(57)【要約】【課題】複数の長尺状本体の動きと、その先端の発光手段との間に同期関係を持たせことができる三次元モーション・ディスプレイ装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】長尺状本体７は駆動用電流が立ち上がるのと同時ではなく、動き始めるまでに時間遅れを伴い、長尺状本体７は駆動用電流が立ち下がってから、時間遅れを伴って元の姿勢に戻る。発光駆動回路１３は、駆動用電流の立ち上がりよりも第１の時間ｔ１だけ遅れて対応する発光用電流を立ち上げ、駆動用電流の立ち下がりよりも第２の時間ｔ２だけ遅れて対応する発光用電流を立ち下げる。【選択図】  図１
2019045533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が固定端となり且つ他端が自由端となる可撓性を有する長尺状本体と、姿勢変更指令に応じて前記長尺状本体の姿勢を任意の方向に変更させる姿勢変更機構とを有する複数本のリニアアクチュエータと、
前記複数本のリニアアクチュエータに対して複数の前記姿勢変更指令を個別に与える姿勢変更指令発生装置と、
前記複数本の長尺状本体の前記他端に設けられた複数の発光手段と、
前記複数の発光手段をそれぞれ発光させる発光用電流を前記複数の発光手段に供給する複数の発光駆動回路を具備し、
前記姿勢変更機構が、前記長尺状本体の内部にあって、前記長尺状本体の長手方向に延びる複数本の形状記憶合金線状体と、前記複数本の形状記憶合金線状体に個別に駆動用電流を流す複数の配線回路と、前記姿勢変更指令に応じて前記配線回路を通して前記形状記憶合金線状体に所望の前記駆動用電流を個別に供給する複数の電流供給回路とを備えている三次元モーション・ディスプレイ装置であって、
前記複数の発光駆動回路は、前記駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方に対して前記発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を調整可能に遅延させる遅延調整機能を有していることを特徴とする三次元モーション・ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記複数の発光駆動回路は、それぞれ前記遅延調整機能により、前記駆動用電流の立ち下がりよりも所定の時間遅れて対応する前記発光用電流を立ち下げることを特徴とする請求項１に記載の三次元モーション・ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記所定の時間は、前記電流供給回路から対応する前記形状記憶合金線状体に所望の電流を供給することを停止した後に前記形状記憶合金線状体が変形を停止するまでの時間である請求項２に記載の三次元モーション・ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記複数の発光駆動回路は、それぞれ前記遅延調整機能により、前記駆動用電流の立ち上がりよりも第１の時間遅れて対応する前記発光用電流を立ち上げ、前記駆動用電流の立ち下がりよりも第２の時間遅れて対応する前記発光用電流を立ち下げることを特徴とする請求項１に記載の三次元モーション・ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記第１の時間は、前記電流供給回路から対応する前記形状記憶合金線状体に所望の電流を個別に供給することを開始した後に前記形状記憶合金線状体が変形を開始するまでの時間であり、
前記第２の時間は、前記電流供給回路から対応する前記形状記憶合金線状体に所望の電流を個別に供給することを停止した後に前記形状記憶合金線状体が変形を停止するまでの時間である請求項４に記載の三次元モーション・ディスプレイ装置。
【請求項６】
前記駆動用電流は、前記立ち上がりにおいて徐々に電流が増加し、前記立ち下がりにおいて徐々に電流が減少し、前記立ち上がり部と前記立ち下がり部の間に電流値が一定値になる部分を有している請求項４に記載の三次元モーション・ディスプレイ装置。
【請求項７】
一端が固定端となり且つ他端が自由端となる可撓性を有する長尺状本体と、姿勢変更指令に応じて前記長尺状本体の姿勢を任意の方向に変更させる姿勢変更機構とを有する複数本のリニアアクチュエータと、
