DE102007046283A1

DE102007046283A1 - A blind assist device and method for assisting a blind person

Info

Publication number: DE102007046283A1
Application number: DE102007046283A
Authority: DE
Inventors: Günter Dr. Doemens; Dirk David Dr. Goldbeck; Peter Dr. Mengel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-02
Also published as: WO2009043692A1; EP2190397A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren bzw. auf eine Blindenassistenzvorrichtung zum Bestimmen einer Entfernung (d) zu zumindest einem Objekt (2) mit einem tragbaren Gestell (1), zumindest einer Lichtquelle (4) zum Aussenden von Licht (os) und zumindest einem Lichtempfänger (5) zum Empfangen von reflektiertem Licht (or), das von dem zumindest einen Objekt (2) reflektiert wurde, und zumindest einer Steuereinrichtung (7) zum Bestimmen einer Lichtlaufzeit-Entfernung (do) aus einer Laufzeit des ausgesendeten und reflektierten Lichts (os, or). Zusätzlich ist zumindest eine akustische Sende- und/oder Empfangseinrichtung (6) am Gestell (1) angeordnet zum Aussenden eines Schallsignals (s) und zum Empfangen eines reflektierten Schallsignals (sr) von dem zumindest einen Objekt (2, 3), wobei die zumindest eine Steuereinrichtung (7) eingerichtet und/oder progammiert ist zum Bestimmen einer Schalllaufzeit-Entfernung (ds) aus einer Laufzeit des ausgesendeten und reflektierten Schallsignals (s, sr) und der Entfernung (d) zu dem zumindest einen Objekt (2, 3) mittels sowohl der Lichtlaufzeit-Entfernung (do) als auch der Schalllaufzeit-Entfernung (ds).The The invention relates to a method and a blind assistance device for determining a distance (d) to at least one object (2) with a portable frame (1), at least one light source (4) for emitting light (os) and at least one light receiver (5) for receiving reflected light (or) from the at least an object (2) has been reflected, and at least one control device (7) for determining a runtime light removal (do) from a runtime the emitted and reflected light (os, or). additionally is at least one acoustic transmitting and / or receiving device (6) arranged on the frame (1) for emitting a sound signal (s) and for receiving a reflected sound signal (sr) from the at least one object (2, 3), wherein the at least one control device (7) is set up and / or programmed to determine a sound travel time distance (ds) from a running time of the emitted and reflected sound signal (s, sr) and the distance (d) to the at least one object (2, 3) by means of both the time of light removal (do) and the Sound propagation time distance (ds).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Blindenassistenzvorrichtung mit den oberbegrifflichen Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. auf ein Verfahren zum Assistieren eines Blinden mit den oberbegrifflichen Merkmalen gemäß Patentanspruch 6.The The invention relates to a blind assist device the above-conceptual features according to claim 1 or to a method for assisting a blind person with the above-mentioned Features according to claim 6.

Zum Bereitstellen einer Blindenassistenzvorrichtung zum Bestimmen einer Entfernung zu zumindest einem Objekt gibt es Ansätze, mittels Ultraschall-Entfernungsmesstechnik Blinden Entfernungsinformationen über verschiedene Signalisierungsarten, z. B. akustische Signalisierung oder haptische, das heißt tastende Signalisierung, zur Orientierungshilfe zur Verfügung zu stellen. Nachteilig ist dabei, dass bereits bei einigen Metern Entfernung eine laterale Auflösung zu gering wird. Außerdem müssen Entfernungsprofile sequenziell Punkt für Punkt durch Bewegung des Ultraschallsensors erfasst werden, was ebenfalls nachteilhaft ist.To the Providing a blind assist device for determining a Distance to at least one object, there are approaches by means of Ultrasonic Distance Measurement Blind information about different types of signaling, eg. B. acoustic signaling or haptic, that is groping signaling, to To provide guidance. adversely is that even at a few meters distance a lateral Resolution becomes too low. In addition, must Distance profiles sequentially point by point through motion of the ultrasonic sensor are detected, which is also disadvantageous is.

