(57)【要約】【課題】点字の各点を表現する部材を直接駆動でき、表示状態の保持にエネルギーを消費しない点字表示装置を提供する。【解決手段】複数の表示穴３を有する表示板２と、表示板２の裏側に配置された振動型駆動装置５の摩擦係合部材１１に、それぞれ、表示板２の板面に直交する方向に移動可能、且つ、弾性部材１３の弾性力により表示穴３に向かって付勢して保持され、摩擦係合部材１１の変位によって表示穴３から出没させられるピン部材４とを有する点字表示装置１において、ピン部材４を表示穴３から最も突出させる位置に摩擦係合部材１１を固定し、ピン部材４を表示穴３に完全に埋没するまで押し込んだとき、弾性部材１３の弾性力が摩擦係合部材１１と振動部材１０との間の最大静止摩擦力を超えないようにする。【選択図】図２
2010015084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示穴を有する表示板と、
それぞれ、電圧が印加されると前記表示板の板面に直交する方向に伸縮する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の伸縮によって長手方向に変位する柱状の振動部材と、前記振動部材に滑り変位可能に摩擦係合する摩擦係合部材とを有し、前記表示板の裏側に前記表示穴に対向して配置された複数の振動型駆動装置と、
それぞれ、前記摩擦係合部材に、前記表示板の板面に直交する方向に移動可能、且つ、弾性部材の弾性力により前記表示穴に向かって付勢して保持され、前記摩擦係合部材の変位によって前記表示穴から出没させられるピン部材とを有し、
前記ピン部材を前記表示穴から最も突出させる位置に前記摩擦係合部材を固定し、前記ピン部材を前記表示穴に完全に埋没するまで押し込んだとき、前記弾性部材の弾性力が前記摩擦係合部材と前記振動部材との間の最大静止摩擦力を超えないことを特徴とする点字表示装置。
【請求項２】
前記弾性部材の弾性力の最小値が前記振動型駆動装置の駆動力より大きいことを特徴とする請求項１に記載の点字表示装置。
【請求項３】
前記弾性部材の弾性力の最小値が前記振動型駆動装置の駆動力より小さく、
前記摩擦係合部材は、前記ピン部材が前記表示穴から完全に突出して前記表示板に係止される位置よりさらに前記表示板側の位置で移動を規制されることを特徴とする請求項１に記載の点字表示装置。
【請求項４】
動作終了時には、全ての前記ピン部材を前記表示穴から突出させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の点字表示装置。
【請求項５】
前記振動型駆動装置に印加する駆動電圧を発生する駆動回路と、
複数の前記振動型駆動装置を選択して、前記駆動回路に並列に接続可能な切換手段とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の点字表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点字表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
板面に配列して形成した穴からピンを突出または後退させ、ピンの状態によって点の有無を表現することで、任意の点字を表示できる点字表示装置が公知である。点字を構成する点は小さな間隔で配列されるため、各ピンを駆動する駆動装置を駆動されるピンと同じ間隔で配列して設置することは難しい。このため、従来の点字表示装置では、点字を表示する位置から離れて配設した駆動装置によって、細長いアームを介してピンを駆動していた。これにより、従来の点字表示装置は、小型化や、表示文字数を多くすることが難しかった。
【０００３】
特許文献１には、点字の各点をそれぞれ表現するピンを、その直下に配設した電磁石の磁力とばねの弾性力とで、板面に突出および板面下に収容させられる点字表示装置が開示されている。この点字表示装置では、各ピンの突出および収容のいずれかの状態を維持する際に、電磁石を励磁し続けている必要があり、電力消費が多い。
