JP3841929B2 - Imaging position adjustment structure of virtual switch - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光性の画像シートに描かれた文字や図形等の画像情報を該画像シートから離れた位置に正立実像の映像として画像表示させることのできるいわゆるバーチャルスイッチにおいて、レンズユニットによる結像位置を調整することができる構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
バーチャルスイッチは、操作者がキーやボタン類に直接指で接触する従来の機械的なスイッチと異なり、空間に結像した映像に指を接近させるとセンサが作動し、これによりON/OFFの切換えを行うことができるスイッチであって、機器に直接触れる必要がないため非常に衛生的であり、最近院内感染が問題となっている病院内の医療機器のスイッチとして、あるいは公衆トイレの水洗用のスイッチとして、またその他様々な分野において非常に大きな需要が見込まれるものである。
【0003】
このようなバーチャルスイッチの一例を図10に示す。
同図において、バーチャルスイッチ41は、上方に開口する筒状の筐体42を有しており、筐体42の底部には、LEDやEL等から構成される面光源(バックライト)43が配置されている。
【0004】
面光源43の上方には、文字や図形等の画像情報が描かれた透光性画像シート(記銘板)44が配置されている。記銘板44のさらに上方には、記銘板44に表示された画像情報を筐体42の上部開口内に正立実像Aとして結像させるためのレンズユニット45が設けられている。レンズユニット45は、多数の屈折率分布形マイクロレンズ素子を密着させて接着剤により接合することにより構成されている。
【0005】
筐体42の上部開口内には、投光部46aと、これに対向配置された受光部46bとから構成される光電スイッチ46が設けられている。また、図示していないが、光電スイッチ46は、面光源43をON/OFFするための駆動回路および出力回路に電気的に接続されている。
【0006】
このような構成になるバーチャルスイッチにおいて、面光源43がON状態のときには、面光源43から射出された光は記銘板44を通ってレンズユニット45に照射され、該レンズユニット45により、記銘板44上の画像情報が筐体42の上部開口内に正立実像A(たとえば英文字「ON」)として結像される。
【0007】
この状態から、操作者が筐体42の上部開口内に指を入れて正立実像Aに指を触れると、光電スイッチ46の投光部46aから射出した光が指により遮断され、その結果、駆動回路が作動して面光源43がOFFになる。
【0008】
また逆に、面光源43がOFF状態のときに操作者が筐体42の上部開口内に指を入れると、光電スイッチ46の投光部46aから射出した光が遮断され、その結果、駆動回路が作動して面光源43がONとなり、再び正立実像Aが表示されることになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバーチャルスイッチに使用されるレンズユニットは、一般に、波長の違いによる屈折率の差が大きいため(すなわち、色収差があるため)、バックライトを異なる色光のものに交換した場合、バックライトの色光によって映像の結像位置が変化する。
【0010】
たとえば日本板硝子(株)製のセルフォックレンズ(商品名)SLA−20Bを使用した場合、理論上のレンズ長さが Z=6.0(mm) のとき、赤色光(波長λ=660nm)に対する結像距離は 24.8(mm) であり、緑色光(波長λ=570nm)に対する結像距離は 16.0(mm) であって、両者の間には 8.8(mm) の差がある。また、赤色光と青色光(波長λ=450nm)の場合には、その差がさらに大きくなる。
【0011】
したがって、たとえば赤色光のバックライトを用いたバーチャルスイッチにおいて、バックライトを緑色光のものに変えると、映像の結像位置が8.8(mm)だけレンズユニット側(すなわち開口奥側)にずれる。この状態から、操作者が映像に指を触れようとして開口内に指を入れると、指が映像に触れる前に先に光電スイッチが作動してしまい、このような映像の結像位置と光電スイッチの検出位置とのずれにより、操作者が違和感を感じることになる。
【0012】
そこで、色収差を補正したレンズユニットを使用することにより、各色光による映像を実質上一定の位置(すなわち、光電スイッチの検出位置)に結像させるようにすることも考えられるが、この場合には、色収差を補正したレンズユニット自身が非常に高価なものであるため、製品全体の大幅なコストアップにつながることになる。
【0013】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、色の種類に拘らず映像を一定の位置に結像させることが安価かつ簡単に行えるバーチャルスイッチの結像位置調整構造を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係るバーチャルスイッチの結像位置調整構造は、筐体内において面光源から射出した光を透光性の画像シートを透過させて、前記画像シートの画像情報をレンズユニットにより前記筐体の開口部またはその近傍に結像させるとともに、前記筐体内に設けた光電スイッチからの検出信号に基づいて前記面光源のオン,オフ状態を切り換えるようにしたバーチャルスイッチの結像位置調整構造において、前記筐体の内部には、前記レンズユニットおよび画像シートをそれぞれ着脱自在に保持するための複数の溝が光軸方向に形成されており、前記画像シートの前記画像情報の前記レンズユニットによる結像位置が、前記面光源の色の種類に拘らず、前記光電スイッチの検出位置と一致するように、前記面光源の色の種類に応じて前記レンズユニットおよび画像シートをそれぞれ保持すべき各溝の組合せが複数設定されていることを特徴としている。
【0015】
請求項2の発明に係るバーチャルスイッチの結像位置調整構造は、請求項1において、前記レンズユニットまたは画像シートの少なくともいずれか一方が保持体に保持されており、該保持体の外周に、前記溝に係合し得る突起が形成されていることを特徴としている。
【0016】
請求項3の発明に係るバーチャルスイッチの結像位置調整構造は、請求項2において、前記突起が、前記レンズユニットまたは画像シートの光軸方向と直交する方向の中心線からずれた位置に配置されていることを特徴としている。
