JP4810329B2 - Display device and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器の外観面等に設けられ、表示部材を機器の内側から照明して表示を行う表示装置に関する。 The present invention relates to a display device that is provided on an external appearance surface of an electronic device and performs display by illuminating a display member from the inside of the device.
プリンタやデジタルカメラ等の電子機器には、該電子機器の動作状態や商標等の文字を示す表示部が設けられている。そして、このような表示部に、表示面を構成する表示部材をその背面側（電子機器の内側）から照明して視認性を向上させるバックライト付き表示装置が用いられる場合がある。 Electronic devices such as printers and digital cameras are provided with a display section that indicates characters such as operating states of the electronic devices and trademarks. In some cases, a display device with a backlight that improves the visibility by illuminating the display member constituting the display surface from the back side (the inside of the electronic device) may be used for such a display unit.
一方、このようなバックライト付き表示装置において、特に製品名やメーカー名を示すロゴ表示に関しては、一般的に表示面積が広い場合が多い。このため、電子機器の限られたエネルギを使って高品位な照明、すなわち表示を行うことは極めて困難である。 On the other hand, such a display device with a backlight generally has a large display area in particular for a logo display indicating a product name or a manufacturer name. For this reason, it is extremely difficult to perform high-quality illumination, that is, display using the limited energy of the electronic device.
具体的には、光源から光を表示部材に導く照明光学系を配置するために電子機器内に許されるスペースが狭く、光源からの光を表示部材の全体に均一に分散させることが困難である。また、光源の数や明るさに制約があるために、十分な明るさを得ることが難しい。 Specifically, the space allowed in the electronic apparatus for arranging the illumination optical system that guides light from the light source to the display member is narrow, and it is difficult to uniformly disperse the light from the light source over the entire display member. . In addition, it is difficult to obtain sufficient brightness due to restrictions on the number and brightness of light sources.
この結果、広い表示面の中で明るさの偏り、すなわち明部と暗部が生じてしまったり、特定の方向は明るく表示されるが他の方向は暗くなるといった方向による不均一性が生じてしまったりする。 As a result, uneven brightness occurs in a wide display area, that is, bright and dark areas occur, or certain directions are displayed brightly but other directions are darkened. I'll be relaxed.
この一方、均一な照明を行うために、光源からの光を必要以上に拡散させると、表示面全体が暗くなってしまい、必要とされる明るさが得られないという問題もある。 On the other hand, if the light from the light source is diffused more than necessary in order to perform uniform illumination, the entire display surface becomes dark and the required brightness cannot be obtained.
このような背景から、大面積の表示面を均一に照明することができ、かつ小型でありながらも効率の良い明るい表示が可能な表示装置が望まれている。 From such a background, a display device that can uniformly illuminate a large-area display surface and is capable of bright display with high efficiency while being small in size is desired.
従来、この種の表示装置としては、特許文献１にて開示されているように、電子機器の前面パネル（導光体）での反射を利用して、少ない光源光量で表示部材を照明できるものがある。具体的には、光源から射出した光を、導光体に形成された開口部の傾斜面で反射させ、所定の表示部に導く。 Conventionally, as a display device of this type, as disclosed in Patent Document 1, it is possible to illuminate a display member with a small amount of light source by utilizing reflection on a front panel (light guide) of an electronic device. There is. Specifically, the light emitted from the light source is reflected by the inclined surface of the opening formed in the light guide and guided to a predetermined display unit.
また、液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる照明光学系としては、特許文献２，３に開示されているものがある。特許文献２には、従来の技術として、白色ＬＥＤからの光を用いて、いわゆるエッジライト方式で面状光源を構成し、導光板の下面を拡散板と反射板とで構成することで射出光量を一定にするものが開示されている。エッジライト方式は、光源を側面に配置し、導光部材によって光の進行方向を９０°変換して射出する方式である。さらに、特許文献３には、導光板の背面に側方から入射した光を反射する微小反射面を間欠的に形成し、該反射面での全反射によって光を射出面に導くものが開示されている。
しかしながら、特許文献１にて開示された表示装置では、表示部のレイアウトの制限が大きく、必ずしも理想的な照明を行わせることができない。また、効率の良い照明光学系を構成することが難しい。 However, in the display device disclosed in Patent Document 1, the layout of the display unit is greatly limited, and ideal illumination cannot always be performed. In addition, it is difficult to construct an efficient illumination optical system.
ところで、複数の表示部を背面から照明する手段としては、各表示部の背後に光源（例えば、ＬＥＤ）を配置し、光源毎に設けられた集光光学系を用いて各表示部を照明する直下型がある。 By the way, as means for illuminating a plurality of display units from the back, a light source (for example, LED) is arranged behind each display unit, and each display unit is illuminated using a condensing optical system provided for each light source. There is a direct type.
しかしながら、上記直下型の場合、各表示部に対して最適な照明が行える反面、表示部の数に対応した数の光源が必要となり、高価になってしまう。 However, in the case of the direct type, an optimal illumination can be performed on each display unit, but on the other hand, the number of light sources corresponding to the number of display units is required, which is expensive.
また、前述したエッジライト方式の照明光学系では、拡散面を介するために光量ロスが多く、必ずしも効率の良い照明光学系にならない。例えば、特許文献２に開示された照明光学系のように、導光板における射出面とは反対側の面に拡散面を構成すると、該拡散面によって不要な方向にまで光が広がるために効率が低下する。さらに、特許文献３にて開示された照明光学系のように、導光板における射出面とは反対側の面に間欠的に反射面を形成すると、光源からの光のうち特定の角度成分しか利用できないために効率が低下する他、間欠的な反射面を用いるために明るさのむらが発生し易い。 Further, the above-described edge light type illumination optical system has a large amount of light loss due to the diffusion surface, and does not necessarily become an efficient illumination optical system. For example, as in the illumination optical system disclosed in Patent Document 2, if a diffusion surface is formed on the surface opposite to the exit surface of the light guide plate, the light spreads in an unnecessary direction by the diffusion surface, so that the efficiency is improved. descend. Furthermore, as in the illumination optical system disclosed in Patent Document 3, when a reflective surface is intermittently formed on the surface opposite to the exit surface of the light guide plate, only a specific angular component of the light from the light source is used. In addition to the reduced efficiency, the use of intermittent reflecting surfaces tends to cause uneven brightness.
本発明は、広い表示部に対して、できるだけ少ない数の光源を用い、かつ小型でありながらも、均一で効率の良い照明を行うことができる表示装置を提供することを目的の１つとしている。 An object of the present invention is to provide a display device that can perform uniform and efficient illumination while using a small number of light sources as much as possible with respect to a wide display portion and being small. .
本発明の一側面としての表示装置は、光源と、該光源からの光が入射する入射面及び該光を射出する射出面を有する導光部材とを有し、前記射出面からの射出光によって表示を行い、前記導光部材は、前記射出面とは反対側に、該導光部材に入射した光のうち一部の光束を前記射出面に向けて反射する反射面と該反射面を透過した光束を該導光部材内に再入射させる再入射面とが同じ形状で交互に複数形成された、複数の反射再入射部を有し、前記複数の反射再入射部において、互いに隣り合う前記反射面及び再入射面がなす前記射出面に近い側での稜線を結んだ包絡線が、前記入射面から遠いほど前記射出面に近づくように傾いており、前記導光部材における前記複数の反射再入射部間の面は、前記射出面と平行であることを特徴とする。 A display device according to one aspect of the present invention includes a light source, a light guide member having an incident surface on which light from the light source is incident, and an emission surface that emits the light, and the light is emitted from the emission surface. to display, the light guide member, the opposite side of the exit surface, transmitted through the reflecting surface and the reflecting surface for reflecting part of the light beam toward the exit plane of the light incident on the light guide member and re-incident surface for re-incident light beam into the light guide in the member is formed with a plurality of alternately same shape, having a plurality of reflecting incident again portion in the plurality of reflecting incident again portion, wherein adjacent to each other An envelope that connects a ridge line on the side close to the exit surface formed by the reflection surface and the re-incidence surface is inclined so as to be closer to the exit surface as it is farther from the entrance surface, and the plurality of reflections in the light guide member The surface between the re-incident parts is parallel to the exit surface.
なお、上記表示装置を備えた電子機器も本発明の他の側面を構成する。 Note that an electronic apparatus including the display device also constitutes another aspect of the present invention.