前記複数本のリニアアクチュエータに対して複数の前記姿勢変更指令を個別に与える姿勢変更指令発生装置と、
前記複数本の長尺状本体の前記他端に設けられた複数の発光手段と、
前記複数の発光手段をそれぞれ発光させる発光用電流を前記複数の発光手段に供給する複数の発光駆動回路を具備し、
前記姿勢変更機構が、前記長尺状本体の内部にあって、前記長尺状本体の長手方向に延びる複数本の形状記憶合金線状体と、前記複数本の形状記憶合金線状体に個別に駆動用電流を流す複数の配線回路と、前記姿勢変更指令に応じて前記配線回路を通して前記形状記憶合金線状体に所望の前記駆動用電流を個別に供給する複数の電流供給回路とを備えている三次元モーション・ディスプレイ装置の制御方法であって、
前記複数の発光駆動回路は、前記駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方に対して前記発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を遅延させることを特徴とする三次元モーション・ディスプレイ装置の制御方法。
【請求項８】
前記駆動用電流の立ち下がりよりも所定の時間遅れて対応する前記発光用電流を立ち下げることを特徴とする請求項７に記載の三次元モーション・ディスプレイ装置の制御方法。
【請求項９】
前記所定の時間は、前記電流供給回路から対応する前記形状記憶合金線状体に所望の電流を供給することを停止した後に前記形状記憶合金線状体が変形を停止するまでの時間である請求項８に記載の三次元モーション・ディスプレイ装置の制御方法。
【請求項１０】
前記駆動用電流の立ち上がりよりも第１の時間遅れて対応する前記発光用電流を立ち上げ、前記駆動用電流の立ち下がりよりも第２の時間遅れて対応する前記発光用電流を立ち下げることを特徴とする請求項９に記載の三次元モーション・ディスプレイ装置の制御方法。
【請求項１１】
前記第１の時間は、前記電流供給回路から対応する前記形状記憶合金線状体に所望の電流を個別に供給することを開始した後に前記形状記憶合金線状体が変形を開始するまでの時間であり、
前記第２の時間は、前記電流供給回路から対応する前記形状記憶合金線状体に所望の電流を個別に供給することを停止した後に前記形状記憶合金線状体が変形を停止するまでの時間である請求項１０に記載の三次元モーション・ディスプレイ装置の制御方法。
【請求項１２】
一端が固定端となり且つ他端が自由端となる可撓性を有する長尺状本体と、姿勢変更指令に応じて前記長尺状本体の姿勢を任意の方向に変更させる姿勢変更機構とを有する複数本のリニアアクチュエータと、
前記複数本のリニアアクチュエータに対して複数の前記姿勢変更指令を個別に与える姿勢変更指令発生装置と、
前記複数本の長尺状本体の前記他端に設けられた複数の発光手段と、
前記複数の発光手段をそれぞれ発光させる発光用電流を前記複数の発光手段に供給する複数の発光駆動回路を具備し、
前記姿勢変更機構が、前記長尺状本体の内部にあって、前記長尺状本体の長手方向に延びる複数本の形状記憶合金線状体と、前記複数本の形状記憶合金線状体に個別に駆動用電流を流す複数の配線回路と、前記姿勢変更指令に応じて前記配線回路を通して前記形状記憶合金線状体に所望の前記駆動用電流を個別に供給する複数の電流供給回路とを備えている三次元モーション・ディスプレイ装置であって、
前記複数の電流供給回路は、前記発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方に対して前記駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を調整可能に進める進み調整機能を有していることを特徴とする三次元モーション・ディスプレイ装置。
【請求項１３】
一端が固定端となり且つ他端が自由端となる可撓性を有する長尺状本体と、姿勢変更指令に応じて前記長尺状本体の姿勢を任意の方向に変更させる姿勢変更機構とを有する複数本のリニアアクチュエータと、
前記複数本のリニアアクチュエータに対して複数の前記姿勢変更指令を個別に与える姿勢変更指令発生装置と、
前記複数本の長尺状本体の前記他端に設けられた複数の発光手段と、
前記複数の発光手段をそれぞれ発光させる発光用電流を前記複数の発光手段に供給する複数の発光駆動回路を具備し、
