(57)【要約】【課題】コンピュータに接続された３次元触覚ディスプレイについて、出力時の触知面上における触知ピンの見た目煩わしい往復動（上下動）を解消すること。重力の影響に左右されない触知ピン駆動機構を実現すること。出力速度を高めること。低コストとすること。触知ピンの高い実装密度を可能とすること。【解決手段】触知ピンを磁力にて吸着した状態で触知ピン吸着板を触知ピンの突出方向へ移動させることにより、前記触知ピンを突出方向に移動させる。該移動過程において、個別に触知ピンの突出方向移動を制動しうる制動機構にて、各触知ピンが任意の位置に達した時にそれぞれ個別に制動すれば、前記吸着が外れ、触知ピンは制動位置にて保持される。【選択図】図６
2008152763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに接続され、該コンピュータからの出力によって触知ピンの突出量が制御される出力装置であり、
触知ピンを有し、
触知ピン吸着板を有し、
前記触知ピンと前記触知ピン吸着板は磁力にて相互に吸着されうるものであり、
前記触知ピンと前記触知ピン吸着板が磁力にて相互に吸着された状態で、前記触知ピン吸着板を前記触知ピンの突出方向へ移動させうる移動機構を有し、
前記触知ピンの突出方向移動を個別に制動しうる制動機構を有する
ことを特徴とするもの
【請求項２】
請求項１において、
前記触知ピン吸着板と前記触知ピンが、前記触知ピンの側面において、磁力にて相互に吸着されうるものである
ことを特徴とするもの
【請求項３】
請求項１において、
前記触知ピンが、側面に突起形状部位を有するものであり、
前記触知ピン吸着板と前記触知ピンが、前記突起形状部位の上面又は側面において、磁力にて相互に吸着されうるものである
ことを特徴とするもの
【請求項４】
請求項１において、
前記触知ピンが、上向き段差面を有するものであり、
前記触知ピン吸着板と前記触知ピンが、前記上向き段差面において、磁力にて相互に吸着されうるものである
ことを特徴とするもの
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータに接続された３次元触覚ディスプレイの触知ピンの駆動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−３７９７の図３には、圧電素子アクチュエータの自由端にて触知ピンを押し上げる様子が示されている。貼り合わされた２層の圧電素子の伸縮差によって曲がるタイプの圧電素子アクチュエータが、水平方向に自由端をずらして幾層にも配設されている。圧電素子アクチュエータを駆動すると自由端が触知ピンを押し上げる。
【０００３】
特開平６−３０１３３５は、上下方向に移動自在に支持される触知ピンと、その略鉛直下方に配設されて前記触知ピンを押し上げるカムと、その略鉛直下方に配設されて前記カムを作動させる圧電素子アクチュエータによって構成される。垂直方向に配設される前記圧電素子アクチュエータの上端は自由端となっており、圧電素子アクチュエータを駆動すると該自由端が動いてカムを回転させ、触知ピンが押し上げられる。
【０００４】
特開２０００−８９８９５の段落「０００９」には、先行技術として、「取付板に摺動可能に貫通した多数のピンと、ピンのそれぞれを取付板内に没する方向に付勢する付勢手段とを備える装置が提案されている。この装置は、取付板と平行な昇降板を移動して全てのピンを同時に最高位置まで突出させた後、昇降板を降下してこれらのピンを後退させ、ブレーキ機構により各ピンを上下方向の任意の位置で係止させるようにしたもの」との記述がある。
【０００５】
実開平３−１４６７４は、昇降板にて触知ピン群を初期位置まで押し上げ、該初期位置から該昇降板を降下させてくる過程において個々の触知ピンを制動するという構成が示されている。
【特許文献１】特開２００５−３７９７
【特許文献２】特開平６−３０１３３５
【特許文献３】特開２０００−８９８９５
【特許文献４】実開平３−１４６７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２００５−３７９７のような方式は、触知ピンの数が増えるにしたがって圧電素子アクチュエータの配設される階層が増え、装置の厚みが増していくし、触知ピンは凸と凹の２値出力しか表現できない。
【０００７】
特開平６−３０１３３５は、構造が複雑になるうえ、触知ピンは凸と凹の２値出力しか表現できない。
【０００８】
