JP2001033552A

JP2001033552A - 視覚障害者用歩行補助携帯器具

Info

Publication number: JP2001033552A
Application number: JP11237406A
Authority: JP
Inventors: Shinzo Usuda; 新造臼田
Original assignee: Daizen KK
Current assignee: Daizen KK
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】盲人の歩行前方に存在する障害物をイヤホンを
使用して可聴音により認識させる盲人用歩行補助装置の
問題点を解決する。【解決手段】複数の超音波器を多チャンネル送受信機に
なるように搬送波周波数を割り当て、その超音波器を切
換制御して物体を検出する機能と、検出した物体を表示
する振動子郡プレートを備え、視覚障害者の歩行前方に
存在する障害物を視覚障害者に判るように表示可能にす
る視覚障害者歩行補助携帯器具を提案するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】空中超音波を利用した視覚障
害者の歩行を補助する携帯用器具で、視覚障害者の歩行
前方空域を仮想表現する如く表示機能する振動子郡プレ
ートを設けた装置。さらに述べれば、視覚障害者の前方
に存在する複数の物体の位置と距離を振動を媒介し表示
する視覚障害者用歩行補助携帯器具に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の盲人用歩行補助装置の一例とし
て、可聴音による音階を用いて障害物の方向と位置をイ
ヤホンを使用して表示しようとする盲人用歩行補助装置
がある。（例えば、特開昭６１−１９５８３２号公
報参照）それら、従来の障害物検出方法の例には、固定
周波数で変調した搬送波パルスを超音波器送信切換制御
手段により超音波送信器が送波した距離領域を分割し、
その距離領域を配置した複数の超音波受信器に分担さ
せ、超音波受信切換制御手段により分担する距離内の障
害物を検出しようとする障害物の検出装置がある。（例
えば、特開昭５８−１５４６８４号公報参照）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記盲人用歩行補助装
置の一例は、盲人の前方空間に存在する障害物の方向と
位置をイヤホンを使用して可聴音により認識可能にする
装置である。その特徴とするところは、超音波センサが
向けられた前方の空間距離領域を時分割し、分割した距
離領域に対応した可聴周波数の発振器を用い音階を発生
させ、障害物の存在する位置を音階で表示しようとする
ものであり、この装置は、使用する盲人に音階が何れの
距離領域を示すものであるか学習する必要がある。それ
に左右のイヤホンを使用して音階を聴取しようとすれば
周囲の音がかき消され、しかも複数の障害物の方向と位
置を同時に音階で認識させるには問題がある。また、こ
の種の障害物の検出方法は、固定周波数を搬送波とする
超音波送受信器を組み合せ、これらを、指向特性が重な
らない領域に配置したものを交互に切換て検出漏れを無
くすように措置をしているが、目的以外の残音響波を受
波する誤検出と、指向特性が近接する境界領域に位置す
る物体の不確定検出が生じる欠点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする手段】上記の課題を達成する
ため本発明の手段は、送受信兼用超音波器（以下超音波
器と称す）を左右中央に弧形に配設する。それらの超音
波器を多チャンネル送受信機になるように搬送波周波数
を割り当て、送受波した搬送波信号を受信チャンネル帯
域通過フィルタ郡でパスさせる。それを送受信切換制御
手段に同期させて切換制御することにより、他チャンネ
ルが送波した残音響波信号を濾波する効果を生じ、これ
よって指向性分解能を作り出すことが可能になる。その
ように機能させた物体の検出は、前方空間領域を仮想表
現する如く表示する振動子郡プレートを用いて表現す
る。つまり、物体が存在する位置とする所の振動子を個
々に駆動することで表示するものであり、上記の手段を
特徴とする本発明は、多方向に存在する複数の物体の位
置と距離を同時に表示可能にして、イヤホンを使用する
表示装置の問題点を解決しようとするものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】前記に述べた問題の解決を達成す
るため本発明の歩行補助携帯器具の形体は、弧形に配設
する超音波器ｌｓ、ｓｓ、ｒｓと、物体を検出する計測
部３ａを内設した筐体２ｂ、それを胴ベルト２ａに着設
した携帯式をする。その筐体上面に小径の振動子を集成
した振動子郡プレート４ａと、スライドスイッチ３ｃ、
３ｄを取り付けた操作パネル３ｂを設けてある。これに
よる物体の探索は、振動子を集成したプレートに掌を接
触させ振動を感知し障害物を探索する。さらに、周囲の
状況に応じ障害物の方向や距離を任意に選択できるよう
にしたスライドスイッチ操作により、探索をし易くしよ
うとする構造形体をする。

