DE10334009A1

DE10334009A1 - Orientierungshilfe für Blinde und Sehbehinderte

Info

Publication number: DE10334009A1
Application number: DE10334009A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Ganghofer
Original assignee: Diehl Munitionssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-10

Abstract

Es wird eine Orientierungshilfe für Blinde oder Sehbehinderte vorgeschlagen, die ein Sensormodul (16) zum Erfassen von Entfernungen zu Gegenständen (44) in einem vorgegebenen Raumbereich (18) und eine Anzeigeeinrichtung (20) zum Erzeugen eines für den Benutzer (14) wahrnehmbaren akustischen und/oder haptischen Signals entsprechend der von dem Sensormodul (16) erfassten Messsignale (40) enthält. Das Sensormodul (16) der erfindungsgemäßen Orientierungshilfe umfasst einen Sender (22) zum Aussenden eines modulierten Signals (33); einen Empfänger (23) mit wenigstens einem PMD-Detektorelement (26) zum Empfangen eines Reflexionssignals (34) der Frequenz des von dem Sender ausgesendeten Signals und Ausgeben eines Messsignals (40) und einen Steuerabschnitt (24) mit einem Signalgenerator (36) zum Erzeugen eines Modulationssignals und Zuführen des Modulationssignals zu sowohl dem Sender (22) als auch dem wenigstens einen PMD-Detektorelement (26) des Empfängers (23) und einem Signalprozessor (38) zum Auswerten der von dem Empfänger (23) ausgegebenen Messsignale (40) und Ausgeben einer entsprechenden Stellgröße (42) an die Anzeigeeinrichtung (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Orientierungshilfe für Blinde und Sehbehinderte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Blinde oder stark sehbehinderte Personen orientieren sich in ihrer Umgebung in der Regel mit einem Blindenstock, mit welchem Gegenstände in einem Abstand von etwa 120 cm ertastet werden können. Die Orientierung mittels eines Blindenstocks weist jedoch den Nachteil auf, dass nur Hindernisse in Bodenhöhe und in einem kurzen Abstand von der den Blindenstock führenden Person erfasst werden; der Kopf und Brustbereich der Person bleiben dagegen ungeschützt, da Hindernisse in der entsprechenden Höhe häufig erst spät erkannt werden und zu Verletzungen führen können.

Es sind deshalb aus dem Stand der Technik verschiedene Orientierungshilfen bekannt, welche ohne Verwendung eines Blindenstocks diese Nachteile durch Verwendung von berührungslos arbeitenden Entfernungsmesssystemen beheben sollen. Bei derartigen berührungslosen Entfernungsmesssystemen wird ein Messstrahl (z.B. Laser, Infrarot oder Ultraschall) von einem Sender des Geräts ausgesendet, an einem Gegenstand reflektiert und von einem Empfänger des Geräts empfangen. Hieraus wird die Entfernung zwischen dem Gegenstand und dem Gerät durch Laufzeitmessung, Triangulation oder Phasenmodulation ermittelt. Die durch das Entfernungsmesssystem so ermittelte Entfernung wird in eine von der Entfernung abhängige Stellgröße umgewandelt, welche einer akustischen oder haptischen Anzeigevorrichtung zugeführt wird, durch welche die Entfernung in einer für Blinde oder Sehbehinderte angepassten Form angezeigt wird.

Eine Orientierungshilfe dieser Art ist zum Beispiel in der DE 198 20 176 A1 offenbart. Das Entfernungsmesssystem ist in diesem Fall ein Handgerät, mit welchem eine Entfernung zu einem Gegenstand mittels Laufzeitmessung eines Laserstrahls ermittelt wird. Die Anzeigevorrichtung weist eine Fühlanzeige auf, welche sich längs einer Abtaststrecke als monotone Funktion der gemessenen Entfernung verlagert, um die gemessene Entfernung dem Benutzer möglichst direkt darzustellen.

