JPH07101182B2 - 計器装置における照明構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば車両や船舶の
計器照明に適用される樹脂製透明基体を利用した計器装
置における照明構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の樹脂製透明基体を利用した照明
構造としてたとえば車両用計器の前面側からの導光体に
よる照射照明構造があり、被照明体への均等な照明を目
的とした光拡散構造が提案されている。また、透過式文
字板や警報表示板のように透明基体からなる平板状の表
示板の背後に光源を配置し、これの表示面や透過表示部
を均等な明るさにて照明して発光表示するための均一化
処理構造が提案されている。

【０００３】前記の導光体照明構造において、たとえば
特公昭５７−３４，８９２号公報にて提案される光拡散
構造は、計器の文字板前面を照明する導光体の照射面を
梨地状とすることで、一端に配置した照明ランプの直進
光を拡散照射するものであり、また実開昭６２−１０
８，８１３号公報に開示される光拡散構造はやはり文字
板前面を照明する導光体の照射面を角度的に異ならせた
多面状とすることで拡散照射するものであって、いずれ
も導光体の照射端部あるいは反射部を特殊加工して広い
照明対象への均等な照明を行えるようにしている。

【０００４】また、このような導光体によって光を導光
し、その照射部からの照明光により照明対象を均等照明
することをねらいとした他の光拡散構造としては、その
透明基体内に光散乱物質（微粒子）を分散混入して内部
での光散乱効果によって照射光を拡散させるものがあ
る。

【０００５】このような光拡散構造は、導光体を成形す
る際その樹脂内に光散乱物質を混入することで容易に得
られるため、たとえば特開昭６１−２８８，３０３号公
報にて開示されるような多数の気泡を光散乱物質として
混入したり、あるいは特開平２−３０９，３９２号公報
のように液体や固体の微粒子を分散混入する構造が一般
的である。

【０００６】また、透過式文字板や警報表示板のような
樹脂製透明基体からなる平板状の表示板ハウジング開口
部に配設し、この表示板背後に配置した光源での照明に
よって発光表示を行う場合、表示面全体や表示部の透過
照明による明るさが光源からの距離によって異なってく
るため、たとえば特公昭５３−２，０６５号のごとく透
明基板の裏面に網点等の光調節模様を印刷し、表示部の
透過する明るさを均一化する構造や、透明基板裏面に白
色やスモーク印刷を施し、透過光を拡散させて表示面の
明るさの均一化を図る構造が提案されている。また一つ
には、表示板内部に光散乱微粒子を混入して内部散乱さ
せる構造も考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、導光体によ
る導光照明において、この導光体の照射部に梨地状等の
特殊加工を施す構造では、導光体を樹脂成形する際に金
型成形面に梨地加工を施しこれにより光拡散梨地面を形
成するため、その生産量が多くなると微細加工した梨地
成形面が削れてきて求める拡散照射性能を有する導光体
を得られなくなり新たな金型を用意しなければならな
い。

【０００８】また、このような導光体構造では、照射部
の特殊加工による形成方式であるため、照明対象物の広
さや照射部からの距離に応じた適正なる光拡散照明効果
を得るに設計段階での見極めができず、試作品による繰
り返しの手直しが必要となり、照明目的毎にそうした作
業を行わねばならないという不具合がある。

【０００９】一方、内部に光散乱物質を分散混入させた
導光体構造では、導光体の照射部への特殊加工が必要な
く金型の交換といった問題はほとんどなくなり、また導
光体内部の光散乱物質により、導入した光線が内部散乱
するため、光源からの入射光は内部散乱しながら他端の
照射部からの拡散光として照射可能となる。