【０００６】

【実施例】以下、本発明による視覚障害者用歩行補助携
帯器具の一実施例を図面を参照して全体像を説明する。
本発明の実施例を示すブロック回路図１において、固定
周波数発振回路１の出力クロック信号ａを入力するシス
テム制御パルス発生回路郡２は変調パルスｂ、送受信切
換制御パルスｇａ、ｇｂ、ｇｃ、受信切換制御パルスｆ
ａ、ｆｂを発生する。３は前記変調パルスｂを波形整形
してパルス変調信号ｃを出力するタイマ回路、４は前記
送受信切換制御パルスｇａを受けて被搬送波信号ｈを発
生する周波数掃引発振器、５はパルス変調信号ｃで被搬
送波信号ｈをパルス変調して搬送波信号ｄ（ｌｆ、ｓ
ｆ、ｒｆ）を出力するパルス変調器、次段６は搬送波信
号ｄを増幅して超音波器励振搬送波信号ｅを出力する増
幅器、７は前記送受信切換制御パルスｇｂ、パルス変調
信号ｃを受けて送受信切換制御信号ｉ（ｌ、ｓ、ｒ）を
発生する送受信切換制御信号発生回路郡、８は前段入力
搬送波信号ｅ、前記送受信切換制御信号ｉを受けて出力
した搬送波信号ｌｆ、ｓｆ、ｒｆ、受波する搬送波信号
ｊ（ｌｆ、ｓｆ、ｒｆ）を受けて励振する超音波器ｌ
ｓ、ｓｓ、ｒｓ、それを送受信切換掃引作動させる送受
信切換制御回路郡、９は前段受波信号ｊを増幅して信号
ｋを出力する受信増幅器、次段１０は前記送受信切換制
御パルスｇｃを受けて前段出力信号ｋを濾波する帯域通
過フィルタｌｂｐ、ｓｂｐ、ｒｂｐと、それらを切換制
御する回路とで帯域通過フィルタ郡を構成する。

【０００７】１１は前段通過信号ｌを信号処理して信号
ｍを取り出す復調信号処理回路郡、１２は前段出力信号
ｍ、前記受信切換制御パルスｆａ、前記送受信切換制御
信号ｉを取り込、検出した物体の距離、方向を表示する
信号ｎ、検出した物体の面積を表示する信号ｒを取り出
すｉ／ｏポート演算処理装置、１３は入力信号前段ｉ／
ｏポート信号ｒ、後段ホールド制御信号ｑを受けてホー
ルド信号ｓを出力するホールド回路郡、１４は前記受信
切換制御パルスｆｂ、後段ホールド制御信号ｑを受けて
ラッチ制御信号ｏを出力するゲート回路郡、１５は入力
信号前段ｉ／ｏポート信号ｎ、前記送受信切換制御信号
ｉ、ラッチ制御信号ｏを受けてラッチ信号ｐ、ホールド
制御信号ｑを出力するラッチ回路郡、１６は前段ホール
ド信号ｓをラッチ信号ｐで制御してプレート振動子郡４
ａの駆動信号ｔを出力するドライブ回路郡、３ｂは演算
処理装置ｉ／ｏポート信号線ｕに接続する操作パネル、
３ａは前記までに説明した機能を総括構成する計測部で
ある。

【０００８】前記ブロック回路図の説明に基づき、物体
を検知、表示する手段を更に詳しく以下に説明する。送
受信切換制御手段による送受信切換掃引作動で物体を検
出する一往復をＴサイクルとする。それに視覚障害者が
歩行前進する体位移動の速度１ｍ／２ｓｅｃをＷサイク
ルとして詳細を説明する。超音波器の配設（３図参照）
は左側ｌｓ、中央ｓｓ、右側ｒｓ、その指向特性はｌｄ
ｅｇ、ｓｄｅｇ、ｒｄｅｇで各方向空間領域を分担す
る。それら超音波器の送波が物体に反射して検知する空
間距離を０．５ｍ〜４．５ｍとすれば、検出に要する時
間は２６．４７ｍｓ、その空間距離を０．５ｍ〜１．５
ｍ、１．５ｍ〜２．５ｍ、２．５ｍ〜３．５ｍ、３．５
ｍ〜４．５ｍに距離分解して、分解距離１ｍ、若しく
は、時分割２．９４ｍｓ内に存在する物体を検出する。
そして、左右中央の超音波器が送受波する搬送波周波数
は、左側超音波器ｌｆ、中央ｓｆ、右側ｒｆとする。し
たがって、左側超音波器ｌｓの単一方向空間領域０．５
ｍ〜４．５ｍの距離を２６．４７ｍｓ時間で搬送波ｌｆ
を送受波する。よって、左右中央の超音波器で搬送波ｌ
ｆ、ｓｆ、ｒｆを送受波させる切換掃引作動の一往復に
要する時間７９．４１ｍｓが、Ｔサイクルになる。