特開２０００−８９８９５の記述について、該先行文献についてはその存在を確認できない。そのため、どのような手段にて触知ピンを付勢しているのか明らかでないが、技術常識として、ばね等の弾性体による付勢が想定される。その場合、触知ピンの数だけばねを用意しなければならないのでコストが大きくなるし、触知ピンの軸方向可動量を大きく確保しようとすると、それに応じてばねを長くしなければならないので、更にコストがかかる。また、触知ピンの数が多くなるに応じて、それを付勢するばねの数が増えるので、支持台を該付勢に抗して初期化位置まで触知ピン群を押し上げるために要する力が大きくなり、そのためのアクチュエータを強化せねばならず、消費電力も大きくなってしまう。また、触知ピンの軸方向移動を制動する制動機構は、ばねの力に抗して制動しなければならないため、強い制動力が要求されるため、制動機構の消費電力が大きくなってしまう。
【０００９】
実開平３−１４６７４は、いったん全ての触知ピンが昇降板によって初期位置まで押し上げられる（ステップ１）、次にそれら触知ピンが重力によって引き込まれる過程で個々の触知ピンが制動される（ステップ２）。というように、触知板上における触知ピンの出没が２段階のステップを経て出力される（すなわち、触知ピンが触知板上で上下に往復動することによって出力される）。この２段階のステップを要することが使用者にとって見た目に煩わしく感じられ、また、出力速度の制約要因ともなっている。３次元触覚ディスプレイは、視覚障害者にとっては触覚表現であるが、晴眼者にとっては視覚表現でもある。その意味で、３次元触覚ディスプレイはバリアフリーであるといえる。本発明の課題の一つは、触知板上における触知ピンの見た目煩わしい上下動（出没動）を解消することである。また、その過程において出力速度を高めることも本発明の課題である。
【００１０】
本発明の課題は、先行技術におけるこれら諸問題を解決することにある。また、本発明の他の課題は、３次元触覚ディスプレイにおいて、触知ピンの実装密度を高くすること、触知ピンの数を増やしても装置の厚みが増さないようにすること、出力速度を速くすること、消費電力を小さくすること等である。
【００１１】
また、本発明の別の課題は、逆さまや壁掛けや無重力状態など重力の影響に左右されずに動作しうるようにすることである。
【００１２】
また、本発明の別の課題は、製造コストの低い触知ピンを用いることにより、３次元触覚ディスプレイの製造コストを低く抑えることである。触知ピンの突出量にて表現される３次元触覚ディスプレイは、触知ピンを大量に用いる。そのため、触知ピンの製造コストは３次元触覚ディスプレイの製造コストに影響を及ぼす。本発明の課題の一つは、低コストで製造しうる触知ピンを利用可能な構成とすることにより、製造コストの低い３次元触覚ディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目標を達成するため、具体的には次のような構成とした。すなわち、コンピュータに接続され、該コンピュータからの出力によって触知ピンの突出量が制御される出力装置であり、触知ピンを有し、触知ピン吸着板を有し、前記触知ピンと前記触知ピン吸着板は磁力にて相互に吸着されうるものであり、前記触知ピンと前記触知ピン吸着板が磁力にて相互に吸着された状態で、前記触知ピン吸着板を前記触知ピンの突出方向へ移動させうる移動機構を有し、前記触知ピンの突出方向移動を個別に制動しうる制動機構を有する構成とした。
【００１４】
また、コンピュータに接続され、該コンピュータからの出力によって触知ピンの突出量が制御される出力装置であり、触知ピンを有し、触知ピン吸着板を有し、前記触知ピンと前記触知ピン吸着板は磁力にて相互に吸着されうるものであり、前記触知ピンと前記触知ピン吸着板が磁力にて相互に吸着された状態で、前記触知ピン吸着板を前記触知ピンの突出方向へ移動させうる移動機構を有し、前記触知ピンの突出方向移動を個別に制動しうる制動機構を有し、前記触知ピン吸着板と前記触知ピンが、前記触知ピンの側面において、磁力にて相互に吸着されうるものである構成とした。
【００１５】
また、コンピュータに接続され、該コンピュータからの出力によって触知ピンの突出量が制御される出力装置であり、触知ピンを有し、触知ピン吸着板を有し、前記触知ピンと前記触知ピン吸着板は磁力にて相互に吸着されうるものであり、前記触知ピンと前記触知ピン吸着板が磁力にて相互に吸着された状態で、前記触知ピン吸着板を前記触知ピンの突出方向へ移動させうる移動機構を有し、前記触知ピンの突出方向移動を個別に制動しうる制動機構を有し、前記触知ピンが、側面に突起形状部位を有するものであり、前記触知ピン吸着板と前記触知ピンが、前記突起形状部位の上面又は側面において、磁力にて相互に吸着されうるものである構成とした。