【特許文献１】特開平７−２７１２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記問題点に鑑みて、本発明は、点字の各点を表現する部材を直接駆動でき、表示状態の保持にエネルギーを消費しない点字表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明による点字表示装置は、複数の表示穴を有する表示板と、それぞれ、電圧が印加されると前記表示板の板面に直交する方向に伸縮する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の伸縮によって長手方向に変位する柱状の振動部材と、前記振動部材に滑り変位可能に摩擦係合する摩擦係合部材とを有し、前記表示板の裏側に前記表示穴に対向して配置された複数の振動型駆動装置と、それぞれ、前記摩擦係合部材に、前記表示板の板面に直交する方向に移動可能、且つ、弾性部材の弾性力により前記表示穴に向かって付勢して保持され、前記摩擦係合部材の変位によって前記表示穴から出没させられるピン部材とを有し、前記ピン部材を前記表示穴から最も突出させる位置に前記摩擦係合部材を固定し、前記ピン部材を前記表示穴に完全に埋没するまで押し込んだとき、前記弾性部材の弾性力が前記摩擦係合部材と前記振動部材との間の最大静止摩擦力を超えないものとする。
【０００６】
この構成によれば、表示穴からピン部材を突出させたまま振動型駆動装置を停止した状態で、ピン部材が強く押さえられても、弾性部材がピン部材を押し込む力を弾性部材の弾性エネルギーに変換し、摩擦係合部材を振動部材に対して滑り変位させない。このため、ピン部材を押す力がなくなると、弾性部材の弾性力によって、新たな電力を消費せずにピン部材を再度突出させることができる。
【０００７】
また、本発明の点字表示装置において、前記弾性部材の弾性力の最小値が前記振動型駆動装置の駆動力より大きくてもよい。
【０００８】
この構成によれば、ピン部材が表示板に当接すると、振動型駆動装置の駆動力では移動弾性部材の弾性力に抗して摩擦係合部材を表示板側に移動させることができない。このため、摩擦係合部材の移動範囲の片側を直接規制する構造が不要である。
【０００９】
また、本発明の点字表示装置において、前記弾性部材の弾性力の最小値が前記振動型駆動装置の駆動力より小さく、前記摩擦係合部材は、前記ピン部材が前記表示穴から完全に突出して前記表示板に係止される位置よりさらに前記表示板側で移動を規制されてもよい。
【００１０】
この構成によれば、弾性部材の弾性率が高くてもピン部材の摩擦係合部材に対する十分な移動ストロークを確保できる。
【００１１】
また、本発明の点字表示装置において、動作終了時には、全ての前記ピン部材を前記表示穴から突出させてもよい。
【００１２】
この構成によれば、表示穴をピン部材で塞いだ状態で停止するので、停止中の異物混入を防止できる。
【００１３】
また、本発明の点字表示装置において、前記振動型駆動装置に印加する駆動電圧を発生する駆動回路と、複数の前記振動型駆動装置を選択して、前記駆動回路に並列に接続可能な切換手段とを有してもよい。
【００１４】
この構成によれば、振動型駆動装置より少ない数の駆動回路で駆動できるので、コストを低減できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の点字表示装置は、振動型駆動装置の摩擦係合部材に、弾性部材によって突出方向に付勢してピン部材を保持するので、振動型駆動装置の停止時に、突出しているピン部材が無理に押し込まれても、弾性部材がピン部材の移動を吸収し、摩擦係合部材の滑り変位を防止する。これにより、ピンの押下力がなくなったときに、ピンの突出状態を回復でき、エネルギー消費なく表示状態を保持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態の点字表示装置１を示す。点字表示装置１は、表示板２に配列して設けた表示穴３から、それぞれ、上端が半球状のピン部材４を突出させることで、点字を構成する点や、図形の画素などを表現する。点字表示装置１は、ピン部材４を表示穴３の内部に完全に埋没させるように収容することで、点の表示を消すことができる。
