(57)【要約】      （修正有）【課題】小型、軽量、且つ安価な触覚提示装置を提供すること。【解決手段】開示の技術の一態様に係る触覚提示装置は、一端部にユーザの皮膚を接触させる複数の触知ピンと、移動された触知ピンをラッチ、又はラッチ解除するラッチ機構と、を備える触覚提示装置であって、触知ピンは、被係合部が形成され、少なくとも一端部が軟磁性材料、又は硬磁性材料で構成され、挿通孔に移動可能に挿通される柱状部材であり、ラッチ機構は、被係合部に係合される係合部が形成された板状部材であって、スリットに、奥行方向に移動可能に挿通される複数の可動板を含み、硬磁性材料を含んで構成された書き込み部材が近づけられることで挿通孔の挿通方向に移動された触知ピンの被係合部に、係合部が係合されることにより、触知ピンをラッチし、複数の可動板が奥行方向に移動され、被係合部と係合部との係合が解除されることにより、触知ピンをラッチ解除する。【選択図】図１
2020201413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部にユーザの皮膚を接触させる複数の触知ピンと、移動された前記触知ピンをラッチ、又はラッチ解除するラッチ機構と、を備える触覚提示装置であって、
複数の挿通孔が幅方向及び奥行方向に配列して形成され、前記奥行方向に配列した前記挿通孔のそれぞれを通過して前記奥行方向に伸延する複数のスリットが、前記幅方向に配列して形成された収容部を備え、
前記触知ピンは、
被係合部が形成され、少なくとも前記一端部が軟磁性材料、又は硬磁性材料で構成され、前記挿通孔に移動可能に挿通される柱状部材であり、
前記ラッチ機構は、
前記被係合部に係合される係合部が形成された板状部材であって、前記スリットに、前記奥行方向に移動可能に挿通される複数の可動板を含み、
硬磁性材料を含んで構成された書き込み部材が近づけられることで前記挿通孔の挿通方向に移動された前記触知ピンの前記被係合部に、前記係合部が係合されることにより、前記触知ピンをラッチし、
前記複数の可動板が前記奥行方向に移動され、前記被係合部と前記係合部との係合が解除されることにより、前記触知ピンをラッチ解除する
触覚提示装置。
【請求項２】
前記係合部は、前記幅方向に付勢力を有する板バネを含む
請求項１に記載の触覚提示装置。
【請求項３】
前記可動板は、前記触知ピンを前記幅方向の両側から挟むように配置されている
請求項１、又は２に記載の触覚提示装置。
【請求項４】
前記触知ピンは、円柱状部材であり、
前記被係合部は、前記触知ピンの側面に円周方向に沿って帯状に形成された凹部である
請求項１乃至３の何れか１項に記載の触覚提示装置。
【請求項５】
前記触覚提示装置に着脱可能に設けられ、前記書き込み部材が前記複数の触知ピンのうちの一部をなぞった操作の軌跡を、視覚可能に表示する書き込み補助部材を備える
請求項１乃至４の何れか１項に記載の触覚提示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚提示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、触覚で知覚可能な点図を印刷する点図プリンタや、ＰＣ（Personal Computer）と連動して図形情報を点図として動的に提示する点図ディスプレイが知られている（非特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、一端部にユーザの皮膚を接触させる複数の触知ピンを、１つのソレノイドを駆動源にして昇降させることで、点図を作成する技術が開示されている（特許文献１参照）。さらに、コンピュータからの出力に応じてバイモルフ型アクチュエータを駆動させることで、触知ピン等の昇降ピンを軸方向に移動させる技術が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−５３０６７号公報
【特許文献２】特許第４２９７３８５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「インデックス点字プリンタＢａｓｉｃ−Ｄ Ｖ５」カタログ，有限会社エクストラ，２０１７年３月２４日
【非特許文献２】「点図ディスプレイ Ｄｏｔ Ｖｉｅｗ ＤＶ−２」カタログ，ケージーエス株式会社，２０１１年９月２０日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の点図プリンタや点図ディスプレイ、或いは特許文献１又は２の技術を用いた触覚提示装置は、大きく、重く、また高価になる場合がある。
【０００７】