【００１６】
また、コンピュータに接続され、該コンピュータからの出力によって触知ピンの突出量が制御される出力装置であり、触知ピンを有し、触知ピン吸着板を有し、前記触知ピンと前記触知ピン吸着板は磁力にて相互に吸着されうるものであり、前記触知ピンと前記触知ピン吸着板が磁力にて相互に吸着された状態で、前記触知ピン吸着板を前記触知ピンの突出方向へ移動させうる移動機構を有し、前記触知ピンの突出方向移動を個別に制動しうる制動機構を有し、前記触知ピンが、上向き段差面を有するものであり、前記触知ピン吸着板と前記触知ピンが、前記上向き段差面において、磁力にて相互に吸着されうるものである構成とした。
【００１７】
以下、より詳しく説明する。
本発明の基本的な構成は、触知ピンと、該各触知ピンの突出方向移動を個別に制動し得る制動機構と、触知ピン吸着板と、該触知ピン吸着板を触知ピンの突出方向へ移動させうる移動機構とからなる。前記触知ピン吸着板及び前記触知ピンはそれぞれ磁石あるいは磁性体であり、磁力によって相互に吸着される。ここで、前記触知ピン吸着板が磁力によって前記触知ピンを吸着した状態で、前記移動機構にて触知ピンの突出方向へ移動されることにより、前記触知ピンは突出方向へ移動される。触知ピンの該移動過程において、前記各触知ピンはそれぞれ目的の位置あるいはタイミングに達したところで、個別に、前記制動機構にて制動される。各触知ピンは制動された時点で吸着が外れ、該制動位置にて保持される。本発明の重要な特徴は、触知ピンが磁力にて吸着されたまま牽引されることにある。
【００１８】
請求範囲でいう、（触知ピンの突出方向移動を個別に制動しうる）制動機構は、触知ピンの突出方向移動を個別に制動しうるものであるならば、どのようなものでも良い。該制動機構の仕組み・数・配置などについて、どのようなものを用いても良い。触知ピン制動機構は触知ピン１本につき、かならずしも１個が用いられる必要は無いのであり、制動機構は複数用いられていても良い。例えば、触知ピン制動機構は図７のように触知ピンの軸方向に複数個設けても良いし、図３のように触知ピンの両側から挟みこむように設けても良いのであり、このように複数個の制動機構を用いることにより、制動力を上げる方法も考えられる。ただし、これらはあくまで１例であり、触知ピン制動機構の仕組み・数・配置などについて、触知ピンの突出方向移動を個別に制動しうるものであるならば、どのようなものでも良いのであり、これによって本発明が制約されるものではない。
【００１９】
本発明において、触知ピン制動機構による触知ピンの制動及び解除は必ずしも触知ピンの位置や触知ピン吸着板の位置等の位置情報に応じてなされる必要は無く、タイミング情報に応じてなされても良い。例えば、ステッピングモータにて触知ピン吸着板を移動し、その位置情報に基づいて触知ピンを制動・解除しても良いし、あるいは、個々の触知ピンの突出量を検知するセンサー（位置情報）に基づいて触知ピンを制動・解除しても良いし、あるいは、触知ピン吸着板をほぼ一定速度で連続的に移動させながら、任意のタイミングで触知ピンを制動・解除しても良い。ただし、これらはあくまで一例であり、どのような情報に基づいてなされても良いのであり、本発明はこれによって制約されるものではない。
【００２０】
請求範囲でいう、触知ピンについて、該触知ピンはどのようなものを用いても良い。例えば、触知ピンは戻り止めを有する形状とすることにより、該触知ピンが脱落することを防ぐことができる。また、触知ピンは必ずしも円柱である必要は無く、該触知ピンの軸に垂直な断面はどのような形状でも良いのであり、例えば、該断面を四角形その他の多角形にしても良い。また、触知ピンの軸に垂直な断面の断面積は必ずしも均一である必要は無く、触知ピンは円錐、三角錐、四角錐などを用いても良い。また、図４に示すように、段差面を有する形状としても良い。また、側面に突起形状部位を有する形状でもよい。また、触知ピンの大きさ（太さ・長さなどを含む）はどのようなものでも良い。ただし、視覚障害者の利用を考慮すると、点字が表現できる大きさのものが望ましい。また、触知ピンは異質な材料を組み合わせて構成しても良いのであり、例えば先端部に柔らかい材料を用いることにより、指で触知した時の感触に配慮することもできる。ただし、これらはあくまで一例であり、本発明における触知ピンの形状・大きさ・材質などはどのようなものでも良いのであり、本発明はこれによって制約されるものではない。
【００２１】