【００１７】
図２に、点字表示装置１の内部構造を示す。ピン部材４は、それぞれ、振動型駆動装置５によって駆動される。振動型駆動装置５は、表示板２に平行な板状のベース部材６に形成した配設穴７に固定した錘８と、錘８に一端が固定され、電圧が印加されると表示板の板面に直交する方向に伸縮する圧電素子（電気機械変換素子）９と、圧電素子９の他端に一端が固定され、圧電素子９の伸縮によって長手方向に変位する円柱状の振動部材１０と、振動部材１０に摩擦係合し、振動部材１０に沿って上下に滑り変位可能な摩擦係合部材１１とからなる。振動部材１０は、変位方向を安定させるための補助板１２を貫通している。
【００１８】
振動型駆動装置５は、摩擦係合部材１１と振動部材１０との間の最大静止摩擦力が約５０ｇｆであり、圧電素子９の伸縮による摩擦係合部材１１の駆動推推力が約２５ｇｆである。
【００１９】
ピン部材４は、摩擦係合部材１１上での移動範囲が規制され、且つ、弾性部材１３の弾性力によって上向きに付勢されている。弾性部材１３は、例えば、ばね定数１０ｇｆ／ｍｍ、自然長５．６ｍｍのつるまきばねであって、ピン部材４を最も上方に押し上げた状態（弾性部材１３の弾性力が最小となる状態）で、２．１ｍｍに圧縮され、３５ｇｆの弾性力を発揮するように、予め圧縮して組み込まれている。ピン部材４は、摩擦係合部材１１に沿って１ｍｍの昇降が可能である。また、ピン部材４は、先端部４ａの半径が約０．８ｍｍであり、先端部４ａが表示板２の表面から０．８ｍｍ以上突出しないように、表示板２の裏面に当接する肩部４ｂが形成されている。
【００２０】
振動型駆動装置５によって摩擦係合部材１１を上昇させると、図５の中央に示すように、ピン部材４が表示板２に当接する。このとき、弾性部材１３は、振動型駆動装置５の駆動トルクよりも大きな弾性力を発揮するように予圧されているので、振動型駆動装置５は弾性部材１３をそれ以上圧縮できず、摩擦係合部材１１をそれ以上上昇させることができない。これにより、摩擦係合部材１１は振動部材１０に沿った移動の上端が規制され、振動部材１０から抜け落ちることがない。尚、摩擦係合部材１１は、補助板１２に当接することによってその移動範囲の下端が定められる。
【００２１】
振動型駆動装置５は、駆動電圧の印加を停止すると、摩擦係合部材１１が振動部材１０に対して摩擦係合し、その位置を保持する。点字表示装置１では、ピン部材４を表示板２に当接させて先端部４ａを表示穴３から突出た状態（図５中央）で振動型駆動装置５を停止することで、電力消費なく点を表示した状態を維持でき、また、摩擦係合部材１１を補助板１２に当接させて先端部４ａを表示穴３に埋没させた状態（図５左）で振動型駆動装置５を停止することで、電力消費なく点を非表示にした状態を維持できる。
【００２２】
ピン部材４を表示板２に当接させて振動型駆動装置５を停止しているとき、ピン部材４の先端部４ａを強く（３５ｇｆ以上）押下すると、弾性部材１３を圧縮させてピン部材４を表示穴３の中に押し込むことができる。ピン部材４を完全に表示穴３の中に埋没させるまで押し込んだとき、弾性部材１３は、約１．３ｍｍにまで圧縮され、約４２ｇｆの弾性力を発揮、つまり、摩擦係合部材１１を下向きに押下する。しかしながら、上述のように、摩擦係合部材１１の振動部材１０に対する最大静止摩擦力は約５０ｇｆであるので、ピン部材４を押下しても、摩擦係合部材１１を振動部材１０に対して滑り変位させることはできない。このため、ピン部材４を押下する外力を除去すると、弾性部材１３の弾性力によって、再び、ピン部材４が表示穴３から突出させられる。本実施形態では、安全のため、ピン部材４が完全に表示板２の中に埋没してから、ピン部材４を摩擦係合部材１１に対してさらに、０．２ｍｍ押し下げることができるようにピン部材４の可動範囲が設定されている（図５右）。
