JP2016055668A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト、簡易な構成で、意匠性を害することなく湾曲した自動車の内装材に配置することができ、且つ、輝度ムラが少なくかつ輝度分布の自由度が高く、繊細な輝度コントロールをおこなうことができる照明装置を提供する。
【解決手段】 光源２と、光源２から出射される光が入射される長尺の導光棒３と、導光棒３を収納するハウジング５と、導光棒３から出射される光を散乱させるレンズ４と、を有し、導光棒３は、可撓性を有し、かつ略直線状に形成され、特定方向に光を出射するための発光パターンが施された面を有し、ハウジング５とレンズ４とは内装材の形状に合わせて湾曲状に形成され、さらに導光棒３が、ハウジング５とレンズ４の間に挟持されることで湾曲状に撓んだ状態で内装材に配設されている照明装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車室内に配設される照明装置に関する。

従来から、一般に室内、例えば自動車室内の照明装置として、運転席と助手席の間の天井に設けられる乗員照射用の照明装置、車両の前後方向にわたって天井の縁部に沿って設けられる照明装置、および自動車のドア車内側、特に内張りパネルであるドアトリムに設けられる照明装置等が知られている。

自動車のドアトリムに設けられる照明装置の目的としては、ドアトリムに設けられたスイッチ類の視認性を高めることや、ドアトリムに設けられたポケット（収納部）内を照射することで、暗室における乗員の作業性を向上させることが挙げられる。これら照明装置の設置形態として、ドアトリムの表面や、ポケットの内部に光源および導光体を設け、乗員のスイッチ操作やドアの開閉に応じて点灯するものがある。

近年では前記暗室における乗員の作業性向上以外の目的として、意匠性を高めるためのイルミネーション目的の、ドアトリムに設置される照明装置が知られている。この場合、上述した照明装置とは目的が異なるため、任意の位置をスポット状に明るく照射するのではなく、ドアトリムを構成する部材の輪郭に沿って長尺状に光が照射されることが求められる。これを実現する一例として、ドアトリムを構成する部材（スイッチパネル）の裏面側に長手方向（車両の前後方向）に延びる樹脂製である長尺状の導光体を設け、透光性のレンズを介して不透光の部材間であるスイッチパネルとドアトリムとの隙間から光を漏らすことで、イルミネーション効果を得ている例が挙げられる。（例えば、特許文献１）

特開２０１３−１００１００号公報

ここで、ドアトリムは一般的に車両内側の意匠面が車両の内外方向や前後方向に湾曲した形状をしており、特許文献１の技術では、その形状に合わせて長尺状の導光体を配置するために、導光体として例えば光ファイバー等の柔軟なチューブ状のものを用いる必要がある。しかしこの種の導光体は、押出成形で作製されることから、その長手方向での輝度変化の自由度が低く、グラデーション発光のような繊細な輝度分布をコントロールするイルミネーションには適していない。またそのほかの技術として、意匠面に合わせた湾曲状の導光体を射出成形によって作製し、凹凸状の光学パターンを形成することで繊細な輝度コントロールを実現することも考えられる。しかしながらこの技術には、レーザードット加工のような輝度ムラの少ない微細な光学パターンを曲率のある面に形成出来ないという問題がある。

よって、本発明は、低コストかつ簡易な構成で、意匠性を害することなく、湾曲した自動車の内装材に配置することができ、しかも輝度ムラが少なくかつ輝度分布の自由度が高く、繊細な輝度コントロールをおこなうことができる照明装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明は、自動車の内装材に配設される照明装置であって、
光源と、前記光源から出射される光が入射される長尺の導光棒と、前記導光棒を収納するハウジングと、前記導光棒から出射される光を散乱させるレンズと、を有し、前記導光棒は、可撓性を有し、かつ略直線状に形成され、特定方向に光を出射するための発光パターンが施された面を有し、
前記ハウジングと前記レンズは内装材の形状に合わせて湾曲状に形成され、
さらに前記導光棒が、前記ハウジングと前記レンズの間に挟持されることで湾曲状に撓んだ状態で内装材に配設されている。