本発明によれば、導光部材は、光源からの光のうち複数の反射面で直接反射した光束と、一旦反射面を透過して導光部材外に射出し、再び導光部材内に入射して反射面で反射した光束とを射出面に導き、表示を行う。したがって、光源の数又は光源からの光量が少ない場合であっても、光を効率良く利用でき、明るい表示を行うことができる。しかも、反射面と再入射面とが交互に、つまりは間に大きな間隔を空けることなく連続的に繰り返すように形成されているので、拡散面を介さなくても、均一な明るさの表示を行うことができる。 According to the present invention, the light guide member transmits the light beam directly reflected by the plurality of reflection surfaces out of the light from the light source, once passes through the reflection surface, and exits the light guide member, and then enters the light guide member again. Then, the light beam reflected by the reflecting surface is guided to the exit surface and displayed. Therefore, even when the number of light sources or the amount of light from the light sources is small, light can be used efficiently and bright display can be performed. In addition, the reflective surface and the re-incident surface are alternately formed, that is, formed so as to be continuously repeated without a large gap therebetween, so that a uniform brightness display can be achieved without using a diffusion surface. It can be carried out.
また、本発明によれば、導光部材を薄く構成することが可能であり、その結果、表示装置全体の薄型化を図ることができる。したがって、配置スペースが限られている電子機器に対しても、該電子機器を大型化することなく搭載することができる。 Further, according to the present invention, the light guide member can be made thin, and as a result, the entire display device can be thinned. Therefore, the electronic device can be mounted on an electronic device having a limited arrangement space without increasing the size.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１及び図２には、本発明の実施例１であるバックライト付き表示装置を備えた電子機器としてのプリンタを示している。図１は、プリンタの斜視図、図２は上面図である。該表示装置は、プリンタの上部に配置されてメーカー名等のロゴを表示する。該表示装置のバックライト光学系を構成する照明光学系は、プリンタ本体内に配置された光源（ＬＥＤ）からの光をロゴの各文字部（表示部）に均一に照射する。 1 and 2 show a printer as an electronic apparatus provided with a backlight-equipped display device that is Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of the printer, and FIG. 2 is a top view. The display device is arranged at the top of the printer and displays a logo such as a manufacturer name. The illumination optical system constituting the backlight optical system of the display device uniformly irradiates each character portion (display portion) of the logo with light from a light source (LED) disposed in the printer main body.
これらの図において、１はプリンタ本体、２はプリンタ本体内の照明光学系によって照明されるロゴ表示部である。３は不図示のカメラで撮影した画像やプリンタの機能に関する各種表示を行うカラー液晶モニタである。 In these drawings, reference numeral 1 denotes a printer main body, and 2 denotes a logo display portion illuminated by an illumination optical system in the printer main body. Reference numeral 3 denotes a color liquid crystal monitor that performs various displays relating to images taken by a camera (not shown) and printer functions.
４はプリンタのモード切換えや、印刷しようとする画像のレイアウト、日付などの編集を行う操作ボタンである。５はプリントの開始や中止を指示する操作ボタンである。なお、ここでは、プリンタについて説明するが、本発明の表示装置は、プリンタ以外の電子機器にも適用することができる。 Reference numeral 4 denotes an operation button for switching the printer mode, editing the layout of the image to be printed, the date, and the like. Reference numeral 5 denotes an operation button for instructing start or stop of printing. Although a printer will be described here, the display device of the present invention can be applied to electronic devices other than the printer.
次に、表示装置に設けられた照明光学系について、図３から図１２を用いて説明する。図３は、照明光学系の分解斜視図、図４は正面図、図５は側面図、図６は横断面図である。さらに、図７〜図１２は、図６の横断面図に光源中心から射出した光束を併せて記載した光線トレース図とその拡大図である。 Next, the illumination optical system provided in the display device will be described with reference to FIGS. 3 is an exploded perspective view of the illumination optical system, FIG. 4 is a front view, FIG. 5 is a side view, and FIG. 6 is a cross-sectional view. Further, FIGS. 7 to 12 are a ray trace diagram in which a light beam emitted from the center of the light source is shown in the cross-sectional view of FIG. 6 and an enlarged view thereof.
図３〜図６において、１１〜１３は光源としての高輝度ＬＥＤであり、広い角度範囲に対して均一な配光特性を持ち、かつ定常光を発する。１４はＬＥＤ１１〜１３から射出した光束を複数の表示部のそれぞれに対して均一に導くための導光部材であり、透明性の高い樹脂材料で構成されている。 3 to 6, reference numerals 11 to 13 denote high-luminance LEDs as light sources, which have uniform light distribution characteristics over a wide angular range and emit steady light. Reference numeral 14 denotes a light guide member for uniformly guiding the light beams emitted from the LEDs 11 to 13 to each of the plurality of display units, and is made of a highly transparent resin material.
１５はロゴ表示部材であり、本実施例では、導光部材１４からの光束によって、少なくともロゴの各文字部（表示部）１５ａ〜１５ｆが光るように透光性の光学材料を用いている。本実施例の文字部１５ａ〜１５ｆではそれぞれ、「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」，「Ｅ」，「Ｆ」の各文字がロゴ表示部材１５上にて立体的に形成されている場合を示す。但し、表示部は上記のような文字以外に、記号を表示してもよい。これら文字や記号は、製品名、製造メーカー名及び標識等のロゴを表示する。 Reference numeral 15 denotes a logo display member. In this embodiment, a light-transmitting optical material is used so that at least the character portions (display portions) 15 a to 15 f of the logo shine by the light flux from the light guide member 14. In the character portions 15 a to 15 f of the present embodiment, “A”, “B”, “C”, “D”, “E”, and “F” are three-dimensionally formed on the logo display member 15. The case where it is done is shown. However, the display unit may display symbols in addition to the above characters. These characters and symbols display logos such as product names, manufacturer names, and signs.
ＬＥＤ１１〜１３は、ＬＥＤ素子の前面にレンズ部を持たない、すなわち指向性のない面状の発光体であり、光射出方向における広い角度範囲に対して均一な配光特性を有する。また、これら３つのＬＥＤは、互いに異なる色、すなわち赤，緑，青の３色の光を発する。 The LEDs 11 to 13 are planar light emitters that do not have a lens portion on the front surface of the LED element, that is, have no directivity, and have uniform light distribution characteristics over a wide angle range in the light emission direction. These three LEDs emit light of three different colors, that is, red, green, and blue.
ＬＥＤ１１〜１３は、不図示の基板に電気的に接続されており、プリンタ本体１内に搭載された不図示のＩＣ等からなるコントローラによって、その発光量や発光タイミングが制御される。このように赤，緑，青の３色のＬＥＤを用いる場合、これら３つのＬＥＤ１１〜１３を全て点灯させた場合には、白色の照明光が得られる。また、任意の色と強度の組み合せによって、様々な色の照明光が得られる。 The LEDs 11 to 13 are electrically connected to a substrate (not shown), and the light emission amount and the light emission timing are controlled by a controller including an IC (not shown) mounted in the printer main body 1. In this way, when using LEDs of three colors, red, green, and blue, when all of these three LEDs 11 to 13 are turned on, white illumination light is obtained. Also, illumination light of various colors can be obtained by combining arbitrary colors and intensities.
また、ＬＥＤ１１〜１３は、図３〜図５に示すように、導光部材１４の側端面である入射面１４ａに対向した位置に等間隔で列をなすように配置されている。これは、３つのＬＥＤ１１〜１３の発光量が同じである場合に、明るさや色の偏りを生じさせないために有効である。 Moreover, LED11-13 is arrange | positioned so that the row | line | column may be made in the position facing the entrance plane 14a which is a side end surface of the light guide member 14 at equal intervals, as shown in FIGS. This is effective in preventing the occurrence of brightness and color bias when the light emission amounts of the three LEDs 11 to 13 are the same.
なお、本実施例では、発光色が異なる３つの光源を用いる場合について説明するが、本発明では、１つ、２つ又は４つ以上の光源を用いてもよいし、すべて同じ発光色のものを用いてもよい。但し、複数の光源を用いる場合は、上述したように等間隔で配置することが、均一な配光特性を得るために望ましい。 In this embodiment, a case where three light sources having different emission colors are used will be described. However, in the present invention, one, two, four or more light sources may be used, or all have the same emission color. May be used. However, when using a plurality of light sources, it is desirable to arrange them at regular intervals as described above in order to obtain uniform light distribution characteristics.
