情報伝達装置
【課題】触知体の進退方向の変位が小さくてもその変位した触知体を感じ取り易くすることにより、触知体を進退方向に変位させるためのアクチュエータの小型化を図る。
【解決手段】人間の触覚を利用して情報を伝達する情報伝達装置１は、装置本体に進退可能に設けられ、装置本体から進出した状態で人間の皮膚に触れて触覚を与えるように構成された触知ピン１１〜１６と、触知ピン１１〜１６を進退方向に変位させる進退用アクチュエータ２１〜２６と、触知ピン１１〜１６を進退方向と交差する方向に変位させる交差方向アクチュエータ２７と、制御装置とを備えている。制御装置は、進退用アクチュエータ２１〜２６を作動させてから、交差方向アクチュエータ２７を作動させるように構成されている。
【解決手段】人間の触覚を利用して情報を伝達する情報伝達装置１は、装置本体に進退可能に設けられ、装置本体から進出した状態で人間の皮膚に触れて触覚を与えるように構成された触知ピン１１〜１６と、触知ピン１１〜１６を進退方向に変位させる進退用アクチュエータ２１〜２６と、触知ピン１１〜１６を進退方向と交差する方向に変位させる交差方向アクチュエータ２７と、制御装置とを備えている。制御装置は、進退用アクチュエータ２１〜２６を作動させてから、交差方向アクチュエータ２７を作動させるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の触覚を利用して情報を伝達する情報伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば視覚障害者等に情報を伝達する際に、複数のピン状の触知体を点字形式に配置し、それぞれを独立して進退動作させることにより、指先の触覚を利用して伝達することが行われている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１の装置は、コンピュータ装置用のマウスに組み込まれている。触知体の下部には圧電素子からなるアクチュエータがそれぞれ設けられている。各アクチュエータに電圧を個別に印加して上下方向に変形させて各触知体を変位させ、使用者の触覚に刺激を与えるようになっている。
【０００４】
特許文献２の装置も特許文献１のものと同様に触知体を圧電素子からなるアクチュエータで駆動するように構成されている。
【０００５】
また、特許文献３の装置は、形状記憶合金からなるアクチュエータを利用して触知体を駆動するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７２３７４号公報
【特許文献２】特開２００９−２８８７５７号公報
【特許文献３】特開２０１１−５４０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１〜３の装置では、触知体をアクチュエータによって変位させるようにしているが、指先の触覚は人によって鋭かったり、鈍かったりすることがあり、全ての人に対して情報を伝達するためには、触知体の変位量を大きくしたいという要求がある。
【０００８】
また、人間は同じ感覚を長時間受けているとその感覚に慣れてしまって触知体の変位を感じ取れなくなることが考えられるので、このことを回避するためにも触知体の変位量は大きくしたい。
【０００９】
ところが、触知体の変位量を大きくしようとすると、それを駆動する圧電素子や形状記憶合金の変形量を大きくしなければならず、アクチュエータが大型化してしまう。アクチュエータは、少なくとも触知体の数と同じ数が必要なため、１つのアクチュエータが大型化すると、情報伝達装置のサイズに大きな影響を及ぼすことになり、情報伝達装置の小型化ができずに、例えば携帯情報端末や他の機器に組み込むのが困難になる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、触知体の進退方向の変位が小さくてもその変位した触知体を感じ取り易くすることによって触知体を進退方向に変位させるためのアクチュエータの小型化を図り、ひいては情報伝達装置のサイズを小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、触知体をその進退方向と交差する方向にも変位させるようにした。
【００１２】
第１の発明は、人間の触覚を利用して情報を伝達する情報伝達装置において、装置本体に進退可能に設けられ、該装置本体から進出した状態で人間の皮膚に触れて触覚を与えるように構成された触知体と、上記触知体を進退方向に変位させる進退方向駆動手段と、上記触知体を進退方向と交差する方向に変位させる交差方向駆動手段と、上記進退方向駆動手段及び上記交差方向駆動手段に接続され、該両駆動手段を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記進退方向駆動手段を作動させてから、上記交差方向駆動手段を作動させるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によれば、触知体が進退方向駆動手段によって進出した状態で人間の皮膚に触れ、この触知体は、交差方向駆動手段により進退方向と交差する方向に変位する。したがって、皮膚には、触知体の進退方向の刺激だけでなく、触知体が進退方向と交差する方向に変位した刺激も同時に作用することになる。このように皮膚に２方向の刺激を作用させることにより、触知体の進退方向の変位量が小さくても、変位した触知体を感じ取り易くすることが可能になる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、上記交差方向駆動手段は、上記触知体を往復動させることを特徴とするものである。
【００１５】
この構成によれば、触知体が進退方向と交差する方向に往復動するので、変位した触知体をより一層感じ取り易くなる。
【００１６】
第３の発明は、第１または２の発明において、上記触知体及び上記進退方向駆動手段は複数組あり、該触知体は該進退方向駆動手段に固定され、単一の上記交差方向駆動手段により、上記複数の進退方向駆動手段を、上記触知体の進退方向と交差する方向に変位させることを特徴とするものである。
【００１７】
この構成によれば、１つの交差方向駆動手段によって複数の触知体を進退方向と交差する方向に変位させることが可能になる。
【００１８】
第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、上記装置本体には、上記触知体に触れる指を位置決めするための位置決め部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１９】
この構成によれば、触知体に触れた状態の指が位置決め部によって位置決めされる。これにより、触知体が進退方向と交差する方向に変位する際に、その触知体の変位につられて指が動いてしまうのを抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、触知体を進退方向だけでなく、進退方向と交差する方向にも変位させるようにしたので、触知体の進退方向の変位量が小さくても、変位した触知体を感じ取り易くすることができる。これにより、進退方向駆動手段の小型化を図ることができ、ひいては情報伝達装置のサイズを小さくできる。
【００２１】
第２の発明によれば、触知体を進退方向と交差する方向に往復動させるようにしたので、変位した触知体をより一層感じ取り易くすることができる。
【００２２】
第３の発明によれば、単一の交差方向駆動手段によって複数の触知体を変位させることができるので、情報伝達装置をより一層小型化できる。
【００２３】
第４の発明によれば、触知体に触れる指を装置本体に位置決めするようにしたので、触知体の変位につられて指が動いてしまうのを抑制することができ、変位した触知体をより一層感じ取り易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１にかかる点字表示装置の斜視図である。
【図２】点字表示装置の内部構造を示す斜視図である。
【図３】点字表示装置のブロック図である。
【図４】触知ピンを装置本体と共に右側へ変位させた状態の図１相当図である。
【図５】第１進退用アクチュエータの側面図である。
【図６】実施形態２にかかる図１相当図である。
【図７】実施形態３にかかる図１相当図である。
【図８】実施形態４にかかる図１相当図である。
【図９】実施形態５にかかる図１相当図である。
【図１０】実施形態５にかかる点字表示装置を側方から見た部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかる情報伝達装置としての点字表示装置１を示すものである。この点字表示装置１は、例えば携帯情報端末やコンピュータ用マウスに組み込まれて使用されるものであり、文字情報等を視覚障害者に対して点字の形式で伝達するように構成されている。
【００２７】
図２や図３にも示すように、点字表示装置１は、装置本体１０と、第１〜第６触知ピン（触知体）１１〜１６と、第１〜第６触知ピン１１〜１６をそれぞれ進退方向に変位させる第１〜第６進退用アクチュエータ（進退方向駆動手段）２１〜２６と、第１〜第６触知ピン１１〜１６及び第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６を該ピン１１〜１６の進退方向と交差する方向に変位させる交差方向アクチュエータ（交差方向駆動手段）２７と、制御装置２８（図３に示す）とを備えている。
