JP3426226B1 - 導光部材および照明ユニットならびに計器 - Google Patents
導光部材および照明ユニットならびに計器Info
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Abstract
することが困難な上、照明ユニットがかさばるために計
器全体をコンパクト化することも難しかった。 【解決手段】 光を導入するための環状の光入射端面部
25が一端側に形成された筒部26と、この筒部26の
他端に一端側が続く漏斗状拡径部27と、筒部26の軸
線に対して交差する平面に沿って延在する光を出射する
ための光出射面部28を表面側に有し、漏斗状拡径部2
7の他端側に続く平板部29と、この平板部29の少な
くとも裏面に形成されてそれぞれ光の進行方向を変換す
るための複数の光偏向要素35とを具え、環状の光入射
端面部25から筒部26に入射した光は、導光部材12
の屈折率に依存した全反射角度で筒部26から漏斗状拡
径部27を通って平板部29に導かれ、この導光部材1
2の裏面の光偏向要素35によって光出射面部28から
均一な強度分布で出射する。
Description
された環状の光入射端面部から入射した光を筒部の軸線
に対して交差する平面に沿って延在する光出射面部から
出射させるための導光部材およびこの導光部材が組み込
まれた照明ユニットならびに計器に関する。
に関し、従来では表示部の外周側に光源を設けて表示部
を照明したり、あるいは光が透過する部分を形成した表
示部の裏面に光源を設けて表示部を透過照明することが
行われているが、従来のものは何れも光源として電球を
使用している。
明に用いられる電球は、振動などに対する耐久性に問題
があり、消費電力も比較的多く、球切れした場合の交換
もそれほど容易ではない。
する形式のものは、リフレクタの形状をどのように工夫
しても電球から遠い部分での照明効率が極端に低下する
ため、複数の電球を表示部の外周に沿って配設する必要
がある。この結果、表示部を照明するための電力消費量
が多くなってしまう不具合がある。
具合を緩和できるものの、表示部を透過する光を均一化
させるためには、表示部から光源までの距離を離す必要
があり、計器のコンパクト化が阻害される。
過照明し得るコンパクトな計器を提供することにある。
現し得る導光部材およびこの導光部材を組み込んだ照明
ユニットを提供することにある。
光を導入するための環状の光入射端面部が一端側に形成
された筒部と、この筒部の他端に一端側が続く漏斗状拡
径部と、前記筒部の軸線に対して交差する平面に沿って
延在する光を出射するための光出射面部を表面側に有
し、前記漏斗状拡径部の他端側に続く平板部と、この平
板部の少なくとも裏面に形成されてそれぞれ光の進行方
向を変換するための複数の光偏向要素と、前記筒部の外
周面および前記光入射端面部の少なくとも一方に形成さ
れた光偏向部とを具えたことを特徴とする導光部材にあ
り、本発明の第2の形態は、この第1の形態の導光部材
における光偏向部に代えて筒部の内周面に光偏向部が形
成されていることを特徴とする導光部材にある。
た環状の光入射端面部から光が筒部に入射すると、導光
部材の屈折率に依存した全反射角度で光が筒部から漏斗
状拡径部を通って平板部に導かれ、この導光部材の裏面
に形成された光偏向要素によって光出射端面部から光が
出射することとなる。この場合、筒部の外周面および光
入射端面部の少なくとも一方に形成された光偏向部や、
筒部の内周面に形成された光偏向部の存在により、光入
射端面部から筒部に入射してここを伝搬する光の周方向
に沿った光エネルギー分布がより均一化される。
態による導光部材と、この導光部材の筒部の光入射端面
部と対向して配置され、この光入射端面部から前記導光
部材内に照明光を入射させるための光を発する光源と、
前記導光部材の前記光入射端面部および光出射面部以外
の部分を覆い、前記導光部材の前記光出射面部以外の部
分から漏出する光を再び前記導光部材側に反射するため
の光反射部材とを具えたことを特徴とする照明ユニット
にある。
態による照明ユニットと、導光部材の平板部の光出射面
部に対向して設けられた表示部と、前記導光部材の筒部
