JP6669369B1

JP6669369B1 - 表示装置及び表示方法

Info

Publication number: JP6669369B1
Application number: JP2018238915A
Authority: JP
Inventors: 貴継門田
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: JP2020101637A; WO2020129395A1

Abstract

【課題】視覚障害者へ形状と色相とを伝達する。【解決手段】表示装置１において、移動自在に設けられた触知ピンＰは、平面上にＮ本（図示例では、１６本）設けられ、さらに、Ｎ本より少数のＭ本（図示例では４本）ずつのグループ（群）Ｇに分割して配置されている。前記触知ピンＰは、表示対象の形状に対応して、群Ｇ１〜Ｇ４毎に高さを調整することにより、表示対象を触覚で認識可能に表示する。各群Ｇに属する触知ピンＰ１〜Ｐ４の高さの相違によって、表示対象の色を表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置及び表示方法に関する。

視覚障害者へ画像イメージを伝達する手段として、表示すべき形状に応じて多数のピンの凹凸を調整することができるタブレットを用い、視覚障害者に触覚を介して形状の情報を伝達することが考えられる。また視覚障害者のうち、色の概念を理解している場合が多い中途失明者には、形状を把握するだけでなく、色調も把握したいという需要がある。このような背景に関連する技術として、特許文献１がある。この特許文献１に記載された装置は、二次元平面上に配置された多数の触知ピンの出入りにより形状を表現するとともに、色相に対応した振動数で触知ピンを振動させる方式を採用している。

特開２０１４−１４６１９４号公報実用新案登録第３１９８８６６号公報特開２００５−２２９１８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された触覚表示技術は、振動により色相を表示する方式であって、色相に対応して振動数の微妙な相違を判別する必要があるから、的確に振動数を認識して色相に対応付けるに足る触覚を得るには、利用者が必要な触覚を習得するために、長期間にわたる訓練が求められるという課題がある。

また特許文献２には、色相環に対応する凸点をタグに形成し、このタグを衣服や日用品等に取り付ける技術が開示されているが、対象となる所定形状の物品に色相の情報のみを追加して表現するに過ぎず、様々な画像イメージ（形状）に関連付けて色相を表現することができるものではない。

また特許文献３には、色相に対応する高低差を持つ立体画像を形成する技術が開示されているが、画像イメージ（形状）を色相とともに触覚として表現する具体的な構成を開示するものではない。

この発明は、視覚に障害を持つ使用者に対し、色相を表示することができる表示装置および表示方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第1態様にかかる表示装置は、それぞれ第１の位置と、この第１の位置とは異なる第２の位置との間で移動可能に構成されたＮ本の触知ピンを有し、前記Ｎ本の触知ピンは、前記Ｎ本より少数のＭ本を一の群として複数群に分割され、各群に含まれるＭ本の触知ピンは、それぞれ、表示対象となる色相に対応する組み合わせで、前記第１の位置または第２の位置に配置されたことを特徴とする。

本発明の第２態様にかかる表示装置は、上記第１の態様にかかる表示装置と、表示対象の形状と色相とに対応する相対位置に前記触知ピンを移動させる制御装置とを有することを特徴とする。

本発明の第３態様にかかる表示方法は、Ｎ本の触知ピンをＮ本より少数のＭ本ずつの群に分類する工程と、表示すべき形状に対応して、前記触知ピンを群毎に異なる高さに移動させる工程と、表示すべき色相に応じて、各群の前記触知ピンを群内で異なる高さに移動させる工程とを有することを特徴とする。

本発明は、視覚に障害のある使用者に色を伝えることができる。

本発明の第１態様にかかる表示装置の最小構成を示す図である。本発明の第２態様にかかる表示装置の最小構成を示す図である。本発明の第１実施形態の触知ピンの配置を示す平面図である。図３の触知ピンの詳細を示す縦断面図である。第１実施形態に使用される色環の配置例の説明図である。第１実施形態の触知ピンの配置例を示す平面図である。第１実施形態により表示例の説明図である。図７の表示例の表示対象の実際の色彩の説明図である。第１実施形態の全体構成のブロック図である。第１実施形態の動作を示すフローチャートである。ピン配置の変形例を示す平面図である。

本発明の第１態様の表示装置の触知ピン部分の最小構成例について、図１を参照して説明する。
表示装置１において、符号Ｐは図１の紙面と交差する方向に移動自在に設けられた触知ピンである。この触知ピンＰは、平面上にＮ本（図示例では、１６本）設けられ、さらに、Ｎ本より少数のＭ本（図示例では４本）ずつのグループ（群）Ｇに分割して配置されている。便宜上、一の群Ｇに含まれる複数の触知ピンＰをＰ１〜Ｐ４の符号により区別する。また、各群ＧをＧ１〜Ｇ４の符号により区別する。