本発明に係る照明装置は、３次元のレーザードット加工といった特殊な加工や、導光棒の曲げ加工といった後加工を必要としない、低コストで簡易な構成である。すなわち、本発明に係る照明装置では、可撓性を有し、かつ曲線状ではない略直線状の導光棒にレーザードット等の発光パターンが施されることで、光ファイバーのような柔軟な導光棒に比べ、輝度ムラが少なくかつ輝度分布の自由度の高い発光を容易に実現でき、繊細な輝度コントロールをおこなうことができる。また、本発明に係る照明装置は、導光棒を湾曲した内装材に沿わせて配置するので、意匠性を損なわない。

前記導光棒と前記レンズとの第１当接部と、前記導光棒と前記ハウジングとの第２当接部とが、前記導光棒の長手方向に沿って千鳥状に配置されているのが好ましい。この構成により、導光棒にかかる応力を分散させつつ、導光棒を湾曲状態で挟持することが可能となり、応力集中によって引き起こされる点光りや光ムラといった異常発光を防ぐことができる。

上記のように、第１当接部と第２当接部とが前記導光棒の長手方向に沿って千鳥状に配置されている場合において、好ましくは、隣接する前記第１当接部の間における前記導光棒と前記レンズとの隙間、および、隣接する前記第２当接部の間における前記導光棒と前記ハウジングとの隙間は、それぞれ０ｍｍよりも大きく、かつ１ｍｍよりも小さい隙間である。これにより、導光棒を湾曲させた状態で、異常発光や導光棒のがたつきを防止することができ、各当接部での当接状態が確実に維持される。

前記導光棒は、平面と曲率をもった出射面とを有し、前記導光棒の断面形状が、略扇形状であり、前記平面に前記発光パターンが形成された構成であってもよい。この構成により、各面に所定の構成を施すことで指向性をもった特定方向への発光、繊細な輝度コントロールが可能となる。

前記導光棒からの出射光が、前記導光棒の長手方向において輝度分布が不均一なグラデーション発光であってもよい。

上記のグラデーション発光の輝度分布において、最大輝度の位置から輝度を減少させる勾配が、段階的に変化していても良い。これにより、視る者に対して、単なる光の減衰ではなく、グラデーションとして光の明暗を認識させやすくできる。

上記の、最大輝度の位置から輝度を減少させる勾配は、最大輝度の位置の勾配が一番大きく減少し、それ以降の勾配は、最大輝度の位置の勾配に比べて、緩やかに減少していてもよい。これにより、視る者に対して、さらにグラデーション発光を認識させやすくできる。

本発明の照明装置によれば、低コストかつ簡易な構成で、輝度ムラが少なくかつ輝度分布の自由度が高い繊細な輝度コントロールを実現することができるうえに、湾曲した内装材にも意匠性を害することなく容易に配置することができる。

（ａ）は本実施形態に係る照明装置を備えた内装部品（ドアトリム）の全体概要図、（ｂ）は（ａ）のＩ-Ｉ線断面図である。 （ａ）は照明装置の分解斜視図、（ｂ）は平面図である。 （ａ）は図１（ｂ）の照明装置付近の拡大断面図、（ｂ）は導光棒付近の拡大断面図である。 （ａ）は導光棒の光学パターンを示す模式図、（ｂ）はプリズムを有する導光棒の模式図である。 導光棒の固定、変形を示す平面図である。 固定状態の導光棒を示す部分拡大図である。 グラデーション発光の輝度分布を示すグラフである。 本実施形態に係る照明装置の実際の発光状態のイメージ図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は、照明装置１を備えた内装部品（ドアトリム）の車内側から見た全体概要図であり、図１（ｂ）は、（ａ）図のＩ-Ｉ線断面図である。図２（ａ）は、照明装置１の分解斜視図であり、図２（ｂ）は、照明装置１の分解平面図である。図３（ａ）は、図１（ｂ）の照明装置１付近を拡大した断面図であり、図３（ｂ）は、導光棒３付近を更に拡大した断面図である。図４（ａ）は、本実施形態の光学パターンを有する導光棒３の模式図であり、図４（ｂ）は、プリズムを有する導光棒の模式図である。図５は、導光棒３の固定、変形を示す平面図であり、図６は、固定状態で湾曲した導光棒３付近を示す部分拡大図である。図７は、グラデーション発光の輝度分布を示すグラフであり、図８は、本実施形態に係る照明装置の実際の発光状態のイメージ図である。各図中、ＦＲは前方、ＵＰＲは上方、ＩＮは車両内側方向、ＯＵＴは車両外側方向を示す。

