(57)【要約】【課題】従来と比較して電力効率や耐久性を向上することができるピン駆動装置を提供すること。【解決手段】ピン駆動装置３０は、ピン４０と、ピン４０の矢印４０ａ及び矢印４０ｂで示す延在方向に移動可能となるようにピン４０を支持する電極５１、５２と、ピン４０に係合した一方向性の形状記憶合金バネ５５、５６とを備え、ピン４０、電極５１及び形状記憶合金バネ５５を介した電流の通路７１と、ピン４０、電極５２及び形状記憶合金バネ５６を介した電流の通路７２とが形成され、ピン４０は、ピン４０自身が電極５１、５２に対して所定の位置に存在するときに電流の通路７１を遮断する絶縁膜４３と、ピン４０自身が電極５１、５２に対して所定の位置に存在するときに電流の通路７２を遮断する絶縁膜４４とを有するようにする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピンと、前記ピンの延在方向に移動可能となるように前記ピンを支持する支持部と、前記ピンに係合した一方向性の形状記憶合金バネとを備え、前記ピン、前記支持部及び前記形状記憶合金バネを介した電流の通路が形成され、
前記ピン及び前記支持部の少なくとも一方は、前記ピンが前記支持部に対して所定の位置に存在するときに前記電流の通路を遮断する絶縁部を有したことを特徴とするピン駆動装置。
【請求項２】
前記ピンは、前記形状記憶合金バネの中央の空洞部分に挿入されたことを特徴とする請求項１に記載のピン駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のピン駆動装置を備えたことを特徴とする触覚ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピンの延在方向にピンを駆動するピン駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ピンの延在方向にピンを駆動するピン駆動装置として、六点点字等の図形を表示する触覚ディスプレイに備えられ、ピンと、ピンの延在方向に移動可能となるようにピンを支持する支持部と、ピンに係合した形状記憶合金バネとを備え、形状記憶合金バネが加熱されて収縮方向及び伸長方向のうち所定の方向に変形することによって支持部に対してピンを移動させるピン駆動装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
ここで、形状記憶合金バネとしては、加熱されると所定の方向に変形してから冷却されると元の長さに戻る二方向性の形状記憶合金バネや、加熱されると所定の方向に変形してから冷却されても長さを維持する一方向性の形状記憶合金バネがある。なお、二方向性の形状記憶合金バネは、長さを維持するために過熱され続けなければならないので、ピン駆動装置は、一方向性の形状記憶合金バネを備えている場合、二方向性の形状記憶合金バネを備えている場合と比較して電力効率や耐久性が良い。
【０００４】
また、形状記憶合金バネを加熱する方法としては、レーザー等の装置によって外部から形状記憶合金バネを加熱する方法や、形状記憶合金バネに電流を供給して形状記憶合金バネ自身の電気抵抗による発熱によって形状記憶合金バネを加熱する方法がある。なお、ピン駆動装置は、形状記憶合金バネに電流を供給することによって加熱する場合、外部から形状記憶合金バネを加熱する場合と比較して構造が簡単で、支持部に対するピンの移動速度が速い。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５９−１９８４８３号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−２６５２１３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のピン駆動装置においては、パルス幅変調制御等の制御によって電流の供給時間が制御されているものの、製造上生じる個体差が形状記憶合金バネに有るので、備える形状記憶合金バネによってはピンが支持体に対して所定の位置に移動し終わった後にも形状記憶合金バネに電流が供給されるという問題があった。
