JP2013024751A - 測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性および設計自由度の向上が可能なうえ、低消費電力化および軽量化が可能な測定器を提供する。
【解決手段】測定結果を表示する表示部２４を有する測定器（ノギス１，マイクロメータ，インジケータ、電気マイクロメータなど）において、表示部２４が電子ペーパー（電気泳動表示パネル）により構成されている。また、表示部２４には、測定器の状態を表すステータス（バッテリ残量など）が表示される。従って、表示部が電子ペーパーにより構成されているから、高視認性、フレキシブル性（設計自由度向上）、低消費電力化および軽量化を達成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定器に関する。詳しくは、測定結果をデジタル表示する表示部を備えた測定器に関する。

距離や長さなどを測定する測定器として、測定結果をデジタル表示する表示部を備えた電子式ノギス、マイクロメータ、インジケータなどが知られている。
従来、この種の測定器では、表示部に７セグメント表示素子からなる複数桁のＬＣＤ（Liquid Crystal Display）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−７８４１１号公報

測定器の表示部に用いられるＬＣＤは、視野角が狭い（約４０°）ため、角度によっては視認性が悪い。
また、ＬＣＤはガラスで構成されているため、フレキシブル性がなく平面にしか表示部を取り付けることができない。そのため、設計の自由度が制限されるという課題があった。

本発明の目的は、従来の課題を解消し、視認性および設計自由度の向上が可能なうえ、低消費電力化および軽量化が可能な測定器を提供することにある。

本発明の測定器は、測定結果を表示する表示部を有する測定器において、前記表示部が電子ペーパーにより構成されている、ことを特徴とする。
ここで、測定器とは、長さ、距離、角度などの物理量を測定する測定器、例えば、ノギス、マイクロメータ、インジケータ（ダイヤルゲージ）などである。
このような構成によれば、表示部が電子ペーパーにより構成されているから、高視認性、フレキシブル性（設計自由度向上）、低消費電力化および軽量化を達成できる。
つまり、表示部が電子ペーパーにより構成されているから、紙と同じように反射光を利用して表示を行うため、視野角が広く、かつ、直射日光にあたっても見やすいうえ、目に対する負担も少ない利点がある（高視認性）。
また、電子ペーパーは紙と同程度の厚みに作ることができる。そのため、表示基材にプラスチックフィルムなどを用いれば、曲げても品質を損なうことなく表示できる（フレキシブル性および軽量化）。従って、曲面などに取り付けることができるので、設計の自由度を向上させることができるとともに、軽量化が図れる。
更に、電子ペーパーは表示中に電力を消費しないか、または、極小で済むうえ、書き換え時の消費電力も非常に少ないから、低消費電力化が実現できる。

本発明の測定器において、前記表示部には、前記測定器の状態を表すステータスが表示されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、表示部には測定器の状態を表すステータスが表示されているから、この表示部に表示されたステータスをみれば、測定器の状態を確認できる。例えば、バッテリ残量、測定器の校正時期、消耗部品の交換時期、任意に設定可能な分解能などを確認できる。
しかも、これらのステータスは、電子ペーパーによって表示されているから、測定器の電源がオフの状態においても、ステータスを読み取ることができる。従って、測定器の状態を確認するために、その都度、測定器の電源をオンしなくてもよいので、測定器の状態を直ちに確認できるとともに、確認のために電力消費を伴わないので、より低消費電力化が可能である。

本発明の測定器において、前記ステータスは、前記測定器に用いられるバッテリのバッテリ残量を表示する複数のバッテリ残量表示ブロックによって構成され、こられのバッテリ残量表示ブロックは、表示面積が段階的に小さくなる複数のブロックによって構成され、バッテリ残量が少なくなるに従って表示面積が小さいブロックが書き換えられる、ことが好ましい。
このような構成によれば、バッテリ残量が表示部に表示されているから、バッテリの交換時期を確認できる。また、バッテリ残量を確認するにも、測定器の電源がオフの状態においても、バッテリ残量を確認できるから、より低消費電力化が可能である。
しかも、バッテリ残量を表示するバッテリ残量表示ブロックは、表示面積が段階的に小さくなる複数のブロックによって構成され、バッテリ残量が少なくなるに従って、表示面積が小さいブロックが書き換えるので、バッテリ残量の検出誤差を軽減できるとともに、バッテリの消費量を少なくできる。

