特許 5902989 センターレス指針式表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5902989

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月13日

(54)【発明の名称】センターレス指針式表示装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 13/22 20060101AFI20160331BHJP

   G01D 11/00 20060101ALI20160331BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20160331BHJP

【ＦＩ】

   G01D13/22 101

   G01D11/00 Z

   B60K35/00 Z

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-91360(P2012-91360)

(22)【出願日】2012年4月12日

(65)【公開番号】特開2013-221747(P2013-221747A)

(43)【公開日】2013年10月28日

【審査請求日】2015年3月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100105474

【弁理士】

【氏名又は名称】本多 弘徳

(74)【代理人】

【識別番号】100108589

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 利光

(72)【発明者】

【氏名】山田 吉寿

【審査官】 藤田 憲二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２９４０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４３２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６７８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０８５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１３１９６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ １１／００，１３／２２

Ｂ６０Ｋ ３５／００

Ｇ１２Ｂ １１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定範囲内を移動可能な状態で支持された指針と、
前記指針が取り付けられるワイヤと、
前記ワイヤの一端を巻き取る第１のプーリと、
前記ワイヤの他端を巻き取る第２のプーリと、
制御信号に基づいて前記第１のプーリを回動方向に駆動するモータと、
前記ワイヤの他端を巻き取る方向の力を発生し前記ワイヤに張力を与える弾性体と、
前記第２のプーリと共に回動し、前記第２のプーリの回動軸に対して垂直な平面である回動面に形成された光学検出パターンと、
前記回動面の光学検出パターンと対向する位置に配置され、前記光学検出パターンを検出する第１のセンサ及び第２のセンサと
を備え、
前記光学検出パターンは、前記回動面の回動中心から放射状に形成され、且つ円周方向に向かって周期的に繰り返し変化する縞模様であって、前記回動中心から所定半径の円の内側に位置する第１の領域と、前記円の外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域に属する縞模様と、前記第２の領域に属する縞模様との間で、縞模様の形成位置を円周方向に対して所定角度だけ相互にずらしてあり、
前記第１のセンサは前記第１の領域に属する縞模様を検出する位置に配置し、前記第２のセンサは前記第２の領域に属する縞模様を検出する位置に配置した
ことを特徴とするセンターレス指針式表示装置。

【請求項2】

前記モータの駆動状態、前記第１のセンサから出力される第１の検出信号、及び前記第２のセンサから出力される第２の検出信号に基づき、少なくとも前記ワイヤの断線の有無を判定する機能を有する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のセンターレス指針式表示装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記モータの回転方向と、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に基づき算出される前記第２のプーリの回転方向と、を比較して前記ワイヤが前記第１のプーリ及び前記第２のプーリのいずれか一方に正しく巻き取られていると判別した場合、前記ワイヤの断線が無しと判定する、
ことを特徴とする請求項２記載のセンターレス指針式表示装置。

【請求項4】

前記第１の検出信号を二値化するために用いる第１の閾値と、前記第２の検出信号を二値化するために用いる第２の閾値とを個別に保持する閾値メモリを更に備え、
前記制御部は、前記第１の検出信号と前記第１の閾値との比較結果が変化した第１のタイミングと、前記第２の検出信号と前記第２の閾値との比較結果が変化した第２のタイミングとの順序に基づいて前記第２のプーリの回転方向を算出する、
ことを特徴とする請求項３記載のセンターレス指針式表示装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記モータの回転量と、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に基づき算出される前記第２のプーリの回転量と、を比較して同程度の回転量と看做せる場合、前記ワイヤの断線が無しと判定する、
ことを特徴とする請求項２記載のセンターレス指針式表示装置。

【請求項6】

前記第１の検出信号を二値化するために用いる第１の閾値と、前記第２の検出信号を二値化するために用いる第２の閾値とを個別に保持する閾値メモリを更に備え、
前記制御部は、前記第１の閾値により二値化した前記第１の検出信号の変化から求められる回転量と、前記第２の閾値により二値化した前記第２の検出信号の変化から求められる回転量との少なくとも一方に基づいて前記第２のプーリの回転量を把握する
ことを特徴とする請求項５記載のセンターレス指針式表示装置。

【請求項7】

前記光学検出パターンについて、前記第１の領域に属する縞模様の１周期の角度を、前記第２の領域に属する縞模様の１周期の角度よりも大きく定めた
ことを特徴とする請求項１記載のセンターレス指針式表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車などの車両に搭載される指針式表示装置に関し、指針全体が円弧状の移動経路に沿って移動するようにした、いわゆるセンターレス指針式表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

指針の回転中心を開口部とし、指針全体が円弧状の移動経路に沿って移動するセンターレス指針式表示装置に関する従来技術については、特許文献１および特許文献２に開示された技術が知られている。

【0003】

このようなセンターレス指針式表示装置においては、指針は、円弧状のガイドレールに案内され、文字板上で円弧状の移動軌跡を描くように、すなわち目盛りに沿って移動することができる。指針を含む移動体には駆動用のワイヤが連結される。このワイヤを電気モータで巻き取ることにより、指針の位置を移動し、指針が指し示す目盛りの値を変更することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１０７５０４号公報

【特許文献2】特開２０１０−２４３２８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記のようなセンターレス指針式表示装置においては、ある基準状態から電気モータを所定量だけ駆動することにより、文字板上で所望の数値を指示するように指針の位置を制御することができる。

【0006】

基準状態の指針位置については、例えば特許文献２に開示されたフォトインタラプタを用いて検出することができる。電気モータの駆動量については、例えば駆動軸にロータリーエンコーダを連結することにより把握することができる。また、ステッピングモータを用いる場合には、このモータを駆動するパルスの数で駆動量を把握できる。

