(57)【要約】【課題】物体の輪郭線、グラフ等の線からなる２次元情報を触覚により提示する、簡素な構成による触覚ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】所定長さで等間隔に並設された案内部３を有する基板２１と、案内部３のそれぞれに沿って移動可能に突設した触覚ピン４と、触覚ピン４のそれぞれに対応して設けられて当該触覚ピン４を移動させる直動機構５と、触覚ピン４の少なくとも１つを指定する触覚ピン指定情報と当該触覚ピン４の移動距離および方向とが入力されて、この触覚ピン４に対応する直動機構５に、入力された移動距離および方向に基づいて触覚ピン４を移動させる制御をする駆動制御手段６と、を備え、案内部３の並設方向を横軸、長さ方向を縦軸とする２次元座標で示される点の集合からなる２次元情報を、基板２１における触覚ピン４の位置により提示することを特徴とする触覚ディスプレイ装置１。【選択図】図２
2009086229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突起の位置により２次元情報を出力する触覚ディスプレイ装置であって、
所定長さで等間隔に並設された案内部を有する基板と、
この基板の各案内部のそれぞれに沿って移動可能に突設した触覚ピンと、
この触覚ピンのそれぞれに対応して設けられて当該触覚ピンを前記案内部に沿って移動させる直動機構と、
前記触覚ピンの少なくとも１つを指定する触覚ピン指定情報と当該触覚ピンの移動距離および移動方向とが入力されて、前記入力された触覚ピン指定情報により指定される触覚ピンに対応する直動機構に、前記入力された移動距離および移動方向に基づいて前記触覚ピンを移動させる制御をする駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする触覚ディスプレイ装置。
【請求項２】
突起の位置により２次元情報を出力する触覚ディスプレイ装置であって、
所定長さで等間隔に並設された案内部を有する基板と、
この基板の各案内部のそれぞれに沿って移動可能に突設した触覚ピンと、
この触覚ピンのそれぞれに対応して設けられて当該触覚ピンを前記案内部に沿って移動させる直動機構と、
前記案内部の並設方向を横軸、前記案内部の長さ方向を縦軸として、前記基板の表面における２次元座標で示される点の集合からなる２次元情報が入力されて、前記入力されたそれぞれの点の横軸の座標値に対応する位置に突設した前記触覚ピンを検出する触覚ピン検出手段と、
前記検出された触覚ピンを、前記入力された２次元情報の当該触覚ピンに対応する点の縦軸の座標値に対応する位置に到達させるための移動距離および移動方向を算出する移動量算出手段と、
前記検出された触覚ピンに対応する直動機構に、前記算出された移動距離および移動方向に基づいて前記触覚ピンを移動させる制御をする駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする触覚ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記触覚ピンは、前記基板の各案内部のそれぞれに２つ以上突設して備えられ、
前記案内部の１つに備えられた前記触覚ピンに対応するそれぞれの前記直動機構は、互いに独立して前記触覚ピンを移動可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の触覚ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の輪郭線やグラフ等の２次元情報を触覚により提示する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
点字および図形、記号等の２次元情報を触覚により変化可能に提示する装置は、特に視覚障害者向けの表示装置として以前から開発されている。このような装置は、上下動可能な触覚ピンを備え、対象となる２次元情報を形成する位置にある触覚ピンを選択的に突出、復帰させることによって提示するものが多い。特に、図形等の任意の２次元情報を提示する装置は、マトリクス状に配列した触覚ピンを備え、点の集合として２次元情報を提示する。そのため、高精細な２次元情報を提示するため、および装置を小型化、軽量化するため、開発が進められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、触覚ピンに形状記憶合金からなる支持体を設け、支持体を加熱することで、所望の触覚ピンを突出させる触覚ディスプレイの技術が開示されている。また、特許文献２には、触覚ピンに圧電素子を設け、電圧を印加することで、所望の触覚ピンを突出させる触覚ディスプレイの技術が開示されている。一方、特許文献３には、触覚ピンの代わりに弾性体を適用し、圧電素子により基板の孔から弾性体を押し出して突出させる触覚ディスプレイの技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭５９−１９８４８３号公報（請求項１、図１、図２）