【0017】
請求項4の発明に係るバーチャルスイッチの結像位置調整構造は、請求項1において、前記溝が、前記筐体内の第1,第2の対向内壁面において前記光軸方向に所定の間隔を隔てて対向配置されていることを特徴としている。
【0018】
請求項5の発明に係るバーチャルスイッチの結像位置調整構造は、請求項1において、前記溝が、前記筐体内の第1,第2の対向内壁面において前記光軸方向に所定の間隔を隔てて対向配置された第1,第2の溝と、前記第1,第2の対向内壁面と異なる第3,第4の対向内壁面において、前記光軸方向に所定の間隔を隔てて対向配置されかつ光軸方向の位置が前記第1,第2の溝と1/2ピッチずれた第3,第4の溝とを有していることを特徴としている。
【0019】
請求項6の発明に係るバーチャルスイッチの結像位置調整構造は、請求項1において、前記溝が、前記筐体の内周面に螺旋状に形成された螺旋溝であることを特徴としている。
【0020】
本発明によれば、面光源から射出された光は、画像シートを透過してレンズユニットに照射され、レンズユニットにより、画像シートの画像情報が筐体の開口部もしくはその近傍に結像される。
【0021】
この状態から、操作者が筐体の開口部内に指を入れて映像に指を触れると、光電スイッチが作動し、該光電スイッチの検出信号を受けて、面光源のオン,オフ状態が切り換えられる。
【0022】
次に、面光源の色を変えた場合には、その色の波長に応じて筐体の溝を適宜選択し、レンズユニットおよび画像シートの光軸方向の位置を調整する。
【0023】
たとえば、面光源の色を赤色から緑色に変えた場合には、レンズユニットを筐体開口部寄りの溝に移動させかつ画像シートを面光源から離れたレンズユニット寄りの溝に移動させる。これにより、面光源が赤色の場合と同じ結像位置に映像を結像させることができる。
【0024】
この場合には、筐体に形成された溝を利用して結像位置を調整するようにしたので、色の種類に拘らず映像を一定の位置に結像させることを安価かつ簡単に行えるようになる。
【0025】
前記レンズユニットまたは画像シートの少なくともいずれか一方は、筐体の溝に係合し得る突起が外周に形成された保持体に保持されているのが好ましい。
【0026】
前記保持体の突起は、レンズユニットまたは画像シートの光軸方向と直交する方向の中心線からずれた位置に配置されているのが好ましい。この場合には、保持体を上下逆にして溝に取り付けるようにすることにより、レンズユニットまたは画像シートの光軸方向の位置調整を溝のピッチpよりも小さな距離について行うことができるようになる。すなわち、この場合には、結像位置の微調整が可能になる。
【0027】
前記溝は、筐体内の第1,第2の対向内壁面において光軸方向に所定の間隔を隔てて対向配置されているのが好ましい。
【0028】
前記溝は、筐体内の第1,第2の対向内壁面において光軸方向に所定の間隔を隔てて対向配置された第1,第2の溝と、第1,第2の対向内壁面と異なる第3,第4の対向内壁面において、光軸方向に所定の間隔を隔てて対向配置されかつ光軸方向の位置が第1,第2の溝と1/2ピッチずれた第3,第4の溝とを有しているのが好ましい。
【0029】
この場合には、レンズユニットおよび画像シートについて光軸方向の位置調整を行う際に、第1,第2の溝の他に第3,第4の溝をも用いることにより、1/2ピッチの微調整が可能になる。
【0030】
前記溝は、筐体の内周面に螺旋状に形成された螺旋溝であるのが好ましい。この場合には、さらに細かなピッチでの微調整ができるようになる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
〔第1の実施態様〕
図1ないし図5は、本発明の第1の実施態様によるバーチャルスイッチの結像位置調整構造を説明するための図であって、図1はバーチャルスイッチの縦断面概略構成図、図2はその平面断面図、図3はレンズ組立体の縦断面拡大図、図4はレンズ組立体の平面図、図5は図2のV-V 線断面部分図である。
【0032】
図1および図2に示すように、バーチャルスイッチ1は、上方に開口する角筒状の筐体2を有している。筐体2の下部には、LED(発光ダイオード)やEL(エレクトロルミネセンス)等から構成される面光源3が配置されている。
【0033】
面光源3の上方には、文字や図形等の画像情報が描かれた透光性画像シート(記銘板)4が配置されている。記銘板4の上方には、記銘板4からの透過光が照射されるとともに、記銘板4に描かれた画像情報を筐体2の開口部もしくはその近傍に正立実像の映像Aとして結像させるためのレンズ組立体5が設けられている。なお、図1に実線で示す記銘板4およびレンズ組立体5は、面光源3が赤色のものに対する配置をそれぞれ示している。
【0034】
筐体2の開口部には、光電スイッチ8が設けられている。光電スイッチ8は、赤外線等の光を射出する投光部8aと、これに対向配置され、投光部8aから射出された光を受光する受光部8bとから構成されている。また、これら投,受光部8a,8bは、外部の図示しない切換装置に接続されており、投光部8aから射出した光が操作者の指で遮断されると、この切換装置の作動により、面光源3のON,OFF状態が切り換えられるようになっている。
【0035】
レンズ組立体5は、図3および図4に示すように、四角柱状のレンズユニット6と、レンズユニット6の外周端面を保持する枠体7とを有している。
【0036】
レンズユニット6は、多数の屈折率分布形マイクロレンズ素子を密着させて接着剤により接合することにより構成されている。なお、レンズユニット6としては、多数の平凸マイクロレンズ素子または両凸マイクロレンズ素子をシート状に組み合わせてなるシートレンズを二枚用意し、これらを所定間隔を隔てて対向配置させたものを用いるようにしてもよい。枠体7には、相対向する突起7aが形成されている。
【0037】
一方、筐体2の対向内壁面2a,2b(図2)には、光軸方向(図5上下方向)に所定のピッチpで溝10がそれぞれ形成されている。内壁面2a,2b上の各溝10は、各々対向する位置に配置されており、対向するいずれかの溝10内に、レンズ組立体5の枠体7の突起7aが係合している。
【0038】
なお、図示していないが、記銘板4も枠体7と同様の枠体により保持されているのが好ましく、該枠体の突起が筐体2の内壁面の溝に係合している。また、筐体2の外壁面には、レンズ組立体5および記銘板4の溝10に対する取付けおよび取外しを行うための開閉可能な開口が形成されている(図示せず)。
【0039】
次に、本実施態様の作用効果について説明する。