【００２８】
図１に示すように、装置本体１０は、基板３０と、ケース３１とを備えている。図２にも示すように、基板３０は、略水平に延びる矩形の平板部材からなるものである。基板３０の上面に、上記第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６が固定されている。第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６は、平面視で標準点字規格に従って２列×３行となるように配置されている。ここで、列方向とは使用者から見て左右方向であり、行方向とは使用者から見て前後方向（奥行方向）である。
【００２９】
第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の上端部に第１〜第６触知ピン１１〜１６が取り付けられている。ケース３１は、下端が開放されており、内部に第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６が収容された状態で、基板３０によって下端開放部が閉塞されるようになっている。
【００３０】
図１に示すように、ケース３１の上壁部は、略水平に延びており、その外面は、使用者が指を載置するための載置面３１ａとされている。ケース３１の上壁部には、載置面３１ａに開口して該上壁部を貫通する６つの貫通孔３１ｂ、３１ｂ、…が形成されている。これら貫通孔３１ｂ、３１ｂ、…は、略円形とされ、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の位置に対応して標準点字規格に従って配置されている。尚、標準点字規格とは、列方向に隣り合う貫通孔３１ｂ、３１ｂの中心間距離が２．１３ｍｍであり、行方向に隣り合う貫通孔３１ｂ、３１ｂの中心間距離が２．３７ｍｍである。
【００３１】
これら貫通孔３１ｂ、３１ｂ、…は、互いに同じ大きさ及び形状とされている。貫通孔３１ｂ内を第１〜第６触知ピン１１〜１６が上下方向に移動するようになっている。つまり、貫通孔３１ｂは、第１〜第６触知ピン１１〜１６を装置本体１０から外部へ進出させるための触知体進出用孔部である。尚、図１及び図４では、第１及び第２触知ピン１１、１２のみが進出した状態を示している。
【００３２】
交差方向アクチュエータ２７は、装置本体１０の下部に設けられており、装置本体１０を、第１〜第６触知ピン１１〜１６及び第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６と共に水平方向に変位させるためのものである。交差方向アクチュエータ２７は、周知のリニアアクチュエータで構成されていて、ベース部材２７ａと、ベース部材２７ａに対し水平方向にスライド可能に取り付けれた可動側部材２７ｂとを備えており、電磁力等によって可動側部材２７ｂをベース部材２７ａに対し水平方向に駆動するように構成されている。ベース部材２７ａは、携帯情報端末等に固定され、また、可動側部材２７ｂは装置本体１０の基板３０に固定されている。
【００３３】
交差方向アクチュエータ２７は、装置本体１０を使用者から見て左右方向に変位させるように配置されている。従って、装置本体１０は、交差方向アクチュエータ２７によって左右方向に往復動する。左方向の変位量及び右方向の変位量は、それぞれ最大で３ｍｍ程度確保されている。よって、装置本体１０が可動範囲の左端から右端まで変位するとその変位量は合計６ｍｍ程度である。
【００３４】
交差方向アクチュエータ２７は、制御装置２８に接続されており、制御装置２８から出力される制御信号に従って作動する。交差方向アクチュエータ２７の作動量は、上記した範囲内で任意に設定することができ、また、１秒あたりの往復動回数である周期も任意に設定することができる。さらに、交差方向アクチュエータ２７の作動を開始するタイミングも任意に設定することができる。
【００３５】
次に、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の構造について説明する。図２に示すように、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６は同じものであるため、以下、第１進退用アクチュエータ２１の構造について詳しく説明する。
【００３６】
図５にも示すように、第１進退用アクチュエータ２１は、積層型の圧電素子２１ａと、第１コイルばね２１ｂと、第１質量体２１ｃと、第２コイルばね２１ｄと、第２質量体２１ｅとを備えている。圧電素子２１ａは、電圧を印加することによって生じる圧電縦効果を利用し、電気エネルギーを変位や力などの機械エネルギーに変換する周知のものである。本実施形態では、圧電素子２１ａは、ＮＥＣ／ＴＯＫＩＮ社製の樹脂外装型アクチュエータシリーズのＡＥ０２０３Ｄ０８Ｆである。本圧電素子２１ａは、高歪率圧電セラミック材料で構成されており、小型で、かつ、低電圧で大きな変位を発生させることができる。圧電素子２１ａは、上下方向に長い直方体形状であり、左右方向の寸法は２ｍｍ、奥行方向の寸法は３ｍｍ、高さは１０ｍｍである。図２に示すように、圧電素子２１ａの下端面は基板３０に接着されている。
【００３７】
第１コイルばね２１ｂは、アキュレイト社製の圧縮コイルばねであり、外径は、６つのアクチュエータ２１〜２６を標準点字規格内に収めるために２ｍｍ以下とされている。第１コイルばね２１ｂのばね定数は、２５．２Ｎ／ｍｍである。第１コイルばね２１ｂの中心線は、平面視で圧電素子２１ａの中心と一致している。
【００３８】
第１質量体２１ｃは、円盤形状とされており、質量は０．１０８３ｇである。
【００３９】
第２コイルばね２１ｄは、東海ばね社製の圧縮コイルばねであり、上記した理由より、外径は２ｍｍ以下とされている。第２コイルばね２１ｄのばね定数は、６．５５１Ｎ／ｍｍである。
【００４０】
第２質量体２１ｅの質量は、第１質量体２１ｃよりも軽く設定されており、第１質量体２１ｃよりも薄い円盤形状とされている。第２質量体２１ｅの質量は０．０．０２８１ｇである。第１質量体２１ｃの中心線、第２コイルばね２１ｄの中心線及び第２質量体２１ｅの中心線は、第１コイルばね２１ｂの中心線と一致している。
【００４１】
第１コイルばね２１ｂの下端部は、圧電素子２１ａの上端面に接着されており、また、上端部は、第１質量体２１ｃの下面に接着されている。
【００４２】
第２コイルばね２１ｄの下端部は、第１質量体２１ｃの上面に接着されており、また、上端部は、第２質量体２１ｅの下面に接着されている。
【００４３】
第１触知ピン１１は、第２質量体２１ｅの上面に接着されている。第１触知ピン１１は、上下方向に延びる略円柱状とされており、その中心線は、第２コイルばね２１ｄの中心線と一致している。第１触知ピン１１の上部は、上端に近づくほど小径となる先細形状となっている。第１触知ピン１１の上部を先細形状とすることで、第１触知ピン１１を左右方向に変位させた際に上部が指の指紋に引っ掛かるようになる。第１触知ピン１１の下部の外径は、１．０ｍｍ以下が好ましく、０．６ｍｍ以上０．８ｍｍ以下がより好ましい。
【００４４】
尚、第１触知ピン１１の上部は先細形状としなくてもよく、下端から上端に亘って同じ外径であってよい。また、第１触知ピン１１は、筒状の部材を用いて構成してもよい。
【００４５】
第１触知ピン１１の上下寸法は、装置本体１０の貫通孔３１ｂの上下寸法よりも長く設定されており、図１に示すように第１触知ピン１１の上端部が貫通孔３１ｂから上方へ進出可能となっている。
【００４６】
また、第１触知ピン１１の最大外径は装置本体１０の貫通孔３１ｂの径よりも若干小さく設定されており、第１触知ピン１１が進退方向に変位する際に、貫通孔３１ｂの内周面に強く摺接しないようになっている。これは第１接触ピン１１の変位量が減少しないようにするためである。従って、第１触知ピン１１が進退する際には、貫通孔３１ｂの内周面に弱く摺接しながら上下方向に案内される。つまり、貫通孔３１ｂの内周面は、第１触知ピン１１の案内手段となっている。
【００４７】
第１触知ピン１１の高さは、第１進退用アクチュエータ２１が動作していないとき（電圧が印加されていないとき）に、該第１触知ピン１１の上端部が装置本体１０の貫通孔３１ｂ内に収まるように設定されている。従って、第１進退用アクチュエータ２１が動作していないときに指を装置本体１０の載置面３１ａに載置しても第１触知ピン１１の存在が使用者に触覚を通じて分からないようになっている。
【００４８】
上記のように構成された第１進退用アクチュエータ２１は、圧電素子２１ａの変位量を動吸振器の逆原理を用いて増幅し、圧電素子２１ａの変位量よりも大きな変位量で第１触知ピン１１を変位させることが可能になっている。すなわち、動吸振器の原理とは、主振動系と同じ固有振動数を有し、かつ、制振対象物よりも質量の小さい補助振動系（動吸振器）を設けることにより、主振動系の振動エネルギーを補助振動系に吸収させ、主振動系の振動を抑制するという原理であり、その逆原理とは、主振動系の振動エネルギーを吸収することによって激しく振動する補助振動系を利用した励振技術である。
