(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子からの光を導光する導光部を備え、前記導光部の一端部には、前記発光素子からの光が入射する入射部が設けられ、前記導光部の他端部には、前記導光部を通る光を反射させる反射部と、前記反射部の反射光を外部に出射させる出射部とが設けられ、前記反射部は、前記導光部を通る光の光軸に対して傾斜した第１の反射面と、前記光軸と平行する第２の反射面とを交互に配置した階段状に形成され、
前記反射部は、前記第１の反射面及び前記第２の反射面の前記光軸に射影した幅寸法が、前記光軸から離れるにつれて小さくなることを特徴とする導光体部材。
【請求項２】
前記導光体部材を成す材料の外気に対する相対屈折率をｎ、前記第１の反射面の前記光軸に対する傾斜角度をθ１、前記出射部の前記光軸に対する傾斜角度をθ２として、前記出射部から出射する光の前記光軸に対する角度φ０は、
【数１】
0005935072.tif 000008
に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の導光体部材。
【請求項３】
前記出射部には、出射する光が拡散するように加工が施されることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光体部材。
【請求項４】
前記反射部は、前記第１の反射面の前記光軸に対する傾斜角度が、前記出射部から遠ざかるにつれて鋭角になることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の導光体部材。
【請求項５】
前記入射部は、光の入射向きと反対向きに突出する凸状の曲面から成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の導光体部材。
【請求項６】
前記入射部と前記反射部との間には、前記導光部を通る光を反射させる他の反射部が少なくとも１つ以上設けられることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の導光体部材。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の導光体部材と、前記導光体部材を収納する筐体とを備え、前記導光体部材の前記出射部は、前記筐体に設けられた表示孔から露出するとともに、前記表示孔と面一に配置されることを特徴とする火災感知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子からの光を導光する導光体部材及びそれを用いた火災感知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、建物内で火災時などに発生する煙を感知する火災感知器が提供されている。この種の火災感知器は天井などに設置され、例えば煙粒子の存在が検知されたときに点灯する動作表示用の発光素子を設けるのが一般的である。近年では、天井などの設置面からの火災感知器の突出寸法を小さくするように、動作表示用の発光素子として平面状の発光面を有する平面発光型の発光ダイオードチップを採用し、この発光ダイオードチップを回路基板に表面実装することが提案されている。このような平面状の発光面を有する平面発光型の発光素子に光学的に結合され、発光素子からの光を発光素子の発光面に沿う方向へ導光する導光体部材およびそれを用いた火災感知器が例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
上記の導光体部材は、透明合成樹脂の成形品であり、その一端部には、発光素子の発光面から前方に放射された光を集光して導光体部材の中間の導光部へ導くレンズ部と、発光素子の発光面から側方に放射された光を導光部へ導く導入部とが一体に形成されている。すなわち、平面状の発光面を有する面発光型の発光素子との結合効率を高めることができる形状になっている。また、導光体部材の他端部には、導光部を導波した光を外部へ出射する表示部が形成されており、表示部の出射面が火災感知器のボディの底壁の下面に揃うようになっている。したがって、導光体部材の出射面がボディの底壁の下面に露出するから、発光素子の点滅状態がボディの外側から視認可能となるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４８８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例のように反射面が均一な平面で構成されている導光体部材では、次のような問題が生じる。