前記触知ピンＰは、表示対象の形状に対応して、群Ｇ１〜Ｇ４毎に相対的な高さ（図１の紙面と交差する方向への高さ）を調整することにより、表示対象を触覚で認識可能に表示する。また各群Ｇに属する触知ピンＰ１〜Ｐ４の高さの相違によって、表示対象の色を表示する。例えば、Ｐ１〜Ｐ３の高さによって、Ｐ１〜Ｐ３に対応する三原色（赤、黄、青）のレベルの比率を表示し、また、触知ピンＰ４の高さによって、明度のレベルを表示する。すなわち形状を表示するＸＹ座標の一の点に対応して一の群Ｇが他の群Ｇに対して形状に対応して相対的に所定の凹凸となるよう高さが調整され、一の群Ｇに包含される複数の触知ピンＰ１〜Ｐ４が色に対応して相対的に所定の凹凸となるよう高さが調整される。なお、一の群Ｇ内の触知ピンＰ１〜Ｐ４の高さによる色相の表示は、群Ｇ１〜Ｇ４全体の形状表示の分解能とは異なる分解能に設定すること、あるいは、群Ｇ１〜Ｇ４の相対的な高さ調整による形状表示から時間差をおいて、各群Ｇ内の触知ピンＰ１〜Ｐ４の相対的な高さ調整による色の表示を行うことなど、形状の表現と色相の表現との区別をつけ易くするよう配慮することが望ましい。

なお、触知ピンＰの配置は、図１の例では、Ｍ本を一群として、一の群Ｇ１に属する触知ピンＰを互いに物理的に近接して配置し、他の群Ｇ２に属する触知ピンＰも同様に互いに物理的に近接して配置するとともに、一の群Ｇ１に属する触知ピンＰと他の群Ｇ２に属する触知ピンＰとを互いに離す配置とした。しかしながら、触知ピンＰの配置と群Ｇの配置とは、図１の配置に限られるものではない。例えば、物理的に一様な行列状に配置された多数の触知ピンＰを便宜上複数の群Ｇ毎に分割して、群Ｇ毎に、当該群Ｇに含まれるＭ本の触知ピンＰの高さを調整しても良い。また、群Ｇに対応する一段目の触知ピン（例えば、図１に鎖線の円で示す群Ｇの輪郭に対応する形状）から、さらに二段目の触知ピンを移動可能な構成として、図１に図示された前記触知ピンＰを設け、一段目の群Ｇの単位での相対位置によって形状を表現し、二段目の触知ピン単位での相対位置によって色相を表現しても良い。

本発明の第２態様の触知ピンとその制御装置とを有する表示装置の最小構成例について、図２を参照して説明する。なお図１と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
符号２は、制御装置であって、この制御装置２は、表示すべき形状、色相のデータを前記触知ピンＰの移動量（図２の紙面と交差する方向への高さ）に変換し、この移動量の信号によって、例えばリニアアクチュエータ等の駆動装置（図示略）の駆動量を制御することにより、群Ｇ１〜Ｇ４の単位で移動量を制御し、また、各群Ｇを構成する触知ピンＰ１〜Ｐ４の単位での移動量を制御するよう構成されている。

第３態様の表示方法を図２を参照して説明する。
すなわち、Ｎ本の触知ピンＰをＮ本より少数のＭ本ずつの群Ｇ１〜Ｇ４に分類し、前記触知ピンＰを表示すべき形状に対応して、群Ｇ毎に異なる高さに移動させ、表示すべき色相に応じて、各群Ｇの前記触知ピンＰ１〜Ｐ４を群内で異なる高さに移動させることにより、Ｎ本の触知ピンＰが全体として形状と色相とに対応する凹凸で配置される。したがって、触知ピンＰを触った使用者が形状と色相を認識することができる。

図３〜図１０を参照して本発明の第１実施形態を説明する。なお図１、図２と共通の構成要素には同一符号を付し、説明を簡略化する。
図３は表示装置１を構成するＮ本のピンＰの群（グループ）Ｇの配置を示す。この表示装置１は、複数（例えばＮより少ないＭ本）の触知ピンにより構成された群Ｇを二次元平面上で行列状に配置した構成となっている。なお図３には、便宜上、群Ｇのみを図示したが、各群Ｇは、後述する図６に示すように、所定の配置とされた複数の触知ピンＰを備えている。
表示装置１を構成する基板１０には、図４に示すように、触知ピンＰが埋め込まれており、各触知ピンＰは、基体１１とこの基体１１に対して軸方向（図４における上下方向であって、表示装置１を含む平面と直交する方向）に出入り可能に構成されたピン本体１２とを有する。ピン本体１２は、例えば、前記基体１１に内蔵された、磁気的、あるいは機械的に動作するリニアアクチュエータによって移動する。またピン本体１２は、表示すべき形状、色相に応じて、凹凸いずれかの２位置、あるいは、最凸部と最凹部との間の任意の位置へ移動することできるよう構成されている。

