(57)【要約】  【課題】  触覚ピン表示装置の小型・軽量化、低価格化及び省エネルギーを図る。  【解決手段】  触覚ピン２０と、前記触覚ピン２０を進退自由に支承する触覚ピン案内部材３０と、前記触覚ピン２０を触覚面３５から所望の高さに突出させるカム４０と、前記触覚ピン２０を前記カム４０側に付勢するバネ１０と、湾曲動作により前記触覚ピン２０を前記触覚面３５から所望の高さに突出させる方向に前記カム４０を回動させる圧電素子片７０と、前記触覚ピン２０が前記触覚面３５近傍まで後退する方向に前記カム４０を逆方向に回動させるカム復動手段とからなる構成。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
文字・図形を表示する触覚ピンと、前記触覚ピンを進退自由に支承する触覚ピン案内部材と、前記触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させるカムと、前記触覚ピンを前記カム側に付勢するバネと、湾曲動作により前記触覚ピンを前記触覚面から所望の高さに突出させる方向に前記カムを回動させる圧電素子片と、前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退する方向に前記カムを逆方向に回動させるカム復動手段とからなることを特徴とする触覚ピン表示装置。
【請求項２】
カム復動手段がモーターと該モーターによって往復動する部材とから成る構成、または電磁ソレノイドと該電磁ソレノイドによって往復動する部材とから成る構成のいずれか一方としたことを特徴とする請求項１記載の触覚ピン表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４点の略半球状突起(または触覚ピン)からなる点字の数符、６点または８点の略半球状突起(または触覚ピン)からなる任意の点字、または任意の点図を表示する触覚ピン表示装置に関する。詳しくはカムと圧電素子片を用い触覚面から所望の高さに触覚ピンを出入りさせるようにした触覚ピン表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の点字表示装置は、電気・機械的に触覚ピンを突出させて点字を表示する点字表示部(点字表示ユニット)を所定の個数並べ、1行の文字列として表示し、視覚障害者がその行の上に指を滑らせて触覚(判読)し、視覚障害者に情報を伝達するものであった。
【０００３】
圧電素子片を用いた触覚ピン表示装置として例えば、ユニット基板１１の上部側縁部に沿って点図を表示する複数の触知ピン１３を上下動可能に保持した点図表示部１２を設け、ユニット基板１１の面上に触知ピンに対応させて、その湾曲動作により自由端部において触知ピン１３を上下動させる圧電素子片１５を複数配置し、さらにユニット基板１１の下端部にあって、上部側縁が圧電素子片１５の湾曲動作の節部近傍に位置するとともに、下部側縁が圧電素子片１５の基端部近傍に位置するように圧電素子片１５の基端部側が電気的に接続される電気回路を有するプリント基板１８が配置されているものとして特開２００４−１０１６４４号公報が提案されている。
【０００４】
さらに、圧電素子片を用いたもう一つの触覚ピン表示装置として、２つの圧電層の間に弾性導電材料の薄片を介挿してなる圧電素子片７の湾曲動作により触知ピン６を上下動可能し、これら複数の触知ピン６を触知ピン保持部５により上下動可能に保持するとともに、触知ピン６の頭部が突出可能な触知面５ｂ上での触読方向と平行に波状の凹凸部５０１を形成するものとして特開２００７−０７１９７７号公報が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１０１６４４号公報
【特許文献２】特開２００７−０７１９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし特許文献１、２においては、点字ピン(触覚ピン)は自重により下がり、強制力で自動的に引っ込ませるものでない。従って、点字ピンを案内する摺動穴や点字ピンに塵埃、食物片、手脂等が付着した場合、点字ピンの摺動が悪くなり自重で下がらない恐れがあった。その様な場合は手で点字ピンを押さえないと引っ込まない。点字ピンの摺動が悪い場合、一旦「出」の状態の点字ピンを手で押さえてリセットした後、新たに表示された点字ピンを触覚する手順が必要となり、触覚操作が極めて煩わしい。また、連続的に点字を表示する場合に大きな障害となる。
【０００６】
さらに、点字ピンを０．１Ｎ(ニュートン…約１０g重)程度で指圧すると点字ピンが下がってしまう、即ち点字が消えてしまうという課題も有していた。初心者は指圧力が強く、使いづらいものとなっていた。さらに、点字ピンが触覚面から突出した状態を維持するには圧電素子片に常時、通電しておく必要があった。
【０００７】