【０００８】
ピンが支持体に対して所定の位置に移動し終わった後にも形状記憶合金バネに電流が供給される場合、ピン駆動装置は、不必要な電力を消費するだけでなく、形状記憶合金バネが形状の記憶を失う温度まで形状記憶合金バネの温度が上昇すること等によって形状記憶合金バネの寿命が予定よりも短くなる。
【０００９】
そこで、本発明は、従来と比較して電力効率や耐久性を向上することができるピン駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のピン駆動装置は、ピンと、前記ピンの延在方向に移動可能となるように前記ピンを支持する支持部と、前記ピンに係合した一方向性の形状記憶合金バネとを備え、前記ピン、前記支持部及び前記形状記憶合金バネを介した電流の通路が形成され、前記ピン及び前記支持部の少なくとも一方は、前記ピンが前記支持部に対して所定の位置に存在するときに前記電流の通路を遮断する絶縁部を有した構成を有している。
【００１１】
この構成により、本発明のピン駆動装置は、ピンが支持部に対して所定の位置に存在するときに絶縁部が電流の通路を遮断するので、形状記憶合金バネへの不必要な電力の供給を防止することができ、従来と比較して電力効率や耐久性を向上することができる。
【００１２】
また、本発明のピン駆動装置は、前記ピンは、前記形状記憶合金バネの中央の空洞部分に挿入された構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明のピン駆動装置は、形状記憶合金バネの中央の空洞部分にピンが挿入されているので、形状記憶合金バネの外側にピンが配置される場合と比較して小型化することができる。
【００１４】
また、本発明の触覚ディスプレイは、ピン駆動装置を備えた構成を有している。
【００１５】
この構成により、本発明の触覚ディスプレイは、ピン駆動装置が従来と比較して耐久性を向上することができるので、従来と比較して長期間、正確な情報を利用者に伝えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１７】
まず、本実施の形態に係る触覚ディスプレイの構成について説明する。
【００１８】
図１から図３までに示すように、本実施の形態に係る触覚ディスプレイ１０は、複数の穴２１ａが形成された面部２１、及び、面部２１に対向して配置された面部２２を有した筐体２０と、筐体２０の複数の穴２１ａのそれぞれに対応して筐体２０の内部に収納されたピン駆動装置３０とを備えている。なお、面部２２には、面部２１の複数の穴２１ａのそれぞれに対向して穴２２ａが形成されている。
【００１９】
また、ピン駆動装置３０は、筐体２０の穴２１ａ、２１ｂを介して筐体２０の外部に突出可能なピン４０と、ピン４０の矢印４０ａ及び矢印４０ｂで示す延在方向に移動可能となるようにピン４０を支持する支持部としての電極５１、５２と、筐体２０の面部２１に取り付けられた電極５３と、筐体２０の面部２２に取り付けられた電極５４と、ピン４０及び電極５３に係合した一方向性の形状記憶合金バネ５５と、ピン４０及び電極５４に係合した一方向性の形状記憶合金バネ５６と、電源６０と、電源６０及び電極５１を接続するスイッチ６１と、電源６０及び電極５２を接続するスイッチ６２と、電源６０及び電極５３を接続するスイッチ６３と、電源６０及び電極５４を接続するスイッチ６４とを備えている。
【００２０】
ここで、ピン４０は、形状記憶合金バネ５５、５６の中央の空洞部分に挿入されている。また、電極５１、５２は、筐体２０の面部２１、２２に対して固定されている。また、形状記憶合金バネ５５は、電極５１に対してピン４０を矢印４０ｂで示す方向に付勢しており、加熱されると伸長方向に変形してから冷却されても長さを維持する性質を有している。また、形状記憶合金バネ５６は、電極５２に対してピン４０を矢印４０ａで示す方向に付勢しており、加熱されると伸長方向に変形してから冷却されても長さを維持する性質を有している。
【００２１】
