(57)【要約】  本特許は、点字ピン移動と掛止機構を具備する磁石点字セルアクチュエータ構造体を記載する。１つの実施例において、点字ピンは、小さい力のバネにより常に読み位置に保持可能で、点字ピンの掛止は、共に作動する電磁石と永久磁石の組み合わせにより、点字ピン下の掛止バーの移動を制御することにより実現可能である。第２の実施例において、点字ピンは、プログラム可能な磁石と永久磁石との間の反発及び引きつけ作用により読み位置と静止位置との間を移動可能である一方で、点字ピンは、水平及び垂直な磁石の相互作用力により掛止台上に点字ピンの飛び出し及び傾斜作用により掛止められる。独自の磁気点字ピン移動と掛止機構により、点字ピンが標準間隔決めに適合しつつ、点字ディスプレイの電力消費を大幅に低減することが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚アクチュエータであって、
前記触覚アクチュエータの触覚面を通過して延伸する第１端部を具備して、磁気バネにより支持される点字ピンと；
電気コイルを通過して延伸する第２アームから半径方向に延伸する第１アームを含むＬ字バーを具備して、前記電気コイルに与えられる制御信号に応答して、前記Ｌ字バーを回転することで前記点字ピンの軸方向移動を妨げるように構成された掛止組立体と、を具備する、触覚アクチュエータ。
【請求項２】
前記掛止組立体は、前記第１アームに対向する前記第２アームの端部に取り付けられた掛止ブロックを具備して、前記掛止ブロックは、前記軸方向を妨げるために前記Ｌ字バーの回転により前記点字ピンの第２端部下で回転される、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１アームは、前記軸方向を妨げるために前記Ｌ字バーの回転により前記点字ピンの前記第２端部下で回転される、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項４】
前記磁気バネは、前記点字ピンに係合された磁石と、前記触覚アクチュエータの触覚面を形成する鉄プレートと、を具備して、前記鉄プレートに前記磁石が引きつけられて、前記点字ピンを支持する力が生じる、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項５】
前記磁石は、前記点字ピンの部分を囲んで、前記点字ピンの肩部に係合された円形磁石である、請求項４に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項６】
前記点字ピンは、前記第１端部で触覚面を含む、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項７】
前記掛止組立体は、前記電気コイルとＬ字バーを支持するコイル基部を具備する、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項８】
前記掛止組立体は、異極性を有し、前記コイル基部の対向側に位置決めされる、第１及び第２磁石を具備する、請求項７に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項９】
前記Ｌ字バーは、鉄製である、請求項１に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項１０】
触覚アクチュエータであって、
空洞内に配置されて、前記触覚アクチュエータの触覚面を通過して延伸するように構成された第１端部と、固定極性を有する永久磁石を含む第２端部と、を具備する点字ピンと；
前記点字ピンの前記第２端部下の電気コイルに配置された永久磁石を具備して、前記電気コイルに与えられる制御信号に応答して、プログラム可能な磁石の極性を調整するように構成された掛止組立体と、を具備して、前記プログラム可能な磁石の第１極性は、前記永久磁石の固定極性を反発して、それによって、第１端部が触覚表面を通過して延伸する傾斜位置に前記点字ピンを掛止めて、前記プログラム可能な磁石の第２極性は、前記永久磁石の固定極性を引きつけて、それによって、前記点字ピンを前記空洞に戻す、触覚アクチュエータ。
【請求項１１】
前記点字ピンは、前記プログラム可能な磁石近傍の前記空洞内の凹部に引き戻される、請求項１０に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項１２】
前記表面は、前記触覚アクチュエータの前記空洞上に配置されたピンキャップにより与えられた触覚面である、請求項１０に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項１３】
