ITRM950740A1 - Occhiali per non vedenti e sordo-ciechi, muniti di sensori in grado di rivelare ostacoli e di indicarne la distanza - Google Patents

Description

Il trovato ha lo scopo di individuare eventuali ostacoli che si presentano davanti al non vedente» da terra fino alla linea di vista del non vedente stesso, entro una di stanza massima di 6-7 metri, e di indicargli la distanza e la direzione·

Nello stesso tempo è sufficientemente leggero da poter trovare alloggio in una montatura per occhiali cosi da permettere al non vedente, con brevi rotazioni della te= sta, di formarsi un’immagine tridimensionali approssima= tiva dell’ambiente che lo circonda·

Il trovato è costituito da un insieme di emettitori al= l'infrarosso focalizzati su alcune direzioni scelte, uscenti da una lente degli occhiali e di un analogo in= sieme di adatti sensori nell'altra lente che rivelano l'eco della radiazione di ritorno da eventuali ostacoli· La distanza dell'ostacolo viene ricavata elettronicamen te dalla triangolazione fra la linea di emissione, quel la di eco e la distanza emettitore-rivelatore·

Le informazioni ricavate dalle varie direzioni possono essere trasmesse al'non vedente in modo parallelo trami te vibratori tattili, oppure in modo sequenziale (una direzione dopo l'altra ciclicamente) per via auditiva· La frequenza vibrazione le o audio e legata alla distanza dell'ostacolo·

Sistemi per la rivelazione di ostacoli per non vedenti sono stati realizzati con ultrasuoni· ma la debole riso luzione angolare· unitamente agli eco parassiti· non per= mettono portate adeguate ed inoltre l'informazione sulla distanza è generalmente riportata con segnali sonori in» termlttenti che perturbano fortemente la sorgente essen= ziale d'informazione per un non vedente·

