JP2019074556A - Tactile display - Google Patents

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Satoru Kondo
悟 近藤
清水 俊宏
Toshihiro Shimizu
俊宏 清水
半田 拓也
Takuya Handa
拓也 半田
真希子 東
Makiko Azuma
真希子 東
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Abstract

To provide a miniaturized and light weight two-dimensional tactile display 100 that is sufficient to be portable without using an energy for holding a protrusion state of a tangible pin 10 group.SOLUTION: In a two-dimensional tactile display 100, a tactile display-purpose pin latch mechanism 1 comprises: a plurality of tangible pins 10 that has a penetration hole 11 penetrating a lateral surface 10S along a lengthwise direction L formed; and actuators 50 to 70 that can move each of the tangible pins 10 along a vertical direction V, in which the tangible pin 10 is arranged so as to pass through the penetration hole 11 along the lengthwise direction L, and includes a supporting rod 20 that is attached to the tactile display 100 so as to be movable along a crosswise direction C. The supporting rod 20 is arranged so as to contact with a wall surface 12 in the penetration hole 11, and the penetration hole 11 has a shape that, after extending toward a lowermost part 11b from an upper fulcrum 11a, extends toward an upper side V1 in the vertical direction V from the lowermost part 11b to reach a lower part fulcrum 11c. The lower part fulcrum 11c is located on a lower side V2 in the vertical direction V than the upper part fulcrum 11a.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、触覚ディスプレイに関し、特に、触知ピンを上下に動作させることで突起を作り出し、複数の突起の相対位置を認知させることで図形を想像させる二次元触覚ディスプレイにおける触知ピンに関する。   The present invention relates to a tactile display, and more particularly, to a tactile pin in a two-dimensional tactile display in which a protrusion is created by moving a tactile pin up and down and the relative position of a plurality of protrusions is recognized.

従来から、触覚により知覚することができる触知ピンを使って情報を提示する触覚ディスプレイが知られている(例えば、特許文献1参照)。   BACKGROUND Conventionally, a tactile display that presents information using a tactile pin that can be sensed by touch is known (see, for example, Patent Document 1).

かかる技術として、例えば、図やグラフの特徴部分にあたる触知ピンを電気機械的に動作させ、図やグラフの頂点と線分を凸点の集合として表現する二次元触覚ディスプレイが知られている(例えば、特許文献2参照)。   As such a technique, for example, there is known a two-dimensional tactile display in which a tactile pin corresponding to a characteristic portion of a figure or graph is operated electromechanically to express vertexes and line segments of the figure or graph as a set of convex points See, for example, Patent Document 2).

かかる触覚ディスプレイでは、これにコンピュータを併用して、文字や地図等の特徴部分を動的に表示したり消去したりすることで、時間的に表示内容を変化させることができる。   In such a tactile display, the display content can be temporally changed by using a computer in combination with this to dynamically display or erase a characteristic portion such as a character or a map.

具体的には、温度変化によって動作する形状記憶合金バネにより触知ピンの突出状態を変化させ触覚を介して図形を認識させることができる触覚ディスプレイや、弾性体の変形により触知ピンの突出状態を変化させる機構が知られている。(例えば、特許文献3及び特許文献4参照)。   Specifically, a tactile display that can change the protruding state of the tactile pin by a shape memory alloy spring that operates according to temperature change and can recognize a figure through a touch, or the protruding state of the tactile pin by deformation of an elastic body Mechanisms of changing are known. (See, for example, Patent Document 3 and Patent Document 4).

ここで、上述の技術において、上述の触知ピンの動作機構として、例えば、形状記憶合金バネに与える熱量、若しくは、かかる形状記憶合金バネそのものに電流を流して発生させる熱量によって、かかる形状記憶合金バネを伸縮させ、上述の触知ピンを駆動する方式も知られている(例えば、特許文献5及び特許文献6参照)。   Here, in the above-mentioned technology, as the operation mechanism of the above-mentioned tactile pin, for example, the heat amount given to the shape memory alloy spring or the heat amount generated by flowing the current through the shape memory alloy spring itself There is also known a method of expanding and contracting a spring and driving the above-mentioned tactile pin (see, for example, Patent Documents 5 and 6).

また、上述の触知ピンの動作機構において、例えば、バイモルフ型の圧電素子では、かかる圧電素子に印加する電圧及び電気信号のパターンを変更することにより、かかる触知ピンに対して発生させる力及びかかる触知ピンの変位速度等を変更することができ、且つ、かかる突起物の静止動作を行うこともできる。   Further, in the above-described operation mechanism of the tactile pin, for example, in a bimorph type piezoelectric element, a force to be generated to the tactile pin by changing a pattern of a voltage and an electric signal applied to the piezoelectric element and The displacement speed or the like of the tactile pin can be changed, and the stationary operation of the projection can be performed.

