DE2813905A1

DE2813905A1 - AID DEVICE FOR DETECTING THE SURROUNDINGS BY THE BLIND OR VISUALLY IMPAIRED PERSONS

Info

Publication number: DE2813905A1
Application number: DE19782813905
Authority: DE
Inventors: Georges Ducommun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-04-05
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1978-10-12
Also published as: JPS549488A; FR2386878A1; DK146178A

Description

Z-Z- München.,
P 55V78
Pu/reiMunich.,
P 55V78
Pu / rei 3131 28139052813905 3.3. .03.1978.03.1978

Georges DUCOMMUN, 453 2 Feldbrunnen / SchweizGeorges DUCOMMUN, 453 2 Feldbrunnen / Switzerland

Gabriel DUCOMMUN, 453 7 Wiedlisbach / SchweizGabriel DUCOMMUN, 453 7 Wiedlisbach / Switzerland

Hilfsvorrichtung zum Erkennen der Umgebung durch blinde oder sehbehinderte PersonenAuxiliary device for the recognition of the environment by blind or visually impaired people

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hilfsvorrichtung zum Erkennen der Umgebung durch blinde oder sehbehinderte Personen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie optische Systeme, mindestens einen elektrooptischen Wandler und elektronische Kreise zur Verarbeitung der Sginale des erwähnten Wandlers aufweist, wobei die erwähnten optischen Systeme zur Anzeige des Abstandes der blinden oder sehbehinderten Person von einem in ihrem Gesichtsfeld befindlichen Hindernis dienen.The present invention relates to an auxiliary device for recognition the environment by blind or visually impaired people, which is characterized by the fact that they have optical systems, at least comprises an electro-optical converter and electronic circuits for processing the signals of said converter, wherein the mentioned optical systems for displaying the distance of the blind or visually impaired person from one in their field of vision serve the obstacle.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.The invention is illustrated below with the aid of a few exemplary embodiments explained in more detail, which are shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäss gestaltete Brille undFig. 1 shows glasses designed according to the invention and

Fig. 2 bis 4 sind schematische Darstellungen je einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.FIGS. 2 to 4 are schematic representations each of a further embodiment of the invention.

Die Brille gemäss Fig. 1 weist ein binokulares optisches System auf, wobei jedes System durch eine Linse 1 symbolisiert ist, welche das Bild eines Hindernisses P auf je einen elektrooptischen Wandler 2 wirft. Die optischen Systeme und die Wandler sind in einem Gestell montiert, dessen Teile 3 und 4 um eine Achse 5 schwenkbar miteinander verbunden sind. Die Verschwenkung um dieThe glasses according to FIG. 1 have a binocular optical system each system is symbolized by a lens 1, which the image of an obstacle P on each one electro-optical Converter 2 throws. The optical systems and the transducers are mounted in a frame, the parts 3 and 4 of which are around an axis 5 are pivotally connected to each other. The pivoting around the

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Achse 5 kann von Hand oder automatisch mittels eines nicht dargestellten Regelmechanismus erfolgen, mit dem Ziel, die beiden optischen Achsen 6 und 6' der optischen Systeme auf das Hindernis P zu richten, das sich in einer Distanz d von der blinden Person befindet. Der Abstand d ist die Höhe in einem Dreieck PAB, dessen feste Basis D dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt A bzw. B der beiden optischen Systeme entspricht. Das Dreieck PAB ist bestimmt durch die Basis D und die Winkel ot, und a. . In Wirklichkeit ist der Abstand d immer wesentlich grosser als die Basis D. Die Ausgangssignale der beiden elektrooptischen Wandler 2 werden durch eine Elektronik bearbeitet, von welcher mindestens ein Teil in den Bügeln 7 der Brille untergebracht ist. Der Abstand d' zwischen den optischen Systemen und den Wandlern ist ebenfalls einstellbar um jeweils eine scharfe Abbildung des Hindernisses P auf die beiden Wandler zu ermöglichen. Die Einstellung des Abstandes d' erfolgt manuell oder automatisch mittels eines nicht dargestellten Regelmechanismus.Axis 5 can be done manually or automatically by means of a control mechanism, not shown, with the aim of directing the two optical axes 6 and 6 'of the optical systems onto the obstacle P which is at a distance d from the blind person. The distance d is the height in a triangle PAB, the fixed base D of which corresponds to the distance between the center point A and B of the two optical systems. The triangle PAB is determined by the base D and the angles ot, and a. . In reality, the distance d is always much greater than the base D. The output signals of the two electro-optical converters 2 are processed by electronics, at least a part of which is accommodated in the temples 7 of the glasses. The distance d 'between the optical systems and the transducers is also adjustable in order to enable a sharp image of the obstacle P on the two transducers. The adjustment of the distance d 'takes place manually or automatically by means of a control mechanism, not shown.

