JP7044024B2 - 導光部材及びインジケータ - Google Patents

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Description

本発明は、入射面から入射した光を出射面に導く透光性材料からなる導光部材、及び導光部材を用いたインジケータに関する。
従来、透光性材料からなり、入射面から入射した光を出射面に導く導光部材が、例えば車両の車室内のインジケータに用いられている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の操作装置は、複数のボタンを備え、それぞれのボタンに光源の光を前面パネルのインジケータ用孔に導く導光部材(導光体)が対応して配置されている。それぞれの導光部材は四角柱状であり、長手方向の一端部にインジケータ用孔に挿入されるプリズム部が形成されている。光源の光は、導光部材の他端部から入射してプリズム部から拡散して出射される。
特開2010-225324号公報
特許文献1に記載のもののように、複数の導光部材を有する装置を組み立てる場合には、それぞれの導光部材を一本ずつ取付対象部材に取り付けなければならず、組み付け工数が嵩んでしまう。
そこで、本発明は、取付対象部材への組み付けが容易な導光部材、及びその導光部材を用いたインジケータを提供することを目的とする。
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記[1]~[3]の導光部材、及び下記[4]のインジケータを提供する。
[1]第1の入射面から入射した光を第1の出射面に導く第1の導光部と、第2の入射面から入射した光を第2の出射面に導く第2の導光部と、前記第1及び第2の導光部を連結する連結部とを有し、前記第1及び第2の導光部ならびに前記連結部が透光性材料により一体に形成された導光部材であって、前記連結部は、前記第1の導光部との接続箇所から入射した光が内部反射して前記第2の導光部に伝搬することを抑制すると共に、前記第2の導光部との接続箇所から入射した光が内部反射して前記第1の導光部に伝搬することを抑制する光伝搬抑制形状を有している、導光部材。
[2]前記光伝搬抑制形状は、前記第1の導光部との接続箇所から前記連結部に入射した光が当たる第1の面の角度、及び前記第2の導光部との接続箇所から前記連結部に入射した光が当たる第2の面の角度が、当該光を全反射させない角度に設定された形状である、上記[1]に記載の導光部材。
[3]前記第1の導光部及び前記第2の導光部は、少なくとも前記接続箇所の周辺部が互いに平行かつ直線状であり、前記透光性材料の全内部反射の臨界角をθ(°)とし、前記周辺部における前記第1及び第2の導光部の中心軸に対して垂直な仮想平面に対する前記第1及び第2の面の角度をそれぞれθ(°),θ(°)とすると、下記式(1)及び(2)を満たす、上記[2]に記載の導光部材。
θ>90-θ×2 (1)
θ>90-θ×2 (2)
[4]上記[1]乃至[3]の何れかに記載の導光部材と、前記導光部材を保持する非透光性の保持部材と、前記第1の導光部の入射面に対向して配置された第1の発光素子と、前記第2の導光部の入射面に対向して配置された第2の発光素子と、を備えたインジケータ。
本発明に係る導光部材によれば、取付対象部材への組み付けが容易となる。また、本発明に係るインジケータによれば、組み付け工数の削減により低コスト化を図ることが可能となる。
図1(a)~(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るインジケータを示している。図1(a)はインジケータの表示面を示す平面図であり、図1(b)は図1(a)のA-A線におけるインジケータの断面図である。図1(c)は、インジケータケース及び導光部材を表示面とは反対側から見た構成図である。 図2は、導光部材を示す斜視図である。 図3(a)は、第1の比較例に係る導光部材の一部を示す説明図である。図3(b)は、第2の比較例に係る導光部材の一部を示す説明図である。 図4は、本実施の形態に係る導光部材の一部を示す説明図である。 図5は、本発明の第2の実施の形態に係る導光部材をインジケータケースと共に示す断面図である。 図6は、本発明の第2の実施の形態に係る導光部材をインジケータケースと共に示す断面図である。
[第1の実施の形態]
本発明の実施の形態について、図1乃至図4を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
図1(a)~(b)は、本発明の第1の実施の形態に係るインジケータを示している。図1(a)はインジケータの表示面を示す平面図であり、図1(b)は図1(a)のA-A線におけるインジケータの断面図である。図1(c)は、インジケータケース及び導光部材を表示面とは反対側から見た構成図である。
