(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点字ピン駆動装置であって、
点字ピンと、
一方の端を前記点字ピンに固定し、上下に２つ配置した、通電加熱されると伸張又は圧縮する形状記憶合金コイルと、
前記２つの形状記憶合金コイルの一端を固定するとともに、前記形状記憶合金コイルの前記一端に通電するための配線を有する支持部と、
前記形状記憶コイルの他端に通電するための配線と、
前記点字ピンに取り付けてある磁性体のストッパと、
前記磁性体のストッパよりも上に位置し、磁石または磁石と磁性体との組み合わせで構成した、磁気を帯びた保持部とを備え、
前記形状記憶合金コイルのいずれか片方に、点字ピンの上下駆動するための通電を行うことで前記点字ピンを駆動し、前記磁性体のストッパと前記保持部との磁力によって点字ピンが上がった状態を保持することを特徴とする点字ピン駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の点字ピン駆動装置において、前記形状記憶合金コイルの他端と接続される配線は導電性のある前記点字ピン自体であり、前記点字ピン自体が共通接地に接続されていることを特徴とする点字ピン駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の点字ピン駆動装置において、前記点字ピンの前記共通接地への接続は、前記共通接地又は前記点字ピンに設けられ、前記点字ピン又は前記共通接地に接触している導電性のブラシにより行われることを特徴とする点字ピン駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載の点字ピン駆動装置において、前記点字ピンの前記共通接地への接続は、前記点字ピンと電気的に接続されている導電性のあるコイルが、前記共通接地に接触して行われることを特徴とする点字ピン駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の点字ピン駆動装置を、縦に３個あるいは４個に並べて２列にしたものをユニットとし、前記ユニットを複数個用いて少なくとも１行を表示できる点字表示部と、データを入力して、前記点字表示部に、データに対応する点字を表示する制御部とを備えることを特徴とする点字ディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の点字ピン駆動装置を複数個２次元に配列した表示部と、画像データを入力して、それに対応する画像を前記表示部に表示する制御部とを備えることを特徴とするピン・ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、点字ディスプレイ装置に用いられる、電気駆動の点字ピン駆動装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
視覚障害を持つ人にも情報処理装置に接続して情報を点字として読み取ることのできる点字ディスプレイ装置は、以前から存在していた。この点字ディスプレイ装置は、主に６点、または８点を１マスとし、各点にピンを配置してそのピンを突出させることで点字を構成している。
ピンを突出させる機構としては様々なものが提供されている。それらのほとんどがピンの位置状態を保持するため、常に通電して電力を消費するものである。また、ピンの駆動機構などの構造が複雑なものが多く、製品自体も非常に高価である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本発明の目的は、点字ピン駆動のための消費電力を低減させ、さらに構造を単純化して、従来のものよりも安価な点字ディスプレイ装置を提供することである。
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明は、点字ピン駆動装置であって、点字ピンと、一方の端を前記点字ピンに固定し、上下に２つ配置した、通電加熱されると伸張又は圧縮する形状記憶合金コイルと、前記２つの形状記憶合金コイルの一端を固定するとともに、前記形状記憶合金コイルの前記一端に通電するための配線を有する支持部と、前記形状記憶コイルの他端に通電するための配線と、前記点字ピンに取り付けてある磁性体のストッパと、前記磁性体のストッパよりも上に位置し、磁石または磁石と磁性体との組み合わせで構成した、磁気を帯びた保持部とを備え、前記形状記憶合金コイルのいずれか片方に、点字ピンの上下駆動するための通電を行うことで前記点字ピンを駆動し、前記磁性体のストッパと前記保持部との磁力によって点字ピンが上がった状態を保持することを特徴とする。