前記姿勢変更機構が、前記長尺状本体の内部にあって、前記長尺状本体の長手方向に延びる複数本の形状記憶合金線状体と、前記複数本の形状記憶合金線状体に個別に駆動用電流を流す複数の配線回路と、前記姿勢変更指令に応じて前記配線回路を通して前記形状記憶合金線状体に所望の前記駆動用電流を個別に供給する複数の電流供給回路とを備えている三次元モーション・ディスプレイ装置の制御方法であって、
前記複数の電流供給回路が、前記発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりの一方に対して前記駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を進めることを特徴とする三次元モーション・ディスプレイ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本のリニアアクチュエータを備えてなる三次元モーション・ディスプレイ装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１１−１８７０５０号公報（特許文献１）には、やわらかい動きや生物的な動きを表現することができる従来の三次元モーション・ディスプレイ装置が開示されている。この従来の三次元モーション・ディスプレイ装置は、一端が固定端となり且つ他端が自由端となる可撓性を有する長尺状本体と、姿勢変更指令に応じて長尺状本体の姿勢を任意の三軸方向に変更させる姿勢変更機構とを有する複数本のリニアアクチュエータがベースに固定された構造を有する。姿勢変更機構は、形状記憶合金等を用いた機械的な構造により長尺状本体の姿勢を変更するように構成されている。
【０００３】
また本出願の発明者である中安翌が発表した「Luminescent Tentacles」（In SIGGRAPH ASIA 2016 Art Gallery, ACM）［非特許文献１］に示された三次元モーション・ディスプレイ装置では、複数の長尺状本体の先端に発光ダイオード（発光手段）を配置して、複数の長尺状本体の先端の発光ダイオードを発光させた状態で、複数の長尺状本体の姿勢を変更させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８７０５０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「Luminescent Tentacles」（In SIGGRAPH ASIA 2016 Art Gallery, ACM）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に示された三次元モーション・ディスプレイ装置では、複数の長尺状本体の動きと、その先端の発光ダイオード（発光手段）の発光との間に同期関係を持たせることを特に考慮していなかった。
【０００７】
発明の目的は、複数の長尺状本体の動きと、その先端の発光手段との間に同期関係を持たせことができる三次元モーション・ディスプレイ装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明が改良の対象とする三次元モーション・ディスプレイ装置は、一端が固定端となり且つ他端が自由端となる可撓性を有する長尺状本体と、姿勢変更指令に応じて長尺状本体の姿勢を任意の方向に変更させる姿勢変更機構とを有する複数本のリニアアクチュエータと、複数本のリニアアクチュエータに対して複数の姿勢変更指令を個別に与える姿勢変更指令発生装置と、複数本の長尺状本体の他端に設けられた複数の発光手段と、複数の発光手段をそれぞれ発光させる発光用電流を複数の発光手段に供給する複数の発光駆動回路を具備している。そして姿勢変更機構は、長尺状本体の内部にあって、長尺状本体の長手方向に延びる複数本の形状記憶合金線状体と、複数本の形状記憶合金線状体に個別に駆動用電流を流す複数の配線回路と、姿勢変更指令に応じて配線回路を通して形状記憶合金線状体に所望の駆動用電流を個別に供給する複数の電流供給回路とを備えている。本発明の三次元モーション・ディスプレイ装置では、複数の発光駆動回路が、駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方に対して発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を調整可能に遅延させる遅延調整機能を有している。
