以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明による発光アクセサリーの一実施形態であるバッジ1を、発光面である表面の側から見た正面図を図1に、発光面の反対側のバッジ1の裏面側から見た背面図を図2に示している。また、バッジ1の側面(図1の右方)から見た側面図を図3に示している。
図1に示したバッジ1は、直径約50mmの円盤状に形成されている。発光面となるカバー体10も同寸法の円盤状であり、図3に示すように外周部101はケース本体11に面する裏面側に向かって径方向外方に膨出するように湾曲して形成されている。具体的には、外周部101の外径が、裏面側に向かって、一旦大きくなった後に小さくなっている。カバー体10は、透明または半透明の光透過性を有する材料で成形されており、ケース本体11の内部に収容された光源からの光を外部へ照射可能とされている。
本実施形態では、カバー体10は、半透明のポリカーボネート樹脂を圧空成形することによって、厚みが0.4mmとなるように形成している。ここで、カバー体10の外周部101は上記のように湾曲して形成されているので、この湾曲部で光は屈折するなどして、独特な発光態様となり、幻想的なイルミネーション効果が得られる。なお、カバー体10の表面は、光沢処理が施されており、高級感が醸成されている。さらに、カバー体10の表面は、裏面側から表面側に向けて、若干程度、突出するように湾曲している。これにより、カバー体10自身の強度が向上する。
バッジ1のケース本体11は、後述の格納部12とカバー部13とからなり(図4)、図2に示すように、前記発光面の反対側となる、ケース本体11の裏面側、即ち、カバー部13の裏面側には、衣服やバッグなどへの取付手段である1対の係止爪13a、13a´が一体形成されている。係止爪13a、13a´は、カバー部13の裏面で互いに間隔を開けて配置されており、図3に示す下方へ延出するように、ケース本体11に一体形成されている。これにより、例えば衣服のポケットの縁等に、係止爪13a、13a´を引っかけて取り付けることが可能となるとともに、バッジ1の上下の位置関係を合わせるようにして取り付けできるので、好ましい。また、図2に示すように、係止爪13a、13a´は互いに間隔をあけて2つ形成されているので、バッジ1の表面の軸方向における回転移動を制限して、バッジの位置決めを正確に行うことができるとともに、バッジ1の位置ズレを防止できるから、好ましい。
カバー部13の裏面には、係止爪13a、13a´に対向するように、開口部13c、13c´が形成されている。これにより、係止爪13a、13a´がアンダーカット形状とならないので、成形時にスライド駒などを使用せずに一体形成することが可能となる。スライド駒を使用した係止爪13a、13a´の成形では、開口部13c、13c´が形成されないが、製造工程が複雑となる。しかし、本実施形態のように、開口部13c、13c´を形成しつつ係止爪13a、13a´を成形してから、開口部13c、13c´に、後述の格納部12に形成された凸形状12b、12b´(図5)が嵌合するので、開口部13c、13c´の開口は閉塞される。これにより、バッジ1内部への塵や埃、水などの侵入を抑制することができる。
また、バッジ1は、別の取付手段として、図2に示すような、カバー部13の裏面に一体形成された一対の係止部13b、13b´に係止固定された安全ピン14を設けている。これにより、衣服に、ポケットなどが無く係止爪13a、13aで引っかけることができなくても、安全ピン14を使用して取り付けることが可能となる。本実施形態においては、安全ピン14を係止部13b、13b´に係止させて取り付け手段としているが、安全ピン14に替えて紐のようなものをループ状としたストラップを係止部13b、13b´に係止させて取付手段としてもよい。このような構成とすることで、使用者が、バッジ1をポケット等に、係止爪13a、13a´で引掛けたり、安全ピン14で取り付けたりする他に、バッジ1を首から掛けて使用することも可能となるので、使用者の好みや用途に合わせて取り付け手段を選択することができるので、利便性が向上する。また、取付手段は、上述の構成に限らずに、マグネットやマジックファスナ等の公知の締結手段で代替可能である。