ＬＥＤ１１〜１３から射出した光束は、ＬＥＤ１１〜１３の至近距離において該ＬＥＤ１１〜１３に対向して配置された導光部材１４の入射面１４ａに入射する。このとき、３つのＬＥＤ１１〜１３から射出した光束はそれぞれ、入射面１４ａでの屈折により、図４に２点鎖線で示すような角度範囲で進むが、入射面１４ａに最も近い文字部１５ｆに達するまでには十分な距離がある。このため、３つのＬＥＤ１１〜１４から射出した光束は、互いに混ざり合って均一化する。導光部材１４は、各ＬＥＤからの光束進行方向（図４の右側から左側に向かう方向）に対して直交する方向（図４における上下方向）において、該光束に指向性を持たなせないように構成されている。このため、各ＬＥＤからの光束は、均一で角度範囲の広い分布のまま進む。 The light beams emitted from the LEDs 11 to 13 are incident on the incident surface 14a of the light guide member 14 disposed to face the LEDs 11 to 13 at a close distance of the LEDs 11 to 13. At this time, the light beams emitted from the three LEDs 11 to 13 travel in an angle range as indicated by a two-dot chain line in FIG. 4 due to refraction at the incident surface 14a, but reach the character portion 15f closest to the incident surface 14a. There is enough distance. For this reason, the light beams emitted from the three LEDs 11 to 14 are mixed and made uniform. The light guide member 14 does not have directivity in the light beam in the direction (vertical direction in FIG. 4) perpendicular to the light beam traveling direction from each LED (the direction from the right side to the left side in FIG. 4). It is configured. For this reason, the light flux from each LED proceeds in a uniform distribution with a wide angular range.
一方、図３及び図６に示すように、導光部材１４の厚み方向に関しては、厚みに変化を持たせたり、適切な形状のプリズム列１４ｄ〜１４ｉを形成したりしている。これにより、各ＬＥＤからの光束に指向性を持たせると共に、各文字部で均一な明るさの照明ができるように構成している。 On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 6, with respect to the thickness direction of the light guide member 14, the thickness is changed or prism rows 14 d to 14 i having appropriate shapes are formed. Thus, the light flux from each LED is given directivity, and illumination with uniform brightness is possible at each character portion.
なお、１４ｂは導光部材１４の射出面であり、ロゴ表示部材１５の入射面１５ｇに近接して対向配置されている。また、プリズム列については後述する。 Reference numeral 14b denotes an exit surface of the light guide member 14, which is disposed in close proximity to the incident surface 15g of the logo display member 15. The prism row will be described later.
導光部材１４の構成について、図６を用いて説明する。導光部材１４の入射面１４ａからこの入射面１４ａに最も近いプリズム列１４ｄまでの間には、各ＬＥＤからの光束の進行方向に対して直交する断面での断面積が、入射面１４ａからプリズム列１４ｄに向かって徐々に増加する入射領域１４ｃが形成されている。これは、各ＬＥＤから導光部材１４に入射したばかりの光束は、その角度範囲が極めて広く、このような角度範囲の大きな成分は、ＬＥＤに近い文字部で光束が射出易く明るくなり過ぎる傾向があり、そのままでは遠くの文字部まで均一な明るさで照明することが困難なためである。 The configuration of the light guide member 14 will be described with reference to FIG. Between the incident surface 14a of the light guide member 14 and the prism row 14d closest to the incident surface 14a, the cross-sectional area in a cross section orthogonal to the traveling direction of the light flux from each LED is from the incident surface 14a to the prism. Incident regions 14c that gradually increase toward the row 14d are formed. This is because the luminous flux that has just entered the light guide member 14 from each LED has a very wide angular range, and a component having a large angular range tends to be too bright because the luminous flux is easily emitted at the character portion close to the LED. This is because it is difficult to illuminate a distant character portion with uniform brightness as it is.
入射領域１４ｃを設けて、導光部材１４に入射したばかり光束の角度範囲をある程度絞り込むことは、不要な光量ロスを防ぎながら、より遠くの文字部まで光束を到達させていずれの文字部でも均一な明るさを得るために有効な手段である。このように、入射領域１４ｃの断面積を徐々に増加させる構成は、入射面１４ａから入射した光束が、領域１４ｃを構成する傾斜面で全反射を繰り返しながら進行することで徐々に光束進行方向に対する角度が小さくなる特性に注目したものである。基本的には、全反射による反射を利用した場合、光量ロスが発生しないことを利用している。 By providing the incident region 14c and narrowing down the angle range of the light beam that has just entered the light guide member 14 to some extent, the light beam reaches a farther character portion and is uniform in any character portion while preventing unnecessary light loss. This is an effective means for obtaining a high brightness. As described above, the configuration in which the cross-sectional area of the incident region 14c is gradually increased is that the light beam incident from the incident surface 14a travels while repeating total reflection on the inclined surface constituting the region 14c, so that the light beam gradually enters the light beam traveling direction. This is focused on the characteristic that the angle becomes smaller. Basically, when reflection by total reflection is used, it is used that no light quantity loss occurs.
また、この入射領域１４ｃの厚み方向における射出面１４ｂと同じ側の面１４ｐは、その反対側において射出面１４ｂと平行に延びる面１４ｏに対する間隔が拡がるようなテーパ面として形成されている。これは、ＬＥＤに近い位置では、光束は広い角度成分を含んでおり、両面１４ｏ，１４ｐを射出面１４ｂに対して均等な角度の広がりを持って延びるようなテーパ形状としても、射出光束の光量が依然として多くなる傾向があるためである。 Further, the surface 14p on the same side as the exit surface 14b in the thickness direction of the incident region 14c is formed as a taper surface on the opposite side so that the distance from the surface 14o extending in parallel with the exit surface 14b increases. This is because, at a position close to the LED, the light flux includes a wide angle component, and even if the both surfaces 14o, 14p are tapered so as to extend with an equal angular spread with respect to the exit surface 14b, the light quantity of the emitted light flux This is because there is still a tendency to increase.
本実施例では、上記テーパ形状を採ることによって、入射領域１４ｃの光軸ＡＸＬを射出面１４ｂ側に傾けることで、ＬＥＤに近い文字部に向かう光束を減らすと共に、より遠くの文字部にも十分な光束を導くことができるように構成している。 In the present embodiment, by adopting the above tapered shape, the optical axis AXL of the incident region 14c is tilted toward the exit surface 14b, thereby reducing the light flux toward the character portion close to the LED and sufficient for a character portion farther away. It is comprised so that a simple light beam can be guide | induced.
以上のように導光部材１４に入射面１４ａからプリズム列１４ｄまでの入射領域１４の形状を設定することで、それよりも先のプリズム列１４ｄ〜１４ｉ、さらには文字部１５ａ〜１５ｆに効率良く光束を導くことができ、品位の高い照明を行うことができる。 As described above, by setting the shape of the incident region 14 from the incident surface 14a to the prism row 14d on the light guide member 14, the prism rows 14d to 14i and further the character portions 15a to 15f can be efficiently used. The luminous flux can be guided and high-quality illumination can be performed.
次に、入射領域１４ｃから導かれた光束をロゴ表示部材１５の方向に変換させる本実施例の導光部材１４に特有の構成について説明する。 Next, a configuration unique to the light guide member 14 of the present embodiment that converts the light beam guided from the incident region 14c into the direction of the logo display member 15 will be described.
導光部材１４には、入射領域１４ｃに続く領域のうち射出面１４ｂとは反対側であって、ロゴ表示部材１５の複数の文字部１５ａ〜１５ｆに対応する領域には、複数の反射再入射部としてのプリズム列１４ｄ〜１４ｉが間隔をあけて形成されている。各プリズム列は、ここに入射する光束の効率良い方向転換と射出光量調節とを行う。すなわち、各プリズム列を構成する反射面の角度設定によって、射出面１４ｂから射出する光束の方向を規定し、各プリズム列を構成する反射面と再入射面とで形成される稜線の包絡線の傾きによって、射出光量を調整している。このことによって、各文字部を均一に照明することが可能になる。 The light guide member 14 has a plurality of reflection re-incidences in a region opposite to the exit surface 14b in the region following the incident region 14c and corresponding to the plurality of character portions 15a to 15f of the logo display member 15. The prism rows 14d to 14i as parts are formed at intervals. Each prism row performs efficient direction change of the light beam incident thereon and adjustment of the amount of emitted light. In other words, the direction of the light beam emitted from the exit surface 14b is defined by the angle setting of the reflection surface constituting each prism row, and the envelope of the ridge formed by the reflection surface and the re-incident surface constituting each prism row is defined. The amount of emitted light is adjusted by the inclination. This makes it possible to uniformly illuminate each character portion.
