JP3002667U - 盲人用道案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 身体障害により多くの不便を経る盲人のため
に盲人の道しるべの役目が果たせる電子道案内装置を提
供して全身体を安全に保護し得るようにすることであ
る。 【構成】 超音波信号を発射する送信部と、前方障害物
に反射される反射波を受信する受信部と、ハイブリッド
集積回路で構成される制御部と、警報器とを備えて、遠
距離（２ｍ）及び短距離（１ｍ）にある前方障害物の有
無を聴覚又は触覚を通じて直ぐ知らせる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は眼が見えない盲人の道を案内する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

通常、盲人は杖にすがって自力で歩行することが一般化されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、杖にすがって歩行する場合、色々の危険要素に対して未然に対 処することが実質的にできないため、歩行するときは必ず保護者と同行しなけれ ばならないので面倒であった。 従って、本考案は身体障害により多くの不便を経る盲人のために盲人の道しる べの役目が果たせる電子道案内装置を提供して全身体を安全に保護し得るように することをその目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

このような目的を達成するために、本考案は超音波信号を用いた盲人用道案内 装置を構成することにおいて、 一定周期で球形波を発生するパルス発生回路と、前記パルス回路のパルス信号 を受けて発振周波数を発生する高周波発生回路と、複数のノットゲート群により 構成され、前記高周波発生回路に並列連結され正電位信号を出力する出力ゲイン 増幅回路と、送信信号と受信信号を転換させる送受信転換回路とから構成される 送信部と、 前記送受信転換回路に連結設置され、センサー転換スイッチにより選択連結さ れる室外送受信センサーと室内送受信センサーと、 前記室外送受信センサー又は室内送受信センサーを通じて入力された微細信号 を１次信号増幅させる信号増幅回路と、特定帯域の周波数を出力させるＬＣ同調 増幅回路と、バッファ回路と、前記ＬＣ同調増幅回路の出力信号から必要反射波 を検波するＡＭ検波回路と、前記送信部を構成するパルス発生回路の出力信号を 受けて比較回路へ拡張された信号を出力させる遅延回路と、前記ＡＭ検波回路と 遅延回路の信号を受け干渉信号を除去し反射波だけを出力させる比較回路とから 構成される受信部と、 前記受信部に入力される反射波の入力時間を計算し、その信号に当たる時間を 遅延させる１，２次距離遅延回路と、前記１，２次距離遅延回路で遅延された時 間帯内に入力される反射波の入力有無を確認して信号を出力するスイッチング回 路と、前記スイッチング回路から入力されるパルス信号をハイ状態に維持させる 遅延回路と、前記遅延回路に入力されるハイ信号により速い発振周波数を出力す る２次音発振回路と、前記遅延回路に入力されるハイ信号により比較的遅い発振 周波数を出力する１次音発振回路とを集積してハイブリッド集積化した制御部と 、を連結して警報器を通じて前方障害物が聴覚で感知し得るようにした盲人用道 案内装置を提供する。

【０００５】

【実施例】

以下、本考案を添付図面に基づいて詳細に説明する。 図１は本考案の製品の外形図で、前面には室外、室内送受信センサーＳ₁ ，Ｓ ₂ と警報器ＡＲＭが併設され、上側には首巻ＮＥが付着され、下側にはベルトＢ Ｅが付着されている。本考案の装置は図２に示すように首と腰にベンディングし て着用し、その位置は胸の下側の腹部位にあることになる。

【０００６】 本考案の装置はセンサー転換スイッチＳＷ₃ を操作して、外出時は室外送受信 センサーＳ₁ により前方の障害物を感知し、室内では室内送受信センサーＳ₂ に より前方の障害物を感知するように設計されている。即ち、室外送受信センサー Ｓ₁ の動作範囲は障害者の膝部から頭部まで、室内送受信センサーＳ₂ の動作範 囲を首部から足部までカバーすることになる。

【０００７】 本考案の装置は、図３に示すように、主に送受信部１００，２００と制御部３ ００とから構成される。具体的には送信部１００はパルス発生回路１と高周波発 生回路２と出力ゲイン増幅回路３と送受信転換回路４とから構成され、受信部２ ００は信号増幅回路５’とＬＣ同調増幅回路５とバッファ回路ＩＣ_B とＡＭ検波 回路６と遅延回路７と比較回路８とから構成され、制御部３００はハイブリッド 集積回路で構成されたもので、１次距離と２次距離を演算するための１，２次距 離遅延回路１０，９と信号有無を確認するスイッチング回路１２，１１と入力信 号をハイ状態に維持させるための遅延回路１４，１３と音の間隔を調整する１， ２次音発振回路１６，１５と音の周波数を決定する１，２次音発振回路１８，１ ７とから構成される。