を貫通し、入力に応じた回転量が基端部から与えられる
回転軸と、この回転軸の先端部に取り付けられた指針と
を具えたことを特徴とする計器にある。
材において、光入射端面部を中心側が窪んだ円錐面また
は球面の一部にて構成することができる。
る稜部をそれぞれ持ったプリズム面を有するものや、あ
るいは光入射端面部の中心から放射状に延在する稜部を
それぞれ持ったプリズム面を有するものであってよい。
ぞれ連続した環状をなし、筒部の軸線から放射状に遠ざ
かるほど間隔が狭まっているものであってよい。この場
合、筒部の軸線を中心として光軸を通る放射状の線上に
隣接する光偏向要素の間隔を、筒部の軸線を中心として
隣合う2つの光源の中間を通る放射状の線上にある同じ
光偏向要素の間隔よりも広く設定することが好ましい。
続的に変化する凹凸面を有するものであってよい。
うにしてもよい。
おいて、導光部材の光出射面部と対向して配置され、光
出射面部から出射する光を拡散させる光拡散部材をさら
に具えることができる。この場合、導光部材または光拡
散部材が着色されたものであってよい。
を有するものであってよい。
照明ユニットを収容するケーシングをさらに具えること
ができ、このケーシングは照明ユニットの光反射部材で
あってよい。
拡散部材であってよい。
用した実施例について、図1〜図8を参照しながら詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限らず、
これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求
の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる
変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属す
る他の任意の技術にも当然応用することができる。
態を図1に示し、カバーを取り外した状態の正面形状を
図2に示す。すなわち、本実施例における速度計は、カ
ップ形のケーシング11と、このケーシング11に収容
される透明な導光部材12と、この導光部材12の上に
重ねられる光拡散板13と、さらにこの光拡散板13の
上に載置される目盛り板14と、これらケーシング1
1,導光部材12,光拡散板13,目盛り板14を貫通
し、基端側がケーシング11に対して回転自在に支持さ
れた回転軸15と、この回転軸15の先端に一体的に固
定された指針16と、この指針16および目盛り板14
の上からケーシング11に重ねられる透明なカバー17
とで主要部が構成されている。
施されたケーシング11には、導光部材12を固定する
ための複数個(図示例では3つ)の係止部18と、目盛
り板14を固定するための一対の係止ピン19と、カバ
ー17を固定するための複数個(図示例では6つ)の係
止孔20とを設けたフランジ部21が形成されている。
このケーシング11内には、図示しない接続端子を介し
て外部からの電力を受けるプリント配線板22が収容さ
れている。このプリント配線板22に形成された回転軸
貫通孔23の周囲には、目盛り板14を透過照明するた
めの光源となる複数個(図示例では3つ)のLED24
が等間隔に搭載されている。これらLED24の発光色
は、白色に限らず任意の色相であってよく、相互に異な
る色相のLED24を採用することも可能である。光源
としてLED24を使用することにより、その消費電力
を最小限に抑えることができる。
機能するケーシング11と導光部材12との間に比較的
大きな空隙が形成されるが、導光部材12の後述する光
入射端面部25および光出射面部28以外の部分を覆
い、導光部材12の光出射面部28以外の部分から漏出
する光を再び導光部材12側に反射するための独立した
光反射部材をこの空隙部分に組み込むことも有効であ
り、この場合には光反射部材を導光部材12の形状に合
わせて漏斗状に形成することも可能であり、漏洩した光
の減衰をより少なくして導光部材12側に戻すことがで
きる。
を図3に示し、その矢視IV部を図4に抽出拡大して示
し、その光入射端面部25の拡大正面形状を図5に示
す。すなわち、本実施例における導光部材12は、光を