【００１０】しかしながら、内部散乱した光線の多く
が、導光体の側面から逃げてしまうため、光源を配置す
る入光端部側から他端の照射部への導光量がきわめて少
なくなり、本来の照明目的に適さない。すなわち、この
ような導光体を構成する透明基体内に分散混入される散
乱微粒子は、従来、アルミナ、タルクのような金属など
の無機物微細結晶や細粉あるいはファイバー細粉などが
用いられており、これら微粒子は多くの場合不透明のた
め、図４に示すように微粒子Ａを透過する光はほとんど
なく、その大部分が表面で散乱し、結局前述のように光
の進行方向に散乱されるものは少なくほとんどが側面へ
逃げてしまうものであった。

【００１１】このため、前述した導光体を構成するこの
種の透明基板は、特開昭６１−２８８，３０３号や特開
平２−３０９，３９２号のように逆にこうした側面照射
を利用しての面発光体として用いられ、入光端から他端
部への散乱導光としてはそのままの構造では使用されな
い。また、透明基体内に光屈折率の異なるガラスビーズ
（散乱微粒子）を混入して入射光を内部散乱する構成と
して特開平２−２２１，９２４号があげられるが、やは
り微粒子の混入量を増減しての前記従来例と同様の端部
入射による側面拡散での面発光構造となっている。

【００１２】ただ、このような内部光散乱物質による拡
散効果を利用し、入光端から他端部への散乱導光をなす
には、透明基体の側面を遮光皮膜や反射皮膜層で覆って
やれば、側面からの光の逃げを防ぐことができ、照射端
部からの拡散照射光の光量を確保することができる。

【００１３】しかるに、このような透明基体側面への皮
膜層の形成は、透明基体の形状が複雑になると困難であ
り、透明基体の成形後に特殊な皮膜形成工程が必要とな
るため、製作が容易でないという問題を有する。

【００１４】また、樹脂製透明基体からなる平板状の表
示板の背後からの透過照明においては、光調整印刷層に
よる光吸収や光散乱微粒子による異方向への反射によ
り、光源側から表示面側への光透過率が著しく低下して
しまい、光量減衰によって表示面や表示部の明るさが充
分に得られず、光源を光度の高いものにしなければなら
ず、発熱によるハウジング等の熱変形を生ずるという問
題がある。

【００１５】そこで、本発明は、前述した導光体や表示
板を構成する透明基体内に分散混入する光散乱微粒子を
工夫し、透明基体内への一端部側からの入射光を内部散
乱しながら他端側の照射部まで大きく光量を減らすこと
なく導光して良好な拡散照明光を得ることができ、ある
いは平板状の表示板背後からの透過照明も光減衰を少な
くして均一化照明できる照明構造を提案するものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る計器装置に
おける照明構造は、樹脂製透明基体内にこの基体よりも
光屈折率の大きい透光性材料からなる球状の光散乱微粒
子を分散混入して細長状の導光板や平板状の表示板を構
成し、その一端あるいは一平面側に光源を配置し、他端
あるいは他面側にて散乱照明するべく他端側を照射部あ
るいは他面側を発光表示面として形成するとともに、こ
の照射部からの拡散照明光によって照明される表示器と
ともにハウジング内に収納したことを特徴とするもので
あり、さらに平板状表示板の背後に光源を配置し、表面
側を発光表示面としてハウジング内に収納したことを特
徴とするものである。

【００１７】

【作用】導光板の一端側から入光した光線は、この導光
体内部に分散混入した光屈折率の大きい透光性材料から
なる球状の光散乱微粒子による内部透過と屈折によって
散乱されるとともに、他端側の照射部まで良好に導光さ
れ、照射部からの拡散照明光によって表示器表面が明る
く照明される。また、平板状の表示板背後からの照明光
は、内部の光散乱微粒子による内部透過と屈折によって
散乱され発光表示面が均一化照明される。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明に係る計器装置における照明
機構を構成する導光体構造を示すもので、光透過性の良
好なアクリル系樹脂材料，スチレン系樹脂材料あるいは
ポリカーボネイト系樹脂材料のごとき樹脂製透明基体
（導光体）１は、棒状の細長い形状に成形されており、
その内部には光を透過屈折散乱する物質としての本発明
の特徴的要素である基板１よりも光屈折率が大きい透光
性材料からなる球状の光散乱微粒子２を分散混入してい
る。