【特許文献２】特開昭６０−１４０３８０号公報（２頁左下欄１３行〜３頁右下欄８行、図３）
【特許文献３】特開２００５−５５４８９号公報（段落００２２〜００２３、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の技術では、触覚ピンの駆動手段の小型化、軽量化によって、触覚ディスプレイ装置の小型化、軽量化を図っている。しかしながら、２次元情報の提示量を拡大するためには、触覚ピンの数を増やさなければならないため、触覚ピン毎に駆動手段を備えている前記装置は駆動手段の搭載数も増やさなければならず、装置の小型化、軽量化には限界がある。さらに、駆動手段の搭載数が増えることにより、複雑な構成となって、装置のコストが高くなり、消費電力も増大する。
【０００５】
一方、図形（図形を構成する線）、物体の輪郭線、および折れ線グラフ等のように線からなる２次元情報を点の集合として提示する場合、点の数が少なく、触覚ピンをマトリクス状に配列した装置において、その内の僅かな一部しか突出させる必要がない。すなわち、前記装置は、駆動手段の搭載数に対して同時に稼動する駆動手段の数が少なく、このような２次元情報を提示する場合には効率が低いといえる。
【０００６】
本発明は前記問題点に鑑み創案されたもので、物体の輪郭線やグラフ等の線からなる２次元情報を提示するための簡素な構成による安価な触覚ディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明者らは、触覚ピンをマトリクス状に配列せず、触覚ピンを突出させたままで表示面に対して直接移動させることで、触覚ピンおよびその駆動手段の搭載数を少なく抑えた装置とする思想に至った。
【０００８】
すなわち、請求項１に係る触覚ディスプレイ装置は、所定長さで等間隔に並設された案内部を有する基板と、この基板の各案内部のそれぞれに沿って移動可能に突設した触覚ピンと、この触覚ピンのそれぞれに対応して設けられて当該触覚ピンを前記案内部に沿って移動させる直動機構と、前記触覚ピンの少なくとも１つを指定する触覚ピン指定情報と当該触覚ピンの移動距離および移動方向とが入力されて、前記入力された触覚ピン指定情報により指定される触覚ピンに対応する直動機構に、前記入力された移動距離および移動方向に基づいて前記触覚ピンを移動させる制御をする駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。かかる構成により、簡素な構成で触覚ピンを表示面に対して直接移動させることができる。
【０００９】
また、請求項２に係る触覚ディスプレイ装置は、所定長さで等間隔に並設された案内部を有する基板と、この基板の各案内部のそれぞれに沿って移動可能に突設した触覚ピンと、この触覚ピンのそれぞれに対応して設けられて当該触覚ピンを前記案内部に沿って移動させる直動機構と、前記案内部の並設方向を横軸、前記案内部の長さ方向を縦軸として、前記基板の表面における２次元座標で示される点の集合からなる２次元情報が入力されて、前記入力されたそれぞれの点の横軸の座標値に対応する位置に突設した前記触覚ピンを検出する触覚ピン検出手段と、前記検出された触覚ピンを、前記入力された２次元情報の当該触覚ピンに対応する点の縦軸の座標値に対応する位置に到達させるための移動距離および移動方向を算出する移動量算出手段と、前記検出された触覚ピンに対応する直動機構に、前記算出された移動距離および移動方向に基づいて前記触覚ピンを移動させる制御をする駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。かかる構成により、入力された２次元情報に対応して、触覚ピンの突設位置を移動することができる。
【００１０】
