JP2863982B2 - ディスプレイスイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチをディスプレ
イ上に設置することによって、前記ディスプレイに表示
される画像を前記スイッチに伝送し、表示することがで
きるディスプレイスイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明の発明者は、平成４年７月２４日
に、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）及びＥＬＤ（エレクト
ロルミネセントディスプレイ）等のディスプレイ（画
面）上に押しボタンスイッチを設置して、前記ディスプ
レイ画面の情報（画像）を前記押しボタンスイッチに伝
送、表示して使用することができるディスプレイ用プッ
シュスイッチを出願した（特願平４−２３９９３８
号）。

【０００３】特願平４−２３９９３８号に示されるディ
スプレイ用プッシュスイッチは、ディスプレイの画面を
スイッチの透明なボタンを通して視認できるように、押
しボタンスイッチをディスプレイ（画面）上に設置した
ものである。

【０００４】このディスプレイ用プッシュスイッチにお
いて、ボタンを通して視える画像の視認性を高めようと
する場合は、次のような構成を採っていた。第１は、デ
ィスプレイ画面と押しボタンの間に光ファイバイメージ
ガイドを前記ディスプレイ画面（すなわち、画面上部の
透明板）に接して設けるという構成であった。

【０００５】第２は、ディスプレイ画面と押しボタンの
間にレンズを設けるという構成であた。

【０００６】第３は、ディスプレイ画面と押しボタンの
間に光ファイバイメージガイド及びレンズの両方を設
け、前記レンズは、ディスプレイ画面と光ファイバイメ
ージガイドの間に設け、前記光ファイバイメージガイド
（以後、イメージガイドと称する）は、前記押しボタン
の直下に設けるという構成であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】通常、ディスプレイ画
面（画素）の上部には、１枚または複数枚のガラスまた
は樹脂製等の透明板、保護板、拡散板あるいは偏光板な
どの板状の部材が設けられている。以後、これらの板状
の部材を表面板という用語で統一して呼ぶことにする。

【０００８】前記第１の構成のディスプレイ用プッシュ
スイッチは、次のような問題点を有していた。イメージ
ガイドは、端面に結像した像をもう一方の端面に伝送す
る素子であり、次のような特性がある。

【０００９】ディスプレイの表示画面（画素）とイメー
ジガイドの端面との間に距離が存在すると、ぼけた像が
イメージガイドの端面に入射し、ぼけた像を他方の端面
に伝送することになる。しかも、ディスプレイの表示画
面（画素）とイメージガイドの端面との間の距離が長く
なればなるほど、端面から他方の端面に伝送された像の
前記他方の端面での視野角が狭くなる。

【００１０】従って、イメージガイドを設けた構成のデ
ィスプレイ用プッシュスイッチは、厳密に言えば、ピン
ボケした視野角の狭い画像しか、表示できないという欠
点があった。

【００１１】イメージガイドを設けた構成のディスプレ
イ用プッシュスイッチは、ＬＣＤやＥＬＤのように画面
（画素）上部に設けられている表面板が薄く、前記画面
（画素）から前記表面板の表面までの距離が短いディス
プレイでは、実用に耐え得る像が得られることが多いの
で、それらのディスプレイ上には、設置することができ
る。

【００１２】しかし、たとえディスプレイ画面（画素）
上部の表面板に密着させて、イメージガイドを設置した
としても、押しボタンスイッチを設置できるディスプレ
イの種類には、制限があった。

【００１３】具体的には、ＣＲＴ、ＰＤＰ（プラズマデ
ィスプレイ）及びＶＦＤ（蛍光表示管）等の画面（画
素）と表面板との間にある程度の間隔があるディスプレ
イには、全く使用することができなかった。

【００１４】また、イメージガイドを設けた構成のディ
スプレイ用プッシュスイッチは、押しボタン（キートッ
プ部）とイメージガイドとを所定の間隔、すなわちボタ
ンストローク分の距離を、空けておく必要があるという
欠点があった。なぜなら、そうしないと、押しボタンを
押し込んだときに押しボタンがイメージガイドの端面に
ぶつかってしまうからである。

【００１５】つまり、イメージガイドを設けた構成のデ
ィスプレイ用プッシュスイッチは、画像情報を押しボタ
ン（キートップ部）そのものにではなく、所定の距離だ
け前記押しボタン下方のイメージガイドの端面に表示し
ているということになる。

【００１６】従って、押しボタン越しに押しボタンの少
し下方に位置しているイメージガイドの端面に表示され
る画像を視ていることになるので、視認性にやや、難が
あった。

