JP3886041B2 - 触覚型ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手で接触することで画面情報を認識することができる触覚型ディスプレイ装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、視覚障害者が指先の触覚で写真や図形、文字等の画像情報を認識できるように構成した触覚型ディスプレイ装置が提唱されているが、このようなものとして、例えば特開２０００−２２１８７２号公報に示されるように、ディスプレイ盤部に縦横マトリックス状に出没自在なピンを配設し、該ピンを出没制御することでピンの凹凸差を生じせしめ、これを手で接触感知することで視覚障害者も画像情報を認知できるようにしたものが知られている。そうしてこれらのものは、前記各ピンを、それぞれ対応するソレノイド（電磁石）等のアクチュエータを用いて出没制御するように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来のようなものでは、全てのピンを、各対応するソレノイドで出没制御することになる。このため、ピンの縦横隣接間隔を、ソレノイドの縦横幅以下にすることができず、この結果、ピンの縦横間隔が大きくなってしまい、細かい画像表示が困難であるばかりか、ピンの数が多くなるほどソレノイドを含めた部品点数が多くなり、しかもこれら多くなったソレノイドの制御管理が複雑になるという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、ディスプレイ盤部に縦横マトリックス状に配置された触覚ピンを出没自在に設け、該触覚ピンの出没による凹凸差で画像等の情報を表示する触覚型ディスプレイ装置において、ディスプレイ盤部に対して縦方向および横方向に移動自在な可動ユニットと、触覚ピンの出没制御を行うべく可動ユニットに配設されるアクチュエータと、外部から入力される画像等の情報信号に基づいてアクチュエータの駆動制御を行う制御部と、可動ユニットを縦方向および横方向に移動させるための移動機構とを備えると共に、ディスプレイ盤部は、上下のプレートと、該上下のプレート間に密着状に挟持されて緊張状態が保持されるデニム等の摩擦力を有する布地で構成されるシート状のピン保持部材と、これら上下のプレートおよびピン保持部材に縦横マトリックス状に穿設された貫通孔に貫通し、前記緊張状態に保持されるピン保持部材の摩擦力で上下動位置に保持される触覚ピンとを用いて構成されたことを特徴とする触覚型ディスプレイ装置である。
そして、この様にすることにより、触覚ピンの出没制御を行うアクチュエータの数を大幅に減らすことができ、部品点数の削減を達成でき、ピン保持部材の緊張状態が保たれて、触覚ピンを突出位置、没入位置に確実に保持できると共に、ディスプレイ盤部を、上下の厚みの薄い、コンパクトなキット状のものとすることができる。触覚ピンを確実に保持でき、且つ触覚ピンの出没移動の妨げにならない適切な摩擦力を付与できる。
請求項２の発明は、請求項１において、触覚ピンの出没制御を行うアクチュエータは、縦方向または／および横方向に配置される触覚ピンに対して予め設定される設定数置きに縦列状または／および横列状となるように可動ユニットに配設されていることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置である。これによって、触覚ピンの縦横隣接間隔を、アクチュエータに規制されることなく小さく設定できるから、画像等の情報をディスプレイ盤部により細かく表示できることになって、解像度の高い鮮明な触覚ディスプレイとすることができる。
請求項３の発明は、請求項１または２において、ディスプレイ盤部は、触覚型ディスプレイ装置のケース体の上面部に、ディスプレイ盤部単独でケース体の外部からの着脱が自在な状態で組付けられることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置である。これによって、ディスプレイ盤部の取付け、取外しを簡単に行えることになって、組立性やメンテナンス性の向上に貢献できる。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１において、触覚ピンは、ピン本体の先端部に、スプリングピンからなる触覚ドット部を組付けて形成されることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置である。これによって、組付が容易で振動に強く、しかも凹凸差の認識識別のしやすい触覚ピンを提供できる。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１において、可動ユニットに、アクチュエータの作動で進退移動する作動ピンを設け、該作動ピンの進出で触覚ピンを突出せしめる一方、作動ピンの退避で触覚ピンから離間するように構成すると共に、上記作動ピンの進退移動は、可動ユニットの移動中に行われることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置である。このようにすることにより、触覚ピンの出没制御を連続的且つ効率的に行うことができる。
請求項６の発明は、請求項５において、可動ユニットは、ディスプレイ盤部に対し、作動ピンが触覚ピンに接する以外の接触、接続の無い状態で移動する構成であることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置である。