【０００９】
長尺状本体の内部に配置した形状記憶合金線状体は、駆動用電流が通電されてから時間遅れを持って変形し、また駆動用電流の通電が停止されてからも時間遅れを持って最初の形状に復帰する。そしてこの時間遅れは、温度の影響を大きく受ける。この時間遅れと温度を考慮せずに、長尺状本体の動きに合わせて発光手段を発光させると、発光手段がリニアアクチュエータの長尺状本体の動きと非同期で発光しているように観者には見える。その結果、三次元モーション・ディスプレイ装置を用いて使用者の意図する表現または動作をさせようとしても、リニアアクチュエータの動きと発光に観者は違和感を感じとる可能性がある。本発明のように、発光駆動回路が遅延調整機能を有していると、この温度特性持った時間遅れを考慮して、駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方に対して発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を調整することができる。その結果、三次元モーション・ディスプレイ装置の動きと発光を同時に見る観者に違和感のない印象を与えることができる。
【００１０】
動作と発光の時間遅れは、特に、駆動用電流の通電が停止されるのと一緒に発光を停止すると、発光停止後にも長尺状本体が動いているという違和感を観者に与える。この違和感に対して、複数の発光駆動回路は、それぞれ遅延調整機能により、駆動用電流の立ち下がりよりも所定の時間遅れて対応する発光用電流を立ち下げることにより対処ができる。この所定の時間は、電流供給回路から対応する形状記憶合金線状体に所望の電流を供給することを停止した後に形状記憶合金線状体が変形を停止するまでの時間であるのが好ましい。なお実際には、多少の時間誤差があってもよいのは勿論である。
【００１１】
また動作と発光の時間遅れは、駆動用電流の通電が開始されるのと一緒に発光を開始すると、発光開始後にも長尺状本体が動着き始めるという違和感を観者に与える場合がある。この違和感も考慮すると、複数の発光駆動回路は、それぞれ遅延調整機能により、駆動用電流の立ち上がりよりも第１の時間遅れて対応する発光用電流を立ち上げ、駆動用電流の立ち下がりよりも第２の時間遅れて対応する前記発光用電流を立ち下げるようにするのが好ましい。このようにすると駆動用電流の通電開始時の違和感を含めて時間遅れに対処することができる。なおこの場合、第１の時間を、電流供給回路から対応する形状記憶合金線状体に所望の電流を個別に供給することを開始した後に形状記憶合金線状体が変形を開始するまでの時間とするのが好ましい。また第２の時間を、電流供給回路から対応する形状記憶合金線状体に所望の電流を個別に供給することを停止した後に前記形状記憶合金線状体が変形を停止するまでの時間とするのが好ましい。
【００１２】
駆動用電流は、立ち上がりにおいて徐々に電流が増加し、立ち下がりにおいて徐々に電流が減少し、立ち上がり部と立ち下がり部の間に電流値が一定値になる部分を有しているのが好ましい。
【００１３】
本発明の三次元モーション・ディスプレイ装置の制御方法では、複数の発光駆動回路は、駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方に対して発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を遅延させる。また駆動用電流の立ち下がりよりも所定の時間遅れて対応する発光用電流を立ち下げもよい。さらに駆動用電流の立ち上がりよりも第１の時間遅れて対応する発光用電流を立ち上げ、駆動用電流の立ち下がりよりも第２の時間遅れて対応する発光用電流を立ち下げるようにしてもよい。なお第１の時間は、電流供給回路から対応する形状記憶合金線状体に所望の電流を個別に供給することを開始した後に形状記憶合金線状体が変形を開始するまでの時間であるのが好ましい。また第２の時間は、電流供給回路から対応する形状記憶合金線状体に所望の電流を個別に供給することを停止した後に形状記憶合金線状体が変形を停止するまでの時間とするのが好ましい。
【００１４】
