JP4848861B2 - 指針計器およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発光する指針を備えた指針計器およびその製造方法に関するものである。
従来より、発光する指針を備えた指針計器が車両用指針計器として採用されている。
例えば、互いに発光色の異なる複数の光源を指針用光源として用いると共に、これらの指針用光源によって、文字盤を透過照明する指針計器が開示されている(特許文献1を参照)。
この指針計器は、互いに発光色の異なる複数の光源から構成された光源と、導光部と、各光源の発光輝度を調整する調整手段とを備える。光源と導光部は、文字盤の背後に配設され、導光部は、光源の発する光を指針内に導いて指針を発光させる筒状部と、光源の発する光を文字盤へ導いて文字盤を透過照明させる板状部とを備える。
この構成では、光源の発する光は、各光源の発光輝度が調整手段によって調整され、混色光とされる。この混色光は、導光部の筒状部によって指針内へ導かれて指針を混色光で発光させ、導光部の板状部によって文字盤の背面へ導かれて文字盤を混色光で透過照明させる。
これにより、この混色光の色を調整手段によって任意に変えることができるため、指針の発光色と文字盤の透過照明の色を任意に変えることができ、この結果、斬新な表示が可能な指針計器を提供できる。
特開2001−208573号公報
特許文献1では記述されていないが、指針が文字盤の目視側前面に沿って回動するため、指針内に導かれる光源の発する光の輝度が、指針の回動位置によって変動する恐れがある。この変動により、指針の発光輝度が指針の回動位置によって変動するという問題が生じ、この変動を抑えるため、様々な対策がなされている。例えば、光源の個数を増加し、その配置に工夫を凝らし、導光部の筒状部の形状等に工夫を凝らしている。
しかし、これらの対策では、光源の個数の増加や、導光部の形状が複雑化する等により、指針計器の製造コストが増加するという問題が生じる。また、光源の個数を増加する必要があることや、導光部の形状に工夫を凝ら必要があることや、光源の配置に工夫を凝ら必要があることにより、設計上の制約が生じるという問題も生じる。
これらの問題は、指針用光源によって文字盤を透過照明する場合に限るものではなく、互いに発光色の異なる複数の光源を指針用光源として用いる場合に限るものではなく、文字盤の目視側前面に沿って回動する指針を発光させる指針計器に共通する問題である。
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、発光する指針を備えた指針計器およびその製造方法において、回動位置による指針の発光輝度の変動を、簡易に抑えることを目的とする。
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
請求項1に記載の指針計器は、開口部を有する文字盤と、文字盤の背後に配設され且つ背後側から文字盤の目視側へ開口部を通して指針シャフトを延出する回動内機と、透光性樹脂材から形成され且つ文字盤の目視側前面に沿って回動するように指針シャフトの先端側に固定された指針と、文字盤の背後に配設され且つ指針を発光させる光源と、文字盤の背後に配設され且つ光源が発した光を指針内に導く導光部とを備え、導光部が、光源が発した光を開口部を通して指針へ出射する出射部を備え、指針が、出射部からの出射光を受光する受光部を備え、出射部と開口部と受光部が、指針が回動する範囲において、指針シャフトの軸方向から見て重なり、出射部と開口部と受光部の全てが重なった領域である重なる部位が形成され、開口部の形状が出射部から受光部に直接入る光を文字盤で部分的に遮るように設定されており、開口部の形状に基づいて重なる部位における出射部からの出射光の光度が回動範囲において略一定になるように設定されていることを特徴とする。
この構成では、開口部の形状が、出射部と開口部と受光部とが重なる部位における出射部からの出射光の光度が、指針の回動範囲において略一定になるように決定されている。この重なる部位における光度は、原理上、この重なる部位における出射部からの出射光の輝度とこの重なる部位の面積の積として算出される。また、指針の発光輝度は、指針内に導かれる出射部からの出射光の光度によって決定される。
