JP2018067107A - 表示器 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの全反射を利用して、限られたスペースでも効率良く配光制御を行い、表示領域の均斉度を高めて視認性を向上させることができ、光の取り出し効率も高めることができる表示器を提供する。【解決手段】レンズ体１１０は、各ＬＥＤ１２１を対向させる光入射部１１１と、該光入射部１１１から前方へ向かう光の進路を全反射により下方へ変換する第１反射面部１１２と、該第１反射面部１１２から下方へ向かう光の進路を全反射により再び前方へ変換する第２反射面部１１３と、該第２反射面部１１３により全反射した光が外部へ出射する光出射部１１４とを備える。光出射部１１４は、表示パネル１０１のうち表示領域１０１ａに背面側から重なる出射面１１４ａとして形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの光が入射するレンズ体と、該レンズ体を通して出射された光を受けて発光する表示パネルと、を有する表示器に関する。

従来より、この種の表示器は様々な分野で活用されており、例えば、歩行者用信号灯器に付設される押ボタン箱に用いられている。本件出願人は、特許文献１，２に開示されたように、表示器を備えた押ボタン箱を既に提案している。かかる押ボタン箱における表示器は、例えば、図１５および図１６に示す他の押ボタン箱１の表示器４と同様に、ＬＥＤからの光を受けて発光し各種情報を表示する表示パネル５と、該表示パネル５を背面側から保持すると共にＬＥＤ基板６を取り付ける本体４ａと、を有するものであった。

図１５に示すように、押ボタン箱１における筐体２の前面ケース３には、表示パネル５を裏側から合わせる開口部３ａが設けられている。表示器４は、表示パネル５の正面が前記開口部３ａに合わさる状態で、本体４ａと表示パネル５の両側端がそれぞれ前面ケース３にネジ止めされていた。なお、表示パネル５の正面の周囲と前面ケース３の内壁との間には、防水用のパッキン７が介装されていた。

図１６に示すように、表示器４の本体４ａには、表示パネル５の背面に合わさる正面壁部より背面側に窪むように反射鏡４ｂが設けられている。ＬＥＤ基板６は、反射鏡４ｂの上端側で、表示パネル５の背面に対し直角となる状態に取り付けられていた。このような表示器４では、ＬＥＤからの光を反射鏡４ｂで反射拡散させて表示パネル５に出射するように構成されていた。なお、表示パネル５の背面には、文字部分にだけ光が透過して光るように印刷されたシート５ａが重ねられている。

意匠登録第１５１４９０９号公報 意匠登録第１５１８４６９号公報

しかしながら、従来の表示器４では、ＬＥＤからの光を反射鏡４ｂにより表示パネル５側へと拡散反射させていたが、限られたスペースでの反射鏡４ｂによる配光制御は難しかった。よって、ＬＥＤから遠い下方まで十分に光を配光できず、表示パネル５の下部の輝度が低くなり、文字部分の均斉度も低下して見づらい虞があった。また、反射鏡４ｂによる反射では、光の取り出し効率が低いという問題もあった。

本発明は、以上のような従来の技術の有する問題点に着目してなされたものであり、レンズの全反射を利用して、限られたスペースでも効率良く配光制御を行い、表示領域の均斉度を高めて視認性を向上させることができ、光の取り出し効率も高めることができる表示器を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。
［１］光源（１２０）からの光が入射するレンズ体（１１０）と、該レンズ体（１１０）を通して出射された光を受けて発光する表示パネル（１０１）と、を有する表示器（１００）において、
前記光源（１２０）は、複数の発光素子（１２１）を配列してなり、
前記レンズ体（１１０）は、各発光素子（１２１）を対向させる光入射部（１１１）と、該光入射部（１１１）から入射した光の進路を全反射により各発光素子（１２１）の光軸からずれた方向へ変換する反射面部（１１２，１１３）と、該反射面部（１１２，１１３）により全反射した光が外部へ出射する光出射部（１１４）とを備え、
前記光出射部（１１４）は、前記表示パネル（１０１）のうち表示領域（１０１ａ）に背面側から重なる出射面（１１４ａ）として形成されたことを特徴とする表示器（１００）。

［２］前記光入射部（１１１）は、前記レンズ体（１１０）の上端部の背面側に沿って一列に配列した各発光素子（１２１）から前方へ照射された光を受け入れ、
前記反射面部（１１２，１１３）は、前記光入射部（１１１）から前方へ向かう光の進路を全反射により下方へ変換する第１反射面部（１１２）と、該第１反射面部（１１２）から下方へ向かう光の進路を全反射により再び前方へ変換する第２反射面部（１１３）とを備え、
前記光出射部（１１４）は、前記第２反射面部（１１３）から前方へ向かう光が到達すると外部へ出射することを特徴とする前記［１］に記載の表示器（１００）。

［３］前記第１反射面部（１１２）は、前記光入射部（１１１）からの光を全反射により略平行光線とし、
前記第２反射面部（１１３）は、前記第１反射面部（１１２）からの光を全反射により前記出射面（１１４ａ）に向けて拡散することを特徴とする前記［２］に記載の表示器（１００）。