【０００９】これに対して、物体の存在を表示する振動
子郡プレート（図４参照）において、方向を表示する振
動子郡の縦列左側ｌｏ、中央ｓｏ、右側ｒｏ、それと距
離を表示する横列ａ、ｂ、ｃ、ｄを、分解距離４．５ｍ
〜３．５ｍ、３．５ｍ〜２．５ｍ、２．５ｍ〜１．５
ｍ、１．５ｍ〜０．５ｍに対応させ、方向と距離を振動
で表示する。同時に物体の面積に比例させて回転振動数
（図５参照）を変え、面積が０．２ｍ^２〜０．５ｍ^２は
１０００ｒｐｍ、０．５ｍ^２〜１ｍ^２は５０００ｒｐ
ｍ、１ｍ^２以上は１００００ｒｐｍに駆動表示させる。
前記超音波器ｌｓ、ｓｓ、ｒｓの物体検出では、単一方
向超音波器ｌｓの前方空間領域に存在する物体を検出す
るに要する時間２６．４７ｍｓ、全超音波器ｓｓ、ｒｓ
を含む全空間領域を検出するに要する時間は７９．４１
ｍｓ。すなわち、物体を検知計測する時間７９．４１ｍ
ｓを要するＴサイクルに計測を取り込み、Ｗサイクル経
過後次のＴサイクルを反復する。上記に説明した工程の
繰り返しにより、視覚障害者の歩行速度Ｗサイクル間
を、プレート振動子郡の方向を表示する縦列ｌｏ、ｓ
ｏ、ｒｏと、距離を表示する横列ａ、ｂ、ｃ、ｄの何れ
か単列の振動子郡縦横列を最大１００００ｒｐｍの振動
数で駆動を保持すれば、プレート振動子郡の表示を読み
取ることが可能になる。したがって、視覚障害者の歩行
に際し前方の状況を実感させることができるようにな
る。

【００１０】図２は本発明による視覚障害者が携帯する
歩行補助器具の実施例を示す。同図を参照して形体を説
明する。プラスチック等の合成樹脂素材で成型加工した
筐体２ｂ、充電他（ニッケルカドミウム蓄電池）を格納
する着脱可能な電池ケース２ｃ、筐体の表面に斜設した
振動子郡プレート４ａ、スライドスイッチ３ａ、３ｂを
取り付けた操作パネル３ｂ、内設する計測部３ａと超音
波器ｌｓ、ｓｓ、ｒｓ、皮革類若しくは類似する合成繊
維の加工ベルト２ａに合成収縮帯２ｄを挿間した胴ベル
ト、その胴ベルトに筐体を着設して歩行補助携帯器具を
形成する。

【００１１】図３は筐体の一部欠断面図を示す。同図を
参照して配設と操作を説明する。超音波器ｌｓ、ｓｓ、
ｒｓを視野角度の凡そ３０度に開口し左右中央に弧形に
配設する。筐体２ｂの表面に設けた操作パネル３ｂに取
り付けられたスライドスイッチ３ｃは３接点、３ｄは４
接点の切換構造をする。スライドスイッチ３ｃの操作
で、前方空間領域の方向を表示する振動子郡（図４参
照）縦列、左右中央ｌｏ、ｓｏ、ｒｏの何れかを選択表
示できる。スライドスイッチ３ｄの操作では、振動子郡
横列ａ〜ｄで表示する空間距離４．５ｍ〜０．５ｍを１
ｍ間隔に増減できる。これは横列振動子郡の駆動をａ〜
ｄ、ｄ〜ａと可変制御することになり、この操作によっ
て、探索した障害物の方向と距離を再確認させることが
できるようになる。同図に示したｌｄｅｇ、ｓｄｅｇ、
ｒｄｅｇは超音波器指向特性の略図を示す。

【００１２】図４は前方空間領域を仮想表現する如く表
示する振動子郡プレートを示す。同図を参照して表示機
能を説明する。前方空間に存在する複数の物体を表示す
る振動子郡は、超音波器指向特性開口角（図２参照）に
平置し、左右中央に扇状に分割集成する。その集成振動
子郡で左右中央の前方空域を表示するには、左側方向空
域を縦列ｌｏの４列と横列ａ、ｂ、ｃ、ｄの４列１６
個、各々中央ｓｏ、右側方向ｒｏの集成郡で前方向空間
領域を分割表示する。一方距離を表示するには、振動子
横列ａ、ｂ、ｃ、ｄの横４列で空域距離４．５ｍ〜０．
５ｍを４分割分担させ、横１列４個の振動子で単方向縦
列の分解距離１ｍを表示する。故に、方向を表示する縦
列ｌｏ、ｓｏ、ｒｏと距離を表示する横列ａ、ｂ、ｃ、
ｄの縦横列で前方空間領域の全方向距離を表示させる。