さらに、請求項３に係る触覚ディスプレイ装置は、請求項１または請求項２に係る触覚ディスプレイ装置において、前記触覚ピンが前記基板の各案内部のそれぞれに２つ以上突設して備えられ、前記案内部の１つに備えられた前記触覚ピンに対応するそれぞれの前記直動機構は、互いに独立して前記触覚ピンを移動可能であることを特徴とする。かかる構成により、横軸の１つの座標値に対して縦軸の座標値を複数有する２次元情報を提示することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る触覚ディスプレイ装置によれば、少数の駆動手段と簡素な構成により輪郭線やグラフ等の線を提示する安価な触覚ディスプレイ装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る触覚ディスプレイ装置を実現するための最良の形態について、図を参照して説明する。図１は第１の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の外観および提示される２次元情報を示す図であって、（ａ）は触覚ディスプレイ装置の外観斜視図、（ｂ）は２次元情報である。図２は第１の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の構成を示す平面模式図およびブロック図である。また、図３は第１の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の直動機構の拡大斜視図である。なお、図２および後記の図６においては、図面の左右方向を座標の横軸方向とし、図面の下方を手前側（被提示者側）とする。以下に、本発明に係る触覚ディスプレイ装置を構成する各要素について説明する。
【００１３】
触覚ディスプレイ装置１は、図１（ａ）に示すように、扁平な直方体の筐体２と、筐体２の上面である基板２１から突出した複数の触覚ピン４と、筐体２の内部で触覚ピン４に接続された直動機構５（図３参照）と、を備える。基板２１は、触覚ピン４の案内部として縦軸に平行に細長いスライダ孔３が横軸方向に等間隔に複数形成されて、触覚ピン４は１つのスライダ孔３の上に１つずつ、当該スライダ孔３に沿って移動可能に配設される。左端のスライダ孔３から右端のスライダ孔３までの距離が、触覚ディスプレイ装置１で提示可能な横軸方向の大きさで、スライダ孔３の縦軸方向長が、触覚ディスプレイ装置１で提示可能な縦軸方向の大きさである。また、スライダ孔３の配設ピッチが、触覚ディスプレイ装置１で提示可能な横軸方向における最小単位である。さらに、触覚ディスプレイ装置１は、図２に示すように、直動機構５を選択、駆動する手段として、駆動制御部（駆動制御手段）６を備える。また、触覚ディスプレイ装置１で提示される２次元情報を入力する入力装置１１が、触覚ディスプレイ装置１に接続される。
【００１４】
触覚ピン４は、図１に示すように基板２１に突設され、その位置によって２次元情報を提示する。本実施形態においては、図１（ｂ）に示す折れ線の各頂点（小円で示す）に対応する位置に触覚ピン４が配されて、前記折れ線を提示している。触覚ピン４は、図２に示すような平面視正方形の直方体でもよいが、指先等で触れられるため、平面視で円形や角丸四角形等の角のない形状が好ましい。さらに、上面を凸面に形成されてもよい。図３に示すように、触覚ピン４は、基板２１の下すなわち筐体２の内部に備えられた直動機構５にスライダ孔３を通して接続され、直動機構５によってスライダ孔３に沿って移動する。なお、本実施形態では、触覚ピン４の案内部を、図３に示すように、基板２１を細長く切り取ったスライダ孔３としたが、基板２１に縦軸に平行に細長い溝を形成して案内部とし、この溝のそれぞれに直動機構５を収納してもよい。
【００１５】
直動機構５は、図３に示すように１つの触覚ピン４に１つ接続されて、触覚ピン４をスライダ孔３に沿って、すなわち縦軸方向に移動させる。直動機構５は、縦軸長さの距離（スライダ孔３の縦軸方向長）にわたって必要な精度（縦軸方向における最小単位）で移動可能な構成であれば、送りねじ方式やラック・ピニオン方式等の公知の直動装置に適用される送り機構で構成してよい。また、圧電素子のような伸縮するアクチュエータで構成してもよい。
【００１６】
