JP2018073610A - 照明装置及び該照明装置を備える車両部品 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した形状で視認性のよい線状発光パターンが得られる照明装置を提供する。【解決手段】基体に装着して使用される照明装置において、透光性の材料からなる基材の一面に、可撓性を有する長尺の導光部材を配置するため、少なくとも該導光部材の厚みと同じ深さを有する溝を形成し、前記溝の導光部材を配置する。該導光部材の一端に光源からレーザ光を入光し、導光部材側面から出光する光を、溝を形成した面と反対側の基材表面から出光させる。【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置に関し、特に自動車等の車両の内装および／または外装の照明に使用可能な車両用照明装置に関する。また本発明は、このような照明装置を備える車両部品に関する。

車両、例えば、自動車の内装パネルや外装パネルには、操作性の向上や意匠性の向上を目的として各種の照明が設置されている。また、長尺の発光部位を得るためには、光源に導光部材を接続し、導光部材からの発光を利用することも行われている。例えば、特許文献１には、自動車等の車両の室内照明装置に関し、光源に接続した光ファイバ束を車室内に配置し、側面からの漏光を照明光または装飾光として用いることが記載されている。

近年では、照明の光源は、従来の電球から、ＬＥＤ等の光源に置換が進んでおり、またレーザの使用も検討されている。例えば、特許文献２は、車両のトランクルーム内の照明に用いられる照明装置に関し、可撓性を有する筒状のクラッド材と、該クラッド材に充填され、クラッド材より高い屈折率を有する粘性液状、固形状、あるいはゲル状のコア材とからなる照明手段を用いることを記載しており、光源の選択肢としては、ＬＥＤや半導体レーザも記載している。

実開平６−２２０８２号公報 特開平７−１２５５７４号公報

上記のように、車両等の照明に長尺の導光部材を使用することは従来から試みられているが、細くかつ長いライン状のイルミネーションを得ることは未だ困難であった。導光体の材質の問題では、例えば特許文献２に記載されたような、芯材を液体やゲルとする導光部材では、径を細くすることが難しく、照明部分の厚みを薄くできないという問題があった。この場合導光体が太いほど、必要とされる光量が多くなり、入光した光を長距離まで導光することは困難であった。

他方、光ファイバのような細径の導光部材を用いたとしても、光源の問題があり、電球やＬＥＤのように、光源の配光分布が広いものでは、導光部材に効率よく入光することが難しいため、使用する導光部材の径を細くすることが難しく、またファイバの基端部に入光した光を長距離まで導光することは困難であった。また、特許文献１に記載のように、芯材の回りにファイバを束ねた場合には、所望の照明パターンを形成することは難しく、芯材を用いない場合には、細く可撓性のある発光体を所定位置に保持することが難しいという問題もあった。

上記の現況に鑑み、本発明は、細径（例えば、導光部位の直径０．９ｍｍ未満）の導光部材を用いて（例えば１ｍ以上の）長い距離を導光し得るとともに、所望の発光パターンを安定して保持できる照明装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、このような照明装置を備えることにより、デザインの自由度が高い照明機能を有する車両部品を提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、基体に装着して使用される照明装置であって、
可撓性を有する長尺の導光部材と、
透光性の材料からなり、前記導光部材を保持する基材と、
前記導光部材に入光するレーザ光を発光するレーザ光源とを備え、
前記基材は、前記導光部材から発光された光を出光する出光面となる第一の面と、前記第一の面の反対側において、前記導光部材を保持する溝が形成された第二の面とを有し、
前記溝は、少なくとも、前記導光部材の厚み全体を、溝中に保持し得る深さを有することを特徴とする、照明装置である。

上記構成の照明装置によれば、可撓性を有する導光部材を所望の形状に安定して保持し、任意のライン状の発光パターンを形成することができる。

前記照明装置において、前記第二の面に形成された溝の表面には、微細な凹凸形状が設けられていることが好ましい。レーザ光のようなコヒレント光を利用する場合、スペックルノイズの発生による視認性の低下が問題となるが、本構成を採用することにより、スペックルノイズを効果的に抑制できる。

