(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に開口部を有する筐体と、
前記筐体の前記開口部と逆側の底部に配置された第１の面光源と、
前記筐体の側部において前記第１の面光源の発光面と直交する位置にその発光面が配設された第２の面光源と、
前記第１，第２の面光源の各発光面の近傍にそれぞれ配設された透光性の第１，第２の画像プレートと、
前記第１の面光源から射出して前記第１の画像プレートを通った光を透過させるとともに、前記第２の面光源から射出して前記第２の画像プレートを通った光を反射させるハーフミラーと、
前記筐体の前記開口部と前記ハーフミラーとの間に配置され、前記ハーフミラーからの透過光または反射光が照射されるとともに、前記第１，第２の画像プレートにそれぞれ描かれた第１，第２の画像情報を、前記筐体の前記開口部の近傍位置にそれぞれ正立実像として結像させるためのレンズユニットと、
前記第１，第２の面光源のオン状態を切り換えるための切換手段と、
を備えた切換表示装置。
【請求項２】
前記第１，第２の画像情報が、前記筐体の前記開口部の近傍において高低差のある異なった位置に結像するようになっている、
ことを特徴とする請求項１記載の切換表示装置。
【請求項３】
一端に開口部を有する筐体と、
前記筐体の前記開口部と逆側の底部に配置された第１の面光源と、
前記筐体の側部において前記第１の面光源の発光面と直交する位置にその発光面が配設された第２の面光源と、
前記第１，第２の面光源の各発光面の近傍にそれぞれ配設された透光性の第１，第２の画像プレートと、
前記第１の面光源から射出して前記第１の画像プレートを通った光を透過させるとともに、前記第２の面光源から射出して前記第２の画像プレートを通った光を反射させるハーフミラーと、
前記筐体の前記開口部と前記ハーフミラーとの間に配置され、前記ハーフミラーからの透過光または反射光が照射されるとともに、前記第１，第２の画像プレートにそれぞれ描かれた第１，第２の画像情報を、前記筐体の前記開口部の近傍位置にそれぞれ正立実像として結像させるためのレンズユニットと、
前記筐体の前記開口部に配設された光電スイッチと、
前記光電スイッチが操作者の手指を検出することにより発せられる検出信号に基づいて前記第１，第２の面光源のオン状態を切り換えるための切換手段と、
を備えたバーチャルスイッチ。
【請求項４】
一端に開口部を有する筐体と、
前記筐体の前記開口部と逆側の底部に配置された第１の面光源と、
前記筐体の側部において前記第１の面光源の発光面と直交する位置にその発光面が配設された第２の面光源と、
前記第１，第２の面光源の各発光面の近傍にそれぞれ配設された透光性の第１，第２の画像プレートと、
前記第１の面光源から射出して前記第１の画像プレートを通った光を透過させるとともに、前記第２の面光源から射出して前記第２の画像プレートを通った光を反射させるハーフミラーと、
前記筐体の前記開口部と前記ハーフミラーとの間に配置され、前記ハーフミラーからの透過光または反射光が照射されるとともに、前記第１，第２の画像プレートにそれぞれ描かれた第１，第２の画像情報を、前記筐体の前記開口部の近傍位置にそれぞれ正立実像として結像させるためのレンズユニットと、
前記筐体の前記開口部に配設され、前記レンズユニットによる映像がその内部に結像される透光性の押しボタンと、
前記押しボタンの作動を検出して検出信号を出力するスイッチ部と、
前記スイッチ部の検出信号に基づいて前記第１，第２の面光源のオン状態を切り換えるための切換手段と、
を備えたバーチャルスイッチ。
【請求項５】
前記第１，第２の画像情報が、前記筐体の前記開口部の近傍において高低差のある異なった位置に結像するようになっている、
ことを特徴とする請求項３または４記載のバーチャルスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光性の画像プレートに描かれた少なくとも二種類の画像情報をそれぞれ正立実像として結像させて映像表示を行うとともに各映像を切換表示することが可能な切換表示装置およびバーチャルスイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
透光性の画像プレートに描かれた文字や図形等の画像情報を該画像プレートから離れた位置に正立実像として映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が本件出願人により開発されている。
【０００３】
バーチャルスイッチとは、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。
【０００４】
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４３が配置されている。
【０００５】
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プレート（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。
【０００６】
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とから構成される透過型光電スイッチ４６が設けられている。また光電スイッチ４６は、面光源４３をＯＮ／ＯＦＦするための駆動回路（図示せず）に電気的に接続されている。
【０００７】
このような構成になるバーチャルスイッチにおいては、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。
【０００８】