面光源3から射出された光は、記銘板4を透過してレンズ組立体5のレンズユニット6に照射され、レンズユニット6により、記銘板4の画像情報が筐体2の開口部もしくはその近傍のSの位置に映像Aとして結像される。
【0040】
この状態から、操作者が筐体2の上部開口部内に指を入れて映像Aに指を触れると、光電スイッチ8が作動し、該光電スイッチ8の検出信号を受けて、切換装置(図示せず)により、面光源3のオン,オフ状態が切り換えられる。
【0041】
次に、面光源3の色を赤色から緑色に変えた場合には、レンズ組立体5および記銘板4を溝10から抜いて、それぞれ上方の溝10に挿入する(図1中一点鎖線で示すレンズ組立体5′および記銘板4′参照)。これにより、面光源3が赤色の場合と同じ結像位置である上部開口部のSの位置に緑色の面光源3による映像を結像させることができる。
【0042】
また、面光源3の色を緑色から青色に変えた場合には、レンズ組立体5′および記銘板4′を溝10から抜いて、それぞれさらに上方の溝10に挿入する(図1中二点鎖線で示すレンズ組立体5″および記銘板4″参照)。これにより、面光源3が赤色の場合と同じ結像位置である上部開口部のSの位置に青色の面光源3による映像を結像させることができる。
【0043】
このように、レンズ組立体5および記銘板4を移動させる方向は、面光源3の色すなわち波長による。面光源3の色を波長が短いものに変えた場合には、レンズ組立体5および記銘板4を上側(上部開口部に接近する側)の溝10内に移動させ、逆に、面光源3の色を波長が長いものに変えた場合には、レンズ組立体5および記銘板4を下側(上部開口部から離れる側)の溝10内に移動させるようにする。
【0044】
また、レンズ組立体5および記銘板4の移動距離も面光源3の波長に応じて適宜設定される。この例では、溝ピッチpの整数倍の距離の移動が可能である。
【0045】
このように本実施態様によれば、筐体2の対向内壁面2a,2bに形成された溝10を利用して結像位置の調整を行うようにしたので、面光源3の色の種類に拘らず映像を一定の位置に結像させることを安価かつ簡単に行える。これにより、バーチャルスイッチのメーカー側およびユーザー側の双方で面光源の色の変更に容易に対応できるようになる。また、メーカー側としては、色の種類に拘らず筐体を共有できるようになる。
【0046】
〔第2の実施態様〕
図6および図7は、本発明の第2の実施態様による結像位置調整構造を説明するための図である。図6はレンズ組立体の縦断面拡大図、図7はその作用効果を説明するための図であって、前記第1の実施態様の図5に相当する図である。なお、これらの図において、前記第1の実施態様と同一符号は同一または相当部分を示している。
【0047】
前記第1の実施態様では、図3に示すように、レンズユニット6を保持する枠体7の突起7aの中心線mがレンズユニット6の中心線nと一致した例を示したが、この第2の実施態様に示すレンズ組立体51では、図6に示すように、レンズユニット6を保持する枠体71の突起71aの中心線mがレンズユニット6の中心線nからずれた位置に配置されており、枠体71が中心線nに関して非対称になっている。この突起71aのずれ量はたとえばp/4(p:溝ピッチ)に設定される。
【0048】
このような構成になるレンズ組立体51を筐体2内のある溝10に係合させた状態を図7の実線で示す。次に、レンズ組立体51をこの溝10から抜いて、上下を逆にし、再び同じ溝10に挿入した状態を図7の二点鎖線で示す。
【0049】
これらのレンズ組立体51,51′の位置を比較すると、両レンズ組立体は、p/2だけずれていることが分かる。すなわち、この場合には、レンズユニット6の光軸方向の位置調整を溝10のピッチpよりも小さなp/2について行うことができ、結像位置の微調整が可能になる。
【0050】
〔第3の実施態様〕
前記第1,第2の実施態様では、筐体2内において一組の対向内壁面2a,2bに溝10を形成した例を示したが、本発明の適用はこれに限定されず、対向内壁面2a,2bのみならず、他の対向内壁面2c,2d(図2参照)にも溝10を形成するようにしてもよい。
【0051】
この場合には、図2の VIII-VIII線断面図に相当する図8に示すように、対向内壁面2c,2dの各溝10は、対向内壁面2a,2bの各溝10に対して光軸方向(図8上下方向)の位置がp/2だけずらされている。なお、図8において、右側の筐体2は、溝10の光軸方向の位置を比較するために便宜上示されている。
【0052】
結像位置の調整の際には、対向内壁面2a,2bの溝10のみならず、対向内壁面2c,2dの溝10を利用することにより、前記第2の実施態様と同様に、p/2の整数倍の微調整を行えるようになる。
【0053】
〔第4の実施態様〕
前記第1ないし第3の実施態様では、筐体2として角筒状のものを用い、該筐体2内の対向内壁面に対向溝10を形成した例を示したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、筐体2として円筒状のものを用い、該筐体2の内周面に螺旋溝を形成するようにしてもよい。この場合には、結像位置の調整の際に、レンズ組立体5および記銘板4を徐々にねじ込むことにより、さらに細かなピッチでの微調整ができるようになる。
【0054】
〔他の適用例〕
前記各実施態様においては、本発明が、透過型光電スイッチを備えたバーチャルスイッチに適用された例を示したが、本発明は、図9に示すような反射型光電スイッチを備えたバーチャルスイッチ1aにも同様に適用できる。
【0055】
図9において、図1と同一符号は同一または相当部分を示しており、ここでは、筐体2内に配置された投光部9aおよび受光部9bにより、反射型光電スイッチ9が構成されている。
【0056】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るバーチャルスイッチの結像位置調整構造によれば、筐体に形成された溝を利用して結像位置の調整を行うようにしたので、色の種類に拘らず映像を一定の位置に結像させることを安価かつ簡単に行えるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施態様による結像位置調整構造が適用されたバーチャルスイッチの縦断面概略構成図。
【図2】バーチャルスイッチ(図1)の平面断面図。
【図3】バーチャルスイッチ(図1)を構成するレンズ組立体の縦断面拡大図。
【図4】バーチャルスイッチ(図1)を構成するレンズ組立体の平面図。