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか１において、可動ユニットは、触覚型ディスプレイ盤部のケース体に横移動機構を介して横移動自在に支持される架台に、縦移動機構を介して縦移動自在に支持されていることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置である。これによって、可動ユニットを高速状態で縦横に移動させることができる。
請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れか１において、可動ユニットの横移動は、アクチュエータが触覚ピンの出没制御を行う範囲を越えて行われる一方、可動ユニットの縦移動は、前記触覚ピンの出没制御を行う範囲を越えた横移動中に行われるように構成されていることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置である。これによって、縦移動のタイミングを厳密に設定しなくても、可動ユニットの横移動と縦移動とを順次円滑に行うことができる。
請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れか１において、可動ユニットの縦移動機構は、可動ユニットと一体的に横移動する作動部材と、触覚型ディスプレイ装置のケース体側に固定される固定部材と、横移動する作動部材が固定部材に干渉することに連繋して可動ユニットを縦移動せしめる一方向クラッチ機構とを用いて構成されることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置である。
請求項１０の発明は、請求項９において、固定部材は、可動ユニットの横移動範囲の両端側に設けられると共に、可動ユニットの縦移動は、可動ユニットの一方向側への横移動に伴う作動部材の固定部材への干渉に連繋して行われる一方、可動ユニットの他方向側への横移動に伴う作動部材の固定部材への干渉では行われないように構成されていることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図面において、１は触覚型のディスプレイ装置であって、視覚障害者が指先の触覚で写真や図形、文字等の画像情報を認識できるように、ホストコンピュータ（本発明の外部制御部に相当する）２から出力される画像情報を凹凸差で表示するものであるが、該触覚型ディスプレイ装置１は、外殻を形成するケース体２、凹凸差を表示するディスプレイ盤部３、該ディスプレイ盤部３に凹凸差を発生させるためのソレノイド（本発明のアクチュエータに相当する）４が搭載される可動ユニット５、該可動ユニット５を横方向に移動させるための横移動機構６および縦方向に移動させるための縦移動機構７、ホストコンピュータＰＣから出力される信号を入力し、該信号に基づいて上記ソレノイド４や横移動機構６および縦移動機構７等に制御指令を出力する制御部８等の部材装置を備えて構成されている。
尚、以下の説明において、便宜上、触覚型ディスプレイ装置１を机上等に載置した状態で、ディスプレイ盤部３を触る視覚障害者と対面する側から見て手前側を前、奥側を後、左側を左、右側を右とし、また左右方向を横方向、前後方向を縦方向として説明するが、本発明の縦方向および横方向は、これに限定されるものでないことは勿論である。
【０００６】
扨、前記ケース体２は、上面２ａ、底面２ｂ、前後左右の側面２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆを有した箱型のものであって、該ケース体２の上面２ａには、ディスプレイ盤部３が嵌込まれる開口２ｇが開設されている。
【０００７】
前記ディスプレイ盤部３は、矩形状をした面盤部９、該面盤部９の上面から出没可能な触覚ピン１０等を用いて構成されるが、該ディスプレイ盤部３は、その上面がケース体２の上面２ａよりも上方に突出する状態で、支持ブラケット１４を介してケース体２に取付け支持されている。この場合、支持ブラケット１４には、ケース体上面２ａの開口２ｇよりも内側に突出する段差部１４ａが形成されていて、該段差部１４ａの上面にディスプレイ盤部３を載置した状態で、ディスプレイ盤部３の上側から螺子１４ｂを段差部１４ａに螺入緊締することで、ディスプレイ盤部３をケース体２に装着できるようになっており、而してディスプレイ盤部３は、ディスプレイ盤部３単独でケース体２の外部側から自在に着脱できるように構成されている。
【０００８】
前記ディスプレイ盤部３を構成する面盤部９は、上下のプレート１１、１２と、該上下のプレート１１、１２間に密着状に挟持される薄膜シート状の摩擦部材１３とを積層状に一体的に組付けて形成されている。そしてこの面盤部９には、上プレート１１、摩擦部材１３、下プレート１２を上下方向に貫通する状態で、縦横マトリックス状に多数の貫通孔１５が穿設されている。
【０００９】
前記貫通孔１５は、本実施の形態では、縦方向に４８個、横方向に６４個、つまり４８行６４列、計３０７２個設けられており、そしてこれら各貫通孔１５に、触覚ピン１０が上下動可能に貫通支持されている。この触覚ピン１０は、上端部が円錐状をしたピン本体１０ａと、該ピン本体１０ａの上端部に係合固定され、ピン本体１０ａよりも若干大径の円柱状の触覚ドット部１０ｂと、ピン本体１０ａの下端に設けられ、下面が円弧になった円盤状の当接部１０ｃとから形成されている。そして触覚ピン１０は、後述する作動ピン１６が当接部１０ｃを下方から押すことで、触覚ドット部１０ｂの上端部が面盤部９の上面から上方に突出する上動位置まで上動する一方、該上動位置の触覚ピン１０は、後述するローラー１７によって下方に押圧されることで、触覚ドット部１０ｂの上端部が面盤部９の上面と略面一状となる下動位置まで下動するようになっており、而して、これら上動位置、下動位置の触覚ピン１０によって形成される凹凸差でディスプレイ盤部３に画像情報が表示されるように構成されている。
