触覚ディスプレイ装置および触覚情報伝達装置
【課題】 操作者の腕の動きを制限せず、また、爪表面に色を施すなどの準備も必要なく、さらに、常に正しく指が操作した位置を検出することをできる触覚情報伝達装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 触覚ディスプレイ装置は、第１フィルム層４ａに対して、絶縁層４ｃを介して離間して配置された第２フィルム層４ｂと、各層に貫通孔を介して出没自在に設けた前記触覚ピン３と、前記第１フィルム層および前記第２フィルム層の間に設けたスイッチ機構４と、を備え、前記スイッチ機構は、前記触覚ピンの各縦列に沿って前記第１フィルム層に設けた第１配線部４ｄと、前記触覚ピンの各横列に沿って前記第２フィルム層に設けた第２配線部４ｅと、この第２配線部および前記第１配線部の対面する各交点位置に当該両配線部のそれぞれに設けた短絡部４ｇ，４ｈとを有するものである。
【解決手段】 触覚ディスプレイ装置は、第１フィルム層４ａに対して、絶縁層４ｃを介して離間して配置された第２フィルム層４ｂと、各層に貫通孔を介して出没自在に設けた前記触覚ピン３と、前記第１フィルム層および前記第２フィルム層の間に設けたスイッチ機構４と、を備え、前記スイッチ機構は、前記触覚ピンの各縦列に沿って前記第１フィルム層に設けた第１配線部４ｄと、前記触覚ピンの各横列に沿って前記第２フィルム層に設けた第２配線部４ｅと、この第２配線部および前記第１配線部の対面する各交点位置に当該両配線部のそれぞれに設けた短絡部４ｇ，４ｈとを有するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面状の操作面から触覚ピンを突出させることで凹凸形状の二次元図形を表し触覚により情報を伝える触覚ディスプレイ装置および触覚情報伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンピュータのＧＵＩ（Graphical User Interface）環境におけるアイコンや、地上デジタル放送画面等、画面上に存在する視覚で認識できる視覚オブジェクトとして示されるオブジェクト情報を、視覚障害者に伝えるための開発が行なわれている。そして、操作者に画面上の視覚オブジェクトによるオブジェクト情報を伝えるための触覚ピンを有する触覚情報伝達装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この触覚情報伝達装置は、オブジェクト情報を、触覚ピンの凹凸駆動の結果によって二次元平面に触覚認識させることができる触覚オブジェクトに変換して呈示するものであり、以下に示す各手段を備えている。
【０００４】
すなわち、触覚情報伝達装置は、視覚オブジェクトを示す形状を抽象化した図形情報に変換するオブジェクト変換手段と、このオブジェクト変換手段で変換された前記図形情報を、前記触覚オブジェクトとして二次元平面に触覚ピンを介して凹凸により立体形状で呈示する触覚ディスプレイと、この触覚ディスプレイの呈示領域を撮影する撮影手段と、この撮影手段によって撮影された映像信号に基づいて、前記触覚ディスプレイの呈示領域上で操作者が示す指示位置を検出する指示位置検出手段と、この指示位置検出手段で検出された前記指示位置に基づいて、前記指示位置に存在する触覚オブジェクトを検出するオブジェクト検出手段と、前記触覚オブジェクトの選択を指示する選択指示手段と、この選択指示手段によって前記触覚オブジェクトが選択されたときに、前記触覚オブジェクトに対応する前記視覚オブジェクトが選択された旨を示す選択結果信号を生成するオブジェクト選択指示手段と、を備えている。
【０００５】
そのため、触覚情報伝達装置は、操作者が触覚ディスプレイで呈示される触覚ピンにより二次元平面に凹凸で立体的に表した触覚オブジェクトに直接触れることで、その触覚オブジェクトで示す内容を認識することができる。そして、操作者が指示する触覚ピンの位置が撮影手段から取り込んだ映像信号により認識され、選択指示手段であるスイッチにより選択指示信号が触覚ディスプレイから制御装置に送られることで触覚ディスプレイを選択することができる。そのため、触覚情報伝達装置により、視覚障害者であっても、触覚オブジェクトが示す情報へアクセスすることができ、触覚ディスプレイに呈示されたメニュー画面全体の構成を把握することができ、そのメニュー画面に存在するオブジェクトの中から必要なオブジェクトを容易に選択することができるものである。
【特許文献１】特開２００３−２４１８９１号公報（段落番号００３１〜００８８、図１ないし図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の触覚ディスプレイあるいは触覚情報伝達装置では、さらに改良されるべき点が存在した。すなわち、従来の触覚ディスプレイあるいは触覚情報伝達装置は、撮像手段により指の位置を撮像することにより、触覚ディスプレイ上の操作者の指の位置を検出している。そのため、撮像手段が触覚ディスプレイの全体を見下ろす位置に配置されることになり、操作者の腕の動きを制限することもあり、さらに使用しやすい構成となるように求められていた。
【０００７】
なお、触覚ディスプレイあるいは触覚情報伝達装置により、指の位置を検出するときには、その爪表面に特定の色を施すことで、指の爪表面の色を識別するため、爪表面に色を施すための準備が必要となるため、準備作業が不要である構成が望まれていた。
また、触覚ディスプレイあるいは触覚情報伝達装置は、撮像手段により指の爪表面の色を識別しているため、光学的外乱に影響される場合があり、正しく指の位置を検出できない可能性があるため、さらなる改良が求められていた。
【０００８】
本発明は、前記の要求に鑑み創案されたものであり、操作者の腕の動きを制限せず、また、爪表面に色を施すなどの準備も必要なく、さらに、常に正しく指が操作した位置を検出することができる触覚情報伝達装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するため、本発明に係る触覚ディスプレイ装置は、平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果により前記触覚ピンで表す立体形状を触覚認識させることができる触覚ディスプレイ装置において、前記触覚ディスプレイ装置は、操作面に対面して配置される第１フィルム層と、この第１フィルム層に対面し絶縁層を介して離間して配置された第２フィルム層と、この第２フィルム層、前記絶縁層および前記第１フィルム層に貫通孔を介して出没自在に設けた前記触覚ピンと、前記第１フィルム層および前記第２フィルム層の間に設けたスイッチ機構と、を備え、前記スイッチ機構は、前記触覚ピンの各縦列に沿って隣接した位置で前記第１フィルム層に設けた第１配線部と、この第１配線部に対して離間して設けられ、前記触覚ピンの各横列に沿って隣接した位置で前記第２フィルム層に設けた第２配線部と、この第２配線部および前記第１配線部の対面する各交点位置に当該両配線部のそれぞれに設けた短絡部とを有するものとした。
【００１０】
このように構成した触覚ディスプレイ装置は、操作者が触覚オブジェクトを選択しないとき、つまり、一定以上の力により操作面を押さなければ、スイッチ機構の短絡部が第１配線部および第２配線部を離間させるために絶縁層を介して離間された状態が保たれる。また、視覚オブジェクトから変換した触覚オブジェクトが触覚ピンにより呈示されたときに、操作面上で触覚ピンの出没駆動の結果、凹凸により立体的に示される触覚オブジェクトに対して、操作者の指によりその触覚ピンを押し込みさらに操作面を所定の押圧力で押すことで、その触覚ピンに縦列および横列に位置する第１配線部および第２配線部の交点位置にある短絡部を短絡させて、その位置を押圧した位置として示している。
【００１１】
また、本発明に係る触覚ディスプレイ装置は、平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果により前記触覚ピンで表す形状を触覚認識させることができる触覚ディスプレイ装置において、前記触覚ディスプレイ装置は、操作面に対面して配置される第１フィルム層と、この第１フィルム層に対面し離間して配置された第２フィルム層と、この第２フィルム層および前記第１フィルム層に貫通孔を介して出没自在に設けた前記触覚ピンと、前記第１フィルム層および前記第２フィルム層の間に設けたスイッチ機構とを備え、前記スイッチ機構は、前記触覚ピンの各縦列に沿って隣接した位置で前記第１フィルム層に設けた第１配線部と、この第１配線部に対して離間して設けられ、前記触覚ピンの各横列に沿って隣接した位置で前記第２フィルム層に設けた第２配線部と、この第２配線部および前記第１配線部の対面する各交点位置で当該両配線部のそれぞれに設けた短絡部と、この短絡部を露出した状態で前記第１配線部および前記第２配線部の少なくとも一方に設けた絶縁層とを有するものとした。
【００１２】
このように構成した触覚ディスプレイは、操作者が触覚オブジェクトを選択しないときは、第１配線部および第２配線部に設けた絶縁層を介して前記スイッチ機構の短絡部が離間された状態が保たれ、また、操作者の指によりその触覚ピンを押し込み一定以上の力でさらに操作面に対面する第１配線部および第２配線部の交点位置を押圧することで、短絡部を短絡させて、その位置を押圧した位置として示している。
【００１３】
さらに、本発明に係る触覚ディスプレイ装置は、前記スイッチ機構が、前記第１配線部のそれぞれに設けた検出部を有する第１配線電流検出手段と、前記第２配線部のそれぞれに設けた検出部を有する第２配線電流検出手段と、この第２配線電流検出手段および前記第１配線電流検出手段により検出した電流検出位置により前記短絡部の位置を算出する交点座標検出手段とを備えるものとした。
【００１４】
このように構成した触覚ディスプレイ装置は、操作者の指によりその触覚ピンを押し込み一定以上の力でさらに操作面に対面する第１配線部および第２配線部の交点位置を押圧することで、短絡部を短絡させたときに、第１配線電流検出手段および第２配線電流検出手段により短絡した短絡部の電流を各検出部を介して検出する。なお、短絡部の電流は、例えば、各検出部が電源を介して接続される構成とすることで、短絡部が短絡されたときに電流を発生させ検出するようにしている。そして短絡部が短絡したときに流れる電流が検出されると、両配線電流検出手段から短絡した短絡部の位置が、交点座標検出手段により算出され選択された触覚ピンに対応する指示位置座標情報が出力される。
【００１５】
また、本発明に係る触覚情報伝達装置は、視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトを、あらかじめ操作者の触覚により認識される触覚ピンの凹凸形状で提示する触覚オブジェクトの形状データとして含み、かつ、前記触覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記触覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データに対して、平面状の操作面で縦横に配列された前記触覚ピンを有する触覚ディスプレイ装置により、前記触覚オブジェクトを呈示する触覚情報伝達装置において、オブジェクト抽出手段と、記憶手段と、触覚オブジェクト呈示手段と、オブジェクト照合手段と、を備える構成とした。
【００１６】
このように構成された触覚情報伝達装置は、受取ったデジタル放送（ＩＳＤＢ：Integrated Services Digital Broadcasting）または、ＸＭＬ（eXtensible Markup Language）をベースとしてマルチメディア符号化用に開発されたＢＭＬ（Broadcast Markup Language）の放送あるいは通信による入力データからオブジェクト抽出手段が、触覚オブジェクト、前記触覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記触覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を抽出する。そして、触覚情報伝達装置は、抽出された触覚オブジェクトの形状データ（触覚オブジェクト）、テキストデータおよび前記オブジェクト座標情報を記憶手段に記憶させる。さらに、触覚情報伝達装置は、触覚オブジェクト呈示手段により、触覚オブジェクトを触覚ピンの凹凸で立体形状に呈示させ、かつ、オブジェクト照合手段により、操作者が呈示された触覚オブジェクトに対応する触覚ピンを押し込んで、その位置の操作面に沿って設けたスイッチ機構を押下することで選択された触覚オブジェクトを前記記憶手段の触覚オブジェクトと照合する。なお、触覚オブジェクトが照合されると、その触覚オブジェクト照合手段から触覚オブジェクトを特定する識別情報が出力される。
【００１７】
また、本発明に係る触覚情報伝達装置は、視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトの種別を示す視覚画像データ、前記視覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記視覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データに対して、平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果によって立体形状を呈示する触覚ディスプレイ装置により、前記視覚オブジェクトを、触覚認識させることができる触覚オブジェクトに変換して呈示する触覚情報伝達装置において、オブジェクト抽出手段と、オブジェクト変換手段と、記憶手段と、触覚オブジェクト呈示手段と、オブジェクト照合手段と、を備える構成とした。
【００１８】
このように構成されることにより、触覚情報伝達装置は、オブジェクト抽出手段により、入力データから視覚画像データ、テキストデータ、および、オブジェクト座標情報を抽出し、オブジェクト変換手段により、あらかじめ設定された変換条件に基づいて、その視覚画像データを図形情報となる触覚ピンの凹凸形状で呈示する触覚オブジェクトに変換する。変換された触覚オブジェクトは、前記テキストデータおよび前記オブジェクト座標情報と共に記憶手段に記憶される。さらに、触覚情報伝達装置は、触覚オブジェクト呈示手段により、触覚オブジェクトを触覚ピンの凹凸で立体形状に呈示させ、かつ、オブジェクト照合手段により、操作者が呈示された触覚オブジェクトに対応する触覚ピンを押し込んで、その位置の操作面に沿って設けたスイッチ機構を押下することで選択された触覚オブジェクトを前記記憶手段の触覚オブジェクトと照合する。なお、触覚オブジェクトが照合されると、その触覚オブジェクト照合手段から触覚オブジェクトを特定する識別情報が出力される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、つぎに示す優れた効果を奏するものである。