前記触覚アクチュエータの前記表面上に位置決めされた分離ピン組立体を具備する、請求項１０に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項１４】
前記分離ピン組立体は、前記点字ピンの前記第１端部上に水平に抑制され、位置決めされる分離ピンを具備する、請求項１３に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項１５】
前記掛止組立体は、前記電気コイルとプログラム可能な磁石を支持するコイルホルダーを具備する、請求項１０に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項１６】
前記コイルホルダーの側に沿って、前記コイルとプログラム可能な磁石の長さに交差して延伸する強化された磁束ガイドを具備する、請求項１４に記載の触覚アクチュエータ。
【請求項１７】
請求項１又は請求項１０に記載の触覚アクチュエータの配列を具備する、触覚ディスプレイ。
【請求項１８】
前記触覚アクチュエータの配列は、単列の触覚アクチュエータのみからなる、請求項１７に記載の触覚ディスプレイ。
【請求項１９】
前記触覚アクチュエータの配列は、複列の触覚アクチュエータを具備する、請求項１７に記載の触覚ディスプレイ。
【請求項２０】
前記触覚アクチュエータの配列は、１０以上の触覚アクチュエータを具備する、請求項１７に記載の触覚ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年４月２４日出願の同時係属の米国仮特許出願第６２／６６１，６３６号（発明の名称：情報の触覚伝達のための磁気的にプログラム可能なアクチュエータ）に対する優先権及びその利益を主張するものであって、この仮出願のすべての内容は、本明細書に引用されることで組み込まれる。
【０００２】
晴眼者と視覚障害者との間には、とてつもなく大きなデジタル格差が存在する。このデジタル時代において、数十年前にできた技術を使用して、ネットサーフィンや、Ｅメール、携帯メール及び交流する場面を想定してみよう。この想定では、ユーザは、情報を読み、１行ごとにデジタル装置とやりとりする、又は音声変換エンジンが、視覚情報から聴覚情報に音声変換するのを聞かざるを得ず、利用者のペースで先読みや違う文章に移動する能力が制限される。他の選択肢として、読み書き能力の欠如、ひいては、音響機器と社会的関りを不利にする社会支援の統合への依存がある。点字は、点字文字の形式で、多くの異なる言語のデジタル媒体及び書記媒体に見られる、表記文字及び画像を伝達するために使用可能な触覚手段である。点字文字は、所望の伝達手段の型によって、６〜８個の範囲のドットから典型的に構成される。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の側面は、１つ以上の列の点字、触覚画像又は他の触覚情報を表示するために使用可能な、点字又は触覚アクチュエータ、組立体及びセルに関連する。その中でも１つの側面において、アクチュエータは、中心軸から点字ピン及び／又は掛止機構を押圧して、それによって、感知可能な機械的干渉を生じる、対向する磁石の磁気干渉を使用する傾斜機構により、点字ドット（点字ピン／触覚ピン）を係合可能で、判読可能にする。例えば、「硬」磁石は、対向する又は該磁石に近接するプログラム可能な磁石がひきつける触覚ピンに組み込み可能である。対向する磁場による磁極を再配向することで、触覚ピンの状態をプログラム可能にさせて、干渉力を生成又はそれを除去する。別の側面において、アクチュエータは、点字ドット（点字ピン／触覚ピン）を高くした位置に保持するため、弱いバネ又はバネ様の接触面を使用して、点字ドットを係合可能で、判読可能にする。掛止機構は、必要な状況によっては、干渉位置内外に回転可能で、ピンを保持又は解除する。例えば、回転機構は、作用する電界によっては、２つの固定磁石の間を回転するようプログラム可能な鉄媒体でできた触覚ピンであり得る。
【０００４】