本実施形態における車両用内装材であるドアトリム１０を、図１（ａ）に示すように、車両の前席右側のドア（図示せず）に装着されるものを例に説明する。図１（ａ）においては図示左側（左方）を車両の前側（前方）とする。ドアトリム１０は、その車室外側面が車両ドアの外装部材を構成するドアパネル（図示せず）の車室内側に対向するように、配置されている。

ドアトリム１０は、概ね上下方向に分割された各部材を結合することによって形成されており、その上部を構成する部材であるトリムアッパー２０、その中央部を構成するアームレスト３０、その下部を構成するトリムロア４０などを含む。トリムアッパー２０、アームレスト３０、およびトリムロア４０の基材は、ポリプロピレン等の合成樹脂材料、木質系材料と合成樹脂材料を混合したものなどによって形成されている。また、ドアトリム１０の車室内側には、図１（ｂ）に示すように、表皮６０が一部または全部に貼着されている。

図１（ａ）のドアトリム１０においてアームレスト３０の前方には、加飾部材として車両前後方向に延びるオーナメント５０が取り付けられている。オーナメント５０は、上述したそのほかの部材と同様に基材が合成樹脂材料などによって形成され、必要に応じて図１（ｂ）に示すように表皮６０が貼着されており、さらに、必要に応じて、外観意匠を向上させるために、図１（ａ）のアルミ加飾等のアクセントパネル７０が取り付けられていてもよい。アクセントパネル７０は、本実施形態では、上下方向において、トリムアッパー２０とオーナメント５０との間に位置する。

そして、本実施形態においては、オーナメント５０の裏面側（車両外側）に照明装置１が配置されており、オーナメント５０とトリムアッパー２０との間の車両前後方向（長手方向）に延びる長尺状の隙間から上方（トリムアッパー２０側）に向けて光が照射される構成とされている。図１（ｂ）に、この照射方向をＤＲで示す。ここで、照明装置１が配置されている箇所の意匠面（ドアトリム１０の形状）は、車両外側方向に向かってせり出すように湾曲した形状とされており、図２（ｂ）の平面図に示すように、照明装置１も意匠面に合わせて全体が車両外側方向に向かってせり出すように湾曲した形状とされている。

照明装置１の全体構成について説明する。図２（ａ）に示す照明装置１は、少なくとも、光源２、長尺状の導光棒３、レンズ４、ハウジング５から構成される。光源２は、本実施形態では、１つの照明装置１につき１個ずつ配置され、導光棒３の一方の端面である入射面３２に隣接して配置される。光源２は、省スペース、省コストの観点からＬＥＤ（発光ダイオード）が好ましい。導光棒３は、光源２から入射された光を長手方向に導光させるためアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透明樹脂からなり、射出成形によって形成され、内装材への配置前は直線状である。導光棒３は、例えば、板厚５ｍｍ、長さ６５０ｍｍの寸法である。導光棒３は、図５で後述するようにレンズ４およびハウジング５に挟持された場合には、レンズ４およびハウジング５の湾曲形状に合わせて、全体が湾曲した形状に変形する。

レンズ４は、導光棒３の出射面から出射された光を透過し、散乱させるためアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透明樹脂からなる。レンズ４は、射出成形によって形成され、配置される内装材の意匠面の湾曲形状に合わせて、全体が車両外側方向に向かって湾曲した形状とされている。レンズ４は、例えば、板厚２ｍｍ、長さ６５０ｍｍの寸法である。ハウジング５は、導光棒３から漏れる光をレンズ４側へ集めるため、いわゆる自然光に近い色のポリプロピレンなどの不透光の合成樹脂からなる。ハウジング５は、射出成形によって形成され、レンズ４と同様に、配置される内装材の意匠面の湾曲形状に合わせて、全体が車両外側方向に向かって湾曲した形状とされている。