これらの結果、指針内に導かれる出射部からの出射光の輝度が指針の回動位置によって変動しても、指針内に導かれる出射部からの出射光の光度を略一定にできるため、指針の発光輝度を略一定に保つことができる。即ち、回動位置による指針の発光輝度の変動を、開口部の形状という簡易な構成によって、簡易に抑えることができる。
請求項2に記載の指針計器は、重なる部位における出射部からの出射光の輝度を、シミュレーション計算によって算出し、重なる部位における光度を、算出値と重なる部位の面積との積として算出していることを特徴とする。
この構成でも、上述の効果を得ることができる。
請求項3に記載の指針計器は、重なる部位における出射部からの出射光の輝度を、輝度計測手段によって計測し、重なる部位における光度を、計測値と重なる部位の面積との積として算出していることを特徴とする。
この構成でも、上述の効果を得ることができる。
請求項4に記載の指針計器の製造方法は、開口部を有する文字盤と、文字盤の背後に配設され且つ背後側から文字盤の目視側へ開口部を通して指針シャフトを延出する回動内機と、透光性樹脂材から形成され且つ文字盤の目視側前面に沿って回動するように指針シャフトの先端側に固定された指針と、文字盤の背後に配設され且つ指針を発光させる光源と、文字盤の背後に配設され且つ光源が発した光を指針内に導く導光部とを備え、導光部が、光源が発した光を開口部を通して指針へ出射する出射部を備え、指針が、出射部からの出射光を受光する受光部を備え、出射部と開口部と受光部とが、指針が回動する範囲において、指針シャフトの軸方向から見て重なる部位を形成するように構成された指針計器の製造方法であって、重なる部位における出射部からの出射光の輝度を求める第1工程と、重なる部位における出射部からの出射光の光度を、第1工程で求めた輝度と重なる部位の面積との積として算出する第2工程と、開口部の形状を、第2工程で算出した光度が回動範囲において略一定になるように決定する第3工程とを備えることを特徴とする。
この製造方法では、出射部と開口部と受光部とが重なる部位における出射部からの出射光の輝度を、第1工程で求め、重なる部位における出射部からの出射光の光度を、第1工程で求めた輝度と重なる部位の面積との積として第2工程で算出し、開口部の形状を、第2工程で算出した光度が指針の回動範囲において略一定になるように第3工程で決定する。
これにより、指針内に導かれる出射部からの出射光の輝度が、指針の回動位置によって変動しても、指針内に導かれる出射部からの出射光の光度が略一定になるため、指針の発光輝度は、略一定に保たれる。即ち、回動位置による指針の発光輝度の変動を、開口部の形状を決定するという簡易な方法によって、簡易に抑えることができる。
以下、本発明による指針計器を、自動車に搭載されるコンビネーションメータに適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
(構成)
図1は、本発明の一実施形態による指針計器であるコンビネーションメータ1の部分正面図である。
図2は、図1中のII−II線断面図である。
図3(a)は、図2中のIIIA部の拡大図であり、図3(b)は、図1において指針3を取り外した状態のIIIB部の拡大図である。
図4(a)は、図3に示す出射部61と開口部23と受光部31とが重なる部位と指針3の回動位置との関係を説明するための模式図であり、図4(b)は、重なる部位における出射部61からの出射光の輝度および重なる部位の面積と指針3の回動位置との関係を説明するための模式的グラフ図である。
図5は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ1の電気回路を説明する回路構成図である。
指針計器であるコンビネーションメータ1は、自動車の運転席前方に配置されて当該自動車に関する各種車両情報を表示する。本実施形態によるコンビネーションメータ1は、図1に示すように、自動車の走行速度を指示する速度計を形成する。
コンビネーションメータ1は、情報を表示して運転者に視認させるための文字盤2を備える。文字盤2は、透光性を有する材料、たとえば透明なポリカーボネート樹脂等の板材から形成され、速度計としての文字(数字を含む)21と目盛22が設けられる。
文字盤2の目視側の面(図2において上側の面)に、文字21と目盛22が、例えば白色の透光状態になるように、これらの背景部がつや消しの、例えば青色の不透光状態(または、つや消しの透光性が低い状態)になるように、印刷あるいはホットスタンプにより形成される。