特に１つの側面において、触覚アクチュエータは、触覚アクチュエータの触覚面を通過して延伸する第１端部を含み、磁気バネにより支持された点字ピンと、電気コイルを通過して延伸する第２アームから半径方向に延伸する第１アームを含むＬ字バーを含み、電気コイルに与えられる制御信号に応答して、Ｌ字バーを回転することで点字ピンの軸方向移動を妨げるように構成された掛止組立体と、を具備する。１つ以上の側面において、掛止組立体は、第１アームに対向する第２アームの端部に取り付けられた掛止ブロックを具備可能である。掛止ブロックは、軸方向移動を妨げるためＬ字バーの回転により、点字ピンの第２端部下で回転可能である。他の側面において、第１アームは、軸方向移動を妨げるためＬ字バーの回転により、点字ピンの第２端部下で回転可能である。様々な側面において、磁気バネは、点字ピンに係合された磁石と、触覚アクチュエータの触覚面を形成する鉄プレートとを具備し得、鉄プレートに磁石が引きつけられて、点字ピンを支持する力が生じる。磁石は、点字ピンの部分を囲んで、点字ピンの肩部に係合された円形磁石であり得る。点字ピンは、第１端部で触覚面を具備可能である。掛止組立体は、電気コイルとＬ字バーを支持するコイル基部を具備し得る。掛止組立体は、コイル基部の反対側に位置決めされる、異極性を持つ第１及び第２磁石を具備可能である。Ｌ字バーは、鉄又は他の適切な磁気導電性材料であり得る。
【０００５】
別の側面において、触覚アクチュエータは、空洞内に配置されて、触覚アクチュエータの触覚面を通過して延伸するように構成された第１端部と、固定極性を有する永久磁石を含む第２端部と、を具備する点字ピンと；点字ピンの第２端部下の電気コイルに配置された永久磁石を具備して、電気コイルに与えられる制御信号に応答して、プログラム可能な磁石の極性を調整するように構成された掛止組立体と、を具備する。プログラム可能な磁石の第１極性は、永久磁石の固定極性を反発して、それによって、第１端部が表面を通過して延伸する傾斜位置に点字ピンを掛止めて、プログラム可能な磁石の第２極性は、永久磁石の固定極性を引きつけて、それによって、点字ピンを空洞に戻す。１つ以上の側面において、点字ピンは、プログラム可能な磁石近傍の空洞内の凹部に引き戻し可能である。該表面は、触覚アクチュエータの空洞上に配置されたピンキャップにより与えられた触覚面であり得る。様々な側面において、触覚アクチュエータは、触覚アクチュエータの表面上に位置決めされた分離ピン組立体を具備可能である。分離ピン組立体は、点字ピンの第１端部上に水平に抑制され、位置決めされる分離ピンを具備し得る。掛止組立体は、電気コイルとプログラム可能な磁石を支持するコイルホルダーを具備可能である。いくつかの実施形態において、触覚アクチュエータは、コイルホルダーの側に沿って、コイルとプログラム可能な磁石の長さに交差して延伸する強化された磁束ガイドを具備し得る。
【０００６】
他の側面において、点字ディスプレイは、触覚アクチュエータの配列を具備する。触覚アクチュエータの配列は、単列の触覚アクチュエータのみからなる、又は複列の触覚アクチュエータを具備し得る。他の配列の配向も可能である。様々な側面において、触覚アクチュエータの配列は、１、２、４、６、８、９、１０又はそれ以上の触覚アクチュエータ等を含むが、これらに限定されない多数のアクチュエータを具備可能である。
【０００７】
本開示の他のシステム、方法、特徴及び利点は、以下の図面や詳細な説明を検討次第、当業者には明らかになるであろう。そのようなすべてのシステム、方法、特徴及び利点は、明細書や本開示の範囲に包含され、添付の請求項により保護されることを意図するものである。さらに、詳細な実施形態のすべてのオプションとしての及び好ましい特徴や変更点は、本明細書記載の本開示のすべての側面において利用可能である。さらに、詳細な実施形態のオプションとしての及び好ましいすべての特徴や変更点と同様、従属請求項の個々の特徴は、互いに組み合わせ可能で交換可能である。
【０００８】
本開示の多くの側面は、以下の図面を参照することでより理解できる。図面の構成要素は必ずしも、正確な比率ではなく、本開示の原則を明らかに図示した上で設置される代わりに強調する。さらに、図面において、同一番号は、いくつかの図にわたって対応する部品を示す。典型的な実施形態は、添付図面を記載することでより明らかになり、同一番号の要素は、同一番号で表示され、これらは図示目的のみで与えられ、このため、本明細書記載の様々な実施形態を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の多くの異なる実施形態に係る、機械式バネ前負荷触覚アクチュエータである、掛止磁気ピン（ＬＭＰ）の実施例を示す。
【図２】図２は、本開示の多くの異なる実施形態に係る、図１のＬＭＰ掛止機構の回転の実施例を示す上面図である。
【図３】図３は、本開示の多くの異なる実施形態に係る、図１のＬＭＰ掛止機構の回転の実施例を示す側面図である。