Weiterhin beschreibt die DE 198 53 915 A1 eine Orientierungshilfe für Blinde und Sehbehinderte, welche einen am Kopf des Benutzers anbringbaren optischen Detektor, eine Auswerteschaltung sowie ein tragbares Relief-Display umfasst. Mittels des optischen Detektors werden dreidimensionale Strukturdaten erfasst, die durch die Auswerteschaltung in Steuersignale umgewandelt werden und auf dem Relief-Display in Form eines ertastbaren und mit der dreidimensionalen Struktur korreliertes Relief, durch welches Blinde oder Sehbehinderte einen räumlichen Eindruck ihrer Umgebung erhalten können, dargestellt werden.

Zur Behebung der eingangs genannten Nachteile sind außerdem Blindenstöcke mit Zusatzeinrichtungen bekannt, die berührungslose Messsysteme enthalten, welche zusammen mit dem Blindenstock Bereiche erfassen sollen, welche mit dem Blindenstock allein nicht erfasst werden. Die Messstrahlenkeule ist dabei in Gehrichtung ausgerichtet und geht deutlich über die Reichweite des Blindenstocks hinaus, um einen größeren Raumbereich vor dem Benutzer abzudecken. Bei Erfassung eines Hindernisses in diesem Raumbereich wird für den Benutzer ein Warnsignal erzeugt.

Ein Blindenstock dieses Typs ist zum Beispiel in der DE 195 05 402 A1 oder der DE 100 04 841 A1 offenbart.

Ausgehend von diesen bekannten Orientierungshilfen für Blinde oder Sehbehinderte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese bezügliche ihrer Auflösung und Zuverlässigkeit zu verbessern und bezüglich ihres Aufbaus zu vereinfachen und kostengünstiger zu gestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Orientierungshilfe für blinde oder Sehbehinderte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Die Orientierungshilfe für Blinde oder Sehbehinderte weist ein Sensormodul zum Erfassen von Entfernungen zu Gegenständen in einem vorgegebenen Raumbereich und eine Anzeigeeinrichtung zum Erzeugen eines für den Benutzer wahrnehmbaren akustischen und/oder haptischen Signals entsprechend der von dem Sensormodul erfassten Messsignale auf, wobei das Sensormodul aufweist: einen Sender zum Aussenden eines modulierten Signals; einen Empfänger mit wenigstens einem PMD-Detektorelement zum Empfangen eines Reflexionssignals der Frequenz des von dem Sender ausgesendeten Signals und Ausgeben eines Messsignals; und einen Steuerabschnitt mit einem Signalgenerator zum Erzeugen eines Modulationssignals und Zuführen des Modulationssignals zu sowohl dem Sender als auch dem wenigstens einen PMD-Detektorelement des Empfängers und einem Signalprozessor zum Auswerten der von dem Empfänger ausgegebenen Messsignale und Ausgeben einer entsprechenden Stellgröße an die Anzeigeeinrichtung.

Durch den Einsatz eines PMD-Detektorelements im Empfänger des Sensormoduls ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, die Entfernungen zwischen dem Sensormodul und Gegenständen bzw. Hindernissen in dem erfassten Raumbereich zu ermitteln und sogar Profile der erfassten Gegenstände in dem Raumbereich zu erkennen und die Gegenstände so zu klassifizieren. Insbesondere ist aufgrund der Verwendung der PMD-Detektorelemente auf einfache und kostengünstige Weise eine sehr hohe Auflösung und Zuverlässigkeit erzielbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Empfänger des Sensormoduls ein ein- oder mehrzeiliges Array von PMD-Detektorelementen, und der Steuerabschnitt des Sensormoduls weist ferner einen Speicher zum Speichern von Hindernisprofilen und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des von dem Empfänger erfassten Profils mit den gespeicherten Hindernisprofilen auf.

Das Sensormodul kann beispielsweise an einem herkömmlichen Blindenstock angebracht oder in ein Handgerät oder in ein am Körper des Benutzers zu tragendes Gerät integriert sein.