他にも、上述の触知ピンを駆動する方式として、ステッピングモーターやソレノイドや熱電対に用いられるバイメタルやアクチュエータを駆動源に用いて、触知ピンの集合群を1秒間に数回の機械的振動を皮膚に与えて情報を提示する方式が提案されている。   In addition, as a method of driving the above-mentioned tactile pins, using a bimetal or actuator used for a stepping motor, a solenoid, or a thermocouple as a driving source, a group of tactile pins is mechanically operated several times a second. A method has been proposed in which vibration is given to the skin to present information.

特許第1476622号Patent No. 1476622 実開平3-146754Joukai 3-146754 特許第3684552号Patent No. 3684552 特許第4402389号Patent No. 4402389 特許第3169822号Patent No. 3169822 特開昭59-198483号公報JP-A-59-198483

触覚ディスプレイは、人が突起物を図形として想像、認知するために触察する一定の時間、上述の触知ピン群の突出状態を保持する必要がある。   The tactile display needs to hold the protruding state of the tactile pins described above for a certain period of time that a person imagines and recognizes the projection as a figure and feels for a certain amount of time.

しかしながら、上述の多くの方式では、突起物の突出状態を保持するために一定の電力を要するという問題点があった。また、突出状態の保持に電力を要しない例えば形状記憶合金バネを用いた方式は、触察時に突起が上下し、固定が難しいという問題点があった。このため、低消費電力で安定的に上述の触知ピン群の突出状態を保持しつつ携帯可能な程度に小型軽量なシステムの実現が困難であった。   However, many of the above-described methods have a problem in that a constant power is required to maintain the protrusion state of the protrusion. In addition, in the method using a shape memory alloy spring, for example, which does not require power to hold the protruding state, there is a problem that the protrusion moves up and down when touching and it is difficult to fix. For this reason, it has been difficult to realize a small and light-weight system that can be carried while maintaining the above-described protruding state of the tactile pins stably with low power consumption.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、上述の触知ピン群の突出状態の保持にエネルギーを使わず、携帯可能な程度に小型軽量な触覚ディスプレイを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a small-sized and lightweight tactile display that does not use energy for holding the protruding state of the tactile pins described above. To aim.

本発明の第1の特徴は、基準面に触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構を縦方向及び横方向に配列した触覚ディスプレイであって、前記触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構は、前記基準面の前記縦方向及び前記横方向に沿って垂直方向に突出可能な構成で配置されており、前記垂直方向に沿って起立する側面を有しており、且つ、前記側面を前記縦方向に沿って貫通する貫通孔が形成されている複数の触知ピンと、前記複数の触知ピンの各々を前記垂直方向に動かすように構成されているアクチュエータと、を備え、前記触知ピンは、前記表示面の前記縦方向に沿って前記貫通孔を通過するように配置されており、且つ、前記貫通孔の形状に沿って前記横方向に移動できるように当該触覚ディスプレイに取り付けられている支持棒を具備しており、前記支持棒は、前記貫通孔内の壁面に沿って接触するように配置されており、前記貫通孔は、前記貫通孔の前記垂直方向の最上部である上部支点から前記貫通孔の前記垂直方向の最下部に到達し、前記最下部から折り返して前記垂直方向の上側に向かって延びる下部支点に到達し、前記下部支点は、前記上部支点よりも前記垂直方向の下側に位置する形状を有することを要旨とする。   A first feature of the present invention is a tactile display in which pin latch mechanisms for tactile display are arranged in a longitudinal direction and a lateral direction on a reference surface, and the pin latch mechanism for tactile display is the longitudinal direction and the lateral direction of the reference surface. It is disposed in a configuration capable of vertically projecting along a direction, and has a side surface rising along the vertical direction, and a through hole penetrating the side along the vertical direction is formed. A plurality of tactile pins, and an actuator configured to move each of the plurality of tactile pins in the vertical direction, the tactile pins being along the vertical direction of the display surface And a support bar disposed so as to pass through the through hole and attached to the tactile display so as to be movable in the lateral direction along the shape of the through hole. The support rod is disposed in contact with a wall surface in the through hole, and the through hole is from the upper fulcrum which is the uppermost portion of the through hole in the vertical direction to the vertical of the through hole. Reaching the lowermost part of the direction, folding back from the lowermost part, and reaching a lower fulcrum extending toward the upper side in the vertical direction, the lower fulcrum having a shape located below the upper fulcrum in the vertical direction Make it a gist.

本発明によれば、上述の触知ピン群の突出状態の保持にエネルギーを使わず、携帯可能な程度に小型軽量な触覚ディスプレイを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a small-sized and lightweight tactile display that is portable and does not use energy to hold the protruding state of the touch pins described above.