本実施形態における送りねじ方式の場合、図３に示すように、直動機構５は、回転子５１と、スライダ孔３に沿って延設されて一端を回転子５１に接続される送りねじ５２（ねじ山は図示省略）と、送りねじ５２に螺合して触覚ピン４に接続されたナット５３と、から構成される。回転子５１および送りねじ５２は図示しない支持手段により筐体２の内部に縦軸を回転軸として回転可能に支持されている。ナット５３は、触覚ピン４の基部として一体に形成してもよい。回転子５１はステッピングモータとすることが好ましい。ステッピングモータとすることにより、所定の回転数（回転角度）ずつ断続的に送りねじ５２を回転させることで、ナット５３すなわち触覚ピン４を縦軸方向における最小単位刻みに移動させることができる。縦軸方向における最小単位は特に限定されず、短いほど２次元情報を高精細に表示できるが、２次元情報の縦横比を正確に提示するために、横軸方向における最小単位すなわちスライダ孔３の配設ピッチと同じ距離とすることが好ましい。または、その半分や５分の１等として、整数倍が横軸方向における最小単位と同じ距離になるように構成してもよい。直動機構５を以上のように構成することで、触覚ディスプレイ装置１（筐体２）は、直動機構５を１つ分内包できる高さがあればよく、触覚ディスプレイ装置１を薄型化できる。
【００１７】
駆動制御部６は、直動機構５を選択して触覚ピン４を所定距離移動させる手段であり、図２に示すように、直動機構５を駆動するステッピングモータドライバ６２と、ステッピングモータドライバ６２の出力を直動機構５のそれぞれに選択的に接続させるスイッチアレイ６１と、触覚ピン４の移動距離を直動機構５の駆動期間に変換する変換部６３とを備える。ステッピングモータドライバ６２は、回転子（以下、適宜ステッピングモータ）５１を駆動する電圧を所定周波数の信号として発振する。信号の発振期間（ステッピングモータ５１への信号入力期間）によってステッピングモータ５１の回転数（回転角度）すなわち触覚ピン４の移動距離が決まり、ステッピングモータ５１の回転方向によって、触覚ピン４の移動方向が決まる。また、信号の周波数によってステッピングモータ５１の回転速度すなわち触覚ピン４の移動速度が決まる。したがって、変換部６３は入力装置１１から指定された触覚ピン４の移動距離およびステッピングモータドライバ６２の信号の周波数に基づいて駆動期間を算出する。
【００１８】
また、回転子５１をモータ等のアクチュエータではなくギア等の伝達手段とし、共用のモータを駆動制御部６により選択的に直動機構５（回転子５１）へ接続して駆動する構成としてもよい。共用のモータは１つでもよいし、例えば、隣接する４つの直動機構５毎に１つ設けてもよい。このように構成することで、アクチュエータの搭載数をさらに減らせるので、触覚ディスプレイ装置１を一層軽量化できる。
【００１９】
入力装置１１は、移動対象の触覚ピン４の指定と、その移動距離および移動方向を触覚ディスプレイ装置１（駆動制御部６）に入力する外部装置であり、例えば、左から２番目の触覚ピン４を＋７目盛り移動、という形式で入力する。
【００２０】
次に、本発明の第１の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の動作を、図２を参照して説明する。
駆動制御部６が外部装置である入力装置１１から触覚ピン４の指定とその移動距離および移動方向を入力されると、スイッチアレイ６１は、指定された触覚ピン４を移動させる直動機構５にステッピングモータドライバ６２の出力を接続する。また、変換部６３は、移動距離をステッピングモータ５１の回転数に変換し、移動方向をステッピングモータ５１の回転方向として、それぞれをステッピングモータドライバ６２に出力する。ステッピングモータドライバ６２は、変換部６３から入力された回転方向にステッピングモータ５１を駆動する信号を、同じく変換部６３から入力された回転数の分だけ発振する。なお、変換部６３が、移動距離をステッピングモータ５１の回転時間（駆動期間）に変換してスイッチアレイ６１に出力し、スイッチアレイ６１は入力された駆動期間だけステッピングモータドライバ６２を接続する構成としてもよい。以上により、入力装置１１に指定された触覚ピン４が指定距離および方向に移動する。そして、入力装置１１から移動させる触覚ピン４を逐次入力されて、他の触覚ピン４が移動して、触覚ディスプレイ装置１は２次元情報を提示する。
【００２１】
また、触覚ピン４の移動は１つずつでなくてもよく、２つ以上の触覚ピン４または全ての触覚ピン４を並行して移動させる構成とすることもできる。この場合は、ステッピングモータドライバ６２を、同時に移動させる触覚ピン４の数だけ設ける。または、スイッチアレイ６１が、移動対象の複数の直動機構５にステッピングモータドライバ６２を同時接続させ、それぞれの触覚ピン４の移動距離に対応した駆動期間が経過したら個別に切断する構成としてもよい。