請求項１、２に記載の発明に係る触覚ディスプレイ装置は、操作面の直下にその操作面に対面して触覚ピンの縦列および横列に沿ってスイッチ機構を備えているため、触覚ピンが縦横に整列してかつ出没する構成であって、操作面の周囲に操作者の操作動作を妨げるものが一切なく、かつ、操作面を押圧することでスイッチ機構により選択した触覚オブジェクトの位置を安定して特定する、すなわち、操作面を押圧することによる直接入力（意思表示）を可能とする。また、触覚ディスプレイ装置は、スイッチ機構の第１配線部および第２配線部の少なくとも一方に絶縁層を設けることで、絶縁層を両配線部に対して別体となるように設ける構成に対して、部品点数が少なくなり、かつ製造工程も簡略化することが可能となる。
【００２０】
請求項３に記載の発明に係る触覚ディスプレイ装置は、第１および第２配線電流検出手段と、交点座標検出手段とにより、従来のように、撮像手段を使用する必要がなく、また、指に色を施すことなく、操作者の選択した触覚オブジェクトの指示位置情報を出力できる。また、触覚ディスプレイ装置は、触覚ピンの間隔が狭い状態であっても、交点座標検出手段により最先で短絡した短絡部の一箇所を特定することができるため、安定して触覚オブジェクトの特定ができる。
【００２１】
請求項４、５に記載の発明に係る触覚情報伝達装置は、撮像手段を使用する必要がなく、スイッチを触覚ピンの操作面以外に設ける必要もないため、操作者が触覚ピンに接触する動作を操作面に対して行なえば良く、触覚オブジェクトを認識するための操作性に優れている。そのため、触覚情報伝達装置により、視覚障害者であっても、触覚オブジェクトが示す情報へアクセスすることができ、触覚ディスプレイに呈示されたメニュー画面全体の構成を把握することができ、そのメニュー画面に存在するオブジェクトの中から必要なオブジェクトを容易に選択することができるものである。
したがって、触覚情報伝達装置は、デジタル放送で示される視覚オブジェクトを触覚オブジェクトに変換して呈示し、また、触覚オブジェクトとして呈示されるデジタル放送または入力データの画面を選択して各触覚オブジェクトを認識することが可能となり、リモコン動作と同等の動作を行なうことが可能となる。なお、触覚情報伝達装置は、入力データにあらかじめ触覚オブジェクトが含まれている場合には、オブジェクト変換手段を必要としない構成で足りるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。図１は触覚情報伝達装置および触覚ディスプレイ装置を示す平面図、図２は触覚情報伝達装置および触覚ディスプレイ装置の全体構造を示すブロック図、図３は触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置の全体を模式的に示す斜視図、図４は触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置の構成を示す分解斜視図、図５（ａ）、（ｂ）は、触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置におけるスイッチ機構および触覚ピンの駆動機構を模式的に示す断面図、図６は触覚ディスプレイ装置の第１配線電流検出手段、第２配線電流検出手段および交点座標検出手段を示すブロック図である。
【００２３】
図１および図２に示すように、触覚情報伝達装置１は、入力された視覚オブジェクトを触覚オブジェクトとして表示するための触覚ディスプレイ装置２と、この触覚ディスプレイ装置２を操作した結果を音声出力するための音声出力装置８および点字出力するための点字表示装置９と、各装置を制御するための制御装置１０とを備えている。
【００２４】
この触覚情報伝達装置１は、統合デジタル放送（ＩＳＤＢ：Integrated Services Digital Broadcasting）または、ＸＭＬ（eXtensible Markup Language）をベースとしてマルチメディア符号化用に開発された、ＢＭＬ（Broadcast Markup Language）という放送サービス、あるいは、視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトの種別を示す視覚画像データ、前記視覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記視覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データである通信データで使用されているメニュー画面等の視覚的に選択可能なオブジェクト（視覚オブジェクト）を、平面に配置された触覚ピン３の突出状態の結果による立体形状によって触覚的に表現し、その触覚的に表現されたオブジェクト（触覚オブジェクト）を、手指等の部位で選択することを可能とした装置である。
【００２５】
図１および図３に示すように、触覚ディスプレイ装置２は、操作面に縦横に複数が配列された触覚ピン３と、この触覚ピンの各縦列および各横列に沿って設けたスイッチ機構４を備えており、ここでは、点字表示装置９および音声出力装置８触覚ピン３の周囲に一体に配置して設けている。なお、触覚ディスプレイ装置２の操作面とは、触覚ピン３が突出していない状態の平面部分をいい、ここでは、カバーフィルム３Ｂにより形成される平面をいう。
【００２６】
図１および図５に示すように、触覚ピン３は、操作面に縦横に整列して出没自在に設けられている。この触覚ピン３は、例えば、１〜２ｍｍの直径の円柱状に形成され、２．５〜４ｍｍの設置間隔で縦横に配列されており、操作面より１〜３ｃｍ程度の間で突出するように構成されている。そして、接触ピン３の出没動作は、例えば、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａなどの駆動機構を介して行なうように構成されている。
【００２７】
なお、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａは、電圧を印加されることで、圧電バイモルフ３Ｃの一方の面が収縮し、それと同時に他方の面が伸長する動作をとることにより、その圧電バイモルフが湾曲する動作を行なうことで触覚ピン３を出没させるものである。この圧電バイモルフアクチュエータ３Ａは、操作面から触覚ピン３を突出させるように動作して触覚オブジェクトを呈示した後に、操作者が触覚ピン３を強制的に押し込むことができる構成のものである。操作面から突出する触覚ピン３は、圧電バイモルフ３Ｃが電圧によって湾曲する力より大きな力が、触覚ピン３を押し込む方向にかかったときに、強制的に押し込まれる程度の湾曲する動作により触覚ピン３を突出させている。ただし、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａは、次の触覚オブジェクトまで同じ形態を維持せるように、対象となる触覚ピン３を常に上方に突出させるように電圧をかけた状態となるため、一旦強制的に押し込まれた触覚ピン３を直ぐに突出させることとなる。
【００２８】
なお、触覚ピン３の押し込まれる動作により後記するスイッチ機構４が作動し、触覚ピン３により呈示している触覚オブジェクトが次の図形（触覚オブジェクト）に変るように設定されている場合には、触覚ピン３は、操作者により押し込まれて再び操作面より突出するときには、選択された結果、呈示された触覚オブジェクトを示すことになる。
【００２９】
図１および図４に示すように、スイッチ機構４は、操作面に対面して配置された第１フィルム層４ａと、この第１フィルム層４ａに対面して配置された第２フィルム層４ｂとの間に配置されており、触覚ピン３の各縦列に沿って第１フィルム層４ａに設けた第１配線部４ｄと、この第１配線部４ｄに対面し、かつ、触覚ピン３の各横列に沿って第２フィルム層４ｂに設けた第２配線部４ｅと、この第２配線部４ｅおよび第１配線部４ｄとを離間させるための絶縁層４ｃと、この絶縁層４ｃにより離間され、第１配線部４ｄおよび第２配線部４ｅの対面する交点位置にそれぞれ設けられた短絡部４ｇ，４ｈと、を備えている。
【００３０】
第１フィルム層４ａは、操作者の指が直接触れるカバーフィルム３Ｂ（操作面）に対面して配置され、触覚ピン３の設置位置に対応して貫通孔が形成されており、ＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）、ナイロンなどのフィルム材により形成されている。なお、この第１フィルム層４ａは、操作者の指が直接接触するカバーフィルム３Ｂを兼用しても構わない。この第１フィルム層４ａは、絶縁性を備える樹脂であれば良く、操作者が操作面を押圧したときに、押圧された部分が一旦は湾曲変形して再び元の状態に復元する復元力を備える弾性体であることが望ましい。ここでは、第１フィルム層４ａは、一例として０．０２５ｍｍの厚みで形成されている。
【００３１】
第２フィルム層４ｂは、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａを収納する天板側に取り付けられており、触覚ピン３の設置位置に対応して貫通孔が形成されている。この第２フィルム層４ｂは、ＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）、ナイロンなどのフィルム材により形成されている。なお、この第２フィルム層４ｂは、第１フィルム層４ａと同等の弾性体で形成されることや、また、復元力がない硬質樹脂であっても構わない。ここでは、第２フィルム層４ｂは、一例として０．０２５ｍｍの厚みで形成されている。
【００３２】
第１配線部４ｄは、第１フィルム層４ａに短冊状に形成されており、触覚ピン３の各縦列に沿って隣接する位置に形成されている。この第１配線部４ｄは、触覚ピン３，３の間となる位置、つまり後記する第２配線部４ｅとの対面する交点位置に、短絡部４ｇが形成されており、その短絡部４ｇ以外の部分では、その表面に導通しないように絶縁膜が形成されるように構成しても構わない。なお、第１配線部４ｄは、一例として、ここでは０．６ｍｍの幅で厚みを０．０３５ｍｍに形成され、かつ、絶縁膜がない状態に形成されている。
【００３３】
第２配線部４ｅは、第２フィルム層４ｂに短冊状に形成されており、触覚ピン３の各横列に沿って隣接される位置に形成されている。この第２配線部４ｅは、触覚ピン３，３の間となる位置、つまり、第１配線部４ｄとの対面する交点位置に、短絡部４ｈが形成されており、その短絡部４ｈ以外の部分では、導通しないように絶縁膜が形成されるようにしても構わない。ここでは、第２配線部４ｅは、短絡部４ｈ以外の表面部分に絶縁膜を形成した状態として説明する。一例として第２配線部４ｅは、０．５ｍｍの幅で厚みを０．０１ｍｍに形成され、かつ、短絡部４ｈを０．５ｍｍ幅とし、短絡部４ｈ，４ｈ間に絶縁膜を形成した状態とした。
【００３４】
また、両配線部４ｄ，４ｅは、銀や炭素（カーボン）などの導電性粒子を含有する導電性インクを用いて、スクリーン印刷法等の印刷法によって短冊状に一定間隔で各フィルム層４ａ、４ｂに形成するものであっても構わない。また、両配線部４ｄ，４ｅは、短冊状の導電層として金、白金、クロム、インジウム、銀、銅、アルミなどのいずれか若しくは複合材料からなる化合物層として、それぞれのフィルム層４ａ，４ｂに形成してもよい。この導電層を得る方法の一例として、導電層以外をマスクして、金属をスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、メッキ法等の公知の膜形成技術を用いて積層する。
【００３５】
なお、第１配線部４ｄに絶縁膜を設けて短絡部４ｇを設けた場合には、第２配線部４ｅには絶縁膜を設けることなく短絡部４ｈを形成しても構わず、また、第１配線部４ｄに絶縁膜を設けることなく短絡部４ｇを設けた場合には、第２配線部４ｅには、絶縁膜を設けて短絡部４ｈを設けるように形成しても構わない。さらに、第２配線部４ｅの短絡部４ｈおよび第１配線部４ｄの短絡部４ｇの以外の部分に絶縁膜が全く形成されない状態であっても構わない。
【００３６】
図４に示すように、絶縁層４ｃは、操作面を操作者が操作していない状態、または、あらかじめ設定された押圧力より小さな力が操作面にかかった状態では、短絡部４ｇ、４ｈを接触させないようにするためのものである。この絶縁層４ｃは、両配線部４ｄ，４ｅとは別部材として形成したものとして、ここでは説明する。この絶縁層４ｃは、触覚ピン３の配列に合わせた位置で、両配線部４ｄ，４ｅが対面する空間をあけることができる幅に形成されており、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等の絶縁性のある高分子シート材を短冊状に形成し、かつ、触覚ピン３の位置に貫通孔を打ち抜き加工して形成されたものである。
【００３７】
なお、この絶縁層４ｃは、短冊状に形成した形状を一例として説明したが、第１フィルム層４ａまたは第２フィルム層４ｂの貫通孔の周囲に円環状あるいは角環状に形成して、対面する第２フィルム層４ｂまたは第１フィルム層４ａに向かって突出させたものとしても良いものであり、所定の押圧力がかかる場合以外では、短絡部４ｇ，４ｈを離間させた状態にできるものであればその状態は限定されるものではない。なお、絶縁層４ｃを第１フィルム層４ａまたは第２フィルム層４ｂと一体に形成する場合には、部品点数を減らし、また、組立て作業の向上を図ることが可能となる。
【００３８】
図３および図６に示すように、操作者により突出させた触覚ピン３の位置が押し込まれ、その押し込まれた周囲に位置する短絡部４ｇ、４ｈ（図４参照）が短絡することで発生する電流を検出する第１配線電流検出手段５および第２配線電流検出手段６は、短絡部４ｇ，４ｈ（図４参照）が接触して短絡したときに電流が発生されるように閉ループ回路に電源ＡＣを介して構成するものである。そして、第１配線電流検出手段５および第２配線電流検出手段６は、それぞれ閉ループ回路内に電流が流れたときにその電流を検出する検出部５ａ，６ａを第１配線部４ｄおよび第２配線部４ｅの短冊列ごとに接続している。なお、図６では、第１配線部４ｄをＸ軸側配線１，２〜ｎとし、また、第２配線部４ｅをＹ軸側配線１，２〜ｎとしている。
【００３９】
また、交点座標検出手段７は、両配線電流検出手段５，６により検出された短絡部４ｇ，４ｈの電流検出位置から、どの交点座標における短絡部４ｇ，４ｈが検出されたかを検出するものであり、電流が検出された第１配線部４ｄのＸ軸側配線１，２〜ｎのいずれかをＸ軸側の座標とし、かつ、電流が検出された第２配線部４ｅのＹ軸側配線１，２〜ｎのいずれかをＹ軸側の座標とし、両配線電流検出手段５，６から送られてきた電流検出位置により、どの位置座標であるかを示す指示位置を検出し、指示位置座標情報として出力するものである。
【００４０】
なお、触覚ピン３の一つの周囲には、短絡部４ｇ，４ｈが４箇所形成される配置となっており、ここでは、一例として、触覚ピン３の周囲の４つの短絡部４ｇ，４ｈを全て当該触覚ピン３に対応するスイッチとしている。したがって、第１配線部４ｄおよび第２配線部４ｅの交点位置に設置される一箇所の短絡部４ｇ，４ｈは、触覚オブジェクトの形状により、短絡することで一度に４本の隣り合う触覚ピン３の位置が選択されたものとして示す場合もある。ここでは、触覚ディスプレイ装置２は、短絡部４ｇ、４ｈが短絡することで呈示されている触覚オブジェクトが特定されれば目的は達成されるため、短絡部４ｇ、４ｈの一箇所が、触覚ピン３の１本に対応する必要は絶対条件ではない。もちろん、触覚ピン３の数に対応して短絡部４ｇ，４ｈの数も配置されているため、あらかじめ対応関係を設定することで、短絡部４ｇ，４ｈの一箇所が、触覚ピン３の１本に対応させるスイッチとすることもできる。
