JPH08161987A - タッチレスパネルスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディスプレイに表示されたスイッチの種類
（キー）を示す画面を空中に伝送し、空中に伝送された
該画面を視て、スイッチのキーを非接触で選択すること
ができ、ディスプレイの画面が汚れず、かつ機器のオペ
レータの指も汚れない、すなわち衛生上有利なタッチレ
スパネルスイッチを提供する。 【構成】 物体面を所定の位置へ像面として伝送する機
能を持つ所定の長さの複数個の屈折率分布型ロッドレン
ズを、両端面が一つの平面をなすように、マトリックス
状に配列してなる部材（屈折率分布型レンズ素子２）
と、ディスプレイ１とを、ディスプレイ１の画面４が物
体面に位置するように、それぞれ設置するとともに、像
面５の各々の所定の領域に侵入してくる個々の物体をそ
れぞれ非接触で検出する物体検出手段３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスプレイの画面に
表示されたスイッチのキー（スイッチのボタン部）を意
味する画像を非接触で選択することができる多機能スイ
ッチに係り、タッチレスパネルスイッチに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のタッチパネル式スイッチ（以後、
タッチパネルと略称する）には、いくつかの種類があっ
たが、基本的な構成は、皆同じであり、ディスプレイ画
面上に透明電極等の接点開閉機構またはインピーダンス
の変化する部材と、透明シートとを、設けた構成であっ
た。

【０００３】タッチパネルは、タッチパネルという言葉
が示す通り、透明シート（接点）に触れる（タッチす
る）か、押すか（実際には、タッチしてから指を離すと
きに入力するものが多い）したときに接点の開閉を行う
ことのできる多機能スイッチ（入出力端末）である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のタッチパネル
は、（接点開閉機構を備えた）透明シートに必ず触れる
必要があるので、前記透明シートが汚れるという問題点
があった。また、従来のタッチパネルは、透明シートに
必ず触れる必要があるので、衛生上の配慮が必要な機器
の入力端末としては、使えないという問題点があった。

【０００５】例えば、医療用の機器の操作スイッチなど
の場合、非接触で該スイッチをＯＮ、ＯＦＦできること
が望ましい場合が多い。近年、各種のウイルスの院内感
染が問題となってきているのは、周知の通りで、手で直
接スイッチ（キー）に触れることが望ましくない用途に
は、従来のタッチパネルは、使えないという問題点があ
った。

【０００６】本発明は、従来のタッチパネルの有するこ
のような問題点に鑑みて成されたものであり、その目的
とするところは、ディスプレイの画面に表示されたスイ
ッチの種類（キー）を示す画像を空中に伝送（写像）
し、空中に伝送された該画面（画像）を視て、スイッチ
のキーを非接触で選択することができ、ディスプレイの
画面が汚れず、かつ機器のオペレータの指も汚れない、
すなわち衛生上有利なタッチレスパネルスイッチを提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるタッチレ
スパネルスイッチは、ディスプレイ、複数個の屈折率分
布型レンズを配列してなる部材及び非接触で物体を検出
する物体検出手段からなるもので、次のようなものであ
る。

【０００８】屈折率分布型ロッドレンズは、光ファイバ
製の円柱状のレンズで、物体を所定の位置へ像として伝
送する（結像させる）機能を持つ。この屈折率分布型ロ
ッドレンズ（以後、屈折率分布型レンズと称する）の所
定の長さのものを、それらの両端面がそれぞれ一つの平
面をなすように、マトリックス状に配列してなる部材
（以後、この部材を屈折率分布型レンズ素子と称する）
をディスプレイの上方の所定の位置に設ける。

【０００９】すなわち、前記ディスプレイと前記屈折率
分布型レンズ素子とは、次のような位置関係になるよう
に設置する。物体面が、前記ディスプレイの画面となる
ように、つまり、前記屈折率分布型レンズ素子が、前記
ディスプレイの画面を所定の位置に像面として結像（写
像）させることができるように、前記ディスプレイと前
記屈折率分布型レンズ素子とを、それぞれ設置する。