【００２２】
複数の触覚ピン４を並行して移動させる場合として、触覚ディスプレイ装置１の初期状態への移行動作すなわち初期化が挙げられる。初期化は、例えば、触覚ディスプレイ装置１の起動時や終了時に、また、入力装置１１から初期化命令を入力された時に実行され、駆動制御部６が触覚ピン４を初期状態の位置に移動させるように設定することができる。初期状態としては、全ての触覚ピン４をスライダ孔３の奥端（または手前端）に揃えて配設する等の状態が挙げられる。初期化は、スイッチアレイ６１が全ての直動機構５にステッピングモータドライバ６２を同時接続させ、全ての触覚ピン４をスライダ孔３の奥（または手前）方向に移動させることでできる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は第２の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の外観および提示される２次元情報を示す図であって、（ａ）は触覚ディスプレイ装置の外観斜視図、（ｂ）は２次元情報、（ｃ）は（ｂ）を近似した点の集合である。図５は第２の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の直動機構の拡大斜視図である。第１の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、本実施形態の触覚ディスプレイ装置１Ａは、１つのスライダ孔３に２つの触覚ピン４ａ，４ｂが、当該スライダ孔３に沿って移動可能に配設される。本実施形態においては、図４（ｃ）に示す点の集合の各点（小円で示す）に対応する位置に触覚ピン４ａ，４ｂが配されて、図４（ｂ）に示す閉曲線を近似的に提示している。図５に示すように、触覚ピン４ａ，４ｂは、筐体２の内部に備えられた直動機構５ａ，５ｂにスライダ孔３を通してそれぞれ接続され、直動機構５ａ，５ｂによって同じスライダ孔３に沿って移動する。触覚ピン４ａ，４ｂの形状は、第１の実施形態における触覚ピン４に従う。
【００２５】
直動機構５ａ，５ｂの構成は、第１の実施形態における直動機構５の構成に従う。図５に、直動機構５ａ，５ｂを第１の実施形態と同様に送りねじ方式で構成する場合の一例を示す。図５に示すように、スライダ孔３の鉛直下に直動機構５ａが配設され、さらに直動機構５ａの鉛直下に直動機構５ｂが配設される。直動機構５ａ，５ｂは、それぞれ、第１の実施形態における直動機構５と同様に、回転子５１ａ，５１ｂ、送りねじ５２ａ，５２ｂ（ねじ山は図示省略）、ナット５３ａ，５３ｂから構成される。そして、直動機構５ｂのナット５３ｂは、直動機構５ａを跨いで触覚ピン４ｂに接続されるが、直動機構５ａの駆動に影響されないように、かつ、直動機構５ａの駆動を妨げないように、直動機構５ａの送りねじ５２ａが接触せずに貫通できる径の孔を形成される。なお、図５では、直動機構５ａのナット５３ａにも送りねじ５２ｂが貫通する孔が形成されているが、ナット５３ａの高さを短くして送りねじ５２ｂに接触しないように形成すればナット５３ａに孔は不要である。このような構成とすることにより、直動機構５ａと直動機構５ｂとは互いに独立した駆動が可能となる。また、図５に示すように、直動機構５ａの回転子５１ａを送りねじ５２ａの手前端に、直動機構５ｂの回転子５１ｂを送りねじ５２ｂの奥端に、それぞれ接続して配設することで、直動機構５ａ，５ｂ間隔を回転子５１ａ，５１ｂの高さより短くすることができ、触覚ディスプレイ装置１Ａを薄型化できる。あるいは、回転子５１ａと回転子５１ｂとを縦軸方向に回転子５１ａ，５１ｂの長さ分ずらして送りねじ５２ａ，５２ｂの同じ側の一端にそれぞれ接続してもよい。
【００２６】
本実施形態に係る触覚ディスプレイ装置１Ａの動作は、第１の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置１の動作に従うため、説明は省略する。なお、入力装置１１は、同一のスライダ孔３に配設される触覚ピン４ａ，４ｂをそれぞれ指定して移動距離および移動方向を入力してもよいし、横軸方向の位置のみ指定して、触覚ピン４ａ，４ｂのどちらを移動するか変換部６３が判断するように構成してもよい。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は第３の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の構成を示す平面模式図およびブロック図である。なお、本実施形態の触覚ディスプレイ装置の外観斜視図は、図４（ａ）に示す第２の実施形態と同様であり、また、第１の実施形態（図２参照）、第２の実施形態と共通する要素については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００２８】
