(57)【要約】【課題】光源４となるＬＥＤの中心と、レンズ部材２のレンズ部２ａの中心間の位置ズレを最小化できるレンズ部材２を使用した照明装置の製造方法を提供する。【解決手段】光源４からの光を、レンズ部材２を介して放射する照明装置の製造方法において、基板３に取付けられた光源４に、該光源４からの光を受けるレンズ部材２を被せて、レンズ部材２を基板３に仮取付けし、光源４に当接する光源当接部８ｂとレンズ部材２に当接するレンズ部材当接部８ａとを持つ治具８により、光源４の位置と、レンズ部材２の位置との相対的な位置関係を設定してから、レンズ部材２の脚部からなる位置決め部２ｂの空洞部２ｂ１に熱カシメ用のカシメ工具９を圧入して、レンズ部材２を基板３に本取付けする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ部材を介して照明用の光源からの光を放射する、照明装置の製造方法であって、
基板に取付けられた前記光源に、該光源からの光を受ける前記レンズ部材を被せて、前記レンズ部材を前記基板に仮取付けし、
前記光源に当接する光源当接部および前記レンズ部材に当接するレンズ部材当接部を持つ治具により、前記光源と前記レンズ部材の相対的な位置を規定してから、前記レンズ部材を前記基板に本取付けすることを特徴とする照明装置の製造方法。
【請求項２】
前記仮取付けは、前記基板に取付けられた前記光源に、該光源からの光を受ける前記レンズ部材を被せて、該レンズ部材から突出する脚部を前記基板の孔内に挿入して行い、
前記脚部は前記脚部の先端に開口する空洞部を有し、
前記本取付けは、前記空洞部内に、前記治具を押し込むことにより、前記基板の前記孔に挿入された前記脚部の前記空洞部を、前記脚部の径方法に拡がるように変形させ、前記基板の前記孔内に前記脚部を保持させることを特徴とする請求項１に記載の照明装置の製造方法。
【請求項３】
前記治具により、前記光源の位置を規定するために、前記光源の両端に前記治具の前記光源当接部を当接させ、次に、前記レンズ部材の位置を規定するために、前記レンズ部材の両端に前記治具の前記レンズ部材当接部を当接させることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置の製造方法。
【請求項４】
前記治具の前記光源当接部を前記光源の周囲に当接させ、前記レンズ部材に前記治具の両端に位置する前記レンズ部材当接部を当接させ、かつ、前記治具のレンズ押さえ部にて前記レンズ部材を押さえるように、前記治具の一部を前記光源と前記レンズ部材の間に挿入することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の照明装置の製造方法。
【請求項５】
前記レンズ部材を前記基板に前記本取付けした後に、前記治具を前記基板の平面方向に抜くことにより、前記治具を前記光源と前記レンズ部材の間から除去することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の照明装置の製造方法。
【請求項６】
前記光源と前記レンズ部材の相対的な位置を規定するときに、前記光源の突起状の発光部を、前記治具の前記光源当接部の孔内に挿入し、
前記治具の両端から前記光源側とは反対方向に屈曲された前記レンズ部材当接部を前記レンズ部材の両端に当接させて、前記光源と前記レンズ部材の位置を前記治具で確定させ、
前記基板に対する前記レンズ部材の前記本取付けが終了した後に、前記治具を前記光源から離れる方向に持ち上げてから、前記基板の平面方向に抜くことにより、前記治具を除去することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を集光する照明装置の製造方法に関するものであり、特に、車両用計器の製造に適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載の発光指針構造が知られている。これは、光源の光を効率的に利用することにより、指針の輝度不足と発光ムラを防止して視認性を高めると共に、コンパクトに構成された発光指針構造を提供することを課題とするものである。
【０００３】
上記課題を解決するために、特許文献１では、 指針と一体に回動するレンズ部材となる導光プリズムの受光面に、指針の回動範囲の中心側に対応する中央受光面と、指針の両回動方向に拡大して設けられた拡大受光面とを設け、光源からの光を、高い効率で受光して指針に照射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３０５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の技術は、レンズ部材の設置と維持方法に関するものであるため、光源で有る発光ダイオード（ＬＥＤともいう）等とレンズ部材との位置精度向上についての方策は明記はされていない。そのため、関連部品となる、ＬＥＤやレンズ部材の位置、特に、凸レンズ構造を用いた場合の集光中心位置に、位置ズレが生じた場合は、ＬＥＤからレンズ部材への光の伝達効率が大幅に低下することとなる。