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に指を接近させると、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、面光源４３がＯＦＦになる。
【０００９】
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、面光源４３がＯＮとなって、再び正立実像Ａが表示されることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成では、記銘板４４に描かれた画像情報は一定の固定情報であってしかも一種類であるため、一種類の画像情報しか映像表示することができない。すなわち、この場合には、英文字「ＯＮ」しか表示することができない。したがって、英文字「ＯＮ」の他に英文字「ＯＦＦ」をも表示させようとすれば、英文字「ＯＦＦ」を表示させるためのバーチャルスイッチが別個必要になる。しかしながら、これではコスト高になるとともに、取付面積も２倍となる。
【００１１】
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、二種類以上の画像情報を表示でき、しかも、構造を簡略化でき、コストを大幅に削減できる切換表示装置およびバーチャルスイッチを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る切換表示装置は、一端に開口部を有する筐体と、前記筐体の前記開口部と逆側の底部に配置された第１の面光源と、前記筐体の側部において前記第１の面光源の発光面と直交する位置にその発光面が配設された第２の面光源と、前記第１，第２の面光源の各発光面の近傍にそれぞれ配設された透光性の第１，第２の画像プレートと、前記第１の面光源から射出して前記第１の画像プレートを通った光を透過させるとともに、前記第２の面光源から射出して前記第２の画像プレートを通った光を反射させるハーフミラーと、前記筐体の前記開口部と前記ハーフミラーとの間に配置され、前記ハーフミラーからの透過光または反射光が照射されるとともに、前記第１，第２の画像プレートにそれぞれ描かれた第１，第２の画像情報を、前記筐体の前記開口部の近傍位置にそれぞれ正立実像として結像させるためのレンズユニットと、前記第１，第２の面光源のオン状態を切り換えるための切換手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
請求項２の発明に係る切換表示装置は、請求項１において、前記第１，第２の画像情報が、前記筐体の前記開口部の近傍において高低差のある異なった位置に結像するようになっていることを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明に係るバーチャルスイッチは、一端に開口部を有する筐体と、前記筐体の前記開口部と逆側の底部に配置された第１の面光源と、前記筐体の側部において前記第１の面光源の発光面と直交する位置にその発光面が配設された第２の面光源と、前記第１，第２の面光源の各発光面の近傍にそれぞれ配設された透光性の第１，第２の画像プレートと、前記第１の面光源から射出して前記第１の画像プレートを通った光を透過させるとともに、前記第２の面光源から射出して前記第２の画像プレートを通った光を反射させるハーフミラーと、前記筐体の前記開口部と前記ハーフミラーとの間に配置され、前記ハーフミラーからの透過光または反射光が照射されるとともに、前記第１，第２の画像プレートにそれぞれ描かれた第１，第２の画像情報を、前記筐体の前記開口部の近傍位置にそれぞれ正立実像として結像させるためのレンズユニットと、前記筐体の前記開口部に配設された光電スイッチと、前記光電スイッチが操作者の手指を検出することにより発せられる検出信号に基づいて前記第１，第２の面光源のオン状態を切り換えるための切換手段とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
請求項４の発明に係るバーチャルスイッチは、一端に開口部を有する筐体と、前記筐体の前記開口部と逆側の底部に配置された第１の面光源と、前記筐体の側部において前記第１の面光源の発光面と直交する位置にその発光面が配設された第２の面光源と、前記第１，第２の面光源の各発光面の近傍にそれぞれ配設された透光性の第１，第２の画像プレートと、前記第１の面光源から射出して前記第１の画像プレートを通った光を透過させるとともに、前記第２の面光源から射出して前記第２の画像プレートを通った光を反射させるハーフミラーと、前記筐体の前記開口部と前記ハーフミラーとの間に配置され、前記ハーフミラーからの透過光または反射光が照射されるとともに、前記第１，第２の画像プレートにそれぞれ描かれた第１，第２の画像情報を、前記筐体の前記開口部の近傍位置にそれぞれ正立実像として結像させるためのレンズユニットと、前記筐体の前記開口部に配設され、前記レンズユニットによる映像がその内部に結像される透光性の押しボタンと、前記押しボタンの作動を検出して検出信号を出力するスイッチ部と、前記スイッチ部の検出信号に基づいて前記第１，第２の面光源のオン状態を切り換えるための切換手段とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
請求項５の発明に係るバーチャルスイッチは、請求項３または４において、前記第１，第２の画像情報が、前記筐体の前記開口部の近傍において高低差のある異なった位置に結像するようになっていることを特徴としている。
【００１７】