【図４】図４は、本開示の多くの異なる実施形態に係る、８ドット点字セルを形成するＬＭＰ配列の実施形態を示す斜視図である。
【図５】図５は、本開示の多くの異なる実施形態に係る、磁気ピン傾斜触覚アクチュエータである、磁気ピン傾斜（ＭＰＴ）の実施例を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、本開示の多くの異なる実施形態に係る、上方及び下方状態それぞれの、図５の磁気ピン傾斜触覚アクチュエータであるＭＰＴの実施例を示す側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本開示の多くの異なる実施形態に係る、上方及び下方状態それぞれの、図５の磁気ピン傾斜触覚アクチュエータであるＭＰＴの実施例を示す側面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本開示の多くの異なる実施形態に係る、上方及び下方状態それぞれの、図６Ａ及び図６Ｂの磁気ピン傾斜触覚アクチュエータＭＰＴの実施例を示す側面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本開示の多くの異なる実施形態に係る、上方及び下方状態それぞれの、図６Ａ及び図６Ｂの磁気ピン傾斜触覚アクチュエータＭＰＴの実施例を示す側面図である。
【図８】図８は、本開示の多くの異なる実施形態に係る、８ドット点字セルを形成するＭＰＴ配列の実施形態を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、本開示の多くの異なる実施形態に係る、上方及び下方状態それぞれの、図５のＭＰＴに基づく、強化された磁気ピン傾斜触覚アクチュエータである、強化された磁気ピン傾斜（ＥＭＰＴ）の実施例を示す側面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本開示の多くの異なる実施形態に係る、上方及び下方状態それぞれの、図５のＭＰＴに基づく、強化された磁気ピン傾斜触覚アクチュエータである、強化された磁気ピン傾斜（ＥＭＰＴ）の実施例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
市販のディスプレイは、単列で配列される複数の点字文字を含む。電気信号をいくつかの点字文字に加える場合、電気機械作動は、いくつかの点字文字に、利用者の指に触覚認識可能な力を加えさせ、それ以外の文字には加えさせないようにする。これは、点字文字の基本原理となる。必要な点字セルの寸法に、触覚認識可能な力を与えることができるためには重大な課題が存在する。
【００１１】
この技術により、点字利用者は、単列ディスプレイと同様、デジタル式の複列ディスプレイとインターフェースを作動可能にする基礎的な、エネルギー効率の良い電子点字セルを生み出す、これらの課題を解決することにより、デジタル時代に入ることができる。
【００１２】
本明細書で開示されるのは、点字セルに関する多くの異なる実施例である。１つの実施例において、磁気点字セルアクチュエータのデザインは、機械式バネの前負荷とＬＭＰ（掛止磁気ピン）の名称のＬ字バー回転掛止機構を基礎とすることが可能である。第２のデザインは、名称がＭＰＴ（磁気ピン傾斜）の磁気的にプログラム可能な切り替えと傾斜掛止機構を基礎とすることが可能である。さらに、第３のアクチュエータのデザインの実施例は、磁気的にプログラム可能な切り替えと傾斜掛止機構を基礎とすることが可能であるが、掛止を補助する追加の磁極でさらに強化される。このデザインは、名称がＥＭＰＴ（強化ＭＰＴ）であり得る。
【００１３】
掛止磁気ピン（ＬＭＰ）点字アクチュエータ：図１を参照すると、磁気バネ前負荷とＬ字バー回転掛止点字セル作動システムである、ＬＭＰ１００の実施例が示される。ＬＭＰ１００は、図１に示す通り、多数の構成要素を具備する。ＬＭＰ１００の上面は、触覚（又は点字）ピン１０４と係合可能な、磁石１０３を引きつけるために使用可能な鉄プレート１０２により形成可能である。鉄プレート１０２と磁石１０３は、空洞１０５内の高くした位置に触覚ピン１０４を保持するために使用可能な磁気バネを形成する。ＬＭＰ１００の磁気バネの位置は、すべての点字ピンを読み位置に保つバネ前負荷と称することができる。磁石１０３と鉄プレート１０２との間の磁気引力により、点字ピン１０４が高くした位置に保持される。磁気バネ１０３の力は、例えば、約１グラム、又は他の適切な値に制御可能である。
【００１４】