【００１０】
ここで、前記貫通孔１５の内径寸法は、上プレート１１に形成される貫通孔部分については触覚ピン１０の触覚ドット部１０ｂの径寸法に対応し、摩擦部材１３および下プレート１２に形成される貫通孔部分については触覚ピン１０のピン本体１０ａの径寸法に対応するように設定されている。而して、下動位置の触覚ピン１０は、触覚ドット部１０ｂの下端が摩擦部材１３の上面に当接する以上の下動が阻止され、また上動位置の触覚ピン１０は、当接部１０ｃの上面が下プレート１２の下面に当接する以上の上動が阻止されるようになっている。
【００１１】
また、摩擦部材１３は布地の薄膜シート状部材を用いて形成されるものであって、本発明のピン保持部材に相当するが、本実施の形態では、デニム等の摩擦力を有する布地で形成されている。そして、該摩擦部材１３は、上下のプレート１０、１１間に密着状に挟持されることにより緊張状態が保持されており、その摩擦力によって、前記上動位置、下動位置の触覚ピン１０を該位置に確実且つ瞬時に保持することができると共に、触覚ピン１０の上下移動の妨げにならないよう、最小で安定した抵抗を触覚ピン１０に付与するようになっている。
【００１２】
さらに、触覚ドット部１０ｂは、スプリングピン（軸方向に割溝が形成され、径方向に弾性を有した円筒状のピン）を用いて形成されている。そして、該スプリングピンが有するバネ力により、触覚ドット部１０ｂのピン本体１０ａへの組付けが容易且つ確実であると共に、振動に対する強度にも優れている。さらにまた、触覚ドット部１０ｂの上端部には指先が触れることになるが、スプリングピンの上端肩部は角張っていて突部境界の認識識別をする手触り感触が良く、画像情報を認識しやすいという利点もある。
【００１３】
一方、ローラー１７は、上動位置の触覚ピン１０を前記摩擦部材１３の摩擦力に抗して下動位置まで下動させるための外力を付与するものであって、面盤部９の上面を転動できるようにケース体２に横方向転動自在に支持されている。而して、該ローラー１７を転動させて上動位置の触覚ピン１０を下方に押圧することにより、触覚ピン１０を下動位置まで下動させることができるようになっている。
【００１４】
また、前記可動ユニット５は、横移動機構６、縦移動機構７、および制御部８と共にケース体２内に内装されているが、該可動ユニット５は、８個のソレノイド４、該ソレノイド４のＯＮ／ＯＦＦに基づいて上下動する作動ピン１６、これらソレノイド４および作動ピン１６が取付け支持される支持フレーム１８等を用いて構成されている。そして、該可動ユニット５は、前述したディスプレイ盤部３の下方において横方向および縦方向に移動できるようになっているが、これら横、縦の移動機構６、７の詳細については後述することとし、ここでは、ソレノイド４のＯＮ／ＯＦＦに伴う作動ピン１６の作動、ソレノイド４の配置、および可動ユニット５の横縦移動の動作について説明する。
【００１５】
前記支持フレーム１８は、フレーム本体１８ａに、上辺１８ｂ、中辺１８ｃ、および下辺１８ｄが一体形成されたものであって、下辺１８ｄと中辺１８ｃとの間には、前記８個のソレノイド４が縦一列方向に等間隔で配設されている。これら各ソレノイド４のプランジャ４ａは、中辺１８ｂを貫通して上方に突出しているが、該プランジャ４ａは、ソレノイドＯＮ状態で上動し、ＯＦＦ状態で下動するように設定されている。また、作動ピン１６は、各プランジャ４ａの上方に位置する状態で、スプリング１９を介して上辺１８ｂに上下動自在に貫通支持されていると共に、該作動ピン１６の下部にはプランジャ受部１６ａが一体形成されている。
そして、ソレノイド４のＯＦＦ状態では、下動しているプランジャ４ａが作動ピン１６を押すことはなく、この状態では、作動ピン１６の上端は、前述した下動位置の触覚ピン１０の当接部１０ｃから僅かに離れている。
一方、ソレノイド４のＯＮ状態では、上動したプランジャ４ａが作動ピン１６のプランジャ受部１６ａを下方から押して作動ピン１６を上動せしめ、さらに該上動した作動ピン１６の上端部が触覚ピン１０の当接部１０ｃを下方から押圧し、これにより触覚ピン１０が前述した上動位置まで上動するように構成されている。
【００１６】
前記ソレノイド４は、イナ−シャの小さいタイプのものが採用されていると共に、そのＯＮ／ＯＦＦの制御は後述するように制御部８においてなされるが、該制御部８の出力回路には、ソレノイド４の起動特性を向上させるため、電圧降下を補うコンデンサが設けられている。さらに、上動した作動ピン１６を下動させる場合、プランジャ４ａが上端位置に達する直前にソレノイド４をＯＮからＯＦＦに切換えて、斥力の反発とスプリング１９のバネ力で作動ピン１６を下動させることで、作動ピン１６を素早く下動させることができるようになっている。また、作動ピン１６は、硬質アルマイト処理が施されていて、必要な硬度を確保しながら軽量化が図られている。而して作動ピン１６は、ソレノイド４のプランジャ４ａの上下動に追随して高速で上下動することになり、これによって、後述するように可動ユニット５の横移動中に行われる作動ピン１６の上下動をスムーズに行うことができるようになっている。さらに、可動ユニット５は、ディスプレイ盤部３に対し、前記作動ピン１６が触覚ピン１０の当接部１０ｃを押圧する以外の接触、接続（連結、係合）の無い状態となっており、これにより、後述する可動ユニット５の縦移動および横移動を、高速状態で行えるようになっている。