このインジケータ1は、例えば透光性の樹脂材料を射出成型して形成された導光部材2と、導光部材2を保持する非透光性の保持部材としてのインジケータケース3と、基板40に実装された第1及び第2の発光素子41,42とを備えている。インジケータ1は、例えば車両の車室内に配置され、車両の運転者又は同乗者に何らかの状態情報を示す。この状態情報は、例えば車載装置の正常又は異常を示す情報である。インジケータ1は、運転者又は同乗者から視認可能な位置に表示面1aを配向して設置される。
図2は、導光部材2を示す斜視図である。導光部材2は、第1の入射面21aから入射した光を第1の出射面21bに導く第1の導光部21と、第2の入射面22aから入射した光を第2の出射面22bに導く第2の導光部22と、第1及び第2の導光部21,22を連結する連結部23とを有している。また、導光部材2は、第1及び第2の導光部21,22ならびに連結部23が透光性材料により一体に形成されている。
本実施の形態では、導光部材2の透光性材料がポリカーボネートである場合について説明する。ポリカーボネートの屈折率は1.58であり、全内部反射の臨界角は39°である。また、導光部材2の透光性材料として、ポリメタクリル酸メチル樹脂を用いてもよい。ポリメタクリル酸メチル樹脂の屈折率は1.49であり、全内部反射の臨界角は42°である。
第1及び第2の導光部21,22は、少なくとも連結部23との接続箇所210,220の周辺部が互いに平行かつ直線状である。本実施の形態では、第1の導光部21及び第2の導光部22の全体が四角柱状である。図2では、第1の導光部21及び第2の導光部22のそれぞれの中心軸C,Cを一点鎖線で示している。
また、本実施の形態では、第1の導光部21及び第2の導光部22の長さ及び断面形状が同じである。ただし、これに限らず、第1の導光部21及び第2の導光部22の長さが異なっていてもよく、中心軸C,Cに対して直交する断面の形状や大きさが異なっていてもよい。また、第1及び第2の導光部21,22は、連結部23との接続箇所210,220の周辺部以外の部分において湾曲したり折れ曲がっていてもよい。またさらに、インジケータケース3や基板40との位置関係を規定するための突起や窪みを有していてもよい。
第1の入射面21a及び第1の出射面21bは、中心軸Cに沿った長手方向における第1の導光部21の一側及び他側の端面として形成されている。また、第2の入射面22a及び第2の出射面22bは、中心軸Cに沿った長手方向における第2の導光部22の一側及び他側の端面として形成されている。第1の出射面21b及び第2の出射面22bは、インジケータケース3の外面3aと共にインジケータ1の表示面1aを構成する。
インジケータケース3には、第1及び第2の導光部21,22を保持する保持部30が設けられている。保持部30は、第1の導光部21と第2の導光部22との間に位置する第1及び第2の内壁部31,32、第1の導光部21の周囲のうち第1の内壁部31に対向する部分以外の三方を囲む第1の外壁部33、及び第2の導光部22の周囲のうち第2の内壁部31に対向する部分以外の三方を囲む第2の外壁部34からなる。
第1の導光部21は、第1の内壁部31及び第1の外壁部33によって形成される保持孔30aに嵌合され、第2の導光部22は、第2の内壁部32及び第2の外壁部34によって形成される保持孔30bに嵌合されている。第1及び第2の外壁部33,34は、第1及び第2の内壁部31,32よりもインジケータケース3の内面3bからの突出高さが高く形成されている。
基板40は、図外の部位でインジケータケース3に固定されている。第1の発光素子41は、第1の導光部21の第1の入射面21aに対向して配置され、第1の発光素子41から発光した光(第1の発光光L)が第1の入射面21aに入射する。第1の入射面21aに入射した第1の発光光Lは、直接的に、もしくは第1の導光部21の側面21cで内部反射して間接的に、第1の出射面21bから出射される。
第2の発光素子42は、第2の導光部22の第2の入射面22aに対向して配置され、第2の発光素子42から発光した光(第2の発光光L)が第2の入射面22aに入射する。第2の入射面22aに入射した第2の発光光Lは、直接的に、もしくは第2の導光部22の側面22cで内部反射して間接的に、第2の出射面22bから出射される。
第1の発光素子41及び第2の発光素子42は、例えばLED(light emitting diode)であるが、レーザー光源を第1の発光素子41の及び第2の発光素子42として用いてもよい。また、第1の発光光Lと第2の発光光Lとは、波長(発光色)が異なっている。本実施の形態では、第1の発光光Lが緑色光であり、第2の発光光Lが赤色光である場合について説明するが、それぞれの発光光の色は適宜選択することが可能である。また、インジケータ1は、第1の発光素子41が発光しているときには第2の発光素子42を発光させず、第2の発光素子42が発光しているときには第1の発光素子41を発光させないように、第1及び第2の発光素子41,42の発光状態を切り替える。