図７（ａ）に示すように、厚み寸法がＡ１の導光部１０１と、幅寸法がＡ２の出射面１０３、及び出射面１０３に対して所定角度（以下、「反射面角度」と呼ぶ）θで傾斜した反射面１０４を有する反射部１０２とが一体に形成された導光体部材１００を考える。なお、この例では、導光体部材１００をその導光部１０１の長手方向が水平面と平行となるように用いており、出射面１０３の幅寸法Ａ２は、出射面１０３を水平面に射影したときの幅寸法である。この導光体部材１００において、導光部１０１を通り、反射面１０４で反射した光を出射面１０３全体から出射させるためには、導光部１０１の厚み寸法Ａ１と、出射面１０３の幅寸法Ａ２との間に次式の関係が成立する必要がある。
【０００６】
【数１】
0005935072.tif 000002
【０００７】
上式を用いて、反射面角度θを変化させた場合のＡ１／Ａ２を算出した結果を図７（ｂ）に示す。同図に示すように、出射面１０３の幅寸法Ａ２を確保しつつ導光部１０１の厚み寸法Ａ１を小さくするためには、反射面角度θを小さくしなければならない。すなわち、導光体部材１００を薄型に形成する場合に反射面角度θが一意に決定されてしまい、出射光の角度（方向）を任意に設定できないという問題が生じる。
【０００８】
また、図８（ａ）に示すような導光体部材２００では、導光部２０１の厚み寸法Ａ１が反射部２０２の出射面２０３の幅寸法Ａ２よりも小さくなっているが、次のような問題が生じる。すなわち、同図中の矢印の向きで出射面２０３を見た場合、反射面２０４で反射した光が出射面２０３における幅寸法Ｐ１の領域のみから出射されるため、当該領域のみが光っているように見えてしまうという問題が生じる（図８（ｂ）参照）。また、この導光体部材２００では、出射面２０３に垂直な方向における出射光の強度が大きくなるため、鉛直方向における光量が小さくなるという問題が生じる。
【０００９】
一方、図８（ｃ）に示すような導光部３０１の中間部が鉛直方向に折れ曲がった導光体部材３００では、反射部３０２の反射面３０４で反射した光が鉛直方向に沿って進み、出射面３０３から出射される。この導光体部材３００では、同図中の矢印の向きで出射面３０３を見た場合に、反射面３０４で反射した光が出射面３０３の幅寸法Ａ２とほぼ同寸法の幅寸法Ｐ２の領域から出射されるため、出射面３０３全体が光っているように見える（図８（ｄ）参照）。しかしながら、この導光体部材３００では、導光部３０１の厚み寸法Ａ１が出射面３０３の幅寸法Ａ２とほぼ同寸法となっている。このため、導光体部材３００を薄型に形成する場合には出射面３０３の幅寸法Ａ２が小さくなり、出射面３０３を広くすることができないという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、導光部を薄型に形成するとともに光の出射面を広くして出射面全体を光らせることができ、且つ任意の方向へ効率良く光を出射させることのできる導光体部材及びそれを用いた火災感知器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の導光体部材は、発光素子からの光を導光する導光部を備え、前記導光部の一端部には、前記発光素子からの光が入射する入射部が設けられ、前記導光部の他端部には、前記導光部を通る光を反射させる反射部と、前記反射部の反射光を外部に出射させる出射部とが設けられ、前記反射部は、前記導光部を通る光の光軸に対して傾斜した第１の反射面と、前記光軸と平行する第２の反射面とを交互に配置した階段状に形成され、前記反射部は、前記第１の反射面及び前記第２の反射面の前記光軸に射影した幅寸法が、前記光軸から離れるにつれて小さくなることを特徴とする。
【００１２】
この導光体部材において、前記導光体部材を成す材料の外気に対する相対屈折率をｎ、前記第１の反射面の前記光軸に対する傾斜角度をθ１、前記出射部の前記光軸に対する傾斜角度をθ２として、前記出射部から出射する光の前記光軸に対する角度φ０は、
【００１３】
【数２】
0005935072.tif 000003
【００１４】
に基づいて定められることが好ましい。
【００１５】
この導光体部材において、前記出射部には、出射する光が拡散するように加工が施されることが好ましい。
【００１６】
この導光体部材において、前記反射部は、前記第１の反射面の前記光軸に対する傾斜角度が、前記出射部から遠ざかるにつれて鋭角になることが好ましい。
【００１８】
