JPH09101182A

JPH09101182A - 計器の指針装置

Info

Publication number: JPH09101182A
Application number: JP29322195A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Okuno; 俊典奥野; Yukihisa Iwanaga; 幸久岩永; Hiroshi Nakamura; 弘中村; Takayuki Tonomura; 隆之殿村
Original assignee: SHINWA DENSHI DEVICE HANBAI KK
Current assignee: SHINWA DENSHI DEVICE HANBAI KK
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】発光指針側との電気的接続を不要として構造
を簡易化すると共に、測定対象の被測定量に応じて発光
指針の発光状態を変化できるようにする。【解決手段】測定対象の被測定量に応じて発光する発
光源７と、この発光源７からの光を導く光ファイバー６
と、この光ファイバー６に光学的に導通すると共に、前
記被測定量に応じて駆動される発光指針９と、前記被測
定量に対応する電気信号に応じて発光源７に異なる色の
光を発生させる発光制御回路（電気信号に応じて論理演
算して、発光源７をオン・オフ制御する論理回路）とに
より構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指針型等の計器
類、特に自動車等の速度計や回転計に実施して好適であ
る、指針が発光できるようにした計器の指針装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】通常の
速度計や回転計等では、走行速度やエンジン回転数等の
被測定量を電気信号に変換し、これによって指針表示す
るものがある。例えば、自動車速度計では、タコジェネ
レータ（回転発電機）やエンコーダ（回転パルス発生
器）によって車軸の回転数に比例した電圧またはパルス
列を発生させ、これによって指針型の速度計を駆動し指
針表示する。一方、エンジン回転計では、タコジェネレ
ータやエンコーダによってエンジンの回転数に比例した
電圧またはパルス列を発生させ、これによって指針型の
回転計を駆動し指針表示する。

【０００３】そして、従来の指針型計器では、目盛板
（パネル面）と指針が同一光線によって照明されてお
り、指針と目盛板が同色表示であるため、計器を見る者
に注意を惹き付けることができなかった。また、指針の
視認性を向上させるために、回動する指針に直接発光ダ
イオードを収設して発光させるものがあり、指針側と電
源側との電気的接続が不可欠であった。このため、接続
電線が指針の回動に対して負荷になったり、疲労等によ
って断線することが往々にしてあった。

【０００４】本発明はこのような問題を解決したもので
あって、その目的は計器の目盛板側から分離独立した発
光源によって指針を強調して発光させることができ、し
かも、指針側との電気的接続を不要として構造を簡易化
すると共に、測定対象の被測定量に応じて指針の発光状
態を変化させ、計器を見る者の注意を強く惹き付けるこ
とができるように改良した計器の指針装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴とする計器の指針装置は測定対象の被
測定量に応じて発光する発光源と、この発光源からの光
を導く光ファイバーと、この光ファイバーに光学的に導
通すると共に、測定対象の被測定量に応じて駆動される
発光指針と、前記被測定量に対応する電気信号に応じて
前記発光源の発光状態を制御する発光制御回路とによっ
て構成されている。

【０００６】この構成において、発光源は少なくとも２
色以上の発光ダイオード乃至はそれぞれ異なる色を発光
する複数個の発光ダイオードからなり、発光指針は光フ
ァイバーと光学的に導通しているか、または順次導通で
きるようにされている。そして、発光指針が光ファイバ
ーと順次導通できるようにされている場合、発光指針は
該発光指針の回転中心軸線の外周に沿って配設されてい
る。また、発光制御回路は電気信号に応じて論理演算し
て前記各各の発光ダイオードの発光状態を制御する論理
回路である。

【０００７】更に、前記発光指針は透明体であって、光
照射軸に対して所定角度傾斜し光を発光指針の先端方向
へ反射する反射面を有していると共に、その反射面から
の反射光を乱反射させる乱反射面が少なくとも下面側に
形成され、指針の上面側へ光が効率よく出るように考慮
されている。また、発光指針は、光拡散剤等が混入して
いる合成樹脂により成形することで、同様に発光させる
ことができる。