【００１０】物体検出手段は、非接触で物体の有無を検
出する装置であって、前記像面または該像面付近の平面
をいくつかの領域に分割した場合、各々の領域に侵入し
てくる個々の物体（例えば、オペレータの指など）を検
出することができるように所定の位置に設ける。

【００１１】

【作用】屈折率分布型レンズ素子は、物点（物体面）を
像点（像面）に伝送する（結像させる）機能を有する光
学素子である。

【００１２】本発明に係わるタッチレスパネルスイッチ
は、ディスプレイの画面が物体面に位置するように、デ
ィスプレイ及び屈折率分布型レンス素子が、設置されて
いるので、ディスプレイの画面に何らかの画像を表示す
ると、該画像は、像面へ伝送される。

【００１３】今、当業者が所望するスイッチの種類（キ
ー）を示す画像をディスプレイの画面に表示したとする
と、スイッチのキーを示す画像は、像面に伝送される。
つまり、スイッチのキーを示す画像は、空中（すなわち
像面）に浮かんで見える。

【００１４】像面を所定の各領域、すなわちスイッチの
キーを示す画像ごとに分け、その各領域（すなわち、キ
ー）ごとに、侵入してきた物体を検出するように、物体
検出手段を配置しておくことができるので、機器のオペ
レータが空中に浮かんだあるスイッチのキーを示す画像
に触れようと、該スイッチのキーの画像が浮かんでいる
領域に指を侵入させると、物体検出手段は、該指を検出
する。

【００１５】従って、物体検出手段が像面または該像面
付近の所定の領域の物体を検出することにより、ディス
プレイの画面に表示したスイッチの選択を行わせること
ができる。

【００１６】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１において、ディスプレイ１には、当業者が所望する種
類及びサイズの電子ディスプレイを使用することができ
る。

【００１７】屈折率分布型レンズ素子２は、屈折率分布
型レンズ、すなわち屈折率分布型光ファイバの素線を所
定の長さに切って、それらの屈折率分布型光ファイバの
両端面がそれぞれ同一平面を成すように、マトリックス
状に並べたプレート状の部材である。

【００１８】この屈折率分布型レンズ素子２は、所定の
位置にある物体を所定の位置に正立等倍の像として結像
させる光学素子である。屈折率分布型レンズ素子２は、
本実施例では、図１の如く、屈折率分布型レンズ素子保
持部材６で所定の位置に固定しているが、屈折率分布型
レンズ素子２を保持（設置）する部材の材料、構造、形
状等は、当業者が任意に設計して差し支えない。

【００１９】本発明に係わるタッチレスパネルスイッチ
において、屈折率分布型レンズ素子２を設ける位置は、
ディスプレイ１の画面４が、屈折率分布型レンズ素子２
によって写像される物体面になる位置である。

【００２０】要するに、ディスプレイ１の画面４（物
体）が屈折率分布型レンズ素子２によって像となったと
きに、該像のピントが合う位置に、屈折率分布型レンズ
素子２を設けるということである。

【００２１】なお、図１において、物体検出手段３は、
物体検出手段保持部材７上に設置されているわけである
が、本発明に係わるタッチレスパネルスイッチの構成が
分かりやすいように、１本の物体検出手段保持部材７を
取り外した状態で図示している。

【００２２】物体検出手段３としては、非接触で物体を
検出する各種のセンサ、例えば光センサ、超音波センサ
などが使用できる（センサの実際の形状、配線等は、図
示していない）。

【００２３】これらのセンサ、すなわち物体検出手段３
の物体検出範囲に屈折率分布型レンズ素子２による像面
５（二点鎖線で図示）または該像面付近の平面が含まれ
るように、物体検出手段３は、設置されている。

