JPH0523602B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、計器に関し、特に見易く且つ疲れな
い指示手段を具えた計器に関する。

［開示の概要］ 本発明は、光フアイバーを計器の指針に用いた
もので、計器の指示を、光フアイバーケーブルの
先端光または、その先端光が照射する透過光、反
射光によつて行ない、その計器の指示値を見易く
するものである。

また、これにより従来の計器に比べ、指示値の
読み取りを容易にしたものである。

［従来の技術］ 従来、速度計や電流計のように量の大きさ、ま
たは物理的状態の表示指示をアナログ的に行う各
種計器（以下、メータと称する）では、外光また
は内部照明により、目盛り板上の指針の指示値を
読み取つていた。

［発明が解決しようとする問題点］ このように、従来のメータでは、一般に目盛り
板上に動作させる指針によつて、その指示位置の
読み取りを行なつているが、指針そのものが小さ
く、そのため比較的近距離から観測しなければ、
その指示位置を読み取ることができないという欠
点があつた。

特に、集中監視装置のように、多数のメータお
よび表示装置等を同時に監視する場合には、比較
的遠距離からメータを監視しなければならない
が、その場合にメータの指針が小さくて見えにく
いという問題が生じていた。

一方、計器の指針として光フアイバを用いたも
のも提案されているが（実開昭57−168015号）、
光源が光フアイバと一体に固定されて光フアイバ
とともに回動する構造であるので、光フアイバや
光フアイバを回転するスピンドルに負荷がかかつ
て、回転トルクが大きくなり、応答性等が悪くな
るという欠点を有する。また、支持構造も大型複
雑化し、装置の軽量化を損う。

そこで、光フアイバと光源とを分離して、光源
を固定することが考えられ得るが、今度は指針で
ある光フアイバが移動（回動）するにつれて光フ
アイバの光入射端と光源との距離が変わるので、
光フアイバの先端から出射する光の光量むらが生
じて観測に支障を来すという新たな問題が生ず
る。

また、発光体から出射した光を、反射式集束レ
ンズによつて、指針として用いた光フアイバーの
光入射端の断面に集束させて照射し、光フアイバ
ー内に光を導入することが考えられるが、反射式
集束レンズに一般的な単焦点レンズを使用した場
合には、集束光による像が焦点で一点または円形
となるという問題があり、そのため移動する光フ
アイバの光入射端に常に均一な光量を導入するこ
とは困難である。

また、光フアイバを指針として使用した場合
は、光源の光が観測者側に漏れた場合、光スポツ
トのコントラストが低下し観測が困難となる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述のような欠点を解消し、
指示位置が見やすく、比較的遠距離から計器の監
視を行つても、容易にその指示位置を読み取るこ
とを可能とするとともに、回転トルクを小さくし
て応答性を向上し、光フアイバの先端光の光量む
らを防止し、観測し易い計器を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、目盛り板
上の指針に光フアイバを使用し、該光フアイバへ
の光の導入効率を高くし、かつ該光フアイバの前
記光入射端の位置にかかわらず該光入射端に導入
される光の光量をほぼ均一にする光スポツトを生
じさせる反射式集束レンズにより固定した光源か
ら回動する前記光フアイバの光入射端へ光を導入
し、該光フアイバの先端光によつて指示を行う計
器であつて、前記反射式集束レンズはほぼ球面状
の反射面を有し、該反射面で集束された光スポツ
トが前記光フアイバの光入射端の移動方向に沿つ
た楕円または線状の光スポツトとなるように、該
反射面の曲率を前記移動方向と該移動方向に垂直
な方向に対して互いに異ならせて形成し、前記光
源の光が計器本体内から観測者側に漏れるのを防
止するため、前記光フアイバーの後端部の周囲を
囲むように配設した遮光手段と該遮光手段の開口
近傍に非反射膜とを具備したことを特徴とする。

