障害者・高齢者の注視入力インターフェースのための小型軽量レーザスキャナ

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本研究は、高齢者や障害者の日常生活を支援するマニプレータへの有効な指示手段となる注視入力インターフェースとして、眼球方向に合わせてレーザスキャナを駆動し正確な注視点位置にレーザスポットを照射する装置の実現を目標とし、このような注視入力インターフェースに必要となる、頭部に違和感無く搭載できる小型軽量のレーザスキャナの開発を目的としている.そこで、マイクロアクチュエータを利用した小型軽量のレーザスキャナ機構に関して研究した.具体的には、レーザダイオードの前でコリメートレンズを上下左右に平行移動させる機構によりレーザ照射方向を変えることとした.赤色レーザポインタのダイオード及びレンズを用いた予備実験から、レーザスポットの形状の歪みが少ないままでレンズを平行移動可能な範囲としてアクチュエータの要求ストロークを±5mmとした.要求条件を満たすアクチュエータとして可動コイルを採用した.これはバネによる弾性力と永久磁石との磁力の釣り合いによりコイルに流す電流に応じて位置が決まるもので、小型軽量で高速動作可能なアクチュエータである.製作したスキャナでは上下・左右方向の各々に2組のコイルと磁石を用い、レンズがどの向きに動いても斥力と引力の両方で制御される構造とした.必要とされる弾性力は極めて小さなものであるため板バネを用いた。製作したスキャナのレーザスポット駆動範囲を測定した.コイルに流す電流を徐々に増大させ、レンズから300mmの平面上で最大に変位した時のスポット位置を測定した.測定結果はコイルに25V、0.7Aの電流を流した時に最大変位40mmであり、これはスポット照射方向の変位7.6度に相当する.従って人間の視野中心付近での視点の変位に十分対応するものであることが示された.今後の課題としてコイルによる発熱の対策、及び位置決め精度を向上させるためのフィードバック方法が挙げられた.