上記発明は、発光手段の発光動作に対してアクチュエータの動きが遅れることの対応を、発光駆動回路側を中心にして特定したものであるが、電流供給回路側を中心にしても本発明を特定することができる。この場合、本発明の装置は、複数の電流供給回路は、発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方に対して駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を調整可能に進める進み調整機能を有していてもよい。また本発明の方法でも、複数の電流供給回路が、発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりの一方に対して駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を進めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は本発明の三次元モーション・ディスプレイ装置のディスプレイ部の構成を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は１つのリニアアクチュエータ３の拡大図である。
【図２】ディスプレイ部に設けられる複数のリニアアクチュエータの回路の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）乃至（Ｃ）は、それぞれリニアアクチュエータの長尺状本体の構造を説明するために用いる図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、リニアアクチュエータの長尺状本体の動作原理を説明するために用いる図である。
【図５】（Ａ）はリニアアクチュエータの動きを示す図であり、（Ｂ）は姿勢変更指令が指令する電流値の時間変化を示す波形図であり、（Ｃ）は発光指令が指令する電流値の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１（Ａ）は、本発明の三次元モーション・ディスプレイ装置のディスプレイ部１の構成を示す概略斜視図であり、図１（Ｂ）は１つのリニアアクチュエータ３の拡大図を示している。図１（Ａ）に示すディスプレイ部１は、図１（Ｂ）に拡大して示す１つのエレメントユニットであるリニアアクチュエータ３が複数、設置面に沿って等間隔で並べられることにより構成される。複数のリニアアクチュエータ３は、例えば長尺状本体７が１ｃｍ2当たり４本以上の密度で植設されるように設置面上に敷き詰められる。このような複数のエレメントユニットからなるディスプレイ部１は、三次元形状の物の表面に容易に設置することができる。長尺状本体７は、リニアアクチュエータ３の一部をなす。リニアアクチュエータ３は、輪郭がほぼ三角形形状の回路基板５と、回路基板５の上面に突設されて、下端が固定端となり上端が自由端となる長尺状本体７と、回路基板５の三角形形状の各辺から外方向に延びて隣接する他のアクチュエータ３の回路基板５同士を電気的及び物理的に接続する可撓性を有する接続構造基板８とからなる。
【００１７】
図２は、ディスプレイ部１に設けられる複数のリニアアクチュエータ３の制御回路４の具体的な構成を示すブロック図である。制御回路４は、複数のリニアアクチュエータ３は、長尺状本体７と、姿勢変更指令に応じて長尺状本体７の姿勢を任意の方向に変更させる姿勢変更機構６を有する。図２に示されるパーソナルコンピュータＰＣ内には、姿勢変更指令発生装置２が構成されている。姿勢変更指令発生装置２は、各リニアアクチュエータ３に対する個別の姿勢変更指令Ｓ１及び発光指令Ｓ２を生成する。
【００１８】
図３（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）並びに図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、長尺状本体７は長さ９０ｍｍ、直径５ｍｍであり、下端が回路基板５に固定されて回路基板５の上面に突設される。長尺状本体７の下端の端面からは、８本のエナメル線１４が延びており、６本が電流供給回路９に、２本が発光駆動回路１３にそれぞれ接続されて、駆動用電流と発光用電流が流される。長尺状本体７の上端には、透光性を有する拡散光キャップ１５が長尺状本体７の上端の端面を覆うように取り付けられている。拡散光キャップ１５の内部に位置する長尺状本体７の上端には、ＬＥＤ１２Ａを発光源とする発光手段１２が設けられている。
【００１９】