触知ピンは必ずしもマトリックス状に配列されている必要は無く、どのような配列・配置でも良い。例えば、点字に対応した配列でも良い。もちろん、該触知ピンがマトリックス状に配列されている場合でも、３次元形状の出力のみならず、通常の点字ディスプレイとして使用する（２値出力）ことも出来る。
【００２２】
請求範囲でいう、（触知ピン側面に有する）突起形状部位について、該突起形状部位の形状・個数・配置などはいかなるものでもよく、これによって本発明が制約されるものではない。例えば、図１０ａに示すように、触知ピンの周囲を取り巻くように円盤状の突起形状部位が設けられていても良い（このように触知ピンの周囲を取り巻いている状態も、請求範囲でいう触知ピンの「側面に有する」概念に含まれる）し、図１０ｂに示すようなタブ状の突起形状部位が設けられていても良い。また、図１０ｃに示すように触知ピン下端部に設けられていても良いのであり、この場合も請求範囲でいう触知ピンの「側面に有する」概念に含まれる。図１０に示した例は、いずれも触知ピンの側面に設けた突起形状部位の例を示している。ただし、これらはあくまで一例であり、触知ピン側面に有する突起形状部位はどのようなものでも良いのであり、これによって本発明が制約されるものではない。
【００２３】
請求範囲でいう、磁力にて相互に吸着されうる構成とは、触知ピン吸着板と触知ピンは磁力によって相互に吸着されうるものであれば、どのような構成を用いても良い。例えば、触知ピン吸着板が磁石で触知ピンが磁性体（鉄など磁石に吸着されるもの）であっても良いし、触知ピン吸着板が磁性体で触知ピンが磁石であっても良いし、極性の異なる（相互に吸着する）磁石同士であっても良い。また、触知ピンが磁性体あるいは磁石である場合、かならずしも、触知ピン全体が磁性体あるいは磁石である必要は無く、触知ピンの一部が磁性体あるいは磁石であっても良い。また、触知ピン吸着板が磁石あるいは磁性体である場合、かならずしも、触知ピン吸着板の全体が磁石あるいは磁性体である必要は無く、その一部が磁石あるいは磁性体で構成されていても良い。また、触知ピンを磁力にて吸着する場合、触知ピンのいかなる部位を触知ピン吸着板のいかなる部位にて吸着しても良いし、いかなる方向から吸着しても良い。例えば、触知ピンの側面を吸着しても良い。また、側面に突起形状部位を有する触知ピンの場合は該突起形状部位を吸着しても良い。この際、該突起形状部位のどの部位をいかなる方向から吸着しても良い。また、段差面を有する触知ピンの場合は該段差面を吸着しても良い。ただし、これらはあくまで一例であり、これらによって本発明が制約されるものではない。
【００２４】
本発明において「上」や「上方」などの表現は、触知ピンの突出方向を大まかに指す。同じく「下」や「下方」などの表現は、触知ピンの没入方向を大まかに指す。
【００２５】
請求範囲でいう、触知ピン吸着板について、該触知ピン吸着板は磁力によって触知ピンと相互に吸着されうるものであれば、どのようなものでも良いのであり、これによって本発明が制約されることは無い。なぜなら、触知ピン吸着板がどのようなものであるかは、該触知ピン吸着板と磁力にて相互に吸着される触知ピンとの関係によって左右されるからである。すなわち、どんな形状の触知ピンと吸着されるのか、触知ピンのどの部位と吸着されるのか、触知ピンをどの方向から吸着するのかなど、磁力にて相互に吸着される触知ピンとの相互関係によって最適な触知ピン吸着板が用いられるべきである。
【００２６】
触知ピン吸着板を触知ピンの突出方向へ移動させる時、該触知ピン吸着板はとどまることなく連続的に移動させても良いし、例えば、移動中において触知ピンを制動する度毎に一時停止しても良いのであり、本発明は、触知ピン吸着板のこのような移動の制御の仕方によって制約されるものではない。
【００２７】
請求範囲でいう（触知ピン吸着板を触知ピンの突出方向へ移動させうる）移動機構について、触知ピン吸着板を触知ピンの（おおまかに）突出方向へ移動させうるものであれば、該移動機構はどのようなものでも良いのであり、移動機構の仕組みなどによって本発明が制約されるものではない。一例として、送りねじとガイドを用いた方法を挙げることが出来る。例えば、触知ピン吸着板を移動する複数の送りねじを歯付きベルトで連動させることにより、広い面であっても略水平を保ったまま（触知ピンの）突出方向に移動させることが出来る。また、図１及び図２は斜面を利用して触知ピン吸着板を突出方向へ移動させる方法を例示している。ただし、これらの移動機構はあくまで一例であり、いかなる移動機構を用いても良いのであり、本発明は特定の移動機構に制約されるものではない。
【００２８】