一方、射出面１４ｂとは反対側においてプリズム列１４ｄ〜１４ｉの間をつなぐ複数の面１４ｊ〜１４ｎは、射出面１４ｂと平行な面として形成されている。これにより、ロゴ表示部材１５のうち文字部１５ａ〜１５ｆ以外の部分から光束が漏れ出ることを防止している。 On the other hand, a plurality of surfaces 14j to 14n connecting the prism rows 14d to 14i on the side opposite to the exit surface 14b are formed as surfaces parallel to the exit surface 14b. Thereby, the light flux is prevented from leaking out of the logo display member 15 other than the character portions 15a to 15f.
以下、図７から図１２に示す光線トレース図を用いて、文字部１５ａ〜１５ｆに至る光束の挙動について説明する。なお、ここでは３つのＬＥＤ１１〜１３のうち代表として中央のＬＥＤ１２からの光束の挙動について説明する。 Hereinafter, the behavior of the light flux reaching the character portions 15a to 15f will be described with reference to ray tracing diagrams shown in FIGS. Here, the behavior of the light flux from the central LED 12 will be described as a representative of the three LEDs 11 to 13.
図７Ａ〜図７Ｆは、ＬＥＤ１１〜１３のうち中央のＬＥＤ１２における中心の１点から射出した光束のうち、ＬＥＤ１２に最も近い文字部１５ｆ（図４の文字「Ｆ」）に到達する光束のみを示した光線トレース図である。 7A to 7F show only the light beam reaching the character portion 15f (character “F” in FIG. 4) closest to the LED 12 out of the light beams emitted from one central point of the central LED 12 among the LEDs 11 to 13. FIG.
図７Ａに示すように、文字部１５ｆに到達する光束は、ＬＥＤ１２の中心から直接又は入射領域１４ｃの面１４ｏ，１４ｐで１又は複数回全反射した後、プリズム列１４ｄに入射する。 As shown in FIG. 7A, the light beam reaching the character portion 15f is reflected from the center of the LED 12 directly or once or a plurality of times on the surfaces 14o and 14p of the incident region 14c, and then enters the prism row 14d.
プリズム列１４ｄは、図７Ｂに拡大して示すように、互いに隣接する１つの反射面１４ｑと１つの再入射面１４ｒとで構成されたプリズムが複数個、ＬＥＤ１２からの光束進行方向に配列された領域である。言い換えれば、反射面１４ｑと再入射面１４ｒとがＬＥＤ１２からの光束の進行方向に交互に、かつ互いに隣接するように連続的に形成された領域である。また、図７Ｃに示すように、反射面１４ｑと再入射面１４ｒとで形成される射出面１４ｂに近い側の稜線を結ぶ包絡線Ｈは、入射面１４ａから離れるほど射出面１４ｂに近づくように傾斜している。 In the prism row 14d, as shown in an enlarged view in FIG. 7B, a plurality of prisms each composed of one reflecting surface 14q and one re-incident surface 14r adjacent to each other are arranged in the direction in which the light beam from the LED 12 travels. It is an area. In other words, the reflection surface 14q and the re-incidence surface 14r are regions that are continuously formed alternately in the traveling direction of the light flux from the LED 12 and adjacent to each other. Further, as shown in FIG. 7C, the envelope H connecting the ridge line closer to the exit surface 14b formed by the reflection surface 14q and the re-incidence surface 14r approaches the exit surface 14b as the distance from the entrance surface 14a increases. It is inclined.
プリズム列１４ｄに入射した光束は、直接反射面１４ｑで全反射する第１光束成分と、反射面１４ｑを透過して一旦導光部材１４外に射出した後、再入射面１４ｒから再度導光部材１４内に入射して別の反射面１４ｑで全反射する第２光束成分とに大別できる。第１光束成分は、それが最初に入射した反射面１４ｑに対して全反射条件を満たす成分であり、第２光束成分は、それが最初に入射した反射面１４ｑに対して全反射条件を満たさない成分である。 The light beam incident on the prism array 14d is transmitted through the reflection surface 14q and once out of the light guide member 14 after being totally reflected by the direct reflection surface 14q. 14 and can be roughly divided into second light flux components that are incident into the light 14 and totally reflected by another reflecting surface 14q. The first light flux component is a component that satisfies the total reflection condition with respect to the reflection surface 14q on which it first enters, and the second light flux component satisfies the total reflection condition with respect to the reflection surface 14q on which it first enters. There are no ingredients.
また、第１光束成分は、反射面１４ｑまでの部分の射出面１４ｄに対する角度が比較的小さな光束成分であり、具体的には、射出面１４ｂに対する角度が約１°と約４°の成分である。また、第２光束成分は、反射面１４ｑまでの部分の射出面１４ｂに対する角度が比較的大きな約１２°の光束成分である。 The first light beam component is a light beam component having a relatively small angle with respect to the exit surface 14d up to the reflecting surface 14q. Specifically, the first light beam component is a component with angles of about 1 ° and about 4 ° with respect to the exit surface 14b. is there. Further, the second light flux component is a light flux component having a relatively large angle with respect to the exit surface 14b up to the reflecting surface 14q of about 12 °.
このことについて、図７Ａの部分拡大図である図７Ｂ〜図７Ｆを用いてさらに詳しく説明する。 This will be described in more detail with reference to FIGS. 7B to 7F which are partially enlarged views of FIG. 7A.
図７Ｂは、第１光束成分のうち、反射面１４ｑまでの部分の射出面１４ｄに対する角度が約１°の成分で、ＬＥＤ１２から入射領域１４ｃでの反射を介さずに反射面１４ｑに直接入射する成分を示す。この光束成分は、射出面１４ｄに対して約４２．５°で形成された反射面１４ｑで全反射し、射出面１４ｂから射出して文字部１５ｆを照明する。このときのロゴ表示部材１５への入射面１５ｇに対する入射角度は小さく、該入射面１５ｇに対してほぼ直交する光束に変換される。 FIG. 7B shows a component of the first light flux component having an angle of about 1 ° with respect to the exit surface 14d up to the reflective surface 14q, and is directly incident on the reflective surface 14q from the LED 12 without being reflected by the incident region 14c. Ingredients are shown. The luminous flux component is totally reflected by the reflecting surface 14q formed at about 42.5 ° with respect to the exit surface 14d, and exits from the exit surface 14b to illuminate the character portion 15f. At this time, the incident angle with respect to the incident surface 15g on the logo display member 15 is small and is converted into a light beam substantially orthogonal to the incident surface 15g.
図７Ｃは、入射領域１４ｃのうち面１４ｏ、すなわち射出面１４ｂとは反対側の面で一度全反射して、反射面１４ｑに入射する光束成分を示す。前述したように、反射面１４ｑと再入射面１４ｒとで形成される稜線の包絡線Ｈが入射面１４ａから離れるほど射出面１４ｂに近づくように傾斜しているものの、この成分は極めて少ない。また、この成分は、図７Ｂに示した光束成分より、射出面１４ｂに対する入射角度が少し大きくなる。 FIG. 7C shows a light beam component that is totally reflected once by the surface 14o of the incident region 14c, that is, the surface opposite to the exit surface 14b, and enters the reflecting surface 14q. As described above, although the envelope H of the ridge formed by the reflecting surface 14q and the re-incident surface 14r is inclined so as to be closer to the exit surface 14b as it is farther from the incident surface 14a, this component is extremely small. Further, this component has a slightly larger incident angle with respect to the exit surface 14b than the luminous flux component shown in FIG. 7B.
図７Ｄは、入射領域１４ｃのうち面１４ｐ、すなわち射出面１４ｂ側の面で一度全反射して射出面１４ｂに対して約４°の角度を有して反射面１４ｑに到達する光束成分を示す。この成分は、図７Ｂに示した光束成分よりも射出面１４ｂに対する入射角度が小さく、射出面１４ｂにこれに対してほぼ直交する方向から入射する。 FIG. 7D shows a light flux component that is totally reflected once by the surface 14p of the incident region 14c, that is, the surface on the exit surface 14b side, and reaches the reflecting surface 14q at an angle of about 4 ° with respect to the exit surface 14b. . This component has a smaller incident angle with respect to the exit surface 14b than the light beam component shown in FIG. 7B, and enters the exit surface 14b from a direction substantially perpendicular thereto.
一方、図７Ｅ及び図７Ｆは、入射領域１４ｃの２つの面１４ｏ，１４ｐによってそれぞれ３回及び４回全反射した後、射出面１４ｂに対して約１２°の角度を有して反射面１４ｑに到達する光束成分を示す。 On the other hand, FIGS. 7E and 7F show a reflection surface 14q having an angle of about 12 ° with respect to the exit surface 14b after total reflection three and four times by the two surfaces 14o and 14p of the incident region 14c, respectively. The light flux component that arrives is shown.