一の群に含まれる触知ピンＰは、例えば、図５に示す色環に対応して配置されることにより、当該位置に対応する色相を表している。すなわち、環状に並べられた赤、赤橙、橙、黄橙、黄、黄緑、緑、青緑、青、青紫、紫、赤紫の各位置に対応して、より具体的には、色毎に、３０度ずつ周方向に間隔をおいて、図６に示すように１２個所に配置されている。

図６は、一の群Ｇに含まれる触知ピンＰ１〜Ｐ１４を平面視した（移動方向と直交方向から見た）配置図である。
ここで、Ｐ１は赤、Ｐ２は赤橙、Ｐ３は橙、Ｐ４は黄橙、Ｐ５は黄、Ｐ６は黄緑、Ｐ７は緑、Ｐ８は青緑、Ｐ９は青、Ｐ１０は青紫、Ｐ１１は紫、Ｐ１２は赤紫にそれぞれ対応し、全体として環状に配置されている。また触知ピンＰ１〜Ｐ１２がなす環の内側には、径方向に沿って触知ピンＰ１３、Ｐ１４が配置されている。これら触知ピンＰ１３、１４は、相対的な凹凸によって、表示すべき明度を表すよう相対位置が調整される。なお二つの触知ピンＰ１３、Ｐ１４に代えて、単一の触知ピンＰの突出高さにより、例えば突出高さが大きいほど明度が高いといった規則に基づいて、明度を表示しても良い。

図９は、触知ピンＰの移動を制御する制御部の構成を示すものである。符号１は表示装置を示し、この表示装置１は、多数の触知ピンＰを前述の図３〜６に示すように所定の配列で配置して構成された、触覚ディスプレイ１３を有する。触覚ディスプレイ１３内の触知ピンＰは、触知ピン制御部１４によって個々に駆動制御される構成となっている。前記触知ピン制御部１４は、制御部１５が有するＣＰＵ（Central Processing Unit）により、ＲＯＭ（Read Only Memory）１６、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）１７に記憶されたデータに従って制御されて、蝕知ピンＰを所定の位置（突出高さ）に制御する。

上記制御部１５の制御動作を図９のフローチャートにしたがって説明する。
ステップＳＰ１
電源を投入することにより、表示装置１が動作を開始する。
ステップＳＰ２
制御部１５がＲＯＭ１６に格納されたカラー画像データ（表示対象についての三次元形状データと、色データ）を取り出す。
ステップＳＰ３
制御部１５が、ＲＯＭ１６から読み出したカラー画像データを展開してＳＤＲＡＭ１７に記憶させる。
ステップＳＰ４
制御部１５が、カラー画像データから、三次元形状についての触知ピンＰの凹凸（突出高さ）量、および、色（色相、および明度）についての触知ピンＰの凹凸（突出高さ）量を含む指示データを生成する。この指示データは、例えば、触知ピンＰのピン本体１２に内蔵されたリニアアクチュエータの作動量、換言すれば、該リニアアクチュエータを所定量だけ作動させる命令となる電気信号である。ここで制御部１５は、例えば、触知ピンＰの群（グループ）Ｇ毎に制御することによって表示対象の三次元形状を表示し、一の群Ｇに属する触知ピンＰの相対的な位置を制御することによって色相、明度を表示する。

ステップＳＰ５
制御部１５が、触知ピン制御部１４に対して触知ピンＰの駆動量について指示データを供給する。例えば、図８に示すような信号機の赤（Ｒ）、黄（Ｙ）、青（Ｂ）（便宜上、各々の色を異なるハッチングで図示する）は、図７に示すような、グレースケール（便宜上、赤に対応する明度をＲ’、黄に対応する明度をＹ’、青に対応する明度をＢ’で図示する）に変換し、各グレースケールに対応する触知ピンＰの突出量に変換し、これを指示データとして出力する。
ステップＳＰ６
触知ピン制御部１４が指示データに従って触覚ディスプレイ１３上の該当する触知ピンＰを突出させることにより、触知ピンＰが所定の形状、色彩、明度を凹凸としてとして表示する。