本発明の測定器において、前記ステータスは、前記測定器の校正時期を表示する校正時期表示ブロックを含んで構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、校正時期表示ブロックを見れば、測定器の校正時期を確認できる。しかも、測定器の電源がオフの状態においても、測定器の校正時期を確認できるから、より低消費電力化が可能である。

本発明の測定器は、測定結果を表示する表示部を有する測定器において、前記表示部は、測定結果に応じて移動する指針と、この指針の移動範囲に沿って設けられた目盛部とを有し、前記目盛部は電子ペーパーによって構成されている、ことを特徴とする。
従来、測定結果に応じて移動する指針と、この指針の移動範囲に沿って設けられた目盛部とを有する測定器においては、測定倍率毎に複数本の目盛を付けていたが、これでは、誤読が生じやすい。
本発明によれば、指針の移動範囲に沿って設けられた目盛部が電子ペーパーによって構成されているから、測定倍率に応じた目盛部を電子ペーパーによって表示させることができる。従って、測定者にとっては読み取りやすく、また、誤読を防止することができる利点がある。

本発明の測定器において、電子ペーパーによって構成された目盛部の少なくとも一部は、測定結果の良否を判定する良否判定領域とされている、ことが好ましい。
このような構成によれば、測定倍率の変更に応じた目盛部を電子ペーパーによって表示させるとともに、その測定目盛において、良否判定領域が表示されているから、指針の位置から測定結果の良否判定を一目瞭然に把握できる。従って、良否判定を間違いなく正確に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係るデジタル表示式ノギスを示す正面図。 同上第１実施形態の制御ブロックを示すブロック図。 同上第１実施形態の表示部の原理を示す図。 同上第１実施形態の表示部の表示状態を示す図。 同上第１実施形態のバッテリ残量表示ブロックを示す図。 同上第１実施形態の表示部の変形例を示す図。 本発明の第２実施形態に係るデジタル表示式マイクロメータを示す図。 本発明の第３実施形態に係るデジタル表示式インジケータを示す図。 本発明の第４実施形態に係る電気マイクロメータを示す図。 同上第４実施形態の電気マイクロメータの変形例を示す図。

［第１実施形態］
第１実施形態は、本発明の測定器をデジタル表示式ノギスに適用した例である。
＜全体構成＞
第１実施形態のデジタル表示式ノギス１は、図１に示すように、長尺状の本尺１０と、この本尺１０の長手方向に沿ってスライド可能に設けられたスライダ２０とを備える。
本尺１０の長手方向の一端側には、外側測定ジョー１１および内側測定ジョー１２が一体的に設けられている。
スライダ２０は、本尺１０に沿って移動可能に設けられたスライダ本体２１と、このスライダ本体２１の一端側に設けられ本尺１０の外側測定ジョー１１および内側測定ジョー１２とともに被測定物の被測定部位に当接される外側測定ジョー２２および内側測定ジョー２３とを備える。スライダ本体２１には、表示部２４、電源オンオフやゼロセットのためのスイッチボタン２５Ａ，２５Ｂ、デジタル表示式ノギス１を構成する各種電気回路などを駆動するバッテリ（図示省略）を収納したバッテリ収納部２６および送りローラ２７などが設けられている。

本尺１０とスライダ２０との間には、図２に示すように、本尺１０に対するスライダ２０の移動量を電気信号として検出する変位検出センサ３１が設けられている。変位検出センサ３１は、図示省略したが、例えば、本尺１０の長手方向に沿って所定のピッチで形成されたメインスケールと、このメインスケールに対向してスライダ２０に設けられた検出ヘッドとからなる静電容量式エンコーダによって構成されている。
また、図２に示すように、バッテリ収納部２６に収納されたバッテリ２６Ａのバッテリ残量を検出するバッテリ残量検出センサ３２、これらの検出センサ３１，３２からの信号を演算処理する演算処理回路３３、この演算処理回路３３で演算処理された結果を表示部２４に表示する表示制御回路３４などが、スライダ２０の内部に設けられている。