開示の技術は、小型、軽量、且つ安価な触覚提示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の技術の一態様に係る触覚提示装置は、一端部にユーザの皮膚を接触させる複数の触知ピンと、移動された前記触知ピンをラッチ、又はラッチ解除するラッチ機構と、を備える触覚提示装置であって、複数の挿通孔が幅方向及び奥行方向に配列して形成され、前記奥行方向に配列した前記挿通孔のそれぞれを通過して前記奥行方向に伸延する複数のスリットが、前記幅方向に配列して形成された収容部を備え、前記触知ピンは、被係合部が形成され、少なくとも前記一端部が軟磁性材料、又は硬磁性材料で構成され、前記挿通孔に移動可能に挿通される柱状部材であり、前記ラッチ機構は、前記被係合部に係合される係合部が形成された板状部材であって、前記スリットに、前記奥行方向に移動可能に挿通される複数の可動板を含み、硬磁性材料を含んで構成された書き込み部材が近づけられることで前記挿通孔の挿通方向に移動された前記触知ピンの前記被係合部に、前記係合部が係合されることにより、前記触知ピンをラッチし、前記複数の可動板が前記奥行方向に移動され、前記被係合部と前記係合部との係合が解除されることにより、前記触知ピンをラッチ解除する。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、小型、軽量、且つ安価な触覚提示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る触覚提示装置の全体構成例を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る触覚提示装置の構成例を示す部分拡大図である。
【図３】実施形態に係る触覚提示装置への書き込み操作例を示す斜視図である。
【図４Ａ】実施形態に係る触覚提示装置のラッチ動作例を示す図であり、（ａ）は触覚提示装置の初期状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の触知ピンの拡大斜視図である。
【図４Ｂ】実施形態に係る触覚提示装置のラッチ動作例を示す図であり、（ａ）は移動された触知ピンを示す図、（ｂ）は（ａ）の触知ピンの拡大斜視図である。
【図４Ｃ】実施形態に係る触覚提示装置のラッチ動作例を示す図であり、（ａ）はラッチされた触知ピンを示す図、（ｂ）は（ａ）の触知ピンの拡大斜視図である。
【図５】実施形態に係る触覚提示装置による触覚提示動作例を示す図である。
【図６】可動板の移動を示す図である。
【図７Ａ】実施形態に係る触覚提示装置のラッチ解除動作例を示す図であり、（ａ）はラッチされた触知ピンを示す図、（ｂ）は（ａ）の触知ピンの拡大斜視図である。
【図７Ｂ】実施形態に係る触覚提示装置のラッチ解除動作例を示す図であり、（ａ）は移動された触知ピンを示す図、（ｂ）は（ａ）の触知ピンの拡大斜視図である。
【図７Ｃ】実施形態に係る触覚提示装置のラッチ解除動作例を示す図であり、（ａ）は初期状態の触知ピンを示す図、（ｂ）は（ａ）の触知ピンの拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、各図面において、矢印で示すＸ方向は、実施形態に係る触覚提示装置の幅方向を示し、同様にＹ方向は奥行方向、Ｚ方向は、後述する挿通孔の挿通方向（高さ方向）を示すものとする。
【００１２】
実施形態では、少なくとも一端部が軟磁性材料で構成され、二次元に配列された複数の触知ピンを用い、当該触知ピンの一端部に近づけられたマグネットペンの作用で選択的に移動された触知ピンを、ラッチ機構によりラッチ（保持）して点図を作成する。そして、当該点図に皮膚を接触させたユーザに対して触覚を提示する。また、移動された触知ピンをラッチ、又はラッチ解除するラッチ機構を、触知ピンを収容する収容部に移動可能に設けられた可動板を含んで構成することで、ラッチ機構を簡略化する。
【００１３】
＜触覚提示装置１の構成＞
まず、実施形態に係る触覚提示装置１の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、触覚提示装置１の全体構成の一例を説明する斜視図である。図１に示すように、触覚提示装置１は、収容部２と、触知ピン３と、ラッチ機構４とを備える。
【００１４】
これらのうち、収容部２は、Ｚ方向を挿通方向とする複数の挿通孔２１が、Ｘ方向及びＹ方向に配列して形成された直方体状の部材である。また、収容部２は、貫通孔アレイ部材２２と、底板２３と、天板２４とを組み合わせて構成されている。
【００１５】
貫通孔アレイ部材２２は、Ｘ方向及びＹ方向に貫通孔が配列して形成された直方体状の部材である。これらの貫通孔のＺ方向に直交する断面は、矩形形状をしている。また、底板２３は、貫通孔アレイ部材２２の負のＺ方向側に、貫通孔を塞ぐようにして設けられた板状部材である。
【００１６】
天板２４は、貫通孔アレイ部材２２の正のＺ方向側に設けられ、貫通孔アレイ部材２２における各貫通孔に１対１で対応して複数の開口部が形成された板状部材である。これらの開口部のＺ方向に直交する断面も、貫通孔アレイ部材２２における貫通孔と同様に、矩形形状をしている。