請求項１の発明によれば、操作者が切換手段を操作して第１の面光源の方をオンさせた場合には、第１の面光源から射出された光は、第１の画像プレートを通ってハーフミラーを透過した後、レンズユニットに照射される。そして、レンズユニットにより、第１の画像プレートの第１の画像情報が筐体の開口部の近傍位置に正立実像の映像として結像される。
【００１８】
次に、操作者が切換手段を操作して第２の面光源の方をオンさせた場合には、第２の面光源から射出された光は、第２の画像プレートを通ってハーフミラーで反射した後、レンズユニットに照射される。そして、レンズユニットにより、第２の画像プレートの第２の画像情報が筐体の開口部の近傍位置に正立実像の映像として結像される。
【００１９】
このようにして、二種類の画像情報を表示することができる。
しかも、この場合には、安価で単純な構成の画像プレートが用いられるとともに、第１，第２の面光源およびこれらにそれぞれ対応する第１，第２の画像プレートが一つの筐体内にコンパクトに収納されるので、構造を簡略化でき、コストを削減することができる。
【００２０】
なお、二種類の画像情報は、ＣＲＴやＬＣＤによって表示することも可能ではあるが、この場合には、ＣＲＴやＬＣＤ自体が高価であり、またこれらを用いる場合には必ずＣＰＵが必要となることから、コストが大幅に増加することになる。
【００２１】
また、画像プレートを交換可能に設けることにより、画像プレートの交換のみで、本切換表示装置を種々のアプリケーションに適用することができるようになる。
【００２２】
さらに、第１，第２の面光源および第１，第２の画像プレートの組み合わせをもう一組筐体内に設けることにより、四種類の画像情報を表示することが可能になり、このようにして、二種類以上の画像情報を表示することができるようになる。
【００２３】
請求項２の発明では、レンズユニットの軸上色収差を積極的に利用することにより、第１，第２の画像情報が筐体の開口部近傍において高低差のある異なった位置に結像するようになっているので、操作者は、表示される映像の色や形態の違いのみならず、その結像位置の違いによって、表示状態の確認を行えるようになる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、第１の面光源の方がオン状態のときには、請求項１の発明の場合と同様に、レンズユニットにより、第１の画像プレートの第１の画像情報が筐体の開口部の近傍位置に正立実像の映像として結像される。
【００２５】
この状態から、操作者が筐体の開口部近傍に結像された第１の画像情報の映像に指を接近させると、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、切換手段が第１の面光源をオフにするとともに、第２の面光源をオンにする。
【００２６】
第２の面光源がオン状態のときには、請求項１の発明の場合と同様に、レンズユニットにより、第２の画像プレートの第２の画像情報が筐体の開口部の近傍位置に正立実像の映像として結像される。
【００２７】
この状態から、操作者が筐体の開口部近傍に結像された第２の画像情報の映像に指を接近させると、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、切換手段が第２の面光源をオフにするとともに、第１の面光源をオンにする。
以下、同様にして、第１，第２の面光源のオン状態が切換手段により切り換えられる。
【００２８】
このようにして、二種類の画像情報を映像表示することができるバーチャルスイッチを実現できる。しかも、請求項１の発明の場合と同様に、安価で単純な構成の画像プレートが用いられるとともに、第１，第２の面光源および第１，第２の画像プレートが一つの筐体内にコンパクトに収納されるので、構造を簡略化でき、コストを大幅に削減することができる。
【００２９】
また、この場合においても、第１，第２の面光源および第１，第２の画像プレートの組み合わせを筐体内にもう一組設けることにより、四種類の画像情報を表示することができる。さらに、この場合においても、画像プレートを交換可能に設けることにより、画像プレートの交換のみで、本バーチャルスイッチを種々のアプリケーションに適用することができるようになる。
【００３０】
請求項４の発明では、第１の面光源の方がオン状態のときには、レンズユニットにより、第１の画像プレートの第１の画像情報が筐体の開口部において透光性押しボタンの内部に正立実像の映像として結像される。
【００３１】
この状態から、操作者が押しボタンを押すと、押しボタンの作動がスイッチ部により検出され、該スイッチ部が検出信号を出力する。そして、スイッチ部の検出信号を受けて、切換手段が第１の面光源をオフにするとともに、第２の面光源をオンにする。
【００３２】
第２の面光源がオン状態のときには、レンズユニットにより、第２の画像プレートの第２の画像情報が筐体の開口部において押しボタンの内部に正立実像の映像として結像される。
【００３３】
この状態から、操作者が押しボタンを押すと、押しボタンの作動がスイッチ部により検出され、該スイッチ部からの検出信号を受けて、切換手段が第２の面光源をオフにするとともに、第１の面光源をオンにする。
以下、同様にして、第１，第２の面光源のオン状態が切換手段により切り換えられる。
【００３４】
このようにして、二種類の画像情報を表示することができる。しかも、この場合においても、安価で単純な構成の画像プレートが用いられるとともに、第１，第２の面光源および第１，第２の画像プレートが一つの筐体内にコンパクトに収納されるので、構造を簡略化でき、コストを大幅に削減することができる。
【００３５】
また、請求項３の発明の場合と同様に、四種類の画像情報を表示することが可能であり、さらに、画像プレートを交換可能に設けることにより、本バーチャルスイッチを種々のアプリケーションに適用することができる。