【００４１】
また、操作者は、操作面の上面部分に指を載せて能動的に動かすことで、触覚ピン３の突出状態により図形や、擬似的な操作ボタンとして配置される触覚オブジェクトを認識している。このときの能動的に指を動かして触覚するときの押圧力は、おおよそ、１ｇ／ｍｍ2未満であることが測定実験により認識されている。また、触覚ディスプレイ装置２の触覚ディスプレイ部分の面積が手掌面積よりも大きな場合、操作者は、手根部分を触覚ディスプレイ部分上に接触させた状態とすることで、触覚作業を行なう操作者の快適な操作姿勢をとる場合が多く、このような操作姿勢のときにも押圧力が１ｇ／ｍｍ2未満であることが測定実験により認識されている。
【００４２】
そのため、スイッチ機構４は、操作面を積極的に押圧して短絡部４ｇ，４ｈを短絡するための閾値を、前記した触覚作業を行なっているときの値である１ｇ／ｍｍ2よりも大きな値にすることで、操作者の誤操作の発生を最小限にしている。なお、一例として、ここでは、スイッチ機構４の短絡部４ｇ，４ｈが短絡するための押圧力は、１．５〜１０ｇ／ｍｍ2とし、より好ましくは２．５〜３．５ｇ／ｍｍ2とし、最良の値として２．５ｇ／ｍｍ2として設定している。短絡するための押圧力が１．５ｇ／ｍｍ2を下回ると、通常の触覚作業を行なう押圧力に近づいて、誤操作を発生する原因が生じやすくなり、また、１０ｇ／ｍｍ2以上であると、多くの操作者にとって押圧動作が負担に感じられる状態となる。
【００４３】
つぎに図２に示すように、制御装置１０の構成について説明する。制御装置１０は、オブジェクト抽出手段１１、変換手段（オブジェクト変換手段）１２、触覚オブジェクト記憶手段１３、触覚オブジェクト呈示手段１４、触覚ピン駆動回路１５、オブジェクト座標情報記憶手段１６、オブジェクト照合手段１７、テキストデータ記憶手段１８、テキストデータ呈示手段１９、音声合成手段２０、点字生成手段２１を備えている。なお、触覚オブジェクト記憶手段１３、オブジェクト座標情報記憶手段１６、テキストデータ記憶手段１８は、同一の記憶手段としても構わない。
【００４４】
オブジェクト抽出手段１１は、統合デジタル放送（ＩＳＤＢ）、または、ＸＭＬをベースとしてマルチメディア符号化用に開発されたＢＭＬ、あるいは、視覚オブジェクトの種別を示す視覚画像データと、前記視覚オブジェクトに対応するテキストデータと、前記視覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報とを少なくとも含む入力データから、テキストデータ、視覚画像データおよびオブジェクト座標情報を抽出するものである。さらに、オブジェクト抽出手段１１により抽出された視覚画像データは、変換手段１２に通知される。なお、テキストデータはテキストデータ記憶手段１８に通知され、また、オブジェクト座標情報はオブジェクト座標情報記憶手段１６に通知される。
【００４５】
変換手段１２は、視覚画像データを触覚ピンにより表示することができる図形情報である触覚オブジェクトに、あらかじめ設定された変換条件に基づいて変換するものである。この変換手段１２により変換された触覚オブジェクトは、触覚オブジェクト記憶手段１３に記憶される。なお、変換手段１２は、視覚画像データを変換する場合、種別を示す視覚画像データに、あらかじめ設定された抽象的な図形情報となる触覚オブジェクトが決められており、その変換条件により視覚画像データから触覚オブジェクトに変換している。
【００４６】
触覚オブジェクト記憶手段１３は、変換手段１２により変換された触覚オブジェクトを、記憶するものであり、ＳＲＡＭなどの一般的なメモリで構成されており、触覚オブジェクト呈示手段１４により参照されるものである。
【００４７】
触覚オブジェクト呈示手段１４は、所定位置における触覚ピン３を操作面から突出させることにより凹凸形状で示す触覚オブジェクトを呈示させるための駆動データを生成し、触覚ピン駆動回路１５に出力すると共に、後記するオブジェクト照合手段１７から通知される触覚オブジェクトの識別情報により、触覚オブジェクト記憶手段１３を参照して生成された駆動データを触覚ピン駆動回路１５に出力するものである。
【００４８】
触覚ピン駆動回路１５は、通知された駆動データに基づいて触覚ディスプレイ装置２の触覚ピン３を出没駆動させるものである。
オブジェクト座標情報記憶手段１６は、オブジェクト抽出手段１１により通知されたオブジェクト座標情報を触覚オブジェクトに関連付けて記憶するものである。
【００４９】
オブジェクト照合手段１７は、触覚ディスプレイ装置２から通知される指示位置座標情報に基づいて、オブジェクト座標情報記憶手段１６を参照して、操作者が選択した触覚オブジェクトを照合し、選択された触覚オブジェクトの識別情報を、触覚オブジェクト呈示手段１４およびテキストデータ呈示手段１９に通知するものである。
【００５０】
また、テキストデータ記憶手段１８は、触覚オブジェクトに関連付けてテキストデータを記憶するものである。なお、テキストデータは、触覚オブジェクトに関連付けて、ボタン領域の項目、データ領域の内容の概要、メッセージ領域の文字列などを有している。
【００５１】
テキストデータ呈示手段１９は、オブジェクト照合手段から通知された識別情報に基づいて、テキストデータ記憶手段１８を参照して、対象となるテキストデータを音声合成手段２０および点字生成手段２１の少なくとも一方に出力するものである。
【００５２】
音声合成手段２０は、テキスト合成方式により、入力されたテキストデータ（文字情報）から、それに対応する音声を合成して、音声データとして出力するものである。この音声合成手段２０は、テキストデータ呈示手段１９から通知された触覚オブジェクトのテキストデータ、つまり、操作者によって選択された触覚オブジェクトに関連付けられているテキストデータについて、音声合成を行い音声出力装置８へ出力するものである。
【００５３】
点字生成手段２１は、入力されたテキストデータ（文字情報）から、それに対応する点字データを生成するものである。この点字生成手段２１は、テキストデータ呈示手段１９から通知された触覚オブジェクトのテキストデータ、つまり、操作者によって選択された触覚オブジェクトに関連付けられているテキストデータについて、点字データを生成して点字表示装置９へ出力するものである。
【００５４】
以上、実施の一形態に基づいて本発明に係る触覚情報伝達装置１および触覚ディスプレイ装置２の構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、触覚情報伝達装置１内の制御装置１０を独立した構成としてもよいし、制御装置１０および触覚ディスプレイ装置２をテレビジョン受像機に組み込んだ構成としても構わない。
【００５５】
つぎに、図２を主に参照して、触覚ディスプレイ装置２の動作について触覚情報伝達装置１の動作と併せて説明する。ここでは、特に、外部の統合デジタル放送用のテレビジョン受像機から統合デジタル放送（ＩＳＤＢ）で使用されるメニュー画面のデータ（ＩＳＤＢデータ）またはマルチメディア符号化用のＢＭＬ、あるいは、視覚オブジェクトに関連した視覚画像データ、テキストデータおよびオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データを入力し、その画面データの選択可能なオブジェクト（視覚オブジェクト）を触覚ディスプレイ装置２に触覚認識させることができる触覚オブジェクトとして呈示し、操作者がその触覚オブジェクトを選択する動作を説明し、音声又は点字による出力についてはその動作の説明を省略する。
【００５６】
はじめに、触覚情報伝達装置１は、総合デジタル放送（ＩＳＤＢ）またはマルチメディア符号化用のＢＭＬが入力されオブジェクト抽出手段１１により、テキストデータ、視覚画像データ、オブジェクト座標情報が抽出される（ステップ１）。そして、オブジェクト抽出手段１１により抽出された視覚画像データは、変換手段１２に通知されて、その視覚画像データを抽象化した図形に変換した図形情報（触覚オブジェクト）が生成され、視覚オブジェクトから触覚オブジェクトに変換される（ステップ２）。変換手段１２により変換された図形情報としての触覚オブジェクトは、触覚オブジェクト記憶手段１３に記憶される（ステップ３）。
【００５７】
一方、オブジェクト抽出手段１１により、オブジェクト情報の項目内容から、ボタン領域の項目、データ領域の内容の概要、メッセージ領域の文字列について抽出されたテキストデータは、テキストデータ記憶手段１８に記憶される（ステップ４）。同様に、オブジェクト抽出手段１１により、オブジェクト情報の領域ごとの座標情報として抽出されたオブジェクト座標情報は、オブジェクト座標情報記憶手段１６に記憶される（ステップ５）。さらに、
【００５８】
そして、触覚情報伝達装置１は、触覚オブジェクト呈示手段１４により触覚オブジェクトを触覚ピン３の凸形状または凹形状に駆動するための駆動データとして生成し（ステップ６）、触覚ピン駆動回路１５を介して、触覚ディスプレイ装置２の呈示領域に触覚オブジェクトを呈示する（ステップ７）。
なお、触覚ピン３は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａに電圧が印加されることで、圧電バイモルフ３Ｃが触覚ピン３の下端を押し上げ操作面より触覚ピン３を突出させている。触覚ピン３が突出しているときには、常に、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａに電圧が印加されている。
【００５９】
以上の動作により、触覚情報伝達装置１は、統合デジタル放送（ＩＳＤＢ）、ＢＭＬあるいは入力データで使用されるメニュー画面の選択可能なオブジェクト（視覚オブジェクト）を、触覚ピンの凹凸によって触覚認識させることができる触覚オブジェクトとして呈示することができる。
【００６０】
［オブジェクト選択動作］
つぎに、図５ないし図８を参照して、触覚ディスプレイ装置２における触覚オブジェクトの選択動作について説明する。図７（ａ）、（ｂ）は触覚ディスプレイ装置に触覚オブジェクトを呈示した状態を示す斜視図、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は触覚ディスプレイ装置の触覚ピンならびにスイッチ機構を押下するときの断面状態を模式的に示す模式図である。
【００６１】
触覚情報伝達装置１は、図７（ａ）に示すように、メイン電源を入れると、すぐに、前記したステップ１からステップ７の動作が行なわれ、触覚ディスプレイ装置２において、触覚ピン３により触覚オブジェクトが呈示される。なお、ここでは、触覚オブジェクトとして、蝶の外観と、「１」、「２」、「３」の操作ボタンを提示している一例について説明するものとする。
【００６２】
操作者は、呈示されている複数の触覚オブジェクトの全体をはじめに指の接触した触覚により認識する。そして、呈示されているメインとなる触覚オブジェクト（ここでは蝶の図形）について認識し、その触覚オブジェクトに対して、押下するボタンを示す触覚オブジェクトを認識したときには、そのボタンを示す触覚ピン３を強制的に押し込むことで、触覚オブジェクトを選択する。
【００６３】
例えば、操作者が操作ボタンの「１」を示す触覚オブジェクトを選択してその「１」を呈示している触覚ピン３を押し込んでいくと、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、操作面の位置に配置しているスイッチ機構４にも押圧力が加わり、絶縁層４ｃ（図５参照）により離間状態を維持されていた短絡部４ｇ、４ｈが接触することで、その押下された位置における短絡部４ｇ，４ｈが短絡する。そうすると、触覚ディスプレイ装置２は、図６に示すように、第１配線電流検出手段５および第２配線電流検出手段６と、交点座標検出手段７により短絡した短絡部４ｇ，４ｈ（図８（ｃ）参照）の位置座標を指示位置座標情報として制御装置１０に通知する。
【００６４】
なお、図５および図８に示すように、この短絡部４ｇ、４ｈが接触して短絡させる動作を行なう場合、指の面積が、第１配線部４ｄおよび第２配線部４ｅの交点位置となる短絡部４ｇ，４ｈより大きいため、複数の短絡部４ｇ，４ｈが一度に押されて短絡することになる。そのため、図６に示すように、第１配線電流検出手段５および第２配線電流検出手段６からの検出電流により交点座標検出手段７が、はじめに押下されて短絡した短絡部４ｇ，４ｈの座標位置を検出して指示位置座標情報として制御装置１０に通知することで、仮に触覚オブジェクトとして設定されていない部分の短絡部４ｇ，４ｈまで短絡することによる不都合を解消している。
【００６５】
なお、操作者は、触覚ピン３で示す触覚オブジェクトに接触しているときに、操作面における他の短絡部４ｇ，４ｈに接触することもあるが、一定以上の押圧力で操作面を押さない限り、短絡部４ｇ，４ｈが短絡することはない。ここでは、スイッチ機構４は、一例として、第１フィルム層４ａに設けた第一配線部４ｄの厚みを０．０２ｍｍとし、絶縁層４ｃの厚みを０．０３ｍｍとし、また、絶縁層４ｃ間の間隔を１ｍｍさらに第１配線部４ｄの幅を０．６ｍｍとし、第２配線部４ｅの幅を０．５ｍｍとして形成した。また、押圧力が２．５ｇ／ｍｍ2以上であるときに、短絡部４ｇ，４ｈが短絡するように離間距離などを構成している。
【００６６】
触覚ディスプレイ装置２から制御装置１０のオブジェクト照合手段１７に指示位置座標情報が通知されると、オブジェクト照合手段１７は、オブジェクト座標情報記憶手段１６を参照してどの触覚オブジェクトが選択されたかを照合し、触覚オブジェクトに対する識別情報を、触覚オブジェクト呈示手段１４に通知すると共に、テキストデータ呈示手段１９に通知する。
【００６７】
触覚オブジェクト呈示手段１４は、触覚オブジェクト記憶手段１３に記憶されている触覚オブジェクトを参照して、通知された識別情報により、つぎの触覚オブジェクトの駆動データを生成し、触覚ピン駆動回路１５を介して触覚ピン３を出没駆動させる。
また、テキストデータ呈示手段１９は、通知された識別情報に基づいてテキストデータ記憶手段１８に触覚オブジェクトと関連づけて記憶されているテキストデータを音声合成手段２０および点字生成手段２１の少なくとも一方に送り、音声出力装置８または点字出力装置９により出力する。例えば、識別情報が示す触覚オブジェクトに関連するテキストデータが、呈示されている蝶の生態についての説明であれば、音声および点字によりその説明が行なわれることになる。
【００６８】
操作者が選択した触覚オブジェクトにより、触覚ディスプレイ装置２の触覚ピン３により呈示している触覚オブジェクトがつぎのものに変るときには、一旦、全ての触覚ピン３が操作面に埋没して新たな触覚オブジェクトを呈示することや、また、一旦、全ての触覚ピン３が突出して新たな触覚オブジェクトを呈示することや、さらに、呈示している触覚オブジェクトを形成する触覚ピン３の状態から、新たな触覚オブジェクトを呈示する触覚ピン３の出没状態として変化しても構わない。そして、新たな触覚オブジェクトが触覚ピン３により凹凸状態として呈示されると、操作者は、再び前記したように、操作ボタンとなる触覚オブジェクトに対応する触覚ピン３を押圧してスイッチ機構４を作動させることで、その触覚オブジェクトを選択する動作を行なう。
