(57)【要約】【課題】  汎用性および信頼性を向上させることができる計測器用表示ユニットおよびこれを備えた電子機器を提供すること。【解決手段】  表示針２１，２２、表示板、回動軸４、ロータ４１２Ａ，４２２Ａ、圧電モータ５１，５２、駆動制御部６、および電池取付部７をケース部材８に収納して計測器用表示ユニット１を構成する。このとき、圧電モータ５１，５２を回動軸４およびロータ４１２Ａ，４２２Ａに平面的に重ならないように配置する。この計測器用表示ユニット１をテスター１００に組み込んで各種の電気特性を計測して表示する。テスター１００の表示部分をユニットで構成したので、汎用性が向上する。また回動軸４の駆動に圧電モータ５１，５２を使用しているので、外部の電磁波の影響を受けずに計測値を正確に表示でき、信頼性を向上させることができる。【選択図】 図３
2005140662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測値を表示する表示針を支持する表示針支持部材と、
前記表示針支持部材を駆動する圧電モータと、
前記圧電モータの駆動を制御する駆動制御部と、
前記表示針支持部材、前記圧電モータ、および前記駆動制御部を収納するケース部材とを備え、
前記圧電モータは、板状の基板と、この基板の平面に接合される板状の圧電素子と、前記基板の端部に形成されるとともに、前記圧電素子の振動により縦振動および屈曲振動を組み合わせた略楕円軌道を描いて振動する駆動端部とを備えて構成され、
前記表示針支持部材は、前記駆動端部と接触して駆動される被駆動部材により、直接的または間接的に移動され、
前記圧電モータの少なくとも一部は、前記表示針支持部材および前記被駆動部材に対して平面方向で重ならない位置に配置されている
ことを特徴とする計測器用表示ユニット。
【請求項２】
計測値を表示する表示針を支持する表示針支持部材と、
前記表示針支持部材を駆動する圧電モータと、
前記圧電モータの駆動を制御する駆動制御部と、
前記表示針支持部材、前記圧電モータ、および前記駆動制御部を収納するケース部材とを備え、
前記駆動制御部は、外部から入力した計測データ信号に基づいて前記表示針の駆動量を演算処理する中央演算処理部と、前記中央演算処理部に前記表示針の駆動量信号を出力させるソフトウェアが記憶可能な記憶部と、前記中央演算処理部からの前記駆動量信号に基づいて前記圧電モータに駆動信号を出力する駆動回路とを備えて構成されている
ことを特徴とする計測器用表示ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の計測器用表示ユニットにおいて、
当該計測器用表示ユニットは、前記ケース部材に取り付けられるとともに前記表示針が指し示すことで前記計測値を表示する表示板を含んで構成されている
ことを特徴とする計測器用表示ユニット。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の計測器用表示ユニットにおいて、
当該計測器用表示ユニットは、駆動電源となる電池を取り付ける電池取付部を含んで構成されている
ことを特徴とする計測器用表示ユニット。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の計測器用表示ユニットにおいて、
当該計測器用表示ユニットは、前記表示針を含んで構成されている
ことを特徴とする計測器用表示ユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の計測器用表示ユニットを備えた電子機器。
【請求項７】
請求項６に記載の電子機器において、
当該電子機器は、電気特性を測定するテスターである
ことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項６に記載の電子機器において、
当該電子機器は、車である
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示針によって計測値を表示する計測器用表示ユニット、およびこれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測器としては、圧力計、流量計など、それぞれの用途に応じて針と表示板とを備えたアナログ式の表示部を備えたものがある。これらの計測器では、例えば圧力計であれば、表示板の表面に圧力値の目盛が印刷され、針がその表示板の目盛を指し示すことで圧力値を表示する。このような計測器として、針の駆動にステッピングモータを用いたものがある（例えば特許文献１）。この計測器は、針の駆動回転軸上に永久磁石からなるロータを固定し、その周囲にステータおよびコイルを配置して、駆動回転軸を回転駆動するように構成されている。
しかしながら、この計測器では、針の駆動機構として永久磁石を有するステッピングモータを使用しているので、外部に電磁波が存在する状況下では、ステッピングモータが電磁波に影響されて誤作動する場合があり、計測器が正確に計測値を表示できず、信頼性に欠けるという問題がある。
そこで、近年では、圧電素子の振動を利用した圧電アクチュエータを計測器に適用することが提案されている（例えば特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３６４５５号公報