【００３６】
なお、この請求項４の発明の場合には、操作者が直接指を触れる押しボタンが設けられるため、狭義のバーチャルスイッチではないが、押しボタンを操作する際には、操作者が透光性の押しボタンの内部に結像された映像に指を接近させる感覚でボタン操作を行うことになるため、請求項４の発明は広義のバーチャルスイッチに含めることができるものである。
【００３７】
請求項５の発明では、レンズユニットの軸上色収差を積極的に利用することにより、第１，第２の画像情報が筐体の開口部近傍において高低差のある異なった位置に結像するようになっているので、操作者は、表示される映像の色や形態の違いのみならず、その結像位置の違いによって、スイッチのオン／オフ状態の確認を行えるようになる。
【００３８】
【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は、本発明の第１の実施態様による切換表示装置の縦断面概略構成図である。同図に示すように、切換表示装置１は、上方に開口する筒状の筐体２を有している。筐体２の底部２ａ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。
【００３９】
面光源３の発光面３ａの上方近傍には、文字や図形等の画像情報が描かれた透光性画像プレート（記銘板）４が配置されている。面光源３と記銘板４との間隔は、面光源３の光源色に応じて適宜決定される。
【００４０】
筐体２の側部２ｂの底部２ａ寄りには、同様にＬＥＤやＥＬ等から構成される面光源５が配置されている。面光源５の発光面５ａは、面光源３の発光面３ａと直交している。
【００４１】
面光源５の発光面５ａの側方近傍には、記銘板４に描かれた画像情報とは異なる画像情報が描かれた透光性画像プレート（記銘板）６が配置されている。面光源５と記銘板６との間隔も、同様に面光源５の光源色に応じて適宜決定される。
【００４２】
記銘板４の上方（すなわち記銘板６の側方）には、面光源３から射出して記銘板４を通った光Ｌ１を透過させるとともに、面光源５から射出して記銘板６を通った光Ｌ２を反射させるハーフミラー７が配設されている。
【００４３】
ハーフミラー７の上方には、ハーフミラー７からの透過光または反射光が照射されるとともに、記銘板４，６に描かれた各画像情報を筐体２の上部開口部分よりも若干上方のＳの位置にそれぞれ正立実像の映像Ａ，Ｂとして結像させるためのレンズユニット８が設けられている。
【００４４】
レンズユニット８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８として、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。
【００４５】
なお、図示していないが、本切換表示装置１の外部には、各面光源３，５のＯＮ／ＯＦＦ状態を操作者が外部から切り換えるための切換ユニットが設けられている。
【００４６】
次に、本実施態様の作用効果について説明する。
まず、操作者が切換ユニットを操作して面光源３の方をＯＮにした場合には、面光源３から射出され記銘板４を通った光Ｌ１は、ハーフミラー７を透過した後、レンズユニット８に照射される。そして、レンズユニット８により、記銘板３上の画像情報が筐体２の開口部上方のＳの位置に正立実像の映像Ａ（たとえば英文字「ＯＮ」）として結像される。
【００４７】
次に、操作者が切換ユニットを操作して面光源５の方をＯＮにした場合には、面光源５から射出され記銘板６を通った光Ｌ２は、ハーフミラー７で反射した後、レンズユニット８に照射される。そして、レンズユニット８により、記銘板６上の画像情報が筐体２の開口部上方のＳの位置に正立実像の映像Ｂ（たとえば英文字「ＯＦＦ」）として結像される。
【００４８】
このようにして、二種類の画像情報が表示される。しかも、この場合には、安価で単純な構成の記銘板４，６が用いられるとともに、面光源３，５および記銘板４，６が一つの筐体２内にコンパクトに収納されるので、構造を簡略化でき、コストを削減できる。
【００４９】
とくにＣＲＴやＬＣＤと比較した場合には、ＣＲＴやＬＣＤ自体が高価であり、またこれらを用いる場合には必ずＣＰＵが必要となることから、コストを大幅に削減することが可能になる。
【００５０】
また、記銘板４，６の双方もしくはいずれか一方を筐体２に対して差し換え可能に設けるようにすれば、記銘板４，６の交換のみで、本切換表示装置１を種々のアプリケーションに適用できるようになる。
【００５１】
〔第２の実施態様〕
図２は本発明の第２の実施態様によるバーチャルスイッチの縦断面概略構成図であり、図３はその駆動系の概略ブロック図である。なお、図２中、図１と同一符号は同一または相当部分を示している。
【００５２】
この第２の実施態様が前記第１の実施態様と異なるのは、筐体２の側部２ｂが上方に延長されるとともに、この側部２ｂの延長部分に透過型光電スイッチ９が設けられている点である。
【００５３】
光電スイッチ９は、赤外線等の光を射出する投光部９ａと、これに対向配置され、投光部９ａから射出された光を受光する受光部９ｂとから構成されている。光電スイッチ９の投光回路および受光回路は、後述するように、バーチャルスイッチ１′の駆動系に組み込まれており、これにより、筐体２の上部開口内にたとえば指を入れて、投光部９ａから射出した光を遮断すると、面光源３または５のいずれか一方がＯＮするように、それぞれ切り換え可能になっている。
【００５４】
次に、バーチャルスイッチ１′の駆動系について図３を用いて説明する。