【００６９】
このように、触覚ディスプレイ装置２は、操作面に触覚オブジェクトを選択した結果を示すことができるスイッチ機構４を備えることにより、操作者の操作性を向上させ、かつ、装置全体としてもシンプルな構成とすることが可能となる。
なお、触覚情報伝達装置１に入力される入力データが、あらかじめ設定された触覚オブジェクトを含むデータである場合には、図２に示す変換手段１２を用いることなく、オブジェクト抽出手段１１から触覚オブジェクト記憶手段１３に触覚オブジェクトが記憶されることになる。あらかじめ設定された触覚オブジェクトを含むデータとは、視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトを、あらかじめ操作者の触覚により認識される触覚ピンの凹凸形状で提示する触覚オブジェクトの形状データ（ここでいう形状データとは、例えば、２値化した[後記する図９参照]抽象図形で示すデータである）として含み、かつ、前記触覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記触覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データである。
【００７０】
また、触覚情報伝達装置１は、図９に示すように、データ放送のメニュー画面などを視覚オブジェクトとして入力して触覚オブジェクトに変換して呈示するようにすることもできる。図９（ａ）は、視覚化されたメニュー画面の内容を表わし、図９（ｂ）は、（ａ）の視覚オブジェクトを抽象図形に変換し、２値化した触覚オブジェクトの呈示領域に呈示された画面を表わし、図９（ｃ）は（ｂ）の触覚オブジェクトを触覚ピンにより呈示して表した状態の説明図である。
【００７１】
はじめに、視覚オブジェクトがデータ放送で示されるメニュー画面を示す視覚オブジェクトであったときに、オブジェクト抽出手段１１などすでに説明した各手段により変換し、触覚オブジェクトとして触覚ピン３により呈示する。なお、ここでは視覚オブジェクトを触覚オブジェクトに変換するときには、つぎのようにしている。
【００７２】
図９（ａ）に示すように、視覚オブジェクトは、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４がボタン領域、Ｄ１がデータ領域、Ｍ１がメッセージ領域として表わされている。そして、ボタン領域（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４）を抽象図形の長方形（Ｂ１'、Ｂ２'、Ｂ３'及びＢ４'）に、データ領域（Ｄ１）を抽象図形の四角形（Ｄ１'）に、メッセージ領域（Ｍ１）を抽象図形の角丸四角形（Ｍ１'）に変換し（あらかじめ設定している変換条件に基づく）２値化する。ここで２値化とは、前記抽象図形の領域を触覚ディスプレイ装置２（図１参照）の触覚ピンを凸形状とし、それ以外の領域を凹形状にすることを表わしている。
【００７３】
これによって、図９（ｂ）に示すような画面を、図９（ｃ）に示すように触覚ディスプレイ装置２の触覚ピン３の出没動作する呈示領域（操作面）において、ボタン領域に対応する操作ボタンｂ１〜ｂ４と、データ領域に対応するデータ領域ボタンｄ１と、メッセージ領域に対応するメッセージ領域ボタンｍ１として、触覚ピン３を突出させて呈示する。そのため、操作者は、触覚ディスプレイ装置２の呈示領域を手指等で触れることで、オブジェクトの種類や、画面全体の情報を同時に認識することができる。
【００７４】
したがって、操作者は、メッセージ領域ボタンｍ１のいずれかの触覚ピン３を押下して操作面を押圧しスイッチ機構４（図１参照）を作動させると、すでに説明したように、その押下した触覚オブジェクトが選択され、例えば、音声出力装置８（図１参照）あるいは点字出力装置９（図１参照）によりメッセージ領域ボタンｍ１に対応する音声あるいは点字が出力される。さらに、操作者は、その音声のメッセージを聞いて、つぎに、操作ボタンｂ１〜ｂ４のいずれかを選んで、例えば、操作ボタンｂ１の触覚ピン３を押下して操作面を押圧しスイッチ機構４（図１参照）を作動させると、すでに説明したように制御装置１０（図１参照）でデータ処理がなされ、その操作ボタンｂ１に対応する音声あるいは点字の出力が行なわれる。
【００７５】
このように、触覚ディスプレイ装置２を有する触覚情報伝達装置１では、データ放送の視覚で表示されるメニュー画面（視覚オブジェクト）を触覚オブジェクトに変換して呈示し、操作者に認識させてデータ放送サービスが健常者と同様程度に楽しむことも可能となる。また、触覚ディスプレイ装置２は、スイッチ機構４が操作面に対面して配置されていることから、机上などの平面のみならず、壁面などの垂直面であっても設置が可能となる。
【００７６】
なお、触覚ディスプレイ装置２は、スイッチ機構４の絶縁層４ｃを、図１０に示すような構成としても構わない。図１０（ａ）、（ｂ）は、触覚ディスプレイ装置のスイッチ機構における第１配線部および第２配線部の他の形態を示す斜視図である。
【００７７】
図１０に示すように、第１配線部２４ｄおよび第２配線部２４ｅの少なくとも一方（図面では第１配線部２４ｄ側）で、両配線部２４ｄ，２４ｅの交点位置を除く部分にスピンコートやスプレー散布により絶縁体を設けてパターニングすることで所定厚みの絶縁層４ｃ（図４参照）に対応する構成を実現することが可能となる。このように、第１配線部２４ｄおよび第２配線部２４ｅの少なくとも一方に絶縁体２４ｃを所定厚みで形成する構成をとることで、図４の構成と比較して絶縁体２４ｃに貫通孔を形成する必要がないこと、および、絶縁体２４ｃを第１配線部２４ｄまたは第２配線部２４ｅと別体として構成しなくて良いものとなる。
【００７８】
なお、触覚ディスプレイ装置２では、触覚オブジェクトが操作ボタンを触覚ピン３により呈示し、その操作ボタンに対応する触覚ピン３を押下すると共に、操作面に対面して設けたスイッチ機構を押下することで、触覚オブジェクトを選択する構成としているが、操作ボタンとして設定されていない、例えば、蝶を示す触覚オブジェクトを呈示している触覚ピン３を押下してスイッチ機構の短絡部４ｇ，４ｈを短絡させることで、つぎに進む動作、つまり、触覚オブジェクトの説明等、触覚オブジェクトを選択してつぎの触覚オブジェクトを呈示する動作に移行するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る触覚情報伝達装置および触覚ディスプレイ装置を示す平面図である。
【図２】本発明に係る触覚情報伝達装置および触覚ディスプレイ装置の全体構造を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置の全体を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明に係る触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置におけるスイッチ機構および触覚ピンの駆動機構を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明に係る触覚ディスプレイ装置の第１配線電流検出手段、第２配線電流検出手段および交点座標検出手段を示すブロック図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る触覚ディスプレイ装置に触覚オブジェクトを呈示した状態を示す斜視図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に係る触覚ディスプレイ装置の触覚ピンならびにスイッチ機構を押下するときの断面状態を模式的に示す模式図である。
【図９】（ａ）は、本発明に係る触覚情報伝達装置において視覚化されたメニュー画面の内容を表わし、（ｂ）は、（ａ）の視覚オブジェクトを抽象図形に変換し、２値化した触覚オブジェクトの呈示領域に呈示された画面を表わし、（ｃ）は（ｂ）の触覚オブジェクトを触覚ピンにより呈示して表した状態の説明図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る触覚ディスプレイ装置のスイッチ機構における第１配線部および第２配線部の他の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 触覚情報伝達装置
２ 触覚ディスプレイ装置
３ 触覚ピン
３Ａ 圧電バイモルフアクチュエータ
３Ｂ カバーフィルム
３Ｃ 圧電バイモルフ
４ スイッチ機構
４ａ 第１フィルム層
４ｂ 第２フィルム層
４ｃ 絶縁層
４ｄ 第１配線部
４ｅ 第２配線部
４ｇ 短絡部
４ｈ 短絡部
５ 第１配線電流検出手段
６ 第２配線電流検出手段
７ 交点座標検出手段
８ 音声出力装置
９ 点字表示装置
１０ 制御装置
１１ オブジェクト抽出手段
１２ 変換手段（オブジェクト変換手段）
１３ 触覚オブジェクト記憶手段
１４ 触覚オブジェクト呈示手段
１５ 触覚ピン駆動回路
１６ オブジェクト座標情報記憶手段（記憶手段）
１７ オブジェクト照合手段
１８ テキストデータ記憶手段（記憶手段）
１９ テキストデータ呈示手段（記憶手段）
２０ 音声合成手段
２１ 点字生成手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面状の操作面から触覚ピンを突出させることで凹凸形状の二次元図形を表し触覚により情報を伝える触覚ディスプレイ装置および触覚情報伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンピュータのＧＵＩ（Graphical User Interface）環境におけるアイコンや、地上デジタル放送画面等、画面上に存在する視覚で認識できる視覚オブジェクトとして示されるオブジェクト情報を、視覚障害者に伝えるための開発が行なわれている。そして、操作者に画面上の視覚オブジェクトによるオブジェクト情報を伝えるための触覚ピンを有する触覚情報伝達装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この触覚情報伝達装置は、オブジェクト情報を、触覚ピンの凹凸駆動の結果によって二次元平面に触覚認識させることができる触覚オブジェクトに変換して呈示するものであり、以下に示す各手段を備えている。
【０００４】
すなわち、触覚情報伝達装置は、視覚オブジェクトを示す形状を抽象化した図形情報に変換するオブジェクト変換手段と、このオブジェクト変換手段で変換された前記図形情報を、前記触覚オブジェクトとして二次元平面に触覚ピンを介して凹凸により立体形状で呈示する触覚ディスプレイと、この触覚ディスプレイの呈示領域を撮影する撮影手段と、この撮影手段によって撮影された映像信号に基づいて、前記触覚ディスプレイの呈示領域上で操作者が示す指示位置を検出する指示位置検出手段と、この指示位置検出手段で検出された前記指示位置に基づいて、前記指示位置に存在する触覚オブジェクトを検出するオブジェクト検出手段と、前記触覚オブジェクトの選択を指示する選択指示手段と、この選択指示手段によって前記触覚オブジェクトが選択されたときに、前記触覚オブジェクトに対応する前記視覚オブジェクトが選択された旨を示す選択結果信号を生成するオブジェクト選択指示手段と、を備えている。
【０００５】
そのため、触覚情報伝達装置は、操作者が触覚ディスプレイで呈示される触覚ピンにより二次元平面に凹凸で立体的に表した触覚オブジェクトに直接触れることで、その触覚オブジェクトで示す内容を認識することができる。そして、操作者が指示する触覚ピンの位置が撮影手段から取り込んだ映像信号により認識され、選択指示手段であるスイッチにより選択指示信号が触覚ディスプレイから制御装置に送られることで触覚ディスプレイを選択することができる。そのため、触覚情報伝達装置により、視覚障害者であっても、触覚オブジェクトが示す情報へアクセスすることができ、触覚ディスプレイに呈示されたメニュー画面全体の構成を把握することができ、そのメニュー画面に存在するオブジェクトの中から必要なオブジェクトを容易に選択することができるものである。
【特許文献１】特開２００３−２４１８９１号公報（段落番号００３１〜００８８、図１ないし図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の触覚ディスプレイあるいは触覚情報伝達装置では、さらに改良されるべき点が存在した。すなわち、従来の触覚ディスプレイあるいは触覚情報伝達装置は、撮像手段により指の位置を撮像することにより、触覚ディスプレイ上の操作者の指の位置を検出している。そのため、撮像手段が触覚ディスプレイの全体を見下ろす位置に配置されることになり、操作者の腕の動きを制限することもあり、さらに使用しやすい構成となるように求められていた。
【０００７】
なお、触覚ディスプレイあるいは触覚情報伝達装置により、指の位置を検出するときには、その爪表面に特定の色を施すことで、指の爪表面の色を識別するため、爪表面に色を施すための準備が必要となるため、準備作業が不要である構成が望まれていた。
また、触覚ディスプレイあるいは触覚情報伝達装置は、撮像手段により指の爪表面の色を識別しているため、光学的外乱に影響される場合があり、正しく指の位置を検出できない可能性があるため、さらなる改良が求められていた。
【０００８】
本発明は、前記の要求に鑑み創案されたものであり、操作者の腕の動きを制限せず、また、爪表面に色を施すなどの準備も必要なく、さらに、常に正しく指が操作した位置を検出することができる触覚情報伝達装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するため、本発明に係る触覚ディスプレイ装置は、平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果により前記触覚ピンで表す立体形状を触覚認識させることができる触覚ディスプレイ装置において、前記触覚ディスプレイ装置は、操作面に対面して配置される第１フィルム層と、この第１フィルム層に対面し絶縁層を介して離間して配置された第２フィルム層と、この第２フィルム層、前記絶縁層および前記第１フィルム層に貫通孔を介して出没自在に設けた前記触覚ピンと、前記第１フィルム層および前記第２フィルム層の間に設けたスイッチ機構と、を備え、前記スイッチ機構は、前記触覚ピンの各縦列に沿って隣接した位置で前記第１フィルム層に設けた第１配線部と、この第１配線部に対して離間して設けられ、前記触覚ピンの各横列に沿って隣接した位置で前記第２フィルム層に設けた第２配線部と、この第２配線部および前記第１配線部の対面する各交点位置に当該両配線部のそれぞれに設けた短絡部とを有するものとした。
【００１０】