【特許文献２】特開平８−１０７６８６号公報（段落［００４４］、［００４５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２には圧電アクチュエータの適用例として計測器が挙げられているものの、その具体的な構成が開示されておらず、この特許文献２から実際の計測器を構成し、製造することができない。
また、実際に圧電アクチュエータを計測器に適用する場合には、現状では例えば圧力計や流量計などのそれぞれの用途に応じて計測器を個別に設計する必要があり、したがって計測器の汎用性に欠けるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、信頼性および汎用性を向上できる計測器用表示ユニット、およびこれを備えた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の計測器用表示ユニットは、計測値を表示する表示針を支持する表示針支持部材と、表示針支持部材を駆動する圧電モータと、圧電モータの駆動を制御する駆動制御部と、表示針支持部材、圧電モータ、および駆動制御部を収納するケース部材とを備え、圧電モータは、板状の基板と、この基板の平面に接合される板状の圧電素子と、基板の端部に形成されるとともに、圧電素子の振動により縦振動および屈曲振動を組み合わせた略楕円軌道を描いて振動する駆動端部とを備えて構成され、表示針支持部材は、駆動端部と接触して駆動される被駆動部材により、直接的または間接的に移動され、圧電モータの少なくとも一部は、表示針支持部材および被駆動部材に対して平面方向で重ならない位置に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、計測器用表示ユニットが、表示針支持部材、圧電モータ、および駆動制御部をケース部材に収納したユニットとして構成されているので、同じ構成の計測器用表示ユニットで様々な用途の計測器に適用可能となる。つまり例えば流量計、圧力計などの用途に応じてそれぞれ表示針や表示針が指し示す表示板などの付属部品を取り付けることにより、それぞれの用途にしたがった計測値の表示が可能となるので、計測器用表示ユニットにおいての汎用性が向上する。
また、表示針支持部材を駆動する手段として、圧電素子の振動により被駆動部材を駆動することで表示針支持部材を移動させる圧電モータを採用しているので、従来のステッピングモータとは異なり、外部の電磁波の影響を受けない。したがって、電磁波が存在する環境下においても、誤動作することなく正確な計測値が表示されるので、計測器用表示ユニットの信頼性が向上する。反対に、表示針支持部材の駆動に圧電モータを使用しているので、ステッピングモータとは異なり表示針支持部材の駆動時に電磁波を発生することがなく、計測器用表示ユニットが外部への環境に影響を与えることなく動作する。
さらに、圧電モータが、板状の圧電素子を備えて構成されているので、圧電モータ全体の薄型化が促進される。また同時に、圧電モータの少なくとも一部が表示針支持部材および被駆動部材に対して平面方向で重ならない位置に配置されているので、これによっても計測器用表示ユニットの薄型化がより一層促進される。
ここで、圧電モータの少なくとも一部が平面方向で重ならない位置とは、圧電モータを板状の圧電素子の平面に直交する方向から見た場合に、圧電モータの少なくとも一部が表示針支持部材および被駆動部材に重ならない位置であることを意味する。
また、被駆動部材が表示針支持部材に接続される場合としては、被駆動部材が直接的に表示針支持部材に固定されている場合や、伝達機構などを介して間接的に表示針支持部材に接続されている場合などを含む。
【０００８】
本発明の計測器用表示ユニットは、計測値を表示する表示針を支持する表示針支持部材と、表示針支持部材を駆動する圧電モータと、圧電モータの駆動を制御する駆動制御部と、表示針支持部材、圧電モータ、および駆動制御部を収納するケース部材とを備え、駆動制御部は、外部から入力した計測データ信号に基づいて表示針の駆動量を演算処理する中央演算処理部と、中央演算処理部に表示針の駆動量信号を出力させるソフトウェアが記憶可能な記憶部と、中央演算処理部からの駆動量信号に基づいて圧電モータに駆動信号を出力する駆動回路とを備えて構成されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、計測器用表示ユニットが、表示針支持部材、圧電モータ、および駆動制御部をケース部材に収納したユニットとして構成されているので、同じ構成の計測器用表示ユニットで様々な用途の計測器に適用可能となる。つまり例えば流量計、圧力計などの用途に応じてそれぞれ表示針や表示針が指し示す表示板などの付属部品を取り付けることにより、それぞれの用途にしたがった計測値の表示が可能となるので、計測器用表示ユニットにおいての汎用性が向上する。
また、表示針支持部材を駆動する手段として圧電素子の振動により被駆動部材を駆動することで表示針支持部材を移動させる圧電モータを採用しているので、従来のステッピングモータとは異なり、外部の電磁波の影響を受けない。したがって、電磁波が存在する環境下においても、誤動作することなく正確な計測値が表示されるので、計測器用表示ユニットの信頼性が向上する。反対に、表示針支持部材の駆動に圧電モータを使用しているので、ステッピングモータとは異なり表示針支持部材の駆動時に電磁波を発生することがなく、計測器用表示ユニットが外部への環境に影響を与えることなく動作する。