【００１７】
天板２４における開口部は、Ｚ方向に直交する断面積が貫通孔の断面積より小さくなるように形成されている。貫通孔アレイ部材２２における各貫通孔の負のＺ方向側が底板２３で塞がれ、また、貫通孔アレイ部材２２における各貫通孔の正のＺ方向側に天板２４の各開口部が設けられて、挿通孔２１のそれぞれが構成されている。
【００１８】
挿通孔２１のそれぞれには、Ｚ方向を軸方向とする円柱状部材である複数の触知ピン３がＺ方向に移動可能に挿通されている。複数の触知ピン３のそれぞれは、独立してＺ方向に移動可能である。触知ピン３は、負のＺ方向側の端部が底板２３に当接して収容部２内に収められている。また、触知ピン３の正のＺ方向側の端部は、天板２４の開口部を通じて外部に露出している。触知ピン３の正のＺ方向側の端部は、「ユーザの皮膚を接触させる触知ピン３の一端部」に対応する。
【００１９】
一方、収容部２の正のＹ方向側の側面部には、Ｘ方向に配列して複数のスリット２５が形成されている。複数のスリット２５は、収容部２の正のＹ方向側の側面から負のＹ方向に向かって伸延し、Ｙ方向に配列している複数の挿通孔２１のそれぞれを通過する（横切る）ように形成されている。複数のスリット２５の負のＹ方向側の端部は、収容部２の負のＹ方向側の面により塞がれている。
【００２０】
複数のスリット２５のそれぞれには、ラッチ機構４に含まれる複数の可動板４１が、Ｙ方向に移動可能に挿通されている。Ｙ方向に配列された挿通孔の列毎に、２枚の可動板４１が挿通されている。具体的には、図１の収容部２における最も負のＸ方向側にあるＹ方向への挿通孔列２１ａには、２枚の可動板４１ａ及び４１ｂが挿通されている。この２枚の可動板４１ａ及び４１ｂは、収容部２の内部で、挿通孔２１内の触知ピン３をＸ方向の両側から挟むようにして、スリット２５ａ及び２５ｂに挿通されている。
【００２１】
複数のスリット２５のうち、Ｘ方向の両端部に設けられたものには、それぞれ１枚の可動板４１が挿通され、また、Ｘ方向の両端部以外に設けられたものには、それぞれ２枚の可動板４１が挿通されている。
【００２２】
また、ラッチ機構４は、Ｘ方向に配列された複数の可動板４１の全てを支持する梁板４２を備える。図１に示すように、梁板４２はＸ方向を長手とする長方形の板状部材である。可動板４１の正のＹ方向側の端部と梁板４２の平面部とが結合されるようにして、可動板４１と梁板４２は一体に製作されている。ユーザは、梁板４２を把持してＹ方向に押し出し、又は引き寄せることで、複数の可動板４１を一体にしてＹ方向に進退させることができる。
【００２３】
次に、図２は、触覚提示装置１の構成の一例を説明する部分拡大図である。（ａ）は正のＺ方向から見た触覚提示装置１の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【００２４】
図２（ａ）は、図１における負のＸ方向側の端部付近で、且つ正のＹ方向側の端部付近の３×３個の触知ピン３及び挿通孔２１を拡大して示している。また、図２（ａ）では、説明の便宜のために、収容部２における天板２４が取り除かれた状態を示している。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、複数の可動板４１のそれぞれは、Ｙ方向に配列している複数の挿通孔２１のそれぞれを通過するようにして、収容部２における複数のスリット２５に挿通されている。
【００２６】
Ｙ方向への挿通孔列２１ａには、２枚の可動板４１ａ及び４１ｂが、触知ピン３をＸ方向の両側から挟むように挿通されている。また、可動板４１ａ及び４１ｂには、触知ピン３をＸ方向の両側から挟むように、ラッチ部４１１ａ及び４１１ｂ（係合部の一例）が設けられている。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、ラッチ部４１１ａは、可動板４１ａにおける正のＸ方向側の平面部に設けられ、正のＸ方向への付勢力を有する板バネとして機能する凸部である。ラッチ部４１１ａは、触知ピン３の側面の一部に接触し、付勢力により、触知ピン３を正のＸ方向に押すことができる。
【００２８】
また、ラッチ部４１１ｂは、可動板４１ｂにおける負のＸ方向側の平面部に設けられ、負のＸ方向への付勢力を有する板バネとして機能する凸部である。ラッチ部４１１ｂは、触知ピン３の側面の一部に接触し、付勢力により、触知ピン３を負のＸ方向に押すことができる。触知ピン３は、ラッチ部４１１ａ及び４１１ｂの付勢力によってＸ方向の両側から押されることで固定されている。
【００２９】
なお、図２（ａ）及び（ｂ）では、Ｘ方向の両端部以外に設けられた２枚の可動板４１ｂ及び４１ｃを別々の構成とする例を示すが、これらを一体化して１つの可動板としても良い。この場合、ラッチ部は、一体化された１つの可動板における表裏両方の平面部に形成される。