図６に示すように、本実施形態の触覚ディスプレイ装置１Ｂは、図２に示す第１の実施形態の触覚ディスプレイ装置１に、さらに、触覚ピン検出部７および移動量算出部８を備える。また、触覚ディスプレイ装置１Ｂに外部装置として演算装置１２が接続される。
【００２９】
駆動制御部６Ａは、第１の実施形態の駆動制御部６に対して、スイッチアレイ６１に代えて、スイッチアレイ６１Ａを備える。スイッチアレイ６１Ａは、ステッピングモータドライバ６２の出力を直動機構５ａ，５ｂのそれぞれに選択的に接続させるもので、スイッチの数以外はスイッチアレイ６１と同じ構成である。また、触覚ピン検出部７は移動対象の触覚ピン４を検出し、移動量算出部８は当該触覚ピン４を所定位置に移動させるための移動距離および移動方向を算出し、それぞれ駆動制御部６Ａに出力する。
【００３０】
本実施形態の触覚ディスプレイ装置１Ｂは、２次元座標による点の集合に該当する位置に触覚ピン４ａ，４ｂを移動させて２次元情報を提示する。スライダ孔３の配設ピッチが、触覚ディスプレイ装置１Ｂで提示される２次元座標の座標値１の大きさであり、スライダ孔３の数（図６では２０）が、触覚ディスプレイ装置１Ｂで提示可能な２次元座標の横軸の座標数である。そして、前記座標値１に対するスライダ孔３の縦軸方向長（図６では１６）が、触覚ディスプレイ装置１Ｂで提示可能な２次元座標の縦軸の座標数である。したがって、触覚ディスプレイ装置１Ｂの表示サイズは２０×１６である。
【００３１】
演算装置１２はＣＰＵ、メモリを備えた外部装置であり、入力された提示対象の２次元情報を、触覚ディスプレイ装置１Ｂで提示可能な２次元座標の横軸（Ｘ軸）、縦軸（Ｙ軸）の各座標数に合わせて近似した点の集合に変換し、変換された２次元座標を触覚ピン検出部７に入力する。演算装置１２はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）にプログラムを搭載してもよく、筐体２に収納されてもよい。
【００３２】
次に、本実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の動作を、図６を参照して説明する。ここでは、図４（ｂ）に示す２次元情報を提示する動作で説明する。
まず、外部の演算装置１２が、図４（ｂ）に示す２次元情報を、触覚ディスプレイ装置１Ｂの表示サイズに合わせた図４（ｃ）に示す２次元座標による点の集合に変換し、各座標を触覚ディスプレイ装置１Ｂ（触覚ピン検出部７）に入力する。触覚ディスプレイ装置１Ｂは、横軸の１つの座標値（Ｘ座標値）について２点まで提示することが可能であるため、点の数は最大４０個であり、点の集合を｛（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），・・・，（ｘ４０，ｙ４０）｝で表す。また、前記の通り、触覚ディスプレイ装置１Ｂの表示サイズは、横軸２０×縦軸１６であるが、本実施形態では、スライダ孔３の奥端を初期状態における触覚ピン４ａ，４ｂの位置と設定し、表示サイズを２０×１４とする。したがって、ｘ１，ｘ２，・・・，ｘ４０には１，２，・・・，２０の整数を最大２つずつ割り当てられ、ｙ１，ｙ２，・・・，ｙ４０は１〜１４の範囲の整数に近似される。なお、スライダ孔３の長さ分を全て表示に使用して、表示サイズを２０×１６としてもよい。
【００３３】