図３（ａ）に示すように、照明装置１は、内装材へ配置した状態で車両内側から外側に向けて概ね、ハウジング５、導光棒３、レンズ４の順に重ねられており、導光棒３はレンズ４の収納凹部４１に収まるかたちでハウジング５とレンズ４に挟持固定されている。図３（ｂ）に示すように、ハウジング５とレンズ４は、レンズ４の上側の複数の係止孔４２Ａとハウジング５の上側の係止爪５１Ａとの係止、およびレンズ４の下側の複数の係止孔４２Ｂとハウジング５の下側の係止爪５１Ｂとの係止によって互いに固定されている。

さらに導光棒３の構成について説明する。導光棒３は、可撓性を有し、かつ硬質で、図３（ｂ）に示すように、２つの平面Ｓ１、Ｓ２と、曲率をもった出射面Ｓ３とを有し、その長手方向に直交する横断面の形状は、略扇形状であり、本実施形態では略１／４円弧の扇形状である。両平面Ｓ１、Ｓ２は、互いに直交し、第１平面Ｓ１は、鉛直方向に対して、第２平面Ｓ２は、水平方向に対して、各々２０〜３０°程度だけ傾斜している。出射面Ｓ３は、横断面円弧状であり、車体両外側の斜め上方に向いている。導光棒３は、可撓性を有し、一般的な光ファイバーよりも硬質であるのが好ましく、曲げ弾性率が１５００〜４０００ＭＰａであることが好ましい。曲げ弾性率がこの範囲よりも小さいと、後述する微細な光学パターンが形成できない、また導光棒３を湾曲させた際に光学パターンが歪んでしまい所望の輝度コントロールができない、という事が生じる。曲げ弾性率がこの範囲よりも大きいと、導光棒３の形状が湾曲した内装材の意匠面に追従できない、また湾曲させた際に導光棒３が折れてしまう、という事が生じる。これにより、導光棒３よりも軟質である光ファイバーでは実現できない指向性をもった特定方向への発光、繊細な輝度コントロールが可能となる。本実施形態では、この特定方向は、横断面上で図１（ｂ）のＤＲ方向である。また、これにより、後述する導光棒３の固定において、車両外側方向に向かってせり出すように撓みやすい断面形状とできる。

導光棒３は、２つの平面Ｓ１、Ｓ２のうちの少なくとも一方に、光学パターンを有しており、図４に示すように、光学パターンは、成形金型にレーザー加工によって形成された凹凸パターンにより製造された円形状ドットからなるドットパターンであることが好ましい。ドットパターンにおいて、各ドット３１は、導光棒３の長手方向に沿って多数配置されている。この配置は、例えば、導光棒３の長手方向に沿った千鳥状の配置である。ドット３１の直径は、例えば、５０〜５００μｍである。本実施形態では、後述するグラデーション発光すなわち図７に示す輝度グラデーションを実現するために、導光棒３の長手方向に沿って、ドット３１が光源２から離れるに連れて、ドット３１の直径は、まず徐々に大きくなり、図７で最大輝度となるような位置（導光距離が約１２０ｍｍの位置）を過ぎてから徐々に小さくなるように設定されている。この構成により、光源２から離れるに連れて、光源２からの光が複数のドット３１によって偏向されて、出射面Ｓ３から出射する光量が減少するので、輝度が低下する。よって、ドット３１の直径を適宜変化させることにより、輝度が自由に設定可能となる。なお、ドット３１の直径を一定にして、各位置におけるドットの数すなわちドットの密集度を変えることで輝度コントロールを行っても良い。