［４］前記出射面（１１４ａ）は、シボ加工が施されたことを特徴とする前記［１］，［２］または［３］に記載の表示器（１００）。

［５］前記表示パネル（１０１）を背面側から保持すると共に前記レンズ体（１１０）を取り付ける本体（１３０）を備え、
前記本体（１３０）は、前記表示パネル（１０１）の背面に合わさる正面壁部（１３１）を備え、該正面壁部（１３１）には、前記表示パネル（１０１）の表示領域（１０１ａ）を背面側から縁取る窓部（１３１ａ）が設けられ、
前記レンズ体（１１０）は、前記出射面（１１４ａ）が前記窓部（１３１ａ）に合わさる状態で、前記正面壁部（１３１）の背面側に取り付けられたことを特徴とする前記［１］，［２］，［３］または［４］に記載の表示器（１００）。

［６］前記表示器（１００）は、歩行者用信号灯器に付帯する押ボタン箱（１０）に備えられ、
前記本体（１３０）は、保持した前記表示パネル（１０１）が、前記押ボタン箱（１０）の前面部（３０）に開設された開口部（３１）に内側から合致した状態で前面部（３０）の裏側に固定され、
前記表示パネル（１０１）の発光時に表示される各種情報は、前記歩行者用信号灯器の作動ないし前記押ボタン箱（１０）の操作に関する文字であることを特徴とする前記［５］に記載の表示器（１００）。

次に、前述した解決手段に基づく作用を説明する。
前記［１］に記載の表示器（１００）によれば、光源（１２０）は複数の発光素子（１２１）を配列してなり、各発光素子（１２１）から照射された光は、それぞれ対向するレンズ体（１１０）の光入射部（１１１）から内部に進入する。光入射部（１１１）から入射した光は、同じくレンズ体（１１０）の反射面部（１１２，１１３）により全反射することで、光の進路は発光素子（１２１）の光軸からずれた方向へ変換される。

光の反射率は、一般に拡散反射よりも蒸着による鏡面の方が高く、また鏡面よりも全反射の方が高い。よって、レンズ体（１１０）の全反射を利用することで、発光素子（１２１）の光軸と異なる方向への配光制御を効率良く行うことができ、光を所望の方向へ容易に進行させることが可能となり、光の取り出し効率も高まる。

反射面部（１１２，１１３）により全反射した光は、レンズ体（１１０）の光出射部（１１４）より外部へ出射する。ここで光出射部（１１４）は、表示パネル（１０１）のうち表示領域（１０１ａ）に背面側から重なる出射面（１１４ａ）として形成される。よって、光源（１２０）から照射された光は、レンズ体（１１０）の全反射による進路の変更を経て、出射面（１１４ａ）より表示パネル（１０１）の表示領域（１０１ａ）を背面側から効率良く照らすことになる。

前記［２］に記載の表示器（１００）によれば、レンズ体（１１０）の光入射部（１１１）は、レンズ体（１１０）の上端部の背面側に沿って一列に配列した各発光素子（１２１）から前方へ照射された光を受け入れる。レンズ体（１１０）において、光入射部（１１１）から前方へ向かう光は、第１反射面部（１１２）で全反射して進路が前方から下方へ変換される。次いで、第１反射面部（１１２）から下方へ向かう光は、第２反射面部（１１３）で全反射して進路が下方から再び前方へ変換される。

そして、第２反射面部（１１３）から前方へ向かう光は、光出射部（１１４）に到達して外部へ出射する。このように、反射面部（１１２，１１３）である第１反射面部（１１２）と第２反射面部（１１３）とにより、２回の全反射を組み合わせて光の進路を２段階に変換することにより、限られたスペースにおいても効率良く所望の配光制御を実現することができる。

前記［３］に記載の表示器（１００）によれば、第１反射面部（１１２）では、光入射部（１１１）からの光を全反射により略平行光線とする。これにより、第１反射面部（１１２）から第２反射面部（１１３）へ至る部分における反射光の進行方向（上下方向）と直交する方向（前後方向）の幅を、光が拡散する場合に比べて極力抑えることができる。

一方、第２反射面部（１１３）では、第１反射面部（１１２）からの光を全反射により出射面（１１４ａ）に向けて拡散する。かかる第２反射面部（１１３）は、第１反射面部（１１２）からの平行な反射光に対して斜めに交差するように、レンズ体（１１０）の前後方向の狭い幅の範囲内でも上下方向に長く延びるように傾斜させると良い。これにより、表示パネル（１０１）の背面の上下方向における照射範囲を広げることができる。

前記［４］に記載の表示器（１００）によれば、レンズ体（１１０）の出射面（１１４ａ）にシボ加工を施している。これにより、出射面（１１４ａ）における光の拡散効果によって、いっそう照射角範囲を広げることができる。

前記［５］に記載の表示器（１００）によれば、本体（１３０）によって表示パネル（１０１）を背面側から保持すると共に、本体（１３０）にレンズ体（１１０）も取り付ける。本体（１３０）は、表示パネル（１０１）の背面に合わさる正面壁部（１３１）を備え、該正面壁部（１３１）には、表示パネル（１０１）の表示領域（１０１ａ）を背面側から縁取る窓部（１３１ａ）が設けられている。