【００４９】
図５に示すように、第１進退用アクチュエータ２１の主振動系は、第１コイルばね２１ｂと第１質量体２１ｃとで構成されており、補助振動系は、第２コイルばね２１ｄと第２質量体２１ｅとで構成されている。つまり、第１コイルばね２１ｂ及び第２コイルばね２１ｄのばね定数と、第１質量体２１ｃ及び第２質量体２１ｅの質量とは、動吸振器の原理によって補助振動系が激しく振動するように設定されている。これは動吸振器の原理に従って設定可能である。
【００５０】
尚、本第１進退用アクチュエータ２１は、極めて小型軽量であり、第１コイルばね２１ｂ及び第２コイルばね２１ｄの質量は無視できないため、これらの質量も考慮して各ばね２１ｂ、２１ｄのばね定数や質量体２１ｃ、２１ｅの質量を設定している。
【００５１】
図３に示すように、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６は、制御装置２８に接続されており、各々、制御装置２８から出力される制御信号に従って独立して作動する。制御装置２８は、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の各圧電素子２１ａに矩形波の電圧を印加するように構成されている。具体的には、電圧としては例えば３０Ｖであり、周波数は２ｋＨｚ以下である。
【００５２】
圧電素子２１ａは電圧が印加されると上下方向に変形し、その変形量は、上下にそれぞれ１．５μｍである。第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６のうち、どれに電圧を印加するかは、表示したい文字に対応した点字を表すことができるように、予めプログラムされている。具体的には、携帯情報端末の画面に表示されている文字を制御装置２８に文字データとして入力するための文字情報入力手段４０を制御装置２８に接続しておき、制御装置２８に入力された文字データを点字に変換し、対応する進退用アクチュエータ２１〜２６の圧電素子２１ａに電圧を印加する。文字列が入力された場合には、その列の左側の文字から順に点字で表示する。
【００５３】
また、制御装置２８は、ある文字を表示するために第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の圧電素子２１ａに電圧を印加した後に、直ちに交差方向アクチュエータ２７にも制御信号を送出するように構成されている。これにより、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６により点字の表示を行うときに第１〜第６触知ピン１１〜１６が左右方向に変位することになる。
【００５４】
次に、上記のように構成された点字表示装置１を使用する場合について説明する。制御装置２８に文字情報入力手段４０から文字データが入力されると、制御装置２８は、その文字データに対応した点字を表示すべく、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６のうち、どのアクチュエータ２１〜２６を作動させるか決定する。そして、例えば第１進退用アクチュエータ２１を作動させる場合には、制御装置２８は、第１進退用アクチュエータ２１の圧電素子２１ａに電圧を印加する。電圧は矩形波で印加されるので、圧電素子２１ａの上面は上下方向に振動することになる。その振幅は、圧電素子２１ａの変位量に相当し、この実施形態では３μｍである。また、印加電圧の周波数は、補助振動系が動吸振器として機能した際に第２質量体２１ｅの周波数が１０００Ｈｚ以上となるように設定する。
【００５５】
圧電素子２１ａの上面の振動は第１コイルばね２１ｂを介して第１質量体２１ｃに伝達される。そして、第１質量体２１ｃの振動は、第２コイルばね２１ｄを介して第２質量体２１ｅに伝達される。このとき、ばね定数及び質量が上述の如く設定されているので、第２コイルばね２１ｄ及び第２質量体２１ｅが動吸振器として機能し、第２質量体２１ｅが激しく振動する。このときの第２質量体２１ｅの振幅は、圧電素子１２ａの振幅の百倍以上に増幅されて例えば３００μｍ程度となる。これにより、第１触知ピン１１の先端が貫通孔３１ｂよりも上方へ進出し、載置面３１ａに載置している指を押す。
【００５６】
このとき、第１触知ピン１１は、１０００Ｈｚ以上の周波数で振動している。すなわち、視覚障害者を対象に試験したところ、第１触知ピン１１の周波数が１０００Ｈｚよりも低いと、同じ文字が複数回表示されていると認識してしまう確率が高くなるが、１０００Ｈｚ以上であれば、１つの文字が１回表示されているものと認識する確率が高くなる結果が得られた。この結果より、第１触知ピン１１の周波数を１０００Ｈｚ以上に設定している。
【００５７】
制御装置２８は、第１進退用アクチュエータ２１を作動させてから、上記交差方向アクチュエータ２７を動作させる。交差方向アクチュエータ２７が動作することで、進出状態の第１触知ピン１１が左右方向に変位する。
【００５８】
したがって、皮膚には、第１触知ピン１１の進退方向の刺激だけでなく、第１触知ピン１１が左右方向に変位した刺激も同時に作用することになる。このように皮膚に２方向の刺激を作用させることにより、第１触知ピン１１の進退方向の変位量が小さくても、変位した第１触知ピン１１を感じ取り易くすることが可能になる。第２〜第６触知ピン１２〜１６についても同様である。
【００５９】
これにより、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の小型化を図ることができ、ひいては点字表示装置１のサイズを小さくできる。
【００６０】
本点字表示装置１では、第１〜第６触知ピン１１〜１６を左右方向に変位させるようにしたことで、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向の変位量を１５０μｍ程度にまで小さくしても、殆どの使用者が、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６を感じ取ることができる。
【００６１】
また、第１〜第６触知ピン１１〜１６が左右方向に往復動するので、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６をより一層感じ取り易くすることができる。
【００６２】
また、１つの交差方向アクチュエータ２７によって第１〜第６触知ピン１１〜１６を左右方向に一度に変位させることが可能になるので、点字表示装置１をより一層小型化できる。
【００６３】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２にかかる点字表示装置１を示すものである。この実施形態２の点字表示装置１は、指の載置面５０ａを固定した点と、貫通孔５０ｂを長孔形状とした点とで、実施形態１のものに対して異なっている。以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。
【００６４】
実施形態２では、実施形態１のケース３１の代わりに上板５０と支持板５１，５１とを備えている。上板５０は、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の上方において略水平に延びている。上板５０の上面は、載置面５０ａとされている。
【００６５】
支持板５１，５１は、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６が取り付けられる基板４９の奥行方向両端部近傍に配置されて上下方向に延びている。支持板５１，５１の下端部は交差方向アクチュエータ２７のベース部材２７ａに固定されている。支持板５１，５１の上端部には、上記上板５０の奥行方向両端部が固定されている。したがって、上板５０は、第１〜第６触知ピン１１〜１６が変位しても該ピン１１〜１６とは一緒に変位しない。
【００６６】
貫通孔５０ｂは、交差方向アクチュエータ２７による第１〜第６触知ピン１１〜１６の変位方向（左右方向）に長い長孔形状とされている。貫通孔５０ｂの長手方向の寸法は、第１〜第６触知ピン１１〜１６の左右方向の変位量と略同じに設定されており、第１〜第６触知ピン１１〜１６の左右方向の変位を貫通孔５０ｂが阻害しないようになっている。
【００６７】
この実施形態２においても、実施形態１と同様に、皮膚には２方向の刺激を作用させることができるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向の変位量が小さくても、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６を感じ取り易くすることができる。
【００６８】
これにより、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の小型化を図ることができ、ひいては点字表示装置１のサイズを小さくできる。
【００６９】