【００２４】物体検出手段３の検出領域をどのように設
計するかは、当業者がタッチレスパネルスイッチを適用
する機器の使用状況に応じて任意に決めればよい。

【００２５】図２は、物体検出手段３の一実施例を示す
もので、物体検出手段３として、光センサを用いた例を
示している。

【００２６】物体検出手段３として、光センサを用いた
場合、透過型または反射型のどちらの方式を採用しても
差し支えない。光センサには、例えば、発光素子として
発光ダイオードまたは半導体レーザ等を、受光素子とし
てフォトトランジスタアレイまたは光電管等を使用する
ことができる。

【００２７】図２において、発光素子列（８ａ、８ｂ）
及び受光素子列（９ａ、９ｂ）のそれぞれの検出領域が
像面５よりもやや下方の平面を含むように、二組の発光
素子列（７ａ、７ｂ）及び受光素子列（８ａ、８ｂ）対
向させて設けている。

【００２８】これは、像面５のキーの画像に指で触れよ
うとして、該キーの画像を少し押し込んだときにスイッ
チが入るようにとの配慮からである。しかしながら、物
体検出手段３の検出領域をどのように設定するかは、当
業者の設計上の選択事項なので、自由である。

【００２９】発光素子列（８ａ、８ｂ）から受光素子列
（９ａ、９ｂ）へは、光が入射しており、オペレータの
指などの物体が光を遮ると、侵入した物体の座標上の位
置が分かる。要するに、通常のタッチパネルで使用され
ているマトリックス式のスイッチ機構を、本発明に係わ
るタッチレスパネルスイッチにおいても、物体検出手段
３に光センサまたは超音波センサ等を用いることによ
り、空中で適用することが当業者の所望により容易に実
現することができる。

【００３０】

【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、以下に記載されるような効果を奏する。デ
ィスプレイ１の画面４にスイッチのキーを意味する画像
を表示すると、屈折率分布型レンズ素子２は、該スイッ
チのキーを意味する画像を所定の位置の像面５へ伝送す
る（結像させる）ので、ディスプレイ１の画面４に表示
されたスイッチのキーを示す画像は、空中に浮かんだ位
置（つまり像面）に表示される。

【００３１】本発明に係わるタッチレスパネルスイッチ
を入出力端末として搭載した機器のオペレータが空中に
浮かんだスイッチのキーを意味する画像を視て、あるス
イッチのキーを選択するべく、該キーの画像に例えば指
で触れようとすると、物体検出手段３は、オペレータの
指が、該キーが表示されている領域に侵入したことを検
出するので、ディスプレイ１の画面４に全く触ること無
く、非接触でスイッチの開閉を行うことができる。

【００３２】このように、本発明に係わるタッチレスパ
ネルスイッチは、ディスプレイ１の画面４に表示された
スイッチのキーを非接触で選択することができるので、
ディスプレイ１の画面４が汚れず、かつ機器のオペレー
タの指も汚れない、すなわち衛生上有利な多機能スイッ
チ（入出力端末）を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】タッチレスパネルスイッチの実施例を示す斜視
図

【図２】物体検出手段の実施例を示す斜視図

【符号の説明】

１ ディスプレイ ２ 屈折率分布型レンズ素子 ３ 物体検出手段 ４ 画面（物体面） ５ 像面 ６ 屈折率分布型レンズ素子保持部材 ７ 物体検出手段保持部材 ８ａ、８ｂ 発光素子列 ９ａ、９ｂ 受光素子列

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の位置にある物体を所定の位置へ伝
   送し像を形成させる機能を持つ所定の長さの複数個の屈
   折率分布型ロッドレンズを、前記複数個の屈折率分布型
   ロッドレンズの両端面がそれぞれ一つの平面をなすよう
   に、マトリックス状に配列してなる部材と、ディスプレ
   イとを、前記ディスプレイの画面が物体面に位置するよ
   うに、それぞれ配置するとともに、前記複数個の屈折率
   分布型ロッドレンズを配列してなる前記部材が前記物体
   面を伝送することにより形成された像面の所定の領域及
   び該像面付近の所定の領域に侵入してくる個々の物体
   を、それぞれ非接触で検出する物体検出手段を設けたこ
   とを特徴とするタッチレスパネルスイッチ。