ここで、第1の入射面21aから入射した第1の発光光Lが連結部23を介して第2の導光部22に伝搬し、第2の出射面22bから出射されると、第1の発光素子41のみが発光しているにもかかわらず、第2の出射面22bから光が漏れ出てしまう。また、第2の入射面22aから入射した第2の発光光Lが連結部23を介して第1の導光部21に伝搬し、第1の出射面21bから出射されると、第2の発光素子42のみが発光しているにもかかわらず、第1の出射面21bから光が漏れ出てしまう。このような光の漏出は、視認性や意匠性の低下を招来してしまうため、抑制することが望ましい。
そこで、本実施の形態では、連結部23が、第1の導光部21との接続箇所210から入射した光が内部反射して第2の導光部22に伝搬することを抑制すると共に、第2の導光部22との接続箇所220から入射した光が内部反射して第1の導光部21に伝搬することを抑制する光伝搬抑制形状を有している。以下、この光伝搬抑制形状について詳細に説明する。
連結部23は、第1及び第2の導光部21,22の並び方向(中心軸C,Cに対して直交する方向)の中央部230が第1及び第2の導光部21,22との接続箇所210,220に対して第1及び第2の入射面21a,22a側(基板40側)に突出している。
以下、連結部23において、中央部230よりも第1の導光部21との接続箇所210側の部分を第1の連結腕部231といい、中央部230よりも第2の導光部22との接続箇所220側の部分を第2の連結腕部232という。また、連結部23の側面のうち、第1の連結腕部231における第1及び第2の出射面21b,22b側(インジケータケース3側)の面を第1の放射面23aといい、第2の連結腕部232における第1及び第2の出射面21b,22b側の面を第2の放射面23bという。
第1の連結腕部231及び第2の連結腕部232は、それぞれの延在方向に対して垂直な断面における断面形状が矩形状である。第1の連結腕部231における第1及び第2の入射面21a,22a側(基板40側)の第1の側面23cは、第1の放射面23aと平行な平坦面であり、第2の連結腕部232における第1及び第2の入射面21a,22a側の第2の側面23dは、第2の放射面23bと平行な平坦面である。
第1及び第2の導光部21,22の並び方向に対して垂直な方向から導光部材2を見た場合、第1の放射面23a及び第2の放射面23bはV字状を呈する。また、図1(b)に示すように、第1の導光部21との接続箇所210は、第2の放射面23bを延長した延長線Lbと交差しない範囲に設けられており、第2の導光部22との接続箇所220は、第1の放射面23aを延長した延長線Laと交差しない範囲に設けられている。
連結部23の光伝搬抑制形状は、第1の導光部21との接続箇所210から第1の連結腕部231に入射した光が当たる第1の面の角度、及び第2の導光部22との接続箇所220から第2の連結腕部232に入射した光が当たる第2の面の角度が、当該光を全反射させない角度に設定された形状である。本実施の形態では、この第1の面が第1の放射面23aにあたり、第2の面が第2の放射面23bにあたる。次に、この角度について、図3及び図4を参照してより具体的に説明する。
まず、図3(a)及び(b)を参照して第1及び第2の比較例について説明する。第1及び第2の比較例に係る導光部材201,202は、本実施の形態に係る導光部材2と同じく、ポリカーボネートからなるものとする。
図3(a)は、第1の比較例に係る導光部材201の一部を示す説明図である。図3(a)では、図面下方が第1及び第2の入射面21a,22a側にあたり、図面上方が第1及び第2の出射面21b,22b側にあたる。
この導光部材201は、第1の導光部21と第2の導光部22とが直線状の連結部24によってH字状に連結されている。連結部24は、四角柱状であり、中心軸C,Cに対して垂直な方向に延在している。連結部24における第1及び第2の出射面21b,22b側の側面24a及び第1及び第2の出射面21b,22b側の側面24bは、第1の導光部21及び第2の導光部22の長手方向に並んで互いに平行に向かい合っている。
図3(a)では、第1の導光部21の側面21cに臨界角θ(=39°)で全内部反射して出射面21b側に進み、接続箇所210から連結部24に入射する第1の発光光Lの光路を矢印で示している。導光部材201では、接続箇所210から連結部24に入射した第1の発光光Lが連結部24の第1及び第2の出射面21b,22b側の側面24aに当たる際の入射角φ(=51°)が臨界角θよりも大きいので、第1の発光光Lは側面24aで全反射して第2の導光部22側に進む。このため、第1の発光素子41から発した緑色光の一部が第2の出射面22bから出射され、運転者等から見た場合に第2の出射面22bが緑色に薄く光ってしまうおそれがある。