導入するための環状の光入射端面部25が一端側に形成
された筒部26と、この筒部26の他端に一端側が続く
漏斗状拡径部27と、筒部26の軸線に対して交差する
平面に沿って延在する光を出射するための光出射面部2
8を表面側に有し、漏斗状拡径部27の他端側に続く平
板部29とを具え、透明なアクリル樹脂などによって成
形加工される。また、この導光部材12の平板部29
は、その肉厚が外周端側ほど漸減しており、この平板部
29の外周縁部にはケーシング11のフランジ部21に
設けられた係止部18に対してそれぞれ係止し得る複数
個の係止突起30が形成されている。
面または球面の一部にて構成されており、筒部26に入
射する光が効率よく漏斗状拡径部27に導かれるように
配慮している。また、筒部26に入射する光の分布が筒
部26の円周方向に沿って均一に拡散するように、筒部
26の外周面には、筒部26内を通る光の分布が筒部2
6の円周方向に沿って均一に拡散されるようにするため
の第1の光偏向部が形成されている。本実施例における
第1の光偏向部は、筒部26の長手方向に沿って延在す
る稜部31をそれぞれ持ったプリズム面32を有する複
数のプリズム33にて構成され、これらはLED24に
近接する領域にのみ形成されている。これらプリズム3
3は、漏斗状拡径部27まで延在し、その稜部31の高
さが次第に漸減するように形成されている。これらプリ
ズム33の存在によって、筒部26および漏斗状拡径部
27内を伝搬する光の全反射条件が破られ、導光部材1
2の外側に漏洩することにより、筒部26および漏斗状
拡径部27内を伝播する光の円周方向に沿った強度分布
が均一化される。
は、ケーシング11の内壁にて乱反射し、再び導光部材
12に入射し、最終的に導光部材12の平板部29の光
出射面部28からすべて出射するようになっている。
形成されている。本実施例における第2の光偏向部は、
筒部26の周方向に沿って肉厚が連続的に変化する凹凸
面34を有し、これらは筒部26の長手方向に沿って延
在し、これらの凹凸差が漏斗状拡径部27側ほど次第に
少なくなるように設定され、漏斗状拡径部27の他端側
では均一な肉厚となっている。また、これら凹凸面34
は、LED24に近接する領域ほど筒部26の肉厚が厚
く、隣接するLED24の中間領域で肉厚が最小となる
ように設定されている。このような肉厚の変化を与える
ことにより、光源であるLED24からの光を必要とす
る開口数にして効率良く光入射端面部25から筒部26
内に入射させることができる。しかも、LED24に近
接する領域ほど筒部26の肉厚を厚く設定することで、
筒部26の円周方向に沿った輝度分布のむらが緩和され
る結果、筒部26および漏斗状拡径部27内を伝播する
光の円周方向に沿った強度分布がより均一化される。
の肉厚を十分大きく設定することができる場合には、筒
部26の肉厚をその全周に亙って均一に設定しても特に
不具合は生じない。
を図6に示し、そのVII−VII矢視断面構造を破断状態で
図7に示す。すなわち、導光部材12の平板部29の裏
面には、それぞれ光の進行方向を変換するための複数の
光偏向要素35が形成されている。本実施例における光
偏向要素35は、それぞれ先端面の幅がWの台形状断面
を有し、平板部29の光出射面部28に対して傾斜した
面によって光の進行方向を変えることができる。各光偏
向要素35は、筒部26の軸線を多重に囲むそれぞれ連
続した略三角形の環状をなしており、1つの光偏向要素
35に着目すると、これは光の指向性や輝度分布がぼぼ
同一となる光出射面部28の領域に配されている。これ
ら光偏向要素35は、筒部26の軸線から放射状に遠ざ
かるほど間隔Pが狭まっているが、筒部26の軸線を中
心としてLED24を通る放射状の線上にある隣接する
光偏向要素35の間隔Pは、筒部26の軸線を中心とし
て隣合う2つのLED24の中間を通る放射状の線上に
ある同じ光偏向要素35の間隔Pよりも広く設定されて
いる。このように構成したことにより、光出射面部28
から出射する光の強さをほぼ均一化させることができ
る。
び光偏向要素35の形状やその分布などに関しては、本
実施例に限定されることなく、光出射面部28から出射