【００１７】
ところで、前記作動ピン１６は、８個が縦一列方向に等間隔で配されていて、各ソレノイド４に対応できるようになっているが、これら各作動ピン１６の配設間隔は、前記ディスプレイ盤部３の縦方向の触覚ピン１０に対して５個置き毎となるように設定されている。
【００１８】
つまり、可動ユニット５の原点位置では、図７（Ａ）の動作説明図に示す如く、１個目の作動ピン１６は１列１行目の触覚ピン１０に対応する位置に、２個目の作動ピン１６は１列７行目の触覚ピン１０に対応する位置にというように、ｎ（ｎ＝１〜８）個目の作動ピン１６は１列目の｛（ｎ−１）×６＋１｝行目の触覚ピン１０に対応する位置にそれぞれ位置している。
尚、図７の動作説明図では、右端の列を１列目、その左側の列を順次２列目、３列目とし、左端の列を６４列目とする。また、下端の行を１行目、その上側の行を順次２行目、３行目とし、上端の行を４８行目として説明する。さらに、作動ピン１６は、後述するように、１列目、６４列目の触覚ピン１０を越えてさらに横方向に移動するが、ここでは、作動ピン１６の横方向の移動範囲を触覚ピン１０の１列目から６４列目として説明する。
【００１９】
扨、前記原点位置の可動ユニット５は、制御部８から始動指令が出力されると、まず、図７（Ｂ）に示すごとく、触覚ピン１０の１列目から６４列目に向けて左方に横移動する。そして、各作動ピン１６が触覚ピン１０の６４列目に達した後、図７（Ｃ）に示す如く、触覚ピン１０の１行分だけ後方に縦移動する。これにより、１個目の作動ピン１６は２行目の触覚ピン１０に対応する位置に、２個目の作動ピン１６は８行目の触覚ピン１０に対応する位置にというように、ｎ（ｎ＝１〜８）個目の作動ピン１６は｛（ｎ−１）×６＋２｝行目の触覚ピン１０に対応する位置にそれぞれ位置する。次いで、可動ユニット５は、図７（Ｄ）に示す如く、触覚ピン１０の６４列目から１列目に向けて右方に横移動し、触覚ピン１０の１列目に達した後、図７（Ｅ）に示す如く、触覚ピン１０の１行分だけ後方に縦移動する。そして、この横移動と縦移動とを、横移動３往復分だけ繰り返すことにより、８個の作動ピン１６が３０７２個の全ての触覚ピン１０に対応する位置に位置することになり、而して、８個のソレノイド４で全ての触覚ピン１０を上下動させることができるように構成されている。
【００２０】
次に、前記可動ユニット５を横方向に移動させるための横移動機構６について説明すると、可動ユニット５は、後述する第一架台２０に、縦方向の移動はできるが横方向の移動はできない状態で支持されていて、該第一架台２０が横移動することに伴って一体的に横移動する構成となっているため、以下、第一架台２０の横移動について説明する。
【００２１】
前記第一架台２０の前後両端部には、左右方向を向く前後の横ガイド部材２１、２１ａが固着されている。一方、ケース体２の前後側面２ｃ、２ｄには、左右方向を向く前後の横レール２２、２２ａが支持部材２３を介して敷設されており、そしてこの前後の横レール２２、２２ａに、上記前後の横ガイド部材２１、２１ａが軸受２４を介してそれぞれ左右方向（横方向）移動自在に係合されている。
【００２２】
一方、２５はケース体２内の後側右部に配置されるモータであって、該モータ２５の正逆回転駆動は、減速部２５ａを介して出力軸２５ｂから出力されるようになっているが、該出力軸２５ｂには、駆動プーリー２６が一体的に止着されている。また、２７はケース体２の前後側面２ｃ、２ｄの左端部に軸回り方向回転自在に支承される回転軸であって、該回転軸２７の前後両端部には、第一、第二従動プーリー２８、２９が一体的に止着されている。さらに、ケース体２の前側面２ｃの右部には、前記出力軸２５ｂと同軸上となる位置に支軸３０が軸支されており、該支軸３０には、第三従動プーリー３１が回転自在に軸承されている。前記駆動プーリー２６と第二従動プーリー２９との間には駆動ベルト３２が懸回されており、また第一従動プーリー２８と第三従動プーリー３０との間には従動ベルト３３が懸回されている。さらに、前記第一架台２０の前後両端部は、止め部材３４を介して駆動ベルト３２および従動ベルト３３にそれぞれ一体的に止着されている。
そして、前記モータ２５の正逆回転駆動は、出力軸２５ｂから駆動プーリー２６に伝動されて駆動ベルト３２を左右方向に移動せしめ、さらに第二従動プーリー２９から回転軸２７を介して第一従動プーリー２８に伝動されて従動ベルト３３を左右方向に移動せしめると共に、該駆動ベルト３２および従動ベルト３３の左右移動に伴い、第一架台２０が左右方向に移動する構成になっている。
【００２３】
また、第一架台２０の前後両端部には、前述したように、左右方向を向く前後の横ガイド部材２１、２１ａが固定されているが、該前後の横ガイド部材２１、２１ａには、さらに第二架台３５が固定されている。つまり、第一、第二架台２０、３５は、前後の横ガイド部材２１、２１ａを介して一体的に連結されていて、前述した第一架台２０の左右移動と共に第二架台３５も左右移動するように構成されている。
【００２４】
前記第二架台３５には、左右方向を向くリニアプレート３６が一体的に取り付けられているが、該リニアプレート３６には、前記触覚ピン１０の横方向の配置に対応する６４個のくし形溝３６ａが横一列状に形成されている。一方、ケース体２の底面２ｂには、リニアプレート３６の位置を検知するべく発光素子および受光素子を備えた第一〜第四ホトセンサ３７〜４０が設置されている。
【００２５】
