JP5230546B2 - 照明プリズムとこれを用いた自動車用計器 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用計器の文字板の背面後方に置かれたＬＥＤ光源からの光を文字板の裏側直近まで導光体で導いて文字板の文字・数字・記号・マーク・目盛（以下、「意匠」と言う）を背面から照明するようにしたその照明プリズムに関するもので、特に文字板の意匠を少ない数のＬＥＤでしかも均一に照明できる照明プリズムとそれを用いた自動車用計器に関する。

〈自動車用計器の文字板〉
図５は最近の自動車用計器を示すもので、図５（ａ）は自動車用計器の平面図、（ｂ）は文字板を取り外した自動車用計器のＬＥＤ光源の配置状態を示す平面図である。図５（ａ）から判るように、文字板５０には「シートベルト未装着」とか「タイヤ空気圧不足」と言った点線で囲った警告エリア５０Ｅにある警告用マークと、数字１、２，３，４，５，６，７，８と各目盛といった指示表示エリアとに分かれている。

〈２つの照明系統〉
警告エリア５０Ｅの各マークは、それぞれ表示が必要なときに照明させるものであるから、各マークを個別に照明するためそれぞれに固有の光源が裏側に配設されている。また、それぞれの光源を点灯させるためのランプケースと回路が配設されている。
これに対して、指示表示エリアの照明はすべての指示表示用意匠を同時に表示させればよいのであるから、原理的には１個の光源でよい。ところが、実際には 光源は１個では済まなくて、従来は、図５（ｂ）に示すように、９個ものＬＥＤ光源が文字板の裏側の計器底部５０Ｂに配設されている。

〈指示表示用意匠照明用の光源が多数必要な理由〉
すべての指示表示用意匠を１個の光源で照明するためにはその光源を文字板の中央に設ければよいのであるが、実際には上記のように文字板中央に警告エリア５０Ｅの各マーク照明用の光源とそのためのランプケースと回路があるので、それが不可能となっている。
したがって、中央に警告エリア５０Ｅがあるという制約の下で、各指示表示用意匠を輝度ムラを無く均一に発光させるためには、指示表示用意匠の直下に光源を配置するしかなく、したがって多数の光源が必要であった。かかる理由から、指示表示用意匠エリアの照明には図５（ｂ）のＬＥＤ光源の配置状態のように、９個のＬＥＤ光源が設けられていたのである。

〈導光板を使った指示表示用意匠照明の先行文献〉
そこで、文字板の指示表示用意匠を照明するための光源を増やさなくてもすべての指示表示用意匠を輝度ムラを無く均一に照明するには、導光板を使用すればよいことに本出願人は気がついた。
そこで、本出願人は文字板の指示表示用意匠を導光板を使って照明する技術を検索したところいくつかの公報がヒットした（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２００４−３５４０７２号公報 特開２００６−０９８１６１号公報 特開２００８−２６１７１７号公報

〈特許文献１の導光板〉
特許文献１記載の導光板は、反射部での減衰が大きかった欠点を反射部の形状を工夫することで解決する発明であるが、上記のような課題、すなわち、文字板の指示表示用意匠を照明するための光源を増やさなくても、すべての意匠を輝度ムラが無く均一に照明する導光板ではなかった。

〈特許文献２の導光板〉
特許文献２記載の導光板は、ＬＥＤに近い部位の明るさと遠い部位の明るさに差があった欠点を光の進行方向を規制する規制溝を設けることで解決する発明であるが、上記のような課題、すなわち、文字板の指示表示用意匠を照明するための光源を増やさなくても、すべての意匠を輝度ムラが無く均一に照明する導光板ではなかった。

〈特許文献３の導光板〉
特許文献３記載の導光板は、光源からの光を導光体に多く取り込むためには容量や重量が増大せざると得なかったという欠点を第１反射部とこの第１反射部で反射された光を出光部へ反射する第２反射部を設けることで解決する発明であるが、上記のような課題、すなわち、文字板の指示表示用意匠を照明するための光源を増やさなくても、すべての意匠を輝度ムラが無く均一に照明する導光板ではなかった。