ここでレンズ体（１１０）は、その出射面（１１４ａ）が窓部（１３１ａ）に合わさる状態で正面壁部（１３１）の背面側に取り付ける。このように、本体（１３０）を介して、表示パネル（１０１）とレンズ体（１１０）を１つに合わせたユニットとすることができる。

以上のような表示器（１００）は、具体的には例えば前記［６］に記載したように、歩行者用信号灯器に付帯する押ボタン箱（１０）に適用することができる。押ボタン箱（１０）の前面部（３０）には窓部（１３１ａ）が開設され、本体（１３０）は、保持した表示パネル（１０１）が、前記窓部（１３１ａ）を前面部（３０）の裏側から塞ぐように合わさる状態で固定される。表示パネル（１０１）に表示する各種情報は、歩行者用信号灯器の作動ないし前記押ボタン箱（１０）の操作に関する文字とすることで、歩行者を支援することができる。

本発明に係る表示器によれば、レンズの全反射を利用して、限られたスペースでも効率良く配光制御を行い、表示領域の均斉度を高めて視認性を向上させることができ、光の取り出し効率も高めることができる。

本発明の実施の形態に係る表示器を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る表示器を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る表示器を示す右側面図である。 本発明の実施の形態に係る表示器を示す背面図である。 本発明の実施の形態に係る表示器を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る表示器を示す底面図である。 本発明の実施の形態に係る表示器のレンズ体を拡大して示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る表示器のレンズ体による配光制御を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る表示器の表示パネルの印刷を示す背面図である。 本発明の実施の形態に係る表示器の表示パネルの印刷を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る表示器の取り付け状態を背面側から見た分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る表示器の取り付け状態を正面側から見た分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る表示器を取り付ける押ボタン箱を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る表示器を取り付ける押ボタン箱の変形例を示す斜視図である。 従来の表示器を前面ケースに取り付ける状態を後側から見た分解斜視図である。 従来の表示器を背面側から見た分解斜視図である。

以下、図面に基づき、本発明を代表する実施の形態を説明する。
図１〜図１４は、本発明の実施の形態を示している。
本実施の形態に係る表示器１００は、光源からの光が入射するレンズ体１１０と、該レンズ体１１０を通して出射された光を受けて発光する表示パネル１０１と、を有する。以下、表示器１００を、歩行者用信号灯器に付帯する押ボタン箱１０に適用した例について説明する。

押ボタン箱１０は、歩行者用信号灯器における作動を指示するものである。ここで歩行者用信号灯器は、図示省略したが一般道路の交差点等に設置された各車両用信号灯器に、それぞれ対応して横断歩道の両端等に設置される。押ボタン箱１０は、歩行者用信号灯器ごとに近くの電信柱等の支持体に固定される。押ボタン箱１０の前面部に、歩行者用信号灯器の作動ないし押ボタン箱の操作に関する各種情報を表示する表示器１００が設けられている。

押ボタン箱１０は、図１３に示すように、各種構成部品を収納する筐体１１を本体とする。筐体１１は、その背面側を含み前面側が開口したベース本体２０と、該ベース本体２０の開口を前方から覆うように組み合わされた前面ケース３０とから成る。ベース本体２０や前面ケース３０は、例えば、ポリカーボネート等の樹脂材料から成形されている。前面ケース３０は筐体１１の前面部となり、その略中央にスイッチ（押ボタン）４０が設けられ、スイッチ４０の上方に表示器１００が設けられている。

図１１に示すように、前面ケース３０の上部には、表示器１００の表示パネル１０１の正面を裏側から合致させる開口部３１が開設されている。開口部３１は、表示器１００の表示パネル１０１よりも一回り小さい横長矩形に開設されている。前面ケース３０の裏側で開口部３１の周縁には、表示パネル１０１の正面の周縁がパッキン１４０を介して当接する。

図１に示すように、表示器１００は、ディスプレイである表示パネル１０１と、レンズ体１１０と、光源であるＬＥＤ基板１２０（ＬＥＤ１２１）と、これらを取り付ける本体１３０と、を備えている。表示パネル１０１は、レンズ体１１０から光を受けて発光し各種情報を表示するものである。表示パネル１０１は、正面視で両側方向に長い横長矩形であり、例えば、ポリカーボネート等の透光性材質から所定の厚さの板状に形成されている。ここで透光性材質とは、光の透過率が極めて高い透明な材質だけでなく、透明よりも光の透過率が低いものも含まれる。

図９に示すように、表示パネル１０１の上端縁（上辺）の両側の角隅は、上下の方向性を認知させるために切り欠かれている。また、表示パネル１０１の上端縁の一端側には、上方に突出した位置決め片１０２が設けられている。さらに、表示パネル１０１の両側端には、それぞれ中央に向かって半円形に凹む一対の溝部１０３，１０３が設けられている。これら位置決め片１０２や溝部１０３について詳しくは後述する。

表示パネル１０１の正面は、そのまま表示器１００の表示面となり、表示パネル１０１の背面には、レンズ体１１０からの光によって表示する表記情報が直接印刷されている。ここで表記情報とは、表示パネル１０１の正面に表示する各種情報のうち、予め定められて記された文字等である。例えば、本実施の形態における表記情報は、歩行者用信号灯器の赤色点灯に応じて歩行者に待機を指示する「おまちください」の文字である。