また、本発明は、その一形態として、前記光源
の光量調節を行う光量調節手段をさらに具備した
ことを特徴とすることができる。

また、本発明は他の形態として、前記光フアイ
バの光入射端には魚眼レンズが固定して取付けて
あることを特徴とすることができる。

［作 用］ 本発明では、光源が固定し、光フアイバだけ可
動するので、回転トルクが小さく、応答性がよ
い。また、ほぼ球面状の反射面を有し、この反射
面で集束された光スポツトが光フアイバの光入射
端の移動方向に沿つた楕円または線状の光スポツ
トとなるように、その反射面の曲率を上記移動方
向とこの移動方向に垂直な方向に対して互いに異
ならせて形成した反射式集束レンズを用いている
ので、光フアイバへの光の導入効率が向上すると
ともに、光フアイバの光入射端の位置にかかわら
ず、光フアイバの先端光の光量むらは生じない。
さらに、光フアイバーの後端部の周囲を囲むよう
に配設した遮光手段とこの遮光手段の開口近傍に
設けた非反射膜により光源の光の漏れがほぼ完全
に効率よく防止されるので、より観測し易くな
る。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

第１図Ａ，Ｂは本発明を実施した計器（メー
タ）の指示構造の概略を示し、Ａはその外観、Ｂ
はその断面を表わす。本図は、光フアイバーの先
端光をスポツトライトとして利用した実施例を示
し、ここで１は光フアイバー、２は湾曲した目盛
り板、L₀は光フアイバー１の先端光であり、Ｙ
は光フアイバー１の動作方向を示す。

本図に示すように、光フアイバー１を計器の指
示位置を指す指針として用い、光フアイバー１の
先端を自由端にして目盛り板２に沿つてその上方
または下方に近接して回動させ、光フアイバー１
の後方から導入した光をその先端から出射させて
いるので、観測者（測定者）はその出射された先
端光L₀を直接見ることによつて、目盛り板２上
の指示位置（メータの目盛位置）を容易にかつ正
確に読み取ることができる。また、光フアイバー
１は極めて軽量であるので、従来の指針よりも比
較的長針にすることが可能であり、またスポツト
表示ができるので、指示位置が見易いという利点
がある。

第２図Ａ，Ｂは本発明の第２の実施例を示し、
本実施例は光フアイバー１によつて投影される光
像３を利用した例である。

本実施例は、第１図Ａ，Ｂで示した上述の第１
の実施例と同様に動作させている光フアイバー１
の前方に半透明の目盛り板２′を配置しているの
で、観測者は目盛り板２′に映るスポツト状の光
像３を見ることによつて目盛り板２′上の指示位
置を容易にかつ正確に読み取ることができる。ま
た、光フアイバー１に導入する光ビームとしてレ
ーザビームのような比較的コーヒーレントな強い
光ビームを用いた場合は、目盛り板２′と光フア
イバー１の先端とをかなり離すことが可能であ
り、それだけ光フアイバー１を短く、あるいは目
盛り板２′を大型化することが容易となる。

第３図Ａ，Ｂは本発明の第３の実施例を示し、
本実施例は光フアイバー１の先端から出射する照
射光Ｌによる反射光を利用した例である。

本図に示すように、上述の各実施例と同様に動
作させている光フアイバー１内に導入した光Ｌ
を、傾斜させた反射体（目盛り板）４に照射する
ようにしているので、観測者はその反射体４で反
射された反射光を見ることによつて、指示位置を
容易にかつ正確に読み取ることが可能である。

第４図Ａ，Ｂは本発明の第４の実施例を示し、
本実施例も反射光を利用した例である。

本図に示すように、先端１Ａを曲げて形成した
光フアイバー１を矢印Ｙで示す回転方向に動作さ
せ、その光フアイバー１の先端から、照射光Ｌを
目盛り板である反射体４に照射しているので、観
測者はその反射体４の反射光を見ることによつ
て、指示位置を容易にかつ正確に読み取ることが
できる。

