【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視覚障害者が触覚により画像情報を認識するための触覚ディスプレーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
視覚障害者が画像情報を触覚により認識することできるようにするための装置はこれまで多数考案されてきた。そのほとんどが、上下に駆動するピンをマトリクス状に多数配設し、ピンの凹凸で画像情報を提供しようとするもので、各ピンそれぞれにピンを駆動する手段が設けられているものであり、また突起の出力と操作する入力は独立した方法で考えられていることで、複雑で高価なものとなっている。
例えば、特開平１０−１２３９３５号公報は全てのピンに駆動機能があり、個別にセンサーも設けられている、また、特開平５−１９６８０、特開平８−７６６８４号公報、特許２８０９２０１号公報も同様にピン個別の駆動を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の触覚ディスプレー装置には、多数のピンそれぞれに駆動装置を設けていたため、装置が大型なものとなり、重量も重く可搬性に欠けていた。さらに、表示する画像情報を詳細にしようとするとそれだけ製造コストが高くなるため商品化が難しいという問題点があった。
本発明は、上記従来の触覚ディスプレー装置の有する問題点を解決し、さらに、出力された図形を触知すると同時に突起図形を指先で操作変形させた情報を読み取る機能を設け、図形の突起出力した盤面を操作者が入出力共用の平面とすることができる。このことにより、パソコンのユーザーインターフェースとして視覚に依存しないグラフィックユーザーインターフェイスを実現することを目的とする。
また、突起ピンの高さ位置保持の力を設計時に任意設定し経時変化の少ない安定した特性をもつ必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の触覚ディスプレー装置のピン位置保持機構は、外力によって変形が可能な保持力で姿勢保持をするものにする。マトリクス状に多数配列された触覚ピンの上下位置を、ピンの駆動機構部に一体で取り付けられた近接センサによって検出し、図形を突起出力する機能動作とは別に、現在の各ピンの突起状態（上下位置）を読み取る機能を設ける。
【０００５】
上記の構成から成る本発明の触覚ディスプレー装置は、パソコン等の機器から出力される図形情報を突起出力として表示し、その図形情報を指等で操作し、突起状態に変化を与えたことを検出する機能を設けることで、操作者がどの部分の突起に変化を与えたのか電気的に読み取ることができる。このことにより、視覚に依存しない入出力可能なグラフィックユーザーインターフェイスを実現することを実現する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１において１２は触覚ディスプレー装置本体で、この本体１２の上面には多数の孔がＸＹの２次元配置でマトリクス状に設けられた突起ディスプレイ面１１がある。そして、このディスプレイ面１１の多数の孔には、後述する触覚カラーと釘状ピンとで形成される上下動作する触覚ピンが組み込まれ、この触覚ピンの突起の有り無しで突起配置を行い、触覚による触知の可能な図形を出力する。
【０００７】
図２の触覚パッド断面図であらわす、触覚カラー２１は、釘状ピン２５と一体的に連結されて挿入され、釘状ピンは、カ゛イト゛パネル２４の孔と植物繊維布等の摩擦布２３を貫通している。触覚カラー２１と釘状ピン２５は剛体であり、下部ガイドプレート２４と摩擦布２３で作られる厚さ方向に一定の自由度を持って組み込まれている。
【０００８】
次に図２の断面図にあるソレノイド２８と近接センサー２６と制御ユニット２９を搭載した移動ユニットベース３０が移動する際に、ソレノイド２８先端に取り付けられた打鍵ヘッド２７は制御ユニット２９が検出する位置情報を基準に目標のタイミングで釘状ピン２５を打鍵する。この動作の繰り返しにより、２次元平面への凹凸で表現された画像情報が表示されるようになっている。
【０００９】
前記の横移動を行いながらタイミングごとにソレノイドのオンオフを決定し、一瞬の打鍵を行う形態の例を図３の３１から３６で表す。
【００１０】
あらかじめ、制御ユニット２９に表示したい突起配列が転送されると、ソレノイド２８と制御ユニット２９を搭載した移動ユニットベース３０は、この例では右へ移動を行う動作中に図３の３１と３３と３５のタイミングにソレノイド通電を行い，釘状ピン２５を上方向に移動させる。
【００１１】
移動ユニットベース３０は、この図３の例では右端へ移動を行う動作を完了すると、図３における図面奥方向へ機械的に移動を行い、次には左方向への移動を開始する。
【００１２】
移動ユニットベース３０が左へ移動を行う時も右移動と同様に制御ユニットの作るタイミングでソレノイドの通電を行い触覚カラー２１の突起配列を作り出す。左右移動と前後移動を組み合わせてこの動作を行うことで、２次元平面に突起配列を出力することが行われる。