Wesentliche Fortschritte bringt demgegenüber eine parallele Lichtlaufzeitmessung, bei der in einer größeren Zahl von Richtungen nahezu gleichzeitig Entfernungswerte erfasst werden können, wie dies aus WO 2006/074993 A2 bekannt ist. An einem tragbaren Gestell in Art einer Stirnlampe ist eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht und zumindest eine Lichtempfängeranordnung zum Empfangen von reflektiertem Licht, das von dem zumindest einen Objekt reflektiert wurde, angeordnet. Mittels einer Steuereinrichtung wird eine Lichtlaufzeit-Entfernung aus einer Laufzeit des ausgesendeten und vom Objekt reflektierten Licht bestimmt. Entsprechend bestimmte Entfernungen werden an ein greifbares Element mit einer Vielzahl von bewegbaren Stiften übertragen. Mittels der Stifte wird ein durch die Steuereinrichtung mittels der Lichtmessungen bestimmtes Abbild des Raums vor der das Gestell tragenden Person dreidimensional abgebildet. Ein Blinder bekommt also ohne Bewegung des Sensors ein vollständiges Profil, das zusätzlich noch eine wesentlich bessere laterale Auflösung im Vergleich zu Ultraschall-Messverfahren aufweist. Jedoch weist auch die rein optische Entfernungsmesstechnik Nachteile auf. Dadurch, dass mittels optischer Verfahren Glasflächen in der Regel nicht als Objekt bzw. Hindernis erkannt werden, können beispielsweise Glastüren oder Schaufenster für den Blinden nicht erkennbar sein, so dass es zu Kollisionen kommt. Auch in Vitrinen hinter Glas eingeschlossene Gegenstände erscheinen einem Blinden direkt zugreifbar, obwohl eine Scheibe vor den Gegenständen angeordnet ist.Significant progress, in contrast, brings a parallel light transit time measurement, in which distance values can be detected almost simultaneously in a larger number of directions, as can be seen from WO 2006/074993 A2 is known. A light source for emitting light and at least one light receiver arrangement for receiving reflected light which has been reflected by the at least one object are arranged on a portable frame in the manner of a headlamp. By means of a control device, a light transit time distance is determined from a transit time of the emitted light reflected by the object. Correspondingly determined distances are transmitted to a tangible element with a plurality of movable pins. By means of the pins, an image of the space, which is determined by the control device by means of the light measurements, is imaged three-dimensionally in front of the person carrying the frame. A blind person thus gets a complete profile without movement of the sensor, which additionally has a much better lateral resolution compared to ultrasound measuring methods. However, the purely optical distance measurement has disadvantages. Due to the fact that glass surfaces are generally not recognized as an object or obstacle by means of optical methods, glass doors or shop windows, for example, can not be seen by the blind person, so that collisions occur. Also objects enclosed in glass cases behind glass appear directly accessible to a blind person, although a pane is arranged in front of the objects.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Blindenassistenzvorrichtung bereitzustellen, welche ein verbessertes räumliches Abbild für einen Blinden bereitstellt.The The object of the invention is a blind assist device to provide an improved spatial image for a blind person.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Blindenassistenzvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zum Assistieren eines Blinden mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.These Task is solved by a blind assistant device with the features according to claim 1 or by a method for assisting a blind person with the features according to claim 6. Advantageous embodiments are the subject of dependent claims.

Ausgegangen wird von einer Blindenassistenzvorrichtung zum Bestimmen einer Entfernung zu zumindest einem Objekt mit einem tragbaren Gestell, mit zumindest einer Lichtquelle am Gestell zum Aussenden von Licht und zumindest einem Lichtempfänger zum Empfangen von reflektiertem Licht, das von dem zumindest einen Objekt reflektiert wurde, und mit zumindest einer Steuereinrichtung in dem Gestell oder einer davon getrennten Einrichtung zum Bestimmen einer Lichtlaufzeit-Entfernung aus einer Laufzeit des ausgesendeten und reflektierten Lichts. Bevorzugt wird demgemäß, wenn diese zusätzlich zumindest eine akustische Sende- und/oder Empfangseinrichtung am Gestell zum Aussenden eines Schallsignals und zum Empfangen eines reflektierten Schallsignals von dem zumindest einen Objekt aufweist, wobei die zumindest eine Steuerein richtung eingerichtet und/oder programmiert ist zum Bestimmen einer Schalllaufzeit-Entfernung aus einer Laufzeit des ausgesendeten und reflektierten Schallsignals und wobei die zumindest eine Steuereinrichtung eingerichtet und/oder programmiert ist, die Entfernung zu dem zumindest einen Objekt sowohl mittels der Lichtlaufzeit-Entfernung als auch mittels der Schalllaufzeit-Entfernung zu bestimmen. Dies ermöglicht nicht nur das Bestimmen und Anzeigen von Objekten, welche optisch erfassbar sind, sondern auch von Objekten, welche optisch zumindest teilweise oder ganz durchsichtig sind. So können z. B. Glasscheiben, welche sogar von nicht sehbehinderten Menschen übersehen werden können, sicher erfasst werden.Went out is provided by a blind assist device for determining a distance to at least one object with a portable frame, with at least a light source on the frame for emitting light and at least a light receiver for receiving reflected light, that has been reflected by the at least one object, and with at least a control device in the frame or one of them separated Device for determining a time-of-flight distance from a runtime of the emitted and reflected light. Accordingly, it is preferred if they additionally have at least one acoustic transmission and / or receiving device on the frame for emitting a sound signal and for receiving a reflected sound signal from the at least one having an object, wherein the at least one Steuerein device set and / or programmed to determine a sound travel time distance from a transit time of the emitted and reflected sound signal and wherein the at least one control device is set up and / or is programmed, the distance to the at least one object both by means of the light-time-distance as well as by the sound-time-distance to determine. This not only allows for determining and Viewing objects that are optically detectable, but also objects that are optically at least partially or completely transparent are. So z. As glass, which even of not visually impaired people can be overlooked, be detected safely.

Die zumindest eine Steuereinrichtung ist bevorzugt eingerichtet und/oder programmiert, die Entfernung zu dem zumindest einen Objekt als die kleinste Entfernung von der Lichtlaufzeit-Entfernung und von der Schalllaufzeit-Entfernung zu bestimmen, wenn diese voneinander abweichen. Auf diese Art und Weise wird das erste mehrerer in Blickrichtung hintereinander liegender Objekte bestimmt und kann so angezeigt bzw. insbesondere akustisch und/oder haptisch signalisiert werden. Im Fall nur eines Signals wird in jedem Fall dieses zur Entfernungsbestimmung verwendet.The at least one control device is preferably set up and / or programmed the distance to the at least one object as the smallest Distance from the light-time-distance and the sound-time-distance to determine if they differ. In this way and Way becomes the first several in line behind one another Objects determined and can be displayed or in particular acoustically and / or haptically signaled. In case of only one signal In any case, this will be used for distance determination.