また、ピン４０は、電極５１と係合することによってピン４０自身が矢印４０ｂで示す方向に移動することを防止するストッパ４１ａ、及び、電極５２と係合することによってピン４０自身が矢印４０ａで示す方向に移動することを防止するストッパ４１ｂを有した金属製の本体４１と、本体４１に付されて本体４１及び電極５３を絶縁するとともに本体４１及び形状記憶合金バネ５５を絶縁する絶縁膜４２と、本体４１に付されて本体４１及び電極５１を絶縁する絶縁膜４３と、本体４１に付されて本体４１及び電極５２を絶縁する絶縁膜４４と、本体４１に付されて本体４１及び電極５４を絶縁するとともに本体４１及び形状記憶合金バネ５６を絶縁する絶縁膜４５とを備えている。なお、ピン４０は、絶縁膜４２、４３、４４、４５が付されていない本体４１の表面部分によって、金属露出部４６、４７、４８を構成している。
【００２２】
また、ピン駆動装置３０は、電極５１、ピン４０の金属露出部４７、本体４１、金属露出部４６、形状記憶合金バネ５５及び電極５３を介した電流の通路７１と、電極５２、ピン４０の金属露出部４７、本体４１、金属露出部４８、形状記憶合金バネ５６及び電極５４を介した電流の通路７２とが形成されている。
【００２３】
なお、ピン４０の絶縁膜４４は、ピン４０が電極５１、５２に対して図４に示す位置に存在するときに電流の通路７２を遮断する位置にピン４０の本体４１に付されており、本発明の絶縁部を構成している。また、ピン４０の絶縁膜４３は、ピン４０が電極５１、５２に対して図５に示す位置に存在するときに電流の通路７１を遮断する位置にピン４０の本体４１に付されており、本発明の絶縁部を構成している。
【００２４】
次に、本実施の形態に係る触覚ディスプレイの動作について説明する。
【００２５】
図２に示す状態のときにスイッチ６２及びスイッチ６４が入れられると、電源６０と、電流の通路７２とが電気的に接続されるので、電源６０から出力された電荷は、スイッチ６２、電極５２、ピン４０の金属露出部４７、本体４１、金属露出部４８、形状記憶合金バネ５６、電極５４及びスイッチ６４を介して再び電源６０に入力される。即ち、図２に示す状態のときにスイッチ６２及びスイッチ６４が入れられると、形状記憶合金バネ５６は電源６０から電流が供給される。
【００２６】
形状記憶合金バネ５６は、電源６０から電流が供給されると、形状記憶合金バネ５６自身の電気抵抗によって発熱して伸長方向に変形し、形状記憶合金バネ５５に抵抗されながらピン４０を電極５１、５２に対して矢印４０ａで示す方向に移動させる。
【００２７】
そして、図４に示すように、ピン４０が面部２１の穴２１ａを介して触覚ディスプレイ１０の外部に突出した位置まで移動すると、ピン４０の本体４１と、電極５２とがピン４０の絶縁膜４４によって絶縁されるので、電流の通路７２が遮断され、形状記憶合金バネ５６は電源６０から電流が供給されなくなって伸長を停止する。
【００２８】
また、図２に示す状態のときにスイッチ６１及びスイッチ６３が入れられると、電源６０と、電流の通路７１とが電気的に接続されるので、電源６０から出力された電荷は、スイッチ６１、電極５１、ピン４０の金属露出部４７、本体４１、金属露出部４６、形状記憶合金バネ５５、電極５３及びスイッチ６３を介して再び電源６０に入力される。即ち、図２に示す状態のときにスイッチ６１及びスイッチ６３が入れられると、形状記憶合金バネ５５は電源６０から電流が供給される。
【００２９】
形状記憶合金バネ５５は、電源６０から電流が供給されると、形状記憶合金バネ５５自身の電気抵抗によって発熱して伸長方向に変形し、形状記憶合金バネ５６に抵抗されながらピン４０を電極５１、５２に対して矢印４０ｂで示す方向に移動させる。
【００３０】
そして、図５に示すように、ピン４０が面部２２の穴２２ａを介して触覚ディスプレイ１０の外部に突出した位置まで移動すると、ピン４０の本体４１と、電極５１とがピン４０の絶縁膜４３によって絶縁されるので、電流の通路７１が遮断され、形状記憶合金バネ５５は電源６０から電流が供給されなくなって伸長を停止する。
【００３１】