この実施形態２では、交差方向アクチュエータ２７が動作すると、載置面５０ａは変位せずに、第１〜第６触知ピン１１〜１６が左右方向に変位することになる。これにより、載置面５０ａに指を載置したまま、第１〜第６触知ピン１１〜１６のみを進退方向と交差する方向に変位させることが可能になるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６の変位につられて指が動いてしまうのを抑制することができる。よって、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６をより一層感じ取り易くすることができる。
【００７０】
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３にかかる点字表示装置１を示すものである。この実施形態３の点字表示装置１は、実施形態２のものに対し、指の位置決めを行うための位置決め部５５を設けた点で異なっている。以下、実施形態２と異なる部分について詳細に説明する。
【００７１】
すなわち、位置決め部５５は、上板５０の左縁部から上方へ突出し、奥行方向に延びている。位置決め部５５は、載置面５０ａに載せた指の左側が当接するように配置されており、指を位置決め部５５に当接させた状態で、指が点字の読み取り位置に位置付けられる。
【００７２】
この実施形態３においても、実施形態１と同様に、皮膚には２方向の刺激を作用させることができるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向の変位量が小さくても、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６を感じ取り易くすることができる。これにより、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の小型化を図ることができ、ひいては点字表示装置１のサイズを小さくできる。
【００７３】
また、載置面５０ａに載置した指を位置決め部５５により位置決めするようにしたので、第１〜第６触知ピン１１〜１６が左右方向に変位する際に、その触知ピン１１〜１６の変位につられて指が動いてしまうのを抑制することができ、変位した触知ピン１１〜１６をより一層感じ取り易くすることができる。
【００７４】
（実施形態４）
図８は、本発明の実施形態４にかかる点字表示装置１を示すものである。この実施形態４の点字表示装置１は、実施形態２のものに対し、載置面５０ａとは別に指を載せて置くための指置き部５６を設けた点で異なっている。以下、実施形態２と異なる部分について詳細に説明する。
【００７５】
すなわち、指置き部５６は、上板５０の手前側の縁部から載置面５０ａよりも上方へ突出し、左右方向に延びている。指置き部５６は、第１〜第６触知ピン１１〜１６と共に変位しないように固定状態とされ、載置面５０ａに載せた指の遠位指節間関節近傍に下から当接して支えるように配置されている。これにより、指を指置き部５６に置いた状態として指置き部５６により支えることができるので、指を載置面５０ａに弱く接触させておくことが可能になる。よって、第１〜第６触知ピン１１〜１６の変位につられて指が動いてしまうのを抑制することができ、変位した触知ピン１１〜１６をより一層感じ取り易くすることができる。
【００７６】
この実施形態４においても、実施形態１と同様に、皮膚には２方向の刺激を作用させることができるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向の変位量が小さくても、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６を感じ取り易くすることができる。これにより、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の小型化を図ることができ、ひいては点字表示装置１のサイズを小さくできる。
【００７７】
（実施形態５）
図９及び図１０は、本発明の実施形態５にかかる点字表示装置１を示すものである。この実施形態５の点字表示装置１は、実施形態１のものに対し、指置き部６０を設けた点で異なっている。
【００７８】
指置き部６０は、ケース３１を囲むように互いに離れて配置された柱状部材６１，６１，…と、左右方向に離れて配置された柱状部材６１，６１の上端部同士を連結する第１連結部材６２，６２と、前後方向に離れて配置された柱状部材６１，６１の上端部同士を連結する第２連結部材６３，６３とを備えており、ケース３１と一緒には動かないように固定されている。
【００７９】
各柱状部材６１の上端部は、ケース３１の上面近傍に位置している。また、第１及び第２連結部材６２，６３の上面は、ケース３１の上面よりも上方に位置している。
【００８０】
各第１連結部材６２の上面には凹面６２ａが形成されている。凹面６２ａは、第１連結部材６２の左右方向両端部近傍に亘っており、左右方向中央部が最も下に位置するように緩やかに下方へ湾曲している。凹面６２ａには、指が嵌るようになっている。
【００８１】
図１０に示すように、上記指置き部６０の凹面６２ａ，６２ａに指の腹が接触するように指を置くと、指の腹は、凹面６２ａ，６２ａの間の部分が凹面６２ａ，６２ａよりも下に膨らむようになる。これにより、指の腹の皮膚が引っ張られるので、使用者が第１〜第６触知ピン１１〜１６に敏感に反応するようになる。
【００８２】
この実施形態５においても、実施形態１と同様に、皮膚には２方向の刺激を作用させることができるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向の変位量が小さくても、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６を感じ取り易くすることができる。さらに、指の腹の皮膚を指置き部６０によって引っ張ることができるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６をより一層感じ取り易くすることができる。
【００８３】
上記実施形態５の第２連結部材６３，６３は省略してもよい。
【００８４】
尚、上記実施形態１〜５では、第１〜第６触知ピン１１〜１６を左右方向に変位させるようにしているが、これに限らず、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向と交差する方向であればよいので左右方向に特に限定されるものではなく、例えば、奥行方向に変位させてもよいし、斜め左方向、斜め右方向に変位させてもよいし、斜め上下方向に変位させてもよい。
【００８５】
また、第１〜第６触知ピン１１〜１６を進退方向と交差する方向に変位させる際には、往復動させなくてもよい。
【００８６】
また、第１〜第６触知ピン１１〜１６を進退方向に完全に変位させた後に、進退方向と交差する方向に変位させてもよいし、進退方向に変位する途中で進退方向と交差する方向に変位させてもよい。
【００８７】
また、第１〜第６触知ピン１１〜１６を進退方向と交差する方向に変位させる際の変位量は、進退方向の変位量よりも大きく設定するのが好ましい。
【００８８】
また、本発明は、点字を表示する場合以外にも、触知ピンの数を増やすことでコンピュータ画面上の図形等を表示することも可能である。触知ピンの数は、任意に設定に設定でき、６本以下であってもよい。
【００８９】
また、点字表示装置１は、各種機器に組み込むことなく、単独で使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上説明したように、本発明にかかる情報伝達装置は、例えば、点字を表示する場合に使用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１ 点字表示装置（情報伝達装置）
１０ 装置本体
１１〜１６ 第１〜第６触知ピン（触知体）
２１〜２６ 第１〜第６進退用アクチュエータ（進退方向駆動手段）
２７ 交差方向アクチュエータ（交差方向駆動手段）
２８ 制御装置（制御部）
３１ａ、５０ａ 載置面
３１ｂ、５０ｂ 貫通孔
５５ 位置決め部
５６ 指置き部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の触覚を利用して情報を伝達する情報伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば視覚障害者等に情報を伝達する際に、複数のピン状の触知体を点字形式に配置し、それぞれを独立して進退動作させることにより、指先の触覚を利用して伝達することが行われている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１の装置は、コンピュータ装置用のマウスに組み込まれている。触知体の下部には圧電素子からなるアクチュエータがそれぞれ設けられている。各アクチュエータに電圧を個別に印加して上下方向に変形させて各触知体を変位させ、使用者の触覚に刺激を与えるようになっている。
【０００４】
特許文献２の装置も特許文献１のものと同様に触知体を圧電素子からなるアクチュエータで駆動するように構成されている。
【０００５】
また、特許文献３の装置は、形状記憶合金からなるアクチュエータを利用して触知体を駆動するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７２３７４号公報