触覚ピン検出部７は、入力された点の集合｛（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），・・・，（ｘ４０，ｙ４０）｝から、最初に、Ｘ座標値が１である点（ｘｉ，ｙｉ），（ｘｊ，ｙｊ）を読み取って、それぞれのＹ座標値ｙｉとｙｊの大小関係を判定する。ｙｉ＜ｙｊであれば、（ｘｉ，ｙｉ）を左端の手前側の触覚ピン４ａに、（ｘｊ，ｙｊ）を左端の奥側の触覚ピン４ａに、それぞれ割り当てて、その情報を移動量算出部８に出力する。また、左端の触覚ピン４ａ，４ｂを指定する情報を駆動制御部６Ａに出力する。移動量算出部８は左端の触覚ピン４ａ，４ｂをＹ座標値ｙｉ，ｙｊにそれぞれ到達させるための移動距離および移動方向を求め、駆動制御部６Ａに出力する。ここで、触覚ピン４ａ，４ｂの移動距離および移動方向を求めるため、移動量算出部８は、当該触覚ピン４ａ，４ｂの元の位置（現在位置）を直前に提示した２次元座標（または初期状態）に基づいて記憶しておいてもよいし、触覚ピン４ａ，４ｂの現在位置をそれぞれの直動機構５ａ，５ｂの状態から検出できるように構成して求めてもよい。そして、駆動制御部６Ａは、触覚ピン検出部７および移動量算出部８から入力された情報に基づいて、左端の触覚ピン４ａ，４ｂをＹ座標値ｙｉ，ｙｊにそれぞれ移動させる。この駆動制御部６Ａの動作は、第１の実施形態の駆動制御部６の動作と同様であるので説明は省略する。次に、Ｘ座標値が２である点の座標を読み取って、隣の２番目の触覚ピン４ａ，４ｂを移動させ、これを右端の２０番目の触覚ピン４ａ，４ｂの移動完了まで繰り返す。以上の処理によって、触覚ディスプレイ装置１Ｂの触覚ピン４ａ，４ｂが左端のものから順に移動して、２次元情報が近似的に提示される。
【００３４】
ここで、直動機構５ａ，５ｂを図５のように構成した場合、直動機構５ａと直動機構５ｂとは互いに独立した駆動が可能ではあるが、同じスライダ孔３に突設された触覚ピン４ａと触覚ピン４ｂの位置を入れ替えることはできない。そのため、駆動制御部６Ａは、触覚ピン４ａ，４ｂのそれぞれの移動先、移動方向等に基づいて、両者の移動順序を設定するように構成する必要がある。または、触覚ピン検出部７および移動量算出部８が触覚ピン４ａ，４ｂの移動順序を決定して、その順番に駆動制御部６Ａに出力する構成としてもよい。
【００３５】
なお、初期状態は、第１の実施形態に示した時の他に、演算装置１２から２次元情報（点の集合）を入力されると、駆動制御部６Ａが全ての触覚ピン４ａ，４ｂを初期状態に移動させてから提示のための処理を開始するように設定してもよい。このように設定した場合、触覚ピン４ａ，４ｂの移動距離の算出の際、その都度現在位置を求める必要がなく、移動方向も一定となる。さらに、同じスライダ孔３に突設された触覚ピン４ａと触覚ピン４ｂの移動順序も固定できる。すなわち、初期状態の触覚ピン４ａ，４ｂの位置がスライダ孔３の奥端であれば、常に、移動方向は−方向となり、移動順序は触覚ピン４ａが先となる。
【００３６】
また、触覚ピン検出部７は、点の集合｛（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），・・・｝の最初の点（ｘ１，ｙ１）から順番に読み取って、Ｘ座標値ｘ１に該当する位置の触覚ピン４ａ，４ｂを検出する構成としてもよい。この場合、（ｘ１，ｙ１）を読み取ったら、ｘ１と同じＸ座標値の点（ｘ１，ｙ１’）を読み取ってそれぞれのＹ座標値ｙ１とｙ１’の大小関係を判定する。以降の動作は前記と同様である。
【００３７】
また、演算装置１２が２次元情報の変換時に、｛（１，ｙ１），（１，ｙ１’），（２，ｙ２），（２，ｙ２’），・・・，（２０，ｙ２０’）｝とＸ座標値について昇順に、さらに、ｙ１＜ｙ１’，ｙ２＜ｙ２’ ，・・・，ｙ２０＜ｙ２０’ と同一Ｘ座標値におけるＹ座標値について昇順になるように、点の順序を並び替えて出力してもよい。この場合、触覚ピン検出部７は、点の集合の先頭から順番にＹ座標値を読み取って移動量算出部８に出力し、左端の触覚ピン４ａ，４ｂを指定する情報から順番に駆動制御部６Ａに出力する。
【００３８】
なお、提示する２次元座標に含まれない触覚ピン４ａ，４ｂがある場合、例えば、提示する２次元情報が連続していない複数の線である、１つのＸ座標値における点が１つである、提示するグラフの横軸における項目数がＸ座標値の範囲より少ない、２次元情報をＹ座標値の範囲に合わせて変換するとＸ座標値の範囲が余る等の場合、提示に不要な触覚ピン４ａ，４ｂをスライダ孔３の奥端（または手前端）に移動させるように予め設定する。横軸の９番目の座標値が空白となる２次元座標を例として、以下の処理方法が挙げられる。演算装置１２が空白とする座標を（９，ｎｕｌｌ）と変換し、移動量算出部８は、９番目の触覚ピン４ａ，４ｂがｙ＝ｎｕｌｌに該当するＹ座標値すなわちスライダ孔３の端に到達するまでの移動距離および移動方向を求める。または、演算装置１２は｛（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），・・・，（ｘ３８，ｙ３８）｝のように、２個少ない３８個の点を出力してもよい。