なお、以上においては、図２に示す状態から図４に示す状態に変化するときや、図２に示す状態から図５に示す状態に変化するときの触覚ディスプレイ１０の動作について説明したが、触覚ディスプレイ１０は、図５に示す状態から図４に示す状態に変化するときや、図４に示す状態から図５に示す状態に変化するときも、図２に示す状態から図４に示す状態に変化するときや、図２に示す状態から図５に示す状態に変化するときと同様に動作する。
【００３２】
以上に説明したように、ピン駆動装置３０は、ピン４０が電極５１、５２に対して図４に示す位置に存在するときにピン４０の絶縁膜４４が電流の通路７２を遮断するので、形状記憶合金バネ５６への不必要な電力の供給を防止することができ、従来と比較して電力効率や耐久性を向上することができる。
【００３３】
同様に、ピン駆動装置３０は、ピン４０が電極５１、５２に対して図５に示す位置に存在するときにピン４０の絶縁膜４３が電流の通路７１を遮断するので、形状記憶合金バネ５５への不必要な電力の供給を防止することができ、従来と比較して電力効率や耐久性を向上することができる。
【００３４】
また、触覚ディスプレイ１０は、ピン駆動装置３０が従来と比較して耐久性を向上することができるので、従来と比較して長期間、正確な情報を利用者に伝えることができる。なお、ピン駆動装置３０は、本実施の形態において、触覚ディスプレイ１０の部品として使用されていたが、触覚ディスプレイ１０の部品以外の用途に使用されるようになっていても良い。
【００３５】
また、ピン駆動装置３０は、形状記憶合金バネ５５及び５６の中央の空洞部分にピン４０が挿入されているので、形状記憶合金バネ５５及び５６の外側にピン４０が配置される場合と比較して小型化することができる。なお、ピン駆動装置３０は、形状記憶合金バネ５５及び５６の外側にピン４０が配置されるようになっていても良い。
【００３６】
なお、ピン４０は、本実施の形態において、金属製の本体４１と、本体４１に付された絶縁膜４２、４３、４４及び４５とから構成されているが、この構成以外の構成であっても良い。例えば、ピン４０は、絶縁体製の本体と、この本体に付された特定のパターンの導電膜とから構成されるようになっていても良い。
【００３７】
また、ピン４０は、本実施の形態において、固体によって絶縁部が形成されているが、固体以外の物質によって絶縁部が形成されるようになっていても良い。例えば、ピン４０は、本体４１に溝が形成されて、この溝内の空気によって絶縁部が形成されるようになっていても良い。
【００３８】
また、ピン駆動装置３０は、本実施の形態において、ピン４０が絶縁部を備えているが、ピン４０ではなく支持部が絶縁部を備えるようになっていても良いし、ピン４０及び支持部の双方が絶縁部を備えるようになっていても良い。
【００３９】
また、ピン駆動装置３０は、本実施の形態において、加熱されると伸長方向に変形する一方向性の形状記憶合金バネ５５及び５６を備えた構成を有しているが、加熱されると収縮方向に変形する一方向性の形状記憶合金バネを備えた構成を有していても良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、従来と比較して電力効率や耐久性を向上することができるピン駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るピン駆動装置を備えた触覚ディスプレイの外観斜視図
【図２】ピンが中立位置にあるときの図１に示す触覚ディスプレイの一部の側面断面図
【図３】図１に示す触覚ディスプレイのピン駆動装置のピンの外観斜視図
【図４】ピンが触覚ディスプレイの一方の面部側に突出した位置にあるときの図１に示す触覚ディスプレイの一部の側面断面図
【図５】ピンが触覚ディスプレイの他方の面部側に突出した位置にあるときの図１に示す触覚ディスプレイの一部の側面断面図
【符号の説明】
１０  触覚ディスプレイ
３０  ピン駆動装置
４０  ピン
４３、４４  絶縁膜（絶縁部）
５１、５２  電極（支持部）
５５、５６  形状記憶合金バネ
７１、７２  電流の通路
【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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