形状記憶合金コイルの両端は支持部と点字ピンに固定されているため、形状記憶合金コイルに電流を流して発生する熱により形状記憶合金コイルが元の形状に戻ろうとして伸張または圧縮する。この作用によって点字ピンが上下し、点字ピンに取り付けてある磁性体のストッパは、磁気を帯びた保持部によって固定され、点字ピンの状態を維持できるので、そのために電力を用いる必要がない。
前記形状記憶合金コイルの他端と接続される配線は導電性のある前記点字ピン自体であり、前記点字ピン自体が共通接地に接続されている構成とすることができる。
また、前記点字ピンの前記共通接地への接続としては、前記共通接地又は前記点字ピンに設けられ、前記点字ピン又は前記共通接地に接触している導電性のブラシや、前記点字ピンと電気的に接続されている導電性のあるコイルにより行うことができる。
このような構成とすることにより、配線を簡単に行うことができる。
【０００５】
上述の点字ピン駆動装置を縦に３個あるいは４個に並べて２列にしたものをユニットとし、前記ユニットを複数個用いて少なくとも１行を表示できる点字表示部と、データを入力して、前記点字表示部に、データに対応する点字を表示する制御部とを備える点字ディスプレイ装置、または、上述の点字ピン駆動装置を複数個２次元に配列した表示部と、画像データを入力して、それに対応する画像を前記表示部に表示する制御部とを備えるピン・ディスプレイ装置も本発明である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して図を用いて詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態の１例である点字ピン駆動装置の構成を示す図である。図１において、金属等の導電性のあるピン１１１は絶縁体１１２を被覆してあり、ピン１１１に対して、上部ストッパ１２２および下部ストッパ１２６、金属などの磁性体ストッパ１２４が固定してある。また、形状記憶合金コイル１３２、形状記憶合金コイル１３４は、基板１５０に一端を固定され、他の一端は、ピン１１１に固定されている。基板１５０の表裏の表面には、形状記憶合金１３２，１３４に電流を供給するための配線１５２，１５４がある。配線電線１４０はピン１１１に接続され、ピン１１１は形状記憶合金コイル１３２および１３４の一端と接続されている。形状記憶合金コイル１３２および１３４の他の一端は基板１５０上の配線１５２，１５４にそれぞれ接続されている。基板１５０はピンを支持するばかりでなく、駆動するための電流を供給する役割をしている。
形状記憶合金コイル１３２，１３４は、加熱すると記憶している形状に戻るために伸張または圧縮し、冷えると変形できる材料で形成されている。このため、形状記憶合金コイル１３２，１３４に電流を流すと、これにより発生する熱により、形状記憶合金コイル１３２，１３４は伸張または圧縮する。これらの形状記憶合金コイル１３２，１３４の両端は基板１５０とピン１１１に固定されているため、形状記憶合金コイル１３２または、形状記憶合金コイル１３４に電流を流し、発生する熱による形状記憶合金コイルの伸張または圧縮によって、ピン１１１を上下させることができる。
この形状記憶合金コイル１３２又は１３４により、ピン１１１が上昇した際、ピン１１１の位置を保持するため、金属ストッパ１２４に対する磁力によって固定させる磁石板１６０がある。最上部には本装置の表面板１７０があり、下部には下部板１８０があるという構成となっている。表面板１７０から突き出したピン１１１の頭部を指で感じることで、点字を読みとることができる。磁石板１６０と磁性ストッパ１２４により保持されたピン１１１は、この形状記憶合金コイル１３２又は１３４により下降する。
【０００７】
次に、図１の点字ピン駆動装置の電気的接続関係を、図２を用いて説明する。図１のピン１１１は、形状記憶合金コイル１３２，１３４の一端に接続されている。形状記憶合金コイル１３２，１３４の他の一端はそれぞれ、基板１５０の両側にある配線１５２および１５４に接続されている。形状記憶合金コイルに電流を流すための電流源２００と、電流源２００を基板１５０の配線１５２または１５４に接続するための切り替えスイッチ２５０がある。