同図において、クロック信号を出力するタイミング発生回路１０が設けられている。光電スイッチ９の投光部９ａを含む投光回路１１および受光部９ｂを含む受光回路１２には、タイミング発生回路１０から出力されたクロック信号がそれぞれ入力される。また投光回路１１の投光部９ａからは常時光が射出されており、該射出光は受光回路１２の受光部９ｂにより受光されている。
【００５５】
受光回路１２の出力側には、入力判定回路１３が接続されている。この入力判定回路１３は、投光回路１１からの射出光が受光回路１２に受光されていないかどうかを判定するためのものである。投光回路１１からの射出光が操作者の指により遮断された結果、該射出光が受光回路１２により受光されなければ、入力判定回路１３は判定出力であるトリガ信号Ｄを出力する。
【００５６】
入力判定回路１３の出力側には、切換手段としてのフリップフロップ回路１４が接続されている。フリップフロップ回路１４には、同様にタイミング発生回路１０からのクロック信号ＣＬＫが入力される。
【００５７】
フリップフロップ回路１４の信号Ｑ出力側には、バッファ回路１５および表示Ａ駆動回路１６が接続されている。バッファ回路１５からは、映像Ａに関係する出力Ａがスイッチ出力として出力される。映像Ａとしてたとえば英文字「ＳＴＡＲＴ」が表示されるようにした場合には、出力Ａはスタート信号として、バーチャルスイッチ１′が接続された機器の入力回路に入力される。また表示Ａ駆動回路１６は、映像Ａを表示させるための回路であって、面光源３をＯＮにする回路である。
【００５８】
また、フリップフロップ回路１４の信号Ｑ′（信号Ｑの反転信号）出力側には、バッファ回路１７および表示Ｂ駆動回路１８が接続されている。バッファ回路１７からは、映像Ｂに関係する出力Ｂがスイッチ出力として出力される。映像Ｂとしてたとえば英文字「ＳＴＯＰ」が表示されるようにした場合には、出力Ｂは停止信号として、バーチャルスイッチ１′が接続された機器の入力回路に入力される。また表示Ｂ駆動回路１８は、映像Ｂを表示させるための回路であって、面光源５をＯＮにする回路である。
【００５９】
次に、本実施態様の作用効果について説明する。
まず、面光源３がＯＮ状態で面光源５がＯＦＦ状態のときには、面光源３から射出され記銘板４を通った光Ｌ１は、ハーフミラー７を透過した後、レンズユニット８に照射される。そして、レンズユニット８により、記銘板４上の画像情報が筐体２の開口部内のＳの位置に正立実像の映像Ａ（たとえば英文字「ＳＴＡＲＴ」）として結像される。
【００６０】
なお、このとき、フリップフロップ回路１４からは、ＯＮ信号である信号Ｑおよびその反転信号であるＯＦＦ信号の信号Ｑ′が出力されており、信号Ｑはバッファ回路１５および表示Ａ駆動回路１６に入力され、信号Ｑ′はバッファ回路１７および表示Ｂ駆動回路１８に入力されている。
【００６１】
信号Ｑが入力されたバッファ回路１５からは、スイッチ出力として出力Ａが出力される。この出力Ａは、バーチャルスイッチ１′が接続された機器の入力回路にスタート信号として入力され、これにより、該機器が駆動状態におかれる。表示Ａ駆動回路１６は、信号Ｑの入力により作動しており、これにより面光源３がＯＮ状態におかれている。
【００６２】
一方、信号Ｑ′が入力されたバッファ回路１７からはスイッチ出力は出力されず、また表示Ｂ駆動回路１８は、信号Ｑ′の入力により作動を停止しており、これにより面光源５がＯＦＦ状態におかれている。
【００６３】
次に、操作者が筐体２の上部開口内に指を入れて映像Ａに指を接近させると、光電スイッチ９の投光部９ａから射出された光が指により遮断される。これにより、入力判定回路１３がトリガ信号Ｄを出力する。
【００６４】
入力判定回路１３から出力されたトリガ信号Ｄは、フリップフロップ回路１４に入力される。すると、フリップフロップ回路１４は、ＯＦＦ信号である信号Ｑおよびその反転信号であるＯＮ信号の信号Ｑ′を出力する。
【００６５】
信号Ｑが入力されたバッファ回路１５からはスイッチ出力は出力されず、また表示Ａ駆動回路１６は、信号Ｑの入力により作動を停止し、これにより面光源３がＯＦＦ状態にされる。
【００６６】
一方、信号Ｑ′が入力されたバッファ回路１７からは、スイッチ出力として出力Ｂが出力される。この出力Ｂは、バーチャルスイッチ１′が接続された機器の入力回路に停止信号として入力され、これにより、該機器が停止状態におかれる。また表示Ｂ駆動回路１８は、信号Ｑ′の入力により作動し、これにより面光源５がＯＮ状態にされる。
【００６７】
このように、面光源５がＯＮ状態で面光源３がＯＦＦ状態のときには、面光源５から射出され記銘板６を通った光Ｌ２は、ハーフミラー７で反射した後、レンズユニット８に照射される。そして、レンズユニット８により、記銘板６上の画像情報が筐体２の開口部内のＳの位置に正立実像の映像Ｂ（たとえば英文字「ＳＴＯＰ」）として結像される。
【００６８】
この状態から、操作者が筐体２の上部開口内に指を入れて映像Ｂに指を接近させると、光電スイッチ９の投光部９ａから射出された光が遮断され、入力判定回路１３が再びトリガ信号Ｄを出力する。
【００６９】
トリガ信号Ｄは、フリップフロップ回路１４に入力されて、フリップフロップ回路１４がＯＮ信号である信号Ｑおよびその反転信号であるＯＦＦ信号の信号Ｑ′を出力する。これにより、面光源５が再びＯＦＦ状態にされるとともに、面光源３がＯＮ状態にされる。
【００７０】
以下、同様にして、操作者が筐体２の上部開口内に指を入れて、映像ＡまたはＢに指を接近させる度に、面光源３，５のＯＮ状態が交互に切り換えられ、面光源３がＯＮ状態のときには記銘板４の画像情報が、また面光源５がＯＮ状態のときには記銘板６の画像情報がそれぞれ映像表示されることになる。
【００７１】