図1は、第1の実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1の全体概略の一例を示す図ある。FIG. 1 is a view showing an example of an entire outline of a pin latch mechanism 1 for a tactile display according to a first embodiment. 図2は、第1の実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1を構成する触知ピン10の構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a view showing an example of the configuration of a tactile pin 10 constituting the pin latch mechanism 1 for a tactile display according to the first embodiment. 図3は、第1の実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1を構成する触知ピン10の配置の一例を示す図である。FIG. 3 is a view showing an example of the arrangement of tactile pins 10 constituting the pin latch mechanism 1 for tactile display according to the first embodiment. 図4は、第1の実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1を構成する触知ピン10の動作の一例を示す図である。FIG. 4 is a view showing an example of the operation of the tactile pin 10 configuring the pin latch mechanism 1 for a tactile display according to the first embodiment. 図5は、第1の実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1を構成する触知ピン10の動作の一例を示す図である。FIG. 5 is a view showing an example of the operation of the tactile pin 10 configuring the pin latch mechanism 1 for a tactile display according to the first embodiment. 図6は、第1の実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1を構成する触知ピン10の動作の一例を示す図である。FIG. 6 is a view showing an example of the operation of the tactile pin 10 constituting the pin display latch mechanism 1 for tactile display according to the first embodiment. 図7は、第1の実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1の動作の一例を示す図である。FIG. 7 is a view showing an example of the operation of the tactile display pin latch mechanism 1 according to the first embodiment. 図8は、第1の実施形態に係る二次元触覚ディスプレイ100の全体概略の一例を示す図ある。FIG. 8 is a view showing an example of an entire outline of the two-dimensional tactile display 100 according to the first embodiment.

(第1の実施形態)
以下、図1〜図8を参照して、本発明の第1の実施形態に係る二次元触覚ディスプレイ100について説明する。
First Embodiment
Hereinafter, a two-dimensional tactile display 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.

図1に示すように、本実施形態に係る二次元触覚ディスプレイ100において、触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1は、人が触察時に突起の有無を判断する基準となる基準面2を有しており、触知ピン10を通ずる孔を持つ筐体30と、基準面2に対して垂直方向(鉛直方向)Vに移動する触知ピン10とを有している。   As shown in FIG. 1, in the two-dimensional tactile display 100 according to the present embodiment, the tactile display pin latch mechanism 1 has a reference surface 2 that serves as a reference by which a person determines the presence or absence of a protrusion when touching. A housing 30 having a hole passing through the tactile pin 10 and the tactile pin 10 moving in a vertical direction (vertical direction) V with respect to the reference surface 2 are provided.

触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1は、触知ピン10を垂直方向Vに沿って上下に移動することにより、その基準面2から突出量H1だけ上側に突出している「突出状態」(図1(a)に対応)及び基準面2と同じ高さ又は基準面2よりも移動量H2だけ下に位置する「非突出状態」(図1(b)に対応)の2つの状態のいずれかとなるように構成されている。   When the tactile display pin latch mechanism 1 moves the tactile pin 10 up and down along the vertical direction V, a “protruding state” in which the projecting amount H1 protrudes upward from the reference surface 2 (FIG. 1A) And the same height as the reference surface 2 or the “non-protruding state” (corresponding to FIG. 1 (b)) located lower than the reference surface 2 by the movement amount H2 It is done.

また、触知ピン10の突出量H1は、人に知覚される程度の突出量を有しており、指からの押力に降伏しないことで、上述した突出状態を保持できるように構成されている。   Further, the protrusion amount H1 of the tactile pin 10 has a protrusion amount that is perceived by a person, and is configured to be able to maintain the above-described protrusion state by not yielding to the pressing force from the finger. There is.

触知ピン10の突出状態は、支持棒20によって保持される。支持棒20は、触知ピン10に作られた貫通孔11を貫くように配置されている。   The protruding state of the tactile pin 10 is held by the support bar 20. The support rod 20 is disposed to penetrate a through hole 11 formed in the tactile pin 10.

ここで、支持棒20は、貫通孔11の端面である上部支点11aに接することで触知ピン10の下への動きを不可能とし、触知ピン10を非突出状態に固定するように構成されている。   Here, by supporting the upper support point 11a which is the end face of the through hole 11, the support rod 20 is configured so as to make the downward movement of the tactile pin 10 impossible and fix the tactile pin 10 in a non-protruding state It is done.

或いは、支持棒20は、貫通孔11の端面である下部支点11cに接することで触知ピン10の下への動きを不可能とし、触知ピン10を突出状態に固定するように構成されている。   Alternatively, the support rod 20 is configured to make it possible to prevent the downward movement of the tactile pin 10 by contacting the lower fulcrum 11 c which is the end face of the through hole 11 and to fix the tactile pin 10 in a protruding state There is.