そこで、本発明は、上記欠点を解決するためになされたもので、文字板の指示表示用意匠を照明するための光源を警告エリアに設けなくても、しかも光源の数を増やさなくても、すべての意匠を輝度ムラが無く均一に照明する照明プリズムを提供することを目的としている。

上記の欠点を解決するため、照明プリズムの第１発明は、文字板の周辺に配設された意匠を前記文字板の裏側に近接配置されて前記文字板の複数の意匠をまとめて照射する環状導光部と、前記文字板の前記意匠のある部位の下方に位置する光源からの光を前記環状導光部に導く脚状導光部とから成る照明プリズムであって、前記脚状導光部が、光源からの光を略垂直方向に受光する受光部と、前記環状導光部へ略水平方向に出光する出光部と、前記受光部と前記出光部との間を連絡する略９０度湾曲した連絡導光部とから成り、かつ、前記脚状導光部が２個で１対を構成し、しかもこれら２個の脚状導光部の各連絡導光部の湾曲凸部が互いに背中合わせになるように配置して成ることを特徴としている。

第２発明は、第１発明の照明プリズムにおいて、前記１対の脚状導光部を複数対設けたことを特徴としている。

自動車用計器の第３発明は、周辺に意匠が配設された文字板と、前記文字板の前記意匠のある部位の下方に位置する光源と、前記光源からの光を前記文字板の意匠まで導光する導光手段とを備えた自動車用計器において、前記導光手段として第２発明の照射プリズムを用いたことを特徴としている。

第４発明は、第３発明の自動車用計器において、１対を構成する前記脚状導光部の２つの受光部の共通の光源が１個のＬＥＤで構成されることを特徴としている。

第５発明は、第４発明の自動車用計器において、１対を構成する前記脚状導光部を複数対設け、前記各複数対の脚状導光部の２つの受光部の共通の光源が異なる発光色のＬＥＤで構成されることを特徴としている。

第６発明は、第３発明の自動車用計器において、１対を構成する前記脚状導光部の２つの受光部がそれぞれ別のＬＥＤを備え、かつ２つのＬＥＤの発光色が互いに異なることを特徴としている。

第１発明によれば、光源からの光を略垂直方向に受光し環状導光部へ略水平方向に出光するために受光部と出光部との間を９０度に湾曲した連絡導光部を有することで、光源の数を増やさなくても、すべての意匠を輝度ムラが無く均一に照明することができるようになり、しかも、脚状導光部が２個で１対を構成し、かつ、２個の脚状導光部の各連絡導光部の湾曲面がその凸部を互いに背中合わせになるように配置して成ることで、光源の数を増やさなくても、すべての意匠をより輝度ムラが無くより均一照明することができるようになる。

第２発明によれば、１対の脚状導光部を複数対設けることで、光源の数を増やさなくても、すべての意匠をより輝度ムラが無くより均一に、かつより明るく照明することができるようになる。

自動車用計器の第３発明によれば、光源からの光を文字板の指示表示用意匠まで導光する導光手段として第２発明の照射プリズムを用いたので、光源の数を増やさなくても、すべての意匠をより輝度ムラが無くより均一に、かつより明るく照明することができる自動車用計器が得られるようになる。

第４発明によれば、１対を構成する脚状導光部の２つの受光部の共通の光源が１個のＬＥＤで構成されるので、僅かなエネルギーで明るい照明ができるようになる。

第５発明によれば、各複数対の脚状導光部の２つの受光部の共通の光源が異なる発光色のＬＥＤで構成されることで、簡単な構成で多彩色の文字板表示ができるようになる。

第６発明によれば、１対を構成する脚状導光部の２つの受光部がそれぞれ別のＬＥＤを備え、かつ２つのＬＥＤの発光色が互いに異なるようにするので、通常表示と警告表示などの使い分けができるようになる。