【００１９】なお、このような光散乱微粒子としては、
基体１より光屈折率が大きく、好ましくは０．０１〜
０．１５大きいものであれば特にその微粒子物質に制限
はないが、たとえばスチレン，ビニルトルエン，α−メ
チルスチレン，ハロゲン化スチレン等のフェニル基含有
ビニル系樹脂の（共）重合体およびその架橋体、もしく
はフェニル（メタ）アクリレート，ベンジル（メタ）ア
クリレート等のフェニル基含有（メタ）アクリレート系
樹脂の（共）重合体およびその架橋体等があげられる。

【００２０】前記透明基体（導光体）１の一端側を入光
部として光源ランプ３が配設され、他端部を照射部４と
して平面形成しており、光源ランプ３からの入射光Ｌ
は、内部に分散混入した光散乱微粒子２によって散乱さ
れ、他端の照射部４まで導光される。

【００２１】この場合、光散乱微粒子２として、透明基
体（導光体）１より光屈折率の大きい透光性材料からな
る球状の散乱物質を用いているため、入射光の散乱効果
は光の進行方向に向けての散乱がきわめて大きく、実験
的には入射光量に対して照射部４から照射される拡散光
はその照射面から大きく均等に拡がり、照明対象物を良
好に照明できることが判った。

【００２２】すなわち、図２に示すように、光散乱微粒
子２がその混入される透明基体（導光体）１より光屈折
率の大きい透明材料からなる球状として形成されている
ため、光源ランプ３からの入射光線Ｌは、光散乱微粒子
２の球中心を通る光線Ｌ１についてはそのまま直進透過
し、中心近傍を通る光線Ｌ２は若干屈折して方向を変え
ることで光の進行方向に対して良好に散乱される。

【００２３】また、光散乱微粒子２の球中心を大きくは
ずれた光線Ｌ３は、その屈折角によって大きな散乱を生
ずるものの、その散乱する量は従来に比して大幅に少な
くすることができ、かつこのような散乱光Ｌ３はその一
部で後続する他の光散乱微粒子２によって図２に示すよ
うな光進行方向への再屈折透過がなされることとなり、
側面への逃げ光をより効果的に抑えて照射面側への良好
な散乱導光が可能となるものである。

【００２４】従って、このような光散乱微粒子２による
特有の散乱方向制御特性により透明基体１の側面からの
散乱光の逃げを大きくすることなく、効果的に照射部４
側まで散乱導光できるものである。なお、実験的には透
明基体（導光体）１の材料にアクリル樹脂を用い、この
内部に分散混入する球状の光散乱微粒子２としてアクリ
ル材料の屈折率（１．４９）よりもその光屈折率が大き
い（１．５〜１．６の範囲が実用上大変良好であった）
透光性材料を選び、直径約１０ミクロン程度の透明球体
を使った結果、きわめて良好な散乱導光効果が得られ
た。この光散乱微粒子２の光屈折率は、これが大きすぎ
るとプリズム反射的となって逆に入射側へ戻ってしまう
ため、屈折透過が良好になされる程度に設定することが
必要である。

【００２５】図３は、本発明の計器装置における照明機
構を構成する表示板として、光散乱微粒子２を分散混入
した透明基体１を平板状に形成し、光源ランプ３をその
一平面側に配置するとともに、この平板状透明基体（表
示板）１の他面を光散乱照射面（発光表示面）としたも
のである。こうした構成によれば、平板状透明基体（表
示板）１の光散乱照射面を発光表示面とすることで、光
源３からの放射照明光は内部の光散乱微粒子２によって
屈折透過され、特殊な表面加工や印刷等を施さなくとも
比較的均一な発光表示が得られる。