ＳＰ６終了後、所定時間にわたって触知ピンＰの突出量を維持した後、ＳＰ２に戻って次に表示すべき画像の読み込みを繰り返す。すなわちＳＰ２〜ＳＰ６を連続的に実行することにより、動画に相当する形状、色相、明度の変化を表示することができる。またＳＰ６により触知ピンＰを所定の高さとした後、ＳＰ２へ戻らずに、所定時間にわたって待機することにより、静止画に相当する表示を行うことができる。なお所定時間経過しても新たなデータが供給されない場合には、最後に供給された表示状態で停止するか、全部の触知ピンＰを同じ高さに戻す。

なお、上記第１実施形態では、触知ピンＰ１〜Ｐ１２を色環に対応する配置としたが、３つの触知ピンＰを三原色に対応する配置として、その凹凸の程度により各原色のレベルを表現しても良い。また、触知ピンＰの突出高さに差を設けることにより、例えば、１６階調の濃淡を表現しても良い。さらに、より多くの触知ピンＰを用いることにより高分解能化し、例えば、３６種の細かい色相を表現しても良い。

図１１は、表示装置のピン配置の変形例を示すものである。
この表示装置１Ａは、直交座標上にＮ本のピンＰ、Ｐ’を行列状に配置したものであり、色を表示しない場合は、通常のタブレットとして、全てのピンＰを用いて形状を表現する。また、色を表示する場合には、図中斜線を施した１３本のピンＰ’を一群のピンと見做し、１３本のピンＰ’を有する複数の群Ｇが直交座標上に行列状に配置されたと仮想して、前記第１実施形態における一の群Ｇと同様、一の群Ｇと他の群Ｇとの凹凸によって形状を表現するとともに、各群Ｇを構成するピンＰ’の凹凸によって色相を表現することができる。

すなわち、変形例のように、ＸＹ平面の直交座標上の行列状にピンＰが配置された汎用の表示装置を用いて、色相を表現することができる。また図１１の装置では、形状のみを表示する場合には、全部（Ｎ本）の触知ピンＰの全部を使って高分解能で表示することができ、また、形状と色相を表示する場合には、Ｎ／Ｍ群Ｇの触知ピンＰの凹凸によって形状を表示するとともに、各群Ｇを構成するＭ本のピンＰ’によって色相、明度を表現することができる。
なお触知ピンの数、具体的な配置は、実施形態、変形例に限定されるものではない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、形状と色彩とを使用者の触覚により表現する装置、方法に関する。

１、１Ａ表示装置
２制御装置
１０基板
１１基体
１２ピン本体
１３触覚ディスプレイ
１４触知ピン制御部
１５制御部（ＣＰＵ）
１６ＲＯＭ
１７ＳＤＲＡＭ
Ｐ、Ｐ’、Ｐ１〜Ｐ１４触知ピン
Ｇ、Ｇ１〜Ｇ４群（グループ）

Claims

それぞれ第１の位置と、この第１の位置とは異なる第２の位置との間で移動可能に構成されたＮ本の触知ピンと、
これらの触知ピンを移動させる制御装置とを有し、
前記Ｎ本の触知ピンは、前記Ｎ本より少数のＭ本を一の群として複数群に分割され、
各群に含まれるＭ本の触知ピンは、それぞれ、表示対象となる色相に対応する組み合わせで、前記第１の位置または第２の位置に配置され、
前記複数群の触知ピンのうち、一の群の触知ピンと他の群の触知ピンとの相対位置が、表示対象の形状に対応して異なり、
各群に含まれるＭ本の触知ピンの相対位置が、表示対象の色相に対応して異なり、
前記制御装置は、
表示対象の形状と色相とに対応する相対位置に前記触知ピンを移動させるものであって、
前記表示対象の形状を表示するための前記触知ピンの高さ調整と、前記色相を表示するための前記触知ピンの高さ調整とを所定の時間差をおいて行う、
表示装置。
前記Ｍ本の触知ピンを有する複数の群は、行列状に配置された、
請求項１に記載の表示装置。
前記触知ピンは、前記複数の群がなす行列を含む平面と交差する方向に移動可能に構成された、
請求項２に記載の表示装置。
前記Ｍ本の触知ピンを有する各群において、触知ピンが色環に対応して配置された、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
前記Ｍ本の触知ピンを有する各群において、触知ピンが３原色に対応して配置された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
表示対象の明度を表示する触知ピンをさらに有する、
請求項４または５のいずれか１項に記載の表示装置。
前記触知ピンの数Ｎは、各群の触知ピンの数Ｍの２以上の整数倍である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
Ｎ本の触知ピンをＮ本より少数のＭ本ずつの群に分類する工程と、
表示すべき形状に対応して、前記触知ピンを群毎に異なる高さに移動させる工程と、
表示すべき色相に応じて、各群の前記触知ピンを群内で異なる高さに移動させる工程と、
を有し、
前記触知ピンの群毎の高さ調整と、群内における高さ調整とを所定の時間差をおいて行う、
表示方法。