このとき、触覚ピン検出部７は、９番目の触覚ピン４ａ，４ｂを移動させる処理において、Ｘ座標値が９である点を読み取ることができなかったときは９番目の触覚ピン４ａ，４ｂをスライダ孔３の奥端に移動させて処理完了とし、次の１０番目の触覚ピン４ａ，４ｂを移動させる処理に移行する。また、１点のみ読み取った場合は、９番目の触覚ピン４ａを当該点のＹ座標値に移動するように処理して、９番目の触覚ピン４ｂをスライダ孔３の奥端に移動させる。あるいは、触覚ピン４ａ，４ｂを隣接して当該１点のＹ座標値に移動させるように構成してもよい。また、点の集合の先頭から順番に読み取る設定の場合、触覚ピン検出部７が最後の点についての処理を完了した時点で検出しなかった９番目の触覚ピン４ａ，４ｂをスライダ孔３の奥端に移動させる。
【００３９】
本実施形態では触覚ピン４ａ，４ｂを１つずつ移動したが、第１の実施形態と同様、２つ以上の触覚ピン４ａ，４ｂまたは全ての触覚ピン４ａ，４ｂを並行して移動させる構成とすることもできる。特に、同じスライダ孔３に突設された触覚ピン４ａと触覚ピン４ｂとを同時に移動可能に構成すれば、移動順序の判定処理が不要となる。また、ステッピングモータドライバ６２を、全ての直動機構５ａ，５ｂに設ければ、それぞれのステッピングモータドライバ６２の発振周波数を調整して触覚ピン４ａ，４ｂをそれぞれ異なる移動速度、移動方向で移動可能となり、全ての触覚ピン４ａ，４ｂを連続した線として移動しているように提示することができる。このような構成にすれば、２次元情報を動的に提示することができ、例えば折れ線グラフによるデータの変化を提示する場合、直前のデータからの推移が判り易く提示できる。また、「円」から「三角形」への変形という動的な２次元情報を提示することができる。
【００４０】
本実施形態の触覚ディスプレイ装置１Ｂは、１つのスライダ孔３に２つの触覚ピン４ａ，４ｂを備える構成だが、第１の実施形態の触覚ディスプレイ装置１（図１（ａ）参照）のような、１つのスライダ孔３に１つの触覚ピン４を備える場合も、同様の動作で２次元情報を提示することができる。この場合は、図１（ｂ）に示すような横軸の１つの座標値につき１点を有する２次元情報を提示するので、点の数は最大２０個であり、演算装置１２は、点の集合を｛（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），・・・，（ｘ２０，ｙ２０）｝で表し、ｘ１，ｘ２，・・・，ｘ２０には１，２，・・・，２０の整数を１つずつ割り当てられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の外観および提示される２次元情報を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の構成を示す平面模式図およびブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の直動機構の拡大斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の外観および提示される２次元情報を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の直動機構の拡大斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る触覚ディスプレイ装置の構成を示す平面模式図およびブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１Ａ，１Ｂ  触覚ディスプレイ装置
２      筐体
２１    基板
３      スライダ孔（案内部）
４，４ａ，４ｂ  触覚ピン
５，５ａ，５ｂ  直動機構
６，６Ａ  駆動制御部（駆動制御手段）
７      触覚ピン検出部（触覚ピン検出手段）
８      移動量算出部（移動量算出手段）
１１    入力装置
１２    演算装置
【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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【図６】
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