【００３０】
次に、触知ピン３は、図２（ｂ）に示すように、段差部３１を含み、段差部３１を境に、正のＺ方向側と負のＺ方向側で円柱径が異なっている。段差部３１より正のＺ方向側の触知ピン３の円柱径は、段差部３１より負のＺ方向側の触知ピン３の円柱径と比較して小さくなっている。なお、図２（ｂ）では、段差部３１は緩やかな段差の例が示されているが、急峻な段差であっても良い。また、さらに緩やかな段差であっても良い。以下では、触知ピン３における段差部３１より正のＺ方向側を触知ピン３の「小径部」といい、触知ピン３における段差部３１より負のＺ方向側を触知ピン３の「大径部」という。
【００３１】
触知ピン３の側面には、可動板４１のラッチ部４１１ａ及び４１１ｂに対して負のＺ方向にずれた位置に、切欠き部３２（被係合部の一例）が設けられている。切欠き部３２は、触知ピン３の側面に、円周方向に沿って帯状に形成された凹部である。切欠き部３２は、後述するように、触知ピン３が正のＺ方向に移動された場合に、可動板４１のラッチ部４１１ａ及び４１１ｂのそれぞれと係合する部位である。ここで、係合とは、切欠き部３２の凹部が、ラッチ部４１１ａ及び４１１ｂの凸部に嵌ること、又は引っ掛かることをいう。
【００３２】
＜各構成部分のサイズ例＞
ここで、触覚提示装置１における各構成部分のサイズの一例について説明する。
【００３３】
収容部２全体のＸ方向の長さは２００ｍｍ、Ｙ方向の長さは１００ｍｍ、Ｚ方向の長さ（高さ）は３０ｍｍである。また、貫通孔アレイ部材２２における矩形の貫通孔のＺ方向と直交する断面積は１．５×１．５ｍｍ２、隣接する貫通孔間の間隔は２ｍｍである。天板２４における開口部のＺ方向と直交する断面積は０．９×０．９ｍｍ２である。
【００３４】
また、触知ピン３の小径部の円柱の直径は０．８ｍｍ、大径部の円柱の直径は１ｍｍである。触知ピン３のＺ方向の長さは３０ｍｍである。切欠き部３２における凹部の幅（Ｚ方向の長さ）は０．３ｍｍであり、深さは０．５ｍｍである。
【００３５】
可動板４１のそれぞれのＹ方向の長さは１２０ｍｍ、Ｚ方向の長さ５ｍｍ、厚みは０．２ｍｍである。可動板４１におけるラッチ部４１１の長さ（凸部の高さ）は０．５ｍｍ、厚みは０．２ｍｍである。梁板４２のＸ方向の長さは２００ｍｍ、Ｚ方向の長さは５ｍｍ、厚みは２ｍｍである。
【００３６】
また、点図が作成される前の初期状態では、触知ピン３の正のＺ方向側の端部と、天板２４の正のＺ方向側の面は、Ｚ方向においてほぼ同じ位置（高さ）になっている。
【００３７】
触知ピン３の１つが、点図を構成する画素の１つに対応するため、上述した例の場合、触知ピン３はＸ方向に１００個、Ｙ方向に５０個配列され、１００×５０画素の点図により触覚が提示される。
【００３８】
＜各構成部分の材質及び製作方法例＞
次に、触覚提示装置１における各構成部分の材質及び製作方法の一例について説明する。
【００３９】
収容部２における貫通孔アレイ部材２２、底板２３、及び天板２４のそれぞれの材質は樹脂である。貫通孔アレイ部材２２、底板２３、及び天板２４のそれぞれは、樹脂の成形加工により製作される。
【００４０】
貫通孔アレイ部材２２、底板２３、及び天板２４を組み合わせて収容部２を構成する際には、底板２３の平面部が貫通孔アレイ部材２２の負のＺ方向側における貫通孔が設けられていない部分に接触するようにして、底板２３は貫通孔アレイ部材２２に接着剤で固定される。また、天板２４の平面部における開口部が設けられていない部分が、貫通孔アレイ部材２２の正のＺ方向側における貫通孔が設けられていない部分に接触するようにして、天板２４は、貫通孔アレイ部材２２に接着剤で固定される。
【００４１】
触知ピン３は、全体がテフロン（登録商標）で構成され、正のＺ方向側の端部のみが軟磁性材料で構成されている。ここで、軟磁性材料とは、硬磁性材料に吸いつけられる（くっつく）材料をいう。具体的には、鉄、ニッケル、マンガン等である。また、硬磁性材料とは、いわゆる磁石をいい、具体的にはネオジウム等である。触知ピン３は、切欠き部３２を含めた全体が樹脂の成形加工で製作された後、正のＺ方向側の端部に軟磁性材料を含む膜が成膜されて製作される。
【００４２】
また、ラッチ機構４における可動板４１及び梁板４２の材質は樹脂である。ラッチ部４１１を含む可動板４１と梁板４２は、樹脂の成形加工により一体に製作される。
【００４３】
収容部２、触知ピン３及びラッチ機構４を樹脂で構成することで、触覚提示装置１は軽量化され、触覚提示装置１の重さは２００〜３００ｇ程度になる。
【００４４】
＜触覚提示装置１の動作＞
次に、触覚提示装置１の動作について説明する。
【００４５】
（点図の書き込み）