そして、前記第一〜第四ホトセンサ３７〜４０によるリニアプレート３６の位置検知により、該リニアプレート３６と共に左右移動する可動ユニット５の位置検知がなされることになる。つまり、第一ホトセンサ３７は、リニアプレート３６の右端位置を検知することで、可動ユニット５が停止位置に達したことを検知する。また、第二ホトセンサ３８は、リニアプレート３６の右端位置を検知することで、可動ユニット５の移動を右方向から左方向に反転させる右側反転位置を検知する。さらに、第三ホトセンサ３９は、リニアプレート３６のくし形溝３６ａ位置を検知することで、ソレノイド４をＯＮさせるタイミング、即ち作動ピン１６が触覚ピン１０を上動せしめるタイミングを検知する。またさらに、第四ホトセンサ４０は、リニアプレート３６の左端位置を検知することで、可動ユニット５の移動を左方向から右方向に反転させるときの左側反転位置を検知するように設定されている。
【００２６】
さらに、前記第二架台３５には制御部８が搭載されているが、該制御部８は、例えばＰＬＣ等の汎用の制御ユニットを用いて構成されている。そして、該制御部８は、ホストコンピュータＰＣからの出力信号や前記第一〜第四ホトセンサ３７〜４０からの検知信号に基づいて、前記モータ２５やソレノイド４に制御指令を出力し、これによりモータ２５の正逆駆動、停止制御、ソレノイド４のＯＮ／ＯＦＦ制御等がなされるように構成されている。
【００２７】
次いで、可動ユニット５を縦方向（前後方向）に移動させるための縦移動機構７について説明すると、可動ユニット５は、前述したように、８個のソレノイド４および作動ピン１６が支持フレーム１８に取付け支持されており、該支持フレーム１８が前記第一架台２０に対して縦移動することで可動ユニット５が縦移動する構成となっている。
【００２８】
つまり、前記支持フレーム１８のフレーム本体１８ａには、前後方向を向く縦ガイド部材４１が固着されている。一方、第一架台２０には、前後方向を向く縦レール４２が敷設されており、そしてこの縦レール４２に、上記縦ガイド部材４１が軸受４３を介して前後方向（縦方向）移動自在に係合されている。
【００２９】
また、支持フレーム１８の下辺１８ｄには、前後方向を向くラック４４が固着されているが、該ラック４４に設けられる前後の歯部４４ａ、４４ｂには、ラチェット歯４４ａがそれぞれ形成されている。さらにこのラック４４には、該ラック４４を前方側に向けて付勢するスプリング（図示せず）が連結されている。
【００３０】
一方、４５は前記第二架台３５の下方に間隙を存する状態で取付け固定される第三架台であって、該第三架台４５と第一架台２０とは、前後の横ガイド部材２１、２４ａおよび第二架台３５を介して一体的に連結された状態になっている。これにより、前述した第一架台２０の左右移動に伴い第三架台４５も一体的に左右移動するように構成されている。
【００３１】
さらに、４６は第三架台４５にピン軸４７を介して揺動自在に軸支される揺動プレートであって、該揺動プレート４６には、前側ラチェットアーム４８がピン軸４９を介して揺動自在に軸支されている。また、５０は前記第三架台４５に固定される固定プレートであって、該固定プレート５０には、後側ラチェットアーム５１がピン軸５２を介して揺動自在に軸支されている。そして、これら前側ラチェットアーム４８、後側ラチェットアーム５１の先端には、前記ラック４４の前側歯部４４ａ、後側歯部４４ｂのラチェット歯４４ｃにそれぞれ係脱自在に係合する爪部４８ａ、５１ａが形成されているが、これらラチェットアーム４８、５１は、スプリング５３、５４の付勢力により、爪部４８ａ、５１ａがラチェット歯４４ｃに係合する方向（図１０、図１１における反時計回り方向）に向けて常時付勢されている。そして、爪部４８ａ、５１ａがラチェット歯４４ｃに係合している状態では、ラック４４の後方側への移動は許容されるが前方側への移動は阻止されるように設定されており、これにより本発明の一方向クラッチ機構が形成されている。尚、５５、５６は前側ラチェットアーム４８、後側ラチェットアーム５１用のストッパである。
【００３２】
また、前記揺動プレート４６は、固定プレート５０と略平行状となる非揺動位置と、該非揺動位置から時計回り方向に揺動した揺動位置とのあいだを揺動するように設定されていると共に、図示しないスプリングの付勢力によって、非揺動位置側に向けて常時付勢されている。
【００３３】
またさらに、前記第三架台４５には、作動レバー５７の後部がピン軸５８を介して揺動自在に軸支されているが、該作動レバー５７の後端部は、ピン軸５８を境として、左側に前記揺動プレート４６に接する押圧部５７ａが形成される一方、右側には揺動プレート４６から離間する方向に切欠かかれた切欠き部５７ｂが形成されている。さらに、作動レバー５７の前端部には、作動突起５９が下方に向けて突設されている。
【００３４】
一方、６０、６１はケース体２の底面２ｂに取付けられる左右のドグであって、該ドグ６０、６１は、平面視において、左右方向中央部が頂点６０ａ、６１ａとなる三角形状をしている。そしてこのドグ６０、６１は、第三架台４５の左右移動と共に左右移動する作動突起５９に干渉して作動レバー５７を揺動せしめるように設定されており、以下、この作動レバー５７の作動について説明する。
【００３５】
まず、図１０に示す如く、左方向に移動する作動突起５９がドグ６０、６１に右側から当たると、作動レバー５７が反時計回り方向に揺動し、これにより作動突起５９がドグ６０、６１の頂点６０ａ、６１ａを越えることができるようになっているが、このとき、反時計回り方向に揺動した作動レバー５７は、切欠き部５７ｂが揺動プレート４６に対向しているため揺動プレート４６に作用することなく、而して揺動プレート４６は非揺動位置に保持される。