【０００８】一方、本計器の指針装置は異なる色を発光
する複数個の発光源と、この発光源からの光を導く光フ
ァイバーに光学的に導通すると共に、測定対象の被測定
量に応じて駆動される発光指針により構成し、前記発光
源を発光指針の回転中心軸線の外周に沿って配設するこ
とにより、前記被測定量に応じて駆動される発光指針は
順次異なる色を発光できる。そして、この発光動作は、
所望の指標位置から発光源をオン動作に保持することに
より、継続させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。図１及び図２は本発
明に係る実施の形態の一つを示すものであって、１は計
器本体、２は目盛板、３は目盛板２の中心部分に回動可
能に設けられた基枠、４は基枠３の底面部中心部分（回
転中心）に該基枠３内に開口させて連設されたボス、５
はボス４に上端部側が嵌合固定された管状の回転軸、６
は回転軸５に内挿された光ファイバー、７は光ファイバ
ー６の下端に臨んで設置された発光源（発光ダイオード
が好ましい）、８は発光源７の周囲を蔽う遮蔽体であ
り、この遮蔽体８の内面は反射鏡面８ａに形成されてい
る。

【００１０】９は前記光ファイバー６と光学的に導通す
る発光指針であり、上面９ａが先方に向かって傾斜し先
細状に形成されている。この発光指針９は基枠３に挿着
支持されており、その基部側に光照射軸（光ファイバー
６の中心線、即ち指針の回転中心線）に対して所定角度
傾斜した反射面９ｂを形成し、発光源７からの光を発光
指針９自体の先端方向へ全反射できるように形成されて
いる。また、蒸着ミラーを始めとする反射ミラーを反射
面９ｂに取付けて実施することもできる。

【００１１】発光指針９はアクリル樹脂等の透明体によ
り形成され、少なくともその下面９ｃは乱反射できるよ
うに粗面に形成するか、或いは蛍光塗料の塗布や他の光
拡散剤を混入した合成樹脂層に形成して、光が発光指針
９の上面９ａに出る乱反射面に形成する。更にまた、指
針自体を光拡散剤や蛍光剤等が混入している合成樹脂に
より成形しても同様に発光させることができる。

【００１２】次に、発光指針９の駆動機構を説明する。
図２に示されているように、駆動機構はこの種の計器に
通常用いられているものと同様であって、回転軸５に固
定されている磁石円盤１１と、固定枠１２ａに装着され
た巻線１２とを備えており、例えば、車軸の回転数に比
例した電圧を巻線に印加すると、磁石円盤１１と一体化
している回転軸５が回転し、この回転により基枠３を介
して発光指針９はある角度回動し、現在の走行速度等を
目盛板２上の目盛により指示する仕組になっている。な
お、発光源７としては後述するような少なくとも２色以
上の発光ダイオードを用いることができる。

【００１３】以上の構成によれば、測定対象の被測定量
（例えば、走行速度やエンジン回転数）に比例する電圧
信号を後記の発光制御回路１３に導く一方、既知の被測
定量に相当する電圧信号を該発光制御回路１３に導くこ
とで、その発光制御回路１３より得られる論理信号によ
って発光源７を点灯させ、発光指針９を発光させること
ができる。そして、上記各々の電圧信号はアナログ信号
のみに限るものではなく、デジタル信号でもよい。この
場合、発光制御回路１３はデジタル的に処理できるもの
であればよい。

【００１４】図３は発光源７が２色の発光ダイオードか
らなり、この発光ダイオードをオン・オフ制御する発光
制御回路１３の一例を示すもので、同図において１４は
基準電圧電源、１５は基準電圧電源１４の基準電圧Ｅ_０
〔Ｖ〕と測定対象の被測定量に応じて発生した電圧Ｅを
入力とする比較回路、１６は比較回路１５の出力電圧を
入力とする論理反転回路である。発光源７である２色の
発光ダイオードは赤色の発光ダイオード１７ａと緑色の
発光ダイオード１７ｂとからなり、一方の発光ダイオー
ド１７ａには比較回路１５の出力電圧が、他方の発光ダ
イオード１７ｂには論理反転回路１６によって比較回路
１５の出力電圧を反転した電圧がそれぞれ入力される。