上述したように、触知ピン３は軟磁性材料で構成されている。そのため、硬磁性材料を含んで構成された書き込み部材を近づけると、複数の触知ピン３のうち、書き込み部材が近づけられた一部の触知ピン３のみが選択的に書き込み部材に引き寄せられ、持ち上げられるようにして正のＺ方向に移動する。書き込み部材を触知ピン３に近づける書き込み操作は、ユーザにより行われる。
【００４６】
図３は、触覚提示装置１への書き込み操作の一例を説明する斜視図である。図３は、説明の便宜のために、触覚提示装置１の一部を抜き出して示しており、収容部２に収容された一部の触知ピン３と、触知ピン３に対応した一部の可動板４１を含むラッチ機構４を示している。なお、触覚提示装置１の一部を抜き出して図示する点は、以降の図４〜図８においても同様である。
【００４７】
図３において、マグネットペン５は、少なくとも先端部５ａが硬磁性材料で構成されたペンであり、書き込み部材の一例である。マグネットペン５は、ユーザの手で把持され、触覚提示装置１を覆うように配置された書き込み補助部材６に近づけられる。
【００４８】
書き込み補助部材６は、触覚提示装置１に着脱可能に設けられ、ユーザがマグネットペン５を用いて書き込む点図を、視覚可能に表示する部材である。書き込み補助部材６は、点図を書き込む際のみに配置され、点図による触覚提示の際には取り除かれる。また、書き込み補助部材６は、表示板６１と、表示板６１を支持する支持体６２により構成されている。
【００４９】
表示板６１は、２枚の透明なプラスチック平板の間に、ハニカム構造のスペーサを挟み込み、黒い砂鉄を混ぜた白い粘質の液体が充填されて構成された部材である。ユーザがマグネットペン５で表示板６１の正のＺ方向側の面の上をなぞると、白い液体に隠れていた砂鉄が、なぞった軌跡に沿って表示板６１の正のＺ方向側に磁力で引き寄せられる。そして、液体の粘度によってそのまま保持される。ユーザは、ＸＹ平面内においてマグネットペン５により表示板６１をなぞった軌跡を、砂鉄の黒い線として視認できる。消去の際は、図示を省略するレバーやボタン等の操作によって、表示板６１の裏側から磁力が作用し、砂鉄が裏側に沈み込んで液体が再度浮上して、黒い線が消去される。
【００５０】
表示板６１と触知ピン３は近接した状態で配置されているため、表示板６１をなぞった時のマグネットペン５の磁力は、触知ピン３にも作用する。そのため、ＸＹ平面内で、ユーザがマグネットペン５で表示板６１をなぞった軌跡に沿った各位置の触知ピン３は、磁力で持ち上げられるようにして、正のＺ方向に移動する。移動された触知ピン３のＸＹ平面内での位置は、表示板６１における砂鉄の黒い線に対応するため、ユーザは、表示板６１における砂鉄の黒い線を視認することで、複数の触知ピン３の正のＺ方向側の端部で形成される点図を認識できる。
【００５１】
（ラッチ動作）
次に、書き込み操作でマグネットペン５の磁力により移動された触知ピン３をラッチする動作について、図４Ａ〜図４Ｃを参照して説明する。
【００５２】
図４Ａ〜図４Ｃは、触覚提示装置１のラッチ動作の一例を説明する図である。なお、図４Ａ〜図４Ｃにおける各断面図は、図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面に対応する断面図である。
【００５３】
図４Ａ（ａ）は初期状態の触覚提示装置１を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）における触知ピン３ａを示す拡大斜視図である。図４Ｂ（ａ）はマグネットペン５の作用でＺ方向に移動された触知ピン３ａを示す図であり、（ｂ）は（ａ）における触知ピン３ａを示す拡大斜視図である。図４Ｃ（ａ）はラッチされた触知ピン３ａを示す図であり、（ｂ）は（ａ）における触知ピン３ａを示す拡大斜視図である。
【００５４】
図４Ａ（ａ）において、マグネットペン５は触覚提示装置１に近づけられていないため、マグネットペン５の磁力は作用せず、触知ピン３ａは収容部２内で下降した状態である。また、図４Ａ（ａ）及び（ｂ）に示すように、切欠き部３２ａは、可動板４１ａのラッチ部４１１ａに対して負のＺ方向側にあり、ラッチ部４１１ａと切欠き部３２ａは係合していない状態である。
【００５５】
次に、図４Ｂ（ａ）に示すように、書き込み補助部材６の表示板６１にマグネットペン５の先端が近づけられると、表示板６１の負のＺ方向側に近接している３つの触知ピン３のうち、マグネットペン５の先端部に近い位置にある触知ピン３ａのみが、マグネットペン５の磁力により持ち上げられ、正のＺ方向に移動する。
【００５６】
また、図４Ｂ（ａ）及び（ｂ）に示すように、切欠き部３２ａは、可動板４１ａのラッチ部４１１ａより正のＺ方向側に移動する。但し、この場合も、ラッチ部４１１ａと切欠き部３２ａは、まだ係合していない状態である。
【００５７】