なお、上述の第３実施例および第４実施例に示
す反射体４は、その表面を例えば鏡面仕上げのよ
うな反射率の大きいものにすれば、より指示位置
が読み易くなる。また、反射体４の表面の反射率
を大きくするとともに、第５図Ａ，Ｂに示すよう
に、反射体４の反射部分が曲面であるものを使用
すれば反射体４からの反射光が広角度に広がるの
で、観測者はより広範囲な角度から指示位置を読
み取ることができ、より見易いメータとなる。

各種メータに本発明を適用するに際して、従来
のメータの指針の幅と、同程度の直径を有するガ
ラス製もしくはプラスチツク製の光フアイバー１
を、従来の指針そのものと置き換えるか、もしく
はその指針に沿つて密着させて使用すれば、上述
のような本発明による作用効果が得られる。この
場合の具体的な光フアイバー１の直径は例えば、
電流計や電圧計等の通常の一般的な種類のメータ
で、指針の長さが７〜８cmの場合は、0.5mm程度
が適切であることが実験により認められた。

次に、本発明実施例における光フアイバー１内
への光の導入手段の一例について光の導入部の断
面を示す第６図を参照して説明する。

第６図において、１０は発光体であり、タング
ステン球の外被ガラスの内側の面の半分１０Ａに
金属メツキを施し、これを反射面として、片側へ
のみ光を照射するようにしたものである。１１は
反射式集束レンズ（球面鏡）であり、発光体１０
から出射した光を、反射式集束レンズ１１によつ
て、指針として用いた光フアイバー１の後端の断
面に集束させて照射し、光フアイバー１内に光を
導入する。１２は光フアイバー１の後端の近傍部
分を固定した指針回転軸であり、軸受のような回
転軸支点１３を中心に指針駆動部１４により回転
し、これにより、計測値に応じた角度で光フアイ
バー１の先端を振らせる。

なおこの場合、反射式集束レンズ１１に一般的
な単焦点レンズを使用した場合には、集束光によ
る像が円形となり、かつレンズ１１による反射光
の一部を発光体１０が遮るので、集束光の中央部
に暗部が生じる。よつて、反射式集束レンズ１１
の集束光による像が、光フアイバー１の後端の動
作に合わせて、その動作方向に長軸が沿つた長楕
円に近い形である方が能率が良く、また集束光の
中央の暗部を打ち消すように光が集束するように
補正する必要がある。

このため、本実施例では、反射レンズの反射面
の、上下方向と左右方向の曲率を異なつたものに
して、集束光による像が長楕円に近い形となり、
なおかつ、レンズ周辺部の曲率を変える等をする
ことにより、集束光の中央の暗部にも光が集束す
るように補正したレンズを集束レンズ１１として
使用する。この場合の集束レンズ１１は、収差は
さほど問題でなく、例えば、鏡面仕上げをした金
属板を使用して実用上差し仕えない収差範囲に、
集束作用を行なうレンズであれば、比較的容易に
製作することができる。

次に遮光について説明すると、第６図の１５，
１６は光フアイバー１の後端部の周囲を囲むよう
に配設した遮光板であり、１７はその遮光板１５
の内側に布設した非反射膜である。本実施例にお
いて、発光体１０からの直接光、および反射式集
束レンズ１１による反射光がメータ本体から光フ
アイバー１による光の照射方向、および観測者側
とに漏れるのを防止する必要があるが、第６図に
示すように、一対の遮光板１５，１６を設けて、
これを行なつている。

なお、この場合、メータ内部での反射による間
接光がメータ外部に漏れるおそれがあるが、これ
に対しては、第６図に示すように、遮光板１５，
１６の間接光の反射面に、非反射膜１７を設ける
等をすることにより、実用上差し支えない範囲に
外部漏れを減光することができる。

また、本実施例において、さらに光フアイバー
１への光の導入効率を良くする手段として例えば
第７図に示すように、光フアイバー１の後端に魚
眼レンズ１８を固定して取り付けることも可能で
ある。

次に、本発明における目を疲れなくさせるため
の光量調整手段について説明する。一例として、
発光体１０にタングステン球やネオン管、アルゴ
ン管あるいは半導体レーザー等のそれらに直列に
接続した抵抗の値によつて、光量を変化させるこ
とが可能なものを使用し、その直列抵抗を可変抵
抗にすることによつて、光量を調整することが可
能である。なお、光源として、低照度で可変の必
要がない場合には、発光ダイオードの使用も可能
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、以下の
ような効果が得られる。