本実施形態では、レーザー加工において、ＹＡＧレーザーが使用される。レーザードットを施すには、加工工程の制約上、パターン形成面が平面である必要がある。よって、導光棒３に最初から意匠面に合わせた湾曲をもたせるために、導光棒３の平面部分が湾曲している成形金型を使用してしまうと、レーザードットを施せない。一方、ドットパターンの形成方法には、レーザー３次元加工による方法も存在するが、この場合、微細なドット形状の精度にばらつきが生じ、また高コストになるなどの問題がある。そこで、本実施形態では、導光棒３を射出成形時は直線状としており、また成形金型へのドットパターン加工時にはレーザー３次元加工を用いない。以上により、光ファイバーの導光体に比べて、輝度ムラの少ない、輝度の設定の自由度が向上した繊細な輝度コントロールを実現することができる。本実施形態では、輝度分布は不均一であり、かつ導光棒３からの発光は、グラデーション発光となっている。また、導光棒３は、図４（ｂ）に示すように、少なくとも２平面Ｓ１、Ｓ２のうちの一方に導光棒３の内側へ凹入したプリズムパターンを有する導光棒であってもよい。但しこのプリズムパターンの場合は、プリズム自体が線光りし、また繊細な輝度コントロールが難しいことから、若干輝度の変化が滑らかになりにくい。

次に、導光棒３を固定する構造について説明する。導光棒３は、レンズ４とハウジング５との間に挟持されて内装材に配置される。レンズ４とハウジング５とは、オーナメント５０、アクセントパネル７０およびトリムアッパー２０に対して、シール材ＳＬを介して配置される（図３）。図５に示すように、直線状の導光棒３Ａが、内装材に配置された状態では、レンズ４とハウジング５の間に挟持されることで、レンズ４とハウジング５に沿って内装材の意匠面に合わせられた湾曲状に撓んだ形状の導光棒３Ｂとなる。これにより、導光棒を後加工によって湾曲させる必要がなく低コストな構成で、導光棒を意匠面の湾曲形状に沿って配置することができる。図３によると、導光棒３、レンズ４およびハウジング５のアセンブリは、アクセントパネル７０に固定される。具体的には、ハウジング５の、導光棒とは反対側の面に形成された略Ｌ字状の爪部（不図示）を、アクセントパネル７０の基材に形成された孔部（不図示）に挿通させて、アセンブリ全体をスライドさせることで、ハウジング５の上記爪部とアクセントパネル７０の上記孔部とが係止され、当該アセンブリがアクセントパネル７０に固定される。

さらに、導光棒３のレンズ４とハウジング５との間の挟持において、図６に示すように、導光棒３とレンズ４との湾曲方向（車両幅方向）における第１当接部Ａと、導光棒３とハウジング５との第２当接部Ｂとが、導光棒３の長手方向に沿って交互に、具体的には千鳥状に配置されていることが好ましい。第１当接部Ａと第２当接部Ｂとは、長手方向に沿って、複数設けられるのが好ましい。また、応力を分散させやすくするため、導光棒３の両端は第１当接部Ａまたはその近傍にあることが好ましい。これにより、導光棒３にかかる応力を分散させつつ挟持することとなり、応力集中によって引き起こされる点光りや光ムラといった異常発光を防ぐことができる。

逆に言うと、隣接する第２当接部Ｂ、Ｂ間における導光棒３とハウジング５との間の、寸法ｔ１の隙間Ｇ１と、隣接する第１当接部Ａ、Ａ間における導光棒３とレンズ４との間の、寸法ｔ２の隙間Ｇ２とが千鳥状に配置されている。なお、第１当接部Ａおよび第２当接部Ｂにおける当接状態を確保するために、寸法ｔ１は、０＜ｔ１＜１ｍｍの範囲が好ましく、例えばｔ１＝０．５ｍｍであり、寸法ｔ２は、０＜ｔ２＜１ｍｍの範囲が好ましく、例えばｔ２＝０．４ｍｍである。寸法ｔ１、ｔ２が、この範囲よりも小さいと導光棒３への応力が分散できずに異常発光を招き、この範囲よりも大きいと導光棒３のがたつきを招く。さらに、導光棒３をハウジング５に強く当接させて車両外側へ向けてせり出すように湾曲させるためには、ｔ２＜ｔ１とするのが好ましい。以上により、導光棒を湾曲させた状態で、各当接部Ａ、Ｂでの当接状態が確実に維持される。