【図5】図2のV-V 線断面部分図。
【図6】本発明の第2の実施態様が適用されたバーチャルスイッチを構成するレンズ組立体の縦断面拡大図。
【図7】前記第2の実施態様の作用効果を説明するための図。
【図8】本発明の第3の実施態様を説明するための図であって、図2の VIII-VIII線断面部分に相当する図。
【図9】本発明が適用されたバーチャルスイッチの変形例を示す縦断面概略構成図。
【図10】従来のバーチャルスイッチの縦断面概略構成図。
【符号の説明】
1,1a バーチャルスイッチ
2 筐体
2a,2b 対向内壁面
2c,2d 対向内壁面
3 面光源
4,4′,4″ 記銘板(画像シート)
5,5′,5″ レンズ組立体
51,51′ レンズ組立体
6 レンズユニット
7,71 枠体(保持体)
7a,71a 突起
8,9 光電スイッチ
10 溝
S 結像位置
A 映像
p ピッチ
m,n 中心線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a so-called virtual switch that can display image information such as characters and figures drawn on a translucent image sheet as an upright real image at a position away from the image sheet. The present invention relates to a structure capable of adjusting an imaging position.
[0002]
[Prior art]
Unlike conventional mechanical switches in which an operator directly touches keys and buttons with a finger, a virtual switch activates a sensor when a finger is brought close to an image formed in space, thereby switching ON / OFF. This switch is capable of performing hygiene because it is not necessary to touch the device directly, and is used as a switch for medical devices in hospitals where hospital infection has recently become a problem, or for flushing public toilets. Very large demands are expected as switches and in various other fields.
[0003]
An example of such a virtual switch is shown in FIG.
In the figure, a virtual switch 41 has a cylindrical casing 42 that opens upward, and a surface light source (backlight) 43 composed of an LED, an EL, or the like is disposed at the bottom of the casing 42. Has been.
[0004]
Above the surface light source 43, a translucent image sheet (name plate) 44 on which image information such as characters and figures is drawn is arranged. A lens unit 45 for forming the image information displayed on the nameplate 44 as an erect real image A in the upper opening of the housing 42 is provided further above the nameplate 44. The lens unit 45 is configured by closely attaching a large number of gradient index microlens elements and bonding them with an adhesive.
[0005]
A photoelectric switch 46 including a light projecting unit 46a and a light receiving unit 46b disposed to face the light projecting unit 46a is provided in the upper opening of the housing 42. Although not shown, the photoelectric switch 46 is electrically connected to a drive circuit and an output circuit for turning on / off the surface light source 43.
[0006]
In the virtual switch having such a configuration, when the surface light source 43 is in the ON state, the light emitted from the surface light source 43 is irradiated to the lens unit 45 through the name plate 44, and the lens unit 45 causes the name plate 44 to emit light. The upper image information is imaged as an erect real image A (for example, the English character “ON”) in the upper opening of the housing 42.