このようにして、二種類の画像情報を表示することができるバーチャルスイッチを実現できる。しかも、この場合においても、前記第１の実施態様と同様に、安価で単純な構成の記銘板４，６が用いられるとともに、面光源３，５および記銘板４，６が一つの筐体２内にコンパクトに収納されるので、構造を簡略化でき、コストを大幅に削減できる。
【００７２】
また、前記第１の実施態様の場合と同様に、記銘板４，６の双方もしくはいずれか一方を筐体２に対して差し換え可能に設けるようにすれば、記銘板４，６の交換のみで、本バーチャルスイッチ１′を種々のアプリケーションに適用できるようになる。
【００７３】
〔第３の実施態様〕
前記第２の実施態様では、二種類の画像情報を映像表示することができるいわゆる二画面表示のバーチャルスイッチを例にとって説明したが、本発明は、図４に示すような四画面表示のバーチャルスイッチにも同様に適用できるものである。なお、同図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示している。
【００７４】
図４において、筐体２の中心線Ｌc の一方の側（図右側）には、前記第２の実施態様と同様に構成された、面光源３，５および記銘板４，６とハーフミラー７とからなる第１の光学系が配置されており、中心線Ｌc の他方の側（図左側）には、前記第１の光学系と対称に配置された、面光源３′，５′および記銘板４′，６′とハーフミラー７′とからなる第２の光学系が配置されている。なお、これら第１，第２の光学系による結像の仕方は前記実施態様の場合と同様なので、ここでは説明を省略する。
【００７５】
また図５は、このバーチャルスイッチ１′ａを上部開口側からみた平面図であって、この上部開口空間２０の右半分に第１の光学系による映像Ａ，Ｂが表示され、左半分に第２の光学系による映像Ａ′，Ｂ′がそれぞれ表示されることになる。なお、図５において、中央の二点鎖線は説明の便宜上付け加えたものであって、画面の境界を示す仮想線である。
【００７６】
このようにして、Ａ，Ｂ，Ａ′，Ｂ′という四種類の画像情報を映像表示することができるようになり、いわゆる四画面表示が可能になる。
【００７７】
光学系の配置としては、この図４に示すものの他に種々のものが考えられる。たとえば図６の平面図に示すように、各々三角形状のハーフミラー７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを四角錐の側面を構成するように隣接して配置するとともに、各ハーフミラーにそれぞれ対応して、記銘板４ａ，６ａ；４ｂ，６ｂ；４ｃ，６ｃ；４ｄ，６ｄを設けるようにしてもよい。この場合には、八種類の画像情報を映像表示することが可能になる。なお、図６においては、光源を省略して示している。
【００７８】
また図４において、ハーフミラー７，７′を紙面垂直方向に連設（端面同士を隣接）し、各ハーフミラーに対応して記銘板４，６，４′，６′を増やしていけば、映像表示できる画像情報を増やすことができる。
【００７９】
このような種々の光学系の採用により、二種類またはそれ以上の画像情報を表示することができるバーチャルスイッチを実現できる。
【００８０】
また、この第３の実施態様においても、安価で単純な構成の記銘板４，４′，６，６′が用いられるとともに、これらの記銘板および各面光源３，３′，５，５′が一つの筐体２内にコンパクトに収納されているので、構造を簡略化でき、コストを大幅に削減できる。
【００８１】
〔第４の実施態様〕
前記第２および第３の実施態様では、光電スイッチ９として透過型のものを用いた例を示したが、本発明は、反射型光電スイッチを用いたバーチャルスイッチにも同様に適用できる。
【００８２】
図７はこのようなバーチャルスイッチ１′ｂを示しており、同図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示している。図中２５が筐体２内に設けられた反射型光電スイッチであって、この反射型光電スイッチ２５は、赤外線等の光を射出する投光部２５ａと、投光部２５ａから射出された光の反射光を受光する受光部２５ｂとから構成されている。
【００８３】
この第４の実施態様では、筐体２の開口部上方のＳの位置に結像された正立実像の映像ＡまたはＢに操作者が指Ｆを接近させると、光電スイッチ２５の投光部２５ａから射出された光が操作者の指Ｆに反射して、その反射光が受光部２５ｂで受光される。これにより、光電スイッチ２５が作動して、面光源３，５のＯＮ状態の切換えが行われる。
【００８４】
なお、この場合には、映像Ａ，Ｂが筐体２の開口部上方のＳの位置に結像されるようにしたが、筐体２の開口部内に結像されるようにしてもよい。
【００８５】
〔第５の実施態様〕
前記第２ないし第４の実施態様では、映像が結像されている空間領域内に指を接近させることにより映像の切換表示を行う、いわゆる狭義のバーチャルスイッチを例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、図８に示すような押しボタンを備えた広義のバーチャルスイッチにも同様に本発明を適用できる。
【００８６】
図８において、図２と同一符号は同一または相当部分を示しており、この実施態様に示すバーチャルスイッチ１′ｃが前記第２ないし第４の実施態様に示すものと異なるのは、透光性の押しボタン３０が筐体２の上部開口内に設けられている点である。
【００８７】
なお、図示していないが、筐体２の内部には、押しボタン３０の作動を検出して検出信号を出力するマイクロスイッチ（スイッチ部）が設けられている。また、バーチャルスイッチ１′ｃの駆動系には、マイクロスイッチの検出信号に基づいて面光源３，５のＯＮ状態を切り換えるための、前記第２の実施態様におけるフリップフロップ回路１４と同様のフリップフロップ回路（図示せず）が設けられている。
【００８８】