この導光体部材において、前記入射部は、光の入射向きと反対向きに突出する凸状の曲面から成ることが好ましい。
【００１９】
この導光体部材において、前記入射部と前記反射部との間には、前記導光部を通る光を反射させる他の反射部が少なくとも１つ以上設けられることが好ましい。
【００２０】
本発明の火災感知器は、上記何れかの導光体部材と、前記導光体部材を収納する筐体とを備え、前記導光体部材の前記出射部は、前記筐体に設けられた表示孔から露出するとともに、前記表示孔と面一に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、導光部を薄型に形成するとともに光の出射面を広くして出射面全体を光らせることができ、且つ任意の方向へ効率良く光を出射させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る導光体部材の実施形態を示す図で、（ａ）は概略図で、（ｂ）は反射部の拡大図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は同上の導光体部材における入射部の他の構成を示す図である。
【図３】同上の導光体部材における反射部の説明図で、（ａ）は拡大図で、（ｂ）は第１の反射面の傾斜角度に対する各種パラメータを示す図である。
【図４】同上の導光体部材における反射部の他の構成を示す図である。
【図５】同上の導光体部材における反射部の更に他の構成を示す図である。
【図６】本発明に係る火災感知器の実施形態を示す図で、（ａ）は下側から見た平面図で、（ｂ）は側面図で、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面矢視図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は従来の導光体部材における問題点を説明するための図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は従来の他の構成の導光体部材における問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る導光体部材及びそれを用いた火災感知器の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１（ａ）における上下を上下方向と定めるものとする。本実施形態の導光体部材ＬＧ１は、透明合成樹脂の成形品であり、図１（ａ）に示すように、入射部１と、導光部２と、反射部３と、出射部４とが一体に形成されて成る。同図における実線Ｂ１は、発光素子５から出射して入射部１に入射した光の光路を示している。また、発光素子５としては、従来例と同様に、平面状の発光面を有する平面発光型の発光ダイオードチップを用いる。勿論、発光素子５はこれに限定されるものではなく、他の発光素子を用いてもよい。
【００２４】
なお、以下の説明では、導光体部材ＬＧ１をその導光部２の長手方向が水平面と平行となるように用い、その水平面を基準として後述する第１の反射面３０の傾斜角度θ１等を定義している。すなわち、本実施形態では、導光部２の厚み方向における中央部を通る光を光軸として、当該光軸を基準として上記角度等を定義している。
【００２５】
入射部１は、図１（ａ）に示すように、導光部２の一端部（同図における左端部）に設けられ、発光素子５から出射した光を導光部２へと導く機能を有する。本実施形態では、入射部１から入射する光が水平方向と平行になるものと仮定しているため、入射部１は鉛直面と平行な平面という単純な構成となっている。勿論、従来例のように、発光素子の発光面から放射された光を集光して導光部２へ導くレンズ部と、発光素子の発光面から側方に放射された光を導光部２へ導く導入部とを一体に形成した構成であってもよい。
【００２６】
また、図２（ａ）に示すように、入射部１を例えば凸シリンドリカル面や凸Ｒ面といった外向き（すなわち、光の入射向きと反対向き）に突出する凸状の曲面で構成してもよい。この場合、入射部１が凸レンズと同様の役割を果たすため、発光素子５から放射されて入射部１を通過した光が概ね水平方向と平行な光となる。したがって、入射部１から導光部２を通過した光が反射部３において全反射し易くなるため、反射効率を向上させることができる。
【００２７】