【００３６】
一方、図１１に示す如く、右方向に移動する作動突起５９がドグ６０、６１に左側から当たると、作動レバー５７が時計回り方向に揺動し、これにより作動突起５９がドグ６０、６１の頂点６０ａ、６１ａを越えることができるが、このとき、時計回り方向に揺動した作動レバー５７の押圧部５７ａが、揺動プレート４６を押圧して揺動位置に揺動せしめる。そして、該揺動プレート４６が揺動することに連繋して、ラック４４の前側歯部４４ａのラチェット歯４４ｃに噛合している前側ラチェットアーム４８が、ラック４４を一歯分だけ後方に送るように構成されている。
而して、左方向に移動する作動突起５９がドグ６０、６１を通過する場合は、揺動プレート４６が揺動しないためラック４４の縦移動はなされない。一方、右方向に移動する作動突起５９がドグ６０、６１を通過する場合には、ラック４４が一歯分だけ後方に移動し、該ラック４４と一体的に可動ユニット５も後方に縦移動することになるが、該移動量は、前述した触覚ピン１０の１行分の間隔と等しくなるように設定されている。
【００３７】
また、６２はケース体２の底面２ｂに取付けられるリセット用当接部材であって、該リセット用当接部材６２は、可動ユニット５が後述する停止位置まで右方向に移動したときに、前側および後側のラチェットアーム４８、５１に当接して該ラチェットアーム４８、５１を時計回り方向に揺動せしめるように設定されている。そして、該ラチェットアーム４８、５１が時計回り方向に揺動することにより、爪部４８ａ、５１ａとラチェット歯４４ｃとの係合が解除されたリセット状態となり、これによりラック４４の前方側への移動が許容されて、ラック４４はスプリングの付勢力によって前方に移動するように構成されている（図１２参照）。
【００３８】
ここで、可動ユニット５の横移動（左右移動）および縦移動（前後移動）と、第一〜第四ホトセンサ３７〜４０、左右のドグ６０、６１およびリセット用当接部材６２の配置位置の関係について説明する。
まず、モータ２５の始動前の状態では、前側、後側のラチェットアーム４８、５１は、リセット用当接部材６２に当接しており、爪部４８ａ、５１ａとラック４４のラチェット歯４４ｃとの係合が解除されたリセット状態になっている。このとき、ラック４４は最も前方側に移動しているが、該ラック４４が最も前方側に位置しているとき、可動ユニット５は、ｎ（ｎ＝１〜８）個目の作動ピン１６が、１列｛（ｎ−１）×６＋２｝行目の触覚ピン１０の右方に位置するように設定されている。また、作動突起５９は、右側ドグ６１の右方に位置するようになっている。
次いで、制御部８から始動指令が出力されると、モータ２５は、可動ユニット５および縦移動機構７を左方に移動させるべく駆動する。これに伴い、前側、後側のラチェットアーム４８、５１は、リセット用当接部材６２から離間し、スプリング５３、５４に付勢力により反時計回り方向に揺動して、爪部４８ａ、５１ａが前側、後側歯部４４ａ、４４ｂの最も前側のラチェット歯４４ｃに係合する。さらに、作動ピン１６が１列目の触覚ピン１０に達する前に、作動突起５９が右側ドグ６１を通過する。この場合、作動突起５９は左方に移動しているため、可動ユニット５の縦移動はなされない。そして、作動突起５９が右側ドグ６１を通過した後に、作動ピン１６が１列目の触覚ピン１０に達し、さらに６４列目の触覚ピン１０に向けて左方に移動していくが、この移動中に、第三ホトセンサ３９によるソレノイドＯＮのタイミングの検知がなされる。この第三ホトセンサ３９のタイミング検知信号とホストコンピュータＰＣからの画像情報信号に基づいて、選択されたソレノイド４にＯＮ指令が出力され、これにより作動ピン１６が上動して対応する触覚ピン１０を上動位置に位置せしめる。そして、作動ピン１６が６４列目の触覚ピン１０を通過すると、次に、作動突起５９が左側ドグ６０を通過するが、この場合も、作動突起５９が左方向に移動しているため、可動ユニット５の縦移動はなされない。そして、作動突起５９が左側ドグ６０を通過した後に、第四ホトセンサ４０による左側反転位置の検知がなされ、これによりモータ２５は、一旦停止した後に、可動ユニット５を右方向に移動させるべく駆動する。
前記右方向の移動が開始されると、まず、作動突起５９が左側ドグ６０を通過する。この場合、作動突起５９が右方に移動しているため、ラック４４は一歯分だけ後方に移動し、而して可動ユニット５は、触覚ピン１０の一行分だけ後方に縦移動する。これにより、ｎ個目の作動ピン１６は、６４列｛（ｎ−１）×６＋２｝行目の触覚ピン１０の右方に位置する。作動突起５９が左側ドグ６０を通過した後、作動ピン１６は６４列目の触覚ピン１０に達し、さらに１列目の触覚ピン１０に向けて右方に移動していくが、この移動中は、前述した左移動の場合と同様に、第三ホトセンサ３９によるソレノイドＯＮのタイミングの検知がなされて、選択されたソレノイド４にＯＮ指令が出力される。そして、作動ピン１６が１列目の触覚ピン１０を通過すると、次に、作動突起５９が右側ドグ６１を通過するが、この場合、作動突起５９は右方向に移動しているため、ラック４４が一歯分だけ後方に移動し、而して可動ユニット５は、触覚ピン１０の一行分だけ後方に縦移動する。これにより、ｎ個目の作動ピン１６は、１列｛（ｎ−１）×６＋３｝行目の触覚ピン１０の左方に位置する。そして、作動突起５９が右側ドグ６１を通過した後に、第二ホトセンサ３８による右側反転位置の検知がなされ、これによりモータ２５は、一旦停止した後に、可動ユニット５を左方向に移動させるべく駆動する。