表示パネル１０１の背面における表記情報の印刷は、例えば、孔版をスクリーンとして表示パネル１０１の背面を覆い、孔からインクを付けて印刷するシルク印刷が好適である。図１１に示すように、表示パネル１０１の背面には、表記情報である文字部分にのみ光が透過し、他の部分（図中の斜線ハッチング）には光が透過しないように、他の部分に遮光性インク１０５が塗られている。遮光性インク１０５は、例えば黒色インクが該当する。

このように、表示パネル１０１の背面における印刷は、遮光性インク１０５が乗る画線部と、遮光性インク１０５が乗らない非画線部との境界によって、文字部分が象られている。本実施の形態では、文字部分のみ光るように、この文字部分を光が透過する非画線部とし、他の部分を光が透過しない画線部としている。よって、文字部分のみが光って浮かび上がるように表示することができる。表示パネル１０１の背面ないし正面のうち文字部分を囲む範囲内が表示領域１０１ａとなっている。

図１０に示すように、表示パネル１０１の背面には、遮光性インク１０５の下層に重なり画線部と非画線部との境界をなぞる下地として、ＬＥＤ１２１の消灯時の画線部と非画線部との輝度の比を小さくする中性色インク１０４も塗られている。中性色インク１０４は、遮光性インク１０５と表示パネル１０１自体の地色との中間の色彩であって、ある程度光が透過するものが好ましい。例えば、表示パネル１０１が、ブルースモークと称される光透過率が２０％程度の青味がかった黒っぽい色の透光性材質である場合、遮光性インク１０５が黒色インクであれば、中性色インク１０４は、灰色インクが該当する。

また、表示パネル１０１の背面には、遮光性インク１０５の上層（図１０中では下側）に重なり画線部を越えない範囲で、ＬＥＤ１２１からの光を反射させる光反射性インク１０６が塗られている。光反射性インク１０６は、例えば白色インクが該当する。さらに、表示パネル１０１の背面には、画線部および非画線部を含む全域で、光反射性インク１０６の上層に重ねて、光を拡散させる光拡散性インク１０７も塗られている。光拡散性インク１０７は、例えば、シリコンパウダー等の光拡散顔料を含むインクである。

図１〜図７に示すように、レンズ体１１０は、ＬＥＤ１２１からの照射光を受け入れて、内部に透過した光を全反射させることで配光制御を行い、表示パネル１０１の背面に向けて出射するものである。レンズ体１１０は、全体的には、正面視で両側方向に長い横長矩形であり、その両側方向の全長に亘って同一の縦断面形状（図７参照）に形成されている。レンズ体１１０は、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネート等の透明材質から一体成形されている。

レンズ体１１０は、その縦断面形状によって、各ＬＥＤ１２１を対向させる光入射部１１１と、該光入射部１１１から入射した光の進路を全反射により各ＬＥＤ１２１の光軸からずれた方向へ変換する反射面部１１２，１１３と、該反射面部１１２，１１３により全反射した光が外部へ出射する光出射部１１４とを備えている。ここで反射面部１１２，１１３は、第１反射面部１１２と第２反射面部１１３とで、２段階に分けて全反射を行うように構成されている。

図７に示すように、レンズ体１１０の上端部の背面側は、両側方向（紙面と直交する方向）に亘って、後方（紙面の右側）へ向かい凸状に湾曲した縦断面形状に形成されており、この湾曲した椀形の頂部に沿って、光入射部１１１は、同じく両側方向に亘る凹溝として設けられている。光入射部１１１は、後述するＬＥＤ基板１２０上で一列に配列した各ＬＥＤ１２１と対向し、各ＬＥＤ１２１から前方へ照射された直射光を受け入れる部位である。

光入射部１１１の凹溝内で上下に対向する内側面１１１ａ，ｂは、互いに前方へ向かって漸次近接するように傾斜している。また、凹溝内の底には、両側方向に亘り後方（ＬＥＤ１２１側）へ向かい凸状に湾曲した縦断面形状の凸面１１１ｃが設けられている。光入射部１１１を上下から囲む椀形断面の外壁１１０ａ，ｂは、それぞれ内面が、ＬＥＤ１２１からの光のうち、前記凸面１１１ｃを通らずその外側周囲に広がって入射した光を、前方へ向けて略平行光線として全反射するように設計されている。

第１反射面部１１２は、光入射部１１１から入射した光が到達する範囲に対応して設けられ、光入射部１１１から前方へ向かう光の進路を全反射により下方へ垂直に変換する部位である。第１反射面部１１２は、光入射部１１１を囲む椀形の外壁１１０ａ，ｂのうち凹溝より上側部分１１０ａの上端縁より前方へ向かって、ＬＥＤ１２１の光軸に対して略４５度の角度で交わる下向きに傾斜した平坦面として形成されている。