このように構成した触覚ディスプレイ装置は、操作者が触覚オブジェクトを選択しないとき、つまり、一定以上の力により操作面を押さなければ、スイッチ機構の短絡部が第１配線部および第２配線部を離間させるために絶縁層を介して離間された状態が保たれる。また、視覚オブジェクトから変換した触覚オブジェクトが触覚ピンにより呈示されたときに、操作面上で触覚ピンの出没駆動の結果、凹凸により立体的に示される触覚オブジェクトに対して、操作者の指によりその触覚ピンを押し込みさらに操作面を所定の押圧力で押すことで、その触覚ピンに縦列および横列に位置する第１配線部および第２配線部の交点位置にある短絡部を短絡させて、その位置を押圧した位置として示している。
【００１１】
また、本発明に係る触覚ディスプレイ装置は、平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果により前記触覚ピンで表す形状を触覚認識させることができる触覚ディスプレイ装置において、前記触覚ディスプレイ装置は、操作面に対面して配置される第１フィルム層と、この第１フィルム層に対面し離間して配置された第２フィルム層と、この第２フィルム層および前記第１フィルム層に貫通孔を介して出没自在に設けた前記触覚ピンと、前記第１フィルム層および前記第２フィルム層の間に設けたスイッチ機構とを備え、前記スイッチ機構は、前記触覚ピンの各縦列に沿って隣接した位置で前記第１フィルム層に設けた第１配線部と、この第１配線部に対して離間して設けられ、前記触覚ピンの各横列に沿って隣接した位置で前記第２フィルム層に設けた第２配線部と、この第２配線部および前記第１配線部の対面する各交点位置で当該両配線部のそれぞれに設けた短絡部と、この短絡部を露出した状態で前記第１配線部および前記第２配線部の少なくとも一方に設けた絶縁層とを有するものとした。
【００１２】
このように構成した触覚ディスプレイは、操作者が触覚オブジェクトを選択しないときは、第１配線部および第２配線部に設けた絶縁層を介して前記スイッチ機構の短絡部が離間された状態が保たれ、また、操作者の指によりその触覚ピンを押し込み一定以上の力でさらに操作面に対面する第１配線部および第２配線部の交点位置を押圧することで、短絡部を短絡させて、その位置を押圧した位置として示している。
【００１３】
さらに、本発明に係る触覚ディスプレイ装置は、前記スイッチ機構が、前記第１配線部のそれぞれに設けた検出部を有する第１配線電流検出手段と、前記第２配線部のそれぞれに設けた検出部を有する第２配線電流検出手段と、この第２配線電流検出手段および前記第１配線電流検出手段により検出した電流検出位置により前記短絡部の位置を算出する交点座標検出手段とを備えるものとした。
【００１４】
このように構成した触覚ディスプレイ装置は、操作者の指によりその触覚ピンを押し込み一定以上の力でさらに操作面に対面する第１配線部および第２配線部の交点位置を押圧することで、短絡部を短絡させたときに、第１配線電流検出手段および第２配線電流検出手段により短絡した短絡部の電流を各検出部を介して検出する。なお、短絡部の電流は、例えば、各検出部が電源を介して接続される構成とすることで、短絡部が短絡されたときに電流を発生させ検出するようにしている。そして短絡部が短絡したときに流れる電流が検出されると、両配線電流検出手段から短絡した短絡部の位置が、交点座標検出手段により算出され選択された触覚ピンに対応する指示位置座標情報が出力される。
【００１５】
また、本発明に係る触覚情報伝達装置は、視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトを、あらかじめ操作者の触覚により認識される触覚ピンの凹凸形状で提示する触覚オブジェクトの形状データとして含み、かつ、前記触覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記触覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データに対して、平面状の操作面で縦横に配列された前記触覚ピンを有する触覚ディスプレイ装置により、前記触覚オブジェクトを呈示する触覚情報伝達装置において、オブジェクト抽出手段と、記憶手段と、触覚オブジェクト呈示手段と、オブジェクト照合手段と、を備える構成とした。
【００１６】
このように構成された触覚情報伝達装置は、受取ったデジタル放送（ＩＳＤＢ：Integrated Services Digital Broadcasting）または、ＸＭＬ（eXtensible Markup Language）をベースとしてマルチメディア符号化用に開発されたＢＭＬ（Broadcast Markup Language）の放送あるいは通信による入力データからオブジェクト抽出手段が、触覚オブジェクト、前記触覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記触覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を抽出する。そして、触覚情報伝達装置は、抽出された触覚オブジェクトの形状データ（触覚オブジェクト）、テキストデータおよび前記オブジェクト座標情報を記憶手段に記憶させる。さらに、触覚情報伝達装置は、触覚オブジェクト呈示手段により、触覚オブジェクトを触覚ピンの凹凸で立体形状に呈示させ、かつ、オブジェクト照合手段により、操作者が呈示された触覚オブジェクトに対応する触覚ピンを押し込んで、その位置の操作面に沿って設けたスイッチ機構を押下することで選択された触覚オブジェクトを前記記憶手段の触覚オブジェクトと照合する。なお、触覚オブジェクトが照合されると、その触覚オブジェクト照合手段から触覚オブジェクトを特定する識別情報が出力される。
【００１７】
また、本発明に係る触覚情報伝達装置は、視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトの種別を示す視覚画像データ、前記視覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記視覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データに対して、平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果によって立体形状を呈示する触覚ディスプレイ装置により、前記視覚オブジェクトを、触覚認識させることができる触覚オブジェクトに変換して呈示する触覚情報伝達装置において、オブジェクト抽出手段と、オブジェクト変換手段と、記憶手段と、触覚オブジェクト呈示手段と、オブジェクト照合手段と、を備える構成とした。
【００１８】
このように構成されることにより、触覚情報伝達装置は、オブジェクト抽出手段により、入力データから視覚画像データ、テキストデータ、および、オブジェクト座標情報を抽出し、オブジェクト変換手段により、あらかじめ設定された変換条件に基づいて、その視覚画像データを図形情報となる触覚ピンの凹凸形状で呈示する触覚オブジェクトに変換する。変換された触覚オブジェクトは、前記テキストデータおよび前記オブジェクト座標情報と共に記憶手段に記憶される。さらに、触覚情報伝達装置は、触覚オブジェクト呈示手段により、触覚オブジェクトを触覚ピンの凹凸で立体形状に呈示させ、かつ、オブジェクト照合手段により、操作者が呈示された触覚オブジェクトに対応する触覚ピンを押し込んで、その位置の操作面に沿って設けたスイッチ機構を押下することで選択された触覚オブジェクトを前記記憶手段の触覚オブジェクトと照合する。なお、触覚オブジェクトが照合されると、その触覚オブジェクト照合手段から触覚オブジェクトを特定する識別情報が出力される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、つぎに示す優れた効果を奏するものである。
請求項１、２に記載の発明に係る触覚ディスプレイ装置は、操作面の直下にその操作面に対面して触覚ピンの縦列および横列に沿ってスイッチ機構を備えているため、触覚ピンが縦横に整列してかつ出没する構成であって、操作面の周囲に操作者の操作動作を妨げるものが一切なく、かつ、操作面を押圧することでスイッチ機構により選択した触覚オブジェクトの位置を安定して特定する、すなわち、操作面を押圧することによる直接入力（意思表示）を可能とする。また、触覚ディスプレイ装置は、スイッチ機構の第１配線部および第２配線部の少なくとも一方に絶縁層を設けることで、絶縁層を両配線部に対して別体となるように設ける構成に対して、部品点数が少なくなり、かつ製造工程も簡略化することが可能となる。
【００２０】
請求項３に記載の発明に係る触覚ディスプレイ装置は、第１および第２配線電流検出手段と、交点座標検出手段とにより、従来のように、撮像手段を使用する必要がなく、また、指に色を施すことなく、操作者の選択した触覚オブジェクトの指示位置情報を出力できる。また、触覚ディスプレイ装置は、触覚ピンの間隔が狭い状態であっても、交点座標検出手段により最先で短絡した短絡部の一箇所を特定することができるため、安定して触覚オブジェクトの特定ができる。
【００２１】
請求項４、５に記載の発明に係る触覚情報伝達装置は、撮像手段を使用する必要がなく、スイッチを触覚ピンの操作面以外に設ける必要もないため、操作者が触覚ピンに接触する動作を操作面に対して行なえば良く、触覚オブジェクトを認識するための操作性に優れている。そのため、触覚情報伝達装置により、視覚障害者であっても、触覚オブジェクトが示す情報へアクセスすることができ、触覚ディスプレイに呈示されたメニュー画面全体の構成を把握することができ、そのメニュー画面に存在するオブジェクトの中から必要なオブジェクトを容易に選択することができるものである。
したがって、触覚情報伝達装置は、デジタル放送で示される視覚オブジェクトを触覚オブジェクトに変換して呈示し、また、触覚オブジェクトとして呈示されるデジタル放送または入力データの画面を選択して各触覚オブジェクトを認識することが可能となり、リモコン動作と同等の動作を行なうことが可能となる。なお、触覚情報伝達装置は、入力データにあらかじめ触覚オブジェクトが含まれている場合には、オブジェクト変換手段を必要としない構成で足りるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。図１は触覚情報伝達装置および触覚ディスプレイ装置を示す平面図、図２は触覚情報伝達装置および触覚ディスプレイ装置の全体構造を示すブロック図、図３は触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置の全体を模式的に示す斜視図、図４は触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置の構成を示す分解斜視図、図５（ａ）、（ｂ）は、触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置におけるスイッチ機構および触覚ピンの駆動機構を模式的に示す断面図、図６は触覚ディスプレイ装置の第１配線電流検出手段、第２配線電流検出手段および交点座標検出手段を示すブロック図である。
【００２３】
図１および図２に示すように、触覚情報伝達装置１は、入力された視覚オブジェクトを触覚オブジェクトとして表示するための触覚ディスプレイ装置２と、この触覚ディスプレイ装置２を操作した結果を音声出力するための音声出力装置８および点字出力するための点字表示装置９と、各装置を制御するための制御装置１０とを備えている。
【００２４】
この触覚情報伝達装置１は、統合デジタル放送（ＩＳＤＢ：Integrated Services Digital Broadcasting）または、ＸＭＬ（eXtensible Markup Language）をベースとしてマルチメディア符号化用に開発された、ＢＭＬ（Broadcast Markup Language）という放送サービス、あるいは、視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトの種別を示す視覚画像データ、前記視覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記視覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データである通信データで使用されているメニュー画面等の視覚的に選択可能なオブジェクト（視覚オブジェクト）を、平面に配置された触覚ピン３の突出状態の結果による立体形状によって触覚的に表現し、その触覚的に表現されたオブジェクト（触覚オブジェクト）を、手指等の部位で選択することを可能とした装置である。
【００２５】
図１および図３に示すように、触覚ディスプレイ装置２は、操作面に縦横に複数が配列された触覚ピン３と、この触覚ピンの各縦列および各横列に沿って設けたスイッチ機構４を備えており、ここでは、点字表示装置９および音声出力装置８触覚ピン３の周囲に一体に配置して設けている。なお、触覚ディスプレイ装置２の操作面とは、触覚ピン３が突出していない状態の平面部分をいい、ここでは、カバーフィルム３Ｂにより形成される平面をいう。
【００２６】
図１および図５に示すように、触覚ピン３は、操作面に縦横に整列して出没自在に設けられている。この触覚ピン３は、例えば、１〜２ｍｍの直径の円柱状に形成され、２．５〜４ｍｍの設置間隔で縦横に配列されており、操作面より１〜３ｃｍ程度の間で突出するように構成されている。そして、接触ピン３の出没動作は、例えば、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａなどの駆動機構を介して行なうように構成されている。
【００２７】
なお、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａは、電圧を印加されることで、圧電バイモルフ３Ｃの一方の面が収縮し、それと同時に他方の面が伸長する動作をとることにより、その圧電バイモルフが湾曲する動作を行なうことで触覚ピン３を出没させるものである。この圧電バイモルフアクチュエータ３Ａは、操作面から触覚ピン３を突出させるように動作して触覚オブジェクトを呈示した後に、操作者が触覚ピン３を強制的に押し込むことができる構成のものである。操作面から突出する触覚ピン３は、圧電バイモルフ３Ｃが電圧によって湾曲する力より大きな力が、触覚ピン３を押し込む方向にかかったときに、強制的に押し込まれる程度の湾曲する動作により触覚ピン３を突出させている。ただし、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａは、次の触覚オブジェクトまで同じ形態を維持せるように、対象となる触覚ピン３を常に上方に突出させるように電圧をかけた状態となるため、一旦強制的に押し込まれた触覚ピン３を直ぐに突出させることとなる。
【００２８】
なお、触覚ピン３の押し込まれる動作により後記するスイッチ機構４が作動し、触覚ピン３により呈示している触覚オブジェクトが次の図形（触覚オブジェクト）に変るように設定されている場合には、触覚ピン３は、操作者により押し込まれて再び操作面より突出するときには、選択された結果、呈示された触覚オブジェクトを示すことになる。
【００２９】