【００２６】たとえば、平板状透明基体（表示板）１の
表示面に文字や図柄等をマスキング印刷し、その表示部
を光源ランプ３によって透過照明する場合も、各透過表
示部が均一化照明されてムラのない表示が可能となる。
また、警報等の発色照明表示を行う場合でも、表示面に
任意の着色透過印刷層を施し、あるいは光散乱微粒子２
を着色材にて形成することで、比較的均一な着色照明表
示を行うことができる。

【００２７】特に、光散乱微粒子２そのものの着色材効
果によって、光透過率を大きく損なうことなく明るい着
色照明表示が可能となり、前述した表示部のマスキング
形成と併用しての表示とともに種々の透過照明表示板に
利用できる。

【００２８】図４は、図１に示した透明基体（導光体）
１を細長平板状に形成して照明用導光板１ａを構成し、
その端部に反射傾斜面を有して照射部４の照射角を変え
たものを用いることにより、本発明を具体化した計器装
置としての前面からの照明構造を示したものである。ま
た、計器文字板Ａや警報表示板Ｂを、やはり図１に示し
た透明基体１を平板状の図３のごとく形成した表示板１
ｂとして構成したものである。図において、導光板１ａ
は、その内部に図２にて示したと同様の散乱方向制御特
性を有する透明球状の光散乱微粒子２を分散混入してお
り、一部で屈曲した光路形状を有してその端部に反射傾
斜面５を設け、この反射傾斜面５の対向下面端部側に照
射部４を形成している。

【００２９】前記導光板１ａは、表示器としての計器６
を収納したハウジング７の上方側壁内側に沿って取付け
られ、その一端部に面して、ハウジング７の裏面に設け
たプリント板８の電圧供給路に接続された光源ランプ３
が配設されて、計器６の前面からの照明をなすよう構成
されている。

【００３０】また導光板１ａの照射部４は、計器６の周
辺を隠す見返し板９の開口部に臨ませて配設され、光源
ランプ３からの照明光は、導光板１ａ内を図２に示した
ような散乱効果によって光の進行方向に対して良好に散
乱導光して他端側に導かれ、反射傾斜面５にて反射さ
れ、照射部４から計器６の前面側に拡散照射される。

【００３１】従って、計器６は照射部４から拡散照射さ
れた散乱照明光によってその全体を均等な明るさで照明
され、良好な視認が可能となるだけでなく、導光板１ａ
内に着色微粒子を分散混入することで、任意の着色光に
よる照明も可能となる。

【００３２】また、本発明の計器装置に用いる導光板１
ａ内に分散混入する光散乱微粒子２そのものを着色材料
とすることにより、光散乱微粒子２を屈折透過した光線
Ｌは良好に着色され、別途着色微粒子を混入することに
よる光散乱の乱れもなく光の進行方向への良好なる着色
散乱が可能となり、図４に示すような計器の着色照明に
も優れた着色照明効果を発揮できるものである。

【００３３】このように、導光板１ａ内に分散混入する
光散乱微粒子２として前述した特徴を有する球状微粒子
を用いることで、内部での光の進行方向に対する光散乱
が効果的になされ、従って導光板１ａの他端側の照射部
４まで大きな光減衰なく良好に導光されるものである。
なお、導光板１ａはその側面に何らの表面処理を施すこ
となく、成形時の状態にて良好なる光散乱導光効果を得
られるものであるが、光源ランプ３の光量が小さくより
その全面的利用をなす場合は、側面に遮光皮膜や反射皮
膜層を施せばよい。

【００３３】また図４において、文字板Ａは平板状の透
明基体１の表示面に、文字、数字や目盛等の表示部１０
を除いて遮光層１１を印刷した表示板１ｂとして構成さ
れ、背後に配設した光源ランプ１２による透過照明によ
って前記表示部１０を発光表示するようにしている。こ
の場合も、文字板Ａの透明基板１内部における図２に示
したような光散乱微粒子２による透過屈折作用によって
表示部１０への透過光を良好に散乱することができ、文
字板Ａの全表示部１０の明るさを比較的均一にすること
がきる。