【０００８】 本考案の送信部１００を構成するパルス発生回路１はＯＰアンプの発振回路を 応用したもので、ＯＰアンプＩＣ₁ の−入力には抵抗Ｒ₅ ，Ｒ₆ とコンデンサー Ｃ₁ が連結され、＋入力には抵抗Ｒ₂ ，Ｒ₃ ，Ｒ₄ が接続されて電源スイッチＳ Ｗ₁ に連結された状態を取っている。その出力は高周波発生回路２に連結される とともに受信部２００を構成する遅延回路７に連結されている。このパルス発生 回路１の出力には充放電時間差により形成される信号波形が図６の（ａ）のよう に表われる。即ち、抵抗Ｒ₅ より抵抗値が低い抵抗Ｒ₆ とダイオードＤ₂ を直列 接続することにより速い充電を誘導し、その抵抗Ｒ₅ で遅い放電を誘導してパル ス信号を発生させる。

【０００９】 前記高周波発生回路２は４０ＫＨｚの高周波信号を発生する回路で発振器ＩＣ ₂ により構成され、その−入力にはコンデンサーＣ₂ と抵抗Ｒ₁₂が連結され、前 記抵抗Ｒ₁₂は可変抵抗ＶＲ₁ を通じて出力に連結されている。発振器ＩＣ₂ の＋ 入力には抵抗Ｒ₉ ，Ｒ₁₀，Ｒ₁₁が連結され、前記抵抗Ｒ₁₀は出力側に接続されて いる。前記発振器ＩＣ₂ の出力のノットゲートＩＣ_3-1 を介して複数のノットゲ ートＩＣ_3-2 〜ＩＣ_3-2 よりなる出力ゲイン増幅回路３に連結される。

【００１０】 前記パルス発生回路１から出力された一定周期を有するパルス信号がダイオー ドＤ₃ を通じて前記高周波発生回路２に入力されると、発振器ＩＣ₂ ではハイ状 態である時に可変抵抗ＶＲ₁ と抵抗Ｒ₁₂を経てコンデンサーＣ₂ に充放電を実施 して図６の（ｂ）のような４０ＫＨｚの周波数を発生させることになる。ここで 、周波数の可変は可変抵抗ＶＲ₁ で調整する。

【００１１】 このように発振器ＩＣ₂ から出力された信号は三つのノットゲートＩＣ_3-2 〜 ＩＣ_3-4 によりなる出力ゲイン増幅回路３を経て送受信転換回路４を通じて室外 送受信センサーＳ₁ 又は室内送受信センサーＳ₂ に出力される。 即ち、出力ゲイン増幅回路３を経た信号は図６の（ｃ）のような波形の正電位 で出力され、この信号約８Ｖは送受信転換回路４を構成するダイオードＤ₁₇を経 てセンサー転換スイッチＳＷ₃ を通じて室外送受信センサーＳ₁ 又は室内送受信 センサーＳ₂ に出力発射される。この際に、信号増幅回路５’の方にも信号が流 れるダイオードＤ₉ を通じてバイパスされるので信号増幅回路５’には影響を及 ぼさなくなる。

【００１２】 このように室外送受信センサーＳ₁ 又は室内送受信センサーＳ₂ に発射された 超音波信号は一定時間発射されてから一定時間休止期を有する。この際に、前方 に障害物に反射された信号が外出時は室外送受信センサーＳ₁ に、室内では室内 送受信センサーＳ₂ に入ることになる。 この微細受信信号は送受信転換回路４に流入され抵抗Ｒ₆₇とコンデンサーＣ₃ を経て信号増幅回路５’を経ながら１次信号増幅される。

【００１３】 前記ＬＣ同調増幅回路５は２段のＬＣ同調増幅回路ＬＣＴ₁ ，ＬＣＴ₂ で構成 された回路で、信号増幅回路５’を介して入った受信信号はトランジスターＱ₂ と抵抗Ｒ₁₅，Ｒ₁₄，Ｒ₁₆の抵抗値によりバイアスが決められ、トランジスターＱ ₂ のベース端子とコレクター端子に共通接続されている抵抗Ｒ₁₅を通じて信号帰 