文字盤2の背後(図2において下側)に、回動内機であるムーブメント4、光源である2個の発光ダイオード5(図3(b))、導光部6、ケース7、および、コンビネーションメータ1の電気回路部を構成するプリント基板8が配置される。ムーブメント4、発光ダイオード5、および、ムーブメント4を駆動し且つ発光ダイオード5を点燈・消燈する制御装置9(図5)が、プリント基板8に実装される。制御装置9は、たとえばマイクロコンピュータ等から構成される。
ムーブメント4は、例えば交差コイル式ムーブメント、あるいはステッピングモータ等から構成され、外部からの電気信号(本実施形態によるコンビネーションメータ1においては車速信号)に対応した角度だけ指針シャフトであるシャフト41を回動させるものである。
開口部23が文字盤2の略中央部に設けられ、シャフト41が、文字盤2の背後側(図2において下側)のムーブメント4から文字盤2の目視側(図2において上側)へ開口部23を通して延出する。シャフト41の先端側に、指針3が固定され、ムーブメント4がシャフト41を回動することによって、指針3を文字盤2の目視側前面(図2において上側の面)に沿って回動する。
導光部6は、透明なアクリル樹脂等の透光性樹脂材から形成され、ケース7によって支持および固定されるように構成される。導光部6は、発光ダイオード5が発した光を指針3内に導いて指針3を発光させると共に、発光ダイオード5が発した光を文字盤2の背面側(図2において下側の面)に導いて文字盤2を透過照明させるものである。
導光部6は、図3に示すように、シャフト41を覆うように筒状に形成された円筒部62を備え、円筒部62の目視側の面(図3(a)において上側の面)を、発光ダイオード5が発した光を開口部23を通して指針3へ出射する出射部61とする。
ここで、指針3が回動する範囲は、指針3が文字21の「0」に対応する目盛22を指し示す回動位置と指針3が文字21の「240」に対応する目盛22を指し示す回動位置の間の範囲である。
この回動範囲おいて、出射部61からの出射光の輝度(カンデラ/平方メートル(cd/m))は、指針3の回動位置によって変動する。具体的に、出射部61からの出射光の輝度は、図4(b)に示すように、発光ダイオード5が配置されている回動位置で、即ち、「60」と「180」の回動位置で高くなり、これらの回動位置から離れた回動位置で低くなる。これは、発光ダイオード5が、図3(b)と図4(a)に示すように、「60」と「180」の回動位置に配置されているためである。
図4(b)に示す輝度と回動位置との関係を、輝度計測手段(コニカミノルタセンシング株式会社製の2次元輝度計 CA−1500HMK)によって求めているが、シミュレーション計算よって求めることも可能である。
指針3は、透明なアクリル樹脂等の透光性樹脂材から形成され、出射部61からの出射光を受光する受光部31と、受光部31からの導入光を指針3の先端側へ反射する反射部32とを備える。指針3は、反射部32からの反射光によって所定の色で発光するように形成される。尚、出射部61と受光部31を、他の部位と区別するため、図3(a)において太線で示す。
図1と図2に示す遮光キャップ33は、発光ダイオード5からの光が運転者の目に直接入射することを防止するものであり、例えば、遮光性を有する樹脂あるいは金属板等から形成される。
コンビネーションメータ1は、図4(a)に示すように、出射部61と開口部23と受光部31(31A,31B)とが、指針3が回動する範囲において、シャフト5の軸方向から見て重なるように構成される。例えば、受光部31Aは、指針3が文字21の「0」に対応する目盛22を指し示す回動位置に対応し、受光部31Bは、指針3が指針3が文字21の「180」に対応する目盛22を指し示す回動位置に対応する。
指針3が「0」の回動位置において出射部61と開口部23と受光部31とが重なる部位を、受光部31A内の斜線部で示し、指針3が文字21の「180」の回動位置において出射部61と開口部23と受光部31とが重なる部位を、受光部31B内の斜線部で示す。尚、この重なる部位を、図3(b)において、受光部31内の斜線部で示す。