第２反射面部１１３は、第１反射面部１１２から全反射した光が到達する範囲に対応して設けられ、第１反射面部１１２から下方へ向かう反射光の進路を同じく全反射により再び前方へ変換する部位である。第２反射面部１１３は、基本的には第１反射面部１１２より垂下する反射光が斜めに交差するように、光入射部１１１を囲む椀形の外壁１１０ａ，ｂのうち凹溝より下側部分１１０ｂの下端縁より前方へ向かう傾斜面として設けられている。

ここで第２反射面部１１３の基本的な傾斜面は単なる平坦面ではなく、第１反射面部１１２からの反射光を前方の出射面１１４ａに向けて拡散反射するように、多段状のプリズム面として形成されている。すなわち、第２反射面部１１３は、表示パネル１０１の背面側に対する所望の配光制御に応じて、基本的な傾斜面を基準として、両側方向に細長い多数の平面ないし上下に湾曲した曲面が、それぞれ一律でないジクザグ状に上下方向に連なる多段状のプリズム面として形成されている。

光出射部１１４は、第２反射面部１１３から全反射した光が到達する範囲に対応して設けられ、第２反射面部１１３から前方へ拡散する光を外部へ出射する部位である。光出射部１１４は、第１反射面部１１２の下端縁より垂下すると共に、第２反射面部１１３の下端縁と接続する出射面１１４ａとして形成されている。

出射面１１４ａは、表示パネル１０１のうち表示領域１０１ａ（図９参照）に背面側から重なる大きさの横長矩形の平坦面となっている。かかる出射面１１４ａは、鏡面仕上げとせずに細かな凹凸やシワをつけるシボ加工を施すことにより、出射面１１４ａにおける光の拡散効果を高めると良い。

光源であるＬＥＤ基板１２０は、両側方向に細長い横長矩形であり、その片面に複数のＬＥＤ１２１が所定間隔おきに一列に配列している（図４参照）。ＬＥＤ１２１自体は、一般的であるので詳細な説明は省略するが、表面実装型のＬＥＤチップに限らず、チップを砲弾型のモールドに埋め込んだＬＥＤランプでも良い。何れにせよ各ＬＥＤ１２１からの直射光は指向性が高く、ＬＥＤ基板１２０の基準面と直交する光軸を中心に所定角度に広がる照射範囲で出射される。

ＬＥＤ基板１２０は、図１に示すように、レンズ体１１０の上端部の背面側に沿って配置され、各ＬＥＤ１２１がレンズ体１１０の光入射部１１１に対向するように固定される。ＬＥＤ基板１２０におけるＬＥＤ１２１等の関連部品の配置は、片面だけに集中した片面実装となっている。なお、各ＬＥＤ１２１間の間隔は互いに均等に限らず、例えば表示パネル１０１の両側端の輝度低下を防ぐために、ＬＥＤ基板１２０の両端部に若干寄せた配置としても良い。また、ＬＥＤ１２１には、コーティング剤を塗布する等の硫化（ガス）対策を施すと良い。

本体１３０は、表示パネル１０１を背面側から保持すると共にレンズ体１１０を取り付けるものである。図１，図２に示すように、本体１３０は、表示パネル１０１の背面に合わさる正面壁部１３１を備えている。正面壁部１３１には、表示パネル１０１の表示領域１０１ａ（図９参照）を背面側から縁取る窓部１３１ａが大きく開設されている。本体１３０は、例えば、ポリカーボネート等の樹脂材料から形成されている。レンズ体１１０は、その出射面１１４ａが窓部１３１ａに合わさる状態で、正面壁部１３１の背面側に取り付けられている。

正面壁部１３１は、前記表示パネル１０１の背面に合致するように、正面視で両側方向に長い横長矩形であり、その上端縁の両側の角隅は、表示パネル１０１と同様に上下の方向性を認知させるために切り欠かれている。正面壁部１３１の外周縁に沿って、所定幅で前方へ延出するフランジ１３２が設けられ、本体１３０は、表示パネル１０１が収まる底浅なケース状をなしている。

図１１，図１２に示すように、正面壁部１３１の上端縁に沿ったフランジ１３２の一端側には、位置決め切欠１３２ａが設けられている。この位置決め切欠１３２ａは、表示パネル１０１の上端縁の一端側にある位置決め片１０２が合致することで、本体１３０に対して表示パネル１０１の表裏が逆向きになることを防ぐための位置決めとなる。また、正面壁部１３１の両側端には、前記表示パネル１０１にある溝部１０３に合致するように、それぞれフランジ１３２も含め中央側に半円形に切り欠かれて凹む一対の溝部１３３，１３３が設けられている。

正面壁部１３１の上端縁と下端縁に沿った上下のフランジ１３２の先端縁には、両側方向に間隔をあけて並び、横長直線状に前方へ突出した複数の押さえリブ１３４が設けられている。各押さえリブ１３４は、後述するパッキン１４０にあるスリット１４４に嵌合して位置ずれを防止するための部位である。

また、表示パネル１０１の正面の周囲と前面ケース３０の内壁との間には、防水性を高めるパッキン１４０が介装される。パッキン１４０は、表示パネル１０１の正面から被さるカバー状に形成され、予め表示パネル１０１の周囲に被せた状態に仮止め可能である。パッキン１４０は、表示パネル１０１の周囲に沿って被さる枠組状であり、例えば、シリコンやブチルゴム等の弾性材質から形成される。