図１および図４に示すように、スイッチ機構４は、操作面に対面して配置された第１フィルム層４ａと、この第１フィルム層４ａに対面して配置された第２フィルム層４ｂとの間に配置されており、触覚ピン３の各縦列に沿って第１フィルム層４ａに設けた第１配線部４ｄと、この第１配線部４ｄに対面し、かつ、触覚ピン３の各横列に沿って第２フィルム層４ｂに設けた第２配線部４ｅと、この第２配線部４ｅおよび第１配線部４ｄとを離間させるための絶縁層４ｃと、この絶縁層４ｃにより離間され、第１配線部４ｄおよび第２配線部４ｅの対面する交点位置にそれぞれ設けられた短絡部４ｇ，４ｈと、を備えている。
【００３０】
第１フィルム層４ａは、操作者の指が直接触れるカバーフィルム３Ｂ（操作面）に対面して配置され、触覚ピン３の設置位置に対応して貫通孔が形成されており、ＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）、ナイロンなどのフィルム材により形成されている。なお、この第１フィルム層４ａは、操作者の指が直接接触するカバーフィルム３Ｂを兼用しても構わない。この第１フィルム層４ａは、絶縁性を備える樹脂であれば良く、操作者が操作面を押圧したときに、押圧された部分が一旦は湾曲変形して再び元の状態に復元する復元力を備える弾性体であることが望ましい。ここでは、第１フィルム層４ａは、一例として０．０２５ｍｍの厚みで形成されている。
【００３１】
第２フィルム層４ｂは、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａを収納する天板側に取り付けられており、触覚ピン３の設置位置に対応して貫通孔が形成されている。この第２フィルム層４ｂは、ＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）、ナイロンなどのフィルム材により形成されている。なお、この第２フィルム層４ｂは、第１フィルム層４ａと同等の弾性体で形成されることや、また、復元力がない硬質樹脂であっても構わない。ここでは、第２フィルム層４ｂは、一例として０．０２５ｍｍの厚みで形成されている。
【００３２】
第１配線部４ｄは、第１フィルム層４ａに短冊状に形成されており、触覚ピン３の各縦列に沿って隣接する位置に形成されている。この第１配線部４ｄは、触覚ピン３，３の間となる位置、つまり後記する第２配線部４ｅとの対面する交点位置に、短絡部４ｇが形成されており、その短絡部４ｇ以外の部分では、その表面に導通しないように絶縁膜が形成されるように構成しても構わない。なお、第１配線部４ｄは、一例として、ここでは０．６ｍｍの幅で厚みを０．０３５ｍｍに形成され、かつ、絶縁膜がない状態に形成されている。
【００３３】
第２配線部４ｅは、第２フィルム層４ｂに短冊状に形成されており、触覚ピン３の各横列に沿って隣接される位置に形成されている。この第２配線部４ｅは、触覚ピン３，３の間となる位置、つまり、第１配線部４ｄとの対面する交点位置に、短絡部４ｈが形成されており、その短絡部４ｈ以外の部分では、導通しないように絶縁膜が形成されるようにしても構わない。ここでは、第２配線部４ｅは、短絡部４ｈ以外の表面部分に絶縁膜を形成した状態として説明する。一例として第２配線部４ｅは、０．５ｍｍの幅で厚みを０．０１ｍｍに形成され、かつ、短絡部４ｈを０．５ｍｍ幅とし、短絡部４ｈ，４ｈ間に絶縁膜を形成した状態とした。
【００３４】
また、両配線部４ｄ，４ｅは、銀や炭素（カーボン）などの導電性粒子を含有する導電性インクを用いて、スクリーン印刷法等の印刷法によって短冊状に一定間隔で各フィルム層４ａ、４ｂに形成するものであっても構わない。また、両配線部４ｄ，４ｅは、短冊状の導電層として金、白金、クロム、インジウム、銀、銅、アルミなどのいずれか若しくは複合材料からなる化合物層として、それぞれのフィルム層４ａ，４ｂに形成してもよい。この導電層を得る方法の一例として、導電層以外をマスクして、金属をスパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、メッキ法等の公知の膜形成技術を用いて積層する。
【００３５】
なお、第１配線部４ｄに絶縁膜を設けて短絡部４ｇを設けた場合には、第２配線部４ｅには絶縁膜を設けることなく短絡部４ｈを形成しても構わず、また、第１配線部４ｄに絶縁膜を設けることなく短絡部４ｇを設けた場合には、第２配線部４ｅには、絶縁膜を設けて短絡部４ｈを設けるように形成しても構わない。さらに、第２配線部４ｅの短絡部４ｈおよび第１配線部４ｄの短絡部４ｇの以外の部分に絶縁膜が全く形成されない状態であっても構わない。
【００３６】
図４に示すように、絶縁層４ｃは、操作面を操作者が操作していない状態、または、あらかじめ設定された押圧力より小さな力が操作面にかかった状態では、短絡部４ｇ、４ｈを接触させないようにするためのものである。この絶縁層４ｃは、両配線部４ｄ，４ｅとは別部材として形成したものとして、ここでは説明する。この絶縁層４ｃは、触覚ピン３の配列に合わせた位置で、両配線部４ｄ，４ｅが対面する空間をあけることができる幅に形成されており、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等の絶縁性のある高分子シート材を短冊状に形成し、かつ、触覚ピン３の位置に貫通孔を打ち抜き加工して形成されたものである。
【００３７】
なお、この絶縁層４ｃは、短冊状に形成した形状を一例として説明したが、第１フィルム層４ａまたは第２フィルム層４ｂの貫通孔の周囲に円環状あるいは角環状に形成して、対面する第２フィルム層４ｂまたは第１フィルム層４ａに向かって突出させたものとしても良いものであり、所定の押圧力がかかる場合以外では、短絡部４ｇ，４ｈを離間させた状態にできるものであればその状態は限定されるものではない。なお、絶縁層４ｃを第１フィルム層４ａまたは第２フィルム層４ｂと一体に形成する場合には、部品点数を減らし、また、組立て作業の向上を図ることが可能となる。
【００３８】
図３および図６に示すように、操作者により突出させた触覚ピン３の位置が押し込まれ、その押し込まれた周囲に位置する短絡部４ｇ、４ｈ（図４参照）が短絡することで発生する電流を検出する第１配線電流検出手段５および第２配線電流検出手段６は、短絡部４ｇ，４ｈ（図４参照）が接触して短絡したときに電流が発生されるように閉ループ回路に電源ＡＣを介して構成するものである。そして、第１配線電流検出手段５および第２配線電流検出手段６は、それぞれ閉ループ回路内に電流が流れたときにその電流を検出する検出部５ａ，６ａを第１配線部４ｄおよび第２配線部４ｅの短冊列ごとに接続している。なお、図６では、第１配線部４ｄをＸ軸側配線１，２〜ｎとし、また、第２配線部４ｅをＹ軸側配線１，２〜ｎとしている。
【００３９】
また、交点座標検出手段７は、両配線電流検出手段５，６により検出された短絡部４ｇ，４ｈの電流検出位置から、どの交点座標における短絡部４ｇ，４ｈが検出されたかを検出するものであり、電流が検出された第１配線部４ｄのＸ軸側配線１，２〜ｎのいずれかをＸ軸側の座標とし、かつ、電流が検出された第２配線部４ｅのＹ軸側配線１，２〜ｎのいずれかをＹ軸側の座標とし、両配線電流検出手段５，６から送られてきた電流検出位置により、どの位置座標であるかを示す指示位置を検出し、指示位置座標情報として出力するものである。
【００４０】
なお、触覚ピン３の一つの周囲には、短絡部４ｇ，４ｈが４箇所形成される配置となっており、ここでは、一例として、触覚ピン３の周囲の４つの短絡部４ｇ，４ｈを全て当該触覚ピン３に対応するスイッチとしている。したがって、第１配線部４ｄおよび第２配線部４ｅの交点位置に設置される一箇所の短絡部４ｇ，４ｈは、触覚オブジェクトの形状により、短絡することで一度に４本の隣り合う触覚ピン３の位置が選択されたものとして示す場合もある。ここでは、触覚ディスプレイ装置２は、短絡部４ｇ、４ｈが短絡することで呈示されている触覚オブジェクトが特定されれば目的は達成されるため、短絡部４ｇ、４ｈの一箇所が、触覚ピン３の１本に対応する必要は絶対条件ではない。もちろん、触覚ピン３の数に対応して短絡部４ｇ，４ｈの数も配置されているため、あらかじめ対応関係を設定することで、短絡部４ｇ，４ｈの一箇所が、触覚ピン３の１本に対応させるスイッチとすることもできる。
【００４１】
また、操作者は、操作面の上面部分に指を載せて能動的に動かすことで、触覚ピン３の突出状態により図形や、擬似的な操作ボタンとして配置される触覚オブジェクトを認識している。このときの能動的に指を動かして触覚するときの押圧力は、おおよそ、１ｇ／ｍｍ2未満であることが測定実験により認識されている。また、触覚ディスプレイ装置２の触覚ディスプレイ部分の面積が手掌面積よりも大きな場合、操作者は、手根部分を触覚ディスプレイ部分上に接触させた状態とすることで、触覚作業を行なう操作者の快適な操作姿勢をとる場合が多く、このような操作姿勢のときにも押圧力が１ｇ／ｍｍ2未満であることが測定実験により認識されている。
【００４２】
そのため、スイッチ機構４は、操作面を積極的に押圧して短絡部４ｇ，４ｈを短絡するための閾値を、前記した触覚作業を行なっているときの値である１ｇ／ｍｍ2よりも大きな値にすることで、操作者の誤操作の発生を最小限にしている。なお、一例として、ここでは、スイッチ機構４の短絡部４ｇ，４ｈが短絡するための押圧力は、１．５〜１０ｇ／ｍｍ2とし、より好ましくは２．５〜３．５ｇ／ｍｍ2とし、最良の値として２．５ｇ／ｍｍ2として設定している。短絡するための押圧力が１．５ｇ／ｍｍ2を下回ると、通常の触覚作業を行なう押圧力に近づいて、誤操作を発生する原因が生じやすくなり、また、１０ｇ／ｍｍ2以上であると、多くの操作者にとって押圧動作が負担に感じられる状態となる。
【００４３】
つぎに図２に示すように、制御装置１０の構成について説明する。制御装置１０は、オブジェクト抽出手段１１、変換手段（オブジェクト変換手段）１２、触覚オブジェクト記憶手段１３、触覚オブジェクト呈示手段１４、触覚ピン駆動回路１５、オブジェクト座標情報記憶手段１６、オブジェクト照合手段１７、テキストデータ記憶手段１８、テキストデータ呈示手段１９、音声合成手段２０、点字生成手段２１を備えている。なお、触覚オブジェクト記憶手段１３、オブジェクト座標情報記憶手段１６、テキストデータ記憶手段１８は、同一の記憶手段としても構わない。
【００４４】
オブジェクト抽出手段１１は、統合デジタル放送（ＩＳＤＢ）、または、ＸＭＬをベースとしてマルチメディア符号化用に開発されたＢＭＬ、あるいは、視覚オブジェクトの種別を示す視覚画像データと、前記視覚オブジェクトに対応するテキストデータと、前記視覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報とを少なくとも含む入力データから、テキストデータ、視覚画像データおよびオブジェクト座標情報を抽出するものである。さらに、オブジェクト抽出手段１１により抽出された視覚画像データは、変換手段１２に通知される。なお、テキストデータはテキストデータ記憶手段１８に通知され、また、オブジェクト座標情報はオブジェクト座標情報記憶手段１６に通知される。
【００４５】
変換手段１２は、視覚画像データを触覚ピンにより表示することができる図形情報である触覚オブジェクトに、あらかじめ設定された変換条件に基づいて変換するものである。この変換手段１２により変換された触覚オブジェクトは、触覚オブジェクト記憶手段１３に記憶される。なお、変換手段１２は、視覚画像データを変換する場合、種別を示す視覚画像データに、あらかじめ設定された抽象的な図形情報となる触覚オブジェクトが決められており、その変換条件により視覚画像データから触覚オブジェクトに変換している。
【００４６】
触覚オブジェクト記憶手段１３は、変換手段１２により変換された触覚オブジェクトを、記憶するものであり、ＳＲＡＭなどの一般的なメモリで構成されており、触覚オブジェクト呈示手段１４により参照されるものである。
【００４７】
触覚オブジェクト呈示手段１４は、所定位置における触覚ピン３を操作面から突出させることにより凹凸形状で示す触覚オブジェクトを呈示させるための駆動データを生成し、触覚ピン駆動回路１５に出力すると共に、後記するオブジェクト照合手段１７から通知される触覚オブジェクトの識別情報により、触覚オブジェクト記憶手段１３を参照して生成された駆動データを触覚ピン駆動回路１５に出力するものである。
【００４８】
触覚ピン駆動回路１５は、通知された駆動データに基づいて触覚ディスプレイ装置２の触覚ピン３を出没駆動させるものである。
オブジェクト座標情報記憶手段１６は、オブジェクト抽出手段１１により通知されたオブジェクト座標情報を触覚オブジェクトに関連付けて記憶するものである。
【００４９】
オブジェクト照合手段１７は、触覚ディスプレイ装置２から通知される指示位置座標情報に基づいて、オブジェクト座標情報記憶手段１６を参照して、操作者が選択した触覚オブジェクトを照合し、選択された触覚オブジェクトの識別情報を、触覚オブジェクト呈示手段１４およびテキストデータ呈示手段１９に通知するものである。
【００５０】
また、テキストデータ記憶手段１８は、触覚オブジェクトに関連付けてテキストデータを記憶するものである。なお、テキストデータは、触覚オブジェクトに関連付けて、ボタン領域の項目、データ領域の内容の概要、メッセージ領域の文字列などを有している。
【００５１】
テキストデータ呈示手段１９は、オブジェクト照合手段から通知された識別情報に基づいて、テキストデータ記憶手段１８を参照して、対象となるテキストデータを音声合成手段２０および点字生成手段２１の少なくとも一方に出力するものである。
【００５２】
音声合成手段２０は、テキスト合成方式により、入力されたテキストデータ（文字情報）から、それに対応する音声を合成して、音声データとして出力するものである。この音声合成手段２０は、テキストデータ呈示手段１９から通知された触覚オブジェクトのテキストデータ、つまり、操作者によって選択された触覚オブジェクトに関連付けられているテキストデータについて、音声合成を行い音声出力装置８へ出力するものである。
【００５３】
点字生成手段２１は、入力されたテキストデータ（文字情報）から、それに対応する点字データを生成するものである。この点字生成手段２１は、テキストデータ呈示手段１９から通知された触覚オブジェクトのテキストデータ、つまり、操作者によって選択された触覚オブジェクトに関連付けられているテキストデータについて、点字データを生成して点字表示装置９へ出力するものである。
【００５４】
以上、実施の一形態に基づいて本発明に係る触覚情報伝達装置１および触覚ディスプレイ装置２の構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、触覚情報伝達装置１内の制御装置１０を独立した構成としてもよいし、制御装置１０および触覚ディスプレイ装置２をテレビジョン受像機に組み込んだ構成としても構わない。
【００５５】