【００１５】例えば、タコジェネレータやエンコーダ等
からＥ〔Ｖ〕＝α・ｖ〔ｋｍ／ｈ〕の電圧（αは比例定
数）を得て、この電圧Ｅと基準電圧Ｅ_０を比較回路１５
に入力し、論理出力を得る。この論理出力はＥ＜Ｅ_０で
は低レベル「０」、Ｅ＞Ｅ_０では高レベル「１」を出力
する比較回路を設定するものとすると、図４（Ａ）に示
すように、基準電圧Ｅ_０に相当する基準速度Ｖ_０〔ｋｍ
／ｈ〕以下の速度では論理出力「０」を得、また、基準
電圧Ｅ_０に相当する基準速度Ｖ_０〔ｋｍ／ｈ〕以上では
論理出力「１」を得ることとなる。なお、基準電圧Ｅ_０
は、例えば道路交通情報（制限速度情報）等による信号
を受信して、自動的に設定させることも可能であって、
この設定された基準電圧Ｅ_０に対応させて発光指針の発
光状態を変化させることもできる。

【００１６】比較回路１５は、この論理出力をそのまま
赤色の発光ダイオード１７ａに、また論理反転回路１６
を通じて緑色の発光ダイオード１７ｂに接続することに
より、図４（Ｂ）に示すように基準電圧Ｅ_０，即ち基準
速度Ｖ_０〔ｋｍ／ｈ〕より小さい速度では緑色の発光ダ
イオード１７ｂ、大きい速度では赤色の発光ダイオード
１７ａがオンすることになる。ここでは、アナログ的な
電圧について処理する方法を説明したが、全てデジタル
的な処理でも可能である。

【００１７】なお、図示説明は省略したが、本指針装置
においては、図３に示す発光制御回路を利用して該発光
制御回路に更に比較回路１５等を追加並設することによ
り、２色発光ダイオード１７ａ，１７ｂを同時発光させ
て、更に異なる指標段階での被測定量に応じて発光指針
に混合色を発光させることができる。この場合、２色発
光ダイオード１７ａ，１７ｂのうちの何れかの発光量を
後述（図１１の例）のように制御することによって、発
光指針の発光状態を強弱的に変化させることができる。

【００１８】また、電圧Ｅについては速度に比例したパ
ルス列を単位時間当りのパルス数とすることにより、ま
た基準電圧Ｅ_０については既知であるのでこれを直接デ
ジタル比較することによりそれぞれ大小判断が可能であ
る。そして、比較回路は一つに限る訳ではなく、複数個
設置した場合は、回転数や速度が多段階的に弁別され、
その段階ごとに指針を異なる色で発光させることができ
る。比較回路が２個の場合は、弁別される段階は三つと
なり、例えば、図５，６の速度計の場合では、６０ｋｍ
／ｈまでは緑色、１００ｋｍ／ｈまでは黄色、１００ｋ
ｍ／ｈ以上は赤色等の発光ダイオードに対応させて指針
を発光させることが可能となる。

【００１９】このような実施の形態が示されている図５
と図６においては、先の図１及び図２に示すものと同一
或いは相当部材に同一符号を用いて、それらの部材個々
の説明は省略する。基枠３はこれと一体の中心回転軸３
ａにより回動可能とされ、その中心回転軸３ａは管軸で
あって、該中心回転軸３ａの連動軸（図示せず）が先の
図２に示すものと同様な駆動機構により駆動される。

【００２０】そして、中心回転軸３ａの外周に沿って発
光源７′が配設されており、この発光源７′は後述する
ように異なる色の複数個の発光ダイオードにより構成さ
れている。図示の場合、発光源７′として発光ダイオー
ドが３個用いられているが、これはそれ以上設けてもよ
く、また、その設置位置は任意の速度に対応させること
が可能である。発光ダイオードは、基枠３内に開口させ
て目盛板２の下面に固定されている、各各のボス１８内
にそれぞれ嵌装された各光ファイバー１９の下端に臨ん
で設けられており、これら複数個のボス１８は、当然の
ことながら前記中心回転軸３ａの外周に沿って並設され
ている。