＜表示部の構成＞
表示部２４は、図３に示すように、電子ペーパー、具体的には電気泳動表示パネル４０によって構成されている。
電気泳動表示パネル４０は、表面基材４１、共通電極４２、電気泳動層４３、画素電極４８、ＴＦＴ回路層４９、背面基材５０が順に積層されて構成されている。
表面基材４１および背面基材５０は、透明な樹脂シートによって構成されている。
ＴＦＴ回路層４９には、走査線駆動回路によって駆動されるＴＦＴ回路、具体的にはスイッチングトランジスタなどが設けられている。各トランジスタは、画素毎に設けられた画素電極４８に接続されている。
共通電極４２は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxid）などの透明な電極材によって構成され、電気泳動表示パネル４０の略全域にわたって設けられている。
画素電極４８は、表示パネル４０の画素毎に設けられている。

電気泳動層４３は、共通電極に接着された複数のマイクロカプセル４４を備える。マイクロカプセル４４には、多数の帯電粒子が分散して電気泳動粒子分散液４５が封入されている。電気泳動粒子分散液４５には、黒色の電気泳動粒子４６（これを黒色粒子と呼ぶ）と、白色の電気泳動粒子４７（これを白色粒子と呼ぶ）とが分散され、二色の粉体流体方式の電気泳動層が形成されている。これら黒色粒子４６および白色粒子４７は、互いに異なる極性に帯電されている。ここでは、黒色粒子４６がマイナス（負）に帯電され、白色粒子４７がプラス（正）に帯電されている。

なお、図３は模式図であり、同図に描かれている各層の厚さは、実際の厚さの相対的関係を反映したものではない。実際には、マイクロカプセル４４を有する電気泳動層４３は数十μｍ程度の非常に薄い膜をなすように形成され、一方、共通電極４２を含む表面基材４１、あるいは、画素電極４８やＴＦＴ回路層４９を含む背面基材５０の厚みは、それより遙かに厚い層をなすように形成されている。
また、電気泳動表示パネル４０の側面は、表面基材４１および背面基材５０に跨って設けられるシール剤などでシールされている。これにより、電気泳動層４３が密封されている。

＜電気泳動による表示＞
マイクロカプセル４４の黒色粒子４６および白色粒子４７は、共通電極４２および画素電極４８間に電位差を生じさせることで電気泳動が行われる。
いま、画素電極４８がローレベル、共通電極４２がハイレベルの場合、その間の電位差によって共通電極４２から画素電極４８に向かう電界が発生する。すると、正に帯電した白色粒子４７が画素電極４８側に移動され、負に帯電した黒色粒子４６が共通電極４２側に移動されるため、共通電極４２の電位に比べて画素電極４８の電位が低い部分は、表面基材４１側から視認した場合、黒色に表示される。
これとは逆に、画素電極４８をハイレベル、共通電極４２をローレベルに切り換えると、電界の向きが逆転するので、表示は白色に表示される。
また、黒色表示や白色表示の状態において、電界印加が停止されると、黒色粒子４６や白色粒子４７の移動も止まり、そのままの表示色が保持される。

＜測定結果の表示＞
本尺１０に対してスライダ２０が移動すると、変位検出センサ３１によって本尺１０に対するスライダ２０の変位量が電気信号として検出されたのち、演算処理回路３３へ与えられる。また、バッテリ残量検出センサ３２によってバッテリ２６Ａの残量が検出されたのち、そのバッテリ残量が演算処理回路３３へ与えられる。
演算処理回路３３では、変位検出センサ３１からの検出信号を基に本尺１０に対するスライダ２０の変位量を演算するとともに、バッテリ残量検出センサ３２からの検出信号を基にバッテリ残量を演算し、これらの結果を表示制御回路３４へ与える。
表示制御回路３４では、本尺１０に対するスライダ２０の変位量、および、バッテリ残量を表示部２４に表示する。すると、図４に示すように、スライダ２０の変位量がデジタル表示５１されるとともに、バッテリ残量が複数（５つ）のバッテリ残量表示ブロック５２Ａ〜５２Ｅで表示される。