【００１３】
これまでの動作で作成された、触覚カラー２１の突起配列は摩擦布２３の作り出す一定の摩擦力でその姿勢を保持している。
【００１４】
この突起配列で作られた図形の突起部分は、弱い力では下がらないが、人為的及び自動的に一定の強さを超える力を加える事で、触覚カラー２１と釘状ピン２５は下方に移動を行う。
【００１５】
この触覚ディスプレイ盤面に出力された図景情報や文字情報などの突起集合図形を操作者の意思によって変形を行うことができる。
【００１６】
制御ユニット２９は出力した突起の配列を記憶しているが、触覚ディスプレイの出力読み取り命令が実行されると、先に記載のソレノイドによる突起出力動作と同様に、近接センサー２６，ソレノイド２８，制御ユニット２９を搭載した移動ユニットベース３０が横移動を行う時に、図４の４１から４６で説明するタイミングで、近接センサーの入力状態を制御ユニットが読み込みを行う。
【００１７】
図４の４１は、移動ユニットベース３０が左側から右へ移動する例で、移動途中の４１、４２のタイミングでは釘状ピン２５が上に上がっている状態、４３では２５の釘状ピン２５が下降している状態を検出している。同様に、４４は上昇、４５は下降、４６は上昇を検出している例である。
【００１８】
上記、移動ユニットベース３０は、左右移動と前後移動を繰り返し行いながら、近接センサーの出力状態を位置タイミングで読み取ることにより、触覚パッドの釘状ピン２５の凹凸情報を行列座標毎に読み取ることができる。
【００１９】
この機能を利用すると、例えば、晴眼者が利用するパソコン画面のアイコンをマウスで操作し、目的のプログラムを操作したり、パソコンソフトのメニューボタンをマウスで操作する等のグラフィックユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）機能を触覚で代行することが可能となる。
【００２０】
この機能を利用すると、例えば、形状によって階層を表現するようなファイル構造図や地図画面の位置情報選択などにおいて、出力された図形の一部を変形させ、入力機能に使うことができる。
【発明の効果】
本発明の触覚ディスプレー装置によれば、多点の突起ブロックの高さを制御し突起で図形を表す装置において、触覚ピンの駆動制御に必要な装置は一列分の数ですむため、またピン状態検出のセンサーも１列分となる事で、安価に装置を製造でき、装置の電流消費も低く抑えることができる。このため、廉価な装置として実現できる。
特に、突起ピンの２次元配置によって図形形状情報や文字情報を呈示する触覚ディスプレイ装置において、出力された突起出力画面の上を、手や器具で操作する事で出力の突起状態に変化を与えたことを装置内部に設けたピン位置検出装置によって読み取ることで、パソコン等の外部接続機器に出力し、視覚に依存しないグラフィックユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の触覚ディスプレー装置の実施例を示す本体概観図である。
【図２】本発明の触覚ディスプレー装置の触覚パッド構造を説明する主要断面図である。
【図３】本発明の触覚ディスプレー装置のピン駆動動作の詳細説明図である。
３１ 横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる１番目
３２ 横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる２番目
３３ 横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる３番目
３４ 横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる４番目
３５ 横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる５番目
３６ 横移動時、タイミングによってソレノイドを動作させる６番目
【図４】本発明の触覚ディスプレー装置のピン位置検出動作の詳細説明図である。
４１ 横移動時、タイミングによってピン位置を検出する１番目
４２ 横移動時、タイミングによってピン位置を検出する２番目
４３ 横移動時、タイミングによってピン位置を検出する３番目
４４ 横移動時、タイミングによってピン位置を検出する４番目
４５ 横移動時、タイミングによってピン位置を検出する５番目
４６ 横移動時、タイミングによってピン位置を検出する６番目
【符号の説明】
１１ 突起ディスプレイ面
１２ 触覚ディスプレイ本体
２２ 触覚パッド表面ピンガイドプレート
２３ 摩擦布
２４ 下部ガイドプレート
２５ 釘状ピン
２６ 近接センサー
２７ 打鍵ヘッド
２８ ソレノイド
２９ 制御ユニット
３０ 移動ユニットベース[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tactile display for visually impaired persons to recognize image information by touch.