図3(b)は、第2の比較例に係る導光部材202の一部を示す説明図である。図3(b)では、図3(a)と同様に、図面下方が第1及び第2の入射面21a,22a側にあたり、図面上方が第1及び第2の出射面21b,22b側にあたる。
この導光部材202は、第1の導光部21と第2の導光部22とを連結する連結部25が、本実施の形態に係る連結部23と同様に、中央部230を挟んで第1の連結腕部251及び第2の連結腕部252を有し、第1の連結腕部251の第1及び第2の出射面21b,22b側の側面25aと、第2の連結腕部252の第1及び第2の出射面21b,22b側の側面25bとがV字状を呈しているが、このV字の開き角が本実施の形態に係る連結部23における第1の放射面23a及び第2の放射面23bのV字の開き角よりも大きい。
また、この導光部材202では、接続箇所210から連結部25に入射した第1の発光光Lが第1の連結腕部251の側面25aに当たる際の入射角φが臨界角θと同じ角度になるように、中心軸C,Cに対して垂直な仮想平面Sに対する側面25aの角度θが設定されている。この場合の角度θは、図3(b)から明らかなように、90(°)から入射角φ及び臨界角θを減算した角度である。ここでは入射角φが臨界角θと等しいので、角度θは、下記式により求めることができる。
θ(°)=90(°)-θ(°)×2
導光部材202がポリカーボネートからなる場合には、臨界角θが39°であるので、角度θは12°となる。入射角φが臨界角θと等しいと、第1の連結腕部251の側面25aに当たった第1の発光光Lは側面25aに沿って進み、側面25aから導光部材202の外部には放射されない。なお、仮想平面Sに対する側面25bの角度も、仮想平面Sに対する側面25aの角度と同様に設定されている。
図4は、本実施の形態に係る導光部材2の一部を示す説明図である。導光部材2では、接続箇所210から連結部23に入射した第1の発光光Lが第1の連結腕部231の第1の放射面23aに当たる際の入射角φが臨界角θよりも小さい角度になるように、中心軸C,Cに対して垂直な仮想平面Sに対する第1の放射面の角度θが設定されている。これにより、第1の放射面23aに当たった第1の発光光Lは全反射せず、屈折率に応じて定まる所定の屈折角γの角度をもって第1の放射面23aから外部に放射される。図4の図示例では、角度θが30°であり、入射角φが20°である。
また、第2の連結腕部232の第2の放射面23bは、仮想平面Sに対する角度θが角度θと同じ角度に設定されている。これにより、本実施の形態に係る導光部材では、下記式(1)及び(2)が満たされる。
θ(°)>90(°)-θ(°)×2 (1)
θ(°)>90(°)-θ(°)×2 (2)
また、本実施の形態に係る導光部材2では、角度θ,θが第2の比較例に係る導光部材202における角度θの2倍以上であるため、第1及び第2の放射面23a,23bにおける内部反射の反射率が低減され、外部に放射される光の割合が高められている。なお、第1の連結腕部231の第1の放射面23aから外部に放射された光が第2の導光部22の側面22cから再入射することや、第2の連結腕部232の第2の放射面23bから外部に放射された光が第1の導光部21の側面21cから再入射することは、インジケータケース3の内壁部31によって抑止されている。
以上説明した本実施の形態によれば、第1の導光部21及び第2の導光部22が連結部23によって一体に連結されているので、第1の導光部21と第2の導光部22とが別体である場合に比較して、取付対象部材としてのインジケータケース3への組み付けが容易となる。また、第1の導光部21との接続箇所210から入射した光が連結部23で内部反射して第2の導光部22に伝搬することや、第2の導光部22との接続箇所220から入射した光が連結部23で内部反射して第1の導光部21に伝搬することが抑制されている。これにより、視認性や意匠性を損なうことなく、組み付け作業工数の低減によってインジケータ1の低コスト化に寄与することができる。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る導光部材2Aについて、図5を参照して説明する。図5は、本発明の第2の実施の形態に係る導光部材2Aをインジケータケース3と共に示す断面図である。図5において、第1の実施の形態において説明したものと共通する構成要素については、図1(b)等に付したものと同一の符号を付して重複した説明を省略する。