図７Ｅに示す、面１４ｏ，１４ｐによって３回全反射した光束成分は、図示のように、反射面１４ｑを透過して一度導光部材１４外に射出する。その後、光束進行方向の後方に配置された再入射面１４ｒから再度導光部材１４内に入射し、さらにその後方の１４ｑで全反射して射出面１４ｂから射出する。この光束成分の射出面１４ｂに対する入射角度は、該射出面１４ｂに直交する方向に対してやや傾いた角度となり、この結果、ロゴ表示部材１５の入射面１５ｇに対する入射角度はやや大きくなる。 The light beam component totally reflected three times by the surfaces 14o and 14p shown in FIG. 7E is transmitted through the reflecting surface 14q and once emitted from the light guide member 14 as shown in the figure. Thereafter, the light enters the light guide member 14 again from the re-incident surface 14r disposed behind the light beam traveling direction, and is totally reflected by the rear 14q and emitted from the light exit surface 14b. The incident angle of the luminous flux component with respect to the exit surface 14b is slightly inclined with respect to the direction orthogonal to the exit surface 14b. As a result, the incident angle with respect to the entrance surface 15g of the logo display member 15 is slightly increased.
この光束成分は、元々ＬＥＤ１２からの導光部材１４の入射面１４ａに対する入射角度が大きな成分であり、入射領域１４ｃの２つの面１４ｏ，１４ｐでの複数回反射によって、ある程度、光束進行方向に対する角度を小さくできる。しかし、反射面１４ｑに対する入射角度が大きく、全反射条件を満たさない。このため、最初に入射した反射面１４ｑでは全反射せず、該反射面１４ｑでの透過と再入射面１４ｒでの透過により屈折した後、その後方の反射面１４ｑで全反射する。このため、ロゴ表示部材１５の入射面１５ｇに対してやや斜めから入射する。 This light beam component originally has a large incident angle with respect to the incident surface 14a of the light guide member 14 from the LED 12, and is reflected to some extent by the light beam traveling direction due to multiple reflections at the two surfaces 14o and 14p of the incident region 14c. Can be reduced. However, the incident angle with respect to the reflecting surface 14q is large and does not satisfy the total reflection condition. For this reason, it is not totally reflected by the first incident reflecting surface 14q, but is refracted by transmission through the reflecting surface 14q and transmission through the re-incident surface 14r, and then totally reflected by the reflecting surface 14q behind it. Therefore, the light is incident on the incident surface 15g of the logo display member 15 from a slightly oblique direction.
また、図７Ｆに示す、面１４ｏ，１４ｐによって４回全反射した光束成分も、反射面１４ｑを透過して一度導光部材１４外に射出する。その後、光束進行方向の後方に配置された再入射面１４ｒから再度導光部材１４内に入射する。そして、その後方の１４ｑで全反射して射出面１４ｂから射出する。図示のように、この光束成分は、図７Ｂ〜図７Ｆに示す光束成分のうち最も光線の本数が多い成分である。また、この光束成分は、ＬＥＤからの射出した光束成分のうち、導光部材１４の入射面１４ａに対する入射角度が最も大きな成分であり、ロゴ表示部材１５にはやや斜めに入射する成分となる。 Also, the light flux component totally reflected four times by the surfaces 14o and 14p shown in FIG. 7F is transmitted through the reflecting surface 14q and once emitted out of the light guide member 14. After that, the light enters the light guide member 14 again from the re-incident surface 14r disposed behind the light beam traveling direction. Then, the light is totally reflected by the rear 14q and emitted from the exit surface 14b. As shown in the figure, this luminous flux component is the component having the largest number of light rays among the luminous flux components shown in FIGS. 7B to 7F. The luminous flux component is the component having the largest incident angle with respect to the incident surface 14a of the light guide member 14 among the luminous flux components emitted from the LEDs, and is a component that enters the logo display member 15 slightly obliquely.
図７Ｅ及び図７Ｆに示すように、入射領域１４ｃにおいて３回もしくは４回全反射した後の光束成分でも、反射面１４ｑに対して小さな入射角度で入射し、全反射せずに一度導光部材１４から射出する。そして、導光部材１４に再入射した後、全反射して射出面１４ｂから射出する。このような場合には、射出面１４ｂに対する入射角度がやや大きくなり、射出面１４ｂに直交する方向に対してやや大きな角度を持った成分となる傾向にある。 As shown in FIGS. 7E and 7F, the light beam component after being totally reflected three times or four times in the incident region 14c is incident on the reflecting surface 14q at a small incident angle, and is once reflected without being totally reflected. Eject from 14. And after re-entering the light guide member 14, it totally reflects and inject | emits from the output surface 14b. In such a case, the incident angle with respect to the exit surface 14b is slightly increased, and tends to be a component having a slightly larger angle with respect to the direction orthogonal to the exit surface 14b.
以上のように、ＬＥＤ１２の中心から射出した光束は、狭い角度範囲の光束に変換された後、ロゴ表示部材１５の文字部１５ｆに導かれる。 As described above, the light beam emitted from the center of the LED 12 is converted into a light beam in a narrow angle range, and then guided to the character portion 15 f of the logo display member 15.
なお、図７Ａ〜図７Ｆでは、ＬＥＤ１２の中心１点から射出した光束についてのみ説明したが、実際には、ＬＥＤ１２の全面から広い角度範囲の光束が射出されて入射面１４ａに入射するため、図７Ａ〜図７Ｆに示した光束成分の間を補完する光束が存在する。したがって、文字部１５ｆをある一定の角度範囲を持った光束で均一に照明することができる。また、実際には、図７Ａ〜図７Ｆに示した角度範囲よりやや広い角度範囲で均一な照明が行われる。 7A to 7F, only the light beam emitted from one central point of the LED 12 has been described, but in reality, a light beam in a wide angle range is emitted from the entire surface of the LED 12 and is incident on the incident surface 14a. There is a light beam that complements between the light beam components shown in FIGS. 7A to 7F. Therefore, the character portion 15f can be illuminated uniformly with a light beam having a certain angle range. Actually, uniform illumination is performed in an angle range slightly wider than the angle range shown in FIGS. 7A to 7F.
ここで、本実施例では、光束を効率良く導くため、上記手法によりプリズム列で方向変換する光束の角度を制限しているが、実際のロゴ表示部材１５（文字部１５ａ〜１５ｆ）の照明範囲は広い方が都合良い場合がある。この場合には、方向変換をした後の光束を拡散させることによって、照明範囲を広げることも可能である。この拡散を与えるためには、ロゴ表示部材１５の入射面１５ｇや射出面を拡散面で構成したり、ロゴ表示部材１５を拡散性を有する光学材料で構成したりするとよい。また、導光部材１４とロゴ表示部材１５の間に拡散シート等の拡散部材を配置してもよい。 Here, in this embodiment, in order to efficiently guide the light beam, the angle of the light beam whose direction is changed by the prism row is limited by the above method, but the illumination range of the actual logo display member 15 (character portions 15a to 15f) is limited. The larger one may be more convenient. In this case, it is also possible to widen the illumination range by diffusing the light flux after the direction change. In order to provide this diffusion, the entrance surface 15g and the exit surface of the logo display member 15 may be formed of a diffusion surface, or the logo display member 15 may be formed of an optical material having diffusibility. Further, a diffusion member such as a diffusion sheet may be disposed between the light guide member 14 and the logo display member 15.
また、この場合、図７Ａ〜図７Ｆに示した断面においてのみ拡散性を持たせるような光学特性を持った光学部材を用いることによって、より効率の良い照明を行うことができる。 In this case, more efficient illumination can be performed by using an optical member having an optical characteristic that provides diffusibility only in the cross sections shown in FIGS. 7A to 7F.
図８〜図１２は、ＬＥＤ１２の中心から射出した光束がロゴ表示部材１５における文字部１５ｆ以外の文字部１５ａ〜１５ｅに導かれる様子を示した光線トレース図である。 8 to 12 are ray trace diagrams showing how the light beam emitted from the center of the LED 12 is guided to the character portions 15 a to 15 e other than the character portion 15 f in the logo display member 15.
これらの図から分かるように、本実施例では、各文字部を照明する光線の本数（つまりは照明光量）や射出方向が同じとなるように導光部材１４の各部の形状を設定している。本実施例にいう「同じ」とは、同一又は同一とみなせる範囲（例えば、１０％以内の差を有する場合）を意味する。 As can be seen from these drawings, in this embodiment, the shape of each part of the light guide member 14 is set so that the number of light beams (that is, the amount of illumination light) that illuminates each character part and the emission direction are the same. . “Same” in this embodiment means a range that can be regarded as the same or the same (for example, when there is a difference within 10%).