【０００６】
この結果、製品の品質目標を達成することができないと言う問題が生じる。上記位置ズレは、レンズ部材や光源といった部品の寸法を精度良く管理しても、部品公差の積み上げにより、どうしても発生してしまう。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、光源と、レンズ部材との間に発生する、組み付け時の位置ズレを最小化できる照明装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、レンズ部材を介して照明用の光源からの光を放射する、照明装置の製造方法であって、基板に取付けられた光源に、該光源からの光を受けるレンズ部材を被せて、レンズ部材を基板に仮取付けし、光源に当接する光源当接部およびレンズ部材に当接するレンズ部材当接部を持つ治具により、光源とレンズ部材の相対的な位置を規定してから、レンズ部材を基板に本取付けすることを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、光源に当接する光源当接部と、レンズ部材に当接するレンズ部材当接部とを持つ治具により、光源の位置と、レンズ部材の相対的な位置とが規定されるから、光源と、レンズ部材との間に位置ズレのない照明装置の製造が可能となる。これにより、照明品質の安定化を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、仮取付けは、基板に取付けられた光源に、該光源からの光を受けるレンズ部材を被せて、該レンズ部材から突出する脚部を基板の孔内に挿入して行い、脚部は脚部の先端に開口する空洞部を有し、本取付けは、空洞部内に、治具を押し込むことにより、基板の孔に挿入された脚部の空洞部を、脚部の径方法に拡がるように変形させ、基板の孔内に脚部を保持させることを特徴としている。
【００１２】
この発明によれば、基板に設けられた孔に挿入された脚部の空洞部を、脚部の径方法に広がるように変形させて本取り付けを行うから、レンズ部材を簡単に基板に取り付けることができ、この本取付けによって、光源の位置と、レンズ部材の位置との相対的な位置関係が変化しないように、レンズ部材を基板に取り付けることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、治具により、光源の位置を規定するために、光源の両端に治具の光源当接部を当接させ、次に、レンズ部材の位置を規定するために、レンズ部材の両端に治具のレンズ部材当接部を当接させることを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、光源の両端に治具の光源当接部を当接させ、次に、レンズ部材の両端に治具のレンズ部材当接部を当接させるから、先ず、光源と治具との位置関係を確定してから、治具とレンズ部材の位置を確定することができ、光源の位置に合わせてレンズ部材の位置を調整することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、治具の光源当接部を光源の周囲に当接させ、レンズ部材に治具の両端に位置するレンズ部材当接部を当接させ、かつ、治具のレンズ押さえ部にてレンズ部材を押さえるように、治具の一部を光源とレンズ部材の間に挿入することを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、治具の両端に位置するレンズ部材当接部にレンズ部材を当接させると共に、治具のレンズ押さえ部にてレンズ部材を押さえるから、レンズ部材の治具に対する位置が安定し、位置精度の高いレンズ部材を使用した照明装置を製造することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、レンズ部材を基板に本取付けした後に、治具を基板の平面方向に抜くことにより、治具を光源とレンズ部材の間から除去することを特徴としている。
【００１８】