上述した構成によれば、表示部２４が電子ペーパーにより構成されているから、高視認性、フレキシブル性（設計自由度向上）、低消費電力化および軽量化を達成できる。
つまり、表示部２４が電子ペーパーにより構成されているから、紙と同じように反射光を利用して表示を行うため、視野角が広く、かつ、直射日光にあたっても見やすいうえ、目に対する負担も少ない利点がある（高視認性）。
また、電子ペーパーは紙と同程度の厚みに作ることができる。そのため、表示基材や背面基材にプラスチックフィルムなどを用いれば、曲げても品質を損なうことなく表示できる（フレキシブル性および軽量化）。従って、曲面などに取り付けることができるので、設計の自由度を向上させることができるとともに、軽量化が図れる。
更に、電子ペーパーは表示中に電力を消費しないか、または、極小で済むうえ、書き換え時の消費電力も非常に少ないから、低消費電力化が実現できる。

また、バッテリ残量を表示する５つのバッテリ残量表示ブロック５２Ａ〜５２Ｅは、図５に示すように、左右方向へ並設され、幅寸法が同じで、高さ寸法が異なる台形形状に表示される。具体的には、幅寸法が同じで、下辺が水平な基線上に位置され、上辺が左から右へ向かうに従って下へ傾斜する１本の傾斜線で切断された高さ寸法が異なる５つの台形状のブロック５２Ａ〜５２Ｅ、つまり、表示面積が段階的に小さくなる５つの台形状のブロック５２Ａ〜５２Ｅによって構成されている。

こられのバッテリ残量表示ブロック５２Ａ〜５２Ｅは、バッテリ残量が少なくなるに従って表示面積が小さいブロックが書き換えられるようになっている。バッテリ残量が最も多い状態では５つのブロック５２Ａ〜５２Ｅが全て点灯され、バッテリ残量が中間の状態では表示面積の小さい方から３つのブロック５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが点灯され、バッテリ残量が少ない状態では表示面積の小さいブロック５２Ａのみが点灯される。
従って、バッテリ残量が少なくなるに従って、表示面積が小さいブロックが書き換えるので、バッテリ残量の検出誤差を軽減できるとともに、バッテリの消費量を少なくできる。しかも、デジタル表示式ノギス１のバッテリがオフの状態においても、これらの表示状態が維持されているから、その都度、バッテリをオンしなくても、バッテリ残量を確認できる。よって、より低消費電力化が可能である。

＜第１実施形態の変形例＞
前記実施形態では、表示部２４にバッテリ残量を５つのバッテリ残量表示ブロック５２Ａ〜５２Ｅによって表示するようにしたが、これに加えて、図６に示すように、デジタル表示式ノギス１（測定器）の校正時期を表示する校正時期表示ブロック５３を含んで構成するようにしてもよい。
この校正時期表示ブロック５３には、デジタル表示式ノギス１の電源オン時の時間が積算されて表示される。そして、校正時期表示ブロック５３が全て点灯された状態を確認して、デジタル表示式ノギス１の校正作業を行うようにすれば、定期的に校正作業を行うことができるので、長期に渡って測定精度を保障できる。
このような構成によれば、校正時期表示ブロック５３を見れば、デジタル表示式ノギス１の校正時期を確認できる。しかも、デジタル表示式ノギス１の電源がオフの状態においても、デジタル表示式ノギス１の校正時期を確認できるから、より低消費電力化が可能である。

［第２実施形態］
第２実施形態は、本発明の測定器のデジタル表示式マイクロメータ２に適用した例である。
第２実施形態のデジタル表示式マイクロメータ２は、図７に示すように、一端にアンビル６２を有する本体６１と、この本体６１の他端に設けられシンブル６４の回転に伴ってアンビル６２に対して進退するスピンドル６３と、このスピンドル６３の変位量をデジタル表示する表示部６５とを含んで構成されている。
表示部６５は、第１実施形態で説明した電子ペーパーによって構成されている。従って、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様な効果が期待できる。

