで導光効率が著しく低下してしまうこととなる。

そして、（Ｃ）のようにθ＝４５°の場合には、反射面１５が臨界角を超えるとともに、反射面１５から最も遠い光源Ｃの直上には反射面１５が存在して、つまり、複数の光源６が斜めに延びる反射面１５と導光部５Ｂとの境界Ｐよりも導光逆方向Ｘの外方に配置されている。したがって、上述した（Ａ）、（Ｂ）の場合の問題点が解決されており、光源Ａ、Ｂ、Ｃのいずれもバランスよく導光されていることが分かる。導光体５に使用されるアクリル樹脂の臨界角が４２°であり、光導入部５Ａの反射面１５の傾斜角度θがこれを超える４５°であることから、光導入部５Ａは入射面１３と反射面１５とで略断面（直角）三角形の形状となり、導光体５を容易に成形することができる。また同様に、臨界角が３９°であるポリカーボネート樹脂も好ましく使用できる。

このように、本発明では、導光体５の光導入部５Ａの反射面１５は、入射面１３に対し導光体５の材質が持つ臨界角よりも大きな角度で鋭角に傾斜し（傾斜角θ）、厚み方向ｄから入射した光を略垂直な方向に反射させて導光部５Ｂへ導入するものであり、複数の光源６が、斜めに直線状に延びる反射面１５と導光部５Ｂとの境界Ｐよりも導光逆方向Ｘに偏位して配置されている。したがって、複数の光源６がすべて反射面１５と厚み方向ｄに相対向して配置されるとともに、反射面１５が入射光を全反射させるので、光源６の位置にかかわらずに入射光が反射面１５から外れて外方へ抜けることを極力少なくし、入射光を可及的に多く反射面１５から全反射させることができる。これにより、簡単な構成かつ薄型で、複数の光源６からの光を導光体５により厚み方向ｄ（入射方向）と略垂直な方向（導光方向Ｘ０）へ導光効率よく導光することが可能となる。

前記した車両用エンブレム１において、導光された光が面照明装置ＡＩの導光体５から出射されてエンブレム１の外方へと発光される状態を説明する。図６は、図１のＡ−Ａ線における断面図であり、導光体５の出射面２１に相対向する底面には微細な凹凸形状やレーザードットなどによる光学パターン２０が形成されている。これにより、複数の光源６から入射して導光体５の内部を導光方向Ｘ０へ導光されてきた光の一部が方向を変え、出射面２１から出射されてアウターレンズ４の縁部１０ならびに側部１１へと到達し、発光面３となってエンブレムの表面に表れることとなり、図中破線矢印で示すように、エンブレム１の縁部１０の輪郭に沿った部分から正面方向の光Ｌｆが、側部１１に沿った部分から側面方向の光Ｌｓが発光される（図１（Ａ））。

このように、本発明では、車両用エンブレム内に設けられた面照明装置により、簡単な構成かつ薄型で、複数の光源６からの光を導光体５により入射方向と略垂直な方向へ導光効率よく導光することが可能となる。これにより、全体の厚みを大きくしたり、余分な光源や導光体を追加したりすることなく、複数色の光をエンブレムの正面方向および側面方向に出射することができるため、低コストで商品性の高い車両用エンブレムを得ることができる。

なお、図７（Ｂ）に示す導光体５の変形例のように、導光体５の入射面１３を、反射面１５から遠い側の入射面を光源６側（図では左斜め下方）に傾斜して延長した折曲部１３ａが設けられた形状とすることができる。光路シミュレーションの結果、図７（Ｂ）の変形例は、図７（Ａ）の実施例に比べて、（上側）導光面１９ａから抜ける光を減らすことができ、導光効率をおよそ５〜１５％ほど向上させることが可能となる。

なお、この実施形態では、導光部５は徐変部１８を設けているが、必要に応じて省略してもよい。

１：エンブレム
２：遮光面
３：発光面
４：アウターレンズ
５：導光体
５Ａ：光導入部
５Ｂ：導光部
６：光源
７：ケース
１３：入射面
１３a：折曲部
１５：反射面
１８：徐変部
ＡＩ：面照明装置
ｄ：厚み方向
Ｐ：交点
Ｘ０：導光方向
Ｘ：導光逆方向
θ：傾斜角

Claims (5)

1. 複数の光源と、導光部および導光部の一端から導光方向とは逆方向の導光逆方向へ突出して形成されて、複数の光源の光を導光逆方向と直交する厚み方向から導入する光導入部を備えた導光体とを有し、
   前記複数の光源は、導光逆方向に沿って並んで配置されて前記光導入部に対向しており、
   前記光導入部は、導光逆方向に延びて前記複数の光源に対向する入射面と、この入射面の外端縁から斜めに直線状に延びて前記入射面に対し前記導光体の材質が持つ臨界角よりも大きな角度で鋭角に傾斜し、前記入射面から厚み方向に入射した光を反射させて前記導光部へ前記導光方向に導入する反射面とを有し、
   前記複数の光源が前記斜めに延びる反射面と前記導光部との境界よりも導光逆方向に偏位して配置されている、面照明装置。
2. 請求項１において、
   前記複数の光源は、反射面から遠くなるにしたがって、輝度が順次高くなるように配置されている、面照明装置。
3. 請求項１において、
   前記導光部は、前記光導入部の入射面に隣接して、厚み方向に凸曲面形状の徐変部が設けられている、面照明装置。
4. 請求項１において、
   前記光導入部の入射面に、反射面から遠い側の入射面を光源側に傾斜して延長した折曲部が設けられている、面照明装置。
5. 車両に装着される車両用エンブレムであって、凹部が設けられて透光性を有しないケースと、ケース上部に設けられて透光性を有するアウターレンズと、アウターレンズの外形と略一致する形状に形成されてアウターレンズとケースとの間に配設される請求項１〜４のいずれか１項の面照明装置とを備え、
   前記面照明装置の複数の光源は、ケースの厚み方向に光を照射するように前記凹部内に同一平面上に並んで配置されており、この複数の光源からの光が前記導光体で導光されてエンブレムの正面方向および側面方向へ出射される、車両用エンブレム。

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