以上の構成により、照明装置１の出射光は、長手方向で輝度分布が不均一なグラデーション発光であり、具体的には、図７のグラフに示すような輝度分布となっている。図７において、横軸は、導光距離であり、縦軸は、最大輝度を１．０とする相対的な輝度の比率である。ここで、グラデーション発光の輝度分布において、最大輝度の位置を図７に示す全長６５０ｍｍの導光棒３の端面３２（導光距離＝０．０ｍｍ）から約１２０ｍｍの地点に設定し、ここから輝度を減少させる勾配（グラフの傾きの角度）を、「段階的」に変えている。これにより、視る者に対して単なる光の減衰ではなくグラデーションとして光の明暗を認識させやすくなる。勾配が「無段階で直線状」に減少する輝度分布の場合では、視る者は光の減衰にしか感じない。なお、前述した勾配は、最大輝度の位置からまず大きく減少させ、続いて緩やかに減少させることが好ましい。図７の例では、この勾配の変化が２回繰り返されている。例えば、約１２０〜約２２０ｍｍ地点の勾配が、約２２０ｍｍ〜約３７０ｍｍの地点の勾配よりも大きく、約３７０〜約４７０ｍｍ地点の勾配が、約４７０ｍｍ〜６３０ｍｍの地点の勾配よりも大きい。なお、図７では、約１２０〜約２２０ｍｍ地点の勾配が、他の地点よりも急傾斜である。これにより、さらに視る者に対してグラデーション発光を認識させやすくなる。グラデーション発光を如何に滑らかに、そして如何に視る者に認識させやすくするかは、絶対的な明るさの大小ではなく、相対的な輝度の比率が重要であるため、導光距離における前記勾配の相対的な大小が重要となる。ドアトリムとして見た際に、乗員の頭部の位置から車両前方向に向けて約２００ｍｍ〜８００ｍｍの位置が最大輝度となることが好ましい。これにより、照明装置１は、乗員の視界に入りやすい位置で眩しさを感じさせることなく、よりグラデーション発光を認識させやすくできる。

本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、車室内のレイアウトなどの都合にあわせて、位置や形状を任意に変更したものも本発明に含まれる。

１：照明装置
２：光源
３：導光棒
３１：ドット
４：レンズ
５：ハウジング
Ａ：第１当接部
Ｂ：第２当接部
Ｇ１、Ｇ２：隙間
Ｓ１：第１平面
Ｓ２：第２平面
Ｓ３：出射面

Claims (5)

1. 自動車の内装材に配設される照明装置であって、
   光源と、前記光源から出射される光が入射される長尺の導光棒と、前記導光棒を収納するハウジングと、前記導光棒から出射される光を散乱させるレンズと、を有し、
   前記導光棒は、可撓性を有し、かつ略直線状に形成され、特定方向に光を出射するための発光パターンが施された面を有し、
   前記ハウジングと前記レンズとは内装材の形状に合わせて湾曲状に形成され、
   さらに前記導光棒が、前記ハウジングと前記レンズの間に挟持されることで湾曲状に撓んだ状態で内装材に配設されている、
   照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記導光棒と前記レンズとの第１当接部と、前記導光棒と前記ハウジングとの第２当接部とが、前記導光棒の長手方向に沿って千鳥状に配置されている、
   照明装置。
3. 請求項２に記載の照明装置において、
   隣接する前記第１当接部の間における前記導光棒と前記レンズとの隙間、および、隣接する前記第２当接部の間における前記導光棒と前記ハウジングとの隙間は、それぞれ０ｍｍよりも大きく、かつ１ｍｍよりも小さい隙間である、
   照明装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置において、
   前記導光棒は、平面と曲率をもった出射面とを有し、前記導光棒の断面形状が、略扇形状であり、前記平面に前記発光パターンが形成された、
   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において、
   前記導光棒からの出射光が、前記導光棒の長手方向において輝度分布が不均一なグラデーション発光である、
   照明装置。

Images