JP4599298B2

JP4599298B2 - 面発光装置

Info

Publication number: JP4599298B2
Application number: JP2006003972A
Authority: JP
Inventors: 能徳西山; 歩小林
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2026-01-11
Also published as: JP2007188681A

Description

本発明は、照光領域が円周方向に沿って設けられている回転操作型電気部品の銘板等の背面側に配置され、光源の光を導いて該照光領域を環状（リング状）に照光する面発光装置に関する。

車載用のエアコンシステムやオーディオシステム等に適用される回転操作型電気部品においては、搭乗者によって回転操作される回転つまみの回転操作位置が暗所においても視認できるようにするため、円周方向に沿って表示部が設けられた円環薄板状の銘板を回転つまみの周囲に配置すると共に、この銘板の背面側に環状導光体を配置し、ランプ等の光源の光が環状導光体を介して銘板の表示部に照射されるようにした面発光装置が広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。

図７〜図９は上記特許文献１に開示された従来の面発光装置を説明するもので、図７はこの面発光装置が適用された回転操作型電気部品の断面図、図８は該回転操作型電気部品の平面図、図９は該面発光装置に備えられる導光体の斜視図である。これらの図に示す回転操作型電気部品１には、搭乗者によって回転操作される回転つまみ２と、この回転つまみ２に連動して回転駆動されるロータリエンコーダ（ただし回動軸６のみ図示）と、回転つまみ２の周囲に配置された円環薄板状の銘板３と、この銘板３の背面の内周部および外周部を接着固定しているホルダ４と、このホルダ４に保持された環状導光体５と、この環状導光体５の入光部５ｃに隣接して配置されたランプ等の光源７と、前記ロータリエンコーダや光源７等が実装された回路基板８とが具備されている。銘板３には照光領域となる表示部３ａが円周方向に沿って設けられており、環状導光体５は銘板３の表示部３ａの背面と対向している。

この環状導光体５はアクリル樹脂等の光透過性に富む材料からなる成形品であり、環状部である小径な内側リング部５ａと大径な外側リング部５ｂを適宜箇所で連結すると共に、この連結箇所の延長線上で外側リング部５ｂの外周面から入光部５ｃを突出させた形状に成形されている。入光部５ｃは外側リング部５ｂの外周面を底辺とする平面視三角形状に形成されており、光源７は入光部５ｃの頂部下面に切り欠かれた窪みに対向配置されている（図７参照）。環状導光体５は入光部５ｃに入射された光源７の光を各リング部５ａ，５ｂの内部へ導いて上方へ出射させるというものであり、内側リング部５ａの上面から出射される照明光によって回転つまみ２の位置マーク２ａを照光させ、かつ、外側リング部５ｂの上面から出射される照明光によって銘板３の表示部３ａを照光させるようになっている。なお、内側リング部５ａを省略して外側リング部５ｂのみを環状部となし、この環状部の外周面に平面視三角形状の入光部５ｃを突出形成したものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

回転つまみ２は位置マーク２ａの存する箇所だけが照光領域となっており、また、この回転つまみ２には照光時の光漏れを防止するためのフランジ部２ｂが突設されている。銘板３は光透過性の樹脂板の前面に表示部３ａを除いて遮光性塗料を塗布し、かつ、該樹脂板の背面全体に有色の調色シートを貼着したものであり、環状導光体５によって表示部３ａが調色シートに応じた所望の色で照光されるようになっている。この表示部３ａは回転つまみ２の回転位置の指標となる図柄や文字等が円周方向に沿って表示されている照光領域であり、位置マーク２ａが表示部３ａのどこを指し示しているかを目視することにより、搭乗者が回転つまみ２の回転操作位置を視認できるようになっている。ホルダ４は樹脂成形品であり、図示せぬ下ケースと一体化される上ケースを兼ねており、その小径円環部４ａと大径円環部４ｂの各上端面が銘板３を接着固定している。回路基板８は前記下ケースに取り付けられており、この回路基板８や下ケースに設けられた図示せぬコネクタ部を介して、回転操作型電気部品１が外部回路と電気的に接続されるようになっている。