ここで、触知ピン３ａが磁力で持ち上げられる際、触知ピン３ａの小径部の円柱の直径（０．８ｍｍ）は、天板２４における開口部の矩形の一辺の長さ（０．９ｍｍ）より小さいため、触知ピン３ａの小径部は開口部を通り抜け、触知ピン３ａの正のＺ方向側の端部は、天板２４の正のＺ方向側まで持ち上げられる。一方、触知ピン３ａの大径部の円柱の直径（１．０ｍｍ）は、天板２４における開口部の矩形の一辺の長さより大きいため、段差部３１が天板２４に当接して、触知ピン３ａの大径部は開口部を通り抜けできない。これにより、触知ピン３ａが挿通孔２１から抜け出ることが制止される。換言すると、天板２４の開口部は、触知ピン３ａが正のＺ方向に移動する際のストッパとして機能する。
【００５８】
次に、図４Ｃ（ａ）に示すように、書き込み補助部材６の表示板６１からマグネットペン５が遠ざけられると、磁力が作用しなくなるため、触知ピン３ａは、自重で負のＺ方向に下降する。この際に、切欠き部３２ａがラッチ部４１１ａの位置まで下降すると、付勢力によりラッチ部４１１ａが切欠き部３２ａ内に入り込み、ラッチ部４１１ａと切欠き部３２ａとが係合する。これにより、図４Ｃ（ａ）及び（ｂ）に示すように、触知ピン３ａの下降が制止され、持ち上げられた状態でラッチされる。ラッチされた状態における触知ピン３ａの正のＺ方向側の端部位置は、天板２４の正のＺ方向側の面に対して、正のＺ方向に０．５ｍｍ程度持ち上げられた状態になる。
【００５９】
ここで、図４Ｃ（ａ）に示されているように、ラッチ部４１１ａは、正のＺ方向側に傾いた角度で形成されている。従って、触知ピン３ａが正のＺ方向に移動する際には、ラッチ部４１１ａの向きと触知ピン３ａの移動方向が一致するため、切欠き部３２ａがラッチ部４１１ａの位置を通過しても、ラッチ部４１１ａが切欠き部３２ａ内に入り込むことはなく、ラッチ部４１１ａと切欠き部３２ａは係合しない。
【００６０】
一方、触知ピン３ａが負のＺ方向に下降する際には、ラッチ部４１１ａの向きと触知ピン３ａの移動方向が反対向きになるため、切欠き部３２ａがラッチ部４１１ａの位置を通過する時に、ラッチ部４１１ａが切欠き部３２ａ内に入り込んで、ラッチ部４１１ａと切欠き部３２ａは係合する。このようにして、触知ピン３ａが下降する時にのみ、ラッチ部４１１ａと切欠き部３２ａを係合させ、触知ピン３ａをラッチすることができる。
【００６１】
ユーザによる書き込み動作が終了し、書き込まれた点図に対応して複数の触知ピン３のうちの一部がラッチされた後、書き込み補助部材６が取り除かれる。触知ピン３の正のＺ方向側の端部は露出され、ユーザが皮膚を接触させることができる状態になる。
【００６２】
図５は、触覚提示装置１による触覚提示動作の一例を説明する図である。図５は、触覚提示装置１における複数の触知ピン３のうち、触知ピン３ａのみが正のＺ方向に移動され、ラッチされた状態を示している。
【００６３】
この場合、複数の触知ピン３の正のＺ方向側の端部で形成される面では、触知ピン３ａの端部のみが正のＺ方向に突き出した状態になっており、ユーザは、当該面に手７の皮膚を接触させると凹凸を知覚できる。このように、複数の触知ピン３の正のＺ方向側の端部で形成される面の凹凸が点図として機能し、当該点図に皮膚を接触させたユーザに対して触覚が提示される。
【００６４】
（点図の消去）
次に、触覚提示装置１に作成された点図の消去操作について説明する。
【００６５】
点図の消去は、可動板４１をＹ方向に移動させるユーザの操作により行われる。ユーザは、ラッチ機構４の梁板４２（図１参照）を把持し、Ｙ方向に梁板４２を引き寄せ、又は押し出すことで、可動板４１をＹ方向に移動させることができる。
【００６６】
図６は、可動板４１のＹ方向への移動を説明する図である。（ａ）は可動板４１の移動前を示す図、（ｂ）は可動板４１の移動後を示す図である。図６（ａ）及び（ｂ）のそれぞれは、上述した図３（ａ）と同様に、正のＺ方向から見た触覚提示装置１の平面図であり、図１における負のＸ方向側の端部付近で、且つ正のＹ方向側の端部付近の３×３個の触知ピン３及び挿通孔２１を拡大して示している。また、説明の便宜のために、図６（ａ）及び（ｂ）は、収容部２における天板２４が取り除かれた状態を示している。
【００６７】
図６（ａ）に示すように、可動板４１をＹ方向に移動させる前の初期状態では、可動板４１の負のＹ方向側の端部は、収容部２の負のＹ方向側の面に当接されている。また、可動板４１における複数のラッチ部４１１のそれぞれは、Ｙ方向において、対応する各触知ピン３の側面に接触する位置にある。
【００６８】
この状態で、ユーザにより点図の書き込み操作が行われると、上述したように、書き込まれた点図に応じて正のＺ方向に移動された触知ピン３の切欠き部３２と、対応する可動板４１のラッチ部４１１が係合し、移動された触知ピン３がラッチされる。
【００６９】