なお、図１や図２では、基板１５０上の配線１５２および１５４は基板１５０の上下に配線されているが、ピン１１１への通電のためには配線を必ずしも上下にする必要はなく、上部だけに配線するなどしてもよい。
【０００８】
図１および図２を用いて、形状記憶合金コイル１３２，１３４が加熱によって伸張するものであるときの点字ピン駆動装置の動作を説明する。
図１の左側のピンは上昇状態のピンを表しており、図１の右側のピンは下降状態のピンを表している。これらを見てもわかる通り、上側の形状記憶合金コイル１３２を伸張するとピン１１１が上昇する。一旦上昇されると、ピン１１１に取り付けてある金属ストッパ１２４は磁石板１６０の磁力によって固定されるので、ピン１１１は上昇したままの状態を維持できる。
さて、形状記憶合金コイル１３２を伸張するためには、形状記憶合金で作成されている形状記憶合金コイル１３２に対して、通電して加熱する必要がある。このため、図２に示されているように、形状記憶合金コイル１３２に接続されている配線１５２に、電流源２００を接続するように切り替えスイッチ２５０を倒し、形状記憶合金コイル１３２に電流を流す。電流が流されることで形状記憶合金コイル１３２は加熱されて伸張し、ピン１１１は上昇する。金属ストッパ１２４が磁石板１６０に十分近づくと、磁石板１６０と金属ストッパ１２４との磁力によりピン１１１が固定されるので、ピン１１１を上の位置に保持するために、電流を流し続ける必要はない。
【０００９】
ピン１１１を下降させるためには、形状記憶合金コイル１３４が伸張し、その力で金属ストッパ１２４を磁石板１６０から引き離す必要がある。このため、図２における切り替えスイッチ２５０を切り替えて、下側の配線１５４に電流源２００を接続し、形状記憶合金コイル１３４に通電する。これにより、形状記憶合金コイル１３４に電流が流れ、形状記憶合金コイル１３４が加熱されて伸張し、ピン１１１が下降する。そして、ストッパ１２２は磁石板１６０に、ストッパ１２６は下部板１８０によって係止されてピン１１１は停止する。ピン１１１の下降状態は必ずしも保持する必要はない。
なお、上部ストッパ１２２を磁性体のものにすれば、ピン１１１の下降後、ストッパ１２２は磁石板１６０の磁力によって固定されるため、その状態を安定的に保つことができる。
【００１０】
上述の点字ピン駆動装置における具体的な数値例として、例えば、ピンの直径は１．５ｍｍ、隣り合うピンとピンの間隔は２．４ｍｍ、上下の移動は０．４ｍｍ、上昇したピンの保持力は８０〜１２０ｍＮ（８〜１２ｇｆ）程度である。また、形状記憶合金コイルは、素線径０．１５ｍｍ、外径１．８ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍ、巻数１８Ｔｕｒｎである。この場合に必要な駆動電流は、１５０ｍＡ以上であった。
【００１１】
上述の点字ピン１１１は金属などの導電性のものを使用したが、導電しないものを用いた場合、ピン内部に電線等を配線することにより、同様な動作を得ることができる。
形状記憶合金コイル１３２，１３４を加熱によって圧縮するもので構成するときは、形状記憶合金コイル１３４が圧縮するときにピン１１１は上昇し、形状記憶合金コイル１３２が圧縮するときにピン１１１は下降することになる。つまり、ピン１１１を上下させるために通電加熱しなければならない形状記憶合金コイルは、加熱によって伸張するものとは逆になる。このため、図２のスイッチ２５０の上下の切り替え動作も逆になる。
形状記憶合金コイル１３２，１３４の一端を固定するためには、基板１５０のような面状のものばかりではなく、棒状の物体などを支持部として用いることもできる。
また、上部ストッパ１２２や下部ストッパ１２６は必ずしも必要はないが、これらのストッパ１２２および１２６は、ピン１１１が下降したときの停止位置を定めるストッパとなっている。
表面板１７０に磁気を帯びさせる構成とすることで、表面板１７０が磁石板１６０の働きを行うこともでき、表面板１７０と磁石板１６０とを一体にすることもできる。
【００１２】