カバー部13の中央には、開口13fが形成されており、該開口13fを塞ぐように蓋部材15がビス16によって取り付けられている。開口13fは、電池17(図4)の交換用として設けられており、図2の蓋部材15で開閉可能に遮蔽されている。前記開口13fの周縁の一部には係止部13dが形成されていて、カバー部13に嵌合して取り付けられている蓋部材15に設けられた突起151が、その内部に係止されている。蓋部材15の取付方法は、本実施形態では、ビス16により固定構造を採用しているが、これに限られることはなく、蓋部材15の側壁に設けられた係止爪などをカバー部13の開口13f側に設けられた係止孔に嵌合することで固定可能としてもよい。
また、カバー部13にはスリット13eが形成されていて、該スリット13eからスイッチ部材18が突出して配設されるとともに、スイッチ部材18は、スリット13e内をスライド移動可能とされている。スイッチ部材18は、スリット13e内を両方端へスライドする際に、図4の電極21を押圧して、電極21を電池17へ接触させ(バッジ1の発光)、位置を戻すことで非接触とさせ(バッジ1の消灯)、バッジ1の発光消灯の切替えを行う。さらに具体的には、バッジ1の発光は、スイッチ部材18をスリット13eの一方端へスライド移動させると、電極21aが電池17に接触して点灯状態となり、スイッチ部材18をスリット13eの他方端へスライド移動させると、電極21bが電池17に接触して点滅状態となる。このように、本実施形態のバッジ1は、消灯、点灯、点滅の3段階に切替可能とされている。なお、スイッチ部材18は、スリット13e内を両方端へスライドしても、スリット13eが開口しない程度の長さを有している。
図5は図2のA−A線断面図であり、図6は図2のB−B線断面図である。
図5のように、ケース本体11の格納部12とカバー部13とを嵌合させることによって、互いに取付固定されるとともに、基板19、スイッチ18および電池17等の格納スペースを形成している。カバー部13には、図4に示す凸部13gが、平面視で正三角形の頂点となる3箇所の位置に一体形成されていて、該凸部13gを格納部12に一体形成されている3箇所の凹部(不図示)に圧入することによって、格納部12とカバー部13とが互いに固定される。
基板19の中央には、一灯のLED(発光ダイオード)20が実装されていて、バッジ1を発光させるための光源としての役割を担っている。LED20としては、本実施形態では青みがかった白色のLED20を用いているが、これに限られることはなく、青色や赤色などの他、フルカラーのLEDを用いて、発光色を可変としても構わない。また、基板19には、プラス電極21とマイナス電極22がそれぞれ組み付けられており、マイナス電極22は電池17の負極側に接触している。前記スイッチ部材18を摺動させることによって、プラス電極21と電池17との接触、非接触とが切り替えられて、LED20の点灯(または点滅)、消灯を切替可能としている。
図5に示すように、格納部12のLED20が配設されている側は、カバー体10によって被覆されている。カバー体10は、カバー部13に形成された図7の段差部13hと格納部12の側壁との間に形成された溝にカバー体10の外周部101の端縁を圧入することによって、ケース本体11に取付固定されている。図5に示すように、カバー体10とケース本体11との間には、前記湾曲部を有する前記円盤状の導光体23がカバー体10に覆われて配設されていて、LED20から照射された光を導光して、面状に発光させ、バッジ1の表面全体を発光させる。導光体23を用いることによって、光源となるLED20が1灯のみでもバッジ1全体を光らせることが可能となるので、コスト低減できると同時に、省スペース化を図ることができる。
カバー体10は、半透明(または透明)の樹脂材料を成形してなる成形体を使用しているので、導光体23によって導光されて、面状に照射された光は、カバー体10を透過してバッジ1の外部に発光するから、バッジにイルミネーション効果や照明機能を付与して付加価値を与えることが可能となる。