この重なる部位の面積が発光ダイオード5が配置されている回動位置で、即ち、「60」と「180」の回動位置で小さくなるように、開口部23の形状を、図3(b)と図4(a)に示すように決定する。具体的に、この重なる部位の面積が、図4(b)に示すように、「60」と「180」の回動位置で小さくなり、これらの回動位置から離れた回動位置で大きくなるように、開口部23の形状を決定する。
ここで、指針3の発光輝度は、指針3内に導かれる出射部61からの出射光の光度(カンデラ(cd))によって決定される。即ち、指針3の発光輝度は、出射部61と開口部23と受光部31とが重なる部位における出射部61からの出射光の光度によって決定される。これは、受光部31が、この重なる部位を除いた出射部61からの出射光を、文字盤2に妨げられることによって受光できないからである。
重なる部位における出射部61からの出射光の光度は、原理上、重なる部位における出射部61からの出射光の輝度と重なる部位の面積の積として算出される。上述したように、出射部61からの出射光の輝度が「60」と「180」の回動位置で高くなるのに対して、重なる部位の面積が「60」と「180」の回動位置で小さくなるように開口部23の形状を決定している。これにより、重なる部位における出射部61からの出射光の光度が、指針3の回動範囲において略一定になる。
即ち、重なる部位における出射部61からの出射光の光度が指針3の回動範囲において略一定になるように、開口部23の形状が決定される。この結果、指針3内に導かれる出射部61からの出射光の輝度が、指針3の回動位置によって変動しているのに対して、指針3内に導かれる出射部61からの出射光の光度を、指針3の回動範囲において略一定にできる。
以上、重なる部位における出射部61からの出射光の輝度を求め、重なる部位における出射部からの出射光の光度を、この求めた輝度と重なる部位の面積との積として算出する。この算出した光度が指針3の回動範囲において略一定になるように、開口部23の形状を、決定する。
これにより、指針3内に導かれる出射部61からの出射光の光度を、指針3の回動範囲において略一定にできるため、指針の発光輝度を、略一定に保つことが可能となる。この結果、回動位置による指針3の発光輝度の変動を、開口部23の形状という簡易な構成によって、簡易に抑えることができる。
以上説明した、本実施形態によるコンビネーションメータ1の電気回路構成について、図5に基づいて説明する。
制御装置9には、バッテリ12から電力が常時供給される。イグニッションスイッチ11が、その作動状態(オンまたはオフ)を検出可能に接続され、当該自動車の走行速度を検出する速度センサ10が検出信号を入力可能に接続される。また、制御装置9には、発光ダイオード5とムーブメント4も接続される。
以下に、上記構成において、本発明の一実施形態による指針計器であるコンビネーションメータ1の作動について説明する。
(作動)
運転者によってイグニッションスイッチ11がオンされると、制御装置9は、それを検出して作動を開始する。即ち、図4において、速度センサ10からの出力信号に基づき、当該自動車の車速を算出し、これに対応した角度だけシャフト41を回動させるように、ムーブメント4を駆動する。
また、制御装置9は、発光ダイオード5を点燈する。点燈した発光ダイオード5の光は、図2に示すように、導光部6によって導かれ、光路P1に従って指針3を発光させ、光路P2に従って文字盤2を透過照明する。
以下、指針3の発光について述べる。
点燈した発光ダイオード5の光は、図3に示す光路P11に従って導光部6に導かれて指針3に入射し、図2に示す光路P1に従って指針3の先端側へ導かれて目視側(図2において上側)へ反射する。これによって、指針3を発光させる。具体的に、発光ダイオード5からの光は、導光部6に入射し、出射部61から開口部23を通して指針3の受光部31へ出射する。受光部31からの入射光は、反射部32によって指針3の先端側へ反射し、指針3を発光させる。
上述したように、指針3の発光輝度は、出射部61と開口部23と受光部31とが重なる部位における出射部61からの出射光の光度によって決定される。また、この重なる部位における出射部61からの出射光の光度が指針3の回動範囲において略一定になるように、開口部23の形状が決定されている。これにより、指針3内に導かれる出射部61からの出射光の輝度が、指針3の回動位置によって変動しているのに対して、指針3内に導かれる出射部61からの出射光の光度を、指針3の回動範囲において略一定にできる。