【0007】

しかしながら、場合によってはモータの駆動量と指針の移動量との関係が所定の比例関係と一致しなくなる可能性も考えられる。例えば、ワイヤが断線したり、ワイヤが伸びたり、ワイヤに加わる張力が低下したような場合には、指針がモータの駆動量とは異なる動きをすることになる。その結果、指針の指し示す目盛りの値が少しずれたり、指針が目盛りの最小値や最大値のように本来の指示値とは全く異なる値を指示したり、指針が全く動かなくなる可能性がある。

【0008】

しかし、センターレス指針式表示装置の制御装置は、指針の位置をモータの相対的な駆動量として把握しているので、指針が正常に動いていない場合でも、そのような異常を検知することができない。

【0009】

例えば、車両の走行速度（車速）を表示するスピードメータの場合には、指針の動きに異常が生じると、運転者に誤った車速情報を認識させることになる。従って、運転者が異常の発生を知らずに車両の運転を続けると、制限速度を大幅に超過したまま長距離を走行したり、運転者が一定の速度で走行しているつもりであっても異常に速度低下した状態で走行する可能性があり、運転に大きな支障が生じる。

【0010】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動用のワイヤを介して指針の位置を移動するセンターレス指針式表示装置であって、ワイヤに何らかの問題が生じた場合であっても、指針の状態を正しく把握することができるセンターレス指針式表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前述した目的を達成するために、本発明に係るセンターレス指針式表示装置は、下記（１）〜（７）を特徴としている。
（１） 所定範囲内を移動可能な状態で支持された指針と、
前記指針が取り付けられるワイヤと、
前記ワイヤの一端を巻き取る第１のプーリと、
前記ワイヤの他端を巻き取る第２のプーリと、
制御信号に基づいて前記第１のプーリを回動方向に駆動するモータと、
前記ワイヤの他端を巻き取る方向の力を発生し前記ワイヤに張力を与える弾性体と、
前記第２のプーリと共に回動し、前記第２のプーリの回動軸に対して垂直な平面である回動面に形成された光学検出パターンと、
前記回動面の光学検出パターンと対向する位置に配置され、前記光学検出パターンを検出する第１のセンサ及び第２のセンサと
を備え、
前記光学検出パターンは、前記回動面の回動中心から放射状に形成され、且つ円周方向に向かって周期的に繰り返し変化する縞模様であって、前記回動中心から所定半径の円の内側に位置する第１の領域と、前記円の外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域に属する縞模様と、前記第２の領域に属する縞模様との間で、縞模様の形成位置を円周方向に対して所定角度だけ相互にずらしてあり、
前記第１のセンサは前記第１の領域に属する縞模様を検出する位置に配置し、前記第２のセンサは前記第２の領域に属する縞模様を検出する位置に配置した
こと。
（２） 上記（１）の構成のセンターレス指針式表示装置であって、
前記モータの駆動状態、前記第１のセンサから出力される第１の検出信号、及び前記第２のセンサから出力される第２の検出信号に基づき、少なくとも前記ワイヤの断線の有無を判定する機能を有する制御部をさらに備えること。
（３） 上記（２）の構成のセンターレス指針式表示装置であって、
前記制御部は、前記モータの回転方向と、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に基づき算出される前記第２のプーリの回転方向と、を比較して前記ワイヤが前記第１のプーリ及び前記第２のプーリのいずれか一方に正しく巻き取られていると判別した場合、前記ワイヤの断線が無しと判定する、
こと。
（４） 上記（３）の構成のセンターレス指針式表示装置であって、
前記第１の検出信号を二値化するために用いる第１の閾値と、前記第２の検出信号を二値化するために用いる第２の閾値とを個別に保持する閾値メモリを更に備え、
前記制御部は、前記第１の検出信号と前記第１の閾値との比較結果が変化した第１のタイミングと、前記第２の検出信号と前記第２の閾値との比較結果が変化した第２のタイミングとの順序に基づいて前記第２のプーリの回転方向を算出する、
こと。
（５） 上記（２）の構成のセンターレス指針式表示装置であって、
前記制御部は、前記モータの回転量と、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に基づき算出される前記第２のプーリの回転量と、を比較して同程度の回転量と看做せる場合、前記ワイヤの断線が無しと判定する、
こと。
（６） 上記（５）の構成のセンターレス指針式表示装置であって、
前記第１の検出信号を二値化するために用いる第１の閾値と、前記第２の検出信号を二値化するために用いる第２の閾値とを個別に保持する閾値メモリを更に備え、
前記制御部は、前記第１の閾値により二値化した前記第１の検出信号の変化から求められる回転量と、前記第２の閾値により二値化した前記第２の検出信号の変化から求められる回転量との少なくとも一方に基づいて前記第２のプーリの回転量を把握する
こと。
（７） 上記（１）の構成のセンターレス指針式表示装置であって、
前記光学検出パターンについて、前記第１の領域に属する縞模様の１周期の角度を、前記第２の領域に属する縞模様の１周期の角度よりも大きく定めた
こと。

