(57)【要約】【課題】長大なストロークを有しながらも、動作方向の筐体長さが小さい直線駆動機構の提供。【解決手段】駆動部材の突出端部が３次元形状ディスプレイの表示物体の表面に位置するように前記駆動部材の直線部分を該直線部分の伸長方向に往復移動可能に構成された直線駆動機構において、回転駆動手段に連結された少なくとも一対のローラ、前記駆動部材は前記突出端部とは逆側に位置する端部が渦巻き形状に巻き取られた巻き取り部からなり、前記駆動部材が駆動回転手段に連結された少なくとも一対のローラに挟まれて往復移動可能に構成された直線駆動機構。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部材の突出端部が３次元形状ディスプレイの表示物体の表面に位置するように前記駆動部材の直線部分を該直線部分の伸長方向に往復移動可能に構成された直線駆動機構において、回転駆動手段に連結された少なくとも一対のローラ、前記駆動部材は前記突出端部とは逆側に位置する端部が渦巻き形状に巻き取られた巻き取り部からなり、前記駆動部材が駆動回転手段に連結された少なくとも一対のローラに挟まれて往復移動可能に構成されていることを特徴とする直線駆動機構。
【請求項２】
複数本の前記直線部分が接触して往復移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の直線駆動機構。
【請求項３】
前記駆動部材は同駆動部材伸長方向と直行する断面が円弧上に湾曲した長尺プレートで形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか記載の直線駆動機構。
【請求項４】
前記駆動部材は長尺プレートで形成され、前記直線部の前記ローラより先端側の途中をＵターンさせて突出端部を形成したことを特徴とする請求項１記載の直線駆動機構。
【請求項５】
前記駆動部材を複数備えて複数の突出端部を形成し、同複数に突出端部を互いにクロスさせたことを特徴とする請求項４記載の直線駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、３次元形状ディスプレイに利用される直線駆動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ技術は、近年急速な発展を遂げている分野の一つである。その中でも、実物体をＶＲ空間内で表現する手法に関する研究として数多くのものが挙げられる。レンジファインダに代表される非接触型３次元形状計測装置を用いて実物体をデジタルデータに変換し、情報空間内で提示する、もしくは、遠隔地にその情報を伝達するといった試みがこれまでになされている。【０００３】  これらの手法で取得した３次元情報の提示手法としては、形状をＣＧモデルとして表現し、モニタ画面もしくはプロジェクタ等でスクリーンや対象物体に提示する方法が主流であったが、近年、図５に示すように、物理的に凹凸を制御する３次元形状ディスプレイによって３次元情報を提示する試みも数多くなされており、岩田等によるＦＥＥＬＥＸに代表される数多くのディスプレイが発明されている。【０００４】  これまでに発明されている３次元形状ディスプレイは、ボールネジや流体圧アクチュエータ、形状記憶合金などをディスプレイ表面にあたる物体形状提示部に連結した直線駆動機構４によって、ディスプレイ表面の凹凸を変化させることで立体形状の提示を行うものであった。これら従来の直線駆動機構４は、図６、図７、図８に示すように、駆動部材をそのままの形状で筐体内外へ出し入れするというものであった。【０００５】  ここで、長大なストロークを持つ直線駆動機構によって大きな凹凸の提示を行うことを考えた場合、従来の３次元形状ディスプレイは、物体形状提示部をそのままの形状で筐体の内外に出し入れするため、筐体の厚み、すなわち直線駆動機構の動作方向の筐体長さが、必然的に直線駆動機構のストローク長以上となり、装置が大型にならざるを得ないという問題があった。【０００６】  これまでの３次元形状ディスプレイは、このような筐体の厚みの問題から、２次元平面上に直線駆動機構を配置して高さ情報のみの提示を行うものであったが、より複雑な形状の表現を行うには直線駆動機構を３次元曲面上に配置することが有効な手段であり、これを実現するためには、長大なストロークが得られる直線駆動機構の薄型化が重要な課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００１／０９７２０２号