このように構成された回転操作型電気部品１は、車室内の前面パネル１０に形成された円形の開口部１１内に銘板３の表示部３ａや回転つまみ２を露出させた状態で組み込まれ、回転つまみ２が開口部１１から前方へ突出した状態に設定される。そして、搭乗者が回転つまみ２を回転操作する際には、位置マーク２ａと表示部３ａとの相対位置を目視することによって回転操作位置が確認でき、夜間等の暗所においても位置マーク２ａと表示部３ａは背面側からの照明光で容易に目視できるため、搭乗者は回転つまみ２を支障なく回転操作することができる。
特開２００４−２２７８５５号公報（第２−３頁、図６）特開２００４−２８８５８５号公報（第３−４頁、図１）

ところで前述した従来技術のうち、特許文献１に記載された面発光装置では、環状導光体５の外側リング部５ｂの外周面に入光部５ｃを突出形成すると共に、この入光部５ｃの三角形状の頂部に光源７を対向配置することにより、光源７の光を入光部５ｃの頂部に入射させて底辺側に連続する両リング部５ａ，５ｂの内部へ導くようになっているため、光源７から両リング部５ａ，５ｂの中心に向かう光が内側リング部５ａの内周面を透過してしまうことになる。同様に、特許文献２に記載された面発光装置でも、環状部の外周面に突出形成した入光部の頂部に光源を対向配置し、この光源の光を入光部の頂部に入射させて環状部の内部へ導くようになっているため、光源から環状部の中心に向かう光が該環状部の内周面を透過してしまうことになる。したがって、いずれの場合も環状部（内側リング部５ａ）の内周面を透過する漏光となってしまい、照光領域の照明光として利用できる光源の光が少なくなってしまい、照光領域の輝度不足や光源の消費電力増大を引き起こすという問題があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、光源の利用効率を高めることができる面発光装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、環状部および該環状部の外周面に突出形成された入光部を有する導光体と、前記入光部に向けて光を出射する光源とを備え、前記環状部の相対向する両端面の一方が出光面で他方が反射面となっている面発光装置において、前記環状部の内周面にその周方向を両端として外側へＶ字状に収束する溝部を形成し、この溝部の頂点と前記環状部の中心を結ぶ直線の延長線上に前記光源を配置すると共に、前記溝部の前記出光面側の端面が閉塞されており、この閉塞部分に前記出光面に向かって傾斜する傾斜面を形成する構成とした。

このように構成された面発光装置では、光源から出射して環状部の中心方向に向かう光が溝部の斜面で反射されて環状部の内部へ向かうため、環状部の内周面を透過して中心方向に向かう漏光がなくなり、その分だけ光源の利用効率を高めることができる。しかも、光源から環状部の中心方向に向かう光の一部が傾斜面によって溝部の閉塞端へと導かれるため、溝部の存在によって懸念される出光面の局部的な輝度低下は発生せず、溝部の形成部位を含めて出光面を全周に亘って均一な光量で照光することができる。

また、上記の構成において、平面視三角形状に形成した入光部の頂部に光源を対向配置したものでも良いが、入光部の略中央に形成された空洞の内部に光源を配置すると、入光部の突出量を抑えて導光体を径方向に小型化することができて好ましい。

本発明の面発光装置は、環状部の内周面にその周方向を両端として外側へＶ字状に収束する溝部を形成し、この溝部の頂点と環状部の中心を結ぶ直線の延長線上に光源を配置してあり、光源から出射して環状部の中心方向に向かう光が溝部の斜面で反射されて環状部の内部へ向かうため、環状部の内周面を透過して中心方向に向かう漏光がなくなり、その分だけ光源の利用効率を高めることができる。しかも、溝部の出光面側の端面を閉塞し、この閉塞部分に出光面に向かって傾斜する傾斜面を形成してあり、光源から環状部の中心方向に向かう光の一部が傾斜面によって溝部の閉塞端へと導かれるため、溝部の存在によって懸念される出光面の局部的な輝度低下は発生せず、溝部の形成部位を含めて出光面を全周に亘って均一な光量で照光することができる。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る面発光装置に備えられる導光体の斜視図、図２は該導光体を裏面側から見た斜視図、図３は該面発光装置の使用状態を示す断面図、図４は該導光体の入光部の横断面図、図５は該導光体の入光部の縦断面図、図６は光源から出射された光の進路を平面的に示す説明図である。