【００１０】
駆動制御部が、中央演算処理部および記憶部を備えているので、所定の制御プログラムやデータを含んだソフトウェアを記憶部に記憶させれば、この制御プログラムで中央演算処理部を動作させて計測器用表示ユニットの動作が制御される。したがって、制御プログラムやデータの変更のみで、制御形式の異なる各種の計測器の動作を制御できるため、工場出荷時あるいは利用時に、利用者が希望する制御プログラムを選択して組み込むことで計測器の用途に応じた計測器を製造可能となる。これにより、計測器用表示ユニットの共通化が図れ、計測器用表示ユニットの適用範囲が広くなるので、計測器用表示ユニットの汎用性が向上する。
【００１１】
本発明では、当該計測器用表示ユニットは、ケース部材に取り付けられるとともに表示針が指し示すことで計測値を表示する表示板を含んで構成されていることが望ましい。
この発明によれば、各種の計測器を構成する際には、それぞれの用途に応じて表示板に目盛等を配し、針などの付加部品を取り付けることで計測器を製造できる。計測器用表示ユニットが、予め表示板を含んだ状態でユニットとして構成されているので、より少ない付加部品で各種計測器が構成可能となるとともに、部品の共通化がより一層促進される。
【００１２】
本発明では、当該計測器用表示ユニットは、駆動電源となる電池を取り付ける電池取付部を含んで構成されていることが望ましい。
この発明によれば、計測器用表示ユニットが、予め電池取付部を含んだ状態でユニットとして構成されているので、駆動電源を得るための外部装置への接続などが不要となる。したがって、計測器用表示ユニットの小型化が促進される。また計測器用表示ユニットを用いて構成される計測器の構成が簡単となり、携帯性に優れた計測器となる。
【００１３】
本発明では、当該計測器用表示ユニットは、表示針を含んで構成されていることが望ましい。
この発明によれば、各種の計測器を構成する際には、それぞれの用途に応じて表示板などの付加部品を配して計測器を製造できる。計測器用表示ユニットが、予め表示針を含んだ状態でユニットとして構成されているので、より少ない付加部品で各種計測器が構成可能となるとともに、部品の共通化がより一層促進される。
【００１４】
本発明の電子機器は、前述の計測器用表示ユニットを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、電子機器が前述の計測器用表示ユニットを備えているので、前述の効果と同様の効果が得られ、計測値の表示の信頼性が高くなる。
【００１５】
本発明では、当該電子機器は、電気特性を測定するテスターであることが望ましい。
この発明によれば、電流、電圧、抵抗など様々な測定対象を有し、様々な測定レンジを有するテスターに本発明の計測器用表示ユニットを適用することにより、テスターの部品の共通化が促進され、テスターの製造コストが削減される。
【００１６】
本発明では、当該電子機器は、車であることが望ましい。
この発明によれば、車は内部に多数の計器を有するので、このような車に本発明の計測器用表示ユニットを適用することにより、計測器の共通化が促進され、車の製造コストが削減される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、計測器用表示ユニットが圧電モータを備えたユニットとして形成されているので、当該計測器用表示ユニットおよびこの計測器用表示ユニットを備えた電子機器の汎用性を向上させることができ、また、圧電モータが外部の電磁波の影響をうけないので、計測値の表示の信頼性を向上させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第二実施形態以降で、以下に説明する第一実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００１９】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について説明する。
図１には、第一実施形態にかかるテスター（電子機器）１００の外観図が示されている。また、図２には、テスター１００の側断面図が示されている。これらの図１および図２において、テスター１００は、テスターケース１０１に本発明の計測器用表示ユニット１が収納されて構成され、電気特性を計測するものである。
【００２０】
テスターケース１０１は、断面略矩形状の筒状に形成されて内部に計測器用表示ユニット１を収納する収納部１０２と、収納部１０２の一方の開口を塞ぐ裏ケース１０３と、他方の開口を塞ぐカバー１０４とを備えている。
収納部１０２は、内部が仕切り１０２Ａで二分されており、一方の空間１０２Ｂには計測器用表示ユニット１が収納されている。空間１０２Ｂにおいて、カバー１０４に近い端部側には、段差１０２Ｄが形成され、当該端部側の開口面積が小さくなっている。この段差１０２Ｄと裏ケース１０３との間には、計測器用表示ユニット１が挟持されて固定されている。
カバー１０４は、ガラス、プラスチックなどの任意の透光性材料で構成されており、内部が視認可能となっている。
【００２１】