同様にして、可動ユニット５の左移動および右移動が都合三往復分繰り返されるが、三往復目の右移動の場合には、第二ホトセンサ３８による右側反転位置の検知がなされてもモータ２５は停止せず、さらに右方に移動する。そして、該右側反転位置よりもさらに右方に移動したとき、リセット用当接部材６２にラチェットアーム４８、５１が当接して爪部４８ａ、５１ａとラック４４のラチェット歯４４ａとの係合が解除されたリセット状態になり、これによりラック４４が前方側に移動して、前述したモータ始動前の状態に戻る。これにタイミングを合わせて、第一ホトセンサ３７による停止位置の検知がなされて、モータ２５が停止し、可動ユニット５の横移動および縦移動が終了する。
【００３９】
扨、前記触覚型のディスプレイ装置１の制御部８は、ホストコンピュータＰＣから出力されるデータ信号に基づいてソレノイド４のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、これにより触覚ピン１０に凹凸差を発生させて画像を表示することになるが、上記ホストコンピュータＰＣ側の制御について簡単に説明すると、まず、ホストコンピュータＰＣは、カメラ画像やスキャナ画像等の画像データを入力し、該入力された画像データを画像処理モジュールで処理して画像ファイル（例えばjpeg、bitmap）を作成する。
次いで、該画像ファイルのデータを、前述した触覚型ディスプレイ装置１の触覚ピン１０の配列に対応させて、６４×４８の方眼にするべくピクセレ−ト処理を行う。
上記ピクセ−ト処理された各ピクセルを、ディスプレイ盤部３における凸（ソレノイドＯＮ）と凹（ソレノイドＯＦＦ）とに二分化するべく、予め設定された閾値を基準として二値化処理を行う。
上記二値化されたデータを、触覚型ディスプレイ装置１のソレノイド４が触覚ピン１０に作用する順番に対応させて並べ換え、さらに、６４×４８＝３０７２個のピクセルを数ブロックに分割し、該ブロック順に所定のシリアル通信フォーマット（例えばＡＳＣデータ）で、ＣＯＭポートから触覚型ディスプレイ装置１に出力する。また、これに合わせて制御コードを送信して、ディスプレイ装置１を始動させる制御を行うようになっている。
【００４０】
叙述の如く構成されたものにおいて、触覚型ディスプレイ装置１は、縦横マトリックス状に配置された触覚ピン１０によって形成される凹凸差で写真や図形、文字等の画像情報を表示し、これを手で接触感知することで視覚障害者も画像情報を認知できるものであるが、上記触覚ピン１０の出没制御を行うためのソレノイド４は、横方向および縦方向に移動自在な可動ユニット５に配設されている。この結果、縦横マトリックス状に多数配される触覚ピン１０に対し、ソレノイド４の数を大幅に減らすことができ、部品点数の削減を達成できると共に、組付け工程の短縮、コストダウンにも貢献できる。
【００４１】
しかも、前記ソレノイド４は、縦方向の触覚ピン１０に対して５個置き毎に縦一列状に配されていて、可動ユニット５の横移動と縦移動とを順次繰り返すことで、上記ソレノイド４で全ての触覚ピン１０の上下動を行うことができる。これにより、ソレノイド４の更なる削減に寄与できると共に、触覚ピン１０の縦横隣接間隔を、ソレノイド４の寸法に規制されることなく小さく設定できるから、画像等の情報をより細かく表示できることになって、解像度の高い鮮明な触覚画面とすることができる。この場合、本実施の形態では、ソレノイド４の配設間隔は触覚ピン１０に対して５個置き毎であるが、これに限定されることなく、予め設定される任意の設定数置きとすることができる。また、縦一列だけでなく、横一列状、あるいは複数列状に配することもできる。
【００４２】
さらに、前記ソレノイド４による触覚ピン１０の出没制御は作動ピン１６を介して行われることになるが、該作動ピン１６は、ソレノイドＯＮで上動して触覚ピン１０を上動位置まで押圧する一方、ソレノイドＯＦＦで下動して触覚ピン１０から離間するように構成されていると共に、この作動ピン１６の上下動は、可動ユニット５の移動中に行われる構成であるから、触覚ピン１０の出没制御を連続的且つ効率的に行うことができる。
そのうえ、可動ユニット５は、ディスプレイ盤部３に対し、作動ピン１６が触覚ピン１０を押圧する以外の接触、接続がないため、高速状態で縦横移動を行うことができ、而してホストコンピュータＰＣから入力されるデータを素早くディスプレイ盤部３に表示できる。
【００４３】
また、可動ユニット５の横移動は、ソレノイド４が触覚ピン１０を上下動させる範囲を越えてなされる一方、可動ユニット５の縦移動は、前記範囲を越える横移動中になされる構成となっているため、縦移動のタイミングを厳密に設定しなくても、可動ユニット５の横移動と縦移動とを順次円滑に行うことができる。
【００４４】
さらに、このものにおいて、触覚ピン１０が貫通支持されるディスプレイ盤部３は、上下のプレート１１、１２と、該上下のプレート１１、１２間に密着状に挟持されるシート状の摩擦部材１３とを積層状に組付けて構成されている。これにより、摩擦部材１３の緊張状態が保たれて、触覚ピン１０を上動位置、下動位置に確実に保持できると共に、ディスプレイ盤部３を、上下の厚みの薄い、コンパクトなキット状のものとすることができる。
【００４５】
しかも、前記ディスプレイ盤部３は、ケース体２に、ディスプレイ盤部３単独でケース体２の外部からの着脱が自在な状態で組付けられており、而して、ディスプレイ盤部３の取付け、取外しを簡単に行えることになって、組立性やメンテナンス性の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】触覚ディスプレイ装置およびホストコンピュータの概略図である。