つぎに、図２を主に参照して、触覚ディスプレイ装置２の動作について触覚情報伝達装置１の動作と併せて説明する。ここでは、特に、外部の統合デジタル放送用のテレビジョン受像機から統合デジタル放送（ＩＳＤＢ）で使用されるメニュー画面のデータ（ＩＳＤＢデータ）またはマルチメディア符号化用のＢＭＬ、あるいは、視覚オブジェクトに関連した視覚画像データ、テキストデータおよびオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データを入力し、その画面データの選択可能なオブジェクト（視覚オブジェクト）を触覚ディスプレイ装置２に触覚認識させることができる触覚オブジェクトとして呈示し、操作者がその触覚オブジェクトを選択する動作を説明し、音声又は点字による出力についてはその動作の説明を省略する。
【００５６】
はじめに、触覚情報伝達装置１は、総合デジタル放送（ＩＳＤＢ）またはマルチメディア符号化用のＢＭＬが入力されオブジェクト抽出手段１１により、テキストデータ、視覚画像データ、オブジェクト座標情報が抽出される（ステップ１）。そして、オブジェクト抽出手段１１により抽出された視覚画像データは、変換手段１２に通知されて、その視覚画像データを抽象化した図形に変換した図形情報（触覚オブジェクト）が生成され、視覚オブジェクトから触覚オブジェクトに変換される（ステップ２）。変換手段１２により変換された図形情報としての触覚オブジェクトは、触覚オブジェクト記憶手段１３に記憶される（ステップ３）。
【００５７】
一方、オブジェクト抽出手段１１により、オブジェクト情報の項目内容から、ボタン領域の項目、データ領域の内容の概要、メッセージ領域の文字列について抽出されたテキストデータは、テキストデータ記憶手段１８に記憶される（ステップ４）。同様に、オブジェクト抽出手段１１により、オブジェクト情報の領域ごとの座標情報として抽出されたオブジェクト座標情報は、オブジェクト座標情報記憶手段１６に記憶される（ステップ５）。さらに、
【００５８】
そして、触覚情報伝達装置１は、触覚オブジェクト呈示手段１４により触覚オブジェクトを触覚ピン３の凸形状または凹形状に駆動するための駆動データとして生成し（ステップ６）、触覚ピン駆動回路１５を介して、触覚ディスプレイ装置２の呈示領域に触覚オブジェクトを呈示する（ステップ７）。
なお、触覚ピン３は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａに電圧が印加されることで、圧電バイモルフ３Ｃが触覚ピン３の下端を押し上げ操作面より触覚ピン３を突出させている。触覚ピン３が突出しているときには、常に、圧電バイモルフアクチュエータ３Ａに電圧が印加されている。
【００５９】
以上の動作により、触覚情報伝達装置１は、統合デジタル放送（ＩＳＤＢ）、ＢＭＬあるいは入力データで使用されるメニュー画面の選択可能なオブジェクト（視覚オブジェクト）を、触覚ピンの凹凸によって触覚認識させることができる触覚オブジェクトとして呈示することができる。
【００６０】
［オブジェクト選択動作］
つぎに、図５ないし図８を参照して、触覚ディスプレイ装置２における触覚オブジェクトの選択動作について説明する。図７（ａ）、（ｂ）は触覚ディスプレイ装置に触覚オブジェクトを呈示した状態を示す斜視図、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は触覚ディスプレイ装置の触覚ピンならびにスイッチ機構を押下するときの断面状態を模式的に示す模式図である。
【００６１】
触覚情報伝達装置１は、図７（ａ）に示すように、メイン電源を入れると、すぐに、前記したステップ１からステップ７の動作が行なわれ、触覚ディスプレイ装置２において、触覚ピン３により触覚オブジェクトが呈示される。なお、ここでは、触覚オブジェクトとして、蝶の外観と、「１」、「２」、「３」の操作ボタンを提示している一例について説明するものとする。
【００６２】
操作者は、呈示されている複数の触覚オブジェクトの全体をはじめに指の接触した触覚により認識する。そして、呈示されているメインとなる触覚オブジェクト（ここでは蝶の図形）について認識し、その触覚オブジェクトに対して、押下するボタンを示す触覚オブジェクトを認識したときには、そのボタンを示す触覚ピン３を強制的に押し込むことで、触覚オブジェクトを選択する。
【００６３】
例えば、操作者が操作ボタンの「１」を示す触覚オブジェクトを選択してその「１」を呈示している触覚ピン３を押し込んでいくと、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、操作面の位置に配置しているスイッチ機構４にも押圧力が加わり、絶縁層４ｃ（図５参照）により離間状態を維持されていた短絡部４ｇ、４ｈが接触することで、その押下された位置における短絡部４ｇ，４ｈが短絡する。そうすると、触覚ディスプレイ装置２は、図６に示すように、第１配線電流検出手段５および第２配線電流検出手段６と、交点座標検出手段７により短絡した短絡部４ｇ，４ｈ（図８（ｃ）参照）の位置座標を指示位置座標情報として制御装置１０に通知する。
【００６４】
なお、図５および図８に示すように、この短絡部４ｇ、４ｈが接触して短絡させる動作を行なう場合、指の面積が、第１配線部４ｄおよび第２配線部４ｅの交点位置となる短絡部４ｇ，４ｈより大きいため、複数の短絡部４ｇ，４ｈが一度に押されて短絡することになる。そのため、図６に示すように、第１配線電流検出手段５および第２配線電流検出手段６からの検出電流により交点座標検出手段７が、はじめに押下されて短絡した短絡部４ｇ，４ｈの座標位置を検出して指示位置座標情報として制御装置１０に通知することで、仮に触覚オブジェクトとして設定されていない部分の短絡部４ｇ，４ｈまで短絡することによる不都合を解消している。
【００６５】
なお、操作者は、触覚ピン３で示す触覚オブジェクトに接触しているときに、操作面における他の短絡部４ｇ，４ｈに接触することもあるが、一定以上の押圧力で操作面を押さない限り、短絡部４ｇ，４ｈが短絡することはない。ここでは、スイッチ機構４は、一例として、第１フィルム層４ａに設けた第一配線部４ｄの厚みを０．０２ｍｍとし、絶縁層４ｃの厚みを０．０３ｍｍとし、また、絶縁層４ｃ間の間隔を１ｍｍさらに第１配線部４ｄの幅を０．６ｍｍとし、第２配線部４ｅの幅を０．５ｍｍとして形成した。また、押圧力が２．５ｇ／ｍｍ2以上であるときに、短絡部４ｇ，４ｈが短絡するように離間距離などを構成している。
【００６６】
触覚ディスプレイ装置２から制御装置１０のオブジェクト照合手段１７に指示位置座標情報が通知されると、オブジェクト照合手段１７は、オブジェクト座標情報記憶手段１６を参照してどの触覚オブジェクトが選択されたかを照合し、触覚オブジェクトに対する識別情報を、触覚オブジェクト呈示手段１４に通知すると共に、テキストデータ呈示手段１９に通知する。
【００６７】
触覚オブジェクト呈示手段１４は、触覚オブジェクト記憶手段１３に記憶されている触覚オブジェクトを参照して、通知された識別情報により、つぎの触覚オブジェクトの駆動データを生成し、触覚ピン駆動回路１５を介して触覚ピン３を出没駆動させる。
また、テキストデータ呈示手段１９は、通知された識別情報に基づいてテキストデータ記憶手段１８に触覚オブジェクトと関連づけて記憶されているテキストデータを音声合成手段２０および点字生成手段２１の少なくとも一方に送り、音声出力装置８または点字出力装置９により出力する。例えば、識別情報が示す触覚オブジェクトに関連するテキストデータが、呈示されている蝶の生態についての説明であれば、音声および点字によりその説明が行なわれることになる。
【００６８】
操作者が選択した触覚オブジェクトにより、触覚ディスプレイ装置２の触覚ピン３により呈示している触覚オブジェクトがつぎのものに変るときには、一旦、全ての触覚ピン３が操作面に埋没して新たな触覚オブジェクトを呈示することや、また、一旦、全ての触覚ピン３が突出して新たな触覚オブジェクトを呈示することや、さらに、呈示している触覚オブジェクトを形成する触覚ピン３の状態から、新たな触覚オブジェクトを呈示する触覚ピン３の出没状態として変化しても構わない。そして、新たな触覚オブジェクトが触覚ピン３により凹凸状態として呈示されると、操作者は、再び前記したように、操作ボタンとなる触覚オブジェクトに対応する触覚ピン３を押圧してスイッチ機構４を作動させることで、その触覚オブジェクトを選択する動作を行なう。
【００６９】
このように、触覚ディスプレイ装置２は、操作面に触覚オブジェクトを選択した結果を示すことができるスイッチ機構４を備えることにより、操作者の操作性を向上させ、かつ、装置全体としてもシンプルな構成とすることが可能となる。
なお、触覚情報伝達装置１に入力される入力データが、あらかじめ設定された触覚オブジェクトを含むデータである場合には、図２に示す変換手段１２を用いることなく、オブジェクト抽出手段１１から触覚オブジェクト記憶手段１３に触覚オブジェクトが記憶されることになる。あらかじめ設定された触覚オブジェクトを含むデータとは、視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトを、あらかじめ操作者の触覚により認識される触覚ピンの凹凸形状で提示する触覚オブジェクトの形状データ（ここでいう形状データとは、例えば、２値化した[後記する図９参照]抽象図形で示すデータである）として含み、かつ、前記触覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記触覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データである。
【００７０】
また、触覚情報伝達装置１は、図９に示すように、データ放送のメニュー画面などを視覚オブジェクトとして入力して触覚オブジェクトに変換して呈示するようにすることもできる。図９（ａ）は、視覚化されたメニュー画面の内容を表わし、図９（ｂ）は、（ａ）の視覚オブジェクトを抽象図形に変換し、２値化した触覚オブジェクトの呈示領域に呈示された画面を表わし、図９（ｃ）は（ｂ）の触覚オブジェクトを触覚ピンにより呈示して表した状態の説明図である。
【００７１】
はじめに、視覚オブジェクトがデータ放送で示されるメニュー画面を示す視覚オブジェクトであったときに、オブジェクト抽出手段１１などすでに説明した各手段により変換し、触覚オブジェクトとして触覚ピン３により呈示する。なお、ここでは視覚オブジェクトを触覚オブジェクトに変換するときには、つぎのようにしている。
【００７２】
図９（ａ）に示すように、視覚オブジェクトは、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４がボタン領域、Ｄ１がデータ領域、Ｍ１がメッセージ領域として表わされている。そして、ボタン領域（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４）を抽象図形の長方形（Ｂ１'、Ｂ２'、Ｂ３'及びＢ４'）に、データ領域（Ｄ１）を抽象図形の四角形（Ｄ１'）に、メッセージ領域（Ｍ１）を抽象図形の角丸四角形（Ｍ１'）に変換し（あらかじめ設定している変換条件に基づく）２値化する。ここで２値化とは、前記抽象図形の領域を触覚ディスプレイ装置２（図１参照）の触覚ピンを凸形状とし、それ以外の領域を凹形状にすることを表わしている。
【００７３】
これによって、図９（ｂ）に示すような画面を、図９（ｃ）に示すように触覚ディスプレイ装置２の触覚ピン３の出没動作する呈示領域（操作面）において、ボタン領域に対応する操作ボタンｂ１〜ｂ４と、データ領域に対応するデータ領域ボタンｄ１と、メッセージ領域に対応するメッセージ領域ボタンｍ１として、触覚ピン３を突出させて呈示する。そのため、操作者は、触覚ディスプレイ装置２の呈示領域を手指等で触れることで、オブジェクトの種類や、画面全体の情報を同時に認識することができる。
【００７４】
したがって、操作者は、メッセージ領域ボタンｍ１のいずれかの触覚ピン３を押下して操作面を押圧しスイッチ機構４（図１参照）を作動させると、すでに説明したように、その押下した触覚オブジェクトが選択され、例えば、音声出力装置８（図１参照）あるいは点字出力装置９（図１参照）によりメッセージ領域ボタンｍ１に対応する音声あるいは点字が出力される。さらに、操作者は、その音声のメッセージを聞いて、つぎに、操作ボタンｂ１〜ｂ４のいずれかを選んで、例えば、操作ボタンｂ１の触覚ピン３を押下して操作面を押圧しスイッチ機構４（図１参照）を作動させると、すでに説明したように制御装置１０（図１参照）でデータ処理がなされ、その操作ボタンｂ１に対応する音声あるいは点字の出力が行なわれる。
【００７５】
このように、触覚ディスプレイ装置２を有する触覚情報伝達装置１では、データ放送の視覚で表示されるメニュー画面（視覚オブジェクト）を触覚オブジェクトに変換して呈示し、操作者に認識させてデータ放送サービスが健常者と同様程度に楽しむことも可能となる。また、触覚ディスプレイ装置２は、スイッチ機構４が操作面に対面して配置されていることから、机上などの平面のみならず、壁面などの垂直面であっても設置が可能となる。
【００７６】
なお、触覚ディスプレイ装置２は、スイッチ機構４の絶縁層４ｃを、図１０に示すような構成としても構わない。図１０（ａ）、（ｂ）は、触覚ディスプレイ装置のスイッチ機構における第１配線部および第２配線部の他の形態を示す斜視図である。
【００７７】
図１０に示すように、第１配線部２４ｄおよび第２配線部２４ｅの少なくとも一方（図面では第１配線部２４ｄ側）で、両配線部２４ｄ，２４ｅの交点位置を除く部分にスピンコートやスプレー散布により絶縁体を設けてパターニングすることで所定厚みの絶縁層４ｃ（図４参照）に対応する構成を実現することが可能となる。このように、第１配線部２４ｄおよび第２配線部２４ｅの少なくとも一方に絶縁体２４ｃを所定厚みで形成する構成をとることで、図４の構成と比較して絶縁体２４ｃに貫通孔を形成する必要がないこと、および、絶縁体２４ｃを第１配線部２４ｄまたは第２配線部２４ｅと別体として構成しなくて良いものとなる。
【００７８】
なお、触覚ディスプレイ装置２では、触覚オブジェクトが操作ボタンを触覚ピン３により呈示し、その操作ボタンに対応する触覚ピン３を押下すると共に、操作面に対面して設けたスイッチ機構を押下することで、触覚オブジェクトを選択する構成としているが、操作ボタンとして設定されていない、例えば、蝶を示す触覚オブジェクトを呈示している触覚ピン３を押下してスイッチ機構の短絡部４ｇ，４ｈを短絡させることで、つぎに進む動作、つまり、触覚オブジェクトの説明等、触覚オブジェクトを選択してつぎの触覚オブジェクトを呈示する動作に移行するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る触覚情報伝達装置および触覚ディスプレイ装置を示す平面図である。
【図２】本発明に係る触覚情報伝達装置および触覚ディスプレイ装置の全体構造を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置の全体を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明に係る触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る触覚情報伝達装置の触覚ディスプレイ装置におけるスイッチ機構および触覚ピンの駆動機構を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明に係る触覚ディスプレイ装置の第１配線電流検出手段、第２配線電流検出手段および交点座標検出手段を示すブロック図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る触覚ディスプレイ装置に触覚オブジェクトを呈示した状態を示す斜視図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に係る触覚ディスプレイ装置の触覚ピンならびにスイッチ機構を押下するときの断面状態を模式的に示す模式図である。