この結果、回動位置による指針3の発光輝度の変動を、開口部23の形状という簡易な構成によって、簡易に抑えることができる。
(変形例)
図6は、図3の変形例を示す拡大図である。
図7(a)は、図6に示す出射部61と開口部23と受光部31とが重なる部位と指針3の回動位置との関係を説明するための模式図であり、図7(b)は、重なる部位における出射部61からの出射光の輝度および重なる部位の面積と指針3の回動位置との関係を説明するための模式的グラフ図である。
本変形例では、図6に示すように、図7(a)において「60」と「180」の間の回動範囲における出射部61からの出射光の輝度を高めるために、反射部63を導光部6に形成し、これにより、開口部23を図3に示す形状と異なる形状で形成する。
尚、出射部61と反射部63と受光部31を、他の部位と区別するため、図6と図7(a)において太線で示す。
また、指針3が「0」の回動位置において出射部61と開口部23と受光部31とが重なる部位を、受光部31A内の斜線部で示し、指針3が文字21の「120」の回動位置において出射部61と開口部23と受光部31とが重なる部位を、受光部31B内の斜線部で示す。
反射部63は、導光部6に入射した発光ダイオード5の発する光を、図6に示す光路P12に従って、出射部61において領域Aへ反射するものである。領域Aは、発光ダイオード5が配置された「60」と「180」の回動位置の間に配置される。反射部63により、出射部61からの出射光の輝度は、図7(b)に示すように、図4(b)に示した上述の例と異なり、領域Aの回動位置で、即ち、「80」と「160」の間の回動範囲で高くなる。
これにより、この重なる部位の面積が、図7(b)に示すように、図4(b)に示した上述の例と異なり、「80」と「160」の間の回動範囲で小さくなるように、開口部23の形状を決定する。このため、指針3内に導かれる出射部61からの出射光の光度を、指針3の回動範囲において略一定にできるため、指針の発光輝度を、略一定に保つことが可能となる。
この結果、本変形例でも、回動位置による指針3の発光輝度の変動を、開口部23の形状という簡易な構成によって、簡易に抑えることができる。
尚、発光ダイオード5の個数や配置、および、導光部6の構造等を変更すれば、指針3内に導かれる出射部61からの出射光の輝度が指針3の回動位置によって変動する。この場合でも、指針3内に導かれる出射部61からの出射光の光度を、指針3の回動範囲において略一定にできるように、開口部23の形状を決定する。これにより、回動位置による指針3の発光輝度の変動を、開口部23の形状という簡易な構成によって、簡易に抑えることができる。
以上、以上説明した本発明の一実施形態による指針計器であるコンビネーションメータ1は、開口部23を有する文字盤2と、文字盤2の背後に配設され且つ背後側から文字盤2の目視側へ開口部23を通して指針シャフトであるシャフト41を延出する回動内機であるムーブメント4と、透光性樹脂材から形成され且つ文字盤2の目視側前面に沿って回動するようにシャフト41の先端側に固定された指針3と、文字盤2の背後に配設され且つ指針3を発光させる光源である発光ダイオード5と、文字盤2の背後に配設され且つ発光ダイオード5が発した光を指針3内に導く導光部6とを備え、導光部6が、発光ダイオード5が発した光を開口部23を通して指針3へ出射する出射部61を備え、指針3が、出射部61からの出射光を受光する受光部31を備え、出射部61と開口部23と受光部31が、指針3が回動する範囲において、シャフト41の軸方向から見て重なるように構成され、開口部23の形状が、重なる部位における出射部61からの出射光の光度が回動範囲において略一定になるように決定されている。
これにより、回動位置による指針3の発光輝度の変動を、開口部23の形状という簡易な構成によって、簡易に抑えることができる。
尚、上述の例に限らず、種々の変形例が考えられる。