触覚（又は点字）ピン１０４は、コイル１０６に加えられる制御信号に応答して、ブロッキング又は非ブロッキングのいずれかの状態になるように構成可能である。Ｌ字バー１０７は、Ｌ字形に曲げられる鉄材料で作製可能で、掛止ブロック１０８が１端部に取り付けられた状態で、コイル１０６を通過して延伸する。触覚ピン１０４下で掛止ブロック１０８が回転すると、ピン１０４は、ブロッキング位置に固定される。Ｌ字バー１０７と掛止ブロック１０８の回転は、コイル１０６と回転磁石１０９を使用して、制御可能である。コイルホルダー１１０は、回転磁石止め具１１１と連結して、回転磁石１０９が対向する側に位置決めされる状態で、コイル１０６を支持するコイル基部１１２を形成する。掛止ブロック１０８に接続されたＬ字バー１０７の端部は、コイルホルダー１１０を通過して延伸する一方、他端部は、回転磁石止め具１１１を通過して延伸する。Ｌ字バー１０７は、コイル１０６に加えられる制御信号に基づいて磁石１０９間で回転する第１アーム（又はアーム１）１１３と、コイル１０６を通過して延伸する第２アーム１１４と、を具備する。これらの構成要素すべてが組み立てられる場合、図１に示す通り、配列可能なＬＭＰ１００を形成する。
【００１５】
図１の実施例において、コイル基部１１２は、掛止ブロック１０８を回転運動させるのに十分なオフセットにより、コイル基部１１２の上であるが、必ずしも真上ではなく組み立てられる構成要素１０２〜１０５を保持する。該オフセットにより、掛止ブロック１０８は、ブロッキングと非ブロッキング位置との間を自由に移動可能で、制御信号に基づいて状態を変更する。さらに、本実施例において、コイル基部１１２は、コイル１０６を収容して、Ｌ字バー１０７が機械的に通過し自由に回転可能にさせる。回転磁石止め具１１１はさらに、Ｌ字バー１０７が回転磁石１０９に直接接触しないよう磁性スペーサーとして作用する。ＬＭＰ１００の別の実施例において、掛止ブロック１０８は、取外し可能で、コイル基部１１２は、Ｌ字バー１０７が触覚ピン１０４近傍に位置する状態で、（１８０度）ひっくり返すことができる。Ｌ字バー１０７は、掛止機構として使用可能で、ピン１０４のブロッキング又は非ブロッキングを制御する。いくつかの方法において、第１アーム（又はアーム１）１１３は、触覚ピン１０４の端部下での位置決めを容易にするように形成する（例：平坦又は幅広にする）ことが可能である。別の実施例において、磁気バネ１０３と鉄プレート１０２は、対向磁石に置き換えて、磁気バネを形成することが可能で、プラスチック等のキャッピング材を、空洞１０５を遮断するために使用できる。別の実施例において、磁気バネ１０３と鉄プレート１０２は、機械式バネを含むがこれに限定されない別のバネ機構に置き換え可能で、キャッピング材（例：プラスチック又はその他適切な材料）を、空洞１０５を遮断するために使用できる。
【００１６】
図２及び図３は、ＬＭＰ１００の作用を示す。Ｌ字バー磁気回転システム（ＬＭＰ）１００は、磁気バネの前負荷により読み位置で保持される、点字ピン１０４下の位置内外で掛止ブロック１０８を回転可能である。図示された実施例において、制御信号を左ＬＭＰ１００のコイル１０６に加えて、Ｌ字バー１０７を回転磁石１０９のＮ極（Ｎ）に引きつけて、点字ピン１０４の底部下で掛止ブロック１０８を回転し、それによって、ピンをブロックして圧下されないようにする。対照的に、制御信号を右ＬＭＰ１００のコイル１０６に加えて、Ｌ字バー１０７を回転磁石１０９のＳ極（Ｓ）に引きつけて、点字ピン１０４から離れて掛止ブロック１０８を枢動し、それによって、ピンをブロック解除して圧下させる。ＬＭＰ１００は、図４に示す通り、配列された８ドットＬＭＰ点字セル等の点字ドットの配列を形成するように配列可能である。配列は、４、６、８、１０又はそれ以上のドット等のいかなる数のドットを含み得る。
【００１７】
ある時点で、特定の掛止ブロック１０８を、触覚（又は点字）ピン１０４の下で回転する。掛止ブロック１０８を下部に有するそれらの点字ピン１０４は、図３の左ＬＭＰ１００に示す通り、栄養者の指で判別されるような硬いドットとなる。同時に、掛止ブロック１０８を下部に有しないそれらの点字ピン１０４は、圧下可能で、指の先端は、図３の右ＬＭＰ１００に示す通り、磁気バネ力が約１グラムであるため、ピンを感じることなくピン上を滑るように動ける。他の力も使用可能であることに留意されたい。例えば、空洞１０５の摩擦やピン１０４の重量等によっては、約０．１〜約１．５ｇの範囲で力を使用する場合がある。この力は、ユーザのフィードバックに基づいて、所望の（又は最良の）動作や感触を与えるように調整可能である。過去の実験が示す通り、点字ピン１０４への支持力が１グラム未満である場合、指先はピンを感じない。したがって、点字文字のページを形成し、視覚障害のある点字利用者に判読可能である。