カバー１０４において空間１０２Ｃに対応する位置には、電圧、電流、抵抗、電力などの予め設定された所定の電気特性のうちから計測対象を選択する計測対象選択操作部１０６と、計測対象の計測単位の計測レンジを切り換える計測レンジ切換操作部１０７と、これらの計測対象選択操作部１０６および計測レンジ切換操作部１０７の選択、切換結果を表示する液晶表示部１０８とが設けられている。これらの計測対象選択操作部１０６、計測レンジ切換操作部１０７、および液晶表示部１０８は、テスターケース１０１の表面に露出しており、外部から作業者が操作または読取可能となっている。これらの計測対象選択操作部１０６、計測レンジ切換操作部１０７、および液晶表示部１０８は、空間１０２Ｃに収納されたテスター回路１０９に接続されている。
また、テスター回路１０９には、被計測物に接触する一対の測定端子１１０がリード線などを介して接続されている。
【００２２】
図３には、計測器用表示ユニット１の平面図が示されている。また、図４には、計測器用表示ユニット１の側断面図が示されている。これらの図３および図４にも示されるように、計測器用表示ユニット１は、所定の電気特性の計測値を指し示す表示針２と、表示針２が表面の所定位置を指し示すことによって計測値を表示する表示板３と、表示針２が固定された回動軸（表示針支持部材）４と、回動軸４を回動駆動する圧電モータ５と、圧電モータ５の動作を制御する駆動制御部６と、計測器用表示ユニット１の駆動電源となる電池７１を取り付ける電池取付部７とを備え、回動軸４、圧電モータ５、駆動制御部６、および電池取付部７は、ケース部材８に収納されている。また、ケース部材８には、駆動制御部６に基準信号を供給する水晶振動子６０が収納されている。
【００２３】
表示針２は、前述の図１にも示されるように二つ（複数）設けられており、これらの表示針２１，２２は、それぞれ異なる単位、例えば一方の表示針２１は１０Ｖ単位の電圧値を、また他方の表示針２２は１Ｖ単位の電圧値を表示するために設けられている。
表示板３は、テスターケース１０１のカバー１０４に対向する面に目盛や文字などが回動軸４を中心に円形状に配置されており、表示針２がこれらの目盛や文字などを指し示すことにより、所定の電気特性の計測値が表示されるようになっている。表示板３は、溶着や接着などの任意の方法によりケース部材８に固定されて一体化している。
回動軸４（４１，４２）は、表示針２１および表示針２２に対応して同数（二つ）設けられている。これらの回動軸４１，４２は、表示板３を貫通してカバー１０４側に突出し、端部で表示針２１，２２をそれぞれ固定している。回動軸４１，４２には、歯車４１１，４２１がそれぞれ固定されており、これらの歯車４１１，４２１と圧電モータ５との間には複数の歯車で構成される輪列４１２，４２２が接続されている。輪列４１２，４２２は、圧電モータ５の駆動力によって回動駆動される円盤状のロータ（被駆動部材）４１２Ａ，４２２Ａを備えており、これらのロータ４１２Ａ，４２２Ａの回転運動が、輪列４１２，４２２を介して回動軸４１，４２に伝達される。したがって、輪列４１２，４２２の歯車比などは、ロータ４１２Ａ，４２２Ａの回転運動が適切な増速比で回動軸４１，４２に伝達されるように適宜設定されている。
【００２４】
圧電モータ５は、表示針２１を回動駆動する圧電モータ５１、および表示針２を回動駆動する圧電モータ５２が設けられている。圧電モータ５１，５２はほぼ同様の構成となっている。
図５には、圧電モータ５１，５２の斜視図が示されている。この図５に示されるように、圧電モータ５１，５２は、略矩形板状の補強板（基板）５１１，５２１と、補強板５１１，５２１の両面に固定された略矩形板状の圧電素子５１２，５２２とを備えている。
補強板５１１，５２１は、ステンレス鋼など任意の材料で構成されており、補強板５１１，５２１の対角線上両端には長手方向に突出する略半円形の突起（駆動端部）５１３，５２３が形成されている。これらの突起５１３，５２３のうち一方は、それぞれロータ４１２Ａ，４２２Ａの側面に適切な付勢力を有して当接されている。これにより、圧電モータ５１，５２は、回動軸４１，４２およびロータ４１２Ａ，４２２Ａに平面的に重ならない位置に配置されていることとなる。
また、補強板５１１，５２１の長手方向略中央には、幅方向両側に突出する腕部５１４，５２Ｂが設けられ、この腕部５１４，５２４がケース部材８に固定されることによって圧電モータ５１，５２が固定されている。
【００２５】
圧電素子５１２，５２２の両面には、ニッケル、金などの層がめっき、スパッタ、蒸着などによって形成されることにより電極が形成されている。これらの電極は図示しないリード線などにより圧電素子５１２，５２２に電圧を印加する駆動回路６５（図６参照）に接続されている。
ここで、圧電素子５１２，５２２の材料は特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
【００２６】
図６には、計測器用表示ユニット１の機能ブロック図が示されている。この図６に示されるように、前述のテスター回路１０９は、計測対象選択操作部１０６が操作されると選択された計測対象に対応する計測対象選択信号を出力する計測対象選択処理部１０９Ａと、計測レンジ切換操作部１０７が操作されると、選択された計測レンジに対応する計測レンジ切換信号を出力する計測レンジ切換処理部１０９Ｂと、計測対象選択操作部１０６および計測レンジ切換操作部１０７の信号を受信して駆動制御部６に出力するとともに、測定端子１１０から得た計測信号を処理して計測データとして駆動制御部６に出力する計測データ処理部１０９Ｃとを備えている。計測データ処理部１０９Ｃは、計測対象選択信号および計測レンジ切換信号に対応して液晶表示部１０８に信号を出力し、これにより液晶表示部１０８は、選択された計測対象および計測レンジを表示する。