[0007]
From this state, when the operator puts a finger into the upper opening of the housing 42 and touches the erect real image A, the light emitted from the light projecting portion 46a of the photoelectric switch 46 is blocked by the finger, The drive circuit is activated and the surface light source 43 is turned off.
[0008]
Conversely, when the operator puts a finger into the upper opening of the housing 42 when the surface light source 43 is in the OFF state, the light emitted from the light projecting portion 46a of the photoelectric switch 46 is blocked, and as a result, the drive circuit , The surface light source 43 is turned on, and the erect real image A is displayed again.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The lens unit used in such a virtual switch generally has a large difference in refractive index due to a difference in wavelength (that is, due to chromatic aberration). Therefore, when the backlight is replaced with one of different color light, The image formation position of the image changes depending on the color light.
[0010]
For example, when the SELFOC lens (trade name) SLA-20B manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd. is used, when the theoretical lens length is Z = 6.0 (mm), the red light (wavelength λ = 660 nm) is used. The imaging distance is 24.8 (mm), the imaging distance for green light (wavelength λ = 570 nm) is 16.0 (mm), and there is a difference of 8.8 (mm) between them. is there. Further, in the case of red light and blue light (wavelength λ = 450 nm), the difference is further increased.
[0011]
Therefore, for example, in a virtual switch using a red light backlight, when the backlight is changed to a green light, the image formation position of the image is shifted by 8.8 (mm) toward the lens unit (that is, the back of the aperture). . From this state, when the operator puts a finger into the opening in order to touch the image, the photoelectric switch is activated before the finger touches the image. Due to the deviation from the detected position, the operator feels uncomfortable.
[0012]
Therefore, it is conceivable to use a lens unit in which chromatic aberration is corrected so that the image of each color light is formed at a substantially constant position (that is, the detection position of the photoelectric switch). Since the lens unit itself corrected for chromatic aberration is very expensive, the cost of the entire product is greatly increased.
[0013]
The present invention has been made in view of such a conventional situation, and provides an imaging position adjustment structure for a virtual switch that can inexpensively and easily form an image at a fixed position regardless of the type of color. The purpose is to do.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The imaging position adjustment structure of the virtual switch according to the invention of claim 1 allows light emitted from a surface light source to pass through a translucent image sheet in the casing, and image information of the image sheet is transmitted to the casing by a lens unit. In an imaging position adjustment structure of a virtual switch that forms an image at or near a body opening and switches on and off of the surface light source based on a detection signal from a photoelectric switch provided in the housing A plurality of grooves for detachably holding the lens unit and the image sheet are formed in the optical axis direction inside the housing, and the image information of the image sheet is connected by the lens unit. Depending on the color type of the surface light source so that the image position matches the detection position of the photoelectric switch, regardless of the color type of the surface light source. The combination of the grooves to be held serial lens unit and the image sheet respectively is characterized in that it is implemented more than once.
[0015]
The imaging position adjusting structure for a virtual switch according to a second aspect of the present invention is the virtual switch imaging position adjusting structure according to the first aspect, wherein at least one of the lens unit or the image sheet is held by a holding body, A protrusion that can be engaged with the groove is formed.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the imaging position adjusting structure of the virtual switch according to the second aspect, the protrusion is disposed at a position shifted from a center line in a direction orthogonal to the optical axis direction of the lens unit or the image sheet. It is characterized by having.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the imaging position adjusting structure for a virtual switch according to the first aspect, wherein the groove is spaced apart from the first and second opposing inner wall surfaces in the housing by a predetermined distance in the optical axis direction. It is characterized by being arranged opposite each other.
[0018]
The imaging position adjusting structure for a virtual switch according to a fifth aspect of the present invention is the virtual switch imaging position adjusting structure according to the first aspect, wherein the grooves are spaced apart from each other in the optical axis direction on the first and second opposing inner wall surfaces in the casing. The first and second grooves arranged opposite to each other and the third and fourth opposite inner wall surfaces different from the first and second opposite inner wall surfaces are opposed to each other at a predetermined interval in the optical axis direction. In addition, the optical axis direction position includes the third and fourth grooves shifted from the first and second grooves by ½ pitch.
[0019]
The imaging position adjusting structure of the virtual switch according to the invention of claim 6 is characterized in that, in claim 1, the groove is a spiral groove formed in a spiral shape on the inner peripheral surface of the casing.
[0020]
According to the present invention, the light emitted from the surface light source passes through the image sheet and irradiates the lens unit, and the lens unit forms image information on the image sheet at or near the opening of the housing. .
[0021]
From this state, when the operator puts a finger into the opening of the housing and touches the image with the finger, the photoelectric switch is activated, and the surface light source is switched on / off by receiving the detection signal of the photoelectric switch. .
[0022]
Next, when the color of the surface light source is changed, the groove of the housing is appropriately selected according to the wavelength of the color, and the positions of the lens unit and the image sheet in the optical axis direction are adjusted.
[0023]
For example, when the color of the surface light source is changed from red to green, the lens unit is moved to the groove near the housing opening, and the image sheet is moved to the groove near the lens unit away from the surface light source. As a result, an image can be formed at the same image formation position as when the surface light source is red.
[0024]
In this case, since the imaging position is adjusted using the groove formed in the housing, it is possible to inexpensively and easily form an image at a fixed position regardless of the type of color. become.