長尺状本体７は、自立性の無いシリコンチューブ製の外装部の内部に自立性を有する長尺状芯材として超弾性形状記憶合金からなる線状バネ部材１０（図５）が配置されて自立性を補助するようにしている。長尺状本体７に設けられた中央貫通孔１６は、長尺状本体７の中心に空けられている。中央貫通孔１６には、下端が回路基板５に固定された線状バネ部材１０が挿通されて、長尺状本体７を自立させている。また中央貫通孔１６の上にはＬＥＤ１２Ａが基板に実装された発光手段１２が配置されており、ＬＥＤ１２Ａへの発光用電流を流すためのエナメル線１４が中央貫通孔１６を通っている。
【００２０】
中央貫通孔１６を囲むように、長尺状本体７の中心から半径方向にずれた位置に、周方向に間隔をあけて３組の一対の周辺貫通孔１７、１８及び１９が設けられている。各周辺貫通孔１７、１８及び１９の長尺状本体７の上端面の開口部周縁は、それぞれハトメ２０が貼付されて、シリコンチューブの破損を防止している。各組の周辺貫通孔１７、１８及び１９には、それぞれ形状記憶合金線状体２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃが挿通されている。一対の周辺貫通孔１７の一方に、形状記憶合金線状体２１Ａの先端を、周辺貫通孔１７の下端側から上端側に通していき、上端側から突き出した形状記憶合金線状体２１Ａの先端を他方の周辺貫通孔１７の上端から下端側に通し、先端及び後端を長尺状本体７の下端近くに固定することにより、形状記憶合金線状体２１Ａは長尺状本体７の上端及び下端に対し固定される。形状記憶合金線状体２１Ａの先端及び後端にはエナメル線１４が接続されている。
【００２１】
このような長尺状本体７は、図３（Ｃ）に示すように、形状記憶合金線状体２１Ａ、２１Ｂ及び／または２１Ｃに電流を流すことにより、長尺状本体７を任意の方向に曲げることができる。例えば図３（Ｃ）で矢印で示した下方向Ｄ１に長尺状本体７を曲げる場合には、形状記憶合金線状体２１Ａのみに通電すると、形状記憶合金線状体２１Ａが緊張収縮して長尺状本体７の上端面を下端方向に引っ張り、長尺状本体７を図４（Ｃの下方向Ｄ１に曲げる。逆方向Ｄ２に曲げるためには、形状記憶合金線状体２１Ｂ及び２１Ｃに同じ電流を流すと、長尺状本体７は形状記憶合金線状体２１Ｂと２１Ｃとの丁度中間に向かう図３（Ｃ）の上方向Ｄ２に曲がることになる。各形状記憶合金線状体２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃに流す電流の量やタイミングを適切に設定することにより、長尺状本体７は単に一方向に向かって曲がるだけでなく、旋回や振動やその組み合わせのような複雑な運動を実行することができることは明らかである。
【００２２】
図３に示した姿勢変更機構６は、前述のように、長尺状本体７の内部にあって、長尺状本体７の長手方向に延びる複数本の形状記憶合金線状体２１と、回路基板５に搭載され、複数本の形状記憶合金線状体２１に個別に駆動用電流を流す複数の配線回路１１と、回路基板５に搭載され、姿勢変更指令に応じて配線回路１１を通して形状記憶合金線状体２１に所望の駆動用電流を個別に供給する複数の電流供給回路９とを備えている。また姿勢変更指令発生装置２は、他の複数本のリニアアクチュエータ３及び複数の接続構造基板８を介して、複数本のリニアアクチュエータ３それぞれに接続されており、複数本のリニアアクチュエータ３それぞれに、対応する複数の姿勢変更指令を個別に与えることができる。ＬＥＤ１２Ａを備えた発光手段１２は複数本の長尺状本体７それぞれの先端に設けられており、回路基板５に搭載された発光駆動回路１３は、姿勢変更指令発生装置２からの発光指令に応じて、複数のＬＥＤ１２Ａをそれぞれ発光させる発光用電流を複数のＬＥＤ１２Ａに供給する。電流供給回路９及び発光駆動回路１３には図示しない定電流回路ＣＣから電流が供給される。
【００２３】
図５（Ａ）は、本発明の三次元モーション・ディスプレイ装置の一実施の形態に含まれるリニアアクチュエータ３の長尺状本体７の動きを示し、図５（Ｂ）は、長尺状本体７の姿勢を制御するために形状記憶合金線状体２１に個別に流す駆動用電流を電流供給回路９から供給するための姿勢変更指令Ｓ１が指令する電流値の時間変化を示す波形を示す図であり、図５（Ｃ）は長尺状本体７の先端に設けられたＬＥＤ１２Ａに供給される発光用電流を流すための発光指令Ｓ２が指令する電流値の時間変化を示す図である。図５に示すように、長尺状本体７の変形は、長尺状本体７を変形させる動作原理上、姿勢変更指令Ｓ１で示される駆動用電流の通電後に時間遅れを持って開始され、且つ駆動用電流の通電が停止してから時間遅れを持って最初の形状に復帰する。