【００１８】
点字文字を新しい文字にリフレッシュする場合、特定の掛止ブロック１０８を、点字ピン１０４下の掛止（ブロッキング）位置に回転し、他の掛止ブロック１０８を掛止位置から非ブロッキング位置まで回転する。視覚障害のある点字利用者は、掛止（ブロック）されるそれらのピン１０４を読み、非掛止（又はブロック解除）されるそれらのピン上で指を滑らせることができる。このようにして、点字文字は電気的にリフレッシュ可能である。このデザインの利点の１つとして、高くした硬い点字ドットを形成する需要が、掛止ブロック１０８を掛止位置内外で単に移動させる需要に変わったことがある。
【００１９】
磁気Ｌ字バー回転掛止の機構：図２及び図３は、掛止（ブロック）と非掛止（ブロック解除）両方の状態における、磁気Ｌ字バー回転掛止システム１００を示す。本実施例において、矩形回転磁石１０９は、Ｌ字バー１０７とコイル１０６が回転磁石１０９間に配置される状態で、互いに平行に（又は略平行に）配置される。鉄片を、Ｌ字形に曲げ加工できて、第１アーム（又はアーム１）１１３がコイル１０６に挿入されないＬ字バー１０７を作製する。このアーム１１３は、長さが１〜２ｍｍであり得る。第２アーム（又は「アーム２」）１１４は、コイル１０６に挿入され、コイル１０６の長さ又は高さであり得る。「アーム１」１１３は、２つの回転磁石１０９の間の回転磁石止め具１１１を通過して配置可能で、「アーム２」１１４は、制御信号がコイル１０６内部に加えられる場合、自由に回転する能力により挿入される。
【００２０】
磁気Ｌ字バー回転掛止の作用機構：図２及び図３に示す通り、Ｌ字バーの「アーム１」１１３は、最初、回転磁石１０９の１つに引きつけられる。検討を容易にするため、回転磁石１０９の極性を右から左にＮ−Ｓ−Ｎ−Ｓの順とする。最初に、Ｌ字バー１０７の１つのアームは、右の回転磁石１０９のＳ極に引きつけられる。その後、パルス電流をコイル１０６に加えて、Ｓ極をコイル１０６の中心で上方向向きに、電流の方向を制御して磁界を発生させる。磁束の方向は、コイル１０６から生じる場合９０度回転し、他端部でコイル１０６の中心に戻ろうとする。Ｌ字形の軟鉄バーは、電流で発生した電磁場で磁化される。特に、回転磁石１０９に引きつけられるＬ字バー１０７の第１アーム１１３は、アーム方向に沿ってＳ極で磁化される。Ｌ字バー１０７内部で発生した電磁場が永久磁石の表面の磁場力よりも大きい場合、Ｌ字バー１０７の第１アーム１１３は、右側の回転磁石１０９により反発され、同時に、左側の回転磁石１０９により引きつけられる。Ｌ字バー１０７の第２アーム１１４は、回転軸として機能する。Ｌ字バー１０７は、コイル１０６を通過する電流方向を切り替えることで、２つの回転磁石１０９の間を前後に回転可能である。磁石、コイル、軟鉄Ｌ字バーのこの配置の独自性や利点として、該配置が、垂直のコイルが発生する電磁場を掛止ブロック１０８として機能するバーの水平回転に変換することがある。このデザインにより、ドットの間隔決めは、視覚障害者及び身体障害者のための全国図書館サービス（ＮLＳ）基準に適合した上で、複列の点字セルを水平に配置することが可能である。図４は、配列された８ドットＬＭＰ点字セルの実施例を示す。１つのセル内の２つのドットの中心間の標準間隔は、２．５ｍｍであるが、他の間隔決め寸法も使用可能である。
【００２１】
磁気ピン傾斜（ＭＰＴ）点字アクチュエータ：図５を参照すると、（Ａ）ブロッキング又は掛止（上方）位置及び（Ｂ）非ブロッキング又は掛止解除（下方）位置にある、磁気ピン傾斜触覚アクチュエータ点字セルである、ＭＰＴ５００の実施例が示される。ＭＰＴ５００は、図５に示す通り、多数の構成要素を具備する。コイルホルダー５０３は、電気コイル５０４と、電気コイル５０４の内部に形成・配置された磁気的にプログラム可能（プログラムによって制御可能）な材料５０５と、を具備する、プログラム可能な永久磁石（ＰＰＭ）組立体を保持するための基部として使用される。プログラム可能な磁石５０５は、コイル内又はより強力な磁石から電界により誘導される等の対向磁場により影響される場合、磁極性を変化・保持可能な磁性材料を含み得る。ＰＰＭ組立体は、外部環境からＰＰＭ組立体を物理的に分離するコイルキャップ５０６の内側に配置される。例えば、コイルキャップ５０６は、水（防水仕様）や、埃・よごれ等の他の環境要素から保護可能である。
【００２２】