【0012】

上記（１）の構成のセンターレス指針式表示装置によれば、前記第１のセンサ及び第２のセンサが出力する信号は、前記第２のプーリの回動状態を反映する。また、前記第２のプーリの回動量及び回動方向の検出が可能である。前記指針の移動量は、前記ワイヤに異常がない限り、前記第１のプーリ及び第２のプーリの動きとほぼ一致する。また、前記ワイヤに異常がない限り、前記第１のプーリの動きと第２のプーリの動きとがほぼ一致する。従って、前記モータの駆動量と、前記第２のプーリの回動量とに基づいて、実際の指針の移動量を正しく把握することが可能になる。
上記（２）の構成のセンターレス指針式表示装置によれば、前記制御部が前記ワイヤの断線の有無を判定するので、ワイヤの断線により指針の指示値が異常になっている状態を容易に検出できる。
上記（３）の構成のセンターレス指針式表示装置によれば、前記モータの回転方向と前記第２のプーリの回転方向とを比較するので、前記ワイヤの断線を容易に判定できる。すなわち、ワイヤの断線がない状態では、前記モータの回転方向とワイヤの巻き取り方向とが一致する。一方、ワイヤが断線すると前記モータの回転方向と前記第２のプーリの回転方向とが逆になる場合があるので、前記比較によりワイヤの断線を正しく判定できる。
上記（４）の構成のセンターレス指針式表示装置によれば、前記第１の検出信号および前記第２の検出信号を個別に独立した閾値を用いて二値化するので、デューティが５０％に近いパルス信号を出力することが可能になる。従って、前記前記第１の領域の縞模様と、第２の領域の縞模様との面積の違い等に起因する信号レベルのばらつきを補正することが可能になり、回転方向の誤判定を防止できる。
上記（５）の構成のセンターレス指針式表示装置によれば、前記モータの回転量と前記第２のプーリの回転量とを比較するので、前記ワイヤの断線を容易に判定できる。
上記（６）の構成のセンターレス指針式表示装置によれば、前記第１の検出信号および前記第２の検出信号を個別に独立した閾値を用いて二値化するので、デューティが５０％に近いパルス信号を出力することが可能になる。従って、前記前記第１の領域の縞模様と、第２の領域の縞模様との面積の違い等に起因する信号レベルのばらつきを補正することが可能になり、回転量の誤検出を防止できる。
上記（７）の構成のセンターレス指針式表示装置によれば、前記第１のセンサと対向する縞模様の面積と、前記第２のセンサと対向する縞模様の面積の差を減らすことが可能である。その結果、前記第１の検出信号と第２の検出信号との特性の違いが減少し、回転量の検出精度が高まる。

【発明の効果】

【0013】

本発明のセンターレス指針式表示装置によれば、ワイヤに何らかの問題が生じた場合であっても、指針の状態を正しく把握可能になる。従って、指針の指示に誤りがある場合には、異常の発生を運転者に知らせることも可能になる。

【0014】

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、実施形態のセンターレス指針式表示装置の全体の概要を示す分解斜視図である。

【図2】図２は、図１中の指針移動機構の構成を示す斜視図である。

【図3】図３は、ゼブラマーカの構成例を示す正面図である。

【図4】図４は、ゼブラマーカ及びその周辺の構造の詳細を示す分解斜視図である。

【図5】図５は、図４に示した構造体の縦断面の構造を表す斜視図である。

【図6】図６は、図１のセンターレス指針式表示装置の電気回路の構成例を示すブロック図である。

【図7】図７は、ゼブラマーカを検出する２つのセンサの理想的な出力信号を示す波形図である。

【図8】図８は、ゼブラマーカを検出する２つのセンサの実際の出力信号を示す波形図である。

【図9】図９は、図６に示したマイクロコンピュータが処理する信号の具体例を示すタイムチャートである。

【図10】図１０は、図６に示したマイクロコンピュータにおける主要な動作を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、センサの出力信号の閾値を決定するための処理を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、ゼブラマーカの変形例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明のセンターレス指針式表示装置に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

【0017】

＜機構部の構成＞
＜全体の説明＞
本実施形態のセンターレス指針式表示装置１０の全体の構成の概要が図１に示してある。また、図１中の指針移動機構２０の構成を図２に示してある。更に、ゼブラマーカ４０の構成例を図３に示してあり、ゼブラマーカ４０及びその周辺の構造の詳細を図４に分解斜視図として示してある。また、図４に示した構造体の縦断面の構造を図５に示してある。

【0018】

図１に示すように、センターレス指針式表示装置１０は、外形が半円形の収納ケース３０の中に収容される。収納ケース３０は、ケース本体３１及び目盛板３２により構成されている。

【0019】

目盛板３２は、半円状の開口部３１Ｋを有し、この開口部３１Ｋの周囲に円弧状に形成された目盛りを有している。本実施形態では、車両のスピードメータとして使用するセンターレス指針式表示装置１０を想定しているので、目盛板３２には車速を表す数値の目盛りの意匠が形成されている。

【0020】

この目盛板３２の目盛りに沿って、円弧状の軌跡を描くように指針２１ａを移動させるために、指針移動機構２０が設けてある。指針移動機構２０は、図１に示すように指針２１ａを有する指針部２１と、指針部２１を搬送するための搬送部２２とを備えている。

【0021】

図２に示すように、搬送部２２は、ガイドレール２２Ｒ、ガイドプーリ２２Ｇ、ワイヤ２２Ｗ、駆動プーリ２２Ｐ１、指針駆動モータ２２Ｍ、巻き戻しプーリ２２Ｐ２等を備えている。

【0022】

ガイドレール２２Ｒは、半円の円弧形状に形成してあり、指針部２１を目盛りに沿って円弧状に移動可能な状態で支持している。ガイドレール２２Ｒ上の数カ所にガイドプーリ２２Ｇが設けてある。

【0023】

円弧状のガイドレール２２Ｒの一端側に駆動プーリ２２Ｐ１が配置してあり、他端側に巻き戻しプーリ２２Ｐ２が配置してある。駆動プーリ２２Ｐ１は、指針駆動モータ２２Ｍの駆動軸と連結されている。

【0024】

ワイヤ２２Ｗは、複数のガイドプーリ２２Ｇに支持されてガイドレール２２Ｒに沿って円弧状の経路を通るように案内されている。ワイヤ２２Ｗは、一端が駆動プーリ２２Ｐ１と連結され、他端が巻き戻しプーリ２２Ｐ２と連結されている。また、指針部２１はワイヤ２２Ｗと連結されている。

【0025】

従って、指針駆動モータ２２Ｍを順方向に駆動して駆動プーリ２２Ｐ１を回動すると、ワイヤ２２Ｗの一端側を駆動プーリ２２Ｐ１で巻き取ることができる。そして、ワイヤ２２Ｗの移動に伴って、指針２１ａの位置がガイドレール２２Ｒに沿って円弧状の経路を通って移動する。

