(57)【要約】【課題】従来の触覚ディスプレー装置は、多数のピンそれぞれに駆動装置を設けていたため、装置が大型なものとなっていた。さらに、表示する画像情報を詳細にしようとするとそれだけ製造コストが高くなり商品化が難しいという問題点があった。本発明は、上記従来の問題点を解決し、さらに出力された図形を指先等で変形する事を読み取る機能を付加することで、触覚による図形の入出力を安価に実現する事を目的とする。【解決手段】上下動可能にしてマトリクス状に多数配列された触覚ピンを駆動制御することにより凹凸により表現された画像等の情報を表示する触覚ディスプレー装置において、多列上にある複数の触覚ピンに摩擦力を加えて位置状態保持を行う触覚ピン位置保持手段を用い、その姿勢を近接センサや位置検出スイッチにより読み取る機能を持つことを特徴とする触覚ディスプレー装置。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚ピンの２次元配置によって図形形状情報や文字情報を呈示する触覚ディスプレイ装置において、出力された突起出力画面の上を、手や器具で操作する事で出力の突起状態に変化を与えたことを装置内部に設けたピン位置検出装置によって読み取ることで、パソコン等の外部接続機器に出力し、視覚に依存しないグラフィックユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）を実現することを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１において、任意位置に移動可能にしたピン駆動機構により、マトリクス状に多数配列された触覚ピンの上下位置を制御する方式を取り、各ピンの上下位置状態を近接センサスイッチによって読み取りそのピン位置情報を外部へ出力することを特徴とする触覚ディスプレイ装置。
【請求項３】
触覚ピンの２次元配置によって図形形状情報や文字情報を呈示する触覚ディスプレイ装置において、突起ピンの上昇位置保持の方法に植物繊維布等の布生地を貫通するピンの外周の摩擦抵抗を利用し、貫通生地枚数を多重にすることで、保持力を設計時に調整することを特徴とする触覚ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視覚障害者が触覚により画像情報を認識するための触覚ディスプレーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
視覚障害者が画像情報を触覚により認識することできるようにするための装置はこれまで多数考案されてきた。そのほとんどが、上下に駆動するピンをマトリクス状に多数配設し、ピンの凹凸で画像情報を提供しようとするもので、各ピンそれぞれにピンを駆動する手段が設けられているものであり、また突起の出力と操作する入力は独立した方法で考えられていることで、複雑で高価なものとなっている。
例えば、特開平１０−１２３９３５号公報は全てのピンに駆動機能があり、個別にセンサーも設けられている、また、特開平５−１９６８０、特開平８−７６６８４号公報、特許２８０９２０１号公報も同様にピン個別の駆動を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の触覚ディスプレー装置には、多数のピンそれぞれに駆動装置を設けていたため、装置が大型なものとなり、重量も重く可搬性に欠けていた。さらに、表示する画像情報を詳細にしようとするとそれだけ製造コストが高くなるため商品化が難しいという問題点があった。
本発明は、上記従来の触覚ディスプレー装置の有する問題点を解決し、さらに、出力された図形を触知すると同時に突起図形を指先で操作変形させた情報を読み取る機能を設け、図形の突起出力した盤面を操作者が入出力共用の平面とすることができる。このことにより、パソコンのユーザーインターフェースとして視覚に依存しないグラフィックユーザーインターフェイスを実現することを目的とする。
また、突起ピンの高さ位置保持の力を設計時に任意設定し経時変化の少ない安定した特性をもつ必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の触覚ディスプレー装置のピン位置保持機構は、外力によって変形が可能な保持力で姿勢保持をするものにする。マトリクス状に多数配列された触覚ピンの上下位置を、ピンの駆動機構部に一体で取り付けられた近接センサによって検出し、図形を突起出力する機能動作とは別に、現在の各ピンの突起状態（上下位置）を読み取る機能を設ける。
【０００５】
上記の構成から成る本発明の触覚ディスプレー装置は、パソコン等の機器から出力される図形情報を突起出力として表示し、その図形情報を指等で操作し、突起状態に変化を与えたことを検出する機能を設けることで、操作者がどの部分の突起に変化を与えたのか電気的に読み取ることができる。このことにより、視覚に依存しない入出力可能なグラフィックユーザーインターフェイスを実現することを実現する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１において１２は触覚ディスプレー装置本体で、この本体１２の上面には多数の孔がＸＹの２次元配置でマトリクス状に設けられた突起ディスプレイ面１１がある。そして、このディスプレイ面１１の多数の孔には、後述する触覚カラーと釘状ピンとで形成される上下動作する触覚ピンが組み込まれ、この触覚ピンの突起の有り無しで突起配置を行い、触覚による触知の可能な図形を出力する。
【０００７】
図２の触覚パッド断面図であらわす、触覚カラー２１は、釘状ピン２５と一体的に連結されて挿入され、釘状ピンは、カ゛イト゛パネル２４の孔と植物繊維布等の摩擦布２３を貫通している。触覚カラー２１と釘状ピン２５は剛体であり、下部ガイドプレート２４と摩擦布２３で作られる厚さ方向に一定の自由度を持って組み込まれている。
【０００８】
次に図２の断面図にあるソレノイド２８と近接センサー２６と制御ユニット２９を搭載した移動ユニットベース３０が移動する際に、ソレノイド２８先端に取り付けられた打鍵ヘッド２７は制御ユニット２９が検出する位置情報を基準に目標のタイミングで釘状ピン２５を打鍵する。この動作の繰り返しにより、２次元平面への凹凸で表現された画像情報が表示されるようになっている。