上述の突出量H1は、支持棒20の延長方向から触知ピン10を見たとき、上部支点11aと下部支点11cとの間の垂直方向Vの高さの差に等しく、この差を設計によって変えることで、かかる突出量H1を変化させることができる。   The protrusion amount H1 described above is equal to the difference in height in the vertical direction V between the upper fulcrum 11a and the lower fulcrum 11c when the tactile pin 10 is viewed from the extension direction of the support rod 20, and this difference is The amount of protrusion H1 can be changed by changing it.

触知ピン10を非突出状態から突出状態に変化させるためには、アクチュエータ5が必要となり、市販されている積層型を含む圧電バイモルフ型と同程度の電力を必要とするが、突出状態を維持するための電力は不要となる。   In order to change the tactile pin 10 from the non-protruding state to the projecting state, the actuator 5 is required, and the same power as the piezoelectric bimorph type including the commercially available laminated type is required, but the projecting state is maintained No power is required to

同じく突出状態から非突出状態に変化させるためには、市販されている積層型を含む圧電バイモルフ型で非突出状態から突出状態へ変化させる場合と同程度の電力を必要とするが、非突出状態を維持するための電力は不要である。   Similarly, in order to change from the projecting state to the non-projecting state, a piezoelectric bimorph type including a commercially available laminated type requires the same power as changing from the non-projecting state to the projecting state, but the non-projecting state Power is not required to maintain

例えば、本実施形態において、触知ピン10の突出量H1を0.3mmとし、触知ピン10の縦方向L及び横方向Wの長さを5mm(上から見たら正方形)としたとき、触知ピン10の突出状態において触知ピンの保持力を1N以上とすることが必要である。   For example, in the present embodiment, when the protrusion amount H1 of the tactile pin 10 is 0.3 mm and the length in the longitudinal direction L and the lateral direction W of the tactile pin 10 is 5 mm (square when viewed from the top) In the projecting state of the knowledge pin 10, the holding force of the tactile pin needs to be 1 N or more.

図2は、触知ピン10及び支持棒20に着目した図である。触知ピン10は、垂直方向Vに沿って起立している側面10Sを有している。ここで、触知ピン10は、図2に示すような直方体形状であってもよいし、円柱状等の他の形状であってもよい。   FIG. 2 is a diagram focusing on the tactile pin 10 and the support rod 20. As shown in FIG. The tactile pin 10 has a side surface 10S rising along the vertical direction V. Here, the tactile pin 10 may have a rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. 2 or may have another shape such as a cylindrical shape.

また、触知ピン10には、側面10Sを横方向Wに向かって貫通する貫通孔11が形成されている。   Moreover, the through-hole 11 which penetrates the side surface 10S toward the horizontal direction W is formed in the tactile pin 10.

ここで、貫通孔11は、図2に示すように、貫通孔11の垂直方向Vの最上部である上部支点11aから貫通孔11の垂直方向Vの最下部11bに向かって延びた後、かかる最下部11bから垂直方向Vの上側V1に向かって延びて下部支点11cに到達する形状を有している。   Here, as shown in FIG. 2, the through hole 11 extends from the upper supporting point 11 a which is the uppermost portion of the through hole 11 in the vertical direction V to the lowermost portion 11 b of the through hole 11 in the vertical direction. It extends from the lowermost portion 11b toward the upper side V1 in the vertical direction V to reach the lower fulcrum 11c.

なお、下部支点11cは、上部支点11aよりも垂直方向Vの下側V2に位置する。ここで、上部支点11aと下部支点11cとの間の垂直方向Vの高さの差分は、触知ピン10の突出量に該当する。   The lower supporting point 11c is located on the lower side V2 in the vertical direction V than the upper supporting point 11a. Here, the difference in height in the vertical direction V between the upper fulcrum 11 a and the lower fulcrum 11 c corresponds to the protrusion amount of the tactile pin 10.

例えば、貫通孔11は、上述の形状として、上部支点11aと最下部11bとを結ぶ長い直線部分と、最下部11bと下部支点11cとを結ぶ短い直線部分と、両直線部分を結ぶ滑らかな曲線部分とからなる形状を有している。   For example, the through hole 11 has the above-mentioned shape, and is a smooth curve connecting both the long straight line connecting the upper fulcrum 11a and the lowermost part 11b, the short straight line connecting the lowermost part 11b and the lower fulcrum 11c, and both straight lines It has a shape consisting of a part.

また、図1に示すように、触知ピン10は、触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1内に設けられている筐体30によって保持されるように構成されている。   Further, as shown in FIG. 1, the tactile pin 10 is configured to be held by a housing 30 provided in the tactile display pin latch mechanism 1.