本実施形態例に係る面発光装置は、アクリル樹脂等の光透過性に富む材料からなる成形品である導光体２０と、この導光体２０に対して光を入光する光源２１とによって構成されており、光源２１としてはランプが用いられている。導光体２０は、光を曲進させる環状部２２と、環状部２２の外周面に一体形成されて外側へ突出する入光部２３とを有しており、環状部２２は入光部２３から離れるほど板厚が薄く形成されている。環状部２２の上側は平坦な出光面２２ａとなっており、環状部２２の下側は鋸歯状反射面２２ｂとなっている。図２に示すように、この鋸歯状反射面２２ｂは径方向に延びる鋸歯状の突起を周方向に沿って多数連続させたものからなり、環状部２２の内部を曲進する光は鋸歯状反射面２２ｂで反射して出光面２２ａから出射する。入光部２３の中央には空洞２４が設けられており、図３に示すように、回路基板２５上に実装された光源２１はこの空洞２４内の中心位置に配置されるようになっている。

導光体２０の入光部２３について詳しく説明すると、空洞２４は入光部２３を板厚方向に貫通した貫通孔であり、空洞２４内に配置された光源２１の天頂方向は開口端となっている。空洞２４を画成している入光部２３の内壁面には開口端から板厚方向の途中まで延びる一対のスリット２４ａが形成されており、これらスリット２４ａを境にして環状部２２の存する側と逆側の領域が再帰反射部２６となっている。この再帰反射部２６の外壁面には板厚方向に沿って延びる外向き突条部２６ａが複数条形成されており、光源２１から四方へ出射される光のうち、後方側へ出射される光が外向き突条部２６ａで反射して環状部２２へ向かうようになっている。なお、再帰反射部２６はスリット２４ａを形成せずに入光部２３の内壁面に連続させても良い。

一方、入光部２３の内壁面のうち、スリット２４ａを境にして環状部２２の存する側の領域には、外側集光レンズ部２７と内側集光レンズ部２８が左右２箇所にそれぞれ形成されている。図４に示すように、空洞２４内に配置された光源２１と環状部２２の中心を結ぶ直線をＰとすると、左右両側の外側集光レンズ部２７と内側集光レンズ部２８は直線Ｐに関して対称な位置に形成されており、いずれもスリット２４ａから空洞２４の内部に向かって外側集光レンズ部２７と内側集光レンズ部２８の順に連続している。また、入光部２３の左右両外壁面には外側へ山形に膨出する反射部２９が形成されており、これら反射部２９は光源２１に近い方の第１の反射面２９ａと光源２１から遠い方の第２の反射面２９ｂとが１８０度に近い鈍角で連続することにより構成されている。左右両側の反射部２９も直線Ｐに関して対称な位置に形成されており、いずれも第１の反射面２９ａはスリット２４ａから入光部２３の外壁面に沿って延びて第２の反射面２９ｂの端部に連続し、第２の反射面２９ｂは第１の反射面２９ａの端部から環状部２２の外周面に連続している。ここで、前述した外側集光レンズ部２７は光源２１と第１の反射面２９ａとの間に位置しており、光源２１の光が外側集光レンズ部２７に入射されると屈折して第１の反射面２９ａへ向かうように該レンズ部２７の形状が設計されている。また、内側集光レンズ部２８は光源２１と環状部２２との間に位置しており、光源２１の光が内側集光レンズ部２８に入射されると屈折して環状部２２の内部へ向かうように該レンズ部２８の形状が設計されている。