【００２１】この実施の形態における発光制御回路２１
を図７により説明すると、２２ａ，２２ｂは基準電圧電
源、２３ａ，２３ｂは比較回路、２４ａ，２４ｂは論理
反転回路、２５は論理積回路であり、発光源７′は緑色
の発光ダイオード２６ａ、赤色の発光ダイオード２６ｂ
及び黄色の発光ダイオード２６ｃである各発光体により
構成されている。比較回路２３ａは電圧Ｅと基準電圧Ｅ
_１を入力とし、比較回路２３ｂは電圧Ｅと基準電圧Ｅ_２
を入力とする。また、論理反転回路２４ａは比較回路２
３ａの出力信号を入力とし、論理反転回路２４ｂは比較
回路２３ｂの出力信号を入力とする。

【００２２】そして、論理積回路２５は比較回路２３ａ
の出力信号と論理反転回路２４ｂの反転出力信号を入力
とし、また、発光源７′においては、緑色の発光ダイオ
ード２６ａに論理反転回路２４ａの反転出力信号が、赤
色の発光ダイオード２６ｂに比較回路２３ｂの出力信号
が、また黄色の発光ダイオード２６ｃに論理積回路２５
の出力信号がそれぞれ入力される。

【００２３】発光制御回路２１において、基準電圧Ｅ_１
基準電圧Ｅ_２間ではＥ_１＜Ｅ_２に設定されており、入力
した電圧Ｅは速度ｖに比例して高くなり、図８（Ａ）に
示すようにＥ＝α・ｖで表わされる。ここで、ｖは車
速、αは比例定数であり、基準電圧Ｅ_１は車速ｖ＝ｖ_１
に対応し、基準電圧Ｅ_２はｖ＝ｖ_２に対応する。Ｅ＜Ｅ
_１のとき、比較回路２３ａと２３ｂの出力は低レベル
「０」、論理反転回路２４ａの出力は高レベル「１」と
なり、発光ダイオード２６ａがオンし、発光ダイオード
２６ｂはオンしない。したがって、発光指針９は発光ダ
イオード２６ａによって緑色で発光する。

【００２４】一方、Ｅ＜Ｅ_２のとき、論理反転回路２４
ｂの出力は「１」、比較回路２３ａの出力は「０」であ
るから、論理積回路２５の出力は低レベル「０」とな
り、発光ダイオード２６ｃはオンしない。車速が上昇し
てｖ_１＜ｖ＜ｖ_２になると、Ｅ_１＜Ｅ＜Ｅ_２となり、比
較回路２３ａの出力は「１」、比較回路２３ｂの出力は
「０」になる。したがって、論理反転回路２４ａの出力
は「０」、論理反転回路２４ｂの出力は「１」となり、
これにより論理積回路２５の出力が高レベル「１」とな
って、発光ダイオード２６ｃのみがオンし発光指針９は
黄色で発光する。

【００２５】また、車速がｖがｖ_２＜ｖになると、比較
回路２３ａと２３ｂの出力はともに「１」、論理反転回
路２４ａと２４ｂの出力はともに「０」となり、発光ダ
イオード２６ｂのみがオンし、発光指針９は赤色で発光
する。車の速度計の場合、当然のことであるが指針は車
速に応じて回動しある角度を示すが、発光源の物理的な
寸法制約のために指針の発光状態が低下する個所が発生
することは避けられない。

【００２６】そこで、前述の３値方式を改良し、一部に
少なくとも２色以上の発光ダイオードを組込むことでこ
の問題を解決した。図９は図７に示す回路構成を一部改
変したもの、即ち、２色発光ダイオードが組込まれてい
る発光制御回路を示すものであって、図７に示すものと
同一或いは相当部材に同一符号を用いて、それらの部材
個々の説明は省略する。この発光制御回路２１′では、
発光源７′として緑色の発光ダイオード２６ａ（Ｇ１）
と赤色の発光ダイオード２６ｂ（Ｒ１）及び赤色と緑色
の２色発光ダイオード２６ｄ（Ｒ２，Ｇ２）が用いられ
ている。