更に、図２（ｂ）に示すように、発光素子５から放射される光を反射して導光部２へと導く反射面から入射部１を構成してもよい。この場合、発光素子５から放射される光の方向に応じて入射部１の反射面の傾斜角度を変更すれば、導光部２へ導く光を水平方向と平行な光とすることができるので、発光素子５の配置の自由度を高めることができる。なお、上記のように反射面を設ける場合は、必ずしも入射部１自体に反射面を設ける必要はなく、入射部１と反射部３との間に少なくとも１つ以上の他の反射部を設けた構成であればよい。
【００２８】
導光部２は、図１（ａ）に示すように、その長手方向が水平面と平行な細長い板状に形成され、一端部に設けられた入射部１から入射した光を他端部（同図における右端部）に設けられた反射部３へと導く機能を有する。また、導光部２の中間部には、上向きに突出する突部２０が設けられている。この突部２０は、後述する火災感知器Ｓ１に導光体部材ＬＧ１を配設するときに、火災感知器Ｓ１の筐体６に設けられた凹部（図示せず）に嵌め合わされることで、導光体部材ＬＧ１の移動を規制する規制手段となる。
【００２９】
反射部３は、図１（ａ）に示すように、導光部２を通過した光を反射させて出射部４へと導く機能を有する。出射部４は、図１（ａ）に示すように、反射部３で反射した光を外部に出射させる機能を有する。なお、反射部３は、その水平面に射影した幅寸法Ａ３が、出射部４の水平面に射影した幅寸法Ａ２よりも長くなるように形成されている。
【００３０】
そして、反射部３は、図１（ｂ）に示すように、水平面に対して所定の角度で傾斜する第１の反射面３０と、水平面と平行な第２の反射面３１とが交互に配置された階段状に形成されている。このため、反射部３が均一な平面（すなわち、第１の反射面３０のみ）で構成されている場合（同図中の破線参照）と比較して、導光部２からの光を反射部３の手前側（同図における左側）よりも奥側（同図における右側）で反射させることができる。したがって、本実施形態では、反射部３が均一な平面で構成されている場合と比較して、導光部２の厚み寸法Ａ１を出射部４の幅寸法Ａ２よりも小さく形成しても、出射部４全体を光らせることができる。
【００３１】
上述のように、本実施形態は、反射部３を第１の反射面３０と第２の反射面３１とを交互に配置した階段状に形成したので、導光部２を薄型に形成するとともに光の出射面（出射部４において光が取り出される領域）を広くして出射面全体を光らせることができる。また、本実施形態では、後述するように、第１の反射面３０の水平面に対する傾斜角度θ１と、出射部４の水平面に対する傾斜角度θ２とを変更することで、出射部４全体を光らせながら任意の方向へ効率良く光を出射させることができる。
【００３２】
ところで、人間の目の分解能、すなわち離れた２点として識別できる最小の間隔は、視力１．０の人間が対象から１ｍ離れたところで見た場合には約０．３ｍｍである。したがって、反射部３は、第１の反射面３０及び第２の反射面３１を１段として、各段の水平面に射影した幅寸法が０．３ｍｍ以下となるように形成されるのが望ましい。このように反射部３を形成することで、出射部４から光が均一に出射されるように見えるため、好ましい。
【００３３】
また、出射部４に例えばシボ加工を施して凹凸を形成する、光拡散シートを貼付する等して、出射部４から出射する光を拡散させるように構成してもよい。この構成では、出射部４から光が均一に出射されるように見えるため、好ましい。更に、出射部４で光が拡散されることから、出射部４に加工を施さない場合と比較して広い角度で視認性を向上させることができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、水平面に対する第１の反射面３０の傾斜角度θ１と、出射部４の傾斜角度θ２とを適宜設定することで、出射部４から出射する光の水平方向に対する角度（以下、「出射光角度」と呼ぶ）φ０を任意の角度に設定することができる。以下、出射角度φ０の設定方法について図面を用いて説明する。以下の説明では、図３（ａ）に示すように、反射部３で反射した光の出射部４への入射角度をφ１、出射部４からの光の出射角度をφ２とする。
【００３５】
反射部３で反射した光の出射部４への入射角度φ１は、第１の反射面３０の傾斜角度θ１と、出射部４の傾斜角度θ２とを用いて次式で表される。
【００３６】
【数３】
0005935072.tif 000004
【００３７】
また、出射部４からの光の出射角度φ２は、導光体部材ＬＧ１を成す材料の外気に対する相対屈折率ｎと、第１の反射面３０の傾斜角度θ１と、出射部４の傾斜角度θ２とを用いて次式で表される。
【００３８】
【数４】
0005935072.tif 000005
【００３９】
ここで、出射光角度φ０は、出射部４からの光の出射角度φ２と、出射部４の傾斜角度θ２とを用いて次式で表される。