【0026】

一方、巻き戻しプーリ２２Ｐ２には後述するテンション部品２２Ｓが連結されており、ワイヤ２２Ｗを巻き戻す力を巻き戻しプーリ２２Ｐ２に与えている。この力により、ワイヤ２２Ｗに適度な張力がかかる。指針駆動モータ２２Ｍを逆方向に駆動すると、前記テンション部品の力によりワイヤ２２Ｗの他端が巻き戻しプーリ２２Ｐ２に巻き戻される。

【0027】

つまり、指針駆動モータ２２Ｍを順方向又は逆方向に駆動することにより、駆動量に応じてワイヤ２２Ｗを移動することができる。そして、ワイヤ２２Ｗの移動に伴って指針２１ａの位置が変化し、目盛りを指し示す位置が変化する。

【0028】

巻き戻しプーリ２２Ｐ２は、テンション部品収容ケース２２Ｃの中に収容されている。このテンション部品収容ケース２２Ｃは、図４、図５に示すように上ケース２２Ｃ１と下ケース２２Ｃ２とで構成されている。また、渦巻き状ばねであるテンション部品２２Ｓがテンション部品収容ケース２２Ｃの中に収容されている。このようにユニット化されたテンション部品収容ケース２２Ｃがガイドレール２２Ｒの所定位置に嵌めこまれ、ガイドレール２２Ｒに固定される。

【0029】

テンション部品２２Ｓは、図４に示す部品２２Ｄによって巻き戻しプーリ２２Ｐ２と連結されている。具体的には、テンション部品２２Ｓの渦巻きの外周側が巻き戻しプーリ２２Ｐ２の内周側と連結してある。また、テンション部品２２Ｓの渦巻きの内周側は、上ケース２２Ｃ１に形成された軸２２Ｃ１ａと連結してある。

【0030】

従って、巻き戻しプーリ２２Ｐ２は、テンション部品２２Ｓを介して軸２２Ｃ１ａと連結され、回動可能な状態で支持されている。テンション部品２２Ｓは渦巻き状ばねであるので、巻き戻しプーリ２２Ｐ２の回動方向に、ワイヤ２２Ｗの巻き戻しのための力を常時与えることができる。

【0031】

また、テンション部品収容ケース２２Ｃの近傍でガイドレール２２Ｒと対向する所定の位置に、フォトインタラプタ３５を固定してある。このフォトインタラプタ３５は、所定の基準位置に指針部２１が到達したことを検出することができる。

【0032】

＜巻き戻しプーリ２２Ｐ２の回動状態の検出＞
巻き戻しプーリ２２Ｐ２の回動状態の検出を可能にするために、図２、図４、図５に示すように巻き戻しプーリ２２Ｐ２の一端面にゼブラマーカ４０が形成してある。このゼブラマーカ４０は、図３に示すように、可視情報である白／黒の縞模様として形成してある。

【0033】

具体的には、巻き戻しプーリ２２Ｐ２のプーリ回動軸４１の中心から周囲に向かって放射状に伸びる縞模様であって、円周方向に一定の間隔（一定の角度）で白の領域と黒の領域とが交互に並んでいる。

【0034】

また、ゼブラマーカ４０は内側縞模様４２及び外側縞模様４３を有している。具体的には、プーリ回動軸４１の中心から所定半径の円を境界として、前記円の内側に内側縞模様４２が形成され、前記円の外側に外側縞模様４３が形成されている。

【0035】

図３に示した例では、内側縞模様４２及び外側縞模様４３のそれぞれにおいて、円周方向の回転角度の２０度毎に、白の領域と黒の領域とが交互に並んでいる。なお、図３では見やすいように２０度の角度にしてあるが、より現実的なゼブラマーカ４０においては、図４に示すようにもっと小さい角度に定めることが想定される。

【0036】

また、円周方向のパターン形成位置については、内側縞模様４２と外側縞模様４３との間に所定角度だけ相対的な位置ずれを形成してある。図３に示した例では、内側縞模様４２と外側縞模様４３との相対的な位置ずれは回転角度の１０度に定めてある。この位置ずれは、白／黒の繰り返し縞模様の繰り返し周期の４分の１、つまり信号周期の９０度に相当する。

【0037】

ゼブラマーカ４０の内側縞模様４２及び外側縞模様４３をそれぞれ検出するために、これらと対向する位置に、図３に示すように反射型光学センサ５１及び５２を設けてある。

【0038】

実際には、図４に示すように、反射型光学センサ５１及び５２が下ケース２２Ｃ２に固定される。また、反射型光学センサ５１は下ケース２２Ｃ２の開口部６１を介してゼブラマーカ４０の外側縞模様４３と対向し、反射型光学センサ５２は下ケース２２Ｃ２の開口部６２を介して内側縞模様４２と対向する。

【0039】

２つの反射型光学センサ５１及び５２を配置する位置については、図３に示すようにプーリ回動軸４１を中心として互いに回転方向にほぼ１８０度ずれている。２つの反射型光学センサ５１、５２の位置をずらすことにより、これらを配置する空間を容易に確保できるし、相互の干渉も防止できる。

【0040】

＜センサが出力する信号の説明＞
反射型光学センサ５１、５２は、それぞれが対向するゼブラマーカ４０上の領域における光反射率の変化を検出することができる。従って、ゼブラマーカ４０が回動する時に、反射型光学センサ５１から出力される電気信号ＳＧ１及び反射型光学センサ５２から出力される電気信号ＳＧ２の波形は、例えば図７又は図８のようになる。

【0041】

すなわち、電気信号ＳＧ１、ＳＧ２は正弦波状のアナログ信号であり、位相が相互に９０度程度ずれた２相の信号である。これらの位相差は、内側縞模様４２と外側縞模様４３との間の円周方向の位置ずれの影響によって生じる。また、反射型光学センサ５１、５２の取り付け位置の影響も受ける。