[0025]
It is preferable that at least one of the lens unit and the image sheet is held by a holding body having protrusions that can be engaged with the grooves of the housing.
[0026]
It is preferable that the protrusion of the holding body is disposed at a position shifted from the center line in the direction orthogonal to the optical axis direction of the lens unit or the image sheet. In this case, by attaching the holding body upside down and attaching it to the groove, the position of the lens unit or the image sheet in the optical axis direction can be adjusted for a distance smaller than the groove pitch p. . That is, in this case, fine adjustment of the imaging position is possible.
[0027]
It is preferable that the grooves are arranged to face each other at a predetermined interval in the optical axis direction on the first and second opposing inner wall surfaces in the housing.
[0028]
The grooves include first and second grooves disposed opposite to each other at a predetermined interval in the optical axis direction on first and second opposed inner wall surfaces in the housing, and first and second opposed inner wall surfaces, Different third and fourth opposing inner wall surfaces are arranged opposite to each other at a predetermined interval in the optical axis direction, and the positions in the optical axis direction are shifted by 1/2 pitch from the first and second grooves. It is preferable to have 4 grooves.
[0029]
In this case, when adjusting the position of the lens unit and the image sheet in the optical axis direction, by using the third and fourth grooves in addition to the first and second grooves, a ½ pitch can be obtained. Fine adjustment is possible.
[0030]
The groove is preferably a spiral groove formed in a spiral shape on the inner peripheral surface of the housing. In this case, fine adjustment at a finer pitch can be performed.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
1 to 5 are views for explaining an imaging position adjusting structure of a virtual switch according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of the virtual switch, and FIG. FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of the lens assembly, FIG. 4 is a plan view of the lens assembly, and FIG. 5 is a partial sectional view taken along the line VV of FIG.
[0032]
As shown in FIGS. 1 and 2, the virtual switch 1 has a rectangular tube-shaped housing 2 that opens upward. A surface light source 3 composed of an LED (light emitting diode), an EL (electroluminescence), or the like is disposed at the lower portion of the housing 2.
[0033]
Above the surface light source 3, a translucent image sheet (name plate) 4 on which image information such as characters and figures is drawn is arranged. The transmitted light from the nameplate 4 is irradiated above the nameplate 4 and the image information drawn on the nameplate 4 is imaged as an upright real image A at or near the opening of the housing 2. A lens assembly 5 is provided. Note that the marking plate 4 and the lens assembly 5 indicated by solid lines in FIG. 1 respectively indicate the arrangement of the surface light source 3 with a red color.
[0034]
A photoelectric switch 8 is provided in the opening of the housing 2. The photoelectric switch 8 includes a light projecting unit 8a that emits light such as infrared rays, and a light receiving unit 8b that is disposed to face the light projecting unit 8a and receives light emitted from the light projecting unit 8a. The light projecting / receiving portions 8a and 8b are connected to an external switching device (not shown), and when the light emitted from the light projecting portion 8a is blocked by the operator's finger, The ON / OFF state of the surface light source 3 can be switched.
[0035]
As shown in FIGS. 3 and 4, the lens assembly 5 includes a quadrangular prism-shaped lens unit 6 and a frame body 7 that holds the outer peripheral end face of the lens unit 6.
[0036]
The lens unit 6 is configured by closely attaching a large number of gradient index microlens elements and bonding them with an adhesive. In addition, as the lens unit 6, two sheet lenses formed by combining a large number of plano-convex microlens elements or biconvex microlens elements in a sheet shape, which are arranged to face each other at a predetermined interval, are used. You may do it. The frame body 7 is formed with opposing protrusions 7a.
[0037]
On the other hand, grooves 10 are formed on the opposing inner wall surfaces 2a and 2b (FIG. 2) of the housing 2 at a predetermined pitch p in the optical axis direction (vertical direction in FIG. 5). The grooves 10 on the inner wall surfaces 2a and 2b are arranged at positions facing each other, and the protrusions 7a of the frame body 7 of the lens assembly 5 are engaged with any of the grooves 10 facing each other.
[0038]
Although not shown, the nameplate 4 is also preferably held by a frame similar to the frame 7, and the projection of the frame is engaged with the groove on the inner wall surface of the housing 2. In addition, an openable / closable opening for attaching and detaching the lens assembly 5 and the nameplate 4 to the groove 10 is formed on the outer wall surface of the housing 2 (not shown).
[0039]
Next, the function and effect of this embodiment will be described.
The light emitted from the surface light source 3 passes through the marking plate 4 and is irradiated to the lens unit 6 of the lens assembly 5, and the lens unit 6 converts the image information on the marking plate 4 to the opening of the housing 2 or the vicinity thereof. The image A is imaged at the position S.
[0040]
From this state, when the operator puts a finger into the upper opening of the housing 2 and touches the image A, the photoelectric switch 8 is activated, receives a detection signal from the photoelectric switch 8 and receives a switching device (not shown). The surface light source 3 is switched on and off.
[0041]
Next, when the color of the surface light source 3 is changed from red to green, the lens assembly 5 and the nameplate 4 are removed from the groove 10 and inserted into the upper groove 10 (indicated by a one-dot chain line in FIG. 1). Lens assembly 5 'and nameplate 4'). As a result, an image of the green surface light source 3 can be formed at the position S of the upper opening, which is the same image formation position as when the surface light source 3 is red.