【００２７】
計測器用表示ユニット１の駆動制御部６は、水晶振動子６０から所定の周波数の基準信号を取り出す発振回路６１および分周回路６２と、外部から入力した計測データ信号に基づいて表示針２の駆動量を演算処理する中央演算処理部（ＣＰＵ）６３と、中央演算処理部６３に駆動量を出力させるソフトウェアが記憶可能な記憶部（ＲＡＭ）６４と、圧電モータ５に駆動信号を出力する駆動回路６５と、表示針２の指示位置を検出する針位置検出回路６６とを備えている。
発振回路６１は、水晶振動子６０から周波数信号を取り出し、分周回路６２は、発振回路６１からの周波数信号を所定の周波数に分周して基準信号を生成し、中央演算処理部６３および駆動回路６５に出力する。
【００２８】
中央演算処理部６３は、記憶部６４に記憶された所定のプログラムやデータ等に基づいて表示針２の駆動量を演算処理する。
記憶部６４は、中央演算処理部６３に表示針２の駆動信号を出力させるソフトウェアが記憶可能に構成されている。なお、このソフトウェアには、針位置検出回路６６からの検出結果やテスター回路１０９からの計測データなどを取り込んで所定の処理を行う演算処理プログラムや、テスター回路１０９から出力される各種類の計測対象選択信号および計測レンジ切換信号について、計測データ信号に対応した表示針２の表示指示位置などのデータなどが蓄積されている。
駆動回路６５は、表示針２の個数に応じて複数個（本実施形態では二個）設けられ、これらの駆動回路６５Ａ，６５Ｂは、中央演算処理部６３から出力される駆動信号に基づいて、分周回路６２からの基準信号のタイミングで圧電モータ５１，５２にそれぞれ所定電圧を印加する。
針位置検出回路６６は、例えば表示針２１，２２の歯車４１１，４２１などに取り付けられた針位置検出手段６７によって針位置を検出し、検出信号を中央演算処理部６３に出力する。なお、針位置検出手段６７としては、光検出や、磁気的検出、機械的検出など、任意の方式のものが採用できる。ここで、例えば針位置検出手段６７として、磁気的検出方式を採用する場合には、歯車４１１，４２１にそれぞれ磁性薄膜パターンを形成し、またケース部材８において磁性薄膜パターンに対向する面に、磁性薄膜パターンを読みとるホール素子を設ければよい。このような構成では、針位置検出手段６７で検出した磁性薄膜パターンを針位置検出回路６６で表示針２１，２２の針位置として認識し、その位置信号を中央演算処理部６３に出力すればよい。また、例えば針位置検出手段６７として光検出方式を採用する場合では、歯車４１１，４２１の円周上に表示針２１，２２の回動位置に対応した孔を形成し、これらの孔を挟んで対向するように光透過型あるいは光反射型の一対の光センサを配置してもよい。
【００２９】
電池取付部７は、図４に示されるように、裏ケース１０３に近い側に一次電池や二次電池などの電池７１を収納可能に構成されている。電池７１として一次電池を使用する場合には、裏ケース１０３の一部を取外可能に構成し、電池７１を交換できる構成とすればよい。
【００３０】
このようなテスター１００では、次のように動作する。
まず、測定端子１１０を計測したい対象物に当接する。測定端子１１０からの計測信号は計測データ処理部１０９Ｃに出力される。計測データ処理部１０９Ｃは、この計測信号を所定の計測データ信号に処理し、この計測データ信号を計測対象選択信号および計測レンジ切換信号とともに、中央演算処理部６３に出力する。
中央演算処理部６３では、記憶部６４に記憶された所定の処理プログラムにしたがって、計測データ信号を処理する。まず、針位置検出回路６６から現在の表示針２１，２２の針位置を検出する。また、テスター回路１０９からの計測対象選択信号、および計測レンジ切換信号に対応する計測対象および計測レンジについて、計測データに対応する表示針２１，２２の表示指示位置を記憶部６４から読み込む。そして、表示針２１，２２の針位置と表示指示位置とを比較し、表示針２１，２２の駆動量を算出し、この駆動量信号を駆動回路６５に出力する。
【００３１】
駆動回路６５（６５Ａ，６５Ｂ）は、中央演算処理部６３からの駆動量信号にしたがって、分周回路６２からの基準信号のタイミングで、圧電モータ５１，５２に所定の交流電圧を印加する。
図７には、圧電モータ５１，５２の振動挙動の図が示されている。この図７に示されるように、駆動回路６５Ａ，６５Ｂによって圧電モータ５１，５２の圧電素子５１２，５２２表面の電極と補強板５１１，５２１との間に交流電圧を印加すると、これらの間に配置された圧電素子５１２，５２２が繰り返し変位して振動する。圧電モータ５１，５２は図７(Ａ)に示されるように長手方向に沿って伸縮する、いわゆる縦振動の振動モードを励振する。この際、圧電モータ５１，５２には、長手方向の中心線に対して非対称に突起５１３，５２３が設けられているため、圧電モータ５１，５２の重量が長手方向の中心線に対してアンバランスとなり、その結果、圧電モータ５１，５２は、図７(Ｂ)に示されるように縦振動に略直交する方向に屈曲する、いわゆる屈曲振動の振動モードも励振する。これらの二つの振動モードを組み合わせることにより、突起５１３，５２３は図７(Ｃ)に示されるように面内方向で楕円軌道Ｒを描いて振動する。ここで、これら二つの振動モードは、それぞれに共振点を有し、これら共振点の共振周波数の差は圧電モータ５１，５２の寸法や形状を適宜設定することにより予め約数ｋＨｚ程度と、互いに近接するように設定されている。これにより、圧電モータ５１，５２をこれらの共振周波数の間で駆動すると、互いの振動モードの共振点近傍で駆動することができるので、それぞれ大きな振動振幅を得ることができる。