全ての触知ピンを出力完了した後、触知ピンの突出状態として表現された出力結果を人が指で触知する時、指によってピンに加えられる（触知ピンの）没入方向の圧力（以下、「触知圧力」と呼ぶ）に抗して該触知ピンの位置を保持する必要がある。制動機構の制動力によって触知圧力に抗しても良いが、全てのピンを出力完了した後にストッパー（以下、「耐圧ストッパー」と呼ぶ）にて全触知ピンを固定して触知圧力に抗する機構を設けても良い。本発明における耐圧ストッパーは、指によって触知ピンに加えられる没入方向の圧力に抗して触知ピンの位置を保持し得るものであるならば、いかなる方式・機構のものを用いても良い。例えば、摩擦力によるものでも良いし、凹凸の噛み合いによって係止されるものでも良いし、戻り止めによるものでも良い。また例えば、触知圧力を受けた時に該触知ピンが押し下げられ、該触知圧力が取り除かれた時に弾性力にて元の位置に復帰する構成としても良い。３次元触覚ディスプレイは視覚障害者の使用が想定される。そのため、点字出力を考慮すると触知ピンの実装密度は高いものが要求される。触知ピンの高い実装密度を得るためには、（触知ピンの）制動機構が触知ピン間の狭い隙間に収まるものでなければならない。大まかに言って、（制動機構として用いられる）アクチュエータのサイズとその制動力は比例すると考えられるので、そのような狭い隙間に収まるサイズの制動機構が触知圧力に十分抗しうるかどうかは疑問の余地がある。そのため、触知圧力に抗して触知ピンの没入方向移動を制動しうる耐圧ストッパーは意義がある。ただし、耐圧ストッパーは必ず設けなければならないというわけではない。例えば、制動機構による制動力が触知圧力に抗しうるものである場合は耐圧ストッパーは必ずしも設けなくても良いものと思われる。
【００２９】
図１８は、触知ピンが側面に凹部を有する形状である場合の例を示している。図１８に示す触知ピンは、段差面を有する形状と解釈することができるとともに、図１８の３２は、触知ピン側面に有する突起形状部位であると解釈することもできる。すなわち、図１８の３１は、触知ピンに有する上向き段差面であるとともに、触知ピン側面に有する突起形状部位（図１８の３２）の上面でもある。このように、本請求範囲において、どちらの用語・概念に含まれるものとしても解釈することができる場合は、どちらに解釈しても良いのであり、両方の用語・概念に含まれうる。本請求範囲において、複数の用語・概念に含まれうると解釈することができるものは、それら複数の用語・概念の全てに同時に含まれてよいのであり、請求範囲における用語・概念の範囲が重複することを妨げない。
【発明の効果】
【００３０】
本発明を実施した３次元触覚ディスプレイは、触知ピン吸着板にて磁力で吸着した状態で触知ピンを突出方向へ移動させる方法を用いることにより、重力の影響を受けずに触知ピンを駆動することができるので、逆さまや壁掛けや宇宙空間等の無重力状態などの環境においても重力の影響に左右されずに動作しうる。また、ばね等の弾性体によって触知ピンを付勢する必要が無いので、低コストや省電力が実現できる。また、触知ピンが突出方向へ移動される過程で制動されるので、触知面上における触知ピンの出没方向の動きが１段階のステップにて出力される（すなわち、触知ピンが突出方向へ移動されることによって出力される）ので、触知板上における触知ピンの見た目煩わしい上下動（出没動）が解消される。また、その機構によって出力速度を高めることが出来る。また、触知ピンの実装密度を高くすることができる。また、触知ピンの数を増やしても装置の厚みが増さない。また、もちろん、３次元触覚ディスプレイとしてだけでなく、通常の点字ディスプレイ（２値出力）として使用することも出来る。また、低コストにて製造した触知ピンを利用することができるため、３次元触覚ディスプレイの製造コストが低く抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
発明を実施するための最良の形態は以下のようなものと思われる。すなわち、実施例１に示すように、触知ピンの側面を磁力にて吸着する方法を用いる。また、耐圧ストッパーを設け、触知圧力に抗するものとする。出力が完了したことを音声やアクチュエータにて視覚障害者に知らせる機構を設ける。
【実施例１】
【００３２】
本実施例においては、磁力にて触知ピンの側面を吸着した状態で、触知ピン吸着板が移動する場合の一例を示す。この方法は、吸着する面積を大きくすることが出来るので、触知ピンの吸着状態を安定して保持出来る。また、触知ピン側面に有する突起形状部位を吸着する場合に比べ、触知面から見た触知ピンの実装密度を高めることが出来る。