【0042】

電気信号ＳＧ１、ＳＧ２のどちらの位相が先になるかは、ゼブラマーカ４０の回転方向の違い（時計回り／反時計回り）に応じて変化する。従って、電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の相互のレベルの変化に基づいて、ゼブラマーカ４０を形成した巻き戻しプーリ２２Ｐ２の回動方向を識別することが可能になる。また、電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の発生サイクル数に基づいて、巻き戻しプーリ２２Ｐ２の回動量を検出することが可能になる。

【0043】

＜電気回路の構成＞
図１のセンターレス指針式表示装置１０の電気回路の構成例を図６に示す。
図６に示すように、センターレス指針式表示装置１０はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１００を備えている。マイクロコンピュータ１００は、予め組み込まれたプログラムを実行することにより、センターレス指針式表示装置１０に必要とされる各種の制御を実現する。

【0044】

マイクロコンピュータ１００の入出力には、前述の指針駆動モータ２２Ｍ、フォトインタラプタ３５、反射型光学センサ５１、５２が接続されている。反射型光学センサ５１はインタフェース（Ｉ／Ｆ）５３を介してマイクロコンピュータ１００と接続され、反射型光学センサ５２はインタフェース５４を介してマイクロコンピュータ１００と接続されている。

【0045】

図６に示すように、フォトインタラプタ３５は、発光素子３５ａ及び受光素子３５ｂを備えている。また、図示しないが反射型光学センサ５１及び５２も、発光素子及び受光素子を備えている。

【0046】

インタフェース５３、５４は、反射型光学センサ５１、５２から出力されるアナログの電気信号ＳＧ１、ＳＧ２を所定の閾値で２値化して、マイクロコンピュータ１００が処理可能なデジタル信号（図９のＳＧ１１、ＳＧ２１）を生成する。

【0047】

マイクロコンピュータ１００の動作に必要な直流電力は、電源５６の出力から供給される。車両のイグニッションスイッチＩＧＮの状態を表す信号は、インタフェース５５を介してマイクロコンピュータ１００に入力される。

【0048】

センターレス指針式表示装置１０が表示する車速などの情報は、インタフェース５７を介して図示しない車両上の他の電子制御ユニット（ＥＣＵ）から、あるいは所定のセンサからマイクロコンピュータ１００に入力される。

【0049】

マイクロコンピュータ１００にはメモリ５８が接続されている。このメモリ５８は、ＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリである。メモリ５８は、例えば反射型光学センサ５１、５２が出力する電気信号を２値化する際に必要な閾値などのデータを保持している。

【0050】

マイクロコンピュータ１００には表示部１５０が接続されている。この表示部１５０は、例えば液晶表示器により構成され、数値やメッセージなどの様々な可視情報を表示することができる。表示部１５０については、センターレス指針式表示装置１０に内蔵してもよいし、センターレス指針式表示装置１０以外の外部の装置に搭載し、通信により表示すべき情報をマイクロコンピュータ１００との間で受け渡ししても良い。

【0051】

＜マイクロコンピュータの動作＞
＜信号のタイミング＞
図６に示したマイクロコンピュータ１００が処理する信号の具体例を図９に示す。図７に示したアナログの電気信号ＳＧ１、ＳＧ２を２値化することにより、デジタル信号ＳＧ１１、ＳＧ２１が得られる。前述のゼブラマーカ４０が回転したり回転方向が変化すると、図９に示すようにデジタル信号ＳＧ１１、ＳＧ２１が変化する。

【0052】

マイクロコンピュータ１００は、図９に示すように短い周期で定期的にデジタル信号ＳＧ１１、ＳＧ２１をサンプリングして、これらの状態を把握する。すなわち、デジタル信号ＳＧ１１、ＳＧ２１のオンオフの回数を周回数としてカウントし、巻き戻しプーリ２２Ｐ２の回転角度（回動量：０、１、２、３、・・・）を把握する。

【0053】

また、デジタル信号ＳＧ１１、ＳＧ２１の相互のレベルの変化を検出し、回転方向が時計回り（ＣＷ）か反時計回り（ＣＣＷ）かを識別する。回転方向の変化を検出すると、この変化を周回数のカウントにも反映する。従って、カウントの結果得られる周回数は、図９に示すように「０、１、２、３、４、５、６、７、６、５、４、３、２、・・・」と変化する。

【0054】

＜具体的な動作＞
図示しないが、マイクロコンピュータ１００は、イグニッションスイッチＩＧＮがオンになったことを検出した後、所定の初期化を行ってから指針２１ａによるメータ指示動作を開始する。この初期化動作には、指針２１ａの原点復帰処理も含まれる。すなわち、指針駆動モータ２２Ｍを逆方向に駆動し、フォトインタラプタ３５が指針部２１を検出する位置まで指針部２１を移動する。

【0055】

そして、フォトインタラプタ３５が指針部２１を検出した状態を基準状態とし、この状態からの相対的な移動量、例えば指針駆動モータ２２Ｍの駆動量を考慮して、指針２１ａの現在位置を把握することができる。従って、指針駆動モータ２２Ｍを駆動することにより、指針２１ａが目盛板３２の目盛り上の所望の位置を指し示すように、指針２１ａを位置決めすることができる。

【0056】

＜指針の駆動に関する異常な状態＞
しかし、図２に示したセンターレス指針式表示装置１０においては、ワイヤ２２Ｗを介して指針部２１を搬送しているので、ワイヤ２２Ｗに断線やたるみなどの異常が発生する可能性がある。その場合、指針２１ａを正しい位置に移動できなくなる。