空洞５０７は、永久磁石５０８から磁気分離のために作用する、所望の間隔決めをする一助として提供可能である。永久磁石５０８は、点字アクチュエータピン５０９に挿入される。ＰＰＭの極性が永久磁石５０８に反発する磁石に変わる場合、アクチュエータピン５０９は、上昇し、ピンキャップ５１０により垂直に抑制されると同時に傾斜する。アクチュエータピン５０９が傾斜することで、空洞５０７内に機械的干渉が生じ、利用者の指等外部刺激の圧力に抵抗する。ＰＰＭの極性が永久磁石５０８を引きつける磁石に変わる場合、アクチュエータピン５０９は、中心に配置され、ＰＰＭ５０５と再アラインされると同時に降下する。下方位置５０１にきた時点で、利用者の指等外部刺激の圧力が加えられる場合、アクチュエータピン５０９にほとんど又はまったく触覚干渉は生じない。
【００２３】
別の実施例において、アクチュエータピン５０９は、１つ以上の外力から分離可能である。図７Ａ及び図７Ｂに示す実施例において、利用者の指等外部刺激の水平力等の外力は、利用者分離ピン７０３と称し得る追加の構成要素により分離可能である。利用者分離ピン７０３は、利用者分離ピンキャップ７０２と利用者分離ピン７０３をガイドするための分離ピン空洞７０４を使用して、垂直ではなく水平に抑制可能である。アクチュエータピン５０９は、利用者分離ピンを、その下で傾斜する間、押圧して上昇させることができる。垂直力がアクチュエータピン５０９に影響可能な唯一の力であって、これにより、ユーザが触る点字ドットと、ＭＰＴのアクチュエータ部分と、外部刺激との間に機械的な分離効果がもたらされる。
【００２４】
別の実施例において、利用者分離ピン７０２は、ボールベアリングを含むがこれに限定されない転がり作用をもたらす構成要素で置き換え可能である。これにより、機械式分離を追加で提供可能である。別の実施例として、上述のボールベアリングは、アクチュエータピン５０９のヘッドに具備可能である。別の実施例において、ピンキャップ５１０は、１つ以上の刻み目等及び／又は、上方又は下方位置にある場合、アクチュエータピン５０９の傾斜を増す１つ以上の高くした機能を備えて製造可能である。電気コイル５０４は、磁場の方向を変更可能な制御回路に接続される。別の実施例において、電気コイル１０６は、磁極を変える磁場も誘導する１つ以上の電線に置き換えられる。別の実施例において、ＰＰＭ５０５の磁極性は、所望の極性変化を生じるために、移動可能な磁気コイル及び／又は永久磁石及び／又は鉄材料により変更される。他の方法において、プログラム可能な磁石は、アクチュエータピン５０９に設置可能で、永久磁石は、アクチュエータピン５０９下に（例：空洞５０７の凹部で）固定可能である。コイル５０４に信号を加えると、プログラム可能な磁石と、このためアクチュエータピン位置を制御可能である。
【００２５】
作動：図６Ａ及び図６Ｂの実施例において、アクチュエータピン５０９は、軸方向配向が北南である。ＰＰＭ５０５等の磁気的にプログラム可能（制御可能）な材料は、北南又は南北の軸方向配向間を切り替え可能である。ＰＰＭ５０５が南北配向に切り替わる場合、永久磁石５０８とＰＰＭの南南作用は互いに対向し、図６Ａに示す通り、アクチュエータピン５０９を空洞５０７の底部の埋め込み孔から上昇させる。アクチュエータピン５０９は孔から出て、対向磁場は互いに押圧するため、ピンは、傾斜し、又はＰＰＭ５０５と軸方向とアラインされる状態により、わずかに側方に移動する。図６Ｂは、ＰＰＭ５０５が北南配向にプログラムされた状態を示す。この場合、アクチュエータピン南配向は、ＰＰＭ５０５の北配向に引きつけられ、２つの磁石の間の埋め込み孔に入るようにピンはアラインする。
【００２６】
これにより、アクチュエータピンが、ピンと磁気的にプログラム可能な材料との間の埋め込み孔への後退に抵抗が生じて、埋め込み孔の外部と機械的干渉が発生する。ドットを電気的にリフレッシュ可能な点字ドットとして使用する場合、垂直配向でスクリーン内外を移動し、対向磁場の傾斜又は横力効果により、機械的に掛止される。このデザインにより、ドットの間隔決めがＮLＳ基準に適合した上で、複列の点字セルを水平に配置可能である。ＭＰＴ５００は、図８に示す通り、配列された８ドットＭＰＴ点字セル等の点字ドットの配列を形成するように配列可能である。配列は、４、６、８、１０又はそれ以上のドット等のいかなる数のドットを含み得る。
【００２７】