する光の強さをほぼ均一化させることができさえすれ
ば、任意の形状のものを適宜採用することが可能であ
る。例えば、光偏向要素35の断面形状を三角形または
半円形などに設定することも可能であり、光源として4
個のLED24を等間隔に配置した場合には、これを略
四角形の環状に形成することが有効である。
盛り板14には、この回転軸貫通孔36から所定距離隔
てて速度目盛り37がその表面に形成されており、この
上に重なる指針16の位置によって表示速度の把握が視
覚的に可能となる。この目盛り板14の外周縁部には、
ケーシング11のフランジ部21に設けた係止ピン19
に係止し得る係止孔38を形成したブラケット39が一
体的に突設されており、これよってケーシング11に対
して目盛り板14を一体化することができる。
施例における光拡散板13は、透明なアクリル樹脂など
を成形加工することによって得ることができ、その裏面
側が導光部材12の漏斗状拡径部27と平板部29とに
ほぼ密着状態で当接し、図示しない微小な凹凸がランダ
ムに形成されたほぼ平坦な光拡散面41をその表面側に
有する。光を拡散するための凹凸は、例えば半球状やプ
リズム状などの周知の形状であってよい。光拡散面41
の外周縁部には、この光拡散面41から突出するリブ部
42が環状に形成され、このリブ部42の上に目盛り板
14が載置される。このように、光拡散板13の光拡散
面41と目盛り板14との間に空隙を形成することによ
り、光拡散面41から出射する光の拡散状態をより均一
にして目盛り板14に導くことができる。
形成することも可能であり、あるいは光拡散部材13を
省略することも可能である。光拡散部材13を省略する
場合には、必要に応じて導光部材12の導光部材12の
光出射面部28や、目盛り板14の裏面に光を拡散させ
るための微小な凹凸をランダムに形成することが有効で
ある。
目盛り板14自体を所望の色調に着色することにより、
光源であるLED24の光波長特性に拘らず、任意の色
合いの光を目盛り板14から出射させることができる。
のケーブルを介して図示しない回転軸駆動手段が結合さ
れ、この回転軸駆動手段によって表示速度に対応した回
動量がケーブルを介して回転軸15に与えられるように
なっている。
1のフランジ部21に形成された係止孔20に対して係
止し得る係止爪43が一体的に形成されており、カバー
17によってケーシング11内が密閉状態に保たれる。
面部25から導光部材12の筒部26に入射し、導光部
材12の屈折率に依存した角度で内部全反射を繰り返
し、漏斗状拡径部27から平板部29に拡散状態で伝播
して行く。導光部材12内にて全反射条件が破れた光
は、導光部材12の外側へ漏出し、ケーシング11の内
壁により反射されて再び導光部材12内に入射し、最終
的に光出射面部28から出射する。本実施例では、光入
射端面部25の凹面化、筒部26の外周に形成されたプ
リズム33,筒部26の内周に形成された凹凸面34,
平板部29の裏面に形成された光偏向要素35の存在に
より、光出射面部28から出射する光の分布がほぼ均一
化され、光出射面部28の全域に亙って光量むらのない
透過照明が実現される。さらに、光拡散板13の存在に
よって目盛り板14に対してより均一な透過照明を行う
ことができる。
部26の外周に形成したが、これを光入射端面部25に
形成することも可能である。このような本発明の他の実
施例における光入射端面部25の抽出拡大形状を図8に
示すが、先の実施例と同一機能の要素には、これと同一
符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとす
る。すなわち、筒部26の光入射端面部25には、この
光入射端面部25の中心から放射状に延在する稜部31
をそれぞれ持ったプリズム33が本発明の第1の光偏向
部として形成されている。本実施例におけるプリズム3
3は、光入射端面部25の全域に亙って形成されている
わけではなく、LED24から最も離れた領域にのみ部
分的に配されており、LED24からの光がこれらのプ
リズム33から筒部26内に入射させるようにしてい
る。また、本実施例では筒部26の内周面に形成される
第2の光偏向部として、上述したプリズム33と同様な