Die zumindest eine Steuereinrichtung ist bevorzugt eingerichtet und/oder programmiert, die Entfernung zu dem zumindest einen Objekt als die Schalllaufzeit-Entfernung zu bestimmen, falls diese kleiner als die Lichtlaufzeit-Entfernung ist. In diesem Fall ist von z. B. einer Glasscheibe als einem ersten Objekt vor einem dahinter liegenden Objekt auszugehen.The at least one control device is preferably set up and / or programmed to determine the distance to the at least one object as the sound travel time distance, if this is smaller than the light travel time distance. In this case, z. As a glass pane as a first object in front of an underlying object hen.

Die zumindest eine Steuereinrichtung ist bevorzugt eingerichtet und/oder programmiert, im Fall eines für das Licht zumindest teilweise durchlässigen ersten Objekts und eines dahinter gelegenen weiteren Objekts die Entfernungen sowohl des ersten Objekts als die Schalllaufzeit-Entfernung als auch des dahinter gelegenen Objekts als die Lichtlaufzeit-Entfernung zu bestimmen. Dies ermöglicht die Signalisierung zweier oder mehr Objekte, von denen zumindest das erste Objekt zumindest teilweise durchsichtig ist. Dies entspricht aus Sicht eines Sehenden einem Blick durch eine Glastür oder ein Fenster z. B. einer Vitrine in einen hinter dem Glas liegenden Bereich mit weiteren Objekten oder Gegenständen.The at least one control device is preferably set up and / or programmed, in the case of one for the light at least partially permeable first object and one behind it another object, the distances of both the first object and the sound propagation time distance as well as the object behind it to be determined as the light transit time distance. this makes possible the signaling of two or more objects, of which at least the first object is at least partially transparent. This matches with from the point of view of a sighted person a view through a glass door or a window z. B. a showcase in a behind the glass Area with other objects or objects.

Bevorzugt ist mit am Gestell einer Vielzahl an Lichtquellen oder einer Licht aufsplittenden Optik und einer Vielzahl an Lichtempfängern angeordnet, wobei die zumindest eine Steuereinrichtung eingerichtet und/oder programmiert ist, die Entfernung richtungsabhängig zu bestimmen und im Fall gleicher oder innerhalb eines Differenzwertbereichs gleicher Werte der Schalllaufzeit-Entfernung und der Lichtlaufzeit-Entfernung die Lichtlaufzeit-Entfernung als die Entfernung zu verwenden. So kann ein größerer Raum dreidimensional erfasst werden. Außerdem werden bei etwa gleichen Entfernungen der beiden Systeme die Werte der optischen Messung bevorzugt, da diese eine gemäß erster Betrachtungen eine bessere laterale Auflösung bieten und genauer sind.Prefers is with on the rack a variety of light sources or a light split optics and a variety of light receivers arranged, wherein the at least one control device set up and / or is programmed to determine the distance depending on the direction and in case of equal or within a difference value range same values of the sound propagation time distance and the light time-distance Use the light time-distance as the distance. So a larger space can be captured three-dimensionally become. Also, be at about the same distances the two systems preferred the values of the optical measurement, since this one according to first considerations a better one provide lateral resolution and are more accurate.

Bevorzugt wird dem entsprechend ein Verfahren zum Assistieren eines Blinden, bei dem eine Entfernung zu zumindest einem Objekt bestimmt wird mittels einer Lichtlaufzeit-Entfernung, die aus einer Laufzeit eines ausgesendeten und reflektierten Lichts ermittelt wird, wobei zusätzlich eine Schalllaufzeit-Entfernung aus einer Laufzeit eines ausgesendeten und reflektierten Schallsignals bestimmt wird und die Entfernung zu dem zumindest einen Objekt sowohl mittels der Lichtlaufzeit-Entfernung als auch mittels der Schalllaufzeit-Entfernung bestimmt wird. Die Entfernung zu dem zumindest einen Objekt wird bevorzugt als die kleinste Entfernung von der Lichtlaufzeit-Entfernung und von der Schalllaufzeit-Entfernung bestimmt, sofern diese voneinander verschieden sind.Prefers Accordingly, a method for assisting a blind person, in which a distance to at least one object is determined by means of a light transit time distance consisting of a transit time of emitted and reflected light is determined, in addition a sound propagation time distance from a transit time of an emitted and reflected sound signal is determined and the distance to the at least one object both by means of the time-of-flight distance as well as by means of the sound travel time distance is determined. The Distance to the at least one object is preferred as the smallest distance from the light runtime distance and from the Sound propagation distance determined, if different from each other are.

Dabei kann optional ein Schwellenwert für ähnliche Entfernungen der Lichtlaufzeit-Entfernung und der Schalllaufzeit- Entfernung festgelegt werden, wobei im Fall beider Werte innerhalb des Schwellenwertes die optischen Werte bevorzugt als die zur Entfernungsbestimmung relevanten Werte angesetzt werden.there Optionally, a threshold for similar distances the light runtime distance and the sound runtime distance where, in the case of both values, within the threshold the optical values are preferred as those for distance determination relevant values.