図３は、形状記憶合金コイルへの配線を簡単にすることができる配置の例を示す。下部板１８０を、導電性を有する例えば金属板の下部板１８２にし、電線１４０を導電性の下部板１８２に接続している。導電性の下部板１８２には導電性のブラシ１８４を取り付けてある。ピン１１１は、ストッパ１２６より下部では絶縁体１１２によって被覆されておらず、その箇所に導電性のブラシ１８４が触れるようになっている。他の構成は、図１および図２に示した構成と同じである。
このような構成とすることにより、導電性の下部板１８２は全ピンに共通の接地として機能し、また、ブラシ１８４を用いて電流を供給しているので、各ピンに一つ一つ電線を配線しなくてもすむようになる。
また、導電性の下部板１８２とピン１１１との電気的接続を行うために、図３では下部板１８２に導電性のブラシ１８４を取り付けているが、ピン１１１に取りつけて、導電性の下部板１８２に触れるようにすることもできる。
【００１３】
図４は、本発明の他の実施形態である点字ピン駆動装置の構成を示す図である。図１と同様の動作を行う点字ピン駆動装置であるが、磁石板１６０を用いずに、磁石１６２および板状の磁性体１７２（例えば金属板）を用いていることである。なお、磁石１６２は表面板１７０と板状の磁性体１７２に挟まれてもよい。磁石板として用いられるフェライトなどは、安価で高い保持力を持っているが、加工するときなどに割れやすい。この構成では穴あけ加工など比較的難しいフェライトなども磁石１６２として用いることができる。
また、表面板１７０や上部ストッパ１２２に、金属などの磁性体を用いると、ピンが上昇したときには、磁石１６２により磁化した表面板１７０およびストッパ１２２と、磁化した磁性体１７２およびストッパ１２４とがそれぞれ保持され、より強力な点字ピン１１１の保持が可能である。そして、下降したときには上部ストッパ１２２が磁化している金属板１７２によって保持され、その状態を安定的に保つことができる。
【００１４】
図５は本発明のもう一つの実施形態である形状記憶合金コイル１３２，１３４を用いた点字ピン駆動装置の構成を示す図である。
図５に示すように、表面板１７４は、導電性のある例えば金属板とし、電線１４０を介して電流源２００と接続している。コイル１３０は、点字ピン１１１と導電性の表面板１７４の電気的接続を行っており、金属などの導電性があり、できるだけ弱い弾性のあるものを用いている。この弾性は、点字ピン１１１の位置に関係なく常に圧縮されている状態で導電性の表面板１７４と接触して、電流を供給できれば十分である。形状記憶合金コイル１３２，１３４は、一端を点字ピン１１１に、他端を基板１５０上の配線１５２または１５４に接続されており、スイッチ２５０により、どちらか一方に電流源２００からの電流を供給する。
また、磁性体を用いた下部板１８５は、その下に磁石１６４を設けることで磁化しており、磁性体のストッパ１２８とともに、点字ピン１１１の上昇した状態を保持している。
このような構成とすることにより、形状記憶合金コイル１３２，１３４への電流の供給は、導電性の表面板１７４およびコイル１３０を介して、全ピンに共通に行われ、各ピンに一つ一つ電線を配線しなくてもすむようになる。
上昇した点字ピン１１１の固定は、磁化された磁性体の下部板１８５の磁力により磁性体のストッパ１２８が固定されることにより行われる。点字ピン１１１の下降時は、ストッパ１２６が下部板１８５によって停止されてピン１１１は停止する。
なお、ピン１１１の下降状態は必ずしも保持する必要はない。しかし、ストッパ１２６を磁性体のものにすれば、ピン１１１の下降後、ストッパ１２６は磁化された磁性体の下部板１８５の磁力によって固定されるため、その状態を安定的に保つことができる。
また、磁石１６４は、図５では磁性体の下部板１８５の下に設置してあるが、磁性体の下部板１８５の上にあってもよい。
【００１５】
点字１マスは、縦に３個あるいは４個の点を２列に並べたもので表している。このため、点字ピン駆動装置を縦に３個あるいは４個を２列に並べることで点字１マスをあらわすことができる。これを複数個１行に並べ、各点字ピン駆動装置を制御する事によって点字ディスプレイ装置を構成することができる。
図６は、上述の点字１マスを縦に４個の点を２列に並べて表した、点字ピン駆動装置を点字ディスプレイ装置に応用したときの構成を示す図である。
図６（ａ）は点字の１マスを表す１ユニット４００を示す。例えば、このユニット４００は上述した、８個の点字ピン駆動装置４０１〜４０８から構成されている。点字ピン駆動装置４０１には点字ピン４１１が備えられている。同様に駆動装置４０２〜４０８にも点字ピンが備わっているが、この図では省略している。