構成のプリズム44をLED24の近傍領域にのみ形成
してある。
の円周方向に沿った筒部26内を伝播する光の強度分布
を均一化させることができる。
るための環状の光入射端面部が一端側に形成された筒部
と、この筒部の他端に一端側が続く漏斗状拡径部と、筒
部の軸線に対して交差する平面に沿って延在する光を出
射するための光出射面部を表面側に有し、漏斗状拡径部
の他端側に続く平板部と、この平板部の少なくとも裏面
に形成されてそれぞれ光の進行方向を変換するための複
数の光偏向要素と、筒部の外周面および光入射端面部の
少なくとも一方に形成された光偏向部とを具えている
か、あるいはこの光偏向部に代えて筒部の内周面に形成
された光偏向部を具えているので、環状の光入射端面部
から筒部に入射した光を漏斗状拡径部から平板部に導
き、その光出射面部から出射させることができ、しかも
光入射端面部から筒部に入射してここを伝搬する光の周
方向に沿った光エネルギー分布をより均一化させること
ができる。
は球面の一部にて構成した場合には、光入射端面部から
入射する光が漏斗状拡径部に向けて屈折し、筒部から導
光部材の外側に漏出する光を少なくすることができ、平
板部の光出射面部から効率良く光を出射させることがで
きる。
ぞれ連続した環状をなし、筒部の軸線から放射状に遠ざ
かるほど間隔を狭めた場合、特に筒部の軸線を中心とし
て光軸を通る放射状の線上に隣接する光偏向要素の間隔
を、筒部の軸線を中心として隣合う2つの光源の中間を
通る放射状の線上にある同じ光偏向要素の間隔よりも広
く設定した場合には、平板部の光出射面部から出射する
光エネルギーの分布をこの光出射面部の全域に亙って均
一にすることができる。
合には、平板部の光出射面部から効率良く光を出射させ
ることができる。
導光部材と、この導光部材の筒部の光入射端面部と対向
して配置され、この光入射端面部から導光部材内に照明
光を入射させるための光を発する光源と、導光部材の光
入射端面部および光出射面部以外の部分を覆い、導光部
材の光出射面部以外の部分から漏出する光を再び導光部
材側に反射するための光反射部材とを具えているので、
環状の光入射端面部から筒部に入射した光を平板部の光
出射面部から効率よく出射させることができる。
拡散部材を導光部材の光出射面部と対向して配置した場
合には、光出射面部から出射する光の強度分布やむらな
どをより均一化させることができる。また、この光拡散
部材または導光部材を着色した場合には、光源の色合い
に影響を受けることなく、光出射面部から出射する光の
色調を自由に調整することができる。
有する場合には、照明ユニットをよりコンパクト化させ
ることが可能であり、しかも消費電力を最小限に抑える
ことができる。
ットと、導光部材の平板部の光出射面部に設けられた表
示部と、導光部材の筒部を貫通し、入力に応じた回転量
が基端部から与えられる回転軸と、この回転軸の先端部
に取り付けられた指針とを具えているので、環状の光入
射端面部から筒部に入射した光を平板部の光出射面部か
ら効率よく出射させることができ、しかも透過照明によ
って表示部に対する視認性を良好に保つことができる。
た場合には、照明ユニットを確実に保護することができ
る上、その取り扱いを容易に行うことができる。特に、
ケーシングが照明ユニットの光反射部材として機能させ
た場合、計器のコンパクト化を達成することができる。
拡散部材として機能させた場合、光出射面部から出射す
る光の強度分布やむらなどをより均一化させることがで
きる上、計器のコンパクト化も達成することができる。
の主要部の外観を表す分解斜視図である。
た状態の正面図である。
である。
面図である。
拡大正面図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 光を導入するための環状の光入射端面部
が一端側に形成された筒部と、 この筒部の他端に一端側が続く漏斗状拡径部と、 前記筒部の軸線に対して交差する平面に沿って延在する
光を出射するための光出射面部を表面側に有し、前記漏
斗状拡径部の他端側に続く平板部と、 この平板部の少なくとも裏面に形成されてそれぞれ光の