実際、アクチュエータが点字セルに「１組にまとめられて」、ディスプレイの形状因子に配列される場合、磁気「干渉」は、実際にアクチュエータピン５０９の傾斜力を向上させるように使用可能である。この理由は、近接する隣り合うアクチュエータが実際、隣り合うピン５０９をわずかながらさらに引きつけあう又は反発し、掛止機構を強化するためである。これは逆に言えば、これらの力が単に寄生的な性質であり、動作を劣化させる、他のほとんどの提案された磁気作動の点字アクチュエータに当てはまる。１つのセル内の２つのドットの中心間の標準的な間隔は、２．５ｍｍである。このデザインは、典型的な間隔決め（２．５ｍｍより小さい）と同様に、他の標準間隔決めで実施可能であることに留意されたい。
【００２８】
強化された磁気ピン傾斜（ＥＭＰＴ）点字アクチュエータ：次に図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、ブロッキング又は掛止（上方）位置及び非ブロッキング又は掛止解除（下方）位置にある、強化された磁気ピン傾斜触覚アクチュエータ点字セルである、ＥＭＰＴ９００の実施例が示される。全体の作動と傾斜機構は、図６Ａ及び図６Ｂに示すＭＰＴ５００と同一であるが、図９Ａ及び図９Ｂに示す通り、追加の磁極（又は強化された磁束ガイド）９０３は、アクチュエータピン５０９と永久磁石５０８に近接して配置される。追加の磁極９０３は、磁束を、コイル５０４の周りのＰＰＭ５０５の底部からアクチュエータピン５０９と永久磁石５０８までガイドして、図９Ａに示す掛止の場合は引き合う極を、図９Ｂに示す掛止解除の場合は反発する極を提供することで、掛止と掛止解除の動作を高める。
【００２９】
作動：ＭＰＴアクチュエータがピン下方からピン上方位置まで変化する場合、鉄（Fｅ）磁束ガイド等の強化された掛止機構は、ＰＰＭ５００から動き、コイル５０４の外側の周りを移行し、アクチュエータピン５０９に近接して止まるような、ピン５０９を引きつけ得る追加の磁力を与える。この磁束ガイド９０３により、アクチュエータピン５０９の底部は、磁束ガイド９０３の側の埋め込み孔の外部に引きつけられ、掛止を強化し、このためＥＭＰＴの掛止動作を強化する。ピン上方位置からピン下方位置までサイクル動作すると、磁束は、反対方向に移動し、ピンに反発して、埋め込み孔と再アラインするよう押圧する。このため、ＥＭＰＴの掛止解除動作を強化する。磁束ガイド９０３は、アルミニウム、ニッケルとコバルト（ＡｌＮｉＣｏ）、鉄、クロム及びコバルト（ＦｅＣｒＣｏ）等を含むがこれらに限定されない他の型の磁気的に可逆の材料を含み得る。
【００３０】
本明細書記載のアクチュエータは、センサにさらに組み込み可能、又はセンサとなることも可能で、触覚ディスプレイは、双方向で機能し、携帯電話等の電子装置又は他の装置を動作・制御するよう使用可能であることに留意されたい。この触覚ディスプレイは、電気誘導、静電容量、抵抗性、光特性、磁気等の電子式のセンサ技術により、アクチュエータ内、上及び／又は周りに組み込み可能である。センサは、触覚アクチュエータとアクチュエータ内の電気コイルで使用される磁石により、実現可能である。
【００３１】
本開示の上述の実施形態は、本開示の原理を明瞭に理解するために記載される方法の可能な実施例にすぎないことを強調するものとする。上述の実施形態に対して、本開示の意図及び原則を実質的に逸脱することなく、多くの変形や変更を実施可能である。そのような変形や変更すべては、本開示の範囲内において本明細書に包含され、以下請求項により保護されるものと意図される。
【００３２】
「略〜」の用語は、記述用語が、意図した目的に否定的な影響を及ぼすことなく、用語からの逸脱を許容する意図を有する。記述用語は、用語が実質的に語により明示的に修正される場合であっても、実質的に語により修正されるものと暗示的に理解される。
【００３３】
比率、濃度、量及び他の数値データは、本明細書において、範囲を示す書式で表されることに留意されたい。そのような範囲を示す書式は、利便性や簡潔さのために使用され、このため、範囲の限界として明示的に記載される数値のみならず、各数値や部分的範囲が明示的に記載されるがごとく、該範囲内に包含されるすべての個々の数値や部分的範囲も包含するよう柔軟な形式で解釈されるものと理解されたい。例示目的で、約０．１〜約５の範囲は、約０．１〜約５と明示的に記載される範囲のみならず、表示範囲内の個々の量（例：１、２、３及び４）や部分的範囲（例：０．５、１．１、２．２、３．３及び４．４）を包含するよう解釈されるものとする。約を表す用語は、数値の有効数字にしたがって、従来からの数値の丸めを含み得る。さらに、約ｘからｙまでを表す用語は、約ｘから約ｙまでを含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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