本発明は指で触覚ピンを強く押圧しても触覚ピンが引っ込まないようにすることを目的とする。さらに、触覚面から所望高さに突出した触覚ピンを自動的に触覚面まで戻す(引っ込める)ことを目的とする。
さらに、所望高さに触覚ピンを突出させておく場合でも圧電素子片に常時、通電しておく必要が無いようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる第一の触覚ピン表示装置は、文字・図形を表示する触覚ピンと、前記触覚ピンを進退自由に支承する触覚ピン案内部材と、前記触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させるカムと、前記触覚ピンを前記カム側に付勢するバネと、湾曲動作により前記触覚ピンを前記触覚面から所望の高さに突出させる方向に前記カムを回動させる圧電素子片と、前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退する方向に前記カムを逆方向に回動させるカム復動手段とからなることを特徴としたもので、これにより触覚ピンを突出させた状態において圧電素子片の駆動保持電流を不要にして省エネルギーを図れる。また、装置の構造を簡単にして小型化、軽量化、低価格化を図れる。さらに、触覚ピンに過大な押圧力1Ｎ(ニュートン)〜１０Ｎ程度が掛かっても引っ込まない。触覚ピンを自動的に触覚面まで引っ込めることができる。
【０００９】
なお、第一の触覚ピン表示装置において、カム復動手段がモーターと該モーターによって往復動する部材とから成る構成、または電磁ソレノイドと該電磁ソレノイドによって往復動する部材とから成る構成のいずれか一方としたことを特徴としたもので、これにより触覚ピンを自動的に触覚面まで引っ込め、連続的に点字を表示できる。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成により本発明装置は触覚ピン突出位置での保持電流を不要にし省エネルギーを図れる。構造を簡単にして小型化、軽量化、低価格化を図れる。また、触覚ピンに過大な押圧力が掛かっても触覚ピンが引っ込まず点字が消えない。指で触覚ピンを押さえリセットしなくても自動的に触覚ピンを引っ込ませることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明にかかる触覚ピン表示装置は上述の通りである。点字は一般的に３行２列の６つの凸点で表示されるが、数字を表わす点字(数符)は２行２列の４つの凸点からなる。図４の平面図は４桁の数字を表示する場合の点字表示装置を例示している。
前記凸点は直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の細長い触覚ピンで形成し、触覚面より０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ程度突出させて表示するのが一般的である。
【００１２】
前記触覚ピンは先端部を曲面たとえば略半球状とするのが好ましい。材質はステンレス部材の他に、ニッケル、アルマイト処理したアルミニウム、黄銅、防錆処理をした鉄系金属、フッ素樹脂をコーティングした鉄系金属、抗菌効果を有する銅部材、樹脂部材、光触媒粒子を混入した樹脂部材、光触媒を備えたステンレス部材等から選んだ一つとするのが好ましい。さらに、指が触れる前記先端部表面は摩擦抵抗を小さく,滑らかな仕上げ面とするのが好ましい。具体的には仕上げ面アラサが１．５Ｓ以下(表面の凹凸の高低差が１．５μｍ以下)とするのが好ましい。点字紙の表面アラサより滑らかな仕上げ面アラサとすることにより長時間、触覚ピンに触れても指の荒れや痛さを生じない。
触覚ピンを非金属部材たとえば樹脂で構成する場合、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリアミド、エポキシ、アクリル、フェノール、塩化ビニール、塩化ビニリデン等の中から選んだ一つの樹脂部材とするのが好ましい。
【００１３】
前記触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させるには、カムと該カムを回動させる圧電素子片とで行うのが好ましい。前記触覚ピンを触覚面近傍まで引っ込めるには、前記カムを逆方向に回動させるカム復動手段を備えるのが好ましい。詳しくは、カム復動手段がモーターによって往復動する部材により前記カムを逆方向に回動させる構成、または電磁ソレノイドによって往復動する部材により前記カムを逆方向に回動させる構成のいずれか一方とするのが好ましい。
【００１４】
前記カムは非金属部材たとえばエポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂部材で構成するのが好ましい。また、圧電素子片に当接する略半月板と触覚ピンに当接するカム形状部とを一体的に射出成形するのが好ましい。