Die Entfernung wird zu dem zumindest einen Objekt insbesondere dann als die Schalllaufzeit-Entfernung bestimmt, falls diese kleiner als die Lichtlaufzeit-Entfernung ist. Die Entfernung zu dem zumindest einen Objekt wird bevorzugt als die Lichtlaufzeit-Entfernung bestimmt, falls diese kleiner als die Schalllaufzeit-Entfernung und/oder annähernd gleich der Schalllaufzeit-Entfernung ist.The Removal becomes the at least one object in particular then as the sound propagation distance, if smaller as the light time-distance is. The distance to that at least an object is preferably determined as the time of light removal, if it is less than the sound travel time distance and / or approximate is equal to the sound propagation time distance.

Im Fall eines für das Licht zumindest teilweise durchlässigen ersten Objekts und eines dahinter gelegenen weiteren Objekts werden bevorzugt die Entfernungen sowohl des ersten Objekts als auch des dahinter gelegenen Objekts bestimmt und signalisiert.in the Case of at least partially permeable to the light first object and a further object located behind it prefers the distances of both the first object and the behind it determined and signaled.

Die Entfernung wird bevorzugt richtungsabhängig bestimmt, um ein räumliches Bild erstellen zu können. Die Entfernung der Lichtlaufzeit-Entfernung wird dabei bevorzugt über einen größeren seitlichen und/oder höhen-ausgerichteten Winkel bestimmt als über einen seitlichen und/oder höhen-ausgerichteten Winkel der Entfernung der Schalllaufzeit-Entfernung. Im Fall gleicher oder innerhalb eines Differenzwertbereichs gleicher Werte der Lichtlaufzeit-Entfernung und der Schalllaufzeit-Entfernung wird aufgrund der in der Regel höheren Auflösung bevorzugt die Lichtlaufzeit-Entfernung zum Bestimmen der Entfernung verwendet.The Distance is preferably determined depending on the direction to to create a spatial image. The distance The light-time removal is preferably over a larger lateral and / or height-oriented Angle determined as over a lateral and / or height-oriented angle the distance of the sound propagation distance. In the case of the same or within a range of difference values of the same values of the time of flight distance and the sound propagation distance is higher due to the usually higher Resolution prefers the light-time-distance for determining the distance used.

Wenn die zumindest eine bestimmte Entfernung signalisiert wird und zusätzlich zumindest für den Fall einer auf der Schalllaufzeit-Entfernung basierenden Entfernung eine darüber informierende Information signalisiert wird, bietet dies dem Benutzer eine zusätzliche Information, welche ihn auf eine Annäherung an eine möglicherweise zerbrechliche Glasfläche hinweist.If which is signaled at least a certain distance and in addition at least in the case of one on the sound propagation distance based information about it signaled, this provides the user with an additional Information that may suggest an approach to one indicates fragile glass surface.

Bevorzugt wird somit eine Ultraschallmessung und eine Lichtlaufzeitmessung parallel durchgeführt, wobei die Ergebnisse logisch verknüpft werden, wodurch ein Blinder sogar eindeutig erkennen kann, wenn sich eine Glasfläche in seiner Hauptwegrichtung in einem bestimmten Abstand befindet. Dazu ist ein Ultraschallmessstrahl dem optischen Entfernungsmesssystem vorzugsweise so überlagert, dass im mittleren Bereich der optischen Entfernungsmesstechnik zusätzlich gleichzeitig eine Ultraschallmessung zur Entfernungsbestimmung durchgeführt wird.Prefers Thus, an ultrasonic measurement and a light transit time measurement performed in parallel, the results being logically linked which makes it even easier for a blind person to recognize when a glass surface in its main direction in a determined distance. This is an ultrasonic measuring beam preferably superimposed on the optical distance measuring system, that in the middle range of optical distance measurement in addition simultaneously carried out an ultrasonic measurement for distance determination becomes.

Die besonders bevorzugte logische Verknüpfung der Entfernungsmessungen erfolgt folgendermaßen: Sind keine transparenten Flächen bzw. Glasflächen als Objekte vorhanden, so wird die Ultraschallmessung mit den optischen Entfernungsmessungen in etwa übereinstimmen. Zur Orientierung wird bevorzugt jedoch die optische Messung verwendet, da diese eine laterale Auflösung aufweist und bei entsprechender Ausgestaltung genauere Werte liefern kann. Liefert die Ultraschallmessung jedoch an der gleichen Stelle wie die optische Entfernungsmessung noch zusätzlich geringe Werte, so liegt eindeutig ein transparentes Objekt bzw. Glas vor, weshalb die Ultraschallmessung für die Orientierung bzw. die Entfernungsbestimmung verwendet wird. Befindet sich hinter der Glasscheibe kein Objekt, so wird ebenfalls die Ultraschallmessung verwendet. Wird in dem Messbereich überhaupt kein Ultraschall-Entfernungsmesswert festgestellt, so gilt zweckmäßigerweise stets die optische Entfernungsmessung als relevante Messgröße.The particularly preferred logical combination of the distance measurements is carried out as follows: If there are no transparent surfaces or glass surfaces as objects, then the ultrasound measurement will approximately match the optical distance measurements. For orientation, however, the optical measurement is preferably used, since this has a lateral resolution and can provide more accurate values if designed accordingly. However, supplies the ultrasound measurement the same place as the optical distance measurement additionally low values, so there is clearly a transparent object or glass, which is why the ultrasound measurement is used for the orientation or the distance determination. If there is no object behind the glass, the ultrasonic measurement is also used. If no ultrasound distance measurement value is detected at all in the measurement range, the optical distance measurement expediently always applies as the relevant measured variable.