Wünscht man nur eine ungefähre Angabe, nicht aber eine genaue Messung und Anzeige des Abstandes vom Hindernis, kann man sich damit begnügen, zwei bestimmte feste Winkel zwischen den Gestellteilen 3 und 4 bzw. zwischen den optischen Achsen 6 und 6' einzustellen. Man kann dann beispielsweise eine Nahposition wählen, für welche die Gestellteile 3 und 4 zwischen sich einen stumpfen Winkel 3 einschliessen, und eine Weitposition, für welche der Winkel 3 180° beträgt.If you only want an approximate indication, but not an exact measurement and display of the distance from the obstacle, you can content with setting two specific fixed angles between the frame parts 3 and 4 or between the optical axes 6 and 6 '. One can then choose, for example, a near position for which the frame parts 3 and 4 are blunt between them Include angle 3, and a wide position for which angle 3 is 180 °.

Anstatt die beiden Gestellteile 3 und 4 um die Achse 5 zu verschwenken, ist es auch möglich, die beiden optischen Systeme 1 um senkrecht zur Zeichnungsebene durch die Punkte A und B gehende Achsen schwenkbar anzuordnen. In diesem Falle sind die optischen Achsen 6 und 6' bezüglich der Achsen der Wandler 2 einstellbar. Instead of pivoting the two frame parts 3 and 4 about the axis 5, it is also possible to move the two optical systems 1 through points A and B perpendicular to the plane of the drawing To arrange axes pivotable. In this case, the optical axes 6 and 6 ′ can be adjusted with respect to the axes of the transducers 2.

In Fig. 2, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar-In Fig. 2, which represents a further embodiment of the invention

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stellt, erkennt man schematisch die optischen Systeme 1 und die elektrooptischen Wandler 2, die denjenigen nach Fig. 1 entsprechen und in diesem Falle als Matrix von Photodioden ausgebildet sind. Jede Matrix kann beispielsweise mindestens hundert Photodioden umfassen. Die zugleich durch die beiden Wandler erzeugten Ausgangssignale werden je einem Parallel-Serie-Wandler 8 zugeführt, dessen Ausgang über einen Verstärker 9 und eine Verbindung 11 mit einer Elektrode 10 verbunden ist. Mechanisch können die Verbindungen 11 durch Blattfedern realisiert sein, die sich in der Verlängerung der Brillenbügel 7 befinden und die Elektroden 10 gegen den Hinterkopf des Blinden drücken, wo sich die visuosensorielle Zone der Gehirnrinde befindet. Eine andere Möglichkeit besteht in der direkten Implantation der Elektroden 10 in die oben erwähnte Zone des Gehirre des Blinden. In beiden Fällen bewirkt die elektrische Anregung des Gehirns visuelle Eindrücke, die nach einer gewissen Anlernzeit durch den Blinden interpretiert werden können und ihm Aufschlüsse über seine Umgebung vermitteln. Im Falle der bisher beschriebenen Ausführungsformen kann das Gehirn die Distanz zum Hindernis dank des stereoskopischen Effekts der Kombination visueller Eindrücke, die vom binokularen System herrühren, beurteilen.shows the optical systems 1 and the electro-optical transducers 2, which correspond to those according to FIG. 1, schematically and in this case are designed as a matrix of photodiodes. For example, each matrix can have at least a hundred photodiodes include. The output signals generated at the same time by the two converters are each fed to a parallel-series converter 8, the output of which is connected to an electrode 10 via an amplifier 9 and a connection 11. Mechanically they can Connections 11 can be realized by leaf springs, which are located in the extension of the temples 7 and the electrodes Press 10 against the back of the head of the blind person, where the visuosensory zone of the cerebral cortex is located. Another possibility consists in the direct implantation of the electrodes 10 in the above-mentioned zone of the brain of the blind. In both cases The electrical stimulation of the brain causes visual impressions, which are interpreted by the blind after a certain learning period and give him information about his environment. In the case of the embodiments described so far, the brain can the distance to the obstacle thanks to the stereoscopic effect of the combination of visual impressions obtained from the binocular system originate, judge.

Die blinde Person kann selbst von Hand den Abstand d¹ einstellen, bis das Bild auf die Matrix von Photodioden fokussiert ist, und sie kann auch den Winkel der Gestellteile 3 und 4 wählen.The blind person can manually ^{adjust the distance d 1} until the image is focused on the matrix of photodiodes, and they can also choose the angle of the frame parts 3 and 4.

Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung aar, in welcher die Matrix von Photodioden des Wandlers 2 durch je eine Fernsehaufnahmeröhre 12 ersetzt ist, welche den Vorzug einer höheren Auflösung und Empfindlichkeit aufweist. Ein Generator 13 liefert die Signale zur horizontalen und vertikalen Abtastung für die Röhren 12, deren Ausgangssignale,ähnlich wie anhand der Fig. 2 erläutert,über entsprechende Verstärker und Verbindungen 11 den Elektroden 10 zugeführt werden. Wie oben beschrieben, kann die blinde Person selbst die erforderlichen Einstellungen, insbeson-Fig. 3 shows a further embodiment of the invention aar, in which the matrix of photodiodes of the converter 2 by one each Television pickup tube 12 is replaced, which has the advantage of higher resolution and sensitivity. A generator 13 supplies the signals for horizontal and vertical scanning for the tubes 12, the output signals of which, similar to that shown in FIG. 2 explains about corresponding amplifiers and connections 11 den Electrodes 10 are supplied. As described above, the blind person can make the necessary settings himself, in particular

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dere des Abstandes d' und des Winkels zwischen den beiden optischen Systemen der Brille einstellen.those of the distance d 'and the angle between the two optical Adjust the systems of the glasses.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, welche eine Distanzbestimmung ohne Mitwirkung des Gehirns der blinden Person erlaubt. Fig. 4 zeigt schematisch die optischen Systeme 1 und die elektrooptischen Wandler 2 gemäss Fig. 1. Die Wandler 2 können Fernsehaufnahmeröhren sein, doch wird für das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 angenommen, dass es sich um Matrizen von Photodioden handle, wie anhand der Fig. 2 erläutert. Jeder Kanal weist einen Parallel-Serie-Wandler 14, einen Verstärker 15 und einen Analog-Digital-Wandler 16 auf, welche kodierte Signale an die Eingänge eines Speichers 18 liefern, welcher Teil eines Mikroprozessors 17 ist. Die Steuereinheit 19 des Mikroprozessors stellt fest, ob das Bild eines Hindernisses auf die Diodenmatrix fokussiert ist und steuert über eine Regeleinheit 20 den Mikromotor 22, welcher die Distanz d¹ zwischen dem optischen System 1 und der zugeordneten Matrix von Dioden 2 regelt. Wird hierbei die scharfe Einstellung oder Fokussierung erreicht, wird die Oberfläche des BildesFIG. 4 shows a further embodiment which allows the distance to be determined without the involvement of the blind person's brain. FIG. 4 shows schematically the optical systems 1 and the electro-optical converters 2 according to FIG. 1. The converters 2 can be television pick-up tubes, but it is assumed for the exemplary embodiment according to FIG 2 explained. Each channel has a parallel-series converter 14, an amplifier 15 and an analog-digital converter 16, which supply coded signals to the inputs of a memory 18 which is part of a microprocessor 17. The control unit 19 of the microprocessor determines whether the image of an obstacle is focused on the diode matrix and, via a control unit 20, controls the micromotor 22, which ^{regulates the distance d 1} between the optical system 1 and the assigned matrix of diodes 2. If the sharp setting or focus is achieved here, the surface of the image becomes

des Hindernisses auf der Matrix 2 minimal und dasselbe trifft zu für die Einstellung des Winkels der Gestellteile 3 und 4 um die Achse 5. Der Mikroprozessor steuert auch den Mikromotor 21 zur Verstellung dieser Winkelstellung über die Steuereinheit 20 und wacht darüber, dass aufeinanderfolgend Minima der Bildfläche des Hindernisses erreicht werden. Nach erreichter Einstellung liefert die Messeinheit 23 dem Mikroprozessor Angaben über die Winkel ot, und a„, gestützt auf welche der Abstand d zwischen der Person und dem Hindernis berechnet wird. Die Anzeige dieses Abstandes erfolgt mittels eines Signals des Mikroprozessors an einen Digital-Analog-Wandler 27, dem ein Verstärker 24 und ein Mikromotor 25 folgen, welcher die Stellung eines Tasters 26 regelt. Dieser Taster 26, der durch die blinde Person abgetastet werden kann, vermittelt ihr eine Angabe über den Abstand von einem bestehenden Hindernis. In einer Ausführungsvariante könnten der Mikromotor 25 und der Taster 26 durch einen Hörer ersetzt werden, in welchem einof the obstacle on the matrix 2 is minimal and the same applies to the adjustment of the angle of the frame parts 3 and 4 around the Axis 5. The microprocessor also controls the micromotor 21 to adjust this angular position via the control unit 20 and ensures that minima of the image area of the obstacle are reached in succession. After the setting has been reached, it delivers the measuring unit 23 gives the microprocessor information about the angles ot, and a ″, based on which the distance d between the person and the obstacle is calculated. This distance is displayed by means of a signal from the microprocessor to a digital-to-analog converter 27 followed by an amplifier 24 and a micromotor 25, which regulates the position of a button 26. This button 26, which can be scanned by the blind person, mediates an indication of the distance from an existing obstacle. In one embodiment, the micromotor 25 and the Button 26 can be replaced by a handset in which a