図６（ａ）の状態から、ユーザが梁板４２を把持し、正のＹ方向に梁板４２を引き寄せると、図６（ｂ）に示すように、可動板４１が正のＹ方向に移動する。そして、Ｙ方向におけるラッチ部４１１と触知ピン３の位置がずれ、ラッチされていた触知ピン３では、ラッチ部４１１と切欠き部３２の係合が解除される。ラッチされていた触知ピン３は、ラッチ部４１１による支持がなくなって、自重により負のＺ方向に下降する。換言すると、触知ピン３のラッチが解除される。ラッチの解除により、複数の触知ピン３の正のＺ方向側の端部で形成される面では、凹凸がなくなり、点図が消去された状態になる。
【００７０】
図６（ｂ）の状態から、ユーザが梁板４２を再度負のＹ方向に移動させて、図６（ａ）の状態に戻すと、触覚提示装置１は、点図が作成される前の初期状態に戻る。
【００７１】
（ラッチ解除動作）
図７Ａ〜図７Ｃは、触覚提示装置１のラッチ解除動作をさらに詳細に説明する図である。なお、図７Ａ〜図７Ｃにおける各断面図は、図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面に対応する断面図である。
【００７２】
図７Ａ（ａ）はラッチされた触知ピン３ａを示す図であり、（ｂ）は（ａ）における触知ピン３ａを示す拡大斜視図である。図７Ｂ（ａ）は可動板４１がＹ方向に移動された時の触知ピン３ａを示す図であり、（ｂ）は（ａ）における触知ピン３ａを示す拡大斜視図である。図７Ｃ（ａ）は初期状態における触知ピン３ａを示す図であり、（ｂ）は（ａ）における触知ピン３ａを示す拡大斜視図である。
【００７３】
図７Ａ（ａ）及び（ｂ）に示すように、触知ピン３ａがラッチされた状態から、可動板４１ａが正のＹ方向に移動されると、Ｙ方向におけるラッチ部４１１ａの位置が触知ピン３ａに対してずれる。そして、図７Ｂ（ａ）及び（ｂ）に示すように、ラッチ部４１１ａは、切欠き部３２ａとの係合が解除された状態になる。係合の解除により、触知ピン３は、ラッチ部４１１ａによる支持がなくなって、自重により負のＺ方向に下降し、触知ピン３のラッチが解除される。
【００７４】
その後、ユーザが梁板４２を負のＹ方向に移動させて、触覚提示装置１を、点図の書き込みが可能な初期状態に戻すと、図７Ｃ（ａ）及び（ｂ）に示すように、ラッチ部４１１ａは、Ｙ方向において触知ピン３ａの側面に接触する位置に戻る。
【００７５】
＜触覚提示装置１の作用効果＞
次に、触覚提示装置１の作用効果について説明する。
【００７６】
点図は、視覚に障害のあるユーザに対して、口頭で伝えようとすると時間がかかる地図や図形等の情報を、触覚によって迅速且つ確実に伝達する手段として活用されている。様々な環境下で、誰でも手軽に点図を作成できれば、視覚を用いないコミュニケーションを更に発展させることができる。
【００７７】
従来、点図を作成する装置として、用紙に点図を印刷する点図プリンタが知られている。しかし、従来の点図プリンタは、電源や駆動系を要するため、装置が大きく、重く、また高価になり、外出先等に持ち運んで、その場で点図を作成することが困難な場合がある。
【００７８】
また、ＰＣ等の装置と連動して、点図を動的に提示可能な点図ディスプレイも知られている。しかし、従来の点図ディスプレイは、操作に慣れを要することから、複数のユーザが点図ディスプレイを用いて即時に情報共有することが難しい場合がある。また、点図プリンタと同様に、電源や駆動系を要するため、装置が大きく、重く、また高価になり、持ち運びが困難な場合がある。
【００７９】
さらに、ソレノイドやバイモルフ型アクチュエータ等により昇降ピンを軸方向に移動させる従来技術を用いて触覚提示装置を構成する場合も、電源や駆動系が必要になって、装置が大きく、重く、また高価になる場合がある。
【００８０】
本実施形態では、少なくとも一端部が軟磁性材料で構成され、二次元に配列された複数の触知ピンを用い、当該触知ピンの一端部に近づけられたマグネットペンの作用で選択的に移動された触知ピンを、ラッチ機構によりラッチして点図を作成する。そして、当該点図に皮膚を接触させたユーザに対して触覚を提示する。また、移動された触知ピンをラッチ、又はラッチ解除するラッチ機構を、触知ピンを収容する収容部に移動可能に設けられた可動板を含んで構成する。
【００８１】
機械的な動作のみで点図を作成でき、電源や駆動系を備えないため、触覚提示装置を小型、軽量、且つ安価に構成することができる。また、マグネットペンで触覚提示装置をなぞるという簡単な操作で点図を作成し、また、可動板を移動（スライド）させるという簡単な操作で点図を消去できる。
【００８２】
小型、軽量であるため、持ち運びが容易であり、外出先等のその場で、点図を用いたコミュニケーションが可能になる。また、安価で、操作も容易であるため、誰でも手軽に触覚提示装置を利用することができる。例えば、道順を尋ねられた場合に、触覚提示装置１を用いて、地図を表す点図をその場で手軽に作成し、道順を迅速、且つ正確に伝達することが可能になる。
【００８３】
また、実施形態におけるラッチ部４１１は、Ｘ方向に付勢力を有する板バネを含む。板バネの付勢力で触知ピン３を押さえることで、触知ピン３を固定することができ、触覚提示装置１を持ち運ぶ際に、触知ピン３が動いたり、ぶつかって音がしたりすることを防ぐことができる。