Durch derartige logische Kombinationen der beiden verschiedenen physikalischen Arten von Entfernungsmessungen, das heißt Messungen auf Basis von Ultraschalllaufzeit und Messungen auf Basis von Lichtlaufzeit, sowie deren örtliche Überlagerung kann ein Blinder eindeutig Glasflächen oder sonstige durchsichtige Flächen erkennen. Zum anderen wird die an sich wesentlich leistungsfähigere Entfernungsprofilmessung mittels Lichtlaufzeit nicht durch den häufigen Sonderfall von transparenten Flächen in der Einsatzbreite eingeschränkt. Der optische Lichtlaufzeitsensor sowie der Ultraschallsensor werden zweckmäßigerweise in eine Brille oder in ein am Kopf befestigbares Gestell, wie z. B. eine Stirnlampe, integriert.By Such logical combinations of the two different physical Types of distance measurements, ie measurements on Basis of ultrasonic running time and measurements based on light transit time, as well as their local overlay can be a blind clearly glass surfaces or other transparent surfaces detect. On the other hand, it will be much more powerful in itself Distance profile measurement by means of light transit time not by the frequent Special case of transparent surfaces in the application width limited. The optical time of flight sensor and the Ultrasonic sensor are expediently in a pair of glasses or in a mountable on the head frame, such. B. a headlamp, integrated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:One Embodiment of the invention will be described below explained in detail the drawing. Show it:

1 schematisch ein Brillengestell mit einer Vielzahl an Sende- und Empfangseinheiten zum Bestimmen einer Entfernung zu einem Objekt und 1 schematically a spectacle frame with a plurality of transmitting and receiving units for determining a distance to an object and

2 schematisch einen Kopf einer Person, welche ein derartiges Gestell trägt, sowie überstrichene Raumbereiche der verschiedenen eingesetzten Messsysteme. 2 schematically a head of a person who carries such a frame, as well as swept space areas of the various measuring systems used.

1 zeigt eine besonders bevorzugte Blindenassistenzvorrichtung zum Bestimmen einer Entfernung d zu zumindest einem Objekt 2, 3. In einem Gestell 1, beispielsweise einem Brillengestell, ist zumindest eine Lichtquelle oder vorzugsweise eine große Vielzahl an Lichtquellen 4 und Lichtempfängern 5 eingesetzt. Die Lichtquellen 4, welche auch durch eine einzelne Laserdiode und eine entsprechend aufsplittende und/oder richtende Optik ausgebildet sein kann, dienen dazu, Licht os auszusenden, wobei vorzugsweise eine Modulation aufgeprägt wird. Die Lichtempfänger 5 dienen dazu, das von den Lichtquellen 4 ausgesendete Licht os, welches an einem Objekt 2 reflektiert wurde, zu empfangen. Aus der Lichtlaufzeit ist eine Lichtlaufzeit-Entfernung do bestimmbar. Die Bestimmung der Lichtlaufzeit-Entfernung do erfolgt in einer Steuereinrichtung 7, welche vorzugsweise im Gestell 1 integriert ist. 1 shows a particularly preferred blind assist device for determining a distance d to at least one object 2 . 3 , In a rack 1 , For example, a spectacle frame, is at least one light source or preferably a large variety of light sources 4 and light receivers 5 used. The light sources 4 which can also be formed by a single laser diode and a correspondingly splitting and / or directing optics, serve to emit light os, wherein preferably a modulation is impressed. The light receivers 5 serve to that from the light sources 4 emitted light os, which is attached to an object 2 was reflected, to receive. From the light transit time, a light transit time distance do is determinable. The determination of the time of flight distance do occurs in a control device 7 , which preferably in the frame 1 is integrated.

Bevorzugt ist die Vielzahl an Lichtquellen 4 und Lichtempfängern 5 somit so ausgerichtet, dass ein räumliches Bild, insbesondere ein zweidimensionales zeilenförmiges Bild oder ein mehrdimensionales räumliches Bild in Seiten- und Höhenrichtung aufgebaut werden kann.The plurality of light sources is preferred 4 and light receivers 5 thus aligned so that a spatial image, in particular a two-dimensional line-shaped image or a multi-dimensional spatial image in the side and height direction can be constructed.

Als wesentliche zusätzliche Komponente ist in dem Gestell 1 zusätzlich zumindest eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung 6 zum Aussenden einer Schallwelle s, insbesondere Ultraschallwelle, und zum Empfangen einer reflektierten Schallwelle sr angeordnet. Die Steuereinrichtung 7 dient vorzugsweise auch dazu, eine Schalllaufzeit-Entfernung ds zwischen dem Aussenden der Schallwelle s und dem Empfangen der reflektierten Schallwelle sr zu bestimmen. Vorteilhafterweise wird an einem undurchsichtigen Objekt 2 nicht nur eine solche Schallwelle s sondern auch optisches Licht os reflektiert. Zusätzlich werden solche Schallwellen s auch von für das optische Licht os durchlässige bzw. durchsichtige Materialien reflektiert, wie beispielsweise durch Plexiglas oder Glas.As a significant additional component is in the frame 1 additionally at least one transmitting and / or receiving device 6 for emitting a sound wave s, in particular ultrasonic wave, and for receiving a reflected sound wave sr arranged. The control device 7 Preferably also serves to determine a sound propagation time distance ds between the emission of the sound wave s and the reception of the reflected sound wave sr. Advantageously, on an opaque object 2 not only such a sound wave s but also optical light os reflected. In addition, such sound waves s are also reflected by materials that are transparent or transparent to the optical light, such as plexiglass or glass.