前記照明装置において、前記基材には、所定の間隔で複数列の溝が形成されていてもよい。複数列の溝に導光部材を配置することにより、複数列の線状発光を得ることができる。

前記照明装置の該複数列の溝において、隣接する二列の溝は、屈曲部を介して連続した溝を構成していてもよい。かつ／または、少なくとも二列の溝が、基材の一端面においてそれぞれ開口部を有してもよい。このような構成により、可撓性を有する一本の導光部材を少なくとも前記屈曲部及び／または基材外で屈曲させながら、該屈曲部及び／または開口部を介して複数の溝に配置することができる。

本発明の車両部品は、前記本発明にかかる照明装置と、車両用部材からなる基体とを備え、前記照明装置の前記基材は、前記第二の面を、前記基体の表面に対向させて、該基体に対し固定されている車両部品である。本発明の照明装置を利用することにより、自動車等の車両の内装部品を表面近傍部位における照明機能を備えたものとすることができ、その際、任意のデザインで視認性のよい細い線状の発光パターンを形成することができ、照明デザインの自由度の幅を広げることができる。

本発明の照明装置によれば、光ファイバ等の細径の導光部材と、レーザ光源を用い、長い総延長の線状発光を実現することができる。その際、基材の溝で導光部材を保持することにより、可撓性を有する細い導光部材を安定した形状に保持することができる。

本発明の一実施形態にかかる照明装置を自動車のルーフレールに装着した状態を示す概念図である。 図１で用いた照明装置の概略構成を示す斜視図である。 図２の照明装置をルーフレールに装着した状態において、図１のＡ−Ａ線における断面を示す図である。 本発明の照明装置における基材の溝加工の変形例を示す図である。 図２の照明装置における光源の構成を示す図（側面図及び断面図）である。

以下、図面を参照しながら、本発明の構成について説明する。なお、各図面は、発明の構成を説明のための概念図であり、実際の寸法比を表すものではない。異なる図において、対応する構成には、同一の符号を附して説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる照明装置を自動車のルーフレールに装着した状態を示す概念図であり、図１（ａ）はルーフレール２が装着された自動車１を、図１（ｂ）はルーフレール本体（基体）２ａに照明装置３を嵌め込んだルーフレール２の部分の拡大図を示している。

図２は、図１に示す照明装置の構成を示す概略斜視図であり、図２（ａ）は、全体図、図２（ｂ）は、先端付近の導光部材配置を示す概念図、図２（ｃ）は基端付近の導光部材配置を示す概念図である。いずれも、基材を裏面３１ｂ（基体：ルーフレール本体２ａに面する面）から見た状態を示している。本実施形態では、基材３１は、ルーフレール本体２ａに対応する形状を有する透明の板材（例えばアクリル板）からなり、略弓形の凸状端面３１ｄと、略弓形の凹形端面３１ｅに囲まれており、凹形端面の長手方向両端には、切欠面（端面）３１ｇ、３１ｈが形成されている。本実施形態では、基材３１の裏面３１ｂには、長手方向に沿って三本の溝３１ｃが形成されており、この溝３１ｃは、両端部の切欠面３１ｇ、３１ｈに開口部を備えている。光源（レーザモジュール）３３に接続された導光部材（例えば光ファイバ）３２は、基材３１の一端の第１の切欠面３１ｇから開口を通じて最初の溝３１ｃに入線し（図１（ｂ））、他端側の第２の切欠面３１ｈの開口から溝３１ｃの外へ出て、屈曲され、中央の溝３１ｃに入線する（図１（ｃ））。第１の切欠面３１ｇから中央の溝３１ｃの外へ出た導光部材３２は、再度屈曲されて第３の溝３１ｃに入線する。第２の切欠面３１ｈの外へ出た導光部材の終端部にはミラー付の終端器が付設されていてもよい。