【００８４】
また、実施形態における可動板４１は、触知ピン３をＸ方向の両側から挟むように配置されている。これにより、可動板４１に含まれるラッチ部４１１で触知ピン３をＸ方向の両側から押さえることができるため、触知ピン３をより安定して固定させることができる。また、ラッチの際に、ラッチ部４１１で触知ピン３をＸ方向の両側から係合させることができるため、触知ピン３をより安定してラッチすることができる。
【００８５】
また、実施形態における触知ピン３は、円柱状部材であり、また、切欠き部３２は、触知ピン３の側面に、円周方向に沿って帯状に形成された凹部である。これにより、触知ピン３がＺ方向に移動される際に、触知ピン３の円柱軸回りに回転した場合にも、ラッチ部４１１を切欠き部３２に係合させることができ、安定してラッチすることができる。
【００８６】
さらに、実施形態では、触覚提示装置１に着脱可能に設けられ、マグネットペン５が複数の触知ピン３のうちの一部をなぞった操作の軌跡を、視覚可能に表示する書き込み補助部材６を備える。書き込み補助部材６により、ユーザは、表示板６１における砂鉄の黒い線を視認して、複数の触知ピン３の正のＺ方向側の端部で形成される点図を認識することができ、書き込み操作の操作性を向上させることができる。
【００８７】
以上、実施形態について説明したが、上述したもの以外にも、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【００８８】
実施形態では、貫通孔アレイ部材２２と底板２３と天板２４とを組み合わせて収容部２を構成する例を示したが、貫通孔アレイ部材２２、底板２３、又は天板２４の一部、又は全部が一体化され、樹脂成形等で製作された部材により収容部２を構成しても良い。
【００８９】
また、実施形態では、挿通孔２１として、ＸＹ平面内の断面が矩形形状である挿通孔の例を示したが、これに限定されるものではなく、円形や楕円形等の断面形状であっても良い。
【００９０】
また、実施形態では、円柱状の触知ピン３の例を示したが、これに限定されるものではなく、触知ピン３は、四角柱状や三角柱状等の柱状部材であっても良い。
【００９１】
また、実施形態では、触知ピン３において、硬磁性材料を近づける正のＺ方向側の端部のみを軟磁性材料で構成する例を示したが、これに限定されるものではなく、触知ピン３の全部を軟磁性材料で構成しても良い。また、軟磁性材料に代えて、硬磁性材料により触知ピン３を構成しても良い。
【００９２】
また、実施形態では、係合部の一例としてのラッチ部４１１を凸部で構成し、被係合部の一例としての切欠き部３２を凹部で構成する例を示したが、これに限定されるものではなく、係合部を凹部で構成し、被係合部を凸部で構成しても良い。この場合における係合は、被係合部の凸部が係合部の凹部に嵌ること、又は引っ掛かることを意味する。
【００９３】
また、実施形態では、２枚の可動板４１ａ及び４１ｂが、触知ピン３ａをＸ方向の両側から挟むように配置され、それぞれの可動板に設けられたラッチ部４１１ａ及び４１１ｂにより触知ピン３ａをラッチする例を示した。しかし、これに限定されるものではなく、１枚の可動板をＸ方向における触知ピン３の何れか一方に配置し、当該可動板に設けられたラッチ部により触知ピンをラッチしても良い。
【００９４】
さらに、点図には、二次元的な図形である点字も含まれる。触覚提示装置１は、点字を作成し、当該点字に皮膚を接触させたユーザに対して触覚を提示することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１      触覚提示装置
２      収容部
２１    挿通孔
２２    貫通孔アレイ部材
２３    底板
２４    天板
２５    スリット
３      触知ピン
３１    段差部
３２    切欠き部（被係合部の一例）
４      ラッチ機構
４１    可動板
４１１  ラッチ部（係合部の一例）
４２    梁板
５      マグネットペン
６      書き込み補助部材
７      手
【図１】
2020201413.tif 000003
【図２】
2020201413.tif 000004
【図３】
2020201413.tif 000005
【図４Ａ】
2020201413.tif 000006
【図４Ｂ】
2020201413.tif 000007
【図４Ｃ】
2020201413.tif 000008
【図５】
2020201413.tif 000009
【図６】
2020201413.tif 000010
【図７Ａ】
2020201413.tif 000011
【図７Ｂ】
2020201413.tif 000012
【図７Ｃ】
2020201413.tif 000013