また、筐体30に、支持棒20を縦方向Lに沿って移動可能とするための溝31が形成されており、支持棒20は、かかる溝31に従って、縦方向Lに沿って移動することができる。かかる溝31の縦方向Lの長さは、触知ピン10の貫通孔11の幅よりも大きい。   Further, a groove 31 for making the support rod 20 movable along the longitudinal direction L is formed in the housing 30, and the support rod 20 moves along the longitudinal direction L according to the groove 31. Can. The length in the longitudinal direction L of the groove 31 is larger than the width of the through hole 11 of the tactile pin 10.

なお、本実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1では、支持棒20そのものには、アクチュエータ5としての機能が設けられておらず、支持棒20が触知ピン10に取り付けられることにより、アクチュエータ5の駆動に追随して動作する。   In the pin latch mechanism 1 for a tactile display according to the present embodiment, the support rod 20 itself is not provided with a function as the actuator 5, and the actuator 5 is attached to the tactile pin 10 so that the actuator 5 is mounted. It follows the drive of.

図1に示すように、支持棒20は、横方向Wに沿って貫通孔11を通過するように配置されている。すなわち、支持棒20の横方向Wの長さは、貫通孔11の長さよりも長くなるように構成されている。なお、触知ピン10の支持棒20は、それぞれ独立して動くことができる。   As shown in FIG. 1, the support rods 20 are arranged to pass through the through holes 11 along the lateral direction W. That is, the length of the support rod 20 in the lateral direction W is configured to be longer than the length of the through hole 11. The support rods 20 of the tactile pins 10 can move independently of one another.

ここで、支持棒20は、図2に示すように、貫通孔11内の壁面12に精密に接触し、触知ピン10が滑らかに移動するように精密に加工されて配置されている。   Here, as shown in FIG. 2, the support rod 20 is in precise contact with the wall surface 12 in the through hole 11 and is precisely processed and disposed so that the tactile pin 10 moves smoothly.

なお、図2に示すように、最下部11bにおける垂直方向Vの上側V1の壁面12aと支持棒20とは、滑らかに線接触するように構成されている。例えば、かかる壁面12aは、垂直方向Vの下側V2に突き出た凸部の形状を有していてもよいし、垂直方向Vの下側V2に向けて凸となる滑らかな曲線形状を有していてもよい。   In addition, as shown in FIG. 2, the wall surface 12a of the upper side V1 of the orthogonal | vertical direction V in the lowest part 11b and the support rod 20 are comprised so that it may carry out line contact smoothly. For example, the wall surface 12a may have a shape of a convex portion that protrudes to the lower side V2 of the vertical direction V, or has a smooth curved shape that is convex toward the lower side V2 of the vertical direction V It may be

アクチュエータ5(50〜70)は、複数の触知ピン10の各々を垂直方向Vの上側V1方向に変位(移動力)を与えるように構成されている。   The actuators 5 (50 to 70) are configured to displace each of the plurality of tactile pins 10 in the upper direction V1 in the vertical direction V (moving force).

例えば、図3(a)に示すように、アクチュエータ50は、電磁力で動作する電磁石51と、永久磁石52とによって構成されていてもよい。具体的には、図3(a)に示すように、アクチュエータ50は、触知ピン10の底部に永久磁石52を貼り付け、かかる永久磁石52の垂直方向Vの下側V2に電磁石51を配置することによって構成されていてもよい。かかる構成によれば、電磁石51を永久磁石52と反発するように駆動することで、触知ピン10を垂直方向Vの上側V1に向けて押し上げることができる。   For example, as shown to Fig.3 (a), the actuator 50 may be comprised by the electromagnet 51 and permanent magnet 52 which operate | move with an electromagnetic force. Specifically, as shown in FIG. 3A, the actuator 50 affixes the permanent magnet 52 to the bottom of the tactile pin 10, and arranges the electromagnet 51 on the lower side V2 of the vertical direction V of the permanent magnet 52. You may be comprised by doing. According to this configuration, the tactile pin 10 can be pushed upward toward the upper side V1 in the vertical direction V by driving the electromagnet 51 so as to repel the permanent magnet 52.

或いは、図3(b)に示すように、アクチュエータ60は、触知ピン10の垂直方向Vの下側V2に、磁性の無い棒状の材料61の一部に、例えば、鉄等の軟磁性体からなる材料62を配した部材を内包又は中間部に位置するように加工し、電磁力により磁場を発生させるコイル63の中に、かかる部材を配置することによって構成されていてもよい。かかる構成によれば、コイル63に電流を流すことで、かかる軟磁性体等の材料62が、コイル63が発生する磁場に引き寄せられ、その結果、棒状の材料62が直線的に動作し、触知ピン10の底部を叩くことができる。   Alternatively, as shown in FIG. 3B, the actuator 60 may be a soft magnetic material such as iron on a part of the rod-like material 61 having no magnetism on the lower side V2 of the tactile pin 10 in the vertical direction V. The member 62 including the material 62 may be processed so as to be positioned at the inner portion or the middle portion, and the member may be disposed in the coil 63 that generates a magnetic field by an electromagnetic force. According to this configuration, by supplying a current to the coil 63, the material 62 such as the soft magnetic material is attracted to the magnetic field generated by the coil 63. As a result, the rod-like material 62 operates linearly. The bottom of the knowledge pin 10 can be struck.