【特許文献２】特開２００９−２８８７５７号公報
【特許文献３】特開２０１１−５４０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１〜３の装置では、触知体をアクチュエータによって変位させるようにしているが、指先の触覚は人によって鋭かったり、鈍かったりすることがあり、全ての人に対して情報を伝達するためには、触知体の変位量を大きくしたいという要求がある。
【０００８】
また、人間は同じ感覚を長時間受けているとその感覚に慣れてしまって触知体の変位を感じ取れなくなることが考えられるので、このことを回避するためにも触知体の変位量は大きくしたい。
【０００９】
ところが、触知体の変位量を大きくしようとすると、それを駆動する圧電素子や形状記憶合金の変形量を大きくしなければならず、アクチュエータが大型化してしまう。アクチュエータは、少なくとも触知体の数と同じ数が必要なため、１つのアクチュエータが大型化すると、情報伝達装置のサイズに大きな影響を及ぼすことになり、情報伝達装置の小型化ができずに、例えば携帯情報端末や他の機器に組み込むのが困難になる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、触知体の進退方向の変位が小さくてもその変位した触知体を感じ取り易くすることによって触知体を進退方向に変位させるためのアクチュエータの小型化を図り、ひいては情報伝達装置のサイズを小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、触知体をその進退方向と交差する方向にも変位させるようにした。
【００１２】
第１の発明は、人間の触覚を利用して情報を伝達する情報伝達装置において、装置本体に進退可能に設けられ、該装置本体から進出した状態で人間の皮膚に触れて触覚を与えるように構成された触知体と、上記触知体を進退方向に変位させる進退方向駆動手段と、上記触知体を進退方向と交差する方向に変位させる交差方向駆動手段と、上記進退方向駆動手段及び上記交差方向駆動手段に接続され、該両駆動手段を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記進退方向駆動手段を作動させてから、上記交差方向駆動手段を作動させるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
この構成によれば、触知体が進退方向駆動手段によって進出した状態で人間の皮膚に触れ、この触知体は、交差方向駆動手段により進退方向と交差する方向に変位する。したがって、皮膚には、触知体の進退方向の刺激だけでなく、触知体が進退方向と交差する方向に変位した刺激も同時に作用することになる。このように皮膚に２方向の刺激を作用させることにより、触知体の進退方向の変位量が小さくても、変位した触知体を感じ取り易くすることが可能になる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、上記交差方向駆動手段は、上記触知体を往復動させることを特徴とするものである。
【００１５】
この構成によれば、触知体が進退方向と交差する方向に往復動するので、変位した触知体をより一層感じ取り易くなる。
【００１６】
第３の発明は、第１または２の発明において、上記触知体及び上記進退方向駆動手段は複数組あり、該触知体は該進退方向駆動手段に固定され、単一の上記交差方向駆動手段により、上記複数の進退方向駆動手段を、上記触知体の進退方向と交差する方向に変位させることを特徴とするものである。
【００１７】
この構成によれば、１つの交差方向駆動手段によって複数の触知体を進退方向と交差する方向に変位させることが可能になる。
【００１８】
第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、上記装置本体には、上記触知体に触れる指を位置決めするための位置決め部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１９】
この構成によれば、触知体に触れた状態の指が位置決め部によって位置決めされる。これにより、触知体が進退方向と交差する方向に変位する際に、その触知体の変位につられて指が動いてしまうのを抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、触知体を進退方向だけでなく、進退方向と交差する方向にも変位させるようにしたので、触知体の進退方向の変位量が小さくても、変位した触知体を感じ取り易くすることができる。これにより、進退方向駆動手段の小型化を図ることができ、ひいては情報伝達装置のサイズを小さくできる。
【００２１】
第２の発明によれば、触知体を進退方向と交差する方向に往復動させるようにしたので、変位した触知体をより一層感じ取り易くすることができる。
【００２２】
第３の発明によれば、単一の交差方向駆動手段によって複数の触知体を変位させることができるので、情報伝達装置をより一層小型化できる。
【００２３】
第４の発明によれば、触知体に触れる指を装置本体に位置決めするようにしたので、触知体の変位につられて指が動いてしまうのを抑制することができ、変位した触知体をより一層感じ取り易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１にかかる点字表示装置の斜視図である。
【図２】点字表示装置の内部構造を示す斜視図である。
【図３】点字表示装置のブロック図である。
【図４】触知ピンを装置本体と共に右側へ変位させた状態の図１相当図である。
【図５】第１進退用アクチュエータの側面図である。
【図６】実施形態２にかかる図１相当図である。
【図７】実施形態３にかかる図１相当図である。
【図８】実施形態４にかかる図１相当図である。
【図９】実施形態５にかかる図１相当図である。
【図１０】実施形態５にかかる点字表示装置を側方から見た部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかる情報伝達装置としての点字表示装置１を示すものである。この点字表示装置１は、例えば携帯情報端末やコンピュータ用マウスに組み込まれて使用されるものであり、文字情報等を視覚障害者に対して点字の形式で伝達するように構成されている。
【００２７】
図２や図３にも示すように、点字表示装置１は、装置本体１０と、第１〜第６触知ピン（触知体）１１〜１６と、第１〜第６触知ピン１１〜１６をそれぞれ進退方向に変位させる第１〜第６進退用アクチュエータ（進退方向駆動手段）２１〜２６と、第１〜第６触知ピン１１〜１６及び第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６を該ピン１１〜１６の進退方向と交差する方向に変位させる交差方向アクチュエータ（交差方向駆動手段）２７と、制御装置２８（図３に示す）とを備えている。
【００２８】
図１に示すように、装置本体１０は、基板３０と、ケース３１とを備えている。図２にも示すように、基板３０は、略水平に延びる矩形の平板部材からなるものである。基板３０の上面に、上記第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６が固定されている。第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６は、平面視で標準点字規格に従って２列×３行となるように配置されている。ここで、列方向とは使用者から見て左右方向であり、行方向とは使用者から見て前後方向（奥行方向）である。
【００２９】
第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の上端部に第１〜第６触知ピン１１〜１６が取り付けられている。ケース３１は、下端が開放されており、内部に第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６が収容された状態で、基板３０によって下端開放部が閉塞されるようになっている。
【００３０】
図１に示すように、ケース３１の上壁部は、略水平に延びており、その外面は、使用者が指を載置するための載置面３１ａとされている。ケース３１の上壁部には、載置面３１ａに開口して該上壁部を貫通する６つの貫通孔３１ｂ、３１ｂ、…が形成されている。これら貫通孔３１ｂ、３１ｂ、…は、略円形とされ、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の位置に対応して標準点字規格に従って配置されている。尚、標準点字規格とは、列方向に隣り合う貫通孔３１ｂ、３１ｂの中心間距離が２．１３ｍｍであり、行方向に隣り合う貫通孔３１ｂ、３１ｂの中心間距離が２．３７ｍｍである。
【００３１】
これら貫通孔３１ｂ、３１ｂ、…は、互いに同じ大きさ及び形状とされている。貫通孔３１ｂ内を第１〜第６触知ピン１１〜１６が上下方向に移動するようになっている。つまり、貫通孔３１ｂは、第１〜第６触知ピン１１〜１６を装置本体１０から外部へ進出させるための触知体進出用孔部である。尚、図１及び図４では、第１及び第２触知ピン１１、１２のみが進出した状態を示している。