［第３実施形態］
第３実施形態は、本発明の測定器のデジタル表示式インジケータ３に適用した例である。
第３実施形態のデジタル表示式インジケータ３は、図８に示すように、円筒状の本体７１と、この本体７１の直径方向へ貫通して設けられたスピンドル７２と、このスピンドル７２の変位量をデジタル表示する表示部７３とを含んで構成されている。
表示部７３は、第１実施形態で説明した電子ペーパーによって構成されている。従って、この第３実施形態においても、第１実施形態と同様な効果が期待できる。
なお、第３実施形態において、表示部７３を本体７１の外周円筒部分に沿って取り付けるようにしてもよい。つまり、表示部７３が電子ペーパーによって構成されているから、本体７１の外周曲面部分に沿って曲げた状態で取り付けることができる。よって、設計の自由度を向上させることができる。

［第４実施形態］
第４実施形態は、本発明の測定器の電気マイクロメータ４に適用した例である。
第４実施形態の電気マイクロメータ４は、図９に示すように、センサ８１と、このセンサ８１によって検出された信号を処理して表示する電気マイクロメータ本体８２とから構成されている。
電気マイクロメータ本体８２には、表示部８３、レンジ切替スイッチ８４、設定スイッチ８５、動作モード切替スイッチ８６などが設けられているととともに、内部にセンサ８１で検出された信号を処理して表示部８３に表示させる演算処理回路（図示省略）および表示制御回路（図示省略）などが設けられている。
表示部８３は、測定結果に応じて移動（回動）する指針８７と、この指針８７の移動範囲に沿って設けられた目盛部８８とを有する。目盛部８８は、第１実施形態で説明した電子ペーパーによって構成されている。また、目盛部８８の一部、ここでは、略中央部分は、測定結果の良否を判定する良否判定領域８９とされている。

従来、測定結果に応じて移動する指針と、この指針の移動範囲に沿って設けられた目盛部とを有する測定器においては、測定倍率毎に複数本の目盛を付けていたが、これでは、誤読が生じやすい。
第４実施形態の電気マイクロメータ４によれば、動作モード切替スイッチ８６が設定モードに切り替わったときに、割込信号によって表示部８３への表示内容が変更できるようになる。具体的には、設定スイッチ８５によって、表示部８３に表示される良否判定領域８９を変更することができる。

従って、第４実施形態においても、指針８７の移動範囲に沿って設けられた目盛部８８が電子ペーパーによって構成されているから、測定倍率に応じた目盛部８８を電子ペーパーによって表示させることができる。よって、測定者にとっては読み取りやすく、また、誤読を防止することができる利点がある。
また、電子ペーパーによって構成された目盛部８８の一部が測定結果の良否を判定する良否判定領域８９とされているから、測定倍率に応じた目盛部８８を電子ペーパーによって表示させるとともに、その測定目盛において、良否判定領域８９が表示されているから、指針８７の位置から測定結果の良否判定を一目瞭然に把握できる。従って、良否判定を間違いなく正確に行うことができる。

また、電子ペーパーによって良否判定領域８９を表示させるようにしたので、例えば、液晶表示によって目盛や測定値をバーグラフ表示させる方式の課題を解消できる。つまり、液晶表示では記憶機能がないため、常時液晶データを更新する必要がある。そのため、デジタルノイズの発生が避けられず、このデジタルノイズがアナログ回路に混入する虞があるため、ノイズ除去の対策が必要となる。
これに対し、本実施形態によれば、測定時以外のとき（例えば、電源起動時）に、表示部８３の目盛部８８や良否判定領域８９を書き替えればよいので、デジタルノイズがアナログ回路に混入しない動作を行える。よって、ノイズ除去の対策も不要であるから、精度を維持しつつ低価格化を実現できる。