【００１５】
圧電素子片は公知のごとく、例えばＰＺＴ板からなる圧電材料の両面に電極を配設してなる。この圧電素子片に例えば電圧２００Ｖを印加すると図２に示すように、圧電素子片は湾曲動作を生じて自由端部が半月板４１を所望の方向に駆動する。具体的には図１の状態から図２の状態になるよう半月板を介しカム４０を反時計方向に回転させ、触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させる。
【００１６】
圧電素子片は、湾曲動作の節部（支点）を保持部材により挟持されている。圧電素子片の各電極には電圧を加え所望の方向に湾曲させるための配線(図示せず)が施されている。当然のことながら配線の他端は所望の制御回路を備えたプリント基板(図示せず)に繋がっている。
【００１７】
触覚ピンは通常、０．１〜０．３Ｎ(ニュートン)の力で指圧、触覚される。しかし、初心者が強く押圧するなど,何らかの理由により過大な押圧力が触覚ピンに掛かった場合、触覚ピンは触覚面まで後退し点字が消える恐れがある。また、触覚ピンの長手方向軸心からカムの回動軸心が離れていた場合、触覚ピンをカム側に付勢する圧縮コイルバネ等によってカムに回転モーメントが働く。
【００１８】
触覚面から突き出た触覚ピンの後退を防止するには、触覚ピンが前記触覚面から所望の高さに突出した上部死点及び前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退した下部死点において前記触覚ピンが前記カムに回転トルクを生じさせない輪郭形状を前記カムが備えることが好ましい。即ち、上部死点及び下部死点において、前記触覚ピンと前記カムとが当接する部位の法線が前記カムの回動軸心を略通るように配置するのが好ましい。
その結果、圧電素子片への通電を切っても触覚ピンは触覚面から所定の高さに突出した状態、または触覚面近傍まで引っ込んだ状態を維持できる。また、過大な押圧力が触覚ピンに掛かっても触覚ピンは引っ込まない。
【００１９】
前記触覚ピンの突出高さをゼロにリセットするには、前述のごとく触覚ピンをカム側に常時付勢する圧縮コイルバネを段付きの触覚ピンに組み込むのが好ましい。
触覚ピンを進退させるのはカムであり、該カムを第一の方向に回動させるのは圧電素子片であり、第二の方向に回動(逆回転)させるのはカム復動手段を用いる構成としている。
【００２０】
触覚ピンを進退自由に支承する触覚ピン案内部材は成型した樹脂部材等で構成するのが好ましい。樹脂はポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリアミド、エポキシ、アクリル、塩化ビニール、塩化ビニリデン等の樹脂部材とするのが好ましい。
【００２１】
前記触覚ピンを進退させるアクチュエータ(圧電素子片、カム復動モーター等とその通電・制御回路)等を制御する制御回路の一例を図５のブロック構成図に示す。簡単に説明すると、制御回路１２０はパラレルインプット／アウトプットユニット(ＰＩＯ)１２１と中央演算処理装置(ＣＰＵ)１２２とアナログ／ディジタル変換器(Ａ／Ｄ)１２３とメモリ１２４とシリアルインプット／アウトプットインターフェース(ＳＩＯ)１２５とからなる。
ＰＩＯ１２１はＣＰＵ１２２と結合し、６点式点字キーボード１２６、点字表示制御スイッチ１２７等から信号を受け、該受けた信号はＣＰＵ１２２によって制御され触覚ピン駆動アクチュエータ(形状記憶合金とその通電回路)１２９へ送られる。Ａ／Ｄコンバータ１２３は表示速度制御スイッチ１３０から信号を受け、出力信号をＣＰＵ１２２へ送る。ＳＩＯ１２５はＣＰＵ１２２とユニバーサルシリアルバス(ＵＳＢ)１３１とに接続している。ＣＰＵ１２２はメモリ１２４及び外部メモリ１３４に結合している。ＣＰＵ１２２はＰＩＯ１２１、Ａ／Ｄコンバータ１２３、ＳＩＯ１２５、メモリ１２４、外部メモリ１３４等から受けた信号に応じ出力信号をモータコントローラ１３２に提供する。モータコントローラ１３２は出力信号をモータ１３３に送り制御する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の一実施例における触覚ピン表示ユニットを図面とともに説明する。図１は本発明の一実施例における触覚ピン表示ユニットの要部正面図、図２は図１において触覚ピンを突出させた状態の要部正面図、図３は本発明の一実施例における触覚ピン表示装置の要部正面図、図４は図３の要部平面図、図５は触覚ピン駆動アクチュエータ等の制御回路のブロック構成図を示す。
【００２３】
図1に示す触覚ピン表示ユニット１００は点字の数符を構成する凸点の内、一列の２点を表示するものである。なお、前記数符は一般的に２行２列の計４点で一桁を表示することは前述した。