この第５の実施態様においては、面光源３，５がＯＮ状態のときにそれぞれ表示される映像Ａ，Ｂは、透光性押しボタン３０の内部に正立実像の映像として結像される。
【００８９】
したがって、映像Ａ，Ｂが結像された状態から、操作者が押しボタン３０を押し込む際には、操作者は、押しボタン３０の内部または上面に結像された映像Ａ，Ｂに触れる感覚でボタン操作を行うことになる。
【００９０】
映像Ａが表示された状態から、操作者が押しボタン３０を押し込むと、押しボタン３０の作動がマイクロスイッチにより検出され、該マイクロスイッチが検出信号を出力する。このマイクロスイッチからの検出信号を受けて、フリップフロップ回路が面光源５をＯＮ状態にし、面光源３をＯＦＦ状態にする。この結果、押しボタン３０内に結像される映像が映像Ａから映像Ｂに切り換わる。
【００９１】
次に、映像Ｂが結像された状態から、操作者が押しボタン３０を押し込むと、押しボタン３０の作動が同様にマイクロスイッチにより検出され、該マイクロスイッチが検出信号を出力する。このマイクロスイッチからの検出信号を受けて、フリップフロップ回路が面光源３をＯＮ状態にし、面光源５をＯＦＦ状態にする。この結果、押しボタン３０内に結像される映像が映像Ｂから映像Ａに切り換わる。
【００９２】
以下、同様にして、押しボタン３０を押し込む度に、面光源３，５のＯＮ状態が交互に切り換えられ、映像Ａ，Ｂが交互に結像されることになる。
【００９３】
なお、この第５の実施態様では、押しボタン３０の作動をマイクロスイッチにより検出するようにしたが、本発明の適用はこれに限定されず、光電スイッチにより検出するようにしてもよい。
【００９４】
また、押しボタン３０の表面に拡散膜を貼り付けるようにしてもよく、この場合には、映像をより鮮明に表示させることが可能になる。
【００９５】
〔第６の実施態様〕
前記第１ないし第５の実施態様においては、各面光源の光源色および各面光源からハーフミラーまでの距離を適宜設定することにより、各記銘板上の画像情報がいずれも同じ結像位置（筐体２の上部開口部近傍のＳの位置）に結像されるようにした例を示したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【００９６】
図９は、本発明の第６の実施態様によるバーチャルスイッチの縦断面概略構成図である。なお、同図中、図２と同一符号は同一または相当部分を示している。また、このバーチャルスイッチには、図３に示す駆動系と同様の駆動系が電気的に接続されている。
【００９７】
図９に示すバーチャルスイッチ１′ｄでは、レンズユニット８の軸上色収差（レンズの光軸上で光の色の違いすなわち波長の違いにより結像点が異なる現象）を積極的に利用することにより、記銘板４上の画像情報を筐体２の上部開口内のＳ１の位置に結像させ、記銘板６上の画像情報を筐体２の上部開口内のＳ２の位置に結像させるようにしている。ここで、各結像面Ｓ１，Ｓ２間の距離Δは、操作者がその高低差を視認できる距離であればよく、好ましくは１０ｍｍ程度に設定される。
【００９８】
面光源３としては、波長の長いたとえば赤色または橙色の光源が用いられ、面光源５としては、赤色や橙色よりも波長の短いたとえば青色または緑色の光源が用いられる。なお、その他の色光の組合せももちろん可能である。
【００９９】
また、面光源３と記銘板４との間あるいは面光源５と記銘板６との間のいずれか一方に、蛍光体からなる蛍光板を設置するようにしてもよい。たとえば、赤色を発する面光源３と記銘板４との間に蛍光板を設置した場合には、面光源３から発した赤色光が蛍光板に入射すると、蛍光板は赤色光とこれより波長の短いたとえば黄色光を発する。これにより、蛍光板から出た光は、赤色と黄色の合成色である、白色に近い光になる。したがって、この場合には、面光源３側の白色に近い光と面光源５側の青色光または緑色光との組合せになる。
【０１００】
同様に、たとえば、青色を発する面光源５と記銘板６との間に蛍光板を設置した場合には、面光源５から発した青色光が蛍光板に入射すると、蛍光板は青色光とこれより波長の長いたとえば黄色光を発する。これにより、蛍光板から出た光は、青色と黄色の合成色である、白色に近い光になる。したがって、この場合には、面光源３側の赤色光または橙色光と面光源５側の白色に近い光との組合せになる。
【０１０１】
この実施態様においては、まず、面光源３がＯＮ状態で面光源５がＯＦＦ状態のときには、面光源３から射出され記銘板４を通った、たとえば赤色光Ｌ１は、ハーフミラー７を透過した後、レンズユニット８に照射される。そして、レンズユニット８により、記銘板４上の画像情報が筐体２の開口部内のＳ１の位置に正立実像の赤色の映像Ａ（たとえば英文字「ＳＴＡＲＴ」）として結像される。
【０１０２】
この状態から、操作者が筐体２の上部開口内に指を入れて映像Ａに指を接近させると、光電スイッチ９の投光部９ａから射出された光が指により遮断される。すると、前記第２の実施態様で説明したように、駆動系の作動により、面光源３がＯＦＦ状態にされ、面光源５がＯＮ状態にされる。
【０１０３】
このように面光源５がＯＮ状態で面光源３がＯＦＦ状態のときには、面光源５から射出され記銘板６を通った、たとえば青色光Ｌ２は、ハーフミラー７で反射した後、レンズユニット８に照射される。そして、レンズユニット８により、記銘板６上の画像情報が筐体２の開口部内のＳ２の位置に正立実像の青色の映像Ｂ（たとえば英文字「ＳＴＯＰ」）として結像される。
【０１０４】
この状態から、操作者が再び筐体２の上部開口内に指を入れて映像Ｂに指を接近させると、光電スイッチ９の投光部９ａから射出された光が遮断され、面光源３が再びＯＮ状態にされるとともに、面光源５がＯＦＦ状態にされる。
【０１０５】