【００２３】
図３に、点字表示装置１の回路構成を示す。点字表示装置１は、各振動型駆動装置５の圧電素子９に印加することにより、摩擦係合部材１１を上昇させる波形の駆動電圧、および、摩擦係合部材１１を下降させる波形の駆動電圧を発生させる例えばトランジスタブリッジからなる駆動回路１４と、駆動回路１４の制御を行う制御装置１５とを有する。そして、駆動回路１４の出力は、所定数ずつ行列して並んだ（図では４行×４列の）一群の振動型駆動装置５の圧電素子９に並列に接続されている。駆動回路１４と各振動型駆動装置５との間には、各行毎に電路を遮断できるスイッチＳＷＲ１，ＳＷＲ２，ＳＷＲ３，ＳＷＲ４と、各列毎に電路を遮断できるスイッチＳＷＣ１，ＳＷＣ２，ＳＷＣ３，ＳＷＣ４とが介設されている（切換手段）。
【００２４】
図４に、点字表示装置１の制御の流れを示す。点字表示装置１は、制御装置１５に運転信号が入力されると起動し、ステップＳ１で、駆動回路１５に電源電圧を印加する。そして、ステップＳ２で、制御装置１５に表示データが入力されているか否かを確認する。表示データが入力されていれば、ステップＳ３からステップＳ８までの表示処理ループを実行する。
【００２５】
表示処理ループでは、列毎に表示を行う。具体的には、処理する列を第ｎ列として、ステップＳ４で、第ｎ列のスイッチＳＷＣｎをオンし、他の列のスイッチをオフする。また、各行のスイッチＳＷＲ１，ＳＷＲ２，ＳＷＲ３，ＳＷＲ４は全てオンする。そして、ステップＳ５で、駆動回路１４に摩擦係合部材１１を下降させる駆動電圧を出力させる。これにより、第ｎ列のピン部材４は、全て表示穴３の中に収容される。続いて、ステップＳ６において、第ｎ列のスイッチＳＷＣｎをオンしたまま、スイッチＳＷＣ１，ＳＷＣ２，ＳＷＣ３，ＳＷＣ４の中で、表示データにおいて第ｎ列において表示が必要な行のスイッチだけをオンにし、他のスイッチをオフする。そして、ステップＳ７において、駆動回路１４に摩擦係合部材１１を上昇させる駆動電圧を出力させる。これによって、第ｎ列の必要な点（図形表示の場合は画素）を表示するピン部材４を表示板２から突出させることができる。以上の処理を全ての列について行うことで、全てのピン部材４を表示データどおりに突出または収容できる。
【００２６】
ステップＳ３からＳ８の表示処理ループを終了したとき、または、ステップＳ２で表示データがなかったときは、ステップＳ９に進んで、運転信号が維持されているかどうかを確認する。運転信号が維持されていれば、ステップＳ２に戻って、表示データが入力されたときにステップＳ３からＳ８でデータに応じた表示を行う。ステップＳ９で運転信号の入力が途絶えていた場合、ステップＳ１０からステップＳ１３の終了処理ループを実行する。
【００２７】
終了処理ループでは、列毎にピン部材４を全て突出させる。具体的には、処理する列を第ｎ列として、ステップＳ１０で、第ｎ列のスイッチＳＷＣｎをオンし、各行のスイッチＳＷＲ１，ＳＷＲ２，ＳＷＲ３，ＳＷＲ４を全てオンする。そして、ステップＳ１１で、駆動回路１４に摩擦係合部材１１を上昇させる駆動電圧を出力させる。これにより、第ｎ列のピン部材４は、全て表示穴３から突出する。全ての列のピン部材４を突出させたなら、ステップＳ１４に進んで、駆動回路１４への電源電圧の印加を停止して処理を終了する。
【００２８】
本実施形態では、駆動回路１４は、同時に最大４つの振動型駆動装置５を駆動し、合計１６の振動型駆動装置５を１つの駆動回路１４で駆動する。これにより、回路構成を簡略化でき、コストを低減できる。本発明では、１つの点字表示装置の振動型駆動装置を複数の群に分けて、その群の数に等しい駆動回路によって駆動してもよく、全ての振動型駆動装置を１つの駆動回路で駆動するようにしてもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、点字表示装置１の停止時に、全てのピン部材４を突出させているので、停止時に表示穴３を塞いで、内部に異物が侵入するのを防止できる。