【００３２】
交差方向アクチュエータ２７は、装置本体１０の下部に設けられており、装置本体１０を、第１〜第６触知ピン１１〜１６及び第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６と共に水平方向に変位させるためのものである。交差方向アクチュエータ２７は、周知のリニアアクチュエータで構成されていて、ベース部材２７ａと、ベース部材２７ａに対し水平方向にスライド可能に取り付けれた可動側部材２７ｂとを備えており、電磁力等によって可動側部材２７ｂをベース部材２７ａに対し水平方向に駆動するように構成されている。ベース部材２７ａは、携帯情報端末等に固定され、また、可動側部材２７ｂは装置本体１０の基板３０に固定されている。
【００３３】
交差方向アクチュエータ２７は、装置本体１０を使用者から見て左右方向に変位させるように配置されている。従って、装置本体１０は、交差方向アクチュエータ２７によって左右方向に往復動する。左方向の変位量及び右方向の変位量は、それぞれ最大で３ｍｍ程度確保されている。よって、装置本体１０が可動範囲の左端から右端まで変位するとその変位量は合計６ｍｍ程度である。
【００３４】
交差方向アクチュエータ２７は、制御装置２８に接続されており、制御装置２８から出力される制御信号に従って作動する。交差方向アクチュエータ２７の作動量は、上記した範囲内で任意に設定することができ、また、１秒あたりの往復動回数である周期も任意に設定することができる。さらに、交差方向アクチュエータ２７の作動を開始するタイミングも任意に設定することができる。
【００３５】
次に、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の構造について説明する。図２に示すように、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６は同じものであるため、以下、第１進退用アクチュエータ２１の構造について詳しく説明する。
【００３６】
図５にも示すように、第１進退用アクチュエータ２１は、積層型の圧電素子２１ａと、第１コイルばね２１ｂと、第１質量体２１ｃと、第２コイルばね２１ｄと、第２質量体２１ｅとを備えている。圧電素子２１ａは、電圧を印加することによって生じる圧電縦効果を利用し、電気エネルギーを変位や力などの機械エネルギーに変換する周知のものである。本実施形態では、圧電素子２１ａは、ＮＥＣ／ＴＯＫＩＮ社製の樹脂外装型アクチュエータシリーズのＡＥ０２０３Ｄ０８Ｆである。本圧電素子２１ａは、高歪率圧電セラミック材料で構成されており、小型で、かつ、低電圧で大きな変位を発生させることができる。圧電素子２１ａは、上下方向に長い直方体形状であり、左右方向の寸法は２ｍｍ、奥行方向の寸法は３ｍｍ、高さは１０ｍｍである。図２に示すように、圧電素子２１ａの下端面は基板３０に接着されている。
【００３７】
第１コイルばね２１ｂは、アキュレイト社製の圧縮コイルばねであり、外径は、６つのアクチュエータ２１〜２６を標準点字規格内に収めるために２ｍｍ以下とされている。第１コイルばね２１ｂのばね定数は、２５．２Ｎ／ｍｍである。第１コイルばね２１ｂの中心線は、平面視で圧電素子２１ａの中心と一致している。
【００３８】
第１質量体２１ｃは、円盤形状とされており、質量は０．１０８３ｇである。
【００３９】
第２コイルばね２１ｄは、東海ばね社製の圧縮コイルばねであり、上記した理由より、外径は２ｍｍ以下とされている。第２コイルばね２１ｄのばね定数は、６．５５１Ｎ／ｍｍである。
【００４０】
第２質量体２１ｅの質量は、第１質量体２１ｃよりも軽く設定されており、第１質量体２１ｃよりも薄い円盤形状とされている。第２質量体２１ｅの質量は０．０．０２８１ｇである。第１質量体２１ｃの中心線、第２コイルばね２１ｄの中心線及び第２質量体２１ｅの中心線は、第１コイルばね２１ｂの中心線と一致している。
【００４１】
第１コイルばね２１ｂの下端部は、圧電素子２１ａの上端面に接着されており、また、上端部は、第１質量体２１ｃの下面に接着されている。
【００４２】
第２コイルばね２１ｄの下端部は、第１質量体２１ｃの上面に接着されており、また、上端部は、第２質量体２１ｅの下面に接着されている。
【００４３】
第１触知ピン１１は、第２質量体２１ｅの上面に接着されている。第１触知ピン１１は、上下方向に延びる略円柱状とされており、その中心線は、第２コイルばね２１ｄの中心線と一致している。第１触知ピン１１の上部は、上端に近づくほど小径となる先細形状となっている。第１触知ピン１１の上部を先細形状とすることで、第１触知ピン１１を左右方向に変位させた際に上部が指の指紋に引っ掛かるようになる。第１触知ピン１１の下部の外径は、１．０ｍｍ以下が好ましく、０．６ｍｍ以上０．８ｍｍ以下がより好ましい。
【００４４】
尚、第１触知ピン１１の上部は先細形状としなくてもよく、下端から上端に亘って同じ外径であってよい。また、第１触知ピン１１は、筒状の部材を用いて構成してもよい。
【００４５】
第１触知ピン１１の上下寸法は、装置本体１０の貫通孔３１ｂの上下寸法よりも長く設定されており、図１に示すように第１触知ピン１１の上端部が貫通孔３１ｂから上方へ進出可能となっている。
【００４６】
また、第１触知ピン１１の最大外径は装置本体１０の貫通孔３１ｂの径よりも若干小さく設定されており、第１触知ピン１１が進退方向に変位する際に、貫通孔３１ｂの内周面に強く摺接しないようになっている。これは第１接触ピン１１の変位量が減少しないようにするためである。従って、第１触知ピン１１が進退する際には、貫通孔３１ｂの内周面に弱く摺接しながら上下方向に案内される。つまり、貫通孔３１ｂの内周面は、第１触知ピン１１の案内手段となっている。
【００４７】
第１触知ピン１１の高さは、第１進退用アクチュエータ２１が動作していないとき（電圧が印加されていないとき）に、該第１触知ピン１１の上端部が装置本体１０の貫通孔３１ｂ内に収まるように設定されている。従って、第１進退用アクチュエータ２１が動作していないときに指を装置本体１０の載置面３１ａに載置しても第１触知ピン１１の存在が使用者に触覚を通じて分からないようになっている。
【００４８】
上記のように構成された第１進退用アクチュエータ２１は、圧電素子２１ａの変位量を動吸振器の逆原理を用いて増幅し、圧電素子２１ａの変位量よりも大きな変位量で第１触知ピン１１を変位させることが可能になっている。すなわち、動吸振器の原理とは、主振動系と同じ固有振動数を有し、かつ、制振対象物よりも質量の小さい補助振動系（動吸振器）を設けることにより、主振動系の振動エネルギーを補助振動系に吸収させ、主振動系の振動を抑制するという原理であり、その逆原理とは、主振動系の振動エネルギーを吸収することによって激しく振動する補助振動系を利用した励振技術である。
【００４９】
図５に示すように、第１進退用アクチュエータ２１の主振動系は、第１コイルばね２１ｂと第１質量体２１ｃとで構成されており、補助振動系は、第２コイルばね２１ｄと第２質量体２１ｅとで構成されている。つまり、第１コイルばね２１ｂ及び第２コイルばね２１ｄのばね定数と、第１質量体２１ｃ及び第２質量体２１ｅの質量とは、動吸振器の原理によって補助振動系が激しく振動するように設定されている。これは動吸振器の原理に従って設定可能である。
【００５０】
尚、本第１進退用アクチュエータ２１は、極めて小型軽量であり、第１コイルばね２１ｂ及び第２コイルばね２１ｄの質量は無視できないため、これらの質量も考慮して各ばね２１ｂ、２１ｄのばね定数や質量体２１ｃ、２１ｅの質量を設定している。
【００５１】
図３に示すように、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６は、制御装置２８に接続されており、各々、制御装置２８から出力される制御信号に従って独立して作動する。制御装置２８は、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の各圧電素子２１ａに矩形波の電圧を印加するように構成されている。具体的には、電圧としては例えば３０Ｖであり、周波数は２ｋＨｚ以下である。
【００５２】
圧電素子２１ａは電圧が印加されると上下方向に変形し、その変形量は、上下にそれぞれ１．５μｍである。第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６のうち、どれに電圧を印加するかは、表示したい文字に対応した点字を表すことができるように、予めプログラムされている。具体的には、携帯情報端末の画面に表示されている文字を制御装置２８に文字データとして入力するための文字情報入力手段４０を制御装置２８に接続しておき、制御装置２８に入力された文字データを点字に変換し、対応する進退用アクチュエータ２１〜２６の圧電素子２１ａに電圧を印加する。文字列が入力された場合には、その列の左側の文字から順に点字で表示する。
【００５３】
また、制御装置２８は、ある文字を表示するために第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の圧電素子２１ａに電圧を印加した後に、直ちに交差方向アクチュエータ２７にも制御信号を送出するように構成されている。これにより、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６により点字の表示を行うときに第１〜第６触知ピン１１〜１６が左右方向に変位することになる。