或いは、図3(c)に示すように、アクチュエータ70は、高圧に保った空気や水等の流体を弁71の開け閉めによって瞬間的に放出し、かかる圧力で触知ピン10を動作させるように構成されていてもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 3C, the actuator 70 momentarily discharges fluid such as air or water kept at high pressure by opening and closing the valve 71, and operates the tactile pin 10 at such pressure. May be configured.

すなわち、アクチュエータ50〜70は、少なくとも、積層型圧電バイモルフアクチュエータ(例えば、図3(a)参照)、高圧に保った空気や水等の流体を弁71の開け閉めによって瞬間的に放出する方式(例えば、図3(c)参照)、又は、コイル63及び電磁石61/62の相互作用により瞬間的に電磁石61/62を駆動させる方式(例えば、図3(b)参照)のいずれかである。   That is, the actuators 50 to 70 instantaneously release at least a stacked piezoelectric bimorph actuator (see, for example, FIG. 3A), a fluid such as air or water kept at high pressure by opening and closing the valve 71 ( For example, either of the method shown in FIG. 3 (c) or the method of instantaneously driving the electromagnet 61/62 by the interaction between the coil 63 and the electromagnet 61/62 (see, for example, FIG. 3 (b)).

次に、図4〜図6を参照して、アクチュエータ50〜70から一方向の移動力(外力)が加えられた場合の触知ピン10の挙動について説明する。   Next, with reference to FIGS. 4 to 6, the behavior of the tactile pin 10 when a moving force (external force) in one direction is applied from the actuators 50 to 70 will be described.

図4(a)及び図5(a)において、支持棒20は、貫通孔11の下部支点11cにあり、触知ピン10は、突出状態(状態1)が維持されている。かかる突出状態において、アクチュエータ50〜70からの外力は加えられていない(すなわち、アクチュエータ50〜70において電力は消費されていない)。   In FIGS. 4A and 5A, the support rod 20 is at the lower fulcrum 11c of the through hole 11, and the tactile pin 10 is maintained in the projecting state (state 1). In such a projecting state, no external force from the actuators 50 to 70 is applied (i.e. no power is consumed in the actuators 50 to 70).

図4(b)及び図5(b)において、アクチュエータ50〜70からの外力によって、状態1から触知ピン10を垂直方向Vの上側V1に移動させると、支持棒20は、最下部11bと下部支点11cとを結ぶ短い直線部分に接触している状態では、第2方向Lに移動しないが、最下部11b周辺(すなわち、上述の曲線部分)に差し掛かると、貫通孔11の壁面12に押されて第2方向Lの右側への移動を開始する。   In FIG. 4B and FIG. 5B, when the tactile pin 10 is moved from the state 1 to the upper side V1 in the vertical direction V by the external force from the actuators 50 to 70, the support rod 20 and the lowermost portion 11b In the state of being in contact with the short linear portion connecting the lower fulcrum point 11c, the wall surface 12 of the through hole 11 is not moved in the second direction L but reaching the periphery of the lowermost portion 11b (that is, the curved portion described above). It is pushed and the movement to the right of the 2nd direction L is started.

図4(c)及び図5(c)において、支持棒20は、最下部11bに到達したときには、支持棒20の慣性力で、その直前まで押されて変位した第2方向Lの右側に向かう速度を有していることから、そのまま、最下部11bと上部支点11aとを結ぶ長い直線部分側に入り込む。   In FIG. 4C and FIG. 5C, when the support rod 20 reaches the lowermost part 11b, it is pushed to the right by the inertia force of the support rod 20 until it is moved to the right in the second direction L. Since it has a speed, it enters the long straight part side connecting the lowermost part 11b and the upper fulcrum 11a as it is.

図4(d)及び図5(d)において、突起物11が落下を始めると、支持棒20は、かかる長い直線部分と接触した状態で、貫通孔11の上部支点11aを支えて突起物11の動作を止め、非突出状態(状態2)となる。   4 (d) and 5 (d), when the protrusion 11 starts to fall, the support rod 20 supports the upper fulcrum 11a of the through hole 11 in a state of being in contact with the long straight portion, and the protrusion 11 And stop in the non-projecting state (state 2).