【００２７】そして、比較回路２３ａの出力は論理反転
回路２４ａを介して発光ダイオード２６ａに入力される
と共に、２色発光ダイオード２６ｄの赤色の発光ダイオ
ード（Ｒ２）に入力され、また、比較回路２３ｂの出力
は論理反転回路２４ｂを介して２色発光ダイオード２６
ｄの緑色の発光ダイオード（Ｇ２）に入力されると共
に、発光ダイオード２６ｂに入力される。

【００２８】発光制御回路２１′において、ｖ＜ｖ_１で
Ｅ＜Ｅ_１のとき、比較回路２３ａと２３ｂの出力は低レ
ベル「０」であり、論理反転回路２４ａと２４ｂの出力
は高レベル「１」となり、図１０に示すように発光ダイ
オード２６ａ（Ｇ１）と２色発イオード２６ｄの（Ｇ
２）がオンし、他の発光ダイオードはオフであって、発
光指針９は緑色で発光する。

【００２９】ｖ_１＜ｖ＜ｖ_２でＥ_１＜Ｅ＜Ｅ_２のとき
は、比較回路２３ａの出力は「１」、比較回路２３ｂの
出力は「０」であって、論理反転回路２４ａの出力は
「０」、論理反転回路２４ｂの出力は「１」となり、２
色発光ダイオード２６ｄの（Ｒ２）と（Ｇ２）がオン
し、他の発光ダイオードはオフであって、発光指針９は
混合色である橙色で発光する。また、ｖ＞ｖ_２でＥ＞Ｅ
_２のときは、比較回路２３ａと２３ｂの出力が「１」、
論理反転回路２４ａと２４ｂが「０］となり、２色発光
ダイオード２６ｄの（Ｒ２）と発光ダイオード２６ｂ
（Ｒ１）がオンし、発光指針９は赤色で発光する。

【００３０】なお、前記各実施例において、発光ダイオ
ードのオン・オフ切替え時には、その切替わる近傍の色
はちらつくようになる。これは、走行時での指針は所定
の位置に停止している訳ではないので、常に車速の微小
変動により微動状態に置かれているためである。このよ
うな「ちらつき」を防止するには、各各の比較回路にヒ
ステリシス特性を持たせる。

【００３１】更に、本指針装置は、発光制御回路より得
られる論理信号によって発光源の発光量を増減させ、測
定対象の被測定量に応じて発光指針の発光状態を変化さ
せることができる。図１１はその発光制御回路３１の一
例を示すもので、発光源３２として１個の発光ダイオー
ドが用いられている。同図において３３ａ，３３ｂ，３
３ｃは各段階の基準電圧電源、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ
は各基準電圧電源３３ａ，３３ｂ，３３ｃの基準電圧Ｅ
_０，Ｅ_１，Ｅ_２と測定対象の被測定量に応じて発生した
電圧Ｅを入力とする比較回路、３５は逆流防止ダイオー
ド、３６は発光ダイオードの常時点灯用電源である。

【００３２】この発光制御回路３１によれば、例えばタ
コジェネレータやエンコーダ等からＥ〔Ｖ〕＝α・ｖ
〔ｋｍ／ｈ〕の電圧（αは比例定数）を得て、比較回路
３４ａ，３４ｂ，３４ｃからの出力電圧の状態により発
光ダイオードの発光量を制御し、発光指標体の発光状態
を強弱的に変化できることになる。なお、図１１は増光
する制御回路であり、また、比較回路を増減して実施で
きることは勿論である。