【特許文献２】特開２００５−３３８３８２号公報
【特許文献３】特開平１１−１０５６１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｉｗａｔ，Ｈ．、Ｙａｎｏ，Ｈ．、Ｎａｋａｉｚｕｍｉ，Ｆ．、Ｋａｗａｕｒａ，Ｒ．、Ｐｒｏｊｅｃｔ  ＦＥＥＬＥＸ：Ａｄｄｉｎｇ  Ｈａｐｔｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｏ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  ＳＩＧＧＲＡＰＨ  ２００１、アメリカ合衆国、ＡＣＭ、２００１年、ｐ．４６９−４７５．
【非特許文献２】Ｓｈｉｎｏｈａｒａ，Ｍ．、Ｓｈｉｍｉｚｕ，Ｙ．、Ｍｏｃｈｉｚｕｋｉ，Ａ．、Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｔａｃｔｉｌｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｂｌｉｎｄ、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ  Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、アメリカ合衆国、ＩＥＥＥ、１９９８年、ｖｏｌ。６，Ｎｏ．３、ｐ．２４９−２５６
【非特許文献３】大口、筧、高橋、苗村、Ｐｈｏｔｏｎａｓｔｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ：光で制御する３次元形状ディスプレイ、電子情報通信学会技術研究報告．ＭＶＥ，マルチメディア・仮想環境基礎、日本、社団法人電子情報通信学会、２００９年３月１７日、ｐ．５−３０
【非特許文献４】仲谷、梶本、Ｖｌａｃｋ，Ｋ．、関口、川上、舘、コイル状形状記憶合金を用いた３次元形状ディスプレイの研究、映像情報メディア学会誌、日本、社団法人映像情報メディア学会、２００６年２月１日、Ｖｏｌ．６０、Ｎｏ．２、ｐ．６７−６９
【非特許文献５】Ｐｏｕｐｙｒｅｖ，Ｉ．、Ｎａｓｈｉｄａ，Ｔ．、Ｏｋａｂｅ，Ｍ．、Ａｃｔｕａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｔａｎｇｉｂｌｅ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ  ｔｈｅ  Ｖａｕｃａｎｓｏｎ  Ｄｕｃｋ，Ｒｏｂｏｔｓ，ａｎｄ  Ｓｈａｐｅ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＴＥＩ  ‘０７、アメリカ合衆国、ＡＣＭ、２００７年、Ｐ．２０５−２１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  本発明は、長大なストロークを有しながらも、動作方向の筐体長さが小さい直線駆動機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明はこのような課題を解決するために創案されたものであって、
（１）駆動部材の突出端部が３次元形状ディスプレイの表示物体の表面に位置するように前記駆動部材の直線部分を該直線部分の伸長方向に往復移動可能に構成された直線駆動機構において、回転駆動手段に連結された少なくとも一対のローラ、前記駆動部材は前記突出端部とは逆側に位置する端部が渦巻き形状に巻き取られた巻き取り部からなり、前記駆動部材が駆動回転手段に連結された少なくとも一対のローラに挟まれて往復移動可能に構成されている直線駆動機構、（２）複数本の前記直線部分が接触して往復移動可能に構成されている（１）記載の直線駆動機構、（３）前記駆動部材は同駆動部材伸長方向と直行する断面が円弧上に湾曲した長尺プレートで形成されている（１）または（２）のいずれか記載の直線駆動機構、（４）前記駆動部材は長尺プレートで形成され、前記直線部の前記ローラより先端側の途中をＵターンさせて突出端部を形成した（１）記載の直線駆動機構、（５）前記駆動部材を複数備えて複数の突出端部を形成し、同複数に突出端部を互いにクロスさせた（４）記載の直線駆動機構を提供する。