この発明によれば、本取付けが終了した後に、治具を基板の平面方向に抜くことにより、治具を光源とレンズ部材の間から除去するから、最終製品に治具を残さず、繰り返し治具を使用できる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、光源とレンズ部材の相対的な位置が規定されるときに、光源の突起状の発光部を、治具の光源当接部の孔内に挿入し、治具の両端から光源側とは反対方向に屈曲されたレンズ部材当接部をレンズ部材の両端に当接させて、光源とレンズ部材の位置を治具で確定させ、基板に対するレンズ部材の本取付けが終了した後に、治具を光源から離れる方向に持ち上げてから、基板の平面方向に抜くことにより、治具を除去することを特徴としている。
【００２０】
この発明によれば、光源の位置と、レンズ部材の相対的な位置とが規定されるときに、光源の突起状の発光部を、治具の光源当接部の孔内に挿入するから、光源の突起状の発光部と治具との位置関係が一層正確に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態を示す、レンズ部材を使用した照明装置をなす車両用計器のレンズ部材固定構造を示す一部断面図である。
【図２】上記実施形態における図１に使用したレンズ部材の斜視図である。
【図３】上記実施形態における、図２の矢印Ｚ３−Ｚ３線に沿う方向から見たレンズ部材固定構造において、治具を用いて固定している工程を図示する拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態における光源とレンズ部材の仮組み付け工程を説明する一部断面正面図である。
【図５】上記第２実施形態において、仮固定されたレンズ部材と照明用の光源をなすＬＥＤの間に、治具を挿入した状態を図示する一部断面正面図である。
【図６】上記第２実施形態において、図５に示した構造の各パーツの分解図である。
【図７】上記第２実施形態において、図６の矢印Ｚ７−Ｚ７線に沿う方向から見た治具の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
【００２３】
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１ないし図３を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示す車両用計器のレンズ部材固定構造を示す一部断面図である。図２は図１に使用したレンズ部材の斜視図である。図３は、図２の矢印Ｚ３−Ｚ３線に沿う方向から見たレンズ部材固定構造において、治具を用いて固定している工程を図示する拡大断面図である。
【００２５】
図１の車両用計器のレンズ部材固定構造は、指針部分の照明構造例を示している。図１において、１は指針、１ａは、入射面（受光面）１ａ１を持つ指針発光部、２は、レンズ部２ａとなる特に凸レンズ部および位置決め部２ｂを持つレンズ部材（導光プリズムとも言う）である。図１のレンズ部材２は図２の矢印Ｚ１−Ｚ１線に沿う断面で図示している。
【００２６】
また、３は、孔３ｂを持つ基板をなす特にプリント基板、４は、ＬＥＤの発光部４ａを持つ光源、５は、指針１を駆動する内機、６は各部品を一体化させる車両用計器のケース、７は、指針１の位置を表示する表示板（文字板）である。
【００２７】
指針発光部１ａの照明を行うため、プリント基板３に、はんだ付けで固定された光源４となるＬＥＤの発光を、指針１の入射面（受光面）１ａ１に効率よく導くことが重要である。
【００２８】
光源（ＬＥＤ）４は、円形の先端部の中央に、発光するチップが搭載されており、光源４の周りの透明エポキシ樹脂が面発光する。最も光が強い上記チップの中心位置である発光部４ａの中心と、レンズ部２ａの中心（レンズの光軸）とを一致させる必要がある。
【００２９】
そこで、４個の光源（ＬＥＤ）４の光を集光し、導光の効率を上げるために、４箇所のレンズ部２ａを有するレンズ部材２を用いている。レンズ部材２は、位置決め部２ｂを、プリント基板３の孔３ｂに挿入して固定している。レンズ部材２は、ポリカーボネイトやアクリルの透明な熱可塑性樹脂を用いた成形品である。
【００３０】
しかし、この構造は、レンズ部材２のレンズ部２ａと位置決め部２ｂとの寸法ばらつきをはじめとして、プリント基板３の孔３ｂの位置のばらつき、光源４の組み付け位置ズレ等、多くの寸法バラツキ要因を有している。
【００３１】
レンズ部２ａの集光効果を最大にするには、光源４の発光部４ａとレンズ部材２との位置ズレが小さいことが重要である。よって、これを実現するために、寸法バラツキをいかに小さくするかが課題となる。
【００３２】
図２は、図１に使用したレンズ部材２の斜視図である。図２において、レンズ部材２は、透明性の高い熱可塑性樹脂で成形されており、４箇所の脚部からなる位置決め部２ｂと、４箇所のレンズ部２ａを有する。組み付け完了時には、４箇所のレンズ部２ａの直下に４箇所の光源４となるＬＥＤの中心が配置される。