Die Anzeigeeinrichtung ist zum Beispiel eine akustische Anzeigeeinrichtung in Form eines von dem Benutzer zu tragenden Kopfhörers. Alternativ kann die akustische oder haptische Anzeigeeinrichtung in einen von dem Benutzer zu tragenden Gürtel integriert oder ebenfalls an dem Blindenstock befestigt sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung erzeugt die Anzeigeeinrichtung ein akustisches Signal, dessen Tonhöhe in Abhängigkeit von dem durch den Empfänger des Sensormoduls erfassten Messsignal, und insbesondere von einer erfassten Entfernung zu einem Hindernis variiert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Orientierungshilfe für Blinde oder Sehbehinderte. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Orientierungshilfe für Blinde oder Sehbehinderte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
2 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Sensormoduls der Orientierungshilfe von 1.
Anhand von 1 wird zunächst die Anordnung einer Orientierungshilfe für Blinde oder Sehbehinderte gemäß der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
In 1 ist mit der Bezugsziffer 10 ein herkömmlicher Blindenstock mit einem Griff 12 bezeichnet, der von einer blinden oder stark sehbehinderten Person 14 (im folgenden auch als Benutzer bezeichnet) geführt wird. In der Nähe des Griffs 12 des Blindenstocks 10 ist ein Sensormodul 16 angebracht, und der Benutzer 14 trägt eine mit dem Sensormodul 16 vorzugsweise drahtlos gekoppelte, akustische Anzeigeeinrichtung 20 in Form eines Kopfhörers. Mit Hilfe des Sensormoduls 16 wird ein Raumbereich 18 in Gehrichtung des Benutzer 14 erfasst.
Die Kombination der erfindungsgemäße Orientierungshilfe mit einem herkömmlichen Blindenstock 10 hat den Vorteil, dass der Benutzer 14 nicht auf den ihm vertrauten Blindenstock und seine bekannte Funktionsweise verzichten muss. Alternativ kann das Sensormodul 16 der Orientierungshilfe aber auch in ein separates Handgerät oder in ein am Körper des Benutzers 14 zu tragendes Gerät integriert sein. Die Haltung des Sensormoduls 16 (z.B. über den Blindenstock) durch den Benutzer 14 bestimmt die wesentliche „Blickrichtung" des Sensormoduls 16.
Ebenso ist die Anzeigeeinrichtung 20 der Orientierungshilfe nicht auf die in 1 dargestellte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere kann anstelle der akustischen auch eine haptische oder eine akustisch/haptisch kombinierte Anzeigeeinrichtung benutzt werden. Die Anzeigeeinrichtung 20 kann alternativ ebenfalls am Blindenstock 10 angebracht oder in ein am Körper des Benutzers zu tragendes Gerät oder Kleidungsstück integriert sein.
Die Orientierungshilfe von 1 umfasst ein Sensormodule 16, grundsätzlich ist es aber auch denkbar, mehrere Sensormodule 16 mit der Anzeigeeinrichtung 20 zu koppeln, die verschiedene Raumbereiche 18 um den Benutzer 14 abdecken.
Das Sensormodul 16 überträgt an die Anzeigeeinrichtung 20 Stellgrößen, die auf der Basis der von dem Sensormodul 16 empfangenen Signale generiert werden, sodass die Anzeigeeinheit 20 dem Benutzer 14 insbesondere eine gemessene Entfernung zu einem Hindernis darstellen kann. Die Entfernung kann dem Benutzer 14 zum Beispiel durch eine entsprechende Tonhöhe des ausgegebenen Signals oder mittels eines Sprachgenerators mitgeteilt werden. Im Fall einer haptischen Anzeigeeinrichtung 20 können die Vibrationssignale codiert werden, um dem Benutzer 14 zusätzliche Informationen zu übermitteln.
Mit Hilfe des Sensormoduls 16 ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sogar möglich, das profil eines erfassten Gegenstandes zu analysieren und dem Benutzer somit genauer Informationen über seine Umgebung mitzuteilen. Ferner ist es möglich, mit dem Sensormodul 16 Gegenstände bzw. Hindernisse zu erkennen, die sich schneller als die übrigen Gegenstände in der Umgebung bewegen, insbesondere auf den Benutzer zu bewegen.