光フアイバと光源とが一体に可動せず、光フ
アイバだけ可動する構成のため、回転トルクが
小さく応答性および指示の精度の向上が図れ、
また支持機構が極めて簡単で装置の軽量化も得
られる。

ほぼ球面状の反射面を有し、この反射面で集
束された光スポツトが光フアイバの光入射端の
移動方向に沿つた楕円または線状の光スポツト
となるように、その反射面の曲率を上記移動方
向とこの移動方向に垂直な方向に対して互いに
異ならせて形成した反射式集束レンズにより導
入光の集束化と均一化を図つているので、光フ
アイバへの光の導入効率が向上してその先端光
がより明るくなつて観測しやすくなるととも
に、光フアイバ（指針）の振れによるその光入
射端の移動位置にかかわらず、その光入射端に
導入される光の光量は常に均一となるので、光
フアイバの振れにともなう光フアイバの先端光
の光量むらは生じない。

また、光フアイバーの後端部の周囲を囲むよ
うに配設した遮光手段とこの遮光手段の開口近
傍に設けた非反射膜により光源の光が計器本体
内から観測者側に漏れることがないので、指針
である光フアイバからの光スポツトのコントラ
ストが向上して、より観測しやすくなる。

また、本発明によれば、集中監視装置のよう
に、多数の計器を同時に監視する場合に、監視業
務の能率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは、光フアイバーの先端光を利用した
本発明実施例を示す斜視図、第１図Ｂは、その断
面図、第２図Ａは、光フアイバーによる光像を利
用した本発明実施例を示す斜視図、第２図Ｂは、
その断面図、第３図Ａは、光フアイバーからの光
の反射体による反射光を利用した本発明実施例を
示す斜視図、第３図Ｂはその断面図、第４図Ａ
は、光フアイバーの先端を曲げて照射した光の反
射体による反射光を利用した本発明実施例を示す
斜視図、第４図Ｂは、その断面図、第５図Ａは、
本発明実施例の反射体の形状の一例を示す斜視
図、第５図Ｂはその断面図、第６図は本発明実施
例における光フアイバーへの光の導入手段の一例
を示す断面図、第７図は、光フアイバーへの光の
導入効率を良くするための本発明実施例を示す断
面図である。 １……光フアイバー、２……目盛り板、３……
光像、４……反射体、１０……発光体、１１……
反射式集束レンズ、１２……指針回転軸軸、１３
……回転軸支点、１４……非反射膜、１５……遮
光板、１６……遮光板、１７……非反射膜、１８
……魚眼レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 目盛り板上の指針に光フアイバを使用し、該
   光フアイバへの光の導入効率を高くし、かつ該光
   フアイバの前記光入射端の位置にかかわらず該光
   入射端に導入される光の光量をほぼ均一にする光
   スポツトを生じさせる反射式集束レンズにより固
   定した光源から回動する前記光フアイバの光入射
   端へ光を導入し、該光フアイバの先端光によつて
   指示を行う計器であつて、 前記反射式集束レンズはほぼ球面状の反射面を
   有し、該反射面で集束された光スポツトが前記光
   フアイバの光入射端の移動方向に沿つた楕円また
   は線状の光スポツトとなるように、該反射面の曲
   率を前記移動方向と該移動方向に垂直な方向に対
   して互いに異ならせて形成し、 前記光源の光が計器本体内から観測者側に漏れ
   るのを防止するため、前記光フアイバーの後端部
   の周囲を囲むように配設した遮光手段と該遮光手
   段の開口近傍に非反射膜とを具備したことを特徴
   とする計器。 ２ 前記光源の光量調節を行う光量調節手段をさ
   らに具備したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の計器。 ３ 前記光フアイバの光入射端には魚眼レンズが
   固定して取付けてあることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載の計器。