図３は、図２の照明装置を図１（ｂ）のようにルーフレール２に装着した際の、Ａ−Ａ線に沿った断面図である。なお、説明のため、溝３１ｃの一番上の一本においては、導光部材３２を示していない。また、導光部材３２の内部構造については、図示を省略する。本実施形態では、溝３１ｃの断面は、略Ｕ字状の形状を有しており、溝の幅ｗ、および深さｄは、導光部材の直径（厚み及び幅）と略同一である。溝の内面は、微細な凹凸の形成により粗面化されている。本実施形態では、所定厚さｔの基材３１の裏面３１ｂには、ルーフレール本体２ａと同じ色調の塗膜３４が形成されている。塗膜３４は、塗装により形成されたものであってもよいが、これに代えてフィルムを貼付する等の方法で、膜を形成してもよい。基材３１は、基体をなすルーフレール本体２aに嵌合されている。導光部材３２の側面から出光した光は、基材３１の表面３１ａより出光し、線状の発光パターンが視認される。このような構成により、車両部品として、照明機能つきのルーフレール２を提供することができる。

光源３３については、後述の記載で説明するが、レーザダイオードなどのレーザ光源を用いることが好ましい。導光部材３２と光源３３の間に、光伝送部材（図示せず）を配設してもよい。光伝送部材（例えば伝送用光ファイバ）を使用することにより、発光部位を光源から離れた場所に配置することができる。
以下、本発明の照明装置の構成について、さらに説明する。
（基材）
基材は、樹脂、ガラス、セラミック等の透光性を有する材料から構成される。透明な樹脂やガラスを基材として用いてもよいが、必要に応じ、透明材料中に、シリカ粒子等の光散乱粒子および／または蛍光体を分散したものを基材として用いてもよい。樹脂としては、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透明樹脂を用いることができる。本発明の照明装置は、通常、基体に装着した形で使用される。上述の実施形態では、ルーフレールに対応する形状を有する基材を示したが、基材の形状は、照明装置の用途に応じ、任意に選択できる。基材は任意の輪郭を有する板材であってもよく、板面は平面状であってもよいが、曲面状であってもよい。

上記基材の、基体側の面（裏面）には、導光部材を収納する溝が設けられる。溝の形成は、型加工、切削加工等により行うことができる。溝幅ｗは、導光部材を収納できる幅があるかぎり特に限定されないが、導光部材の幅の０．９〜１．５倍、好ましくは、１．０〜１．２倍程度であってもよい。溝幅ｗは導光部材の幅と略同一としてもよい。ここで、下限を０．９倍としたのは、導光部材が可撓性の被覆体を有するものである場合には、導光部材の幅（直径）より、やや狭い幅でも収納しうるためである。溝の深さｄは、少なくとも、溝深さ方向における導光部材の厚み全体を収納できる深さ、従って、導光部材の厚みと同等、またはこれよりも深いことが好ましい。例えば、断面が略円形の導光部材を用いる場合、溝の深さは、前記導光部材の直径以上とすることが好ましい。基材の厚みｔには特に限定はないが、導光部材を収納する溝の深さｄ（深さが異なる場合には、その最小値）に対し、１．２ｄ〜３ｄの範囲、または１．５〜２．５ｄの範囲としてもよい。

溝の長さは、使用される導光部材の長さに応じて適宜設定される。図２に示したような実施形態では、溝の全長は、基材の外周長を超えるが、基材の一部分にライン状の照明を付与する場合には、溝の全長を、基材の外周長より短くしてもよい。