Es wird nun unter Bezugnahme auf 2 der Aufbau einer speziellen Ausführungsform eines Sensormoduls 16 einer erfindungsgemäßen Orientierungshilfe für Blinde oder Sehbehinderte gemäß der Erfindung näher erläutert.
Das Sensormodul 16 umfasst insbesondere einen Sender 22, einen Empfänger 23 und einen Steuerabschnitt 24. Der Empfänger 23 enthält insbesondere ein ein- oder mehrzeiliges Array von PMD-Detektorelementen 26 und eine diesem vorgeschaltete Optik 28. Der Sender 22 enthält eine Emissionsvorrichtung 30 und eine dieser nachgeschaltete Optik 32 zum Ausweiten des Messstrahls 33. Die Wellenlänge des von der Emissionsvorrichtung 30 des Senders 22 ausgesendeten Signals 33 ist auf den Spektralbereich abgestimmt, der von den PMD-Detektorelementen 26 des Empfängers 23 erfasst werden kann, und ist vorzugsweise im Infrarotbereich gewählt.
Der Steuerabschnitt 24 des Sensormoduls 16 ist sowohl mit dem Sender 22 als auch mit dem Empfänger 23 verbunden. Der Steuerabschnitt 24 enthält insbesondere einen Signalgenerator 36 zum Ansteuern der Emissionsvorrichtung 30 des Senders 22 sowie der PMD-Detektorelemente 26 des Empfängers 23 und einen Signalprozessor 38 zum Auswerten der von dem Empfänger 23 erfassten Messsignale 40 und Ausgeben entsprechender Stellgrößen 42 an die Anzeigeeinrichtung 20.
Die gemäß der Erfindung in dem Empfänger 23 des Sensormoduls 16 eingesetzten PMD-Detektorelemente 26 sind zum Beispiel in der DE 197 04 496 C2 ausführlich erläutert und dem Fachmann aus einigen weiteren Veröffentlichungen bekannt. Das PMD integriert die Phasenkorrelationsfunktion zwischen Sende- und Empfangssignal 33, 34 mittels CMOS-Technologie in das Detektorelement, sodass separate teure und große Zusatzschaltungen für die Auswertung des Empfangssignals entfallen können. Bezüglich des Aufbaus und der Funktionsweise eines PMD wird der Kürze halber auf die DE 197 04 496 C2 verwiesen. Für die Funktionsweise des PMD-Detektorelements 26 ist es erforderlich, dass dem PMD-Detektorelement ebenfalls das von dem Signalgenerator 36 erzeugte Modulationssignal zugeführt wird. Das Modulationssignal ist bevorzugt ein Pseudo Random Noise-Signal und dient der Intensitätsmodulation des von dem Sender 22 ausgesendeten Signals 33 mit einem Pseudo Random Noise. Das von dem PMD-Detektorelement 26 erfasste Empfangssignal 34 wird innerhalb des PMD-Detektorelements 26 mit dem Modulationssignal des Signalgenerators 36 kreuzkorreliert, um die Laufzeit des Signals und daraus die Entfernung zu Gegenständen/Hindernissen 44 bzw. einzelnen Objektpunkten (Profil) innerhalb des vorgegebenen Raumbereichs 18 zu bestimmen.
Aufgrund der Möglichkeit der Bestimmung der Entfernung von Gegenständen bzw. Hindernissen 44 und sogar der Erfassung des Profils der Gegenstände ist es mit der erfindungsgemäßen Orientierungshilfe möglich, Gegenstände 44 in dem vorgegebenen Raumbereich 18 nicht nur zu erfassen, sondern darüber hinaus auch zu klassifizieren und dadurch zum Beispiel gefährlichere Hindernissen (z.B. Kraftfahrzeuge) besser zu unterscheiden. Hierzu enthält der Steuerabschnitt 24 ferner einen Speicher 46, in dem verschiedene Profile typischer Hindernisse abgelegt sind. Der Signalprozessor 38 vergleicht dann das von dem Empfänger 23 erfasste Profil mit den in dem Speicher 46 abgelegten Hindernisprofilen, um bestimmte Arten von Hindernissen zu erkennen. Hierdurch kann dem Benutzer 14 der Orientierungshilfe ein besseres „Bild" sein Umgebung vermittelt werden, wodurch die Sicherheit für den Benutzer 14 erhöht wird.
Im Falle der Verwendung eines Stereokopfhörers als Anzeigeeinrichtung 2O können dem Benutzer 14 neben der Entfernung zu einem Hindernis noch weitere Informationen über die Lage des Hindernisses mitgeteilt werden.
Die Orientierungshilfe für Blinde oder Sehbehinderte der vorliegenden Erfindung zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Orientierungshilfen insbesondere durch ihre bessere Auflösung und Zuverlässigkeit aus, was auf einfache Weise und insbesondere auch kostengünstig erzielt werden kann.