D'altra parte sistemi molto sofisticati· tendenti a for» nire al non vedente un'immagine piuttosto precisa, tridi mansionele dell'ambiente che lo circonda, sono stati brevettati. Essi utilizzano profilometri ottici realizzati con laser nel visibile e forniscono informazioni fino a varie decine di metri, sia sulla distanza che sulla ernie sività del corpi colpiti, con grande risoluzione angola» re· Tuttavia la mole di informazioni comporta interface eie vibrazioneli piuttosto ingombranti, oppure sonore con vari timbri e toni e miscelazioni di essi che oocupano pe santamente l'udito del non vedente· L'elettronica non è trascurabile, appesantita anche dal lato sensoriale dal» la necessità di preservare da danni alla retina le perso ne poste casualmente dinanzi al sistema* Il raggio visi» bile inoltre, non permette al non vedente di passare inoa, servato, ponendolo in condizione psicologica indesiderati· Mancava un sistema intermedio che, senza pretese di pre» cisioni centimetriche, potesse dare al non vedente le ne cessarle informazioni relative all'ambiente nelle sue immediate vicinanze· Un sistema che senza suoni e luci o appendici ingombranti non lo ponesse al centro dell'attenzione. Un sistema con un'interfaccia semplice che non ac= centrasse troppo la sua attenzione e la sua concentrazio= no per l'interpretazione dei dati· ;Il trovato risolve il problema reale del non vedente che ha bisogno; ;;a) di conoscere la configurazioha.entro alcuni metri degli ostacoli che possono Impedire la sua libertà di movimento· ;;b) di un sistema che non gli crei problemi psicologici nel suo uso· ;;o) di non creare problemi a chi lo avvicina· ;;d) di un sistema di facile impiego'· ;;Le soluzioni tecniche, descritte in dettaglio più avanti· sono tali da permettere la realizzazione del trovato all'interno di un paio di occhiali di foggia del tutto nor» male (tipo occhiali da sole)scuri); Il problema di cui al punto b) viene in tal modo del tutto superato· E' agevólmen te superato anche il punto c) in quanto nel trovato vengo= no impiegati come sorgenti emettitori LED nell'infrarosso vicino· Si impiega anche una serie di sistemi del tipo usa, to nelle macchine fotografiche "autofocus", che con un'opportu na ottica individuano a loro volta una serie di direzioni di sondaggio giacenti in un piano verticale di fronte al non vedente e passante por il non vedente stesso. In questo modo si individuano gli ostacoli posti di fronte e se ne de= terminano le distanze utilizzando un sistema di bassissimo peso· Inoltre l'elettronica di controllo, rivelazione e trasmissione dati è decisamente contenuta e già con una integrazione ibrida può trovare alloggiamento nelle aste laterali degli occhiali, se del tipo alto· ;;Il sistema di comunicazione dei dati, preferibilmente del tipo a vibrazione tattile (necessario per i sordo·· ciechi e non limitante per gli udenti), trova posto nel= le aste stesse nella loro parte terminale· ;;In fig· 1 è rappresentata la soluzione con sole tre dire zioni che riteniamo la più semplice, ma che offre un buon compromesso tra informazione per il non vedente e ingom= bro dell'elettronica nel caso si miri ad una soluzione realizzativa completamente residente nella sto uttura de= gli occhiali· ;;In fig· 2 e 3 sono riportate schematicamente le posizio= ni degli emettitori, dei rivelatori e delle ottiche, vis sti dall'alto e di fronte, rispettivamente· ;;In fig· 4 è rappresentata una soluzione per la posizione dei vibratori· ;;Riferendoci alla fig· 2 descriviamo il funzionamento del trovato riportando le scelte preferenziali, fette in sede di realizzazione del prototipo ma che non sono in alcun modo limitative per quanto riguarda la copertura del bre, vetto. ;;Ad ogni emettitore 1 corrisponde un sensore 4, mentre 1 due sistemi ottici 2 e 3 sono comuni ai vari emettitori e sensori rispettivamente· La posizione relativa dell'emet» titoro/rivelatore e del corrispondente sistema ottico dea finisce la direzione. ;;Gli emettitori 1 sono LED all'infrarosso il cui spettro di emissione è legato alla risposta spettrale dei rivelatori 4. La loro direttività à abbastanza pronunciata in modo da sfruttare al meglio l'apertura focale del sucoesalvo siete, ma ottico 2* Nel prototipo sono stati utilizzati LED con una lunghezza d'onda di picco di 890 nm., flusso radiante di 15 mW e direttività del 50% a.+ 40°,

Un impulso di radiazione infrarossa viene generato dal'emet titore 1 ed inviato verso l'ostacolo tramite il sistema ot= tico 2· Per motivi di ingombro il sistema ottico è stato realizzato con uno spècchio ed un'ottica di apertura fecale

La parte di radiazione riflessa dall'ostacolo viene raccol= ta da un sistema ottico 3 identico al sistema 2 ed inviato al rivelatore 4· Quali rivelatori sono stati impiegati i PSD, rivelatori la cui uscita è determinata dalla posizione dell'immagine sulla loro area sensibile· La risposta spettra, le e piccata a 920 nm·, ma è larga quasi il doppio dello spettro di emissione dei LED impiegati, per cui l'adattamen to tra sorgente e rivelatore à ottimo·

Un circuito integrato prodotto dalla HAMAMATSU, il tipo H2476 compie le varie funzioni necessarie! memorizza il valore all'uscita del PSD subito prima dell'emissione dell'lm» pulso del LED, comanda il LED, sottrae il valore memoriz zato dal valore misurato durante l'impulso in modo da non avere alcuna influenza da parte del fondo ed infine ampli fica il segnale· Genera, tra l'altro, un segnale analogia co proporzionale alla posizione dell'immagine sull'area sensibile del PSD, eseguendo direttamente la misura della triangolazione tra ematititore, ostacolo e sensore· Il ci= ciò minimo tra due misure consecutive è 1,5 ms.