図１は本発明の実施例１に係る照明プリズムを使用した自動車用計器の文字板で、（ａ）は平面図、（ｂ）は自動車用計器から文字板を取り外したときの本発明に係る照明プリズムの配置状態を示す平面図。（ｃ）は、さらに本発明に係る照明プリズムを取り外したときのＬＥＤ光源の配置状態を示す平面図である。 図２は本発明に係る照明プリズム２０を説明する図で、（ａ）はやや下から見上げた正面図で、（ｂ）は斜視図である。 図３は本発明に係る照明プリズム２０を用いた自動車用計器１００を示す三面図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図、（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面矢視図である。 図４は本発明の実施例２に係る照明プリズムを示す縦断面図である。 図５は警告エリアを設けた自動車用計器を示す図で、図５（ａ）は平面図、（ｂ）は自動車用計器から文字板を取り外したときのＬＥＤ光源の配置状態を示す平面図である。

以下、文字板の指示表示用意匠を照明するための光源を警告エリアに設けなくても、しかも光源の数を増やさなくても、すべての意匠を輝度ムラが無く均一に照明することのできる本発明の照明プリズムについて、図面に基づいて説明する。

〈本発明によれば３個のＬＥＤで済む〉
図１は本発明の実施例１に係る照明プリズムを使用した自動車用計器の文字板で、（ａ）は平面図、（ｂ）は自動車用計器から文字板を取り外したときの本発明に係る照明プリズムの配置状態を示す平面図、（ｃ）はさらに、その照明プリズムを取り外したときのＬＥＤ光源の配置状態を示す平面図である。
図１（ａ）において、自動車用計器１００には文字板１０が嵌め込まれており、その文字板１０の中央部位には点線で示す警告エリア１０Ｅの中に多数の意匠が表示されている。文字板１０のこの警告エリア１０Ｅの裏側には各意匠を照明するための光源がそれぞれ配設されていて、それぞれの光源を表示させるためのランプケースと回路が配設されているので、この警告エリア１０Ｅの内側に文字板の指示表示用意匠を照明するための光源は設けることができない。
自動車用計器１００から文字板１０を取り外すと、図１（ｂ）に示すように、警告エリア１０Ｅの範囲を空隙としてその周囲を囲むようにして形成された本発明による立体形状をした照明プリズム２０が設けられている。照明プリズム２０は環状導光部２０Ｃと、この環状導光部２０Ｃの側方３箇所からそれぞれ下方のＬＥＤ（図１（ｃ））へ向けて彎曲しながら延びる脚状導光部２０Ｌ１〜２０Ｌ３とから構成されている。
このような照明プリズム２０が設けられたことで光源としてのＬＥＤは図１（ｃ）に示すように３個で済むようになる。
以下に、３個のＬＥＤで済むようになる本発明の照明プリズム２０について説明する。

〈本発明に係る照明プリズム２０〉
図２は本発明に係る照明プリズム２０を説明する図で、（ａ）はやや下から見上げた正面図で、（ｂ）は斜視図である。図２から判るように、照明プリズム２０は文字板１０（図１（ａ））の外周部に沿って環状に延びる環状導光部２０Ｃと、この環状導光部２０Ｃの側方３箇所からそれぞれ下方のＬＥＤへ向けて彎曲しながら延びる脚状導光部２０Ｌ１〜２０Ｌ３（図２（ｂ））とから成り、各脚状導光部２０Ｌ１〜２０Ｌ３はそれぞれ同じ形状をしている。以下に、脚状導光部２０Ｌ１の形状を説明するが、他の脚状導光部２０Ｌ２および２０Ｌ３も同じ形状なので説明を省略する。

〈脚状導光部２０Ｌ１の形状〉
図２（ａ）において、脚状導光部２０Ｌ１は、ＬＥＤ光源からの光を略垂直方向に受光する受光部Ｅ１１と上方の環状導光部２０Ｃへ略水平方向に出光する出光部Ｄ１１とこれら受光部Ｅ１１および出光部Ｄ１１との間を連絡する略９０度湾曲した連絡導光部２０Ｌ１１と、同じくＬＥＤ光源からの光を略垂直方向に受光する受光部Ｅ１２と上方の環状導光部２０Ｃへ略水平方向に出光する出光部Ｄ１２とこれら受光部Ｅ１２および出光部Ｄ１２との間を連絡する略９０度湾曲した連絡導光部２０Ｌ１２とを備え、かつ、連絡導光部２０Ｌ１１の彎曲凸部と連絡導光部２０Ｌ１２の彎曲凸部とが互いに背中合わせとなるように配置されて成る。