【0057】

例えば、駆動プーリ２２Ｐ１と指針部２１との間でワイヤ２２Ｗが断線すると、指針駆動モータ２２Ｍの駆動状態とは無関係に、巻き戻しプーリ２２Ｐ２によりワイヤ２２Ｗが巻き戻される。そして、指針２１ａはテンション部品収容ケース２２Ｃの近傍まで移動して動かなくなる。従って、指針２１ａの指示値が異常になる。
また、巻き戻しプーリ２２Ｐ２と指針部２１との間でワイヤ２２Ｗが断線すると、指針部２１を巻き戻しプーリ２２Ｐ２で巻き戻すことができなくなるし、ワイヤ２２Ｗに張力を与えることもできなくなる。従って、指針２１ａの指示値が異常になる。

【0058】

＜指針の駆動に関する異常検出動作＞
図６に示したマイクロコンピュータ１００における主要な動作を図１０に示す。
マイクロコンピュータ１００が指針２１ａの原点復帰処理を行う時、又は目盛り上で所望の値を指針２１ａで指示するためのメータ指示動作を開始する時に、図１０のステップＳ１１からＳ１２に進む。

【0059】

また、ステップＳ１２に進む時には、図１０に示す動作と併行して、マイクロコンピュータ１００は図９に示すような信号処理をほぼ同時に実行する。従って、巻き戻しプーリ２２Ｐ２の回転方向と、回転量（周回カウント数）を把握できる。

【0060】

ステップＳ１２では、マイクロコンピュータ１００は、指針２１ａの駆動に関する異常を判定すべきタイミング（チェックポイント）か否かを識別する。具体的には、マイクロコンピュータ１００が把握している指針駆動モータ２２Ｍの駆動量が予め定めた値を超えた時、又はマイクロコンピュータ１００が把握している指針２１ａの指示角度が予め定めた角度を通過した時、あるいは所定時間を経過する毎に、チェックポイントの通過とみなして次のステップＳ１３に進む。

【0061】

ステップＳ１３では、次のようにしてマイクロコンピュータ１００が異常の有無を識別する。まず、マイクロコンピュータ１００はそれ自身が把握している現在の指針駆動モータ２２Ｍの駆動方向（Ｄ１）と、図９に示す処理によって把握される巻き戻しプーリ２２Ｐ２の回転方向（Ｄ２）とを比較する。方向Ｄ１、Ｄ２が一致する場合は正常とみなし、方向Ｄ１、Ｄ２が違う場合は異常とみなす。

【0062】

また、マイクロコンピュータ１００はそれ自身が把握している駆動プーリ２２Ｐ１の回転量（ある時点の状態に対する相対的な回転角度や回転数：指針駆動モータ２２Ｍの回転量に相当）Ｖ１と、図９に示す処理によって把握される巻き戻しプーリ２２Ｐ２の回転量（周回カウント）Ｖ２とを比較する。回転量Ｖ１、Ｖ２の比率が１に近い場合、又は差分が０に近い場合は正常とみなす。回転量Ｖ１、Ｖ２の比率と１との差が所定以上の場合、又は回転量Ｖ１、Ｖ２の差分の絶対値が所定以上の場合は異常とみなす。

【0063】

なお、例えば指針駆動モータ２２Ｍがステッピングモータである場合には、マイクロコンピュータ１００が出力するパルスの数により指針駆動モータ２２Ｍの回転量を把握することができる。指針駆動モータ２２Ｍがサーボモータの場合には、その駆動軸に所定のロータリーエンコーダ等を連結すれば、回転量を把握できる。

【0064】

マイクロコンピュータ１００の処理は、ステップＳ１３における上記比較の結果、方向が正常で、回転量も正常であればステップＳ１４に進み、方向及び回転量の少なくとも一方が異常である場合は、指針２１ａの動作不良や脱調である可能性が高いのでステップＳ１５に進む。また、マイクロコンピュータ１００が把握している指針２１ａの位置（指示値）に変化がないのに、巻き戻しプーリ２２Ｐ２だけが所定以上回転した場合にも、同様に異常とみなしても良い。すなわち、ワイヤ２２Ｗの断線により、指針２１ａが動いていないのに巻き戻しプーリ２２Ｐ２が巻き戻しを行った状態を検出する。

【0065】

ステップＳ１４では、マイクロコンピュータ１００は通常の動作を継続する。すなわち、指示すべき目盛りの位置と指針２１ａの位置とが一致するように、指針駆動モータ２２Ｍを駆動する。

【0066】

ステップＳ１５では、指針２１ａの動作不良や脱調である可能性が高いので、マイクロコンピュータ１００はセンターレス指針式表示装置１０におけるメータ動作、すなわち指針２１ａの駆動を停止して、異常が生じていることを運転者に報知する。異常の報知については、指針２１ａの照明を消灯したり、センターレス指針式表示装置１０の内外に備わっている警告灯や警告照明（図示せず）を用いて、異常であることを明示する。

【0067】

ステップＳ１６では、使用不可能になった指針２１ａの代わりに同等の情報（車速等）を運転者に提示するために、マイクロコンピュータ１００は表示部１５０を用いて代用表示を行う。具体的には、センターレス指針式表示装置１０が表示すべき車速等の情報を、表示部１５０の画面上に、割り込み画面として表示する。また、異常発生時の表示部１５０上の表示については、通常動作時の表示とは異なる表現（例えば特別な表示色）を用い、更に異常が発生していることを示すメッセージを併記する。

【0068】

＜反射型光学センサ５１、５２の電気信号の処理＞
＜電気信号の問題点＞
反射型光学センサ５１、５２が出力する電気信号ＳＧ１、ＳＧ２については、理想的な信号として、図７に示すように振幅、最小電圧、最大電圧が一定である場合を想定している。また、２相の電気信号ＳＧ１、ＳＧ２が同じ振幅、最小電圧、最大電圧である場合を想定している。

【0069】

しかし、現実の電気信号ＳＧ１、ＳＧ２は例えば図８に示すような状態になる。すなわち、電気信号ＳＧ１における振幅、最小電圧、最大電圧と、電気信号ＳＧ２における振幅、最小電圧、最大電圧とは異なっている。このような差異は、反射型光学センサ５１、５２自体の特性のばらつきや、ゼブラマーカ４０のばらつきや、取り付け時の物理的な寸法のばらつき等によって生じる。また、ゼブラマーカ４０の回転速度の違いの影響を受けて電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の各々の振幅、最小電圧、最大電圧が変化する。