【００１７】前記第２の構成のディスプレイ用プッシュ
スイッチは、次のような問題点を有していた。一般に、
レンズの焦点距離を短くしようとすれば、レンズ球面の
曲率半径を小さくしなければならない。それは、レンズ
の口径を小さくすることだから、レンズの視野（写像す
る範囲）を狭く、写像された像の歪みも強くなることを
意味する。ディスプレイ用プッシュスイッチに設置する
レンズは、焦点距離が短く、曲率半径が小さく、視野の
狭いものしか使えなかったわけである。

【００１８】前記第２の構成のディスプレイ用プッシュ
スイッチにおいては、ある程度の範囲の画像を視るため
には、レンズの大きさ（曲率半径）を大きくしなければ
ならず、ということは、レンズの焦点距離及び口径も大
きくなることを意味し、ディスプレイ用プッシュスイッ
チの縦、横及び高さが大きくなるということである。

【００１９】また、レンズを設けた構成のディスプレイ
用プッシュスイッチは、視点の位置を動かすと、画像も
動いてしまうという欠点もあった。

【００２０】前記第３の構成のディスプレイ用プッシュ
スイッチには、次のような問題点があった。ディスプレ
イ上に設置する押しボタンスイッチの大きさが、前記第
１の構成のディスプレイ用プッシュスイッチよりも大き
くなることはもちろん、前記第２の構成のディスプレイ
用プッシュスイッチと比べても、さらに大きくなってし
まうということである。

【００２１】前記第３の構成のディスプレイ用プッシュ
スイッチは、イメージガイドの端面に結像させるディス
プレイ画面の範囲を広くすればするほど、レンズの焦点
距離を長く、レンズの大きさ（曲率半径）を大きく、デ
ィスプレイの表面板から前記レンズまでの距離及び前記
レンズから前記イメージガイドの一方の端面までの距離
を長くする必要があるから、ディスプレイ用プッシュス
イッチのサイズが非常に大きくなってしまうという欠点
があった。

【００２２】また、前記第３の構成のディスプレイ用プ
ッシュスイッチは、イメージガイドの一方の端面に結像
し、他方の端面に伝送され、表示される像は、ディスプ
レイ画面の像とは、上下が反転した倒立像になってしま
うという欠点もあった。

【００２３】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、ディスプレイ画面に表示された像の正立実像の
映像をスイッチのキートップ部（ボタン）に表示するこ
とができ、かつ、ディスプレイ画面（画素）から離れた
位置にスイッチを設置しても前記キートップに表示され
る画像がピンボケすることのない、従って種々のディス
プレイに設置することができるディスプレイスイッチを
提供することにある。

【００２４】また、従来のレンズを設けた構成のディス
プレイ用プッシュスイッチよりも小型のディスプレイス
イッチを提供しようとするものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるディスプレイスイッチは、任意のデ
ィスプレイ（画面）上、すなわち、表面板の上部にスイ
ッチを設置し、前記スイッチの内部の所定の位置に、屈
折率分布型レンズ素子をその両端面がそれぞれ一つの平
面を形成するように、多数、配列させたレンズ部材を設
け、スイッチのキートップ部には、マット面を設けたも
のである。

【００２６】前記レンズ部材を形成する各々の屈折率分
布型レンズ素子の長さは、前記ディスプレイの画面に表
示される画像を前記スイッチのキートップ部のマット面
に正立の像として結像させる長さのものを使用する。

【００２７】なお、屈折率分布型レンズ素子は、結像作
用を持つ光ファイバで、その断面が中心対称の屈折率分
布を持ち、その値が縁に近づくに従って連続的に減少す
るロッド型のレンズであり、通常セルフォックレンズと
呼ばれている。前記レンズ部材を以後、多数列セルフォ
ックレンズと記述することにする。

【００２８】

【作用】ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＥＬＤ、ＰＤＰ及びＶＦＤ等
のディスプレイ画面（画素）に表示された（物体）像か
ら発した光線は、前記ディスプレイ画面上方の所定の位
置に設置されているスイッチの多数列セルフォックレン
ズの端面に入射する。前記多数列セルフォックレンズに
入射した光線は、多数列セルフォックレンズの内部を蛇
行しながら他方の端面から出射する。

【００２９】多数列セルフォックレンズは、レンズ内を
進行する光線の蛇行周期長の３／４の長さのときに、所
定の位置にある物体像を所定の位置に正立の等倍実像と
して結像させる性質を持っているレンズである。