パッキン１４０は、表示パネル１０１の正面に合致する形状の正面壁部１４１を備えている。正面壁部１４１は、表示パネル１０１と同様に、正面視で両側方向に長い横長矩形であり、その上端縁の両側の角隅は、表示パネル１０１に合わせて切り欠かれている。正面壁部１４１の外周縁に沿って、所定幅で後方へ延出するフランジ１４２が設けられ、表示パネル１０１の正面側から被さるカバー状となっている。フランジ１４２が周回方向で折れ曲がる角隅には、表示パネル１０１を収めた本体１３０の角隅に背面側より被さるストッパ片１４２ａが設けられている。

正面壁部１４１には、表示パネル１０１の正面のうち表示領域１０１ａを正面側から縁取る横長矩形の開口部１４１ａが設けられている。パッキン１４０の両側端には、表示パネル１０１や本体１３０の溝部１０３等に合致するように、それぞれ中央側に半円形に凹む一対の溝部１４３，１４３が設けられている。また、正面壁部１４１の上端側と下端側には、両側方向に間隔をおいて並ぶ複数の横長直線状のスリット１４４が設けられている。各スリット１４４は、本体１３０の正面壁部１３１にある押さえリブ１３４が嵌合して、互いの位置ずれを防止するものである。

また、正面壁部１４１の正面側には、開口部１４１ａを縁取るように周回する水切り山であるリップ１４５が設けられている。同様に、パッキン１４０の背面側にも、開口部１４１ａを縁取るように周回する水切り山であるリップ１４５が設けられている。表示器１００の取付時に、正面側のリップ１４５は、前面ケース３０の内壁と線接触し、前面ケース３０とパッキン１４０との間の防水性を高める。背面側のリップ１４５は、表示パネル１０１の正面と線接触し、表示パネル１０１とパッキン１４０との間の防水性を高める。

次に、押ボタン箱１０における表示器１００の作用について説明する。
図１に示すように、本表示器１００では、光源であるＬＥＤ基板１２０は、レンズ体１１０の上端部の背面側に沿って取り付けられ、図３および図４に示すように、各ＬＥＤ１２１はレンズ体１１０の光入射部１１１に対向する。よって、ＬＥＤ１２１から光軸Ｌを中心として前方へ照射された光は、先ずは光入射部１１１からレンズ体１１０の内部に進入する。

図７に示すように、光入射部１１１は、レンズ体１１０の上端部の背面側にて、椀形断面の頂部に沿った凹溝となっている。よって、光入射部１１１は、ＬＥＤ１２１からの光の集光作用を得て、光を外部に漏らさないように受け入れる。各ＬＥＤ１２１から光軸Ｌを中心として照射された光は、主として光入射部１１１の底にある凸面１１１ｃからレンズ体１１０の内部に進入する。この凸面１１１ｃによって、図８に示すように、ＬＥＤ１２１の光軸Ｌ付近の光は効率良く第１反射面部１１２にコリメート（直進）する。

光入射部１１１から入射する光のうち、凸面１１１ｃを通らず、上側の内側面１１１ａより上方へ広がって入射した光は、椀形断面の上側の外壁１１０ａの内面により前方へ全反射する。一方、下側の内側面１１１ｂより下方へ広がって入射した光は、椀形断面の下側の外壁１１０ｂの内面により同じく前方へ全反射する。このように、椀形断面の外壁１１０ａ，ｂの内面による全反射により、凸面１１１ｃより上下に広がる光も効率良く前方へ向けて進行させることができる。

図８において、光入射部１１１からレンズ体１１０の内部を前方へ進む光が、第１反射面部１１２に到達すると、光の進路は全反射により下方へ変換される。ここで第１反射面部１１２は、ＬＥＤ１２１の光軸Ｌに対して略４５度の角度で交わる下向きに傾斜した平坦面である。このような第１反射面部１１２の臨界角により、光入射部１１１からの前方へ向かう光は、ＬＥＤ１２１の光軸と直交する垂直な略平行光線として下向きに全反射する。

次いで、第１反射面部１１２からの垂直な反射光が第２反射面部１１３に到達すると、光の各部は到達した前後位置で異なる個々のプリズム面に応じて、各プリズム面ごとに予め定められた配光制御に従い前方へ拡散反射する。第２反射面部１１３からの反射光は、光出射部１１４を経て外部に出射される。ここで光出射部１１４の出射面１１４ａは、そのまま表示パネル１０１の背面側に重なっており、光出射部１１４からの光を、表示パネル１０１の照射光として効率良く利用することができる。

また、出射面１１４ａにシボ加工を施すことで、光の拡散効果によりいっそう照射角範囲を広げることができる。また、ＬＥＤ１２１としてBlue-YAG系の白色ＬＥＤを採用する場合、その発光原理より光軸と角度が深い部分では分光分布が異なり、色ムラがでている。このＬＥＤの色ムラを中和する意味でもシボは有効である。