ここで、本実施形態では、カバー体10と導光体23との間にキャラクターなどが印刷された絵柄シート24を配設している。該絵柄シート24は透明または半透明な材料、例えば、PETやPPなどの樹脂フィルムからなり、光が透過することによって、絵柄シート24に印刷されたキャラクターやロゴ等が強調されたり、装飾されたりする。よって、絵柄シート24により、従来の缶バッジなどと比較して、バッジ1は、高級感が付与されるとともに、夜間など暗視野においても視認性が向上するなどの効果を有する。絵柄シート24は、交換可能であるので、様々なデザインが施された絵柄シートを適用することができるため好ましい。
また、絵柄シート24の外形は、カバー体10および導光体23の外形よりも小さい。具体的には、絵柄シート24は、略円形に形成されており、その直径は、カバー体10や導光体23の直径よりも小さくなるように形成されている。このような構成とすることによって、絵柄シート24が積層されていない、導光体23の外周縁部分の輝度が相対的に高くなるので、絵柄シート24の周りが円環状により強く発光することになり、独特のイルミネーション効果が得られる。バッジ1は、正面視が円形でなくてもよく、四角形や五角形等の多角形でもよい。例えば、バッジ1が五角形の場合、絵柄シート24の周りが五角形の帯状に発光する。
導光体23は、内部に散乱粒子232を分散させた透明なアクリル樹脂(PMMA:ポリメタクリル酸メチル樹脂)が使用され、厚さが0.5mmの円盤状で、カバー体10に対して嵌合しうる外形、大きさとなるように射出成形して形成されている。導光体23の外周部231は、表面側から裏面側に向かって、径方向外方に膨出するように湾曲して形成されており、その縦断面は、導光体23の平面状の発光面である表面の両側に弧状に湾曲した湾曲部が配置される形状である。具体的には、外周部231は、その外径が、裏面側に向かって、一旦大きくなった後に小さくなるように、形成されている。上記の各円盤の外周が湾曲形成されているため、当該外周に触れた際に手を痛めるなどの可能性を除去するとともに、触り心地がよく、やわらかみのある幻想的なイルミネーション効果が得られる。
散乱粒子232は、導光体23の母材樹脂(PMMA樹脂)とは屈折率が異なり、径がサブミクロン〜数十ミクロンの微細な粒子であり、母材樹脂内部で略均一となるように分散させている。光源20から照射されて導光体23内に入射し拡散されながら導光されていく光は、分散されている散乱粒子232によって、拡散が増幅されるとともに、導光体23の表面に対して全反射角(臨界角)を超える角度となるように散乱粒子232で反射・散乱された光は、導光体23の外部へと出射される。これにより、バッジ1はより均一な発光が可能となるとともに、包み込むような柔らかな光を創造することが可能となる。
図5の円盤状に形成された前記導光体23の表面の径方向の略中央には、LED20に面する裏面とは反対側の表面に、導光体23の厚さ方向に対して傾斜する傾斜部23aが形成されている。また、LED20が、傾斜部23aに対向するように配置されて、この傾斜部23aに向かって出光する。本実施形態では、傾斜部23aは、裏面のLED20に向かって導光体23の表面が凹入した凹所23cを取り囲む形状を有している。ここで、凹所23cは、導光体23の厚さ方向に直交する面の断面が円形である導光体23の表面に囲まれており、当該円形の孔径は、裏面から表面に向かって、次第に大きくなっている。具体的には、傾斜部23aの表面は、凹所23cの中心側に向かって膨出した湾曲面である。この湾曲形状により、一層確実に、光源20からの光が、湾曲面の内側で全反射しながら、導光体23の中央付近から離れる方向へ、導光体23中を放射状に導光されることにより、発光アクセサリーを、一層確実に、輝度ムラを低減させて面状に均一発光させることができる。
さらに本実施形態では、凹所23cの底部に、導光体23を導光体23の厚さ方向に貫通する貫通孔23aaが形成されている。よって、LED20が導光体23の貫通孔23aaに近接するように配設されており、具体的には、貫通孔23aaは、光源となるLED20に直面する位置に設計されている。これにより、光源となるLED20を導光体23の側面に配置する構成と比べてLED20が配置位置に制限を受ける可能性が低くなり、設計の自由度が高められる。LED20の光放射面と導光体23の裏面との離間距離は、好ましくは1.0mm以下、より好ましくは0.5mm以下である。