【００３４】特に、文字板Ａが薄く形成される場合、従
来の網点印刷が透けて見えるといった不具合もなくな
り、さらに分散混入する光散乱微粒子２を着色材とする
ことで、たとえば表示部１０に白色印刷をし昼間は白色
文字として表示させ、夜間照明時には着色透過による着
色表示に変化させることができ、専用の着色裏面印刷に
よる夜間着色照明のような光減衰に対しても良好な明る
さを得られるものである。

【００３５】また、図４の警報表示板Ｂ（表示板１ｂ）
についても、背後の光源ランプ１３の点灯による表示面
全体の均一照明が可能となり、その警報色も任意に選択
することができ、内部に分散混入した光散乱微粒子２の
散乱効果によって透明基板１裏面への拡散印刷層を施す
ことによる光減衰もなく、明るい照明表示が可能とな
る。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明になる計器装置にお
ける照明構造によれば、光源からの入射光を内部散乱に
よって効率的に他端側へ散乱導光し、照射部からの拡散
照明光を得ることができるため、透明基体からなる導光
体の照射部や反射部に梨地状等の特殊加工を施す必要が
なく、微細な特殊加工面を得るための型摩耗による金型
交換をなくすことができ、かつ照明目的に合わせた特殊
加工面形成の試行錯誤の繰り返しもなく、分散混入する
光散乱微粒子の量等による散乱データの蓄積によって目
的に応じた容易な設定が可能となる。また均一化照明を
目的とした光調整印刷層による光減衰もなく光透過率を
高めての明るい照明表示な表示板の構成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の計器装置に用いる透明基体からなる導
光体の実施例を示す構造図。

【図２】本発明の計器装置の導光体に用いる透明基体内
部に分散混入する光散乱微粒子の光散乱説明図。

【図３】本発明の計器装置に用いる平板状透明基体から
なる表示板の実施例を示す構造図。

【図４】本発明の計器装置における照明構造の実施例を
示す断面図。

【図５】従来の光散乱微粒子による光散乱説明図。

【符号の説明】

１ 透明基体 ２ 光散乱微粒子 ３，１２，１３ 光源 ４ 照射部 ５ 反射傾斜面 ６ 表示装置としての計器 ７ ハウジング １０ 表示部 １ａ 導光体 Ａ（１ｂ） 計器用文字板 Ｂ（１ｂ） 警報表示板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島影 昌弘 新潟県長岡市東蔵王２丁目２番34号 日本 精機株式会社内 審査官 中島 次一

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂製透明基体内部にこの基体よりも光
   屈折率の大きい透光性材料からなる球状の光散乱微粒子
   を分散混入して構成した導光体をハウジング内の適宜箇
   所に配設するとともに、この導光体の一端側に光源を配
   置し、その他端側には前記光散乱微粒子によって散乱導
   光した照明光を外部に照射する照射部を設け、この照射
   部から照射される拡散照明光によって照明される計器等
   の表示器を前記ハウジング内に収納してなる計器装置に
   おける照明構造。
2. 【請求項２】 樹脂製透明基体内部にこの基体よりも光
   屈折率が大きい透光性材料からなる球状の光散乱微粒子
   を分散混入して構成した平板状の表示板を、ハウジング
   開口部の適宜箇所に配設するとともに、前記表示板の背
   後に光源を配置し、この表示板前面を発光表示面として
   構成したことを特徴とする計器装置における照明構造。
3. 【請求項３】 前記光散乱微粒子の光屈折率が、前記基
   体よりも０．０１〜０．１５大きいことを特徴とする請
   求項１および２に記載の計器装置における照明構造。
4. 【請求項４】 前記平板状の表示板の表示面に、数字や
   図柄等の表示部を除いて遮光層を形成したことを特徴と
   する請求項２に記載の計器装置における照明構造。