図４は、照明装置における、基材の溝加工の一例を示す、（ａ）平面図、および（ｂ）断面図である。溝深さは一定であってもよいが、図４（ｂ）に示すように場所により深さを変えてもよい。その場合、深さの異なる溝３１ｃ同士を交差させてもよい。図２に示した実施形態では、隣接する溝３１ｃを基材３１の端面で開口させることにより、一本の溝３１ｃから基材の外へ出た導光部材を屈曲させ、隣接する溝３１ｃに導いているが、図４（ａ）に示すように、基材中で溝３１ｃに湾曲部を設け、湾曲部によって二列の溝３１ｃを連続的につなげ、これに一本の導光部材を嵌め込んでもよい。なお溝３１ｃのパターンは、複数の列が平行した形状には限定されず、任意の線状パターンを形成することができる。なお、導光部材を配置する部位以外に、空溝３１ｆ等の凹部をもうけ、パターンや文字等を表してもよい。空溝３１ｆの幅や深さは特に限定されず、導光部材の厚みより小さくてもよい。溝３１ｃの内面は、上述のように微細な凹凸構造の形成により、粗面化されていることが好ましい。微細な凹凸構造は、例えば、ブラスト加工やエッチング等の一般的な手法で形成することができる。

（導光部材）
本発明においては、導光部材としては、光ファイバなどの可撓性を有する細径の導光部材を用いることが好ましい。導光部材は、導光部分のみからなる光ファイバであってもよいが、一または複数のファイバからなる導光用の芯線と、保護用の被覆材からなる光ファイバであってもよい。例えば、導光部分となるガラスファイバ製の芯線と、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の樹脂性の被覆材からなる光ファイバを使用してもよい。光ファイバは、欠陥および/または散乱粒子などにより、側方への光拡散性が向上したもの（光拡散性ファイバ）であってもよい。また、光ファイバの被覆材中には、蛍光体が分散されていてもよい。上述のような光ファイバとしては、市販の物を用いることができる。光ファイバの使用により、被覆部分を含めても直径３ｍｍ未満、さらには１ｍｍ未満（例えば、０．９ｍｍ）、導光部位の直径が、例えば０．９ｍｍ未満の導光部材（光ファイバ）を用い、細い線状発光を得ることができる。使用する導光部材の長さは特に限定されないが、本発明では細径の光ファイバとレーザ光源の併用により、長尺の導光が可能となり、具体的には、１ｍ以上、さらには３ｍ以上、さらには５ｍ以上の長さとすることも可能であり、例えば、０．１〜１０ｍ、１〜１０ｍ、３〜５ｍ、５〜１０ｍ程度の範囲の長さから適宜選択することができる。

（光源）
光源としては、指向性にすぐれたレーザ光源が使用される。レーザ光源に特に限定はないが、光源のサイズ小型化が可能であり、価格が低く、安定な出力が得られ、消費電力も低い等の理由で、レーザダイオード（ＬＤ）を用いることが好ましい。一個のレーザ光源による単色のレーザ光を用いてもよいが、例えば、赤色、緑色、青色の三色のレーザ光から適宜選択される、二色、または三色のレーザ光を用いた混合光とすることにより、所望の色合いのレーザ光を得ることができる。なお、光源は、上記の導光部材に直接接続することも可能であるが、例えば、光伝送用の光ファイバなどを用いることにより、離れた位置の光源から発光されたレーザ光を基材に設置される導光部材へ導いてもよい。このような構成とすることにより、レーザダイオードから発光するレーザ光の利用効率を９０％以上、さらには９９％以上とすることができる。

図５は、図２に示す実施形態の照明装置における光源３３（レーザモジュール）を示す概念図（側面図および、断面図）である。この光源は、三個のレーザダイオード３３ａが電源（図示せず）に接続され、各レーザダイオード３３ａから出光するレーザ光を導光するファイバ３３ｂを莢体３３ｃで三本に束ねたものを光源とし、これを伝送用の光ファイバ３５で、発光用の導光部材（光拡散性ファイバ）３２に導光している。