【００３３】
請求範囲でいう、触知ピンの側面の形状は、どのようなものでも良い。例えば、平面でも良いし、曲面でも良いし、どのような起伏を伴う形状でも良い。もちろん、材質もどのようなものでも良い。例えば、触知ピン吸着板にて吸着した状態で突出方向へ移動される際、該移動過程において触知ピンが突出方向移動を制動された時に吸着がスムーズに外れるように、摩擦係数の小さい材質あるいは摩擦係数を小さくするコーティングなどを施しても良い。
【００３４】
請求範囲でいう、触知ピンの側面とは、例えば図４のように段差面を有する触知ピンの場合でも、このような段差などには関係なく、触知ピンの軸に平行な面（すなわち、図４の５４に示す部位）が、該当する。
【００３５】
図８は、触知ピンの側面に金属などの磁性体を設け、触知ピン吸着板に有する磁石にて吸着した状態で該触知ピン吸着板を（触知ピンの）突出方向へ動かす例を示している。ここで、触知ピンの形状を図９に示すように平面を有する形状とし、該平面にて吸着するようにすれば、吸着力や吸着時の安定性が向上するものと思われる。あるいは、触知ピンの形状を断面積が多角形の柱状にすれば側面に平面の吸着部位を容易に確保できる。触知ピンの側面を吸着する場合、必ずしも該側面の全長あるいは全面積を吸着部位とする必要は無く、その一部を吸着部位としても良い。
【００３６】
図１２は、円柱状の触知ピンを用いた例を示している。ここで、図１２のｃ及び図１２のｄは、吸着部が触知ピンの側面形状に沿うように、円筒形状あるいは半円筒形状とした例を示している。このように、吸着部を触知ピンの側面形状に沿う形状とすることにより、吸着時の保持安定性を図っても良い。このように、触知ピン吸着板において吸着部の形状はどのようなものでも良いのであり、触知ピンとの相互関係において、最適な形状が選択されるべきであろう。
【００３７】
本実施例の場合、触知ピン吸着板を上昇させて触知ピン出力を完了した後、次の出力に備えて触知ピン吸着板を下降させておくことができる。すなわち、触知ピン吸着板を（突出方向へ）上昇させて触知ピン出力を完了した後、次の出力に備えて触知ピン吸着板を（没入方向へ）下降させ、下降終端にて待機させておく。次の出力の際には、触知ピンを制動解除して没入方向に重力落下させると、前記下降終端にて待機していた触知ピン吸着板に触知ピンの磁性体部位が磁力にて吸着される。そのため、すぐに触知ピン吸着板を上昇させることができ、速やかに次の出力へ移ることが出来る。本実施例の利点として、ここで示した如き制御を行うことにより、出力の切り替えを極めて迅速に行いうることが挙げられる。ただし、制御方法はどのようなものを用いても良いのであり、本発明は制御方法によって制約されるものではない。
【００３８】
本実施例はあくまで一例であり、これによって本発明が制約されるものではない。
【００３９】
図１１は、触知ピンの低コストな製造方法の一例を示している。板材表面の一端寄りの位置に、帯状の金属薄板（磁性体）を貼り付け、同図点線方向に切断・分離することによって、触知ピンが形成される。触知ピン側面の平面部を吸着する場合は、図１１に示すような触知ピン製造方法により、低コストで製造された触知ピンを用いることができる。ただし、ここで示した触知ピン製造方法は本発明を制約するものではない。
【００４０】
図１３は、円柱状触知ピンの低コストな製造方法の一例を示している。ここで、熱可塑性材料からなる円柱状触知ピンは下端部において小径部を有している。該小径部へ、磁性体リングを嵌合させる。該磁性体リングは金属パイプを切断してなるものである。嵌合後、加熱した金属製工具を下端部へ押し当てることにより、前記小径部をフレア状に変形させる。このように触知ピン下端部をフレア状に変形させることにより、磁性体リングの脱落防止及び触知ピンの脱落防止の効果を得る。ただし、ここで示した触知ピン製造方法は本発明を制約するものではない。
【実施例２】
【００４１】
本実施例においては、磁力にて触知ピンの側面に有する突起形状部位を吸着した状態で、触知ピン吸着板が突出方向へ移動する場合の一例を示す。この方法は、吸着する面積を大きくすることが出来るので、吸着力を大きくすることができ、また、触知ピンの吸着状態をより安定して保持出来る。
【００４２】
図５及び図６は、側面に円盤状の突起形状部位を有する形状の触知ピンを用い、該突起形状部位を磁力にて吸着した状態で触知ピン吸着板を突出方向へ移動させる例を示している。ここで、該触知ピンは図１０ａに示す如き形状である。図５及び図６について、触知ピン側面に有する円盤状の突起形状部位を上方（触知面に近い側）から磁力にて吸着した状態で、触知ピン吸着板が突出方向（図６の矢印方向）へ移動されることにより、触知ピンは突出方向へ移動される。該移動過程において、任意の触知ピンが任意の位置にて制動されることにより、吸着が外れ、触知ピンは該位置にて保持される。