〈脚状導光部２０Ｌ１の導光方向〉
脚状導光部２０Ｌ１の導光方向について、図２（ａ）に多数の矢印で示している。
これらの矢印の向きから判るように、脚状導光部２０Ｌ１の一方の脚状導光部２０Ｌ１１はＬＥＤからの光を下方受光部Ｅ１１から採り入れ、連絡導光部２０Ｌ１１の中を全反射しながら上方へ進み、出光部Ｄ１１から環状導光部２０Ｃの中へ入って全周に進む。
もう一方の脚状導光部２０Ｌ１２も同様で、ＬＥＤの光を受光部Ｅ１２から採り入れ、連絡導光部２０Ｌ１２の中を全反射しながら上方へ進み、出光部Ｄ１２から環状導光部２０Ｃの中へ入って全周に進む。
また、ＬＥＤの光の一部は受光部Ｅ１１とＥ１２の隙間から漏れ出て、直接、環状導光部２０Ｃの中に入るようにもなる。
以上の説明から判るように、照明プリズム２０には脚状導光部が３個（２０Ｌ１〜２０Ｌ３）あり、各脚状導光部２０Ｌ１〜２０Ｌ３に１個のＬＥＤを配置しているので、照明プリズム２０には、図１（ｃ）に示すように全体でたった３個のＬＥＤで済ませている。
このように３個のＬＥＤしか用いていないにもかかわらず、本発明によれば、各ＬＥＤからの光が環状導光部２０Ｃの中へ有効に採り入れられ、環状導光部２０Ｃの中を導光し続けるので、数字０〜８、および各目盛などのすべてが明るくかつ均一に照明されるようになる。

〈照明プリズム２０を用いた自動車用計器１００〉
図３は本発明に係る照明プリズム２０を用いた自動車用計器１００を示す三面図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面矢視図である。
図３において、図３（ｂ）および（ｃ）の断面図で底面１０Ｂの上にＬＥＤ光源が設けられ、その直上に連絡導光部２０Ｌ１１の受光部Ｅ１１が置かれ、９０度湾曲して外側に向かい、上方先端の出光部Ｄ１１が環状導光部２０Ｃに一体となっている。一方の連絡導光部２０Ｌ１２も同様である。このように連絡導光部２０Ｌ１１と２０Ｌ１２と環状導光部２０Ｃとが一体となって構成された照明プリズム２０が文字板１０の下に近接配置されている。
照明プリズム２０は下方から支持部材１０Ｈで支持され、照明プリズム２０の上部周辺はスペーサ１０Ｓを介して周方向固定部材１０Ｋで固定されている。
図３（ａ）の指示表示エリアの数字０〜８および各目盛の裏側には、図３（ｂ）および（ｃ）のように照明プリズム２０の環状導光部２０Ｃが近接配置されているので、数字０〜８および各目盛のすべてが明るくかつ均一に照明されるようになり、文字板の指示表示用意匠を照明するための光源を警告エリアに設けなくても、光源の数を増やさなくても、わずか３個のＬＥＤだけですべての意匠を輝度ムラが無く均一に照明することができるようになる。

〈ＬＥＤの色〉
３個のＬＥＤを同じ発光色にすればすべての数字を同じ色で表示できることとなる。
しかしながら一方で、３個のＬＥＤをそれぞれＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の発光色のものにしてもよい。例えば、図１（ａ）において、数字１、４、７の下位にあるＬＥＤをそれぞれＲ・Ｇ・ＢのＬＥＤとすると、数字１、４、７はそれぞれ赤、緑、青の色で表示される。また、それぞれの中間に位置する数字２は赤がかった黄色、数字３は緑がかった黄色で表示されるし、数字５は緑がかったシアン、数字６は青がかったシアンで表示され、数字８は青がかったマゼンタ、数字０は赤がかったマゼンタで表示されるようになり、本発明によれば、たった３個のＬＥＤで彩色豊かな数字の表示板が得られることとなる。