図２に示すように、環状部２２の内周面にはその周方向を最大幅としてＶ字状に収束する溝部３０が形成されており、この溝部３０の頂点である谷部３０ａが前述した直線Ｐとほぼ一致する位置に形成されている（図４参照）。すなわち、環状部２２の中心と溝部３０の谷部３０ａおよび光源２１が同一の直線Ｐ上に位置するように設定されており、直線Ｐを挟んで斜めに対向する溝部３０の両斜面３０ｂ，３０ｂは環状部２２の内周面に向かって外側へ広がるように傾斜している。溝部３０はＶ字状の横断面形状を維持して環状部２２の板厚方向に延びているが、溝部３０の出光面２２ａ側の端部は閉塞されており、この閉塞部分には傾斜面３０ｃが形成されている。この傾斜面３０ｃは溝部３０の谷部３０ａから出光面２２ａに向かって傾斜しており、図５の矢印で示すように、光源２１から出射されて溝部３０の上端閉塞部に向かう光が傾斜面３０ｃで反射して出光面２２ａから出射するようになっている。一方、溝部３０の鋸歯状反射面２２ｂ側の端部は開放されており、環状部２２の下面には溝部３０を挟んで対向する一対の傾斜面２２ｃが形成されている。これら傾斜面２２ｃも出光面２２ａに向かって傾斜しており、光源２１から出射されて溝部３０の下端両側に向かう光が傾斜面２２ｃで反射して出光面２２ａから出射するようになっている。このように、光源２１から四方へ出射される光のうち、前方側へ出射されて溝部３０の方向へ向かう光の一部が傾斜面３０ｃと傾斜面２２ｃによって出光面２２ａへ導かれるため、溝部３０の存在によって懸念される出光面２２ａの局部的な輝度低下は発生せず、出光面２２ａを全周に亘って均一な光量で照光することができる。

図６には光源２１から出射された光のうち、環状部２２の曲進光路に左回り方向（反時計回り方向）に入射する光の進路が矢印で示してある。同図に示すように、光源２１から外側集光レンズ部２７に入射された光は、該レンズ部２７で屈折して第１の反射面２９ａへ向かった後、第１の反射面２９ａで反射して環状部２２の内部に向かって進む。また、光源２１から内側集光レンズ部２８に入射された光は、該レンズ部２８で屈折して環状部２２の方向へ向かった後、その一部が第２の反射面２９ｂで反射して環状部２２の内部に向かって進む。すなわち、光源２１から入光部２３の内壁面（外側集光レンズ部２７や内側集光レンズ部２８）に入射した光がそのまま入光部２３の外壁面を透過することはなく、入光部２３の外壁面での漏光が反射部２９（第１および第２の反射面２９ａ，２９ｂ）によって防止されている。さらに、光源２１から空洞２４の前方（環状部２２の中心方向）に入射された光は、溝部３０の斜面３０ｂで反射して環状部２２の内部に向かって進む。なお、光源２１から空洞２４の後方側へ出射された光は、再帰反射部２６の外壁面に形成された外向き突条部２６ａで反射して環状部２２へ向かう再帰光となり、この再帰光も外側集光レンズ部２７や内側集光レンズ部２８に入射されて上記と同様の進路をとる。

このようにして環状部２２の内部に導かれた光源２１の出射光は、環状部２２の内壁面での反射を繰り返しながら左回りに曲進し、その一部が鋸歯状反射面２２ｂで反射して出光面２２ａから出射する。その際、環状部２２は入光部２３から離れるほど板厚が薄く形成されているため、環状部２２の出光面２２ａから出射される照明光の輝度を全周に亘ってほぼ均一に設定することが可能となる。しかも、前述したように、光源２１の前方へ出射された光の一部が傾斜面３０ｃによって溝部３０の真上の出光面２２ａから出射すると共に、傾斜面２２ｃによって溝部３０の上部近傍の出光面２２ａから出射するため、溝部３０の存在によって懸念される出光面２２ａの局部的な輝度低下は発生せず、出光面２２ａを全周に亘って均一な光量で照光することができる。なお、図示省略されているが、環状部２２の曲進光路に右回り方向（時計回り方向）に入射する光の進路も同様である。

上記の如く構成された面発光装置は、例えば回転操作型電気部品の図示せぬ銘板の背面側に導光体２０の環状部２２を配置させると共に、回路基板２５上の光源２１を空洞２４内に配置させた状態で組み込まれるため、銘板の照光領域である表示部を環状部２２の出光面２２ａから出射される照明光によって照光させることができる。従来例において説明したように、この銘板は図示せぬ回転つまみの周囲に配置されており、銘板の円周方向に沿って設けられた表示部と回転つまみに設けられた位置マークとの相対位置を見ることによって、回転つまみの回転操作位置が視認できるようになっている。また、この回転つまみが取り付けられた図示せぬ回動軸が導光体２０の環状部２２に遊挿され、この回動軸を回転つまみを介して回転操作することにより、回路基板２５上の図示せぬロータリエンコーダが回転駆動されるようになっている。