以下、同様にして、操作者が筐体２の上部開口内に指を入れて、映像ＡまたはＢに指を接近させる度に、面光源３，５のＯＮ状態が交互に切り換えられ、面光源３がＯＮ状態のときには記銘板４上の画像情報が、また面光源５がＯＮ状態のときには記銘板６上の画像情報がそれぞれ映像表示されることになる。
【０１０６】
このようにして、前記第１ないし第５の実施態様の場合と同様に、二種類の画像情報を表示することができる、コンパクトで安価なバーチャルスイッチを実現できる。
【０１０７】
しかも、この場合には、二つの結像面Ｓ１，Ｓ２の間に高低差Δを設けているので、面光源３による赤色の映像Ａが筐体２の開口部内の開口寄りの位置（操作者から見て手前側の浮き上がった位置）に結像し、面光源５による青色の映像Ｂが筐体２の開口部内のやや奥側の位置（操作者から離れた沈んだ位置）に結像することになる。
【０１０８】
このように、二種類の映像の結像位置に高低差が設けられることによって、操作者は押しボタンを操作したのと同様の操作感を得ることができる。
【０１０９】
なお、図９では、光電スイッチ９を結像面Ｓ１の位置に一つだけ設けた例を示したが、同図中、二点鎖線で示すように、結像面Ｓ１のみならず結像面Ｓ２の位置にも投光部９′ａおよび受光部９′ｂからなる光電スイッチ９′を設けるようにしてもよい。このとき、光電スイッチ９は映像Ａが表示されているときにのみ作動可能な状態にしておき、同様に光電スイッチ９′は映像Ｂが表示されているときにのみ作動可能な状態にしておく。
【０１１０】
この場合においては、映像Ａが表示されているときには、操作者が映像Ａに指を接近させると、光電スイッチ９が作動して映像がＡからＢに切り換わり、逆に映像Ｂが結像しているときには、操作者が映像Ｂに指を接近させると、光電スイッチ９′が作動して映像がＢからＡに切り換わることになる。
【０１１１】
また、筐体２の開口部内に設ける光電スイッチとしては、図９に示すような透過型に限らず、前記第４の実施態様に示すような反射型であってもよい。
【０１１２】
さらに、光学系の配置は、図９に示すものには限定されず、前記第３の実施態様に示すような種々の光学系を採用することが可能である。
【０１１３】
また、前記第５の実施態様に示すような押しボタン付のバーチャルスイッチに本実施態様を適用するようにしてもよい。
【０１１４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、二種類以上の画像情報を表示することができるとともに、構造を簡略化でき、コストを大幅に削減することができる切換表示装置およびバーチャルスイッチを実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様による切換表示装置の縦断面概略構成図。
【図２】本発明の第２の実施態様によるバーチャルスイッチの縦断面概略構成図。
【図３】前記バーチャルスイッチ（図２）の駆動系の概略ブロック構成図。
【図４】本発明の第３の実施態様によるバーチャルスイッチの縦断面概略構成図。
【図５】前記バーチャルスイッチ（図４）を上部開口側からみた平面図。
【図６】前記バーチャルスイッチ（図４）において光学系の配置の変形例を示す平面図。
【図７】本発明の第４の実施態様によるバーチャルスイッチの縦断面概略構成図。
【図８】本発明の第５の実施態様による押しボタン付バーチャルスイッチの縦断面概略構成図。
【図９】本発明の第６の実施態様によるバーチャルスイッチの縦断面概略構成図。
【図１０】従来のバーチャルスイッチの縦断面概略構成図であって、本発明の図２に相当する図。
【符号の説明】
１                      切換表示装置
１′，１′ａ，１′ｂ    バーチャルスイッチ
１′ｃ，１′ｄ          バーチャルスイッチ
２                      筐体
２ａ                    底部
２ｂ                    側部
３，３′                （第１の）面光源
３ａ，３′ａ            発光面
４，４′，４ａ          記銘板（第１の画像プレート）
４ｂ，４ｃ，４ｄ        記銘板（第１の画像プレート）
５，５′                （第２の）面光源
５ａ，５′ａ            発光面
６，６′，６ａ          記銘板（第２の画像プレート）
６ｂ，６ｃ，６ｄ        記銘板（第２の画像プレート）
７，７′，７ａ          ハーフミラー
７ｂ，７ｃ，７ｄ        ハーフミラー
８                      レンズユニット
９，９′，２５          光電スイッチ
９ａ，２５ａ，９′ａ    投光部
９ｂ，２５ｂ，９′ｂ    受光部
１８                    フリップフロップ回路（切換手段）
３０                    押しボタン
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２          結像位置
Ａ，Ｂ，Ａ′，Ｂ′      映像
【図１】
0003725945.tif 000002
【図２】
0003725945.tif 000003
【図３】
0003725945.tif 000004
【図４】
0003725945.tif 000005
【図５】
0003725945.tif 000006
【図６】
0003725945.tif 000007
【図７】
0003725945.tif 000008
【図８】
0003725945.tif 000009
【図９】
0003725945.tif 000010
【図１０】
0003725945.tif 000011