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akustisches Signal entsprechend dem vorhandenen Abstand zum Hindernis ertönt.acoustic signal according to the existing distance to the obstacle sounds.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beruhen alle auf der Verwendung eines binokularen optischen Systems, welches die Ermittlung des Abstandes der blinden oder sehbehinderten Person von einem Hindernis erlaubt. Es ist jedoch auch möglich, diesen Abstand mit einem monokularen System zu ermitteln. In diesem Falle wird ein optisches Abbildungssystem mit geringer Tiefenschärfe verwendet, sodass die Stellung des Objektivs bei scharfer Abbildung des Hindernisses auf den elektrooptischen Wandler eine Angabe über den Abstand zum Hindernis ergibt.The embodiments described above are all based on the use of a binocular optical system, which the determination the distance of the blind or visually impaired person from an obstacle. However, it is also possible to use this distance with a monocular system. In this case, an imaging optical system with a shallow depth of field is used used so that the position of the lens when the image is in focus of the obstacle on the electro-optical converter gives an indication of the distance to the obstacle.

Anderseits ist es auch möglich, anstelle der oben beschriebenen binokularen Systeme beispielsweise ein System mit drei Objektiven mit verschiedenen Brennweiten zu verwenden, wobei jedem Objektiv ein elektrooptischer Wandler zugeordnet ist. Jedes Objektiv wird somit bei einem bestimmten Abstand vom Hindernis ein scharfes Bild dieses Hindernisses erzeugen und die Feststellung, welches der Objektive ein scharfes Bild erzeugt, lässt einen Schluss auf den Abstand vom Hindernis zu.On the other hand, instead of the binocular systems described above, it is also possible, for example, to use a system with three lenses to use with different focal lengths, each lens being assigned an electro-optical converter. Every lens will thus generate a sharp image of this obstacle at a certain distance from the obstacle and determine which one the lens creates a sharp image, allows a conclusion to be drawn about the distance from the obstacle.

In vielen Fällen ist das Gesichtsfeld sehbehinderter Personen sehr stark beschränkt. Diese Beschränkung bezieht sich im allgemeinen vor allem auf die vertikale Richtung. Es ist daher auch vorgesehen, die Achse eines optischen Systems vertikal oder gegebenenfalls horizontal verstellen zu können, wobei auch die beiden optischen Achsen der optischen Systeme gemeinsam parallel ausgerichtet werden können, um eine Vergrösserung des Gesichtsfeldes der behinderten Person zu erzielen.In many cases, the visual field of the visually impaired is very large severely limited. In general, this restriction applies primarily to the vertical direction. It is therefore also intended to be able to adjust the axis of an optical system vertically or optionally horizontally, with the two optical Axes of the optical systems can be jointly aligned in parallel in order to enlarge the field of view of the disabled person.

8Ü9841 /087S8Ü9841 / 087S

Claims

Georges DüCOMMüN _ γ India, March 31, 1978 St. Mklaus 91 "P 55V78 ΛΛι4__Λ_. CH-4532 Feldbrunnen Pu / rei 2813905 Gabriel DUCOMMUE" patent claims: Städtli 19 CH-4537 Wiedlisbacli

1.) Auxiliary device for recognizing the environment by blind or visually impaired people, characterized in that it has optical systems, at least one electro-optical converter and electronic circuits for processing the signals of the converter mentioned, the optical systems mentioned for displaying the distance of the blind or Serve visually impaired person from an obstacle in their field of vision.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the optical systems serve to use the mentioned electronic Circles supply signals to the person's brain that give the impression of at least partial vision.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic circuits for processing the signals of the Converter are constructed in the sense that the electronic circuits control elements for parameters of the optical geometry and / or Control audible or tactile displays of the distance.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the optical systems form a binocular system for determining the distance from the obstacles mentioned.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that she has glasses that include at least part of the aforementioned electronic circuits.

6. Apparatus according to claim 5, characterized by control elements for adjusting the axes of the two optical systems the included angle of the glasses.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the axis of the optical systems is fixed with respect to the electro-optical transducer.

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8. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the axis of the optical systems is adjustable with respect to that of the electro-optical converter.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the distance between the optical systems and
the electro-optical converter is adjustable.

10. The device according to claim 1, characterized in that
the optical systems have several lenses with different focal lengths, each of the lenses being assigned an electro-optical converter.

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