ここで、射出方向は、主としてプリズム列１４ｄ〜１４ｉを構成する反射面１４ｑの角度によって決定される。 Here, the emission direction is determined mainly by the angle of the reflecting surface 14q constituting the prism rows 14d to 14i.
このため、本実施例では、図７Ａ〜図７Ｆに示したプリズム列１４ｄと同様に、他のプリズム列１４ｅ〜１４ｉの反射面１４ｑの角度を、射出面１４ｂに対して約４２．５°となるように揃えている。また、照明光量は、各プリズム列における反射面１４ｑと再入射面１４ｒとで形成される射出面１４ｂに近い側の稜線を結ぶ包絡線Ｈの傾きによって決定される。したがって、この傾きを最適化することによって、各文字部の照明光量を同じとすることができる。 For this reason, in this embodiment, like the prism array 14d shown in FIGS. 7A to 7F, the angle of the reflection surface 14q of the other prism arrays 14e to 14i is about 42.5 ° with respect to the exit surface 14b. Aligned to be. The amount of illumination light is determined by the slope of the envelope H that connects the ridges on the side close to the exit surface 14b formed by the reflection surface 14q and the re-incidence surface 14r in each prism row. Therefore, by optimizing this inclination, the illumination light quantity of each character part can be made the same.
なお、各文字部を照明する光線の本数は同じであるが、その光路は図７Ａ〜図７Ｆに示した光路とは異なっている。そこで、文字部１５ｂを照明する光束の光路を代表例として、特に、プリズム列の部分を介しての導光状態を更に詳しく説明する。 In addition, although the number of the light rays which illuminate each character part is the same, the optical path is different from the optical path shown to FIG. 7A-FIG. 7F. Therefore, taking the optical path of the light beam that illuminates the character portion 15b as a representative example, the light guide state through the prism row will be described in more detail.
図１１Ａ〜図１１Ｄは、文字部１５ｂを照明する光線の挙動を示す光線トレース図である。 11A to 11D are ray trace diagrams showing the behavior of the light rays that illuminate the character portion 15b.
図１１Ａに示すように、ＬＥＤ１２の中心から射出して導光部材１４に入射した光束は、平面で構成される射出面１４ｂでの全反射と、プリズム列１４ｄ〜１４ｇ側の面１４ｑ，１４ｒでの射出（透過），再入射、および面１４ｊ〜１４ｍでの全反射を繰り返す。こうして、文字部１５ｂに対応したプリズム列１４ｈに到達する。ここでは、プリズム列側での射出，再入射および全反射について、拡大図を用いて詳細に説明する。 As shown in FIG. 11A, the light beam emitted from the center of the LED 12 and incident on the light guide member 14 is totally reflected on the emission surface 14b formed by a plane, and on the surfaces 14q and 14r on the prism rows 14d to 14g side. Are repeated (transmission), re-incidence, and total reflection on the surfaces 14j to 14m. Thus, the prism row 14h corresponding to the character portion 15b is reached. Here, the emission, re-incidence, and total reflection on the prism array side will be described in detail using an enlarged view.
図１１Ｂは、図１１Ａ中のＡ部を拡大した図であり、図１１Ｃは図１１Ａ中のＢ部の拡大図である。また、図１１Ｄは、図１１Ａ中のＣ部の拡大図である。 FIG. 11B is an enlarged view of part A in FIG. 11A, and FIG. 11C is an enlarged view of part B in FIG. 11A. FIG. 11D is an enlarged view of a portion C in FIG. 11A.
図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、ＬＥＤ１２からの光束は、射出面１４ｂでは全反射する。また、プリズム列側では、反射面１４ｑから一度射出した後、その後方に位置する再入射面１４ｒから再入射し、その後方の反射面１４ｑで反射することなく導光部材１４内をプリズム列１４ｈ側に向かって進む。 As shown in FIGS. 11B and 11C, the light flux from the LED 12 is totally reflected on the exit surface 14b. On the prism row side, after exiting once from the reflecting surface 14q, it is re-entered from the re-incident surface 14r located behind the reflecting surface 14q, and the light guide member 14 is reflected by the reflecting surface 14q behind the prism surface 14h. Proceed to the side.
一方、図１１Ｄに示すように、プリズム列１４ｈでは、光束は、反射面１４ｑから一度射出した後、その後方に位置する再入射面１４ｒから再入射し、その後方の反射面１４ｑで文字部１５ｂの方向に反射する。 On the other hand, as shown in FIG. 11D, in the prism row 14h, the light beam once exits from the reflecting surface 14q, and then reenters from the re-incident surface 14r positioned behind the reflecting surface 14q. Reflects in the direction of.
このように、本実施例の導光部材１４は、ある規則に従って同じ形状に形成された複数のプリズム列を射出面１４ｂの反対側に設けるという簡単な構成で、特定の角度成分に変換された光束のみを各文字部に導くことができる。しかも、各文字部に対する照明光量も同じとすることができる。 As described above, the light guide member 14 of the present embodiment was converted into a specific angle component with a simple configuration in which a plurality of prism rows formed in the same shape according to a certain rule are provided on the opposite side of the exit surface 14b. Only the luminous flux can be guided to each character part. Moreover, the amount of illumination light for each character portion can be the same.
しかも、光源であるＬＥＤから射出した光束をほとんど無駄にすることなく利用することが可能なため、極めて効率の良い照明光学系を構成することができる。 Moreover, since the light beam emitted from the LED, which is the light source, can be used with little waste, an extremely efficient illumination optical system can be configured.
さらに、プリズム列の各面に表面反射防止コーティングを施すことにより、反射面１４ｑ及び再入射面１４ｒでの透過に伴う表面反射による光量ロスを抑えることができるため、更に効率の良い照明光学系を実現することもできる。 Further, by applying a surface antireflection coating on each surface of the prism array, it is possible to suppress a light amount loss due to surface reflection due to transmission on the reflecting surface 14q and the re-incident surface 14r, so that a more efficient illumination optical system can be provided. It can also be realized.
なお、本実施例では、各文字部を照明する光線の本数が同じとなるように導光部材１４の形状を設定しているが、光源から遠くに位置する文字部を照明する光束については、プリズム列での射出及び再入射の回数が増えるために、光量が減衰する可能性がある。このため、各文字部の明るさが同じとなるように、各文字部を照明する光線の本数に差を設けてもよい。 In this embodiment, the shape of the light guide member 14 is set so that the number of light beams that illuminate each character portion is the same, but for the light flux that illuminates the character portion located far from the light source, Since the number of emission and re-incidences at the prism array increases, the amount of light may be attenuated. For this reason, you may provide a difference in the number of the light rays which illuminate each character part so that the brightness of each character part may become the same.
次に、導光部材１４の好ましい形状を決定する具体的な数値について説明する。 Next, specific numerical values for determining a preferable shape of the light guide member 14 will be described.
導光部材１４に形成されたプリズム列の反射面１４ｑの射出面１４ｂに対する傾き角度θ（図７Ｂ参照）は、以下の範囲にあることが望ましい。 The inclination angle θ (see FIG. 7B) of the reflecting surface 14q of the prism row formed on the light guide member 14 with respect to the exit surface 14b is preferably in the following range.
３０°≦θ≦４５° ・・・（１）。 30 ° ≦ θ ≦ 45 ° (1).
これは、通常の照明光学系に使用される光学樹脂材料を用いた場合、θが最大値である４５°を超えることによって、反射面１４ｑで反射する光束が極端に減少してしまうためである。また、θが４５°を超えることによって、屈折の回数が増加する傾向にあり、反射面１４ｑ及び再入射面１４ｒでの透過に伴う表面反射による光量ロスが多くなり、効率が低下するためである。また、θが最小値である３０°を下回ると、射出面１４ｂからの射出光束が、射出面１４ｂに対して倒れすぎ、各プリズム列に対応する位置に配置された各文字部を照明するための光学系として好ましくなくなるためである。理想的には、本実施例に示した、θ＝４２．５°前後の設定が最も効率良く、また射出光束の射出面１４ｂに対する倒れが少なく、バランスが良い。 This is because when an optical resin material used in a normal illumination optical system is used, the light flux reflected by the reflecting surface 14q is extremely reduced when θ exceeds 45 ° which is the maximum value. . In addition, when θ exceeds 45 °, the number of refractions tends to increase, and a light amount loss due to surface reflection accompanying transmission on the reflection surface 14q and the re-incidence surface 14r increases, resulting in a reduction in efficiency. . When θ is less than 30 ° which is the minimum value, the emitted light beam from the exit surface 14b falls too much with respect to the exit surface 14b, and illuminates each character portion arranged at a position corresponding to each prism row. This is because the optical system is not preferable. Ideally, the setting of about θ = 42.5 ° shown in the present embodiment is the most efficient, and there is little tilt of the emitted light beam with respect to the exit surface 14b, and the balance is good.