図6(a)において、支持棒20は、貫通孔11の上部支点11aにあり、触知ピン10は、非突出状態(状態2)が維持されている。かかる非突出状態において、アクチュエータ50〜70からの外力は加えられていない(すなわち、アクチュエータ50〜70において電力は消費されていない)。   In FIG. 6A, the support rod 20 is at the upper fulcrum 11a of the through hole 11, and the tactile pin 10 is maintained in the non-projecting state (state 2). In such a non-projecting state, no external force from the actuators 50 to 70 is applied (i.e. no power is consumed in the actuators 50 to 70).

図6(b)において、アクチュエータ50〜70からの外力によって、状態2から触知ピン10を垂直方向Vの上側V1に移動させると、支持棒20は、最下部11bと上部支点11aとを結ぶ長い直線部分に接触している状態では、第2方向Lに移動しないが、最下部11b周辺(すなわち、上述の曲線部分)に差し掛かると、貫通孔11の壁面12aに押されて第2方向Lの左側への移動を開始する。   6B, when the tactile pin 10 is moved from the state 2 to the upper side V1 in the vertical direction V by the external force from the actuators 50 to 70, the support rod 20 connects the lowermost portion 11b and the upper fulcrum 11a. In the state of being in contact with a long straight line portion, it does not move in the second direction L, but when it approaches the lowermost portion 11b (that is, the above-mentioned curved portion), it is pushed by the wall surface 12a of the through hole 11 Start moving L to the left.

図6(c)において、支持棒20は、最下部11bに到達したときには、支持棒20の慣性力で、その直前まで押されて変位した第2方向Lの左側に向かう速度を有していることから、そのまま、最下部11bと下部支点11cとを結ぶ短い直線部分側に入り込む。   In FIG. 6C, when the support rod 20 reaches the lowermost portion 11b, it has a speed toward the left side in the second direction L which is pushed and displaced immediately before by the inertia force of the support rod 20. Therefore, it directly enters the short straight portion side connecting the lowermost portion 11b and the lower fulcrum 11c.

図6(d)において、突起物11が落下を始めると、支持棒20は、かかる短い直線部分と接触した状態で、貫通孔11の下部支点11cを支えて突起物11の動作を止め、突出状態(状態1)となる。   In FIG. 6 (d), when the protrusion 11 starts to fall, the support rod 20 supports the lower fulcrum 11c of the through hole 11 to stop the movement of the protrusion 11 in contact with the short straight portion, It becomes a state (state 1).

次に、図7を参照して、本実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1において触知ピン10を動作させるアルゴリズムの概要について説明する。   Next, with reference to FIG. 7, an outline of an algorithm for operating the tactile pin 10 in the pin display latch mechanism 1 for tactile display according to the present embodiment will be described.

図7に示すように、本実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1は、ステップS101において、アクチュエータ50〜70に対して、触知ピン10に対して一方向の外力を加えるように指示する。   As shown in FIG. 7, in step S101, the pin latch mechanism 1 for a tactile display according to the present embodiment instructs the actuators 50 to 70 to apply an external force in one direction to the tactile pin 10.

ステップS102において、アクチュエータ50〜70が、触知ピン10の突出状態及び非突出状態のスイッチングを行うために、触知ピン10に対して一方向の外力を加える。   In step S102, the actuators 50 to 70 apply an external force in one direction to the tactile pin 10 in order to perform switching of the protruding state and the non-projecting state of the tactile pin 10.

ステップS103において、触知ピン10は、図4〜図6に示す動作を行うことで、突出状態及び非突出状態のスイッチングを行う。   In step S103, the tactile pin 10 performs switching of the projecting state and the non-projecting state by performing the operations shown in FIGS.

本実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1によれば、低消費電力で安定的に触知ピン10の突出状態を保持しつつ携帯可能な程度に小型軽量な二次元触覚ディスプレイ100を提供することができる。   According to the pin display latch mechanism 1 for tactile display according to the present embodiment, it is possible to provide a two-dimensional tactile display 100 which is small and lightweight so as to be portable while holding the protruding state of the tactile pin 10 stably with low power consumption. Can.

図8は、触覚ディスプレイ用ラッチ機構1を縦方向Lに10列、横方向Wに5列並べた二次元触覚ディスプレイ100の一例を示す。   FIG. 8 shows an example of a two-dimensional tactile display 100 in which ten rows of latch mechanisms 1 for tactile display are arranged in the longitudinal direction L and five rows in the lateral direction W.

また、本実施形態に係る触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構1によれば、単純に触知ピン10を一方向の外力によって動作させることができるため、外部エネルギーを使うことなく触知ピン10の突出状態(及び、非突出状態)を保持することができる。   Moreover, according to the pin latch mechanism 1 for tactile display according to the present embodiment, since the tactile pin 10 can be operated simply by the external force in one direction, the protruding state of the tactile pin 10 without using external energy ( And the non-protruding state) can be held.