[0042]
Further, when the color of the surface light source 3 is changed from green to blue, the lens assembly 5 'and the name plate 4' are removed from the groove 10 and inserted into the upper grooves 10 respectively (two points in FIG. 1). Lens assembly 5 "and nameplate 4" shown by chain lines). Thereby, the image by the blue surface light source 3 can be imaged at the position S of the upper opening, which is the same image formation position as when the surface light source 3 is red.
[0043]
Thus, the direction in which the lens assembly 5 and the nameplate 4 are moved depends on the color, that is, the wavelength of the surface light source 3. When the color of the surface light source 3 is changed to one having a short wavelength, the lens assembly 5 and the nameplate 4 are moved into the groove 10 on the upper side (side approaching the upper opening), and conversely, the surface light source 3 When the color of the lens is changed to one having a long wavelength, the lens assembly 5 and the nameplate 4 are moved into the groove 10 on the lower side (side away from the upper opening).
[0044]
The moving distance of the lens assembly 5 and the name plate 4 is also set as appropriate according to the wavelength of the surface light source 3. In this example, it is possible to move a distance that is an integral multiple of the groove pitch p.
[0045]
As described above, according to the present embodiment, since the image forming position is adjusted using the grooves 10 formed in the opposed inner wall surfaces 2a and 2b of the housing 2, the color type of the surface light source 3 is adjusted. Regardless, it is possible to inexpensively and easily form an image at a fixed position. As a result, both the manufacturer side and the user side of the virtual switch can easily cope with the change of the color of the surface light source. In addition, the manufacturer can share the housing regardless of the type of color.
[0046]
[Second Embodiment]
FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams for explaining an imaging position adjusting structure according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is an enlarged longitudinal sectional view of the lens assembly, and FIG. 7 is a view for explaining the function and effect, corresponding to FIG. 5 of the first embodiment. In these drawings, the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same or corresponding parts.
[0047]
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, an example in which the center line m of the protrusion 7 a of the frame body 7 that holds the lens unit 6 coincides with the center line n of the lens unit 6 is shown. In the lens assembly 51 shown in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the center line m of the projection 71 a of the frame 71 that holds the lens unit 6 is arranged at a position shifted from the center line n of the lens unit 6. The frame 71 is asymmetric with respect to the center line n. The deviation amount of the protrusion 71a is set to, for example, p / 4 (p: groove pitch).
[0048]
A state where the lens assembly 51 having such a configuration is engaged with a groove 10 in the housing 2 is shown by a solid line in FIG. Next, a state in which the lens assembly 51 is removed from the groove 10, turned upside down, and inserted into the same groove 10 is indicated by a two-dot chain line in FIG.
[0049]
Comparing the positions of these lens assemblies 51 and 51 ', it can be seen that both lens assemblies are displaced by p / 2. That is, in this case, the position adjustment of the lens unit 6 in the optical axis direction can be performed for p / 2 smaller than the pitch p of the groove 10, and the image forming position can be finely adjusted.
[0050]
[Third Embodiment]
In the first and second embodiments, the example in which the groove 10 is formed in the pair of opposed inner wall surfaces 2a and 2b in the housing 2 has been shown, but the application of the present invention is not limited to this, The groove 10 may be formed not only on the wall surfaces 2a and 2b but also on the other opposed inner wall surfaces 2c and 2d (see FIG. 2).
[0051]
In this case, as shown in FIG. 8 corresponding to the cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 2, the grooves 10 of the opposed inner wall surfaces 2c and 2d The position in the axial direction (vertical direction in FIG. 8) is shifted by p / 2. In FIG. 8, the right housing 2 is shown for convenience in order to compare the positions of the grooves 10 in the optical axis direction.
[0052]
When adjusting the image forming position, not only the grooves 10 of the opposed inner wall surfaces 2a and 2b but also the grooves 10 of the opposed inner wall surfaces 2c and 2d are used, as in the second embodiment, p / Fine adjustment of an integer multiple of 2 can be performed.
[0053]
[Fourth Embodiment]
In the first to third embodiments, an example in which a rectangular tube shape is used as the housing 2 and the facing groove 10 is formed on the facing inner wall surface in the housing 2 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the casing 2 may be a cylindrical one, and a spiral groove may be formed on the inner peripheral surface of the casing 2. In this case, fine adjustment at a finer pitch can be performed by gradually screwing the lens assembly 5 and the name plate 4 when adjusting the imaging position.
[0054]
[Other application examples]
In each of the above-described embodiments, an example in which the present invention is applied to a virtual switch including a transmissive photoelectric switch has been described. However, the present invention is applicable to a virtual switch 1a including a reflective photoelectric switch as illustrated in FIG. The same applies to the above.
[0055]
9, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and here, the reflection type photoelectric switch 9 is configured by the light projecting unit 9a and the light receiving unit 9b arranged in the housing 2. .
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the imaging position adjustment structure of the virtual switch according to the present invention, the imaging position is adjusted using the groove formed in the housing, so that the image can be displayed regardless of the type of color. There is an effect that it is possible to inexpensively and easily form an image at a certain position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a virtual switch to which an imaging position adjusting structure according to a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a plan sectional view of the virtual switch (FIG. 1).
FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of a lens assembly constituting the virtual switch (FIG. 1).