このように本実施形態例に係る面発光装置では、環状部２２の内周面にその周方向を最大幅としてＶ字状に収束する溝部３０が形成されており、この溝部３０の頂点（谷部３０ａ）と環状部２２の中心を結ぶ直線Ｐの延長線上に光源２１が配置されているので、光源２１から出射して環状部２２の中心方向に向かう光は溝部３０の斜面３０ｂで反射されて環状部２２の内部へと向かうことになる。これにより環状部２２の内周面を透過して中心方向に向かう漏光がなくなり、その分だけ光源２１の利用効率を高めることができる。

また、溝部３０の出光面２２ａ側における端部を閉塞し、この閉塞部分に出光面２２ａに向かって傾斜する傾斜面３０ｃが形成されているので、光源２１から環状部２２の中心方向に向かう光の一部が、溝部３０の真上に形成された傾斜面３０ｃで反射して出光面２２ａ側へと導かれる。その結果、溝部３０の存在によって懸念される出光面２２ａの局部的な輝度低下が抑制され、溝部３０の形成部位を含めて出光面２２ａを全周に亘って均一な光量で照光することができる。しかも、環状部２２の鋸歯状反射面２２ｂ側には溝部３０を挟んで対向する一対の傾斜面２２ｃが形成されており、これら傾斜面２２ｃも出光面２２ａに向かって傾斜しているので、光源２１から環状部２２の中心方向に向かう光の一部が、傾斜面２２ｃで反射して溝部３０側方の出光面２２ａへと導かれる。したがって、前述した傾斜面３０ｃによる溝部３０の真上の照光動作と相俟って、溝部３０に対応する部位における出光面２２ａの局部的な輝度低下が効果的に抑制され、出光面２２ａを全周に亘って均一な光量で照光することができる。

さらに、環状部２２の外周面から突出する入光部２３の中央に空洞２４を形成し、この空洞２４内に配置した光源２１から入光部２３の内壁面に向けて光を入射するようにしたので、入光部２３の環状部２２からの突出量を抑えて導光体２０全体を径方向に小型化することができると共に、光源２１から入光部２３の内壁面へ入射した光の多くを照明光として利用することができ、この点からも光源２１の利用効率を高めることができる。

本発明の実施形態例に係る面発光装置に備えられる導光体の斜視図である。該導光体を裏面側から見た斜視図である。該面発光装置の使用状態を示す断面図である。該導光体の入光部の横断面図である。該導光体の入光部の縦断面図である。光源から出射された光の進路を平面的に示す説明図である。従来の面発光装置が適用された回転操作型電気部品の断面図である。該回転操作型電気部品の平面図である。該面発光装置に備えられる導光体の斜視図である。

符号の説明

２０導光体
２１光源
２２環状部
２２ａ出光面
２２ｂ鋸歯状反射面
２２ｃ傾斜面
２３入光部
２４空洞
２５回路基板
３０溝部
３０ａ谷部
３０ｂ斜面
３０ｃ傾斜面
Ｐ直線

Claims

環状部および該環状部の外周面に突出形成された入光部を有する導光体と、前記入光部に向けて光を出射する光源とを備え、前記環状部の相対向する両端面の一方が出光面で他方が反射面となっている面発光装置であって、
前記環状部の内周面にその周方向を両端として外側へＶ字状に収束する溝部を形成し、この溝部の頂点と前記環状部の中心を結ぶ直線の延長線上に前記光源を配置すると共に、前記溝部の前記出光面側の端面が閉塞されており、この閉塞部分に前記出光面に向かって傾斜する傾斜面を形成したことを特徴とする面発光装置。
請求項１の記載において、前記入光部の略中央に空洞が形成されており、この空洞の内部に前記光源を配置したことを特徴とする面発光装置。