凹所23cは、上述のような、導光体23の裏面側から反対側の導光体23表面側に向かって、孔径が次第にその変化率を増大させつつ大きくなる略円錐体状の側壁である傾斜部23aに囲まれており、傾斜部23aは、裏面から表面にかけて、急峻な傾斜から緩やかな傾斜となるような変化を示す。この傾斜の変化により、図8に示すように、LED20から出射した中央付近の出射光r1は、貫通孔23付近の導光体23内の内側面(傾斜部)で反射されるが、光の照射方向に対して当該内側面における傾斜部23aの傾斜は急峻であるので、初回の反射での導光体23の径方向に向けた出射光r1の進行方向の変化は小さく、図の上方へ向けた出射光r1の進行方向の変化は小さい。一方、中央以外のLED20から出射した出射光r2は、中央から離れるにしたがって、光の照射方向に対して導光体23内の内側面における傾斜部23aの傾斜は緩やかになっていくので、初回の反射での導光体23の径方向に向けた出射光r2の進行方向の変化が大きく、図の上方へ向けた出射光r2の進行方向の変化が大きい。このように出射光は、導光体23内で反射・散乱を繰り返して、導光体23内を導光される。また、導光体23の一部である、傾斜部23aの径方向外方から前記外周部231の径方向内方までの平面部Wは、中央から外周部231へ向けて径方向に厚さが漸減するように形成されている。これにより、LED20から離れるほど、臨界角を超えるように反射される光が増えて、外部へ光が放射されやすくなるので、光量が減少するLED20から離れた位置の光の放射量が増加して、バッジ1が均一発光できる。以上により、単一のLED20から照射された光を、効率よく利用して、導光体内に分散させて導光体23表面における面発光を可能としている。即ち、LED20が1灯だけであるにもかかわらず、バッジ1全体を面状に均一発光させることができるという従来の発光アクセサリーと比較して格段の効果を奏する。
図8には、LED20の指向特性Lも合わせて示している。放射光の進行方向の角度が、LED20の放射面の法線方向から増していくに従い、光度Lは激減し、例えば前記法線方向から30〜40度以上の角度における光度はゼロとなる。貫通孔23aaは、指向特性Lから定まる貫通孔23aaの位置におけるLED20の有効発光エリアと同等あるいはそれ以上の範囲となるように形成されていることが、出射光の利用効率が高められるので好ましく、導光体23の裏面側の開口の孔径が0.1〜1.0mm、より好ましくは0.2〜0.5mmであり、表面側の開口の孔径が1.0〜15.0mm、より好ましくは4.0〜10.0mmの範囲にある。本実施形態においては、LED20と貫通孔23aaは1つずつ設けられているが、これに限られるものではなく、LEDを複数設置してもよいし、それに伴って貫通孔23aaを複数設けてもよい。凹所23cは、上記実施形態のように略円錐体状のほかにも四角錘、六角錘、楕円錘などの錐体形状、半球形状、またはこれらの一部を変形した形とすることもできる。
前記貫通孔23aaは、LED20のほぼ直上となる位置に形成されているので、光源から出射した光が傾斜部23aおよび散乱粒子232で反射・散乱して放射状に導光体内に拡散する。また、貫通孔23aaは、導光体23を厚み方向に上下に貫通している為、光源から出射した光のうち光源の中心に近い部分の光は貫通孔23aaを通過して、導光体23内に導光されない。これにより、導光体23の光源に近い部分の発光量が他の部分と比べて大きくなることを防ぐことができるので、導光体23の中央付近の輝度ムラを低減させ、導光体23の発光面全体からより均一に発光させることが可能となる。しかし、貫通孔23aaの孔を透過した光がカバー体10や絵柄シート24に照射されて、バッジ1の中央部が点光りし、意匠性やイルミネーション効果が損なわれる可能性もある。このために、図4の絵柄シート24と導光体23との間に、前記貫通孔23aaに直面する位置近傍の点光りの部分に塗装を施して部分的に遮光した遮光シートSSを設けてもよい。遮光シートSSは、例えば、上記点光り部分を含むように円形の黒灰色の塗装を有し、中心から離れるに連れて、当該黒灰色が薄くなる塗装となっている。この遮光シートSSにより、点光りを低減させて、意匠性やイルミネーション効果が損なわれることを防止できる。この遮光の手段として、他に、絵柄シート24の裏面に部分的に上記黒灰色の円形の塗装を施すなどしてもよい。円形の黒灰色の塗装は、他の色であってもよい。