【００５４】
次に、上記のように構成された点字表示装置１を使用する場合について説明する。制御装置２８に文字情報入力手段４０から文字データが入力されると、制御装置２８は、その文字データに対応した点字を表示すべく、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６のうち、どのアクチュエータ２１〜２６を作動させるか決定する。そして、例えば第１進退用アクチュエータ２１を作動させる場合には、制御装置２８は、第１進退用アクチュエータ２１の圧電素子２１ａに電圧を印加する。電圧は矩形波で印加されるので、圧電素子２１ａの上面は上下方向に振動することになる。その振幅は、圧電素子２１ａの変位量に相当し、この実施形態では３μｍである。また、印加電圧の周波数は、補助振動系が動吸振器として機能した際に第２質量体２１ｅの周波数が１０００Ｈｚ以上となるように設定する。
【００５５】
圧電素子２１ａの上面の振動は第１コイルばね２１ｂを介して第１質量体２１ｃに伝達される。そして、第１質量体２１ｃの振動は、第２コイルばね２１ｄを介して第２質量体２１ｅに伝達される。このとき、ばね定数及び質量が上述の如く設定されているので、第２コイルばね２１ｄ及び第２質量体２１ｅが動吸振器として機能し、第２質量体２１ｅが激しく振動する。このときの第２質量体２１ｅの振幅は、圧電素子１２ａの振幅の百倍以上に増幅されて例えば３００μｍ程度となる。これにより、第１触知ピン１１の先端が貫通孔３１ｂよりも上方へ進出し、載置面３１ａに載置している指を押す。
【００５６】
このとき、第１触知ピン１１は、１０００Ｈｚ以上の周波数で振動している。すなわち、視覚障害者を対象に試験したところ、第１触知ピン１１の周波数が１０００Ｈｚよりも低いと、同じ文字が複数回表示されていると認識してしまう確率が高くなるが、１０００Ｈｚ以上であれば、１つの文字が１回表示されているものと認識する確率が高くなる結果が得られた。この結果より、第１触知ピン１１の周波数を１０００Ｈｚ以上に設定している。
【００５７】
制御装置２８は、第１進退用アクチュエータ２１を作動させてから、上記交差方向アクチュエータ２７を動作させる。交差方向アクチュエータ２７が動作することで、進出状態の第１触知ピン１１が左右方向に変位する。
【００５８】
したがって、皮膚には、第１触知ピン１１の進退方向の刺激だけでなく、第１触知ピン１１が左右方向に変位した刺激も同時に作用することになる。このように皮膚に２方向の刺激を作用させることにより、第１触知ピン１１の進退方向の変位量が小さくても、変位した第１触知ピン１１を感じ取り易くすることが可能になる。第２〜第６触知ピン１２〜１６についても同様である。
【００５９】
これにより、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の小型化を図ることができ、ひいては点字表示装置１のサイズを小さくできる。
【００６０】
本点字表示装置１では、第１〜第６触知ピン１１〜１６を左右方向に変位させるようにしたことで、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向の変位量を１５０μｍ程度にまで小さくしても、殆どの使用者が、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６を感じ取ることができる。
【００６１】
また、第１〜第６触知ピン１１〜１６が左右方向に往復動するので、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６をより一層感じ取り易くすることができる。
【００６２】
また、１つの交差方向アクチュエータ２７によって第１〜第６触知ピン１１〜１６を左右方向に一度に変位させることが可能になるので、点字表示装置１をより一層小型化できる。
【００６３】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２にかかる点字表示装置１を示すものである。この実施形態２の点字表示装置１は、指の載置面５０ａを固定した点と、貫通孔５０ｂを長孔形状とした点とで、実施形態１のものに対して異なっている。以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。
【００６４】
実施形態２では、実施形態１のケース３１の代わりに上板５０と支持板５１，５１とを備えている。上板５０は、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の上方において略水平に延びている。上板５０の上面は、載置面５０ａとされている。
【００６５】
支持板５１，５１は、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６が取り付けられる基板４９の奥行方向両端部近傍に配置されて上下方向に延びている。支持板５１，５１の下端部は交差方向アクチュエータ２７のベース部材２７ａに固定されている。支持板５１，５１の上端部には、上記上板５０の奥行方向両端部が固定されている。したがって、上板５０は、第１〜第６触知ピン１１〜１６が変位しても該ピン１１〜１６とは一緒に変位しない。
【００６６】
貫通孔５０ｂは、交差方向アクチュエータ２７による第１〜第６触知ピン１１〜１６の変位方向（左右方向）に長い長孔形状とされている。貫通孔５０ｂの長手方向の寸法は、第１〜第６触知ピン１１〜１６の左右方向の変位量と略同じに設定されており、第１〜第６触知ピン１１〜１６の左右方向の変位を貫通孔５０ｂが阻害しないようになっている。
【００６７】
この実施形態２においても、実施形態１と同様に、皮膚には２方向の刺激を作用させることができるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向の変位量が小さくても、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６を感じ取り易くすることができる。
【００６８】
これにより、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の小型化を図ることができ、ひいては点字表示装置１のサイズを小さくできる。
【００６９】
この実施形態２では、交差方向アクチュエータ２７が動作すると、載置面５０ａは変位せずに、第１〜第６触知ピン１１〜１６が左右方向に変位することになる。これにより、載置面５０ａに指を載置したまま、第１〜第６触知ピン１１〜１６のみを進退方向と交差する方向に変位させることが可能になるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６の変位につられて指が動いてしまうのを抑制することができる。よって、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６をより一層感じ取り易くすることができる。
【００７０】
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３にかかる点字表示装置１を示すものである。この実施形態３の点字表示装置１は、実施形態２のものに対し、指の位置決めを行うための位置決め部５５を設けた点で異なっている。以下、実施形態２と異なる部分について詳細に説明する。
【００７１】
すなわち、位置決め部５５は、上板５０の左縁部から上方へ突出し、奥行方向に延びている。位置決め部５５は、載置面５０ａに載せた指の左側が当接するように配置されており、指を位置決め部５５に当接させた状態で、指が点字の読み取り位置に位置付けられる。
【００７２】
この実施形態３においても、実施形態１と同様に、皮膚には２方向の刺激を作用させることができるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向の変位量が小さくても、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６を感じ取り易くすることができる。これにより、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の小型化を図ることができ、ひいては点字表示装置１のサイズを小さくできる。
【００７３】
また、載置面５０ａに載置した指を位置決め部５５により位置決めするようにしたので、第１〜第６触知ピン１１〜１６が左右方向に変位する際に、その触知ピン１１〜１６の変位につられて指が動いてしまうのを抑制することができ、変位した触知ピン１１〜１６をより一層感じ取り易くすることができる。
【００７４】
（実施形態４）
図８は、本発明の実施形態４にかかる点字表示装置１を示すものである。この実施形態４の点字表示装置１は、実施形態２のものに対し、載置面５０ａとは別に指を載せて置くための指置き部５６を設けた点で異なっている。以下、実施形態２と異なる部分について詳細に説明する。
【００７５】