図1は、本発明の一実施形態による指針計器であるコンビネーションメータ1の部分正面図である。 図2は、図1中のII−II線断面図である。 図3(a)は、図2中のIIIA部の拡大図であり、図3(b)は、図1において指針3を取り外した状態のIIIB部の拡大図である。 図4(a)は、図3に示す出射部61と開口部23と受光部31とが重なる部位と指針3の回動位置との関係を説明するための模式図であり、図4(b)は、重なる部位における出射部61からの出射光の輝度および重なる部位の面積と指針3の回動位置との関係を説明するための模式的グラフ図である。 図5は、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ1の電気回路を説明する回路構成図である。 図6は、図3の変形例を示す拡大図である。 図7(a)は、図6に示す出射部61と開口部23と受光部31とが重なる部位と指針3の回動位置との関係を説明するための模式図であり、図7(b)は、重なる部位における出射部61からの出射光の輝度および重なる部位の面積と指針3の回動位置との関係を説明するための模式的グラフ図である。
符号の説明
1 コンビネーションメータ(指針計器)
2 文字盤、21 文字、22 目盛、23 開口部
3 指針、31 受光部、32 反射部、33 遮光キャップ
4 ムーブメント(回動内機)、41 シャフト(指針シャフト)
5 発光ダイオード(光源)、6 導光部、61 出射部、62 円筒部、63 反射部
7 ケース、8 プリント基板、9 制御装置、10 速度センサ
11 イグニッションスイッチ、12 バッテリ

Claims (4)

  1. 開口部を有する文字盤と、
    前記文字盤の背後に配設され、且つ、該背後側から該文字盤の目視側へ前記開口部を通して指針シャフトを延出する回動内機と、
    透光性樹脂材から形成され、且つ、前記文字盤の目視側前面に沿って回動するように前記指針シャフトの先端側に固定された指針と、
    前記文字盤の背後に配設され、且つ、前記指針を発光させる光源と、
    前記文字盤の背後に配設され、且つ、前記光源が発した光を前記指針内に導く導光部とを備え、
    前記導光部は、前記光源が発した光を前記開口部を通して前記指針へ出射する出射部を備え、
    前記指針は、前記出射部からの出射光を受光する受光部を備え、
    前記出射部と前記開口部と前記受光部は、前記指針が回動する範囲において、前記指針シャフトの軸方向から見て重なり、前記出射部と前記開口部と前記受光部の全てが重なった領域である重なる部位が形成され、
    前記開口部の形状は、前記出射部から前記受光部に直接入る光を前記文字盤で部分的に遮るように設定されており、前記開口部の形状に基づいて前記重なる部位における前記出射部からの出射光の光度が前記回動範囲において略一定になるように設定されていることを特徴とする指針計器。
  2. 前記重なる部位における前記出射部からの出射光の輝度を、シミュレーション計算によって算出し、
    前記重なる部位における前記光度を、前記算出値と該重なる部位の面積との積として算出していることを特徴とする請求項1に記載の指針計器。
  3. 前記重なる部位における前記出射部からの出射光の輝度を、輝度計測手段によって計測し、
    前記重なる部位における前記光度を、前記計測値と該重なる部位の面積との積として算出していることを特徴とする請求項1に記載の指針計器。
  4. 開口部を有する文字盤と、該文字盤の背後に配設され且つ該背後側から該文字盤の目視側へ該開口部を通して指針シャフトを延出する回動内機と、透光性樹脂材から形成され且つ該文字盤の目視側前面に沿って回動するように該指針シャフトの先端側に固定された指針と、該文字盤の背後に配設され且つ該指針を発光させる光源と、該文字盤の背後に配設され且つ該光源が発した光を該指針内に導く導光部とを備え、該導光部が、該光源が発した光を該開口部を通して該指針へ出射する出射部を備え、該指針が、該出射部からの出射光を受光する受光部を備え、該出射部と該開口部と該受光部とが、該指針が回動する範囲において、該指針シャフトの軸方向から見て重なる部位を形成するように構成された指針計器の製造方法であって、
    前記重なる部位における前記出射部からの出射光の輝度を求める第1工程と、
    前記重なる部位における前記出射部からの出射光の光度を、前記第1工程で求めた前記輝度と該重なる部位の面積との積として算出する第2工程と、
    該開口部の形状を、前記第2工程で算出した前記光度が前記回動範囲において略一定になるように決定する第3工程とを備えることを特徴とする指針計器の製造方法。
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