【００３２】
突起５１３，５２３は、略楕円軌道Ｒの一部でロータ４１２Ａ，４２２Ａを図７(Ｃ)の矢印Ｅ方向に回転させる。この動作を所定の周波数で行うことにより、ロータ４１２Ａ，４２２Ａが回転し、この回転運動が輪列４１２，４２２を介してそれぞれ回動軸４１，４２に伝達されて、表示針２１，２２が回動する。
中央演算処理部６３は、針位置検出回路６６により、表示針２１，２２の針位置を監視し、表示針２１，２２が所定の針位置まで回動すると駆動回路６５への駆動信号を停止する。なお、表示針２１，２２はそれぞれ別の駆動回路６５Ａ，６５Ｂにより別々に駆動される。
以上により、表示針２１，２２が回動して表示板３の目盛を指し示すことにより、測定端子１１０で計測された計測値が表示される。
【００３３】
このような第一実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(１) 計測器用表示ユニット１が、表示針２、表示板３、回動軸４、圧電モータ５、駆動制御部６、電池取付部７をケース部材８に収納したユニットとして構成されているので、テスターケース１０１、テスター回路１０９、測定端子１１０などの付加部品を付け加えるだけで、テスター１００を簡単に構成できる。したがって、テスター１００に特有の部品を最小限に抑えることができ、他の計測器を製造する場合でも計測器用表示ユニット１部分を共通化できるので、製造コストを低減できる。これにより、計測器用表示ユニット１の汎用性を向上させることができる。
【００３４】
(２) 表示針２の駆動手段として圧電素子５１２，５２２を用いた圧電モータ５１，５２を使用しているので、従来のステッピングモータとは異なり、外部に電磁波が存在する環境下でも電磁波に影響を受けない。したがって、そのような環境下であっても圧電モータ５１，５２を正確に駆動でき、正確な計測値を表示でき、テスター１００の信頼性を向上させることができる。
また、反対に、圧電モータ５１，５２の駆動によって電磁波が発生しないので、計測対象が電磁波の影響を受けやすい場合でも、計測値を変動させることなく正確に計測できる。
さらに、圧電モータ５１，５２を用いているので、従来のステッピングモータに比べて、応答性が高く、より短時間で所定の移動量を駆動できる。
【００３５】
(３) 記憶部６４には、中央演算処理部６３に計測データ処理部１０９Ｃからの計測データ信号に基づいて演算処理させる所定のプログラムやデータを記憶したソフトウェアがインストールされているので、中央演算処理部６３は、この記憶部６４のソフトウェアにしたがって計測データ信号を処理できる。このとき、記憶部６４は、ソフトウェアを記憶可能に構成されているので、例えば計測データの処理プログラムや、計測データと表示針２の駆動量とを対応させたデータなどに変更があった場合でも、ソフトウェアを変更して記憶部６４に上書きすることで簡単に対応できる。
また、計測器用表示ユニット１が中央演算処理部６３および記憶部６４を備えているので、他の計測器を製造する場合でも、その計測器に応じたプログラムやデータが記憶されたソフトウェアを記憶部６４に記憶させれば、同じ構成の計測器用表示ユニット１で、各種の動作制御をさせることができる。これによっても計測器用表示ユニット１の汎用性を向上させることができる。
【００３６】
(４) 圧電モータ５が、回動軸４１，４２およびロータ４１２Ａ，４２２Ａに平面的に重ならない位置に配置されているので、回動軸４１，４２の軸方向についての寸法を小さくでき、計測器用表示ユニット１の薄型化を促進できる。したがって、計測器用表示ユニット１が組み付けられたテスター１００の薄型化も促進できる。
また、補強板５１１，５２１および圧電素子５１２，５２２がともに板状に形成されているので、これによっても圧電モータ５の薄型化を促進でき、計測器用表示ユニット１の薄型化をより一層促進させることができる。
【００３７】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、本発明の計測器用表示ユニットを車の計器に適用したものである。
図８には、第二実施形態にかかる車２００内部の計器２０１が示されている。この図８において、計器２０１は、車２００のガソリン残量を示す計器であって、車２００のメータパネルに本発明の計測器用表示ユニット１が組み込まれて構成されている。
【００３８】
図９および図１０には、計測器用表示ユニット１の内部を示す平面図および側断面図が示されている。これらの図９および図１０において、計測器用表示ユニット１は、ガソリン残量を表示する表示針２および表示板３、表示針２を固定する回動軸４、回動軸４に固定されるロータ４１２、ロータ４１２を回転駆動する圧電モータ５、および電池７１がケース部材８に収納されて構成されている。なお、第二実施形態の計測器用表示ユニット１は、第一実施形態の計測器用表示ユニット１とは異なり、ガソリン残量を示す表示針２が一つ設けられており、この表示針２に対応して、回動軸４、ロータ４１２、および圧電モータ５もそれぞれ一つずつ設けられている。また、第一実施形態とは異なり、回動軸４には直接ロータ４１２Ａが固定され、圧電モータ５がロータ４１２Ａを駆動することにより、直接回動軸４が駆動される。