進行方向を変換するための複数の光偏向要素と、 前記筒部の外周面および前記光入射端面部の少なくとも
一方に形成された光偏向部と を具えたことを特徴とする
導光部材。 - 【請求項2】 前記筒部の外周面に形成される前記光偏
向部は、前記筒部の長手方向に沿って延在する稜部をそ
れぞれ持ったプリズム面を有することを特徴とする請求
項1に記載の導光部材。 - 【請求項3】 前記光入射端面部に形成される前記光偏
向部は、前記光入射端面部の中心から放射状に延在する
稜部をそれぞれ持ったプリズム面を有することを特徴と
する請求項1または請求項2に記載の導光部材。 - 【請求項4】 光を導入するための環状の光入射端面部
が一端側に形成された筒部と、 この筒部の他端に一端側が続く漏斗状拡径部と、 前記筒部の軸線に対して交差する平面に沿って延在する
光を出射するための光出射面部を表面側に有し、前記漏
斗状拡径部の他端側に続く平板部と、 この平板部の少なくとも裏面に形成されてそれぞれ光の
進行方向を変換するための複数の光偏向要素と、 前記筒部の内周面に形成された光偏向部と を具えたこと
を特徴とする導光部材。 - 【請求項5】 前記筒部の内周面に形成される前記光偏
向部は、前記筒部の周方向に沿って肉厚が連続的に変化
する凹凸面を有することを特徴とする請求項4に記載の
導光部材。 - 【請求項6】 前記光入射端面部は、中心側が窪んだ円
錐面または球面の一部にて構成されていることを特徴と
する請求項1から請求項5の何れかに記載の導光部材。 - 【請求項7】 前記光偏向要素は、前記筒部の軸線を多
重に囲むそれぞれ連続した環状をなし、前記筒部の軸線
から放射状に遠ざかるほど間隔が狭まっていることを特
徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の導光部
材。 - 【請求項8】 前記筒部の軸線を中心として前記光軸を
通る放射状の線上に隣接する前記光偏向要素の間隔が、
前記筒部の軸線を中心として隣合う2つの前記光源の中
間を通る放射状の線上にある同じ前記光偏向要素の間隔
よりも広く設定されていることを特徴とする請求項7に
記載の導光部材。 - 【請求項9】 前記平板部は、その肉厚が外周端側ほど
漸減していることを特徴とする請求項1から請求項8の
何れかに記載の導光部材。 - 【請求項10】 請求項1から請求項9の何れかに記載
の導光部材と、 この導光部材の筒部の光入射端面部と対向して配置さ
れ、この光入射端面部から前記導光部材内に照明光を入
射させるための光を発する光源と、 前記導光部材の前記光入射端面部および光出射面部以外
の部分を覆い、前記導光部材の前記光出射面部以外の部
分から漏出する光を再び前記導光部材側に反射するため
の光反射部材とを具えたことを特徴とする照明ユニッ
ト。 - 【請求項11】 前記導光部材の前記光出射面部と対向
して配置され、前記光出射面部から出射する光を拡散さ
せる光拡散部材をさらに具えたことを特徴とする請求項
10に記載の照明ユニット。 - 【請求項12】 前記導光部材または前記光拡散部材が
着色されていることを特徴とする請求項11に記載の照
明ユニット。 - 【請求項13】 前記光源は、等間隔に配された複数個
のLEDを有することを特徴とする請求項10から請求
項12の何れかに記載の照明ユニット。 - 【請求項14】 請求項10から請求項13の何れかに
記載の照明ユニットと、 導光部材の平板部の光出射面部に対向して設けられた表
示部と、 前記導光部材の筒部を貫通し、入力に応じた回転量が基
端部から与えられる回転軸と、 この回転軸の先端部に取り付けられた指針とを具えたこ
とを特徴とする計器。 - 【請求項15】 前記照明ユニットを収容するケーシン
グをさらに具えたことを特徴とする請求項14に記載の
計器。 - 【請求項16】 前記ケーシングが前記照明ユニットの
光反射部材であることを特徴とする請求項15に記載の
計器。 - 【請求項17】 前記導光部材または前記表示部が前記
照明ユニットの光拡散部材であることを特徴とする請求
項14から請求項16の何れかに記載の計器。
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