導光体23の素材としては、上記アクリル樹脂の代わりに、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂などでも利用可能である。また、透明樹脂ではなく半透明の樹脂を用いることもできる。
図6に示すように、導光体23の裏面には、2つの凸部23bが、図2および図4に示すB−B線上に突出形成されている。該凸部23bを格納部12に形成した凹部12aに圧入することによって、導光体23は、格納部12に位置決めされるとともに、取付固定されている。
図7に示すように、カバー体10は、ケース本体11のカバー部13に形成された段差部13hと格納部12の外周壁との間に形成された上述の溝にカバー体10の前記外周部101の端縁を圧入することによって、取付固定されている。カバー体10の外周部101の端縁は、カバー体10が当該溝から脱落しないように、格納部12に若干食い込むようにバッジ1の表面から裏面に向けて内径が若干小さくなっている。ここで、カバー部13の表面側を向く端縁は、破線131で表される部分を欠落させた形状となっている。この破線131は、カバー部13からカバー体10へ滑らかにつながる仮想表面を表している。この欠落形状により、カバー体10からカバー部13の端縁が製造工程で突出して尖がり形状となり、手に刺さるような不具合が無いようにできる。
ここで、図7の格納部12の外周壁121には、係止突起12c(図4)が例えば等間隔で3箇所形成されている。係止突起12cの寸法は、例えば厚さが0.05mm、幅が0.5mm、上下長さが2mmである。ここで、係止突起12cが設けられている部分のみが干渉設計とされているので、カバー体10の前記溝への圧入作業の際、当該作業を妨げることがない程度の干渉量に抑えることが可能となり、その一方でカバー体10の軸を中心とした回転移動を回避することが可能となる。
以上のように、本実施形態におけるバッジ1によれば、光源20から照射された光を導光する導光体23を備えて、光源20に面する裏面とは反対側の表面に、導光体23の厚さ方向に対して傾斜する傾斜部23aを有し、光源20が導光体23の中央付近でこの傾斜部23aに対向しているので、光源20からの光を、傾斜部23aで反射させて、導光体23の中央付近から導光体23の全体に導光することにより、輝度ムラを低減させた、面状に均一発光するバッジ1を提供することができる。上述の実施形態のようにバッジ1を発光させて、イルミネーション効果を付与することによって、従来の缶バッジ等にはない付加価値が得られるので、商品性が格段に向上する。また、暗闇での照明効果が得られるので、バッジ1を、非常用照明具として使用したり、キーホルダーで使用した場合に鍵穴の視認性を高めたりすることが可能となる。また、児童の衣服や鞄などに取り付け、発光させることによって、ドライバへの注意を喚起でき、交通安全の面でも効果を発揮する。
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。発光アクセサリーは、バッジやキーホルダーの他にも、携帯ストラップや名札、標識、バッグや車の装飾品などとしても応用可能である。係止爪13a、13a’および係止部13b、13b´は、バッグ等への取付手段であってもよい。さらに、これらの発光アクセサリーの内部にGPS機能や防犯ブザーなどの機能を追加してもよい。この場合、ブザーと発光イルミネーション(点滅や色替え)とを連動させると防犯の相乗効果が得られて好ましい。また、電池切れをおこさないように、所定時間経過後に電源を自動でOFFする機能を追加したり、電源として太陽電池を併用したりしてもよい。