表示板３には、円周上に「Full」と「Empty」とが印刷され、また、これらの間に目盛が付されている。
【００３９】
図１１には、計器２０１の機能ブロック図が示されている。この図１１において、車２００には、計測器用表示ユニット１の他、ガソリン残量を測定するガソリン残量センサ２０２と、このガソリン残量センサ２０２からのガソリン残量の情報に基づいて計測器用表示ユニット１の中央演算処理部６３にガソリン残量信号を出力するガソリン残量信号処理部２０３とが設けられている。
電池７１は、車２００のバッテリ２０６から電力を得て蓄積する二次電池であって、第一実施形態と同様に、電池取付部７に取り付けられている。電池７１には、車２００に設けられた過充電制御部２０４が接続されている。この過充電制御部２０４は、電圧変換部２０５を介してバッテリ２０６に接続されている。電圧変換部２０５と過充電制御部２０４との間には、スイッチ２０７が設けられており、このスイッチ２０７は、車２００のスタータ２０８に接続されている。
また、駆動制御部６と電池７１との間にもスイッチ７２が設けられ、このスイッチ７２もスタータ２０８に接続されている。
記憶部６４には、中央演算処理部６３にガソリン残量に応じた表示針２の駆動制御を行う所定のプログラムやデータが記憶されたソフトウェアがインストールされている。
【００４０】
このような車２００では、運転者がスタータ２０８をオンさせると、スイッチ２０７およびスイッチ７２がオンとなり、バッテリ２０６から電圧変換部２０５および過充電制御部２０４を介して電池７１に充電が始まるとともに、駆動制御部６の制御動作が開始される。
中央演算処理部６３は、ガソリン残量信号処理部２０３からガソリン残量信号を受信すると、所定のプログラムに基づいて、このガソリン残量信号に対応した表示針２の表示位置を演算する。中央演算処理部６３は、針位置検出回路６６からの表示針２の針位置と演算した表示位置とを比較し、表示針２の駆動量を算出する。そして、この駆動量に応じた駆動信号を駆動回路６５に出力する。駆動回路６５は、圧電モータ５に電圧を印加して振動させ、ロータ４１２Ａを回転させて表示針２を所定の表示位置に駆動する。
【００４１】
このような第二実施形態によれば、第一実施形態の(２)、(３)および(４)の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。
(５) 計測器用表示ユニット１が、表示針２、表示板３、回動軸４、圧電モータ５、駆動制御部６および電池取付部７をケース部材８に収納したユニットとして構成されているので、構造は異なるものの、第一実施形態の(１)の効果と同様の効果が得られ、電池７１に過充電制御部２０４を接続し、中央演算処理部６３にガソリン残量信号処理部２０３を接続するだけで、車２００の計器２０１を簡単に構成できる。したがって、計器２０１に特有の部品を最小限に抑えることができ、車２００の他の計器を製造する場合でも計測器用表示ユニット１部分を共通化できるので、製造コストを低減できる。これにより、計測器用表示ユニット１の汎用性を向上させることができる。
【００４２】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
計測器用表示ユニットは、図１２に示されるように、少なくとも次の構成を備えていればよい。つまり、計測器用表示ユニットは、圧電素子を備えた圧電モータと、圧電モータで駆動される被駆動部材と、被駆動部材に接続されるとともに、表示針を支持する表示針支持部材と、圧電モータの動作を制御する駆動制御部と、これらの圧電モータ、被駆動部材、表示針支持部材、および駆動制御部を収納するケース部材とを備えていればよい。このような構成でユニットを構成する場合には、計測器用表示ユニットが適用される計測器の種類に応じた表示板や、表示針を取り付けて計測器を構成すればよい。このような構成でユニットを構成しても、部品の共通化を図ることができるので汎用性を向上させることができ、また圧電モータを使用しているので外部の電磁波の影響を受けず、計測値表示の信頼性を向上させることができるので、本発明の目的を達成できる。
【００４３】
また、計測器用表示ユニットは、図１２に示された計測器用表示ユニットに表示針を含んで構成されていてもよく、または図１２の計測器用表示ユニットに電池取付部を含んで構成されていてもよい。さらに、計測器用表示ユニットは、図１２に示された計測器用表示ユニットに、表示板を含んで構成されていてもよい。これらのような場合でも、それぞれの計測器用表示ユニットに適切な付加部品を設けることにより、最小限の付加部品で計測器を構成でき、また計測器用表示ユニット部分の部品の共通化を図ることができる。
【００４４】
表示針は、第一実施形態では同軸上に複数本、また第二実施形態では一本設けられていたが、これらに限らず、例えば異なる回動軸上に複数の表示針をそれぞれ固定してもよい。