10: Blindenstock
12: Griff
14: Benutzer
16: Sensormodul
18: Raumbereich
20: Anzeigeeinrichtung
22: Sender
23: Empfänger
24: Steuerabschnitt
26: PMD-Detektorelemente
28: Optik
30: Emissionsvorrichtung
32: Optik
33: ausgesendetes Signal
34: Reflexionssignal
36: Signalgenerator
38: Signalprozessor
40: Messsignal
42: Stellgröße
44: Gegenstand/Hindernis
46: Speicher

Claims

Orientierungshilfe für Blinde oder Sehbehinderte, mit einem Sensormodul (16) zum Erfassen von Entfernungen zu Gegenständen (44) in einem vorgegebenen Raumbereich (18) und einer Anzeigeeinrichtung (20) zum Erzeugen eines für den Benutzer (14) wahrnehmbaren akustischen und/oder haptischen Signals entsprechend der von dem Sensormodul (16) erfassten Messsignale (40), dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (16) aufweist: einen Sender (22) zum Aussenden eines modulierten Signals (33); einen Empfänger (23) mit wenigstens einem PMD-Detektorelement (26) zum Empfangen eines Reflexionssignals (34) der Frequenz des von dem Sender ausgesendeten Signals und Ausgeben eines Messsignals (40); und einen Steuerabschnitt (24) mit einem Signalgenerator (36) zum Erzeugen eines Modulationssignals und Zuführen des Modulationssignals zu sowohl dem Sender (22) als auch dem wenigstens einen PMD-Detektorelement (26) des Empfängers (23) und einem Signalprozessor (38) zum Auswerten der von dem Empfänger (23) ausgegebenen Messsignale (40) und Ausgeben einer entsprechenden Stellgröße (42) an die Anzeigeeinrichtung (20).
Orientierungshilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (23) des Sensormoduls (16) ein ein- oder mehrzeiliges Array von PMD-Detektorelementen (26) enthält.
Orientierungshilfe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerabschnitt (24) des Sensormoduls (16) ferner einen Speicher (46) zum Speichern von Hindernisprofilen und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des von dem Empfänger (23) erfassten Profils mit den gespeicherten Hindernisprofilen aufweist.
Orientierungshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (16) an einem Blindenstock (10) angebracht ist.
Orientierungshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (16) in ein Handgerät integriert ist.
Orientierungshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (16) in ein am Körper des Benutzers (14) zu tragendes Gerät integriert ist.
Orientierungshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (20) eine akustische Anzeigeeinrichtung in Form eines von dem Benutzer (14) zu tragenden Kopfhörers ist.
Orientierungshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische oder haptische Anzeigeeinrichtung (20) in einen von dem Benutzer (14) zu tragenden Gürtel integriert ist.
Orientierungshilfe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (20) ebenfalls an dem Blindenstock (10) befestigt ist.
Orientierungshilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (20) ein akustisches Signal erzeugt, dessen Tonhöhe in Abhängigkeit von dem durch den Empfänger (23) des Sensormoduls (16) erfassten Messsignal (40) variiert.