【0070】

電気信号ＳＧ１、ＳＧ２が図７に示すような理想的な特性の場合には、これらの波形の中央の電圧を閾値として利用し、２値化することにより、デューティが５０％に近いデジタル信号（図９のＳＧ１１，ＳＧ２１に相当）を得ることができる。

【0071】

しかし、実際の電気信号ＳＧ１、ＳＧ２は図８のように振幅、最小電圧、最大電圧が一定ではない。そのため、理想的な状態を基準として事前に決定した閾値を用いて電気信号ＳＧ１、ＳＧ２を２値化すると、デューティが５０％から大きくずれる可能性が高い。その結果、図９に示すような処理を行う際に、回転方向の判定に誤りが生じたり、回転量の検出に誤りが生じる可能性が高い。

【0072】

すなわち、図８に示すように、閾値を超える時間Ｔ１、Ｔ２に差が生じるため、２相の電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の間に十分な位相差を確保することができない。従って、例えば外部からのノイズの影響を受けたような場合には、回転方向の判定に誤りが生じる可能性がある。

【0073】

＜個別の閾値の保持＞
現実の電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の特性のばらつきに対応し、デジタル信号のデューティを５０％に近づけるために、図６に示す電気回路においては、書き換え可能な不揮発性のメモリ５８を用いている。すなわち、反射型光学センサ５１が出力する電気信号ＳＧ１をインタフェース５３が２値化する際に用いる閾値と、反射型光学センサ５２が出力する電気信号ＳＧ２をインタフェース５４が２値化する際に用いる閾値とを互いに独立したデータとしてメモリ５８が保持している。

【0074】

メモリ５８に保持する各閾値のデータについては、センターレス指針式表示装置１０を工場から出荷する前に決定され、メモリ５８に書き込まれる。これらの閾値をメモリ５８に書き込むための機能がマイクロコンピュータ１００に搭載されている。

【0075】

＜閾値の決定および書き込み＞
反射型光学センサ５１、５２の出力する電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の閾値を決定するための処理を図１１に示す。すなわち、センターレス指針式表示装置１０を工場から出荷する前の調整の工程において、マイクロコンピュータ１００は所定の指示に従って、図１１に示す処理を実行する。この処理は、図２のように指針移動機構２０を組み付けた状態で実行する。

【0076】

ステップＳ２１では、マイクロコンピュータ１００は、指針駆動モータ２２Ｍを駆動して、ゼブラマーカ４０を予め定めた一定の速度で所定量だけ回転する。

【0077】

ステップＳ２２では、マイクロコンピュータ１００は、反射型光学センサ５１、５２が出力する電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の電圧をアナログ入力ポートから取り込み、短い時間周期でサンプリングして、ＳＧ１、ＳＧ２の振幅、最小電圧、最大電圧を個別に計測する。

【0078】

マイクロコンピュータ１００の処理は、ゼブラマーカ４０の所定量の回転が終了したら、ステップＳ２２の計測を終了し、ステップＳ２３からＳ２４に進む。

【0079】

ステップＳ２４では、マイクロコンピュータ１００は、ステップＳ２２の計測で得られたデータに基づいて、最適な状態になるように、電気信号ＳＧ１の閾値および電気信号ＳＧ２の閾値を決定する。例えば、計測して得られた電気信号ＳＧ１の最小電圧と最大電圧との中間値を電気信号ＳＧ１の閾値として割り当てる。また、計測して得られた電気信号ＳＧ２の最小電圧と最大電圧との中間値を電気信号ＳＧ２の閾値として割り当てる。これにより、２値化後の信号レベルが閾値を超える時間（図８中のＴ１，Ｔ２）のデューティが５０％に近づく。なお、電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の波形が正弦波から大きくずれているような場合には、実際の波形に基づいてデューティを５０％に近づけるための閾値を算出しても良い。

【0080】

ステップＳ２５では、マイクロコンピュータ１００は、ステップＳ２４で算出した電気信号ＳＧ１の閾値、および電気信号ＳＧ２の閾値を、個別のデータとしてメモリ５８に書き込み保存する。

【0081】

なお、電気信号ＳＧ１、ＳＧ２のそれぞれについて、複数種類の閾値をメモリ５８に保持しても良い。例えば、電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の特性はゼブラマーカ４０の回転速度に応じて変動するので、低速域に適した閾値と高速域に適した閾値とを個別にメモリ５８上に保持しておけば、速度に応じて最適な閾値を選択的に利用できる。その場合は、図１１に示した処理を実行する際に、ステップＳ２１で複数種類の回転速度を順次に選択し、ステップＳ２２でそれぞれの回転速度のデータを計測し、ステップＳ２４で低速域と高速域のそれぞれの閾値を算出すればよい。

【0082】

＜変形例＞
ゼブラマーカの変形例を図１２に示す。図１２に示すゼブラマーカ４０Ｂにおいては、内側縞模様４２のパターン周期と、外側縞模様４３Ｂのパターン周期とが異なっている。具体的には、内側縞模様４２における円周方向の白／黒の１周期の間隔は、外側縞模様４３Ｂにおける間隔の２倍になっている。

【0083】

内側縞模様４２及び外側縞模様４３はプーリ回動軸４１から放射状に形成されているため、図３の例では、反射型光学センサ５２と対向する内側縞模様４２の白／黒の面積が、半径が小さい分だけ外側縞模様４３よりも小さくなる。その影響により、図８に示すように電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の間に特性のばらつきが生じやすい。

【0084】

図１２に示すように、内側縞模様４２Ｂの白／黒の１周期の間隔を大きくすると、反射型光学センサ５２と対向する内側縞模様４２の白／黒の面積を大きくすることができる。そのため、図８に示すような電気信号ＳＧ１、ＳＧ２の間の特性のばらつきを抑制することができる。