【００３３】一方、本指針装置は、異なる色を発光する
複数個の発光源と、この発光源からの光を導く光ファイ
バーに光学的に導通すると共に、測定対象の被測定量に
応じて駆動される発光指針によって構成し、前記発光源
を発光指針の回転中心軸線の外周に沿って配設すること
により、前記被測定量に応じて駆動される発光指針は順
次異なる色を発光できる。そして、この発光動作は、所
望の指標位置から発光源をオン動作に保持することによ
り、継続させることができる。この場合、図１１を参照
して先に説明したように、発光源の発光量を測定対象の
被測定量に応じて制御することも可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明は上記の如くであって、発光指針
側との電気的接続を不要として発光でき、構造の簡易化
が達成できることは勿論であるが、測定対象の被測定量
に応じて発光指針の発光状態が変り、計器を見る者の注
意を強く惹き付けることができて、安全面でも有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例を示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って切断した要部断面図で
ある。

【図３】本発明に用いる発光制御回路の一例と発光源の
電気接続図である。

【図４】図３に示すものの動作特性図である。

【図５】本発明の他の実施の形態例を示す平面図であ
る。

【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿って切断した要部断面図で
ある。

【図７】図５に示すものに用いる発光制御回路と発光源
の電気接続図である。

【図８】図７に示すものの動作特性図である。

【図９】図７に示すものの変形例の電気接続図である。

【図１０】図９に示すものの発光動作図である。

【図１１】本発明に用いる発光制御回路の他の例と発光
源の電気接続図である。

【符号の説明】

３は基枠、３ａは中心回転軸、５は回転軸、６，１９は
光ファイバー、７，７′，３２は発光源、９は発光指
針、９ｂは反射面、９ｃは下面、１３，２１，２１′，
３１は発光制御回路、１４，２２ａ，２２ｂ，３３ａ，
３３ｂ，３３ｃは基準電圧電源、１５，２３ａ，２３
ｂ，３４，３４ｂ，３４ｃは比較回路、１６，２４ａ，
２４ｂは論理反転回路、１７ａ，１７ｂ，２６ｄは２色
発光ダイオード、２５は論理積回路、２６ａ，２６ｂ，
２６ｃは発光ダイオードである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者殿村隆之埼玉県行田市門井町二丁目４番16号門井ハイツ101号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象の被測定量に応じて発光する発
光源と、この発光源からの光を導く光ファイバーと、こ
の光ファイバーに光学的に導通すると共に、測定対象の
被測定量に応じて駆動される発光指針と、前記被測定量
に対応する電気信号に応じて前記発光源の発光状態を制
御する発光制御回路とによって構成したことを特徴とす
る計器の指針装置。
【請求項２】発光源は少なくとも２色以上の発光ダイ
オードであり、発光指針は該発光指針の回転中心軸線上
で光ファイバーと光学的に導通しており、発光制御回路
は、前記測定対象の被測定量に対応する電気信号に応じ
て論理演算して、前記発光ダイオードの発光状態を制御
する論理回路であることを特徴とする請求項１記載の計
器の指針装置。
【請求項３】発光源はそれぞれ異なる色を発光する複
数個の発光ダイオードからなり、発光指針は該発光指針
の回転中心軸線の外周に沿って配設されている各各の光
ファイバーと光学的に順次導通できる一方、発光制御回
路は、前記測定対象の被測定量に対応する電気信号に応
じて論理演算して、前記各各の発光ダイオードの発光状
態を制御する論理回路であることを特徴とする請求項１
記載の計器の指針装置。
【請求項４】発光指針は透明体であって、光照射軸に
対して所定角度傾斜し光を発光指針の先端方向へ反射す
る反射面を有していると共に、その反射面からの反射光
を乱反射させる乱反射面が少なくとも下面側に形成され
ていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の計器
の指針装置。
【請求項５】発光指針は光拡散剤等が混入している合
成樹脂により成形されていることを特徴とする請求項
１，２又は３記載の計器の指針装置。
【請求項６】異なる色を発光する複数個の発光源と、
この発光源からの光を導く光ファイバーに光学的に導通
すると共に、測定対象の被測定量に応じて駆動される発
光指針によって構成し、前記発光源は発光指針の回転中
心軸線の外周に沿って配設されており、前記被測定量に
よって発光指針が順次異なる色を発光することを特徴と
する計器の指針装置。