【００４３】
触知ピン側面の突起形状部位はどのようなものでも良い。図１０は、触知ピン側面の突起形状部位の様々な例を示している。その際、該突起形状部位の形状に応じて最適な吸着方法を用いることができる。例えば、図１０ａに示すような円盤状の突起形状部位を有する場合、該円盤の上面を吸着する方法が最適であろうし、また、図１０ｂに示すようなタブ状の突起形状部位を有する場合、該タブの側面（タブ面）を吸着する（すなわち、該突起形状部位の面積が広い部分を吸着する）ことができる。ただし、図１０は触知ピン側面に有する突起形状部位のあくまで一例であり、該突起形状部位はどのような形状でも良い。また、触知ピン側面に有する突起形状部位を磁力にて吸着する際、該突起形状部位の、どの面をどの方向から吸着しても良いのであり、触知ピンと吸着板の相互関係によって最適なものが選択されるべきであろう。
【００４４】
図１４は、触知ピン側面に有する突起形状部位の一例を示している。図１４に示す触知ピン側面に有する突起形状部位において、本発明において出力するために触知ピン吸着板が吸着可能なのは、該突起形状部位の上面（図１４の４８）、及び上向き斜面（図１４の４９）、及び側面（図１４の５０）である。本発明においては、該突起形状部位の下面（図１４の５１）を吸着して出力することはできない。なぜなら、もし下面を吸着した状態で触知ピン吸着板を突出方向へ移動させると、触知ピン吸着板は下方から突起形状部位を押し上げることになるため、該移動過程において触知ピンを制動しても、触知ピンの突出方向移動を止めることが出来ないからである。それに対して、該突起形状部位の上面（図１４の４８）、あるいは上向き斜面（図１４の４９）、あるいは側面（図１４の５０）を吸着した状態で触知ピン吸着板を突出方向へ移動させ、該移動過程において触知ピンの突出方向移動を個別に制動すると、該触知ピンの吸着が外れ、該制動時点において該触知ピンの突出方向移動が停止・保持され、本発明の意図する出力動作が行なわれることになる。ただし、図１４はあくまで一例であり、上方に向かって開かれている面及び側面であれば、どのような面でも吸着して良いのであり、例えば、上方に向かって開かれた曲面でも良いし、どのような起伏を有する面でも良い。請求範囲でいう突起形状部位の「上面又は側面」とは、このように上方に向かって開かれている面及び側面を含むものである。
【００４５】
図１６及び図１７は（触知圧力に抗して触知ピンの没入方向移動を制動しうる）耐圧ストッパーを設けた例を示している。図１６は、側面に突起形状部位を有する触知ピンについて、該突起形状部位の上面を磁力にて吸着した状態で、触知ピン吸着板を触知ピンの突出方向へ移動させ、該移動過程において触知ピンを制動機構にて制動すると、該制動時点において吸着が外れ、触知ピンが該制動位置にて保持されている様子を示している。その後、図１７に示すように、耐圧ストッパーにて触知ピンを固定し、触知圧力に抗するべく備える。図１６及び図１７において、耐圧ストッパーは触知面に対して平行な面のプレート状をしており、これによって全触知ピンあるいは複数の触知ピンを制動しうるよう構成されている。
【００４６】
本実施例はあくまで一例であり、これによって本発明が制約されるものではない。
【実施例３】
【００４７】
本実施例においては、磁力にて触知ピンの上向き段差面を吸着した状態で、触知ピン吸着板が移動する場合の一例を示す。
【００４８】
図４は、触知ピンが上向き段差面を有する形状である場合の例を示している。触知ピン吸着板は該上向き段差面を吸着した状態で突出方向へ移動しても良い。該上向き段差面はどのような形状でも良いのであり、例えば、斜面になっていても良いし、どのような起伏を伴う形状であっても良い。本実施例の出力動作は、触知ピン側面に有する突起形状部位を吸着する場合と同様に考えることができる。
【００４９】
請求範囲でいう上向き段差面とは、図４の３１に示すように、上方（突出方向）に向かって開かれた段差面を指す。これに対し、例えば図１５の５２に示すような下方（没入方向）に向かって開かれた段差面（下向き段差面）の場合、本発明で用いることは出来ない。なぜなら、該下向き段差面を吸着した状態で触知ピン吸着板を突出方向へ移動させると、触知ピン吸着板は下方から触知ピンを押し上げることになるため、該移動過程において触知ピンを制動しても、触知ピンの突出方向移動を止めることが出来ないからである。