図６（ｂ）は、複数のユニット４００が一列に並んだ、１行の点字を表示できる点字ディスプレイ装置を示す。図６（ｂ）において、点字ディスプレイ装置は、複数のユニット４００およびその駆動回路４５０、各ユニット４００のピンの表示情報を設定するためのレジスタ４６０を備えている。そして、情報処理装置（図示せず）とデータを送受し、レジスタ４６０に点字表示のためのデータを設定し、駆動回路４５０に駆動パルス信号を送出する等を行うための制御部４７０を有している。
【００１６】
図６に示した点字ディスプレイ装置の動作を説明する。図６の点字ディスプレイ装置において、これと接続している情報処理装置から表示データ等を制御部４７０が受信すると、制御部４７０はレジスタ４６０に各ユニットのピンの上下位置を決定する点字の表示情報を設定する。そして、駆動回路４５０に対しパルスを発生し、各ユニット４００のピンを上下させるために十分な時間、駆動電流を流す。これにより、ピンをレジスタ４６０に設定した情報に従って上下させて各マスの点字情報を表示することができる。
各ユニット４００の点字ピンの上昇状態は上述したように、点字ピンに固定されている金属などの磁性体のストッパが磁力で磁石板等に固定される。また、点字ピンの下降状態は、必ずしも保持する必要はない。そのため、点字ピンの状態を保持するための電流は必要ない。また、駆動電流は点字ピンが上下するときだけに流せばよいので、ピンの状態が変化しない場合は、そのピンに対して駆動電流を流さないように制御することにより、消費電力を最小限とすることができる。このように、本装置を動作させるための消費電力は従来のものよりも小さくてすむ。
【００１７】
なお、この点字ディスプレイ装置に表示されている行の前後の行を表示させるために、ボタン等の操作部（図示せず）を設けることもできる。この構成の場合、制御部４７０は情報処理装置に対して別の点字情報の要求をすることもできる必要がある。
また、この図６の例では、１行の点字情報を表示する点字ディスプレイ装置を示したが、例えば、複数行の点字ユニットを設けた点字ディスプレイ装置や、２次元的にピン駆動装置を並べることにより、画像データ等を表示する点字ディスプレイ装置を構成することもできる。
【００１８】
【発明の効果】
上述の構成を用いることにより、点字ピン駆動のための消費電力を低減させ、さらに構造を単純化して、従来のものよりも安価な点字ディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１に示す実施形態の電気的接続関係を示す図である。
【図３】形状記憶合金コイルへの配線の例を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態の構成を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態の構成を示す図である。
【図６】（ａ）点字ピン駆動装置で点字ディスプレイの１マスを構成しているユニットを示した図である。
（ｂ）点字ディスプレイ装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１１１  点字ピン
１１２  絶縁体
１２２  上部ストッパ
１２４  金属ストッパ
１２５  ストッパ
１２６  下部ストッパ
１３０  導電性のコイル
１３２，１３４  形状記憶合金コイル
１４０  電線
１５０  基板
１６０  磁石板
１６２  磁石
１６４  磁石
１７０  表面板
１７２  金属板
１７４  導電性の表面板
１８０  下部板
１８２  導電性の下部板
１８４  導電性のブラシ
１８５  磁性体の下部板
２００  電流源
２５０  スイッチ
４００  ユニット
４０１〜４０８  点字ピン駆動装置
４１１  点字ピン
４５０  駆動回路
４６０  レジスタ
４７０  制御部
【図１】
0003624785.tif 000002
【図２】
0003624785.tif 000003
【図３】
0003624785.tif 000004
【図４】
0003624785.tif 000005
【図５】
0003624785.tif 000006
【図６】
0003624785.tif 000007