【００２４】
リニアアクチュエータ３の動作原理を説明するための図５（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、円筒状に形成されたシリコンチューブ７１を外装部とする長尺状本体７と、シリコンチューブ７１の中心軸に沿って埋め込まれた超弾性形状記憶合金製の線状バネ部材１０と、長尺状本体７の周縁近くを中心軸と平行に延び、長尺状本体７の上下端にその上下端が固定された形状記憶合金線状体２１とを有するものとする。この状態では、長尺状本体７を構成するシリコンチューブ７１は可撓性を有するが非自立性であり、可撓性と自立性を有する超弾性形状記憶合金製の線状バネ部材１０のために、長尺状本体７には応力が加わらない限り、図５（Ａ）に示すように真っ直ぐな姿勢を保持することができる。形状記憶合金線状体２１は、例えば７０℃に加熱することにより長さ方向に緊張収縮する。加熱は、形状記憶合金線状体２１に通電することにより実行することができる。収縮した形状記憶合金線状体２１は長尺状本体７の上面を引っ張るので、図５（Ｂ）に示すように長尺状本体７は右方向に曲がった姿勢に変形する。形状記憶合金線状体２１への通電を停止すると、形状記憶合金線状体２１が自然冷却して弛緩伸長し、線状バネ部材１０の自立性により、長尺状本体７は図４（Ａ）の真っ直ぐな姿勢に復帰する。
【００２５】
このような動作原理のリニアアクチュエータ３の動きには、通電開始から加熱されて緊張収縮するまで、及び通電停止から自然冷却して弛緩伸長するまでに、時間的遅れを伴わざるを得ない。これに対してＬＥＤ１２Ａの発光にはこのような遅延がなく、ＬＥＤ１２Ａに発光駆動用電流を通電すると同時に発光し、通電を停止すると同時に消灯する。本実施の形態の三次元モーション・ディスプレイ装置１は、両者の動作の時間的ずれに基づく観者に与える違和感を解消しようとするものである。
【００２６】
本実施の形態の三次元モーション・ディスプレイ装置では、複数の発光駆動回路１３が、駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりに対して発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりを調整可能に遅延させる遅延調整機能を有している。
【００２７】
また、動作と発光の時間遅れは、特に、駆動用電流の通電が停止されるのと一緒に発光を停止すると、発光停止後にも長尺状本体７が動いているという違和感を観者に与える。この違和感に対して、本実施の形態では、複数の発光駆動回路１３は、それぞれ遅延調整機能により、駆動用電流の立ち下がりよりも所定の時間遅れて対応する発光用電流を立ち下げることにより対処ができる。この所定の時間は、電流供給回路９から対応する形状記憶合金線状体２１Ａ、２１Ｂまたは２１Ｃに所望の電流を供給することを停止した後に形状記憶合金線状体２１Ａ、２１Ｂまたは２１Ｃが変形を停止するまでの時間である。
【００２８】
また、動作と発光の時間遅れは、駆動用電流の通電が開始されるのと一緒に発光を開始すると、発光開始後に長尺状本体７が動き始めるという違和感を観者に与える場合がある。この違和感も考慮して、本実施の形態においては、複数の発光駆動回路１３は、それぞれ遅延調整機能により、駆動用電流の立ち上がりよりも第１の時間ｔ１遅れて対応する発光用電流を立ち上げ、駆動用電流の立ち下がりよりも第２の時間ｔ２遅れて対応する発光用電流（Ｓ２）を立ち下げるようにしている。このようにすると駆動用電流の通電開始時の違和感を含めて時間遅れに対処することができる。本実施の形態では、第１の時間ｔ１を、電流供給回路９から対応する形状記憶合金線状体２１に所望の電流を個別に供給することを開始した後に形状記憶合金線状体２１が変形を開始するまでの時間とし、第２の時間ｔ２を、電流供給回路から対応する形状記憶合金線状体に所望の電流を個別に供給することを停止した後に形状記憶合金線状体が変形を停止するまでの時間としている。
【００２９】
次に本実施の形態の作用について、図５を参照しつつ説明する。
【００３０】