【００５０】
本実施例はあくまで一例であり、これによって本発明が制約されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
点字ディスプレイとしても、３次元触覚ディスプレイとしても用いることが出来る。例えば、地形その他の地図情報を３次元として表示することにより、視覚障害者の道案内に利用することができる。その際、壁掛け式とすると、スペースを占有しないので狭い場所にも設置できる。また、宇宙空間等の無重力環境においても使用可能である。また、コンピュータゲームの表示装置として用いれば、表現の幅が広がる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】触知ピン吸着板を移動させる移動機構の例を示す図
【図２】図１において、触知ピン吸着板を押し上げた様子
【図３】両側から挟みこむように制動機構を配置した様子
【図４】上向き段差面を有する形状の触知ピンの例を示す図
【図５】触知ピン側面の突起形状部位を吸着した状態で移動する機構を示す図
【図６】図５において、触知ピンが移動中に制動される様子
【図７】縦に並べて複数の制動機構を配置した様子
【図８】触知ピン側面を吸着する様子
【図９】側面に平面部を設けた触知ピン
【図１０】側面に有する突起形状部位の様々な例
【図１１】触知ピンの製造方法例を示す図
【図１２】円柱状の触知ピンの側面を吸着する例
【図１３】円柱状触知ピンの製造方法例を示す図
【図１４】触知ピン側面に有する突起形状部位について説明する図
【図１５】下向き段差面について説明する図
【図１６】耐圧ストッパーを備えた例
【図１７】耐圧ストッパーを作動させた例
【図１８】触知ピン側面に凹部を有する形状を例にした説明図
【符号の説明】
【００５３】
１   触知ピン
２    制動機構
４    触知ピン吸着板
５    触知板（触知ピンが突き出している様子を指で触知する表面の板）
２２  触知ピン吸着板を軸方向移動させるための斜面
２３  車輪
２４  送りねじ
２５  モーター
２６  歯車
２７  ガイド
３１  触知ピンの上向き段差面
３２  触知ピン側面に有する突起形状部位
３５  磁石
３６  磁性体
３７  平面部位
４１  板材
４２  帯状の金属薄板（磁性体）
４３  吸着部
４４  磁性体（金属リング）
４５  熱可塑性材料触知ピンの小径部
４６  加熱した金属製工具
４７  フレア状に広がった触知ピン下端部
４８  触知ピン側面に有する突起形状部位の上面
４９  触知ピン側面に有する突起形状部位の上向き斜面
５０  触知ピン側面に有する突起形状部位の側面
５１  触知ピン側面に有する突起形状部位の下面
５２  触知ピンの下向き段差面
５３  耐圧ストッパー
５４  触知ピンの側面
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年2月4日(2008.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに接続され、該コンピュータからの出力によって触知ピンの突出量が制御される３次元触覚ディスプレイであり、
２次元状に配置された複数の触知ピンを有し、
複数の前記触知ピンに対して共通に設けられた触知ピン吸着板を有し、
前記触知ピンと前記触知ピン吸着板は、複数の前記触知ピンが一括して、磁力にて前記触知ピン吸着板と相互に吸着されうるものであり、
複数の前記触知ピンが一括して、磁力にて前記触知ピン吸着板と相互に吸着された状態で、前記触知ピン吸着板を前記触知ピンの突出方向へ移動させうる移動機構を有し、
前記触知ピンの突出方向移動を個別に制動しうる制動機構を有し、
前記制御は、前記コンピュータからの出力に応じて、前記移動機構及び前記制動機構が駆動されることによってなされる
ことを特徴とするもの
【請求項２】
請求項１において、
前記触知ピン吸着板と前記触知ピンが、前記触知ピンの側面において、磁力にて相互に吸着されうるものである
ことを特徴とするもの
【請求項３】
請求項１において、
前記触知ピンが、側面に突起形状部位を有するものであり、
前記触知ピン吸着板と前記触知ピンが、前記突起形状部位の上面又は側面において、磁力にて相互に吸着されうるものである
ことを特徴とするもの
【請求項４】
請求項１において、
前記触知ピンが、上向き段差面を有するものであり、
前記触知ピン吸着板と前記触知ピンが、前記上向き段差面において、磁力にて相互に吸着されうるものである
ことを特徴とするもの