【００３０】従って、前記ディスプレイ画面（画素）の
像は、所定の位置に正立実像として写像されるので、そ
の位置にキートップ部を設け、キートップ部にマット
面、すなわち艶消し（粗）面を設けておけば、キートッ
プ部（ボタン）にディスプレイ画面に表示された画像の
正立像が表示される。ディスプレイスイッチの利用者
は、キートップ部に写っている画像を視ながらスイッチ
をＯＮまたはＯＦＦすることができる。

【００３１】

【実施例】図面を参照して、実施例を説明する。図１
は、本発明に係わるディスプレイスイッチの略縦断面図
であり、スイッチとして、例えば押しボタンスイッチ３
を１個設置した様子を示している。スイッチの種類及び
数は、当業者が任意に設計すればよい。

【００３２】ディスプレイ８には、例えばＣＲＴ、ＬＣ
Ｄ、ＥＬＤ、ＰＤＰ及びＶＦＤ等を使用することができ
るが、その他の電子式のディスプレイを使用してもよ
い。画素面１は、画像が表示される平面または曲面（Ｃ
ＲＴの場合は曲面となる）であり、画素面１の上方に
は、表面板２が設けられている。表面板２の上部には、
押しボタンスイッチ３を設置している。押しボタンスイ
ッチ３は、表面板２の表面に接触させて設けてもよい
し、接触させずに設けてもよい。

【００３３】押しボタンスイッチ３内部には、多数列セ
ルフォックレンズ４を設ける。多数列セルフォックレン
ズ４を設ける位置は、画素面１に表示された画像（物体
像）が多数列セルフォックレンズ４によって、写像され
るべき面に正立実像として得られるような位置に設け
る。

【００３４】キートップ部５は、キーットプ部内面６ま
たはキートップ部表面７のどちらかの面をマット面とし
ておく。キートップ部５を設ける位置は、前記マット面
にディスプレイ８の画素面１に表示される像が、正立実
像として写し出されるような位置に設定しておく。

【００３５】多数列セルフォックレンズ４の視野（写像
する範囲）は、屈折率分布型レンズ素子を縦及び横方向
に配列すれば、配列した分だけ広くなるので、通常の凸
レンズでいうところの焦点距離が短い屈折率分布型レン
ズ素子を多数、配列した多数列セルフォックレンズで
も、任意に視野、すなわち写像するべきディスプレイ８
の画素面１の画像の範囲を任意に設計できる。

【００３６】つまり、屈折率分布型レンズ素子の長さを
（長く）変更することなしに、かつ、焦点距離も変更せ
ずに、視野を広くできるので、多数列セルフォックレン
ズのサイズをコンパクトなサイズに押さえることがで
き、スイッチのサイズも小さくすることができる訳であ
る。

【００３７】なお、図１のディスプレイスイッチは、接
点開閉機構は、図示していないが、接点開閉機構は、マ
イクロスイッチ、リードスイッチまたはその他のスイッ
チ機構を使用して、当業者が任意に設計すればよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載される効果を奏する。スイッチ
のキートップ部５（ボタン）に、ディスプレイ８の画素
面１に表示される画像の正立実像の映像を表示すること
ができ、かつ、多数列セルフォックレンズ４は、ディス
プレイ８の画素面１に非接触で、物体像（ディスプレイ
８の画素面１に表示される像）を所定の位置へ写像し、
正立の像として結像させるので、ディスプレイの画素面
１から離れた位置にスイッチを設置してもキートップ部
５に表示される画像がピンボケすることのない、視野角
の広い、種々のディスプレイに設置することが可能なデ
ィスプレイスイッチを提供することができる。

【００３９】また、従来のレンズを設けた構成のディス
プレイ用プッシュスイッチやレンズ及びイメージガイド
の両方を設けた構成のディスプレイ用プッシュスイッチ
よりも小型のディスプレイスイッチを提供することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスプレイスイッチの略縦断面図

【符号の説明】

１ 画素面 ２ 表面板 ３ 押しボタンスイッチ ４ 多数列セルフォックレンズ ５ キートップ部 ６ キートップ部内面 ７ キートップ部表面 ８ ディスプレイ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスプレイの画面の上方にスイッチを
   設置し、前記スイッチの内部の所定の位置に屈折率分布
   型レンズ素子をその両端面がそれぞれ一つの平面を形成
   するように、多数、配列させたレンズ部材を設け、前記
   スイッチのキートップ部には、マット面を設け、前記レ
   ンズ部材を形成している各々の屈折率分布型レンズ素子
   の長さは、前記ディスプレイの画面に表示される画像を
   前記スイッチの前記キートップ部に設けられたマット面
   に正立等倍の像として結像させる長さとしたことを特徴
   とするディスプレイスイッチ。