【００１３】図５は振動子郡プレートから単一振動子を
抽出した構造図を示す。同図を参照してマイクロモータ
ーの回転動力を上下運動に換える機能構体を説明する。
マイクロモーター５ａの回転軸に圧入したロータ５ｂ、
ステータ５ｃは螺旋に加工され螺合する。軸端末を螺子
加工したステータに螺入された振動子５ｅ、その軸に挿
入した圧縮バネ５ｄ、その応力でステータがロータに圧
接する。ロータとの圧接摩擦抵抗による回転止め滑りキ
ーがステータに設けてある。そうした振動子構体は、時
点で、マイクロモーターを駆動させると、ロータが右回
転はじめ螺合するステータが螺旋に沿って擦り登り、振
動子が次第に浮き上がる。同時に圧縮バネがステータに
押され圧縮荷重状態になる。更に回転するとステータと
ロータの螺旋が切れ圧縮されたバネの応力でステータが
落下する。すなわち、振動子が沈む。つまり、マイクロ
モーターの駆動でロータが回転するとそれに螺合するス
テータが擦り登り遂には落下する。その作動を繰り返え
す上下運動に応動して振動子が被動する。前記に述べた
如くの構体を集成して表示機能を創出した振動子郡プレ
ートを形成する。

【００１４】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明にお
いて、視覚障害者の歩行前方に存在する物体が歩行の障
害になるか否かの識別と、その位置を把握させることで
状況を判断をさせることができるようになる。

【００１５】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による、視覚障害者の歩行前方に存在す
る複数の物体を検出する歩行補助器具の一実施例を示す
ブロック回路図、第２図は一実施例を示す視覚障害者携
帯歩行補助器具図、第３図は筐体の一部欠断面を示す配
置図、第４図は振動子を集成した振動子郡プレート図、
第５図は振動子群から単一振動子を抽出した機能構体
図。１・・固定周波数発振器、２・・システム制御パルス発
生回路群、３・・タイマ回路、４・・周波数掃引発振
器、５・・パルス変調器、６・・搬送波信号増幅器、７
・・送受信切換制御信号発生回路群、８・・送受信切換
制御回路群、９・・受信増幅器、１０・・通過帯域フイ
ルタ群、１１・・復調信号処理回路群、１２・・演算処
理装置、１３・・ホールド回路群、１４・・ゲート回路
群、１５・・ラッチ回路群、１６・・ドライブ回路群、
ｌｓ、ｓｓ、ｒｓ・・超音波器、２ａ・・胴ベルト、２
ｂ・・筐体、２ｃ・・電池ケース、２ｄ・・収縮帯、３
ａ・・計測部、３ｂ・・操作パネル、３ｃ、３ｄ・・ス
ライドスイッチ、ｌｄｅｇ、ｓｄｅｇ、ｒｄｅｇ・・超
音波器指向特性略図、４ａ・・振動子群プレート、５ａ
・・マイクロモーター、５ｂ・・ロータ、５ｃ・・ステ
ータ、５ｄ・・圧縮バネ、５ｅ・・振動子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周波数掃引発振波を被変調波とする超音波
搬送波パルスを受けて送波（ｌｆ、ｓｆ、ｒｆ）する送
信と、その反射波を受波する受信とを兼用する超音波器
（ｌｓ、ｓｓ、ｒｓ）と、その超音波器の送受信を切換
制御する送受信切換制御手段と、送波する間欠パルスの
１／２周期を受波距離として受信作動を時分割制御する
受信切換制御手段と、前記送受信切換制御手段に同期し
て切換制御される帯域通過フィルタ郡（ｌｂｐ、ｓｂ
ｐ、ｒｂｐ）を備え、前記送受信切換制御手段による超
音波器ｌｓで受信作動させた時に搬送波信号ｌｆを帯域
通過フィルタｌｂｐで通過させ、次に切換制御された超
音波器ｓｓはｓｆをｓｂｐで、同様にｒｓはｒｆをｒｂ
ｐで切換通過させ、前記受信切換制御手段により通過信
号を順次検出して表示するようにした視覚障害者用歩行
補助携帯器具。
【請求項２】物体を検出する計測部（３ａ）と、超音波
器（ｌｓ、ｓｓ、ｒｓ）を内設した筐体（２ｂ）、それ
を着設した胴ベルト（２ａ）、筐体表面に設けた振動子
郡プレート（４ａ）、その振動子郡を駆動して物体の存
在を表示するようにした請求項１記載の視覚障害者歩行
補助携帯器具。