Il segnale analogico, opportunamente adattato, comanda la frequenza di un multivibratore astabile che governa diret, temente il vibratore piezoelettrico 7· Nel caso di una scelta a trasduzione auditiva il segnale analogico comanda un VGO seguito da un BUFFER che aziona l'auricolare·

Nella versione prototipale, non essendo ancora eseguita l'integrazione necessaria dell'elettronica perchè possa essere alloggiata nelle aste laterali, l'elettronica stessa è remota ed è collegata agli occhiali tramite il cavo 6·

Questa soluzione può essere considerata per prodotti a co= sto più.basso·

Con le scelte sopra riportate, ostacoli distanti 6 metri so= no ben distinguibili e rivelabili da ostacoli distanti 5 metri·

Le lenti sono trattate! su di esse è depositato un "coating" ottico por cui sono trasparenti solo all'infrarosso. Dall'esterno non è possibile vedere 1 congegni alloggiati all'interno degli occhiali·

Nel caso della soluzione con elettronica remota, un cono nettore di facile utilizzazione è opportuno venga inter= posto tra gli occhigli e l'elettronica stessa per poter separare facilmente le due unità·

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI - Occhiali per non vedenti e sordo ciechi, muniti di sensori in grado di rivelare ostacoli e di indicarne la distanza al non vedente e caratterizzati da ciò che un insieme di emettitori infrarosso unitamente ad un sistema ottico il luminano gli eventuali ostacoli secondo direzioni presti! bilite· Un insieme similare di ricevitori infra ro sso uni temente ad un secondo sistema ottico rivelano le radiazioni riflesse da eventuali ostacoli» Una elettronica oppor= tuna fornisce un segnale funzione della distanza dell'o» stacolo. Un'interfaccia a vibrazione tattile o sonora fornisce al non vedente indicazione sulle distanze degli ostacoli. 2) - Occhiali per non vedenti e sordo-ciechi secondo la riven dicazione 1), caratterizzati da ciò che gli emettitori infrarosso sono del tipo LED o diodo laser ad emissione nell'infrarosso vicino» tali da noh presentare pericolo per eventuali osservatori nelle vicinanze. 3)- Occhiali per non vedenti e sordo-ciechi secondo le riven dicazioni precedenti e caratterizzati da ciò che il sisterna ottico diuemissione sia unico per l'insieme degli emettitori, oppure multiplo! uno per ciascun emettitore, oppure qualsiasi combinazione compresa tra questi due ca. si estremi» 4) - Occhiali per non vedenti e sordo-ciechi secondo le riven dicazioni precedenti e caratterizzati da viò che il siete, ma ottico di ricezione sia unico per l'insieme dei ricevi tori, oppure multiplo!uno per ciascun rivelatore, oppure qualsiasi combinazione compresa tra questi due casi estremi» 5) - Occhiali per non vedenti e sordo-ciechi secondo le rivena dicazioni precedenti e caratterizzati da ciò che i rivela tori siano del tipo PSD, oppure barrette del tipo CCD, sensibili all'infrarosso emesso dagli emettitori» - Occhiali per non vedenti e sordo-ciechi secondo le rivendicazioni precedenti e caratterizzati da ciò che un'elettronica gestisce gli emettitori, rivela i segnali di eco, genera i segnali proporzionali alle distanze degli ostacoli, associa ad essi cor= rispondenti vibrazioni trasmesse dall'interfaccia tattile, oppure corrispondenti frequenze codifica= te per sensore, applicate sequenzialmente ad un auricolare* 7) - Occhiali per non vedenti e sordo-ciechi secondo le rivendicazioni precedenti e caratterizzati da ciò che l'elettronica di cui alla rivendicazione 6) è integrata e residente nelle aste degli occhiali, oppure discreta e remota ed unita agli occhiali tra mite cavo direttamente o tramite connettore* 8) - Occhiali per non vedenti e sordo-ciechi secondo le rivendicazioni precedenti e caratterizzati da ciò che le lenti degli occhiali sono fatte in modo da lasciar passare l'infrarosso e attenuare fortemens= te il visibile, per cui dall'esternonon si vedono i componenti (emettitori, sensori, specchi, ecc·) posti all'interno.