[0002]
[Prior art]
Many devices have been devised so that visually impaired persons can recognize image information by touch. Most of them are arranged with a large number of pins to be driven up and down in a matrix and provide image information by the unevenness of the pins, and each pin is provided with a means for driving the pin. Further, the output of the projection and the input to be operated are considered in an independent manner, which is complicated and expensive.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-123935 has a drive function for all pins, and a sensor is individually provided. Also, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-19680, 8-76684, and 2809201 disclose the same. Each pin is individually driven.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional tactile display device, since a driving device is provided for each of a large number of pins, the device becomes large, heavy, and lacks portability. Further, there is a problem that it is difficult to commercialize the image information to be displayed because the manufacturing cost is increased accordingly.
The present invention solves the problems of the above-described conventional tactile display device, and further provides a function of reading information obtained by operating and deforming a projected graphic with a fingertip while simultaneously palpating the output graphic, and outputting a graphic projection. The board surface can be used as a plane for input and output by the operator. Thus, it is an object of the present invention to realize a graphic user interface that does not depend on visual sense as a user interface of a personal computer.
Further, it is necessary that the force for holding the height position of the projection pin be arbitrarily set at the time of design and have stable characteristics with little change over time.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a pin position holding mechanism of a tactile display device of the present invention holds a posture with a holding force that can be deformed by an external force. In addition to the functional operation of detecting the vertical position of a large number of tactile pins arranged in a matrix by a proximity sensor integrally attached to the pin driving mechanism and outputting a figure as a projection, the current projection state of each pin ( Function to read the vertical position).
[0005]
The tactile display device of the present invention having the above configuration displays graphic information output from a device such as a personal computer as a projection output, and operates the graphic information with a finger or the like to detect a change in the projection state. By providing such a function, it is possible to electrically read which part of the projection the operator has changed. As a result, it is possible to realize a graphic user interface capable of inputting and outputting without depending on the visual sense.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a tactile display device main body. On the upper surface of the main body 12, there is a projection display surface 11 in which a large number of holes are provided in an XY two-dimensional arrangement in a matrix. In the many holes of the display surface 11, tactile pins that move up and down formed by a tactile collar and a nail-like pin, which will be described later, are incorporated, and the protrusions are arranged with or without the protrusions of the tactile pins. Output a tactile figure.
[0007]
The tactile collar 21 shown in the sectional view of the tactile pad of FIG. 2 is integrally connected with a nail pin 25 and inserted, and the nail pin penetrates the hole of the kite panel 24 and the friction cloth 23 such as vegetable fiber cloth. are doing. The tactile collar 21 and the nail pin 25 are rigid, and are incorporated with a certain degree of freedom in the thickness direction formed by the lower guide plate 24 and the friction cloth 23.
[0008]
Next, when the movable unit base 30 mounted with the solenoid 28, the proximity sensor 26, and the control unit 29 shown in the sectional view of FIG. 2 moves, the keying head 27 attached to the tip of the solenoid 28 moves to the position detected by the control unit 29. The nail pin 25 is hit at a target timing based on the information. By repeating this operation, image information expressed by unevenness on a two-dimensional plane is displayed.
[0009]
An example of a mode in which the on / off of the solenoid is determined for each timing while performing the above-described lateral movement and the key is pressed for a moment is shown by 31 to 36 in FIG.
[0010]
When the projection arrangement to be displayed is transferred to the control unit 29 in advance, the moving unit base 30 on which the solenoid 28 and the control unit 29 are mounted moves, in this example, to the right in FIG. At this timing, the solenoid is energized to move the nail pin 25 upward.
[0011]
When the operation of moving to the right end in the example of FIG. 3 is completed, the moving unit base 30 mechanically moves in the depth direction in FIG. 3 and then starts moving in the left direction.