【００４０】
【数５】
0005935072.tif 000006
【００４１】
したがって、出射光角度φ０は、導光体部材ＬＧ１を成す材料の外気に対する相対屈折率ｎと、第１の反射面３０の傾斜角度θ１と、出射部４の傾斜角度θ２とを用いて次式で表される。
【００４２】
【数６】
0005935072.tif 000007
【００４３】
上式を用いて第１の反射面３０の傾斜角度θ１と、出射部４の傾斜角度θ２とを適宜設定することで、出射光角度φ０を任意の角度に設定することができる。例えば、出射部４の傾斜角度θ２を１８度、相対屈折率ｎを１．４９として、出射光角度φ０を９０度±１５度（７５°≦φ０≦１０５°）に設定したい場合を考える。この場合は、図３（ｂ）に示すように、３７．１°≦θ１≦４６．７°の範囲で第１の反射面３０の傾斜角度θ１を設定すればよい。
【００４４】
なお、本実施形態の反射部３は、第１の反射面３０の傾斜角度θ１を一定として、第１の反射面３０と第２の反射面３１とを交互に配置した階段状に形成されているが、他の構成であってもよい。例えば、図４に示すように、出射部４から遠ざかるにつれて第１の反射面３０の傾斜角度θ１が鋭角となるように構成してもよい。この構成では、反射部３で反射する光を概ね鉛直方向と平行な光にすることができるので、出射部４から均一に光を出射させることができる。
【００４５】
ところで、導光部２を通る光は、光軸から離れるほどその光強度が低下する。このため、反射部３で反射する光にも反射する部位によって光強度の差が生じてしまう。そこで、図５に示すように、反射部３における光軸付近の第１の反射面３０及び第２の反射面３１の幅寸法Ｌ１を基準として光軸から遠ざかるにつれて第１の反射面３０及び第２の反射面３１の幅寸法Ｌ２，Ｌ３を小さくするのが望ましい。この構成では、光強度の低い光が入射する第１の反射面３０及び第２の反射面３１での反射効率を向上させることができるので、反射部３で反射する光の反射する部位による光強度の差を小さくすることができ、出射部４から均一に光を出射させることができる。
【００４６】
また、本実施形態の導光体部材ＬＧ１は、例えば火災感知器に用いられる。以下、本実施形態の火災感知器Ｓ１について図面を用いて説明する。なお、火災感知器Ｓ１の詳細な構造や動作については本発明の要旨ではないので、ここでは説明を省略する。本実施形態の火災感知器Ｓ１は、天井などに取り付けられる光電式煙感知器であって、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、筐体６と、保護カバー７とを備える。
【００４７】
筐体６は、合成樹脂により上面側が開口する浅い有底円筒状に形成され、下方に膨らんだ底壁部６０の中央部に円筒状の筒部を有する。保護カバー７は、合成樹脂により上面側開口する有底円筒状に形成され、筐体６の下側で筒部に保持されることで、煙の侵入を監視する煙監視室（図示せず）を保護している。
【００４８】
筐体６の内部には、発光素子５や煙の存否を判定する煙感知回路を構成する回路部品が実装されるプリント基板より成る回路基板８が収納されている。そして、回路基板８に実装された発光素子５から出射される光を筐体６の外部まで導光するために導光体部材ＬＧ１が設けられている。発光素子５の点灯及び消灯は煙感知回路により制御され、煙感知回路にて煙が検知されたときに発光素子５が点灯するようになっている。
【００４９】
導光体部材ＬＧ１の出射部４は、筐体６の底壁部６０に設けられた表示孔６１から露出するとともに、当該表示孔６１と面一に配置される。したがって、表示孔６１全体から光が外部に出射されるので、視認性を向上させることができる。また、表示孔６１から出射部４が突出しないため、デザイン性に優れる火災感知器を提供することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  入射部
２  導光部
３  反射部
３０  第１の反射面
３１  第２の反射面
４  出射部
５  発光素子
ＬＧ１  導光体部材
【図１】
0005935072.tif 000009
【図２】
0005935072.tif 000010
【図３】
0005935072.tif 000011
【図４】
0005935072.tif 000012
【図５】
0005935072.tif 000013
【図６】
0005935072.tif 000014
【図７】
0005935072.tif 000015
【図８】
0005935072.tif 000016