また、導光部材１４のプリズム列を構成する反射面１４ｑ（又は再入射面１４ｒ）のピッチ間隔ｄ（図７Ｂ参照）は、以下の範囲にあることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the pitch interval d (see FIG. 7B) of the reflecting surface 14q (or the re-incident surface 14r) constituting the prism row of the light guide member 14 is in the following range.
０．０５ｍｍ≦ｄ≦０．５ｍｍ ・・・（２）。 0.05 mm ≦ d ≦ 0.5 mm (2).
これは、ｄが最小値である０．０５を下回ると、導光部材１４の成形時に反射面１４ｑと再入射面１４ｒとの稜線部についてしまう曲面が光学作用に及ぼす影響が大きくなり、入射光束の角度による分離や全反射をうまく利用できなくなるためである。また、たとえこのような微細なプリズムの稜線部を鋭角状に成形できたとしても、その製作コストがきわめて高くなり、実用的ではない。 This is because if d is less than the minimum value of 0.05, the influence of the curved surface that occurs on the ridge line portion of the reflecting surface 14q and the re-incident surface 14r on the optical action when the light guide member 14 is molded increases. This is because separation by total angle and total reflection cannot be used well. Moreover, even if the ridge line portion of such a fine prism can be formed into an acute angle shape, the manufacturing cost is extremely high and it is not practical.
一方、ｄの最大値を０．５ｍｍとしているのは、以下の理由による。本実施例の照明光学系の見かけ上の発光点は、各光線トレース図からも明らかなように、各プリズムの射出面１４ｂ側の稜線部に集中している。この稜線部のピッチ間隔が広いと、発光点はまばらとなり、文字部での照明光が、細い線が縞状に並んだようになり、理想的な照明状態とは言えなくなる。これは、射出面１４ｂ側に形成した拡散面によってある程度緩和できるものの、完全に打ち消すには、拡散度合いが強いものを使用しなければならず、照明効率の低下につながる。このため、ｄを上記条件式（２）の範囲に収めることが、上記のような照明むらを防止するために有効である。 On the other hand, the reason why the maximum value of d is 0.5 mm is as follows. The apparent light emission points of the illumination optical system of this embodiment are concentrated on the ridge line portion on the exit surface 14b side of each prism, as is apparent from each ray trace diagram. When the pitch interval between the ridge lines is wide, the light emitting points are sparse, and the illumination light at the character part appears to be a thin line arranged in stripes, which is not an ideal illumination state. This can be alleviated to some extent by the diffusion surface formed on the exit surface 14b side, but in order to completely cancel it, a material having a high degree of diffusion must be used, leading to a reduction in illumination efficiency. For this reason, it is effective to keep d within the range of the conditional expression (2) in order to prevent the illumination unevenness as described above.
図１３〜図１５には、本発明の実施例２である表示装置を示している。図１３は、該表示装置の正面図、図１４は該表示装置の中心付近での横断面図、図１５は図１３に光源中心から射出した光束を併せて記載した光線トレース図である。 13 to 15 show a display device that is Embodiment 2 of the present invention. FIG. 13 is a front view of the display device, FIG. 14 is a transverse sectional view near the center of the display device, and FIG. 15 is a ray trace diagram in which the light beam emitted from the center of the light source is shown in FIG.
本実施例の表示装置は、実施例１と同様に、プリンタ等の電子機器の外装部に配置されており、機器本体内に配置した少ない数の光源（ＬＥＤ）からの射出光束を効率良くロゴ表示部（文字部）に照射できる。 Similar to the first embodiment, the display device of the present embodiment is disposed in the exterior of an electronic device such as a printer, and efficiently emits light flux from a small number of light sources (LEDs) disposed in the device body. It can irradiate the display part (character part).
図１３〜図１５において、２１は高輝度のＬＥＤであり、広い角度範囲に対して均一な配光特性を持ち、かつ定常光を発することができる。本実施例は、特に効率を改善した照明光学系を採用することで、単一のＬＥＤ２１を用いた場合でも文字部を明るく照明することを目的としている。 13 to 15, reference numeral 21 denotes a high-brightness LED, which has uniform light distribution characteristics over a wide angle range and can emit steady light. The present embodiment is intended to illuminate a character portion brightly even when a single LED 21 is used, by employing an illumination optical system with particularly improved efficiency.
２４はＬＥＤ２１から射出した光束を複数の文字部に均一に導くための導光部材であり、透明性の高い樹脂材料で構成されている。実施例１の導光部材１４と同様に、入射面２４ａ、入射領域２４ｃ，複数のプリズム列２４ｅ〜２４ｊ及び射出面２４ｂを有する。 Reference numeral 24 denotes a light guide member for uniformly guiding a light beam emitted from the LED 21 to a plurality of character portions, and is made of a highly transparent resin material. Like the light guide member 14 of the first embodiment, the light guide member 14 includes an incident surface 24a, an incident region 24c, a plurality of prism rows 24e to 24j, and an exit surface 24b.
２５はロゴ表示部材であり、本実施例では、文字部２５ａ〜２５ｆを開口で形成した薄い板状の金属プレート等の部材で構成されている。ロゴ表示部材２５における開口部以外の部分は光を透過しないため、文字を表示するために不要な光は外部に射出されない。また、ロゴ表示部材２５は光学部材ではないので、光学部材を用いた場合の不要な拡散や表面反射がなく、効率が良い構成を実現できる。 Reference numeral 25 denotes a logo display member. In this embodiment, the logo display member is composed of a member such as a thin plate-like metal plate in which the character portions 25a to 25f are formed by openings. Since portions other than the opening in the logo display member 25 do not transmit light, unnecessary light for displaying characters is not emitted to the outside. Further, since the logo display member 25 is not an optical member, there is no unnecessary diffusion and surface reflection when the optical member is used, and an efficient configuration can be realized.
本実施例の文字部２５ａ〜２５ｆではそれぞれ、「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」，「Ｅ」，「Ｆ」の各文字が開口により形成されている。 In the character portions 25a to 25f of the present embodiment, the characters “A”, “B”, “C”, “D”, “E”, and “F” are formed by openings.
上記構成において、実施例１との違いは、図１３に示した正面図において導光部材２４におけるＬＥＤ２１から光束の入射面２４ａに続く入射領域２４ｃの両側面が、傾斜面２４ｓで構成されていることである。このように構成することで、図１５に示すように、ＬＥＤ２１の中心から図の上下方向に射出された光束は、傾斜面２４ｓで全反射され、各文字部に対応するプリズム列に至るまでの間にある狭い角度範囲の光束に変換することができる。この結果、各文字部から射出する光束の角度範囲は狭まるが、限られたエネルギの中でも明るい表示を行うことができる。 In the above configuration, the difference from the first embodiment is that both side surfaces of the incident region 24c following the light incident surface 24a from the LED 21 in the light guide member 24 in the front view shown in FIG. 13 are configured by inclined surfaces 24s. That is. With this configuration, as shown in FIG. 15, the light beam emitted from the center of the LED 21 in the vertical direction in the figure is totally reflected by the inclined surface 24s and reaches the prism row corresponding to each character portion. It can be converted into a light beam having a narrow angle range between them. As a result, the angle range of the light beam emitted from each character portion is narrowed, but a bright display can be performed even with limited energy.
一方、図１４に示す導光部材２４の横断面での集光に関しては、実施例１と同様であり、ここでの説明は省略する。 On the other hand, the light condensing in the cross section of the light guide member 24 shown in FIG. 14 is the same as in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.
本実施例では、照明光学系内に拡散部材を用いず、屈折と反射作用を持った導光部材２４により光源からの射出光束を各文字部に効率良く導いているため、各文字部を明るく照明することができる。 In this embodiment, since no light diffusing member is used in the illumination optical system, the light beam emitted from the light source is efficiently guided to each character portion by the light guide member 24 having refraction and reflection action. Can be illuminated.
図１６及び図１７には、本発明の実施例３である表示装置を示している。図１６は、該表示装置の正面図、図１４は該照明装置の中心付近での横断面図である。 16 and 17 show a display device that is Embodiment 3 of the present invention. FIG. 16 is a front view of the display device, and FIG. 14 is a cross-sectional view in the vicinity of the center of the illumination device.