【００３０】
さらに、図５に、本発明の第２実施形態の点字表示装置１ａの細部の構造を示す。尚、これ以降の説明においては、先に説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３１】
この点字表示装置１ａにおいて、弾性部材１３ａは、例えば、ばね定数１０ｇｆ／ｍｍ、自然長３．５ｍｍのつるまきばねである。このため、ピン部材４が摩擦係合部材１１に対して最も上昇しているときの弾性力（最小値）が、約１４ｇｆであり、振動型駆動装置５の駆動力（約２５ｇｆ）よりも小さくなっている。
【００３２】
表示板２ａは、ピン部材４の先端部４ａが突出する突出穴３ａと、突出穴３ａと連通し、ピン部材４の本体を受け入れる収容穴３ｂとの２段に形成された貫通穴を有する。また、摩擦係合部材１１は、ピン部材４の外側に表示板２に向かって突出する係止突起１６を有し、係止突起１６が表示板２の内面に当接することで、上方への移動が規制される。
【００３３】
点字表示装置１ａにおいて、摩擦係合部材１１を上昇させてゆくと、先ず、ピン部材４の肩部４ｂが表示穴３ａの外周の収容穴３ｂの奥壁に当接する。このとき、振動型駆動装置５の駆動力が弾性部材１３の弾性力に勝るので、振動型駆動装置５は、さらに、摩擦係合部材１１を上昇させることができる。本実施形態では、摩擦係合部材１１は、ピン部材４の肩部４ｂが表示板２ａに当接してから、さらに、０．１ｍｍ上昇した位置で、係止突起１６が表示板２ａの内面に当接するようになっている。
【００３４】
点字表示装置１ａにおいても、摩擦係合部材１１の係止突起１６が表示板２ａに当接し、ピン部材４の先端部４ａを表示穴３ａから突出させている状態で、先端部４ａを表示穴３ａの中に押し込んだとき、弾性部材１３ａがさらに圧縮され、摩擦係合部材１１を移動させない。このため、点字表示装置１ａは、電力を消費することなく、表示状態を安全に維持できる。
【００３５】
さらに、点字表示装置１ａでは、停止時に、ピン部材４が摩擦係合部材１１に対する可動範囲の突出側の端部から０．１ｍｍの位置にある。このため、点字表示装置１ａの停止中、弾性部材１３ａが摩擦係合部材１１に約１５ｇｆの弾性力を作用させた状態である。このため、停止中に、摩擦係合部材１１が振動部材１０に対して固着していても、次の動作時、図４のステップＳ５において、摩擦係合部材１１に、振動型駆動装置５の下向きの駆動力（約２５ｇｆ）に加え、弾性部材１３の下向きの弾性力（約１５ｇｆ）が重畳して作用し、摩擦係合部材１１の固着を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態の点字表示装置の斜視図。
【図２】図１の点字表示装置の部分断面図。
【図３】図１の点字表示装置の回路図。
【図４】図１の点字表示装置の制御の流れ図。
【図５】本発明の第２実施形態の点字表示装置の部分断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１…点字表示装置
２…表示板
３…表示穴
４…ピン部材
５…振動型駆動装置
８…錘
９…圧電素子（電気機械変換素子）
１０…振動部材
１１…摩擦係合部材
１３…弾性部材
１４…駆動回路
１５…制御装置
１６…係止突起
ＳＷＲ１，ＳＷＲ２，ＳＷＲ３，ＳＷＲ４…スイッチ（切換手段）
ＳＷＣ１，ＳＷＣ２，ＳＷＣ３，ＳＷＣ４…スイッチ（切換手段）
【図１】
2010015084.tif 000003
【図２】
2010015084.tif 000004
【図３】
2010015084.tif 000005
【図４】
2010015084.tif 000006
【図５】
2010015084.tif 000007