すなわち、指置き部５６は、上板５０の手前側の縁部から載置面５０ａよりも上方へ突出し、左右方向に延びている。指置き部５６は、第１〜第６触知ピン１１〜１６と共に変位しないように固定状態とされ、載置面５０ａに載せた指の遠位指節間関節近傍に下から当接して支えるように配置されている。これにより、指を指置き部５６に置いた状態として指置き部５６により支えることができるので、指を載置面５０ａに弱く接触させておくことが可能になる。よって、第１〜第６触知ピン１１〜１６の変位につられて指が動いてしまうのを抑制することができ、変位した触知ピン１１〜１６をより一層感じ取り易くすることができる。
【００７６】
この実施形態４においても、実施形態１と同様に、皮膚には２方向の刺激を作用させることができるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向の変位量が小さくても、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６を感じ取り易くすることができる。これにより、第１〜第６進退用アクチュエータ２１〜２６の小型化を図ることができ、ひいては点字表示装置１のサイズを小さくできる。
【００７７】
（実施形態５）
図９及び図１０は、本発明の実施形態５にかかる点字表示装置１を示すものである。この実施形態５の点字表示装置１は、実施形態１のものに対し、指置き部６０を設けた点で異なっている。
【００７８】
指置き部６０は、ケース３１を囲むように互いに離れて配置された柱状部材６１，６１，…と、左右方向に離れて配置された柱状部材６１，６１の上端部同士を連結する第１連結部材６２，６２と、前後方向に離れて配置された柱状部材６１，６１の上端部同士を連結する第２連結部材６３，６３とを備えており、ケース３１と一緒には動かないように固定されている。
【００７９】
各柱状部材６１の上端部は、ケース３１の上面近傍に位置している。また、第１及び第２連結部材６２，６３の上面は、ケース３１の上面よりも上方に位置している。
【００８０】
各第１連結部材６２の上面には凹面６２ａが形成されている。凹面６２ａは、第１連結部材６２の左右方向両端部近傍に亘っており、左右方向中央部が最も下に位置するように緩やかに下方へ湾曲している。凹面６２ａには、指が嵌るようになっている。
【００８１】
図１０に示すように、上記指置き部６０の凹面６２ａ，６２ａに指の腹が接触するように指を置くと、指の腹は、凹面６２ａ，６２ａの間の部分が凹面６２ａ，６２ａよりも下に膨らむようになる。これにより、指の腹の皮膚が引っ張られるので、使用者が第１〜第６触知ピン１１〜１６に敏感に反応するようになる。
【００８２】
この実施形態５においても、実施形態１と同様に、皮膚には２方向の刺激を作用させることができるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向の変位量が小さくても、変位した第１〜第６触知ピン１１〜１６を感じ取り易くすることができる。さらに、指の腹の皮膚を指置き部６０によって引っ張ることができるので、第１〜第６触知ピン１１〜１６をより一層感じ取り易くすることができる。
【００８３】
上記実施形態５の第２連結部材６３，６３は省略してもよい。
【００８４】
尚、上記実施形態１〜５では、第１〜第６触知ピン１１〜１６を左右方向に変位させるようにしているが、これに限らず、第１〜第６触知ピン１１〜１６の進退方向と交差する方向であればよいので左右方向に特に限定されるものではなく、例えば、奥行方向に変位させてもよいし、斜め左方向、斜め右方向に変位させてもよいし、斜め上下方向に変位させてもよい。
【００８５】
また、第１〜第６触知ピン１１〜１６を進退方向と交差する方向に変位させる際には、往復動させなくてもよい。
【００８６】
また、第１〜第６触知ピン１１〜１６を進退方向に完全に変位させた後に、進退方向と交差する方向に変位させてもよいし、進退方向に変位する途中で進退方向と交差する方向に変位させてもよい。
【００８７】
また、第１〜第６触知ピン１１〜１６を進退方向と交差する方向に変位させる際の変位量は、進退方向の変位量よりも大きく設定するのが好ましい。
【００８８】
また、本発明は、点字を表示する場合以外にも、触知ピンの数を増やすことでコンピュータ画面上の図形等を表示することも可能である。触知ピンの数は、任意に設定に設定でき、６本以下であってもよい。
【００８９】
また、点字表示装置１は、各種機器に組み込むことなく、単独で使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上説明したように、本発明にかかる情報伝達装置は、例えば、点字を表示する場合に使用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１ 点字表示装置（情報伝達装置）
１０ 装置本体
１１〜１６ 第１〜第６触知ピン（触知体）
２１〜２６ 第１〜第６進退用アクチュエータ（進退方向駆動手段）
２７ 交差方向アクチュエータ（交差方向駆動手段）
２８ 制御装置（制御部）
３１ａ、５０ａ 載置面
３１ｂ、５０ｂ 貫通孔
５５ 位置決め部
５６ 指置き部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の触覚を利用して情報を伝達する情報伝達装置において、
装置本体に進退可能に設けられ、該装置本体から進出した状態で人間の皮膚に触れて触覚を与えるように構成された触知体と、
上記触知体を進退方向に変位させる進退方向駆動手段と、
上記触知体を進退方向と交差する方向に変位させる交差方向駆動手段と、
上記進退方向駆動手段及び上記交差方向駆動手段に接続され、該両駆動手段を制御する制御部とを備え、
上記制御部は、上記進退方向駆動手段を作動させてから、上記交差方向駆動手段を作動させるように構成されていることを特徴とする情報伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報伝達装置において、
上記交差方向駆動手段は、上記触知体を往復動させることを特徴とする情報伝達装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の情報伝達装置において、
上記触知体及び上記進退方向駆動手段は複数組あり、該触知体は該進退方向駆動手段に固定され、
単一の上記交差方向駆動手段により、上記複数の進退方向駆動手段を、上記触知体の進退方向と交差する方向に変位させることを特徴とする情報伝達装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の情報伝達装置において、
上記装置本体には、上記触知体に触れる指を位置決めするための位置決め部が設けられていることを特徴とする情報伝達装置。
【請求項１】
人間の触覚を利用して情報を伝達する情報伝達装置において、
装置本体に進退可能に設けられ、該装置本体から進出した状態で人間の皮膚に触れて触覚を与えるように構成された触知体と、
上記触知体を進退方向に変位させる進退方向駆動手段と、
上記触知体を進退方向と交差する方向に変位させる交差方向駆動手段と、
上記進退方向駆動手段及び上記交差方向駆動手段に接続され、該両駆動手段を制御する制御部とを備え、
上記制御部は、上記進退方向駆動手段を作動させてから、上記交差方向駆動手段を作動させるように構成されていることを特徴とする情報伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報伝達装置において、
上記交差方向駆動手段は、上記触知体を往復動させることを特徴とする情報伝達装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の情報伝達装置において、
上記触知体及び上記進退方向駆動手段は複数組あり、該触知体は該進退方向駆動手段に固定され、
単一の上記交差方向駆動手段により、上記複数の進退方向駆動手段を、上記触知体の進退方向と交差する方向に変位させることを特徴とする情報伝達装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の情報伝達装置において、
上記装置本体には、上記触知体に触れる指を位置決めするための位置決め部が設けられていることを特徴とする情報伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２４９３２（Ｐ２０１３−２４９３２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６９６１（Ｐ２０１１−１５６９６１）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（５０７０６２３４７）株式会社豊國 (2)
【出願人】（０００１２５３４７）学校法人近畿大学 (389)
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（５０７０６２３４７）株式会社豊國 (2)
【出願人】（０００１２５３４７）学校法人近畿大学 (389)
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