〈実施例１との違い〉
図４は本発明の実施例２に係る照明プリズムを示す縦断面図である。
図４の照明プリズムが図３（ｂ）の照明プリズムと異なるのは、照明プリズム２０の各連絡導光部２０Ｌ１１、２０Ｌ１２の下方の各受光部Ｅ１１、Ｅ１２のそれぞれにＬＥＤが設けられていることと、受光部Ｅ１１と受光部Ｅ１２の間に仕切り板１３Ｔが底面１０Ｂから立設されている点である。

〈応用例〉
このような構成とすると、１対をなす２個のＬＥＤの発光色をそれぞれ同じ色にして、かつ、対をなすＬＥＤの色を上記のようにＲ・Ｇ・Ｂで構成すると上記と同じように彩色豊かな数字の表示板が得られるようになる。
また、全ての対をなす２個のＬＥＤのうちの一方をＧ光のＬＥＤとし、他方のＬＥＤをＲ光のＬＥＤとしておくと、自動車用計器が速度計の場合、設定された制限速度以下で走行している場合はすべてのＧ光のＬＥＤを点灯することで速度計の数字がすべて緑色で表示されるので運転者に安心感を与えるし、また、制限速度を超えた場合には、速度計の数字をすべて赤色で表示することにより、運転者に速度違反を明確に警告することができる。

以上のように、本発明の導光板によれば、文字板の意匠を照明するための光源を警告エリアに設けなくても、しかも光源の数を従来のように増やさなくても、すべての意匠を輝度ムラが無く均一に照明することができるし、また色彩を豊かに変えることも可能となる。

１００ 自動車用計器
１０ 文字板
１０Ｂ 底面
１０Ｅ 警告エリア
１０Ｈ 支持部材
１０Ｋ 周方向固定部材
１０Ｓ スペーサ
１０Ｔ 仕切り板
２０ 照明プリズム
２０Ｃ 環状導光部
２０Ｌ１〜２０Ｌ３ 脚状導光部
Ｄ１１、Ｄ２１ 出光部
Ｅ１１、Ｅ１２ 受光部
Ｌ１１、Ｌ１２ 連絡導光部

Claims (6)

1. 文字板の周辺に配設された意匠を前記文字板の裏側に近接配置されて前記文字板の複数の意匠をまとめて照射する環状導光部と、前記文字板の前記意匠のある部位の下方に位置する光源からの光を前記環状導光部に導く脚状導光部とから成る照明プリズムであって、
   前記脚状導光部が、光源からの光を略垂直方向に受光する受光部と、前記環状導光部へ略水平方向に出光する出光部と、前記受光部と前記出光部との間を連絡する略９０度湾曲した連絡導光部とから成り、かつ、前記脚状導光部が２個で１対を構成し、しかもこれら２個の脚状導光部の各連絡導光部の湾曲凸部が互いに背中合わせになるように配置して成ることを特徴とする照明プリズム。
2. 前記１対の脚状導光部を複数対設けたことを特徴とする請求項１記載の照射プリズム。
3. 周辺に意匠が配設された文字板と、前記文字板の前記意匠のある部位の下方に位置する光源と、前記光源からの光を前記文字板の意匠まで導光する導光手段とを備えた自動車用計器において、
   前記導光手段として請求項２記載の照射プリズムを用いたことを特徴とする自動車用計器。
4. １対を構成する前記脚状導光部の２つの受光部の共通の光源が１個のＬＥＤで構成されることを特徴とする請求項３記載の自動車用計器。
5. １対を構成する前記脚状導光部を複数対設けたものにおいて、前記各複数対の脚状導光部の２つの受光部の共通の光源が異なる発光色のＬＥＤで構成されることを特徴とする請求項４記載の自動車用計器。
6. １対を構成する前記脚状導光部の２つの受光部に対応する光源がそれぞれ別のＬＥＤを備え、かつ２つのＬＥＤの発光色が互いに異なることを特徴とする請求項３記載の自動車用計器。

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