第1の実施の形態に係る導光部材2では、第1の連結腕部231における第1の側面23cが第1の放射面23aと平行であり、第2の連結腕部232における第2の側面23dが第2の放射面23bと平行である場合について説明したが、本実施の形態では、第1の連結腕部231及び第2の連結腕部232における第1及び第2の入射面21a,22a側の面が全体として一つの平面23eを形成している。このように連結部23を変形しても、第1の実施の形態と同様の作用及び効果が得られる。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態に係る導光部材2Bについて、図6を参照して説明する。図6は、本発明の第2の実施の形態に係る導光部材2Bをインジケータケース3と共に示す断面図である。図6において、第1の実施の形態において説明したものと共通する構成要素については、図1(b)等に付したものと同一の符号を付して重複した説明を省略する。
第1及び第2の実施の形態に係る導光部材2A,2Bでは、接続箇所210,220から連結部23に入射した光が最初に当たる平面である第1の放射面23a及び第2の放射面23bの角度の設定により、これらの放射面23a,23bから外部に光を放射するように光伝搬抑制形状が構成された場合について説明したが、本実施の形態では、連結部23が中心軸C,Cに対して垂直な方向に延在する四角柱状であり、その第1及び第2の出射面21b,22b側の側面23fに施されたシボ加工によって光伝搬抑制形状が構成されている。シボ加工された部分には、微細な凹部233や凸部234が多数形成されている。なお、連結部23における入射面21a,22a側の側面23fや、側面23fと側面23gとの間の側面にも同様のシボ加工を施してもよい。
本実施の形態によれば、連結部23の表面のシボ加工によって接続箇所210,220から連結部23に入射した光が外部に放射され、もしくは乱反射するので、例えば上述の第1の比較例に係る導光部材201に比べ、第1の導光部21との接続箇所210から入射した光が連結部23で内部反射して第2の導光部22に伝搬することや、第2の導光部22との接続箇所220から入射した光が連結部23で内部反射して第1の導光部21に伝搬することが抑制される。これにより、第1の実施の形態と同様に、視認性や意匠性を損なうことなく、組み付け作業工数の低減によってインジケータの低コスト化に寄与することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。
1 インジケータ
2,2A,2B 導光部材
21 第1の導光部
210 接続箇所
21a 第1の入射面
21b 第1の出射面
22 第2の導光部
220 接続箇所
22a 第2の入射面
22b 第2の出射面
23 連結部
23a 第1の放射面(第1の面)
23b 第2の放射面(第2の面)
3 インジケータケース(保持部材)
41 第1の発光素子
42 第2の発光素子
,C 中心軸
θ 臨界角

Claims (2)

  1. 第1の入射面から入射した光を第1の出射面に導く第1の導光部と、第2の入射面から入射した光を第2の出射面に導く第2の導光部と、前記第1及び第2の導光部を連結する連結部とを有し、前記第1及び第2の導光部ならびに前記連結部が透光性材料により一体に形成された導光部材であって、
    前記連結部は、前記第1の導光部との接続箇所から入射した光が内部反射して前記第2の導光部に伝搬することを抑制すると共に、前記第2の導光部との接続箇所から入射した光が内部反射して前記第1の導光部に伝搬することを抑制する光伝搬抑制形状を有し、
    前記光伝搬抑制形状は、前記第1の導光部との接続箇所から前記連結部に入射した光が当たる第1の面の角度、及び前記第2の導光部との接続箇所から前記連結部に入射した光が当たる第2の面の角度が、当該光を全反射させない角度に設定された形状であり、
    前記第1の導光部及び前記第2の導光部は、少なくとも前記接続箇所の周辺部が互いに平行かつ直線状であり、
    前記透光性材料の全内部反射の臨界角をθ(°)とし、前記周辺部における前記第1及び第2の導光部の中心軸に対して垂直な仮想平面に対する前記第1及び第2の面の角度をそれぞれθ (°),θ (°)とすると、下記式(1)及び(2)を満たす、導光部材。
    θ >90-θ×2 (1)
    θ >90-θ×2 (2)
  2. 請求項1に記載の導光部材と、
    前記導光部材を保持する非透光性の保持部材と、
    前記第1の導光部の入射面に対向して配置された第1の発光素子と、
    前記第2の導光部の入射面に対向して配置された第2の発光素子と、
    を備えたインジケータ。
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