【0085】

＜その他の変形の可能性＞
図２に示した例では、ワイヤ２２Ｗとして、一般的なワイヤと同様に、断面が円形の細いワイヤを想定している。しかし、巻き取りができるような柔軟性を有し、且つ十分な機械的強度を有するものであれば、様々な形状のワイヤを利用することができる。例えば、断面形状が扁平な帯状のワイヤであっても構わない。

【0086】

また、図４に示した例では、テンション部品２２Ｓとして渦巻き状ばねを用いているが、他の部品に置き換えても良い。すなわち、張力を発生するための弾性力を有し、巻き戻しプーリ２２Ｐ２の巻き戻しの動きに対応できる部品であれば、渦巻き状の形状でなくても構わない。
また、ゼブラマーカ４０に形成する縞模様については、白／黒の濃淡パターンに限らず、例えば特定の色で着色しても良い。

【0087】

＜補足説明＞
（１） 図２に示した指針移動機構２０は、所定範囲内を移動可能な状態で支持された指針２１ａと、前記指針が取り付けられるワイヤ２２Ｗと、前記ワイヤの一端を巻き取る第１のプーリ（２２Ｐ１）と、前記ワイヤの他端を巻き取る第２のプーリ（２２Ｐ２）と、制御信号に基づいて前記第１のプーリを回動方向に駆動するモータ（２２Ｍ）と、前記ワイヤの他端を巻き取る方向の力を発生し前記ワイヤに張力を与える弾性体（２２Ｓ）と、前記第２のプーリと共に回動し、前記第２のプーリの回動軸に対して垂直な平面である回動面に形成された光学検出パターン（４０）と、前記回動面の光学検出パターンと対向する位置に配置され、前記光学検出パターンを検出する第１のセンサ（５２）及び第２のセンサ（５１）とを備える。
また、前記光学検出パターン（４０）は、図３に示すように前記回動面の回動中心から放射状に形成され、且つ円周方向に向かって周期的に繰り返し変化する縞模様であって、前記回動中心から所定半径の円の内側に位置する第１の領域と、前記円の外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域に属する縞模様（４２）と、前記第２の領域に属する縞模様（４３）との間で、縞模様の形成位置を円周方向に対して所定角度だけ相互にずらしてあり、前記第１のセンサは前記第１の領域に属する縞模様を検出する位置に配置し、前記第２のセンサは前記第２の領域に属する縞模様を検出する位置に配置してある。

【0088】

（２） 前述のセンターレス指針式表示装置１０は、前記モータの駆動状態、前記第１のセンサから出力される第１の検出信号、及び前記第２のセンサから出力される第２の検出信号に基づき、少なくとも前記ワイヤの断線の有無を判定する機能（図１０のＳ１３）を有する制御部（１００）をさらに備える。

【0089】

（３） 前記制御部（１００）は、前記モータの回転方向と、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に基づき算出される前記第２のプーリの回転方向と、を比較して前記ワイヤが前記第１のプーリ及び前記第２のプーリのいずれか一方に正しく巻き取られていると判別した場合、前記ワイヤの断線が無しと判定する（図１０のＳ１３）。

【0090】

（４） 前述のセンターレス指針式表示装置１０は、前記第１の検出信号を二値化するために用いる第１の閾値と、前記第２の検出信号を二値化するために用いる第２の閾値とを個別に保持する閾値メモリ（５８）を更に備え、前記制御部（１００）は、図９に示すように、前記第１の検出信号と前記第１の閾値との比較結果が変化した第１のタイミングと、前記第２の検出信号と前記第２の閾値との比較結果が変化した第２のタイミングとの順序に基づいて前記第２のプーリの回転方向を算出する。

【0091】

（５） 前記制御部（１００）は、前記モータの回転量と、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に基づき算出される前記第２のプーリの回転量と、を比較して同程度の回転量と看做せる場合、前記ワイヤの断線が無しと判定する（図１０のＳ１３）。

【0092】

（６） 前述のセンターレス指針式表示装置１０は、前記第１の検出信号を二値化するために用いる第１の閾値と、前記第２の検出信号を二値化するために用いる第２の閾値とを個別に保持する閾値メモリ（５８）を更に備え、前記制御部（１００）は、図９に示すように、前記第１の閾値により二値化した前記第１の検出信号の変化から求められる回転量と、前記第２の閾値により二値化した前記第２の検出信号の変化から求められる回転量との少なくとも一方に基づいて前記第２のプーリの回転量を把握する。

【0093】

（７） 前記光学検出パターン（４０）については、図１２に示す例では、前記第１の領域に属する縞模様（４３Ｂ）の１周期の角度を、前記第２の領域に属する縞模様（４２）の１周期の角度よりも大きく定めてある。

【符号の説明】

【0094】

１０ センターレス指針式表示装置
２０ 指針移動機構
２１ 指針部
２１ａ 指針
２２ 搬送部
２２Ｃ テンション部品収容ケース
２２Ｃ１ 上ケース
２２Ｃ２ 下ケース
２２Ｍ 指針駆動モータ
２２Ｐ１ 駆動プーリ
２２Ｐ２ 巻き戻しプーリ
２２Ｓ テンション部品
２２Ｒ ガイドレール
２２Ｗ ワイヤ
２２Ｇ ガイドプーリ
３０ 収納ケース
３１ ケース本体
３１Ｋ 半円状開口部
３１Ｔ 内部空間の底部
３２ 目盛板
３５ フォトインタラプタ
４０ ゼブラマーカ
４１ プーリ回動軸
４２ 内側縞模様
４３ 外側縞模様
５１，５２ 反射型光学センサ
５３〜５５ インタフェース
５６ 電源
５７ インタフェース
５８ メモリ
６１，６２ 開口部
１００ マイクロコンピュータ
１５０ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】