表示針支持部材は、表示針を回動させる回動軸に限らず、例えば表示針を平行移動させるものであってもよい。この場合には、例えば表示針を表示針支持部材に固定し、表示針の移動方向に沿って配置される棒状の被駆動部材に表示針支持部材を固定する。そして圧電モータの駆動端部を被駆動部材に当接し、圧電モータの振動によって被駆動部材を移動方向に直線移動させればよい。あるいは、表示針が固定された表示針支持部材にラックを固定し、このラックに被駆動部材としてのピニオンを接続し、ピニオンを圧電モータによって回転駆動してもよい。この場合には、圧電モータは被駆動部材を回転駆動すれば、ピニオンおよびラックにより回転運動が直線運動に変換されて表示針支持部材に伝達される。
被駆動部材は、表示針支持部材に輪列を介して間接的に接続されているものに限らず、例えば第一実施形態の回動軸に直接的に接続されていてもよい。
【００４５】
計測器用表示ユニットは、圧電モータが表示針支持部材および被駆動部材に平面的に重ならない位置に配置されていれば、例えば圧電モータが第一実施形態の輪列４１２，４２２に平面的に重なった位置に配置されていてもよく、また圧電モータの一部が表示針支持部材または被駆動部材に平面的に重なっていても、圧電モータの少なくとも一部が表示針支持部材および被駆動部材に平面的に重なっていなければ、本発明に含まれる。圧電モータの一部を表示針支持部材または被駆動部材に平面的に重ねた場合には、計測器用表示ユニットの外形寸法を小さくすることができる。
また、計測器用表示ユニットは、表示針支持部材と、圧電モータと、駆動制御部と、表示針支持部材、圧電モータ、および駆動制御部を収納するケース部材とを備え、圧電モータは、板状の基板と、この基板の平面に接合される板状の圧電素子と、基板も端部に形成されるとともに、圧電素子の振動により伸縮振動および屈曲振動を組み合わせた略楕円軌道を描いて振動する駆動端部とを備えて構成され、表示針支持部材は、駆動端部と接触して駆動される被駆動部材により、直接的または間接的に移動され、圧電モータの少なくとも一部は、表示針支持部材および被駆動部材に対して平面方向で重ならない位置に配置されていれば、駆動制御部内の各回路、手段は、各種論理素子等のハードウェアで構成されていてもよい。
【００４６】
また、圧電モータの駆動制御部は、中央演算処理部（ＣＰＵ）および記憶部を備え、この中央演算処理部に、記憶部に所定のプログラムやデータを組み込んで各手段を実現させるように構成していれば、圧電モータが表示針支持部材および被駆動部材に平面的に重ならなくてもよい。
なお、記憶部に所定の制御プログラムやデータを記憶させる方法としては、インターネット等の通信手段や、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体を介してインストールすればよい。
【００４７】
計測器用表示ユニットは、テスターや、車の計器に限らず、例えばガスメータ、水道メータ、オーディオ機器のメータや、医療機器、航空機、および船舶の計器など、その他任意の計器、電子機器に適用できる。
【００４８】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第一実施形態にかかるテスターを示す外観図。
【図２】第一実施形態にかかるテスターを示す側断面図。
【図３】第一実施形態にかかる計測器用表示ユニットを示す平面図。
【図４】第一実施形態にかかる計測器用表示ユニットを示す側断面図。
【図５】第一実施形態にかかる圧電モータを示す斜視図。
【図６】第一実施形態にかかるテスターの機能ブロック図
【図７】第一実施形態にかかる圧電モータの振動挙動を示す図。
【図８】第二実施形態にかかる車の計器を示す図。
【図９】第二実施形態にかかる計測器用表示ユニットを示す平面図。
【図１０】第二実施形態にかかる計測器用表示ユニットを示す側断面図。
【図１１】第二実施形態にかかる車の計器の機能ブロック図。
【図１２】本発明の計測器用表示ユニットの変形例を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
１…計測器用表示ユニット、２，２１，２２…表示針、３…表示板、４，４１，４２…回動軸（表示針支持部材）、５，５１，５２…圧電モータ、６…駆動制御部、６３…中央演算処理部、６４…記憶部、６５，６５Ａ．６５Ｂ…駆動回路、７…電池取付部、８…ケース部材、４１１，４２１…ロータ（被駆動部材）、５１１，５２１…補強板（基板）、５１２，５２２…圧電素子、５１３，５２３…突起（駆動端部）、１００…テスター、２００…車。
【図１】
2005140662.tif 000003
【図２】
2005140662.tif 000004
【図３】
2005140662.tif 000005
【図４】
2005140662.tif 000006
【図５】
2005140662.tif 000007
【図６】
2005140662.tif 000008
【図７】
2005140662.tif 000009
【図８】
2005140662.tif 000010
【図９】
2005140662.tif 000011
【図１０】
2005140662.tif 000012
【図１１】
2005140662.tif 000013
【図１２】
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