このように、レンズ体１１０の光入射部１１１から入射した光は、同じくレンズ体１１０の反射面部１１２，１１３により全反射することで、光の進路はＬＥＤ１２１の光軸からずれた方向へ変換される。ここで光の反射率は、一般に拡散反射よりも蒸着による鏡面の方が高く、また鏡面よりも全反射の方が高い。よって、レンズ体１１０の全反射を利用することで、配光制御を効率良く行うことができ、光を所望の方向へ容易に進行させることが可能となり、光の取り出し効率も高まる。

かかる配光制御では、ＬＥＤ１２１からの直射光の進路が光軸Ｌからずれた方向へ変換され、光を所望の方向へ容易に進行させることが可能となる。これにより、表示パネル１０１の表示領域１０１ａの全域に亘って、配光ムラが生じないような照射光を得ることができる。従って、ＬＥＤ１２１から遠い表示領域１０１ａの下方まで十分に光を配光することができ、表示領域１０１ａにおける文字部分の上下の均斉度も高まり視認性が向上する。

特に、本レンズ体１１０によれば、光入射部１１１から前方へ向かう光の進路は、先ず第１反射面部１１２により下方へ直角に変換され、次いで第２反射面部１１３により再び前方へ変換される。このように、２回の全反射を組み合わせて光の進路を２段階に変換することにより、限られたスペースにおいても効率良く所望の配光制御を実現することができる。

すなわち、第１反射面部１１２では、光入射部１１１からの光を全反射により略平行光線とする。これにより、第１反射面部１１２から第２反射面部１１３へ至る部分における反射光の進行方向（上下方向）と直交する方向（前後方向）の幅を、光が拡散する場合に比べて極力抑えることができる。

一方、第２反射面部１１３では、第１反射面部１１２からの光を全反射により出射面１１４ａに向けて拡散する。かかる第２反射面部１１３は、第１反射面部１１２からの平行な反射光に対して斜めに交差するように、全体的にはレンズ体１１０の前後方向の狭い幅の範囲内で上下方向に長く延びるように傾斜させている。これにより、表示パネル１０１の背面の上下方向における照射範囲を広げることができる。

また、ＬＥＤ１２１からの指向性の強い直射光が、表示パネル１０１の背面側に対して局所的に強く入射することもない。従って、ＬＥＤ１２１と表示パネル１０１との間の距離を短くしても、表示パネル１０１の正面に照度ムラが生じることはなく、表示領域の１０１ａの輝度を均一化することができ、しかも、表示器１００全体の厚み（奥行き寸法）を薄型化することが可能となる。

その他、本表示器１００では、表示パネル１０１の背面に表記情報である文字を直接印刷している。これにより、従来は表示パネル５と別部品であった印刷シート５ａ（図１６参照）が不要となり、表示器１００の部品点数や組付工数が削減される。また、表示パネル１０１自体に印刷した文字は、印刷シート５ａの場合のように位置ずれする虞もない。本実施の形態では、レンズ体１１０を経由した光が表示パネル１０１の背面より入射すると、遮光性インク１０５が塗られた画線部では光の透過が遮られ、文字部分のみが光って表示することができる。

表示パネル１０１の背面には、遮光性インク１０５の下層に重なり画線部と非画線部との境界をなぞる下地として、中性色インク１０４も塗られている。これにより、ＬＥＤ１２１の消灯時には、画線部（遮光性インク１０５）と非画線部（表示パネル１０１の地色）との境界における両者のコントラスト比が、この境界を覆う中性色インク１０４によって小さく抑えられる。従って、画線部と非画線部の境界線が目立たなくなり、表示パネル１０１の表面から文字が見え難く、誤認知を防ぐことができる。

また、表示パネル１０１の背面には、遮光性インク１０５の上層に重なるように光反射性インク１０６が塗られている。これにより、ＬＥＤ１２１の点灯時に、表示パネル１０１の背面で光を透過させる文字部分（非画線部）以外の他の部分（画線部）では、ＬＥＤ１２１からの光は背面側へ反射する。さらに、表示パネル１０１の背面全域には、光拡散性インク１０７も塗られている。これにより、表示パネル１０１の背面における印刷の最上層にて、入射した光がなるべく均等になるように拡散させることができる。

以上のような表示器１００は、図１３に示すように、歩行者用信号灯器に付帯する押ボタン箱１０に適用される。押ボタン箱１０の前面ケース３０には開口部３１が開設されており、表示器１００は、前記開口部３１を前面ケース３０の裏側から表示パネル１０１で塞ぐように取り付けられる。表示パネル１０１に表示する表記情報は、歩行者用信号灯器の作動ないし前記押ボタン箱１０の操作に関する文字とすることで、歩行者を支援することができる。

次に、図１１，図１２に基づき、表示器１００の組み立てについて説明する。
レンズ体１１０は、その光出射部１１４の出射面１１４ａが、本体１３０の正面壁部１３１にある窓部１３１ａに合致するように、正面壁部１３１の背面側より取り付ける。また、ＬＥＤ基板１２０は、図１に示すように、レンズ体１１０の上端部の背面側に沿って、各ＬＥＤ１２１がレンズ体１１０の光入射部１１１に対向するように固定する。ここでの取り付けや固定の具体的な方法は、適宜選択し得る設計事項である。