【図２】触覚ディスプレイ装置のケース内部を示す一部を省略した平面図である。
【図３】触覚ディスプレイ装置のケース内部を示す一部を省略した正面図である。
【図４】図３の一部拡大図である。
【図５】触覚ピンの上下動を説明する図である。
【図６】ソレノイド配設部分の側面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は可動ユニットの動作説明図である。
【図８】モータ配設部分の側面図である。
【図９】回転軸配設部分の側面図である。
【図１０】可動ユニットが左方向に移動するときの縦移動機構の作動を示す図である。
【図１１】可動ユニットが右方向に移動するときの縦移動機構の作動を示す図である。
【図１２】ラチェットアームのリセット状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 触覚型ディスプレイ装置
２ ケース体
３ ディスプレイ盤部
４ ソレノイド
５ 可動ユニット
６ 縦移動機構
７ 横移動機構
８ 制御部
１０ 触覚ピン
１０ａ ピン本体
１０ｂ 触覚ドット部
１１ 上プレート
１２ 下プレート
１３ 摩擦部材
１５ 貫通孔
１６ 作動ピン
２０ 第一架台
２５ モータ
４４ ラック
４８ 前側ラチェットアーム
５９ 作動突起
６０ 左側ドグ
６１ 右側ドグ
ＰＣ ホストコンピュータ

Claims (10)

1. ディスプレイ盤部に縦横マトリックス状に配置された触覚ピンを出没自在に設け、該触覚ピンの出没による凹凸差で画像等の情報を表示する触覚型ディスプレイ装置において、ディスプレイ盤部に対して縦方向および横方向に移動自在な可動ユニットと、触覚ピンの出没制御を行うべく可動ユニットに配設されるアクチュエータと、外部から入力される画像等の情報信号に基づいてアクチュエータの駆動制御を行う制御部と、可動ユニットを縦方向および横方向に移動させるための移動機構とを備えると共に、ディスプレイ盤部は、上下のプレートと、該上下のプレート間に密着状に挟持されて緊張状態が保持されるデニム等の摩擦力を有する布地で構成されるシート状のピン保持部材と、これら上下のプレートおよびピン保持部材に縦横マトリックス状に穿設された貫通孔に貫通し、前記緊張状態に保持されるピン保持部材の摩擦力で上下動位置に保持される触覚ピンとを用いて構成されたことを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。
2. 請求項１において、触覚ピンの出没制御を行うアクチュエータは、縦方向または／および横方向に配置される触覚ピンに対して予め設定される設定数置きに縦列状または／および横列状となるように可動ユニットに配設されていることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。
3. 請求項１または２において、ディスプレイ盤部は、触覚型ディスプレイ装置のケース体の上面部に、ディスプレイ盤部単独でケース体の外部からの着脱が自在な状態で組付けられることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１において、触覚ピンは、ピン本体の先端部に、スプリングピンからなる触覚ドット部を組付けて形成されることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１において、可動ユニットに、アクチュエータの作動で進退移動する作動ピンを設け、該作動ピンの進出で触覚ピンを突出せしめる一方、作動ピンの退避で触覚ピンから離間するように構成すると共に、上記作動ピンの進退移動は、可動ユニットの移動中に行われることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。
6. 請求項５において、可動ユニットは、ディスプレイ盤部に対し、作動ピンが触覚ピンに接する以外の接触、接続の無い状態で移動する構成であることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１において、可動ユニットは、触覚型ディスプレイ盤部のケース体に横移動機構を介して横移動自在に支持される架台に、縦移動機構を介して縦移動自在に支持されていることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１において、可動ユニットの横移動は、アクチュエータが触覚ピンの出没制御を行う範囲を越えて行われる一方、可動ユニットの縦移動は、前記触覚ピンの出没制御を行う範囲を越えた横移動中に行われるように構成されていることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。
9. 請求項１乃至８の何れか１において、可動ユニットの縦移動機構は、可動ユニットと一体的に横移動する作動部材と、触覚型ディスプレイ装置のケース体側に固定される固定部材と、横移動する作動部材が固定部材に干渉することに連繋して可動ユニットを縦移動せしめる一方向クラッチ機構とを用いて構成されることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。
10. 請求項９において、固定部材は、可動ユニットの横移動範囲の両端側に設けられると共に、可動ユニットの縦移動は、可動ユニットの一方向側への横移動に伴う作動部材の固定部材への干渉に連繋して行われる一方、可動ユニットの他方向側への横移動に伴う作動部材の固定部材への干渉では行われないように構成されていることを特徴とする触覚型ディスプレイ装置。

Images