Die von der Sende- und/oder Empfangseinrichtung 6 ausgesendete Schallwelle s wird somit an einem Reflexionspunkt Rg an einem nahegelegenen Objekt aus beispielsweise Glas reflektiert. Dahingegen dringt das optische Licht os durch das Glas hindurch und wird an einem Reflexionspunkt R an einem entfernteren Objekt 2 aus einem undurchsichtigen Material reflektiert.The of the transmitting and / or receiving device 6 emitted sound wave s is thus reflected at a reflection point Rg at a nearby object of, for example, glass. On the other hand, the optical light os penetrates through the glass and becomes at a reflection point R at a farther object 2 reflected from an opaque material.

Mittels der Steuereinrichtung 7 werden bei der beispielhaften Anordnung von einem undurchsichtigen Objekt 2 hinter einem durchsichtigen Objekt 3 somit zwei Entfernungswerte bestimmt. Im Einzelnen werden eine Lichtlaufzeit-Entfernung do und eine Schalllaufzeit-Entfernung sr bestimmt. Durch eine entsprechende Signalisierung an den Benutzer der Blindenassistenzvorrichtung kann der Benutzer somit in Kenntnis gesetzt werden, dass er ein Objekt 3 vor sich hat. Besonders bevorzugt wird im Fall eines durchsichtigen Objekts 3 mit einem dahin ter liegenden weiteren Objekt 2 der Benutzer zusätzlich auch über die Existenz des weiteren Objekts 2 und dessen Entfernung informiert.By means of the control device 7 in the exemplary arrangement of an opaque object 2 behind a transparent object 3 thus determining two distance values. Specifically, a light time-distance do and a sound-time distance sr are determined. By corresponding signaling to the user of the blind assistance device, the user can thus be informed that he is an object 3 has in front of him. Particularly preferred is in the case of a transparent object 3 with a further object lying there 2 the user additionally also about the existence of the further object 2 and its distance informed.

Ganz besonders bevorzugt sind Ausgestaltungen, bei denen Benutzer generell bei Bestimmung der Entfernung d mittels des Ultraschallverfahrens auch über die Benutzung dieser Bestimmungsart zur Bestimmung des Abstands bzw. der Entfernung d informiert wird. Würde ein Benutzer ein Gebäude mit einer Glastür ohne einem weiteren Objekt dahinter verlassen, so würde der Benutzer zwar über die Existenz eines Objekts informiert, jedoch nicht erfahren, dass es sich bei dem Objekt um eine Glasfläche handelt, welche möglicherweise zu Bruch gehen kann. Die zusätzliche Signalisierung, dass dieses eine signalisierte Objekt mittels des Ultraschallsensors erfasst wurde, warnt den Benutzer einerseits vor einem zerbrechlichen Objekt, auf welches er zugeht. Andererseits erfährt der Benutzer die zusätzliche Information, dass in einer möglicherweise geschlossenen Wand vor ihm eine nur per Ultraschall detektierbare Glastür ist, welche zum Verlassen des Raums geeignet sein kann.Embodiments in which users are generally informed of the use of this type of determination for determining the distance or the distance d when determining the distance d by means of the ultrasound method are also very particularly preferred. If a user were to leave a building with a glass door without another object behind, the user would be informed of the existence of an object, but would not learn that the object is a glass surface that could possibly break. The additional signaling that this one sig nalisierte object was detected by means of the ultrasonic sensor warns the user on the one hand in front of a fragile object, which he is approaching. On the other hand, the user experiences the additional information that in a possibly closed wall in front of him is a glass door which can only be detected by ultrasound and which can be suitable for leaving the room.

Die Signalisierung kann in für sich bekannter Art und Weise erfolgen. So kann mittels eines Funksignals rs die Entfernung d, welche als Entfernung abhängig von der Lichtlaufzeit-Entfernung und/oder Schalllaufzeit-Entfernung bestimmt wurde, an eine separate Einrichtung zur haptischen Darstellung eines räumlichen Bildes übertragen werden.The Signaling can be done in a manner known per se respectively. Thus, by means of a radio signal rs, the distance d, which as a distance depending on the light time-distance and / or sound propagation distance has been determined to a separate Device for haptic representation of a spatial Be transferred image.

Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Entfernung d zu einem Objekt mittels einer logischen Verknüpfung von Entfernungswerten aus einer Lichtlaufzeit-Entfernung und einer oder mehreren Schalllaufzeit-Entfernungen. Vorzugsweise wird für den Fall, dass die Lichtlaufzeit-Entfernung aus dem gesendeten Licht os und dem reflektierten Licht or ungefähr gleich der Schalllaufzeit-Entfernung aus der gesendeten Schallwelle s und der reflektierten Schallwelle sr ist, die Entfernung d gleich der mittels der Lichtlaufzeit-Entfernung do bestimmten Entfernung gesetzt. Die Lichtlaufzeit-Entfernung do wird vorzugsweise auch dann zum Bestimmen der Entfernung d festgelegt, falls keine reflektierte Schallwelle sr erfasst wird. Hingegen wird die Entfernung d abhängig von der Schalllaufzeit-Entfernung ds dann bestimmt, wenn die Schalllaufzeit-Entfernung einen kleineren, insbesondere deutlich kleineren Entfernungswert vorgibt, als die Lichtlaufzeit-Entfernung do. Die Schalllaufzeit-Entfernung ds wird vorzugsweise auch dann zum Bestimmen der Entfernung d festgelegt, falls kein reflektiertes Licht or erfasst wird.Preferably the determination of the distance d to an object takes place by means of a logical combination of distance values from a Light runtime removal and one or more sonic runtime distances. Preferably, in the event that the light-time-distance from the transmitted light os and the reflected light or about equal to the sound propagation time distance from the transmitted sound wave s and the reflected sound wave sr, the distance d is the same the distance determined by the time of flight distance do set. The light transit time distance do is preferably also then set to determine the distance d if no reflected Sound wave sr is detected. On the other hand, the distance d becomes dependent from the sound running time distance ds then determined when the sound running time distance a smaller, especially much smaller distance value pretends that the light-time distance do. The sound propagation distance ds is also preferably set to determine the distance d, if no reflected light or is detected.

Während 1 eine Ausgestaltung mit einer Steuereinrichtung 7 darstellt, welche sämtliche Funktionen und Entfernungsbestimmungen steuert, kann auch eine nur einen Teil dieser Funktionen übernehmende Steuereinrichtung 7 eingesetzt werden, wobei dann die weiteren Verfahrensschritte von einer zusätzlichen Steuereinrichtung übernommen werden. Insbesondere kann eine solche zusätzliche Steuereinrichtung nicht nur in dem Gestell 1 sondern auch in einer externen Einrichtung ausgebildet sein, wobei dann mittels des Funksignals rs beispielsweise nur die diversen gemessenen Laufzeitwerte übertragen werden.While 1 an embodiment with a control device 7 which controls all functions and distance determinations, can also be a control device which only accepts a part of these functions 7 are used, in which case the further process steps are taken over by an additional control device. In particular, such additional control means not only in the frame 1 but also be formed in an external device, in which case, for example, only the various measured transit time values are transmitted by means of the radio signal rs.

Außerdem ist beispielhaft eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung 6 als kombinierte Einrichtung zum Aussenden der Schallwelle s und zum Empfangen der reflektierten Schallwelle sr dargestellt. Bei Verwenden von beispielsweise piezoelektrischen Kristallen kann ein solcher Kristall eine entsprechende Doppelfunktion als Sender und Empfänger übernehmen. Prinzipiell ist jedoch auch möglich, entsprechende Sendequellen und Empfangseinrichtungen für Schallwellen als separate Komponenten vorzusehen.In addition, an example is a transmitting and / or receiving device 6 shown as a combined means for emitting the sound wave s and for receiving the reflected sound wave sr. When using, for example, piezoelectric crystals, such a crystal can assume a corresponding dual function as transmitter and receiver. In principle, however, it is also possible to provide corresponding transmission sources and receiving devices for sound waves as separate components.

Während zur Lichtmessung eine Vielzahl von Lichtquellen 4 und Lichtempfängern 5 dargestellt ist, zeigt 1 nur eine einzige Sende- und/oder Empfangseinrichtung 6 für die Schallwel len s. Eine solche Ausgestaltung wird besonders bevorzugt, da die Bestimmung einer Entfernung mittels Lichtwellen eine schnellere Messung und eine höhere Auflösung bietet. Jedoch können alternativ zu der dargestellten Ausführungsform auch Ausführungsformen umgesetzt werden, welche mehrere Sende- und/oder Empfangseinrichtungen für Schallwellen s aufweisen, insbesondere auch derart angeordnete Sende- und/oder Empfangseinrichtungen 6 für Schallwellen s, welche ebenfalls ein räumliches Bild aufnehmen.While for light measurement, a variety of light sources 4 and light receivers 5 is shown, shows 1 only a single transmitting and / or receiving device 6 for the sound waves. Such a configuration is particularly preferred since the determination of a distance by means of light waves offers a faster measurement and a higher resolution. However, as an alternative to the illustrated embodiment, embodiments may also be implemented which have a plurality of transmitting and / or receiving devices for sound waves s, in particular also transmitting and / or receiving devices arranged in this way 6 for sound waves s, which also take a spatial picture.

Theoretisch könnte als weitere Alternative anstelle einer Vielzahl von Lichtquellen 4 und Lichtempfängern 5 zum Erfassen eines zeilenförmigen Bildes oder eines Bildes in Höhen- und Seitenrichtung in einfachster Ausgestaltung auch nur eine einzelne Lichtquelle und ein einzelner Lichtempfänger vorgesehen sein, um ein nur punktförmiges Bild in Blickrichtung zu erfassen.Theoretically, as a further alternative instead of a variety of light sources 4 and light receivers 5 for detecting a line-shaped image or an image in height and lateral direction in the simplest embodiment, only a single light source and a single light receiver may be provided in order to capture a punctiform image in the viewing direction.