【発明の効果】
【００１１】  本発明によれば、長大なストロークを有しながらも、動作方向の筐体長さが小さい直線駆動機構を用いた３次元形状ディスプレイが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例の斜視図を示す。
【図２】本発明の第２の実施例の斜視図を示す。
【図３】本発明の第３の実施例の斜視図を示す。
【図４】本発明の第４の実施例の斜視図を示す。
【図５】一般的な直線駆動機構を用いた３次元形状ディスプレイの斜視図を示す。
【図６】３次元形状ディスプレイに利用される従来技術、ボールねじ駆動機構の断面図を示す。
【図７】３次元形状ディスプレイに利用される従来技術、流体圧アクチュエータの断面図を示す。
【図８】３次元形状ディスプレイに利用される従来技術、形状記憶合金駆動機構の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  図１に基づき第１の実施例を説明する。駆動部材は長尺プレート１で構成され、この長尺プレート１の途中には図示省略の駆動手段の回転軸に軸２−１が連結されたローラ２とローラ３が配置されている。長尺プレート１はローラ２とローラ３との間に挟み込まれ、長尺プレート１を繰り出して直線部分１−１を形成し、長尺プレート１を繰り込んで端部から渦巻き状に巻き取られた巻き取り部１−２を形成している。長尺プレート１は、直線部分１−１が直線運動をするのに充分な剛性を獲得するよう、湾曲状態に形成され、巻き取り部１−２の巻かれている平らな状態から元の湾曲状態に引戻そうとする弾性を有するものである。
【００１４】  モータ等の駆動手段と軸２−１が連結されているので、駆動手段を正逆駆動させることにより、ローラ２とローラ３により長尺プレート１を出し入れさせることができる。ローラ２の回転角度、回転数をコントロールすることにより、長尺部材１の直線部分１−２の長さが調整でき、３次元形状ディスプレイの表示物体の表面の高さが調整できる。また、ローラ２で長尺プレート１を繰り入れて巻き取り部１−２に巻き取ることにより、長尺プレート１の保管部分のスペースを小さくすることができる。
なお、ローラ２と長尺プレート１の接する面は、長尺プレート１をすべりなく繰り出し及び繰り込みするのに充分な摩擦力を有するシリコンゴム等の素材で構成してもよい。
【００１５】  図２の第２の実施例を説明する。第２の実施例の直線駆動機構は、第１の実施例の直線駆動機構３台を図２に示すように、各々の長尺プレート１がその動作方向に対して三角形様の断面形状を形成するように組み合わせる、即ち長尺プレート１の端辺どうしを接触させるよう組み合わせることで、長尺プレート１の剛性を高めた直線駆動機構が提供される。この際、長尺プレート１どうしが接する面には面ファスナー等の素材を付与して、各々の長尺プレート１を結束する。
【００１６】  図３に示すように、第３の実施例は、第１の発明における直線駆動機構の長尺プレート１の直線部分１−１の先端を筐体等の非動作部に固定し、長尺プレート１の中程を所定半径をもってＵターンさせて突出端部１−３を形成し、突出端部１−３、あるいは突出端部１−３に敷設した素材を３次元形状ディスプレイの表面とすることによって、長尺プレート１の剛性を高めた直線駆動機構が提供される。
【００１７】  図４の第４の実施例は、第３の実施例の直線駆動機構２台を直交させ、長尺プレート１の動作方向に対して四角形様の断面形状を形成するように組み合わせることで、さらに長尺プレート１の剛性を高めた直線駆動機構が提供される。
【符号の説明】
【００１７】    １  長尺プレート
１−１  直線部分
１−２  巻き取り部分
１−３  突出端部
２、３  ローラ
２−１  軸
４  ３次元形状ディスプレイの直線駆動機構
４−１  従来のボールねじ機構を用いた３次元形状ディスプレイの直線駆動機構
４−２  従来の流体圧アクチュエータを用いた３次元形状ディスプレイの直線駆動機構
４−３  従来の形状記憶合金駆動機構を用いた３次元形状ディスプレイの直線駆動機構
【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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