触覚ピン表示ユニット１００は所定間隔に隣接して配設した２本の段付きのステンレス製触覚ピン２０と、前記触覚ピン２０を進退自由に支承する触覚ピン案内部材３０と、前記触覚ピン２０を触覚面３５から所望の高さに突出させるカム４０と、前記触覚ピン２０を前記カム４０側に付勢するバネ１０と、湾曲動作により前記触覚ピン２０を前記触覚面３５から所望の高さに突出させる方向に前記カム４０を回動させる圧電素子片７０と、前記触覚ピン２０が前記触覚面３５近傍まで後退する方向に前記カム４０を逆方向に回動させるカム復動手段とからなることを特徴とする。
さらに、カム復動手段がモーター(図示せず)と該モーターによって往復動する部材たとえば図示していない偏心円盤とリンク、及び復動板５０等から成ることを特徴とする。
【００２４】
隣接する２本の触覚ピン２０,２０に対応して配置したエポキシ樹脂製カム４０,４０は相互に干渉しないよう同じ向きに配置し、かつ、同一方向に回動させるよう構成している。
各カム４０は図３に示すごとく、触覚ピン案内部材３０の壁部８０に立設した支軸に回動可能に支承されている。
【００２５】
図１において、触覚ピン２０を突出させるには圧電素子片７０に略２００ボルトの電圧を掛ける。これにより前記圧電素子片７０が図２に示すごとく右方向に湾曲し半月板41を介してカム４０が半時計方向に所定角度だけ回動した状態で停止する。その結果、触覚ピン２０は０．５mm程度触覚面３５から突出する。この時、前記触覚ピン２０と前記カム４０とが当接する部位の法線が前記カム４０の回動軸心を略通るようにしてあるので、前記触覚ピン２０を押圧しても前記カム４０は回転モーメントを受けない。従って圧電素子片７０への通電を停止してもカム４０へは回転トルクが作用せず触覚ピン２０は引っ込まない。
【００２６】
次に、触覚ピン２０を触覚面３５近傍にまで後退させる場合は、図示していないモータと偏心円盤等により、カム復動板５０を左方向に移動させると、突起部５１がレバー部４５と係合しているので、カム４０は時計方向に回動して図２の状態から図１の状態に戻る。この時、圧電素子片は既に通電が解除され湾曲状態から直線状態に戻っている。その後、カム復動板３５は右方向に復動して図２の状態で待機する構成としている。
【００２７】
触覚ピン表示ユニット１００は触覚ピン２０を段付きに構成し、該段付き部に圧縮コイルバネ１０を組み込むことによって触覚ピン２０を常時カム４０側に付勢するようにしている。これにより触覚面３５から所望高さに突出した触覚ピン２０を自動的に触覚面３５近傍まで戻す(引っ込める)ことができる。
【００２８】
このように本発明の触覚ピン表示ユニットは、触覚ピン２０の上部死点と下部死点において触覚ピン２０とカム４０とが当接する部位の法線が前記カム４０の回動軸心を略通るようにしてあり、かつ、触覚ピン２０の最大径内にカム４０の回動軸心が位置する構成とすることにより過大な触覚ピン押圧にも耐えられ、引っ込まない。また、圧電素子片への通電を切っても触覚ピンは突出状態を維持でき消費電力を減らすことができる。さらに、触覚ピン２０を常時カム面側に付勢する圧縮コイルバネを併用することにより触覚ピンを自動的に引っ込ませることができ装置の単純化、小型化、軽量化、低価格化を図れる。
【００２９】
図３、図４に示す触覚ピン表示装置２００は点字の４桁の数字を表示可能としたもので、前記触覚ピン表示ユニット１００を横一列に８個、所定間隔に並べて構成したものである。従って、基本的な構成と動作は触覚ピン表示ユニット１００と同じであり詳細な説明を省略する。
なお触覚ピン表示装置２００の場合、共通する１枚のカム復動板により複数桁の数符を構成する全ての触覚ピンを一往復動作により瞬時に触覚面３５近傍まで後退させられることは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明にかかる触覚ピン表示装置は、点字表示装置のほかに点図の二次元表示または三次元表示装置等に利用できる。点字表示装置はＡＴＭ(現金自動受け払い機)、自動販売機、エレベータ等の表示端末として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例における触覚ピン表示ユニットの要部側面図
【図２】図１において触覚ピンを突出させた状態の要部側面図
【図３】本発明の一実施例における触覚ピン表示装置の要部正面図
【図４】図３の要部平面図
【図５】触覚ピン駆動アクチュエータ等の制御回路のブロック構成図
【符号の説明】
【００３２】
１０  圧縮コイルバネ
２０  触覚ピン
３０  案内部材
３５  触覚面
４０  カム
４１  半月板
５０  カム復動板
５１  突起部
７０  圧電素子片
７１、７２  電極
８０  壁部
１００  触覚ピン表示ユニット
２００  触覚ピン表示装置
【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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