2 zeigt beispielhaft einen Kopf 8 einer Person, welche ein derartiges Gestell 1 trägt. In dem Gestell 1 sind entsprechend 1 mehrere Lichtquellen 4 und Lichtempfänger 5 sowie eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung 6 für Schallwellen eingesetzt. Vorzugsweise überdecken die Lichtquellen 4 und Lichtempfänger 5 bzw. deren ausgesendetes Licht und das reflektierte Licht einen wesentlich größeren Winkelbereich α und somit ein größeres optisches Sichtfeld 0, als dies für ein akustisches Sichtfeld S der Fall ist. Das akustische Sichtfeld S weist einen deutlich kleineren Winkelbereich β auf. 2 shows an example of a head 8th a person who has such a frame 1 wearing. In the frame 1 are appropriate 1 several light sources 4 and light receiver 5 as well as a transmitting and / or receiving device 6 used for sound waves. Preferably, the light sources cover 4 and light receiver 5 or their emitted light and the reflected light a much larger angular range α and thus a larger optical field of view 0 , as is the case for an acoustic field of view S. The acoustic field of view S has a significantly smaller angular range β.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2006/074993 A2 [0003]

Claims

Blind assist device for determining a distance (d) to at least one object ( 2 ) with - a portable frame ( 1 ), - at least one light source ( 4 ) on the frame ( 1 ) for emitting light (os) and at least one light receiver ( 5 ) for receiving reflected light (or) from the at least one object ( 2 ), and - at least one control device ( 7 ) in the frame ( 1 ) or a separate device for determining a light propagation time distance (do) from a transit time of the emitted and reflected light (os, or), characterized by - additionally at least one acoustic transmitting and / or receiving device ( 6 ) on the frame ( 1 ) for emitting a sound signal (s) and for receiving a reflected sound signal (sr) from the at least one object ( 2 . 3 ), Wherein the at least one control device ( 7 ) is arranged and / or programmed for determining a sound propagation time distance (ds) from a transit time of the emitted and reflected sound signal (s, sr), and - wherein the at least one control device (ds) 7 ) and / or programmed, the distance (d) to the at least one object ( 2 . 3 ) by both the time of light removal (do) and the time of sound removal (ds).

The blind assist device according to claim 1, wherein the at least one control device ( 7 ) and / or programmed, the distance (d) to the at least one object ( 2 . 3 ) as the smallest distance from the light-time-distance (do) and the sound-time-distance (ds), if these deviate from each other.

The blind assist device according to claim 1, wherein the at least one control device ( 7 ) and / or programmed, the distance (d) to the at least one object ( 2 . 3 ) as the sound propagation time distance (ds) if it is smaller than the light-time-distance (do).

Blind assist device according to one of the preceding claims, wherein the at least one control device ( 7 ) is set up and / or programmed, in the case of a first object which is at least partially permeable to the light (os, or) ( 3 ) and a further object located behind it ( 2 ) the distances of the first object ( 3 ) as the sound propagation time distance (ds) and the object behind ( 3 ) as the light-time-distance (do).

Blind assist device according to one of the preceding claims, with on the frame ( 1 ) a plurality of light sources ( 4 ) or a light-splitting optics and a plurality of light receivers ( 5 ), wherein the at least one control device ( 7 ) is set and / or programmed to determine the distance (d) direction dependent and in case of equal or within a difference value range equal values of the sound propagation time distance (ds) and the time of flight distance (do), the time of flight distance (do) as the Distance (d) to use.

Method for assisting a blind person, in which a distance (d) to at least one object ( 2 ) is determined by means of a light transit time distance (do), which is determined from a transit time of a transmitted and reflected light (os, or), characterized in that - additionally a sound travel time distance (ds) from a transit time of a transmitted and reflected sound signal (s, sr) is determined and - the distance (d) to the at least one object ( 2 . 3 ) is determined by both the time of light removal (do) and the time of sound removal (ds).

The method of claim 6, wherein the distance (d) to the at least one object ( 2 . 3 ) is determined as the smallest distance from the light-time-distance (do) and the sound-time-distance (ds).

Method according to claim 6 or 7, wherein the distance (d) to the at least one object ( 2 . 3 ) is determined as the sound propagation time distance (ds) if it is smaller than the light travel time distance (d0).

Method according to one of claims 6 to 8, wherein the distance (d) to the at least one object ( 2 . 3 ) is determined as the light travel time distance (do), if it is less than the sound travel time distance (ds) and / or approximately equal to the sound travel time distance (ds).

Method according to one of claims 6 to 9, wherein in the case of a first object which is at least partially permeable to the light (os, or) ( 3 ) and a further object located behind it ( 2 ) the distance of both the first object ( 3 ) as well as the underlying object ( 3 ) is determined.

Method according to one of claims 6 to 10, the distance (d) being determined directionally.

The method of claim 11, wherein the distance (d) of the time of flight distance (do) is determined over a greater lateral and / or elevation-oriented angle (α) than over a lateral and / or elevation-oriented angle (β) of FIG Distance of the sound propagation time distance (ds).

A method according to claim 11 or 12, wherein in the case same or within a difference value range of equal values the light-time-distance (do) and the sound-time-distance (ds) the light-time-distance (do) for determining the distance (d) is used.

Method according to one of claims 6 to 13, wherein the at least a certain distance (d) is signaled and additionally, at least in the case of one the sound propagation time distance (ds) based distance (d) a informing information is signaled.