FIG. 4 is a plan view of a lens assembly constituting a virtual switch (FIG. 1).
5 is a partial cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 2;
FIG. 6 is an enlarged vertical cross-sectional view of a lens assembly constituting a virtual switch to which a second embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7 is a diagram for explaining the function and effect of the second embodiment.
FIG. 8 is a view for explaining a third embodiment of the present invention and corresponding to a cross-sectional portion taken along line VIII-VIII in FIG. 2;
FIG. 9 is a schematic longitudinal sectional view showing a modification of the virtual switch to which the present invention is applied.
FIG. 10 is a schematic vertical cross-sectional view of a conventional virtual switch.
[Explanation of symbols]
1, 1a Virtual switch 2 Housing 2a, 2b Opposing inner wall surface 2c, 2d Opposing inner wall surface 3 Surface light source 4, 4 ', 4 "Inscription plate (image sheet)
5, 5 ′, 5 ″ Lens assembly 51, 51 ′ Lens assembly 6 Lens unit 7, 71 Frame (holding body)
7a, 71a Protrusions 8, 9 Photoelectric switch 10 Groove S Imaging position A Image p Pitch m, n Center line

Claims (6)

筐体内において面光源から射出した光を透光性の画像シートを透過させて、前記画像シートの画像情報をレンズユニットにより前記筐体の開口部またはその近傍に結像させるとともに、前記筐体内に設けた光電スイッチからの検出信号に基づいて前記面光源のオン,オフ状態を切り換えるようにしたバーチャルスイッチの結像位置調整構造において、
前記筐体の内部には、前記レンズユニットおよび画像シートをそれぞれ着脱自在に保持するための複数の溝が光軸方向に形成されており、
前記画像シートの前記画像情報の前記レンズユニットによる結像位置が、前記面光源の色の種類に拘らず、前記光電スイッチの検出位置と一致するように、前記面光源の色の種類に応じて前記レンズユニットおよび画像シートをそれぞれ保持すべき各溝の組合せが複数設定されている、
ことを特徴とするバーチャルスイッチの結像位置調整構造。
The light emitted from the surface light source in the housing is transmitted through the translucent image sheet, and the image information of the image sheet is imaged at or near the opening of the housing by the lens unit. In the imaging position adjustment structure of the virtual switch that switches the on / off state of the surface light source based on the detection signal from the provided photoelectric switch ,
Inside the casing, a plurality of grooves for detachably holding the lens unit and the image sheet are formed in the optical axis direction,
According to the color type of the surface light source so that the image formation position of the image information of the image sheet by the lens unit matches the detection position of the photoelectric switch regardless of the color type of the surface light source. A plurality of combinations of each groove to hold the lens unit and the image sheet are set,
An imaging position adjusting structure of a virtual switch characterized by the above.
前記レンズユニットまたは画像シートの少なくともいずれか一方が保持体に保持されており、該保持体の外周には、前記溝に係合し得る突起が形成されている、
ことを特徴とする請求項1記載のバーチャルスイッチの結像位置調整構造。
At least one of the lens unit or the image sheet is held by a holding body, and a protrusion that can engage with the groove is formed on the outer periphery of the holding body.
The imaging position adjusting structure for a virtual switch according to claim 1.
前記突起が、前記レンズユニットまたは画像シートの光軸方向と直交する方向の中心線からずれた位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項2記載のバーチャルスイッチの結像位置調整構造。
The protrusion is disposed at a position shifted from a center line in a direction orthogonal to the optical axis direction of the lens unit or the image sheet.
The imaging position adjusting structure of the virtual switch according to claim 2.
前記溝が、前記筐体内の第1,第2の対向内壁面において前記光軸方向に所定の間隔を隔てて対向配置されている、
ことを特徴とする請求項1記載のバーチャルスイッチの結像位置調整構造。
The grooves are arranged to face each other at a predetermined interval in the optical axis direction on the first and second opposing inner wall surfaces in the housing.
The imaging position adjusting structure for a virtual switch according to claim 1.
前記溝が、前記筐体内の第1,第2の対向内壁面において前記光軸方向に所定の間隔を隔てて対向配置された第1,第2の溝と、前記第1,第2の対向内壁面と異なる第3,第4の対向内壁面において、前記光軸方向に所定の間隔を隔てて対向配置されかつ光軸方向の位置が前記第1,第2の溝と1/2ピッチずれた第3,第4の溝とを有している、
ことを特徴とする請求項1記載のバーチャルスイッチの結像位置調整構造。
The first and second opposed grooves are disposed opposite to each other at a predetermined interval in the optical axis direction on the first and second opposed inner wall surfaces in the housing, and the first and second opposed faces. On the third and fourth opposing inner wall surfaces different from the inner wall surface, they are opposed to each other with a predetermined interval in the optical axis direction, and the position in the optical axis direction is shifted by 1/2 pitch from the first and second grooves. And third and fourth grooves,
The imaging position adjusting structure for a virtual switch according to claim 1.
前記溝が、前記筐体の内周面に螺旋状に形成された螺旋溝である、
ことを特徴とする請求項1記載のバーチャルスイッチの結像位置調整構造。
The groove is a spiral groove formed in a spiral shape on the inner peripheral surface of the housing.
The imaging position adjusting structure for a virtual switch according to claim 1.
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