（照明装置）
本発明の照明装置は、上記のように、光ファイバ等の可撓性を有する長尺の導光部材を基材の裏面に形成した溝内に嵌め込み、導光部材の一端（入光端）を、必要に応じ光伝送部材を介して、レーザ光源に接続して構成される。この照明装置は、通常、裏面を基体表面に対向させ、基体に装着して使用される。そのため、可撓性を有する細径の導光部材を溝と基体の表面との間で、安定した形状に保持することができるが、必要に応じ、接着剤、テープ等によって導光部材を基材に固定してもよく、溝に導光部材を配置した後、シリコーンやエラストマー、またはその他の樹脂で封止してもよい。また、基体に装着する前に、封止用のシート材を基材の裏面に接合してもよい。本発明の照明装置によれば、レーザ光源と光ファイバの併用により一本の長尺の導光部材を用いて、所望の発光パターンを得ることができる。発光パターンは、溝のパターンや溝深さなどにより制御でき、複数列のライン発光が所定間隔で並んだ発光パターンや、湾曲、あるいは交差するライン発光パターン等を得ることもできる。また基材のエッジや空溝の部分を周囲より高輝度とすることもできるので、照明パターン設計の自由度が大きい。

照明装置の光源としてレーザを用いる場合、通常スペックルノイズの発生が問題となる。スペックルノイズは、ランダムな位相変化を受けたコヒレント光が、観測面（例えば人間の網膜）上でランダムな干渉を生じることによる明暗パターンである。側面から発光する光拡散性の光ファイバも、レーザ光を入光した場合には、視認者は、網膜上に結像されたスペックルノイズを光のちらつきとして認識する。本発明の照明装置では、溝内に配置された導光部材から発光された光が透光性の材料からなる基材中を通過し（導光され）、基材の表面（出光面）から出光する。このような構成をとることにより、レーザ光利用の際に問題となっていたスペックルノイズを抑制することが可能となる。溝の内周面に微細な凹凸構造を設けた場合、特にスペックルノイズ抑制の効果が得られた。その理由としては、溝表面に微細な凹凸を付与することにより、空間的に光のコヒレンスが乱されたことによるものと考慮される。スペックルノイズを抑制することにより、線状発光による照明パターンが明瞭に視認され、意匠性が向上することに加え、例えば、自動車の内装における照明装置として用いた場合にも、目の疲れを回避することができる。

（照明機能付車両部品）
本発明の照明装置は、基材と、導光部材と、光源を構成に含み、必要に応じ、光源と導光部材をつなぐ、光伝送部材（光伝送用の導光部材）を構成に含むものであるが、さらに基材が装着される基体を構成に含んでもよい。その際の基体は、金属、樹脂、木材等の不透明な材料からなるものであってもよく、表明に不透明な塗膜（塗装）を施した材料からなるものであってもよい。照明装置の基材の裏面（溝部分を除く）に塗膜（塗装）を施す場合、基体に調和する色調としてもよい。上記のような構成により、不透明基体の表面に透明被覆体を付与した各種の部材において、透明被覆体の部分に、照明機能を付与することができる。なお、本発明の照明装置においては、基材の溝中に導光部材の全厚（全直径）が収納されるので、基材の裏面（または裏面上の塗膜表面、基材裏面にバックシートを接合する場合にはその表面）を基体の表面に密着させることができる。

本発明の照明装置は、自動車等の車両用の照明装置として好適に用いることができ、各種車両部品に照明装置を組み合わせることにより、照明機能を備えた車両部品を提供することができる。本発明によれば、細径の導光部材を利用して、薄い部位から発光させることができ、また、必要に応じ、光伝送部材を用いることにより発光部位を光源から離れた位置に配置することができるため、照明用の電気回路や電気配線を配置し難い位置の部材も発光させることができるので、多様な車両部品に適用可能である。図１、２に示す実施形態では、自動車のルーフレールの本体を基体として用いる場合について説明したが、外装では例えば、グリル、エンブレム、内装ではドア、天井、フロア、インパネ、ハンドル等の各種の部位で使用することが可能であり、それぞれの用途において、基体が選択される。なお、本発明の照明装置の用途は、特に四輪自動車用の照明に限定されるものではなく、二輪車や、電車、船舶、航空機、あるいは家屋等の建築物においても利用可能であり、各種電気機器の装飾にも利用できる。