(その他の実施形態)
上述のように、本発明について、上述した実施形態によって説明したが、かかる実施形態における開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。かかる開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As mentioned above, although the present invention was explained by the above-mentioned embodiment, it should not be understood that the statement and drawing which make a part of the disclosure in such an embodiment limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

1…触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構
2…基準面
10…触知ピン
10S…側面
11…貫通孔
11a…上部支点
11b…最下部
11c…下部支点
12、12a…壁面
20…支持棒
30…筐体
31…溝
5、50、60、70…アクチュエータ
100…二次元触覚ディスプレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pin latch mechanism 2 for tactile display 2 ... Reference surface 10 ... Tactile pin 10S ... Side surface 11 ... Through-hole 11a ... Upper fulcrum 11b ... Lowermost part 11c ... Lower fulcrum 12, 12a ... Wall surface 20 ... Support rod 30 ... Housing 31 ... Grooves 5, 50, 60, 70 ... Actuator 100 ... Two-dimensional tactile display

Claims (4)

基準面に触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構を縦方向及び横方向に配列した触覚ディスプレイであって、
前記触覚ディスプレイ用ピンラッチ機構は、
前記基準面の前記縦方向及び前記横方向に沿って垂直方向に突出可能な構成で配置されており、前記垂直方向に沿って起立する側面を有しており、且つ、前記側面を前記縦方向に沿って貫通する貫通孔が形成されている複数の触知ピンと、
前記複数の触知ピンの各々を前記垂直方向に動かすように構成されているアクチュエータと、を備え、
前記触知ピンは、前記表示面の前記縦方向に沿って前記貫通孔を通過するように配置されており、且つ、前記貫通孔の形状に沿って前記横方向に移動できるように当該触覚ディスプレイに取り付けられている支持棒を具備しており、
前記支持棒は、前記貫通孔内の壁面に沿って接触するように配置されており、
前記貫通孔は、前記貫通孔の前記垂直方向の最上部である上部支点から前記貫通孔の前記垂直方向の最下部に到達し、前記最下部から折り返して前記垂直方向の上側に向かって延びる下部支点に到達し、
前記下部支点は、前記上部支点よりも前記垂直方向の下側に位置する形状を有することを特徴とする触覚ディスプレイ。
A tactile display in which pin latch mechanisms for tactile display are arranged longitudinally and laterally on a reference surface,
The tactile display pin latch mechanism is
The reference surface is disposed in a configuration capable of vertically projecting along the longitudinal direction and the lateral direction of the reference surface, and has a side surface rising along the vertical direction, and the side surface is the longitudinal direction A plurality of tactile pins in which through holes are formed along the
An actuator configured to move each of the plurality of tactile pins in the vertical direction;
The tactile pin is disposed to pass through the through hole along the longitudinal direction of the display surface, and the tactile display so as to be movable in the lateral direction along the shape of the through hole. Equipped with a support bar attached to the
The support bar is disposed to contact along a wall surface in the through hole,
The through hole reaches the lowermost portion of the through hole in the vertical direction from an upper fulcrum which is the uppermost portion in the vertical direction of the through hole, and extends downward from the lower portion toward the upper side in the vertical direction. Reach the fulcrum,
The tactile display characterized in that the lower fulcrum has a shape located below the upper fulcrum in the vertical direction.
前記貫通孔の前記最下部における前記垂直方向の上側の前記壁面と前記支持棒は、滑らかに線接触するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の触覚ディスプレイ。   The tactile display according to claim 1, wherein the vertical upper wall surface of the lowermost part of the through hole and the support bar are in smooth line contact. 前記触知ピンの前記貫通孔の形状は、滑らかな凹型形状を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の触覚ディスプレイ。   The tactile display according to claim 1, wherein a shape of the through hole of the tactile pin has a smooth concave shape. 前記アクチュエータは、少なくとも、積層型圧電バイモルフアクチュエータ、高圧に保った空気や水等の流体を弁の開け閉めによって瞬間的に放出する方式、又は、コイル及び電磁石の相互作用により瞬間的に電磁石を駆動させる方式のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の触覚ディスプレイ。   The actuator is at least a stacked piezoelectric bimorph actuator, a system for instantaneously releasing fluid such as air or water kept at high pressure by opening and closing a valve, or momentarily drives an electromagnet by interaction of a coil and an electromagnet. The tactile display according to any one of claims 1 to 3, wherein the tactile display is any one of the following methods.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023157287A1 (en) * 2022-02-21 2023-08-24 日本電信電話株式会社 Pin display device and pin display system

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