長尺状本体７の動きと駆動用電流を指令する波形（Ｓ１）とを比較すると、前述したように、長尺状本体７は駆動用電流が立ち上がると同時ではなく、動き始めるまでに時間遅れを伴っている。また長尺状本体７は駆動用電流が立ち下がってから、時間遅れを伴って元の姿勢に戻る。
【００３１】
発光駆動回路１３は、図５（Ｂ）の駆動用電流を指令する波形（Ｓ１）と図５（Ｃ）発光用電流を指令する波形（Ｓ２）との比較より明らかなように、駆動用電流の立ち上がりよりも第１の時間ｔ１だけ遅れて対応する発光用電流を立ち上げ、駆動用電流の立ち下がりよりも第２の時間ｔ２だけ遅れて対応する発光用電流を立ち下げるようにしている。さらに本実施の形態においては、第２の時間ｔ２は、電流供給回路９から対応する形状記憶合金線状体２１Ａ、２１Ｂまたは２１Ｃに所望の電流を個別に供給することを停止した後に形状記憶合金線状体２１Ａ、２１Ｂまたは２１Ｃが変形を停止するまでの時間ｔｅとほぼ等しく、第１の時間ｔ１は、電流供給回路９から対応する形状記憶合金線状体２１Ａ、２１Ｂまたは２１Ｃに所望の電流を個別に供給することを開始した後に形状記憶合金線状体２１Ａ、２１Ｂまたは２１Ｃが変形を開始するまでの時間ｔｓとほぼ等しい。
【００３２】
なお本実施の形態では、駆動用電流は、立ち上がりにおいて徐々に電流が増加し、立ち下がりにおいて徐々に電流が減少し、立ち上がり部と立ち下がり部の間に電流値が一定値になる期間（固定時間）を有している。
【００３３】
以上述べたように本実施の形態の三次元モーション・ディスプレイ装置によると、長尺状本体７の内部に配置した形状記憶合金線状体２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃの動きと、長尺状本体７の先端に配置したＬＥＤ１２Ａの発光との非同期を解消することができる。これにより、三次元モーション・ディスプレイ装置を用いた使用者の意図する表現または動作を、違和感なく観者に伝達することができる。
【００３４】
なお、上述の実施の形態においては、ＬＥＤ１２Ａの発光動作に対してアクチュエータの動きが遅れることへの対応を、各リニアアクチュエータに搭載された発光駆動回路１３側を中心にして特定したものであるが、他の実施の形態では、各リニアアクチュエータ３に電流を供給する電流供給回路９側を中心に特定することもできる。すなわち他の実施の形態においては、複数の電流供給回路９は、発光用電流（Ｓ２）の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方に対して駆動用電流（Ｓ１）の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を調整可能に進める進み調整機能を有していてもよい。そして、複数の電流供給回路９が、発光用電流の立ち上がり及び立ち下がりの一方に対して駆動用電流の立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方を進めることにより、上述の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の三次元モーション・ディスプレイ装置によると、複数の長尺状本体の動きと、その先端の発光手段の発光とを同期させることにより、観者に違和感のない印象を与えることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  ディスプレイ部
２  姿勢変更指令発生装置
３  リニアアクチュエータ
４  駆動制御装置
５  回路基板
６  姿勢変更機構
７  長尺状本体
８  接続構造基板
９  電流供給回路
１０  線状バネ部材
１１  配線回路
１２  発光手段
１２Ａ  ＬＥＤ
１３  発光駆動回路
１４  エナメル線
１５  拡散光キャップ
１６  中央貫通孔
１７、１８、１９  周辺貫通孔
２０  ハトメ
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ  形状記憶合金線状体
【図１】
2019045533.tif 000003
【図２】
2019045533.tif 000004
【図３】
2019045533.tif 000005
【図４】
2019045533.tif 000006
【図５】
2019045533.tif 000007