図２に示した形態のルーフレール用照明装置を作製した。基材には厚さ２．０ｍｍの透明アクリル板（ＰＭＭＡ）を用い、さしわたし１４９７ｍｍの弓形の形状に切り出し、溝幅０．９０ｍｍ、溝深さ０．９０ｍｍのＵ字型の溝（溝断面において、底部の曲率半径０．４５ｍｍ）を三列切削した。溝には、ブラスト加工を施して内面に微細な凹凸を形成し、溝を除く裏面には、ルーフレール本体の色調に対応する銀色塗装を施した。光源としては、二基の赤色レーザダイオードと、一基の青色レーザダイオードからそれぞれ光ファイバ（ＭＭＦ５０/１２５）で導光したものを３芯のバンドルとしたもの（株式会社アダマント製）を用い、これを３ｍの伝送用ファイバ（ＴＭＦ １７０/２３０μｍ）で、発光用の光ファイバに接続した。発光用の光ファイバとしては、被覆部を含む直径０．９ｍｍの光拡散ファイバ（コーニング社製：Ｆｉｂｒａｎｃｅ登録商標）５ｍを使用し、これを図２（ｂ）、（ｃ）に示すように屈曲させながら、三本の溝に嵌め込んだ。この照明装置を図１（ｂ）に示すような形で銀色のルーフレール本体（アルミニウム製）に嵌め込み、レーザ光を発光させて、照明状態を目視にて観察した。

アクリル板の裏面に塗装を施したことにより、基材の色調は、ルーフレール本体の色調と調和しており、その中に、光ファイバによる三列のライン発光パターンと、アクリル板の端面での反射光による発光パターンが観察された。また、二十名の被験者により、照明装置からの発光と、裸状の光ファイバからの発光を対比観察したところ、照明装置からの発光パターンにおいてはスペックルノイズが抑制されていることが全ての被験者により確認された。

本発明の照明装置によれば、細径かつ長尺の導光部材を用い、任意の形状の線状発光を呈する照明装置を提供することができる。このような照明装置は、例えば、自動車等の車両の内装や外装などにおける、操作用、あるいは装飾用の照明装置として利用度が高く、各種の車両部品を照明機能付部品とすることができる。

２ ルーフレール
２a ルーフレール本体（基体）
３１ 基材
３１ａ 基材表面（第一の面）
３１ｂ 基材裏面（第二の面）
３１ｃ 溝
３２ 導光部材
３３ 光源

Claims (5)

1. 基体に装着して使用される照明装置であって、
   可撓性を有する長尺の導光部材と、
   透光性の材料からなり、前記導光部材を保持する基材と、
   前記導光部材に入光するレーザ光を発光する光源とを備え、
   前記基材は、前記導光部材から発光された光を出光する出光面となる第一の面と、前記第一の面の反対側において、前記導光部材を保持する溝が形成された第二の面とを有し、
   前記溝は、少なくとも、溝中に保持される前記導光部材の厚みと同じ深さを有することを特徴とする、照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置であって、前記第二の面に形成された溝の表面に、微細な凹凸形状が設けられている、照明装置。
3. 請求項１または２に記載の照明装置であって、前記基材には、所定の間隔で複数列の溝が形成されていている、照明装置。
4. 請求項３に記載の照明装置であって、該複数列の溝において、隣接する二列の溝が、屈曲部を介して連続した溝とされており、かつ／または、少なくとも二列の溝が、基材の一端面においてそれぞれ開口部を有し、可撓性を有する一本の導光部材が、少なくとも前記屈曲部及び／または基材外で屈曲しながら、該屈曲部及び／または開口部を介して複数の溝に配置される、照明装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置と、車両用部材からなる基体とを備え、前記照明装置は、前記第二の面を前記基体の表面に対向させた状態で、前記基体に固定される、車両部品。

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