【図９】（ａ）は、本発明に係る触覚情報伝達装置において視覚化されたメニュー画面の内容を表わし、（ｂ）は、（ａ）の視覚オブジェクトを抽象図形に変換し、２値化した触覚オブジェクトの呈示領域に呈示された画面を表わし、（ｃ）は（ｂ）の触覚オブジェクトを触覚ピンにより呈示して表した状態の説明図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る触覚ディスプレイ装置のスイッチ機構における第１配線部および第２配線部の他の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 触覚情報伝達装置
２ 触覚ディスプレイ装置
３ 触覚ピン
３Ａ 圧電バイモルフアクチュエータ
３Ｂ カバーフィルム
３Ｃ 圧電バイモルフ
４ スイッチ機構
４ａ 第１フィルム層
４ｂ 第２フィルム層
４ｃ 絶縁層
４ｄ 第１配線部
４ｅ 第２配線部
４ｇ 短絡部
４ｈ 短絡部
５ 第１配線電流検出手段
６ 第２配線電流検出手段
７ 交点座標検出手段
８ 音声出力装置
９ 点字表示装置
１０ 制御装置
１１ オブジェクト抽出手段
１２ 変換手段（オブジェクト変換手段）
１３ 触覚オブジェクト記憶手段
１４ 触覚オブジェクト呈示手段
１５ 触覚ピン駆動回路
１６ オブジェクト座標情報記憶手段（記憶手段）
１７ オブジェクト照合手段
１８ テキストデータ記憶手段（記憶手段）
１９ テキストデータ呈示手段（記憶手段）
２０ 音声合成手段
２１ 点字生成手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果により前記触覚ピンで表す立体形状を触覚で認識することができる触覚ディスプレイ装置において、
前記操作面に対面して配置される第１フィルム層と、この第１フィルム層に対面し絶縁層を介して離間して配置された第２フィルム層と、この第２フィルム層、前記絶縁層および前記第１フィルム層に貫通孔を介して出没自在に設けた前記触覚ピンと、前記第１フィルム層および前記第２フィルム層の間に設けたスイッチ機構とを備え、
前記スイッチ機構は、前記触覚ピンの各縦列に沿って隣接した位置で前記第１フィルム層に設けた第１配線部と、この第１配線部に対して離間して設けられ、前記触覚ピンの各横列に沿って隣接した位置で前記第２フィルム層に設けた第２配線部と、この第２配線部および前記第１配線部の対面する各交点位置に当該両配線部のそれぞれに設けた短絡部とを有することを特徴とする触覚ディスプレイ装置。
【請求項２】
平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果により前記触覚ピンで表す形状を触覚で認識することができる触覚ディスプレイ装置において、
前記操作面に対面して配置される第１フィルム層と、この第１フィルム層に対面し離間して配置された第２フィルム層と、この第２フィルム層および前記第１フィルム層に貫通孔を介して出没自在に設けた前記触覚ピンと、前記第１フィルム層および前記第２フィルム層の間に設けたスイッチ機構とを備え、
前記スイッチ機構は、前記触覚ピンの各縦列に沿って隣接した位置で前記第１フィルム層に設けた第１配線部と、この第１配線部に対して離間して設けられ、前記触覚ピンの各横列に沿って隣接した位置で前記第２フィルム層に設けた第２配線部と、この第２配線部および前記第１配線部の対面する各交点位置で当該両配線部のそれぞれに設けた短絡部と、この短絡部を露出した状態で前記第１配線部および前記第２配線部の少なくとも一方に設けた絶縁層とを有することを特徴とする触覚ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記スイッチ機構は、前記第１配線部のそれぞれに設けた検出部を有する第１配線電流検出手段と、前記第２配線部のそれぞれに設けた検出部を有する第２配線電流検出手段と、この第２配線電流検出手段および前記第１配線電流検出手段により検出した電流検出位置により前記短絡部の位置を検出する交点座標検出手段とを備え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。
【請求項４】
視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトを、あらかじめ操作者の触覚により認識される触覚ピンの凹凸形状で提示する触覚オブジェクトの形状データとして含み、かつ、前記触覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記触覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データに対して、平面状の操作面で縦横に配列された前記触覚ピンを有する触覚ディスプレイ装置により、前記触覚オブジェクトを呈示する触覚情報伝達装置において、
前記入力データから前記触覚オブジェクト、前記テキストデータ、および、前記オブジェクト座標情報を抽出するオブジェクト抽出手段と、
このオブジェクト抽出手段により抽出した触覚オブジェクト、前記テキストデータおよび前記オブジェクト座標情報を記憶する記憶手段と、
この記憶手段により記憶された前記触覚オブジェクトを凹凸により立体形状で呈示するように前記触覚ピンを駆動させる触覚オブジェクト呈示手段と、
この触覚オブジェクト呈示手段により前記触覚ピンを介して立体形状で呈示された前記触覚オブジェクトに対する触覚ピンが操作者の操作により押下されて前記操作面に沿って設けたスイッチ機構を介して選択されたときに、前記触覚ディスプレイ装置から出力される前記触覚ピンの指示位置を示す指示位置座標情報に基づいて、当該指示位置に存在する前記触覚オブジェクトを特定するために照合するオブジェクト照合手段と、を備えることを特徴とする触覚情報伝達装置。
【請求項５】
視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトに関連した当該オブジェクトの種別を示す視覚画像データ、前記視覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記視覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データに対して、平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果によって立体形状を呈示する触覚ディスプレイ装置により、前記視覚オブジェクトを、触覚で認識することができる触覚オブジェクトに変換して呈示する触覚情報伝達装置において、
前記入力データから前記視覚画像データ、前記テキストデータ、および、前記オブジェクト座標情報を抽出するオブジェクト抽出手段と、
このオブジェクト抽出手段により抽出した前記視覚画像データに基づいて、前記視覚オブジェクトの形状を、あらかじめ設定された変換条件に基づいて抽象化した図形情報である触覚オブジェクトに変換するオブジェクト変換手段と、
このオブジェクト変換手段により変換された触覚オブジェクト、前記テキストデータおよび前記オブジェクト座標情報を記憶する記憶手段と、
この記憶手段により記憶された前記触覚オブジェクトを凹凸により立体形状で呈示するように前記触覚ピンを駆動させる触覚オブジェクト呈示手段と、
この触覚オブジェクト呈示手段により前記触覚ピンを介して立体形状で呈示された前記触覚オブジェクトに対する触覚ピンが操作者の操作により押下されて前記操作面に沿って設けたスイッチ機構を介して選択されたときに、前記触覚ディスプレイ装置から出力される前記触覚ピンの指示位置を示す指示位置座標情報に基づいて、当該指示位置に存在する前記触覚オブジェクトを特定するために照合するオブジェクト照合手段と、を備えることを特徴とする触覚情報伝達装置。
【請求項１】
平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果により前記触覚ピンで表す立体形状を触覚で認識することができる触覚ディスプレイ装置において、
前記操作面に対面して配置される第１フィルム層と、この第１フィルム層に対面し絶縁層を介して離間して配置された第２フィルム層と、この第２フィルム層、前記絶縁層および前記第１フィルム層に貫通孔を介して出没自在に設けた前記触覚ピンと、前記第１フィルム層および前記第２フィルム層の間に設けたスイッチ機構とを備え、
前記スイッチ機構は、前記触覚ピンの各縦列に沿って隣接した位置で前記第１フィルム層に設けた第１配線部と、この第１配線部に対して離間して設けられ、前記触覚ピンの各横列に沿って隣接した位置で前記第２フィルム層に設けた第２配線部と、この第２配線部および前記第１配線部の対面する各交点位置に当該両配線部のそれぞれに設けた短絡部とを有することを特徴とする触覚ディスプレイ装置。
【請求項２】
平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果により前記触覚ピンで表す形状を触覚で認識することができる触覚ディスプレイ装置において、
前記操作面に対面して配置される第１フィルム層と、この第１フィルム層に対面し離間して配置された第２フィルム層と、この第２フィルム層および前記第１フィルム層に貫通孔を介して出没自在に設けた前記触覚ピンと、前記第１フィルム層および前記第２フィルム層の間に設けたスイッチ機構とを備え、
前記スイッチ機構は、前記触覚ピンの各縦列に沿って隣接した位置で前記第１フィルム層に設けた第１配線部と、この第１配線部に対して離間して設けられ、前記触覚ピンの各横列に沿って隣接した位置で前記第２フィルム層に設けた第２配線部と、この第２配線部および前記第１配線部の対面する各交点位置で当該両配線部のそれぞれに設けた短絡部と、この短絡部を露出した状態で前記第１配線部および前記第２配線部の少なくとも一方に設けた絶縁層とを有することを特徴とする触覚ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記スイッチ機構は、前記第１配線部のそれぞれに設けた検出部を有する第１配線電流検出手段と、前記第２配線部のそれぞれに設けた検出部を有する第２配線電流検出手段と、この第２配線電流検出手段および前記第１配線電流検出手段により検出した電流検出位置により前記短絡部の位置を検出する交点座標検出手段とを備え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。
【請求項４】
視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトを、あらかじめ操作者の触覚により認識される触覚ピンの凹凸形状で提示する触覚オブジェクトの形状データとして含み、かつ、前記触覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記触覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データに対して、平面状の操作面で縦横に配列された前記触覚ピンを有する触覚ディスプレイ装置により、前記触覚オブジェクトを呈示する触覚情報伝達装置において、
前記入力データから前記触覚オブジェクト、前記テキストデータ、および、前記オブジェクト座標情報を抽出するオブジェクト抽出手段と、
このオブジェクト抽出手段により抽出した触覚オブジェクト、前記テキストデータおよび前記オブジェクト座標情報を記憶する記憶手段と、
この記憶手段により記憶された前記触覚オブジェクトを凹凸により立体形状で呈示するように前記触覚ピンを駆動させる触覚オブジェクト呈示手段と、
この触覚オブジェクト呈示手段により前記触覚ピンを介して立体形状で呈示された前記触覚オブジェクトに対する触覚ピンが操作者の操作により押下されて前記操作面に沿って設けたスイッチ機構を介して選択されたときに、前記触覚ディスプレイ装置から出力される前記触覚ピンの指示位置を示す指示位置座標情報に基づいて、当該指示位置に存在する前記触覚オブジェクトを特定するために照合するオブジェクト照合手段と、を備えることを特徴とする触覚情報伝達装置。
【請求項５】
視覚化されて画面上に表示される選択可能な一つ以上の視覚オブジェクトに関連した当該オブジェクトの種別を示す視覚画像データ、前記視覚オブジェクトに対応するテキストデータ、および、前記視覚オブジェクトに対応するオブジェクト座標情報を少なくとも含む入力データに対して、平面状の操作面で縦横に配列された触覚ピンの突出状態の結果によって立体形状を呈示する触覚ディスプレイ装置により、前記視覚オブジェクトを、触覚で認識することができる触覚オブジェクトに変換して呈示する触覚情報伝達装置において、
前記入力データから前記視覚画像データ、前記テキストデータ、および、前記オブジェクト座標情報を抽出するオブジェクト抽出手段と、
このオブジェクト抽出手段により抽出した前記視覚画像データに基づいて、前記視覚オブジェクトの形状を、あらかじめ設定された変換条件に基づいて抽象化した図形情報である触覚オブジェクトに変換するオブジェクト変換手段と、
このオブジェクト変換手段により変換された触覚オブジェクト、前記テキストデータおよび前記オブジェクト座標情報を記憶する記憶手段と、
この記憶手段により記憶された前記触覚オブジェクトを凹凸により立体形状で呈示するように前記触覚ピンを駆動させる触覚オブジェクト呈示手段と、
この触覚オブジェクト呈示手段により前記触覚ピンを介して立体形状で呈示された前記触覚オブジェクトに対する触覚ピンが操作者の操作により押下されて前記操作面に沿って設けたスイッチ機構を介して選択されたときに、前記触覚ディスプレイ装置から出力される前記触覚ピンの指示位置を示す指示位置座標情報に基づいて、当該指示位置に存在する前記触覚オブジェクトを特定するために照合するオブジェクト照合手段と、を備えることを特徴とする触覚情報伝達装置。
【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２００６−４７５３８（Ｐ２００６−４７５３８Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２６４２６（Ｐ２００４−２２６４２６）
【出願日】平成１６年８月３日（２００４．８．３）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３日（２００４．８．３）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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