本実施例の表示装置は、実施例１，２と同様に、プリンタ等の電子機器の外装部に配置されており、機器本体内に配置した少ない数の光源（ＬＥＤ）からの射出光束を効率良く表示部（文字部）に照射できる。 Similar to the first and second embodiments, the display device according to the present embodiment is disposed in the exterior portion of an electronic device such as a printer, and efficiently emits light beams from a small number of light sources (LEDs) disposed in the device body. The display (character part) can be irradiated well.
図１６及び図１７において、３１，３２はそれぞれ高輝度のＬＥＤであり、広い角度範囲に対して均一な配光特性を持ち、かつ定常光を発することができる。本実施例は、特に効率を改善した照明光学系を採用することで、少ない数のＬＥＤ３１，３２を用いた場合でも文字部を明るく照明することを目的としている。 16 and 17, reference numerals 31 and 32 denote high-brightness LEDs, which have uniform light distribution characteristics over a wide angular range and can emit steady light. The present embodiment is intended to illuminate a character portion brightly even when a small number of LEDs 31 and 32 are used by adopting an illumination optical system with particularly improved efficiency.
３４はＬＥＤ３１，３２から入射面３４ａを介して入射した光束を射出面３４ｂに導くための導光部材であり、透明性の高い樹脂材料で構成されている。 Reference numeral 34 denotes a light guide member for guiding a light beam incident from the LEDs 31 and 32 through the incident surface 34a to the exit surface 34b, and is made of a highly transparent resin material.
導光部材３４の集光作用については、実施例２と同様であるため、ここでの説明は省略する。 About the condensing effect | action of the light guide member 34, since it is the same as that of Example 2, description here is abbreviate | omitted.
本実施例では、実施例１，２で用いたような、導光部材とは別のロゴ表示部材を用いず、導光部材３４そのものに表示機能を持たせた点で、実施例１，２とは異なる。この構成を達成するため、本実施例では、導光部材３４の射出面３４ｂとは反対側に形成したプリズム列３４ｅ〜３４ｊ自体を、表示内容、すなわちロゴの文字の形状に形成している。 In the present embodiment, the logo display member different from the light guide member as used in the first and second embodiments is not used, but the light guide member 34 itself has a display function. Is different. In order to achieve this configuration, in this embodiment, the prism rows 34e to 34j themselves formed on the side opposite to the exit surface 34b of the light guide member 34 are formed in display content, that is, in the shape of logo characters.
実施例１でも説明したように、本実施例では、プリズム列のうち射出面３４ｂ側の稜線部付近で光束を方向変換し、射出面３４ｂから射出させる。この場合、各プリズムを構成する反射面（及び再入射面）のピッチ間隔を十分に狭くし、かつプリズム列の全体の輪郭を表示文字に対応させることで、別部材としてのロゴ表示部材を用いなくても、ロゴ表示が可能になる。 As described in the first embodiment, in this embodiment, the direction of the light beam is changed in the vicinity of the ridge portion on the exit surface 34b side in the prism row, and the light is emitted from the exit surface 34b. In this case, a logo display member as a separate member is used by sufficiently narrowing the pitch interval of the reflecting surfaces (and re-incident surfaces) constituting each prism and making the entire outline of the prism row correspond to the display characters. Even without it, the logo can be displayed.
これにより、構成部品点数が少なくなり、表示装置としてのコストを低減することができる。しかも、より効率の良い照明光学系を実現でき、少ない数の光源でも明るい表示を行うことができる。 Thereby, the number of component parts decreases and the cost as a display apparatus can be reduced. In addition, a more efficient illumination optical system can be realized, and bright display can be performed with a small number of light sources.
以上説明したように、上記各実施例の表示装置によれば、光源から射出された光束を導光部材に取り込み、屈折と反射の組み合わせのみによって導光及び集光を行うため、極めて効率の良い照明光学系を構成することができる。 As described above, according to the display device of each of the above embodiments, the light beam emitted from the light source is taken into the light guide member, and is guided and condensed only by the combination of refraction and reflection. An illumination optical system can be configured.
また、照明光学系を構成する導光部材が薄いため、表示装置を配置するスペースが制限される電子機器にも、該機器を大型化することなく搭載できる。 In addition, since the light guide member constituting the illumination optical system is thin, it can be mounted on an electronic device in which a space for arranging the display device is limited without increasing the size of the device.
さらに、照明光学系の特性を決定する部材は導光部材だけであり、特殊な表面処理も必要ないため、照明光学系を安価に構成することができる。 Furthermore, the only member that determines the characteristics of the illumination optical system is the light guide member, and no special surface treatment is required. Therefore, the illumination optical system can be configured at low cost.
また、導光部材の射出面における面積の自由度が極めて高く、また、各射出面の位置に応じて照射する強度や配光特性も任意に調整することができるなど、照明光学系を設計する際の設計自由度が極めて高い。 In addition, the illumination optical system is designed such that the degree of freedom of the area on the exit surface of the light guide member is extremely high, and the intensity and light distribution characteristics can be arbitrarily adjusted according to the position of each exit surface. The degree of freedom in design is extremely high.
さらに、射出面を複数に分割することが可能であり、これによって必要とされる照明領域に対して効率良く照明を行うことが可能であり、また、互いに離れた複数の表示部の照明も同時に行うことができる。 Furthermore, it is possible to divide the exit surface into a plurality of parts, which makes it possible to efficiently illuminate a required illumination area, and also to illuminate a plurality of display units separated from each other at the same time. It can be carried out.
１ プリンタ本体
３ 液晶モニタ
４、５ 操作ボタン
１１、１２、１３、２１、３１、３２ ＬＥＤ
１４、２４、３４ 導光部材
１４ｄ〜１４ｉ，２４ｅ〜２４ｊ，３４ｅ〜３４ｊ プリズム列
１４ｑ 反射面
１４ｒ 再入射面
１５、２５ ロゴ表示部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printer main body 3 LCD monitor 4, 5 Operation button 11, 12, 13, 21, 31, 32 LED
14, 24, 34 Light guide member 14d-14i, 24e-24j, 34e-34j Prism array 14q Reflecting surface 14r Re-incident surface 15, 25 Logo display member
Claims (17)
該光源からの光が入射する入射面及び該光を射出する射出面を有する導光部材とを有し、
前記射出面からの射出光によって表示を行い、
前記導光部材は、前記射出面とは反対側に、該導光部材に入射した光のうち一部の光束を前記射出面に向けて反射する反射面と該反射面を透過した光束を該導光部材内に再入射させる再入射面とが同じ形状で交互に複数形成された、複数の反射再入射部を有し、
前記複数の反射再入射部において、互いに隣り合う前記反射面及び再入射面がなす前記射出面に近い側での稜線を結んだ包絡線が、前記入射面から遠いほど前記射出面に近づくように傾いており、
前記導光部材における前記複数の反射再入射部間の面は、前記射出面と平行であることを特徴とする表示装置。 A light source;
A light guide member having an incident surface on which light from the light source is incident and an emission surface that emits the light;
Display by the light emitted from the exit surface,
The light guide member is the side opposite to the exit surface, the light flux transmitted through the reflecting surface and the reflecting surface for reflecting part of the light beam on the exit surface of the light incident on the light guide member and re-incident surface for re-enters the light guide member is formed with a plurality of alternately same shape, having a plurality of reflecting incident again portion,
In the plurality of reflection re-incidence portions, an envelope connecting ridge lines on the side close to the exit surface formed by the reflection surface and the re-incident surface adjacent to each other is closer to the exit surface as the distance from the entrance surface increases. Tilted,
The display device according to claim 1, wherein a surface between the plurality of reflection re-incident portions of the light guide member is parallel to the exit surface.
前記複数の反射再入射部は、前記複数の表示部に対応することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。 Display on a plurality of display units by the light emitted from the emission surface,
The display device according to claim 1, wherein the plurality of reflection re-incidence units correspond to the plurality of display units.
３０°≦θ≦４５°
ただし、θは、前記反射面の前記射出面に対する傾斜角度である。 The display device according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
30 ° ≦ θ ≦ 45 °
However, (theta) is an inclination angle with respect to the said output surface of the said reflective surface.
０．０５ｍｍ≦ｄ≦０．５ｍｍ
ただし、ｄは前記反射面間のピッチである。 The display device according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
0.05mm ≦ d ≦ 0.5mm
Where d is the pitch between the reflecting surfaces.
前記導光部材からの光を、前記光透過部を通して射出することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。 The display member includes a light transmission part and a light shielding part, and displays characters or symbols in one shape of the light transmission part and the light shielding part,
The display device according to claim 7, wherein light from the light guide member is emitted through the light transmission portion.
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