【００３３】
図３を用いて、レンズ部材２を使用した照明装置の製造方法について説明する。既存技術の組み合わせでは、レンズ部２ａの中心と、光源４の発光部４ａの中心とを一致させるために、多くの関連寸法を調整することが必要である。
【００３４】
この調整のために、現物によるチューニングでの対応を選択したとしても、個別製品でバラツキを発生させてしまう。また、光源４の、はんだ付け位置バラツキ「ゼロ化」は、現在の生産技術では不可能と言わざるを得ない。
【００３５】
そこで、個別製品の見直しではなく、レンズ部材２の固定方法の改良により、位置合せを行う。このために、図３のように、レンズ部材２の組みつけを行う際に、レンズ部２ａの中心と、光源４の発光部４ａの中心を一致させるため組み付け用の治具８をセットする。なお、図３のレンズ部材２は図２の矢印Ｚ３−Ｚ３線に沿う断面で図示している。
治具８は、寸法精度が出るように加工して成形された金属製品である。
【００３６】
治具８には、レンズ部２ａの位置を規定するために、レンズ部材２の両端に当接するレンズ部材当接部８ａと、光源４の発光部４ａの位置を規定するために、光源４となるＬＥＤの両端に当接する光源当接部８ｂとを有する。
【００３７】
治具８は、図３の紙面と垂直方向に移動させて組み付け完了後に外されるため、最終製品には残らない。治具８は、図３の紙面と垂直方向にスライド可能な箱状の形状をしており、天井部８ｃにはレンズ押さえ部８ｃ１が設けられ、両側部には剛性の高いレンズ部材当接部８ａが左右一対設けられている。
【００３８】
この左右一対のレンズ部材当接部８ａは、図示しない連結部で強固に連結され、レンズ部材当接部８ａ相互間の幅寸法は一定に保たれている。一対の光源当接部８ｂ同士も図示しない連結部で連結されている。
【００３９】
プリント基板３上に、はんだ４ｃにて接合された光源４となるＬＥＤと、プリント基板３の孔３ｂに遊びをもって嵌合され仮固定されたレンズ部材２を有する。このレンズ部材２のプリント基板３への組付けにあたっては、まず、治具８の光源当接部８ｂを、光源４の発光部４ａの周囲に挟み込んで、光源４に対する治具８の位置を決定する。次に、治具８のレンズ部材当接部８ａによって、レンズ部材２の位置を決定する。
【００４０】
プリント基板３上にはんだ付けされた光源４の位置は、はんだ付けの自動工程において、どうしても０．２ｍｍないし０．３ｍｍの位置ズレが顕著に出てしまう。治具８が除去されたあとの、レンズ部材２および光源４の固定および位置の安定化のために、レンズ部材２の脚部からなる位置決め部２ｂに、熱カシメ、または、パイプカシメ等の機械的加工を施して塑性変形させる。これにより、レンズ部材の位置決め部２ｂと、プリント基板３の孔３ｂとの間のギャップ（隙間）がなくなり、レンズ部材２のプリント基板３に対する位置が安定し、かつ強固に取り付けがなされる。
【００４１】
次に、レンズ部材２の固定方法について、熱カシメを例として更に説明を加える。プリント基板３に設けられたレンズ部材取り付け用の孔３ｂは、挿入されるレンズ部材２の脚部からなる位置決め部２ｂの外周に、適度なギャップを設けた大きさに設定されている。このレンズ部材取り付け用の孔３ｂの形状については、丸、角、多角形等でも適用できる。
【００４２】
レンズ部材２の脚部からなる位置決め部２ｂの内側には、円筒または、奥に行くほど内径が縮小する円錐状の空洞部２ｂ１が形成されている。この空洞部２ｂ１内に円錐状のカシメ工具９を加熱して押し込むことにより、空洞部２ｂ１が押し広げられ、レンズ部材２の脚部からなる位置決め部２ｂの外周部は、プリント基板３の孔３ｂ内の内壁に密着する。
【００４３】
密着後に、カシメ工具９で加熱されたレンズ部材２の位置決め部２ｂは、冷却され固化して、プリント基板３の孔３ｂ内に保持される。なお、超音波を使用して、カシメ工具を加振してしてもよい。
【００４４】
以上の様に、個別部品の寸法積み上げでの達成が難しい、レンズ部材２のレンズ部２ａの中心と光源４の発光部４ａの中心の一致を、上述の治具８を用いた組み付け構造を採用することで、光源４の発光量の集光率を最大化させ、かつ、組み付けのばらつきを縮小にさせることができる。これにより、高輝度指針構造の達成と、照明品質の安定化を図ることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。
【００４６】