[0012]
When the mobile unit base 30 moves to the left, the solenoid is energized at the same timing as the control unit makes, so that the projection arrangement of the tactile collar 21 is created. By performing this operation by combining the left-right movement and the front-back movement, the projection arrangement is output on a two-dimensional plane.
[0013]
The projection arrangement of the tactile collar 21 created by the above-described operation holds the posture with a constant frictional force generated by the friction cloth 23.
[0014]
The protruding part of the figure made with this protruding arrangement does not fall with a weak force, but by applying a force exceeding a certain level artificially and automatically, the tactile collar 21 and the nail pin 25 move downward. I do.
[0015]
The projection set figure such as the graphic information and the character information output on the tactile display board can be deformed by the operator's intention.
[0016]
The control unit 29 stores the output arrangement of the projections. However, when the output reading instruction of the tactile display is executed, the proximity sensor 26, the solenoid 28, the control unit and the control unit are operated in the same manner as the projection output operation by the solenoid described above. When the mobile unit base 30 on which the camera 29 is mounted moves laterally, the control unit reads the input state of the proximity sensor at the timing described in 41 to 46 in FIG.
[0017]
In FIG. 4, reference numeral 41 denotes an example in which the mobile unit base 30 moves from left to right. At the timings of 41 and 42 during the movement, the nail pins 25 are raised. Detecting a falling state. Similarly, 44 is an example of detection of rise, 45 is detection of fall, and 46 is an example of detection of rise.
[0018]
The moving unit base 30 can read the unevenness information of the nail-like pin 25 of the tactile pad for each matrix coordinate by reading the output state of the proximity sensor at the position timing while repeatedly performing the left-right movement and the front-back movement. .
[0019]
When this function is used, for example, a graphic user interface (GUI) function such as operating an icon on a personal computer screen used by a sighted person with a mouse to operate a target program or operating a menu button of personal computer software with a mouse Can be substituted by touch.
[0020]
When this function is used, for example, in the selection of position information on a file structure diagram or a map screen in which a hierarchy is represented by a shape, a part of an output figure can be transformed and used for an input function.
【The invention's effect】
According to the tactile display device of the present invention, in the device that controls the height of the multipoint protrusion block and displays the graphic by the protrusion, the device required for controlling the drive of the tactile pin requires only one row, and the pin state Since the number of detection sensors is one, the device can be manufactured at low cost, and the current consumption of the device can be suppressed low. Therefore, it can be realized as an inexpensive device.
In particular, in a tactile display device that presents graphic shape information and character information by two-dimensional arrangement of projection pins, the output projection state is changed by operating the output projection output screen with a hand or a tool. This is read by a pin position detection device provided inside the device, whereby it is output to an externally connected device such as a personal computer, and a graphic user interface (GUI) independent of vision can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a general view of a main body showing an embodiment of a tactile display device of the present invention.
FIG. 2 is a main cross-sectional view illustrating a tactile pad structure of the tactile display device of the present invention.
FIG. 3 is a detailed explanatory diagram of a pin driving operation of the tactile display device of the present invention.
31 At the time of the lateral movement, the solenoid is operated by the timing 1st 32 At the time of the lateral movement, the solenoid is operated by the timing 2nd 33 At the time of the lateral movement, the solenoid is operated by the timing 3rd 34 At the time of the lateral movement, the solenoid is operated by the timing Fourth 35: Operate solenoid according to timing during lateral movement. Fifth 36: Operate solenoid according to timing during lateral movement. FIG. 4 is a detailed explanatory diagram of a pin position detection operation of the tactile display device of the present invention.
41 At the time of lateral movement, the pin position is detected by the timing 1st 42 At the time of the lateral movement, the pin position is detected by the timing 43 2 At the time of the lateral movement, the pin position is detected by the third 44 The fourth 45 for detecting the position. The pin position is detected by the timing at the time of the horizontal movement. The fifth 46. The pin position is detected by the timing at the time of the horizontal movement.
11 Projection display surface 12 Tactile display main body 22 Tactile pad surface pin guide plate 23 Friction cloth 24 Lower guide plate 25 Nail pin 26 Proximity sensor 27 Keying head 28 Solenoid 29 Control unit 30 Moving unit base