なお、第４実施形態において、表示部８３に表示される良否判定領域８９をＩＣタグ９０を利用して変更するようにすることもできる。
例えば、図１０に示すように、電気マイクロメータ本体８２に、ＩＣタグ読取部９１、識別番号に対応して良否判定領域８９を記憶したメモリ（図示省略）などを設けておく。識別番号を有するＩＣタグ９０を電気マイクロメータ本体８２に近づけると、ＩＣタグ読取部９１によってＩＣタグ９０の識別番号が読み取られ、この識別番号に対応する良否判定領域８９がメモリから読み出されて、表示部８３に表示されるように構成してもよい。

また、第４実施形態において、センサ８１を交換可能に構成するとともに、センサ交換後において電源起動時にセンサ８１のＩＤ情報を基に、その目盛情報や合否判定領域情報をメモリから読み出して、表示部８３に表示するようにしてもよい。

＜変形例＞
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
本発明は、前記実施形態で説明したノギス、マイクロメータ、インジケータに限られず、キャリパーゲージ、三次元測定器、表面性状測定器など種々の測定器に適用できる。

第１〜第３実施形態においては、表示部２４，６５，８３に測定結果やバッテリ残量、更には、校正時期を表示させるようにしたが、測定器の状態を表示するステータスとしては、測定器を構成する部品の交換時期、分解能情報などを表示するようにしてもよい。
具体的には、表示部２４，６５，８３に、測定者が個別に表示できるブロックを設定し、このブロックに測定器を構成する部品の交換時期、分解能情報などを表示するようにしてもよい。例えば、第２実施形態のデジタル表示式マイクロメータ２の場合、アンビル６２やスピンドル６３の交換時期、また、第３実施形態のデジタル表示式インジケータ３の場合、スピンドル７２の交換時期を表示させるようにしてもよい。

また、各実施形態で説明した電子ペーパーとしては、上記例の電気泳動方式に限らず、他の方式であってもよい。
例えば、マイクロカプセル方式、電子粉流体方式、液晶方式、エレクトロウエッテイング方式、化学変化方式などを用いてもよい。

本発明は、測定結果をデジタル表示する表示部を備えた測定器、例えば、デジタル表示式ノギス、マイクロメータ、インジケータなどに利用できる。

１…ノギス（測定器）、
２…マイクロメータ（測定器）、
３…デジタル表示式インジケータ（測定器）、
４…電気マイクロメータ（測定器）、
２４，６５，８３…表示部、
４０…電気泳動表示パネル（電子ペーパー）、
５２Ａ〜５２Ｅ…バッテリ残量表示ブロック、
５３…校正時期表示ブロック、
８７…指針、
８８…目盛部、
８９…良否判定領域。

Claims (6)

1. 測定結果を表示する表示部を有する測定器において、
   前記表示部が電子ペーパーにより構成されている、
   ことを特徴とする測定器。
2. 請求項１に記載の測定器において、
   前記表示部には、前記測定器の状態を表すステータスが表示されている、
   ことを特徴とする測定器。
3. 請求項２に記載の測定器において、
   前記ステータスは、前記測定器に用いられるバッテリのバッテリ残量を表示する複数のバッテリ残量表示ブロックによって構成され、
   こられのバッテリ残量表示ブロックは、表示面積が段階的に小さくなる複数のブロックによって構成され、バッテリ残量が少なくなるに従って表示面積が小さいブロックが書き替えられる、
   ことを特徴とする測定器。
4. 請求項２に記載の測定器において、
   前記ステータスは、前記測定器の校正時期を表示する校正時期表示ブロックを含んで構成されている、
   ことを特徴とする測定器。
5. 測定結果を表示する表示部を有する測定器において、
   前記表示部は、測定結果に応じて移動する指針と、この指針の移動範囲に沿って設けられた目盛部とを有し、
   前記目盛部は電子ペーパーによって構成されている、
   ことを特徴とする測定器。
6. 請求項５に記載の測定器において、
   前記電子ペーパーによって構成された前記目盛部の少なくとも一部は、測定結果の良否を判定する良否判定領域とされている、
   ことを特徴とする測定器。

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