図４は、本発明の第２実施形態における光源とレンズ部材の仮組み付け工程を説明する一部断面正面図である。図４の（ａ）部は、各パーツを分解して示している。プリント基板には４箇所の丸い孔３ｂが穿設されている。プリント基板３の図示しないプリント配線によって、光源４となるＬＥＤに通電されるようになっている。光源４は、プリント基板３上にはんだ４ｃにて接合されている。丸い孔３ｂ内に、レンズ部材２の脚部からなる位置決め部２ｂを図４の（ｂ）部のように入れる。
【００４７】
図５は、本発明の第２実施形態において仮固定されたレンズ部材と照明用の光源をなすＬＥＤの間に、治具を挿入した状態を図示する一部断面正面図である。図６は図５に示した構造の各パーツの分解図である。図７は、図６の矢印Ｚ７−Ｚ７線に沿う方向から見た治具の平面図である。
【００４８】
図４において、プリント基板３に、はんだ４ｃにより光源４を固定する。この光源４の上からレンズ部材２を被せる。図５ないし図７のように、治具８は。３箇所の突起部８ｅ、８ｆ、８ｇを持ち、両端の突起部８ｅ、８ｇは、図５のように合わせ面８ａ１、８ａ２を持つＬ字型の断面形状を有する。また、中央の突起部８ｆの先端には、光源４となるＬＥＤの発光部４ａの中心の外周部４ｂ（図５）が嵌合する丸い孔８ｂ１（図７）が設けられている。
【００４９】
図５のように、治具８に対し、レンズ部材２の組み付け位置を明確化するべく設定された合わせ面８ａ１、８ａ２に、レンズ部材２の端面が当接するようにセットし、かつ、光源４の発光部４ａの外周部４ｂに、丸い孔８ｂ１（図６）を嵌合させることにより、光源４の発光部４ａの中心と、レンズ部材２のレンズ部の中心が一致する。
【００５０】
治具８に対し、レンズ部材２の組み付け位置を明確化するべく設定された合わせ面８ａ１、８ａ２に、レンズ部材２の端面が当接するようにセットされた状態のまま、図３と同様にカシメ工具９を用いて、レンズ部材２の脚部からなる位置決め部２ｂを熱変形または塑性変形させる。
【００５１】
この変形の結果、プリント基板３の孔３ｂ内側の内壁と位置決め部２ｂ外周とのギャップを埋めることで、固定位置の安定化を図る。勿論、カシメ工具９の押圧力方向が、レンズ部材２とプリント基板３の位置をずらす方向に働く場合は、押さえ工具で矢印Ｙ５（図５）方向から加圧して、レンズ部材２を保持する等の既存の方法を用いることとなる。
【００５２】
位置合わせの治具８は、レンズ部材２の脚部からなる位置決め部２ｂと、プリント基板３の孔３ｂ内側の内壁とが、完全に固着した状態で、外すことになる。この場合、レンズ部材２の存在により、上側方向への移動量が制限される。
【００５３】
そのため、合わせ面８ａ１、８ａ２とレンズ部材２の端面との当接状態と、光源４発光部４ａの中心の外周部４ｂと丸い孔８ｂ１との嵌合状態とを考慮して、治具８の上方移動で嵌合を外すために、図５の紙面上方に治具８を一度持ち上げてから、図５の紙面と垂直方向（図７の矢印Ｙ７方向）へ治具８を移動すると言う、治具外し工程を行う。
【００５４】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の第１実施形態では、レンズ部材２の脚部から成る位置決め部２ｂに過熱したカシメ工具９の先端を差し込んで熱カシメを行ったが、材料によっては、熱カシメのように熱を加えることなく塑性加工を行うこともできる。また、超音波溶着を利用してもよい。
【００５５】
光源４をなすＬＥＤとレンズ部２ａの数が４個の例を示したが、１個でもよく、光源４をなすＬＥＤとレンズ部２ａの個数が相違するものであっても良い。また、図１において、ケース６の端面とレンズ部材２上面との間に隙間Ｇ１を設けたが、この隙間Ｇ１がなく、従来のようにケース６の端面でレンズ部材２の上面を押しつけても良い。このようにすれば、レンズ部材２の脚部をなす位置決め部２ｂが、プリント基板３の孔３ｂから抜ける心配がない。
【００５６】
本発明は、車両用計器の指針照明用ＬＥＤとレンズ部材をなすレンズ部材の位置決めに限らず、ＬＥＤ以外の光源と、レンズ部材との位置あわせが必要な、他の用途の照明装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
２  レンズ部材
２ａ  レンズ部
２ｂ  脚部（位置決め部）
２ｂ１  空洞部
３  基板（プリント基板）
３ｂ  基板の孔
４  光源
４ａ  光源の発光部
４ｂ  発光部の中心の外周部
４ｃ  はんだ
８  治具
８ａ  レンズ部材当接部
８ａ１、８ｃ１  合わせ面
８ｂ  光源当接部
８ｂ１  治具の孔
８ｃ１  治具のレンズ押さえ部
８ｅ、８ｆ、８ｇ  治具の突起部
９  カシメ工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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