表示パネル１０１は、その背面側から本体１３０の正面壁部１３１の内側に嵌め込むように取り付ける。この時、表示パネル１０１の正面が表側となる状態でのみ、表示パネル１０１の位置決め片１０２が本体１３０の位置決め切欠１３２ａに合致するため、表示パネル１０１の表裏が逆向きになることを防ぐことができる。

続いて、パッキン１４０を、表示パネル１０１の正面側から装着する。パッキン１４０は、表示パネル１０１の正面から被さるカバー状であり、予め表示パネル１０１および本体１３０の正面壁部１３１の周囲に被せた状態に仮止めすることができる。特に、パッキン１４０のフランジ１４２の角隅にはストッパ片１４２ａがあり、各ストッパ片１４２ａが表示パネル１０１を収めた本体１３０の角隅に背面側より被さる。よって、パッキン１４０が表示パネル１０１から容易に離脱することはない。

組み立てが完了した表示器１００は、図１１に示すように、押ボタン箱１０の前面ケース３０にある開口部３１に対して、前面ケース３０の裏側から表示パネル１０１を合致させる。この時、パッキン１４０、表示パネル１０１、それに本体１３０の両側端にある溝部１４３，１０３，１３３は、前面ケース３０にあるネジ止め用のボス３２に嵌合する。かかる状態で、表示器１００の両側端をネジで固定する。

なお、押ボタン箱１０の内部には、図示省略したが制御基板も収納されており、この制御基板に格納された所定プログラムに従って、表示器１００の表示を含む押ボタン箱１０の各種機能は制御される。表示器１００は、例えば交通信号制御機から送出される表示駆動信号により点灯するように制御されるが、歩行者用信号灯器の作動に関する各種情報を表示可能に構成しても良い。

図１３，図１４に示すように、押ボタン箱１０の前面ケース３０には、上下に２つの開口部３１が設けられており、表示器１００は、上側の開口部３１に対して固定されている。下側の開口部３１は、図１３に示したように、表示板３５によって塞がれている。ただし、図１４に示したように、下側の開口部３１にも、もう一つの表示器１００を取り付けるように構成しても良い。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述したような実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、レンズ体１１０の全体形状、光入射部１１１、第１反射面部１１２、第２反射面部１１３、それに光出射部１１４の具体的な形状は、図示したものに限定するものではなく、適宜変更が可能である。また、反射面部１１２、１１３は、必ずしも２つである必要はなく、３つ以上設けたり、あるいは１つとして構成しても良い。

本発明に係る表示器は、歩行者用信号灯器に付設される押ボタン箱の他にも、様々な分野で幅広く利用することができる。

１０…押ボタン箱
１１…筐体
２０…ベース本体
３０…前面ケース
３１…開口部
１００…表示器
１０１…表示パネル
１１０…レンズ体
１１１…光入射部
１１２…第１反射面部
１１３…第２反射面部
１１４…光出射部
１１４ａ…出射面
１２０…ＬＥＤ基板
１２１…ＬＥＤ
１３０…本体
１３１…正面壁部
１３２…フランジ
１４０…パッキン

Claims (6)

1. 光源からの光が入射するレンズ体と、該レンズ体を通して出射された光を受けて発光する表示パネルと、を有する表示器において、
   前記光源は、複数の発光素子を配列してなり、
   前記レンズ体は、各発光素子を対向させる光入射部と、該光入射部から入射した光の進路を全反射により各発光素子の光軸からずれた方向へ変換する反射面部と、該反射面部により全反射した光が外部へ出射する光出射部とを備え、
   前記光出射部は、前記表示パネルのうち表示領域に背面側から重なる出射面として形成されたことを特徴とする表示器。
2. 前記光入射部は、前記レンズ体の上端部の背面側に沿って一列に配列した各発光素子から前方へ照射された光を受け入れ、
   前記反射面部は、前記光入射部から前方へ向かう光の進路を全反射により下方へ変換する第１反射面部と、該第１反射面部から下方へ向かう光の進路を全反射により再び前方へ変換する第２反射面部とを備え、
   前記光出射部は、前記第２反射面部から前方へ向かう光が到達すると外部へ出射することを特徴とする請求項１に記載の表示器。
3. 前記第１反射面部は、前記光入射部からの光を全反射により略平行光線とし、
   前記第２反射面部は、前記第１反射面部からの光を全反射により前記出射面に向けて拡散することを特徴とする請求項２に記載の表示器。
4. 前記出射面は、シボ加工が施されたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の表示器。
5. 前記表示パネルを背面側から保持すると共に前記レンズ体を取り付ける本体を備え、
   前記本体は、前記表示パネルの背面に合わさる正面壁部を備え、該正面壁部には、前記表示パネルの表示領域を背面側から縁取る窓部が設けられ、
   前記レンズ体は、前記出射面が前記窓部に合わさる状態で、前記正面壁部の背面側に取り付けられたことを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の表示器。
6. 前記表示器は、歩行者用信号灯器に付帯する押ボタン箱に備えられ、
   前記本体は、保持した前記表示パネルが、前記押ボタン箱の前面部に開設された開口部に内側から合致した状態で前面部の裏側に固定され、
   前記表示パネルの発光時に表示される各種情報は、前記歩行者用信号灯器の作動ないし前記押ボタン箱の操作に関する文字であることを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載の表示器。

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