【０００９】
前記の横移動を行いながらタイミングごとにソレノイドのオンオフを決定し、一瞬の打鍵を行う形態の例を図３の３１から３６で表す。
【００１０】
あらかじめ、制御ユニット２９に表示したい突起配列が転送されると、ソレノイド２８と制御ユニット２９を搭載した移動ユニットベース３０は、この例では右へ移動を行う動作中に図３の３１と３３と３５のタイミングにソレノイド通電を行い，釘状ピン２５を上方向に移動させる。
【００１１】
移動ユニットベース３０は、この図３の例では右端へ移動を行う動作を完了すると、図３における図面奥方向へ機械的に移動を行い、次には左方向への移動を開始する。
【００１２】
移動ユニットベース３０が左へ移動を行う時も右移動と同様に制御ユニットの作るタイミングでソレノイドの通電を行い触覚カラー２１の突起配列を作り出す。左右移動と前後移動を組み合わせてこの動作を行うことで、２次元平面に突起配列を出力することが行われる。
【００１３】
これまでの動作で作成された、触覚カラー２１の突起配列は摩擦布２３の作り出す一定の摩擦力でその姿勢を保持している。
【００１４】
この突起配列で作られた図形の突起部分は、弱い力では下がらないが、人為的及び自動的に一定の強さを超える力を加える事で、触覚カラー２１と釘状ピン２５は下方に移動を行う。
【００１５】
この触覚ディスプレイ盤面に出力された図景情報や文字情報などの突起集合図形を操作者の意思によって変形を行うことができる。
【００１６】
制御ユニット２９は出力した突起の配列を記憶しているが、触覚ディスプレイの出力読み取り命令が実行されると、先に記載のソレノイドによる突起出力動作と同様に、近接センサー２６，ソレノイド２８，制御ユニット２９を搭載した移動ユニットベース３０が横移動を行う時に、図４の４１から４６で説明するタイミングで、近接センサーの入力状態を制御ユニットが読み込みを行う。
【００１７】
図４の４１は、移動ユニットベース３０が左側から右へ移動する例で、移動途中の４１、４２のタイミングでは釘状ピン２５が上に上がっている状態、４３では２５の釘状ピン２５が下降している状態を検出している。同様に、４４は上昇、４５は下降、４６は上昇を検出している例である。
【００１８】
上記、移動ユニットベース３０は、左右移動と前後移動を繰り返し行いながら、近接センサーの出力状態を位置タイミングで読み取ることにより、触覚パッドの釘状ピン２５の凹凸情報を行列座標毎に読み取ることができる。
【００１９】
この機能を利用すると、例えば、晴眼者が利用するパソコン画面のアイコンをマウスで操作し、目的のプログラムを操作したり、パソコンソフトのメニューボタンをマウスで操作する等のグラフィックユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）機能を触覚で代行することが可能となる。
【００２０】
この機能を利用すると、例えば、形状によって階層を表現するようなファイル構造図や地図画面の位置情報選択などにおいて、出力された図形の一部を変形させ、入力機能に使うことができる。
【発明の効果】
本発明の触覚ディスプレー装置によれば、多点の突起ブロックの高さを制御し突起で図形を表す装置において、触覚ピンの駆動制御に必要な装置は一列分の数ですむため、またピン状態検出のセンサーも１列分となる事で、安価に装置を製造でき、装置の電流消費も低く抑えることができる。このため、廉価な装置として実現できる。
特に、突起ピンの２次元配置によって図形形状情報や文字情報を呈示する触覚ディスプレイ装置において、出力された突起出力画面の上を、手や器具で操作する事で出力の突起状態に変化を与えたことを装置内部に設けたピン位置検出装置によって読み取ることで、パソコン等の外部接続機器に出力し、視覚に依存しないグラフィックユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の触覚ディスプレー装置の実施例を示す本体概観図である。
【図２】本発明の触覚ディスプレー装置の触覚パッド構造を説明する主要断面図である。
【図３】本発明の触覚ディスプレー装置のピン駆動動作の詳細説明図である。
３１　横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる１番目
３２　横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる２番目
３３　横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる３番目
３４　横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる４番目
３５　横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる５番目
３６　横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる６番目
【図４】本発明の触覚ディスプレー装置のピン位置検出動作の詳細説明図である。
４１　横移動時、タイミングによってピン位置を検出する１番目
４２　横移動時、タイミングによってピン位置を検出する２番目
４３　横移動時、タイミングによってピン位置を検出する３番目
４４　横移動時、タイミングによってピン位置を検出する４番目
４５　横移動時、タイミングによってピン位置を検出する５番目
４６　横移動時、タイミングによってピン位置を検出する６番目
【符号の説明】
１１　突起ディスプレイ面
１２　触覚ディスプレイ本体
２２　触覚パッド表面ピンガイドプレート
２３　摩擦布
２４　下部ガイドプレート
２５　釘状ピン
２６　近接センサー
２７　打鍵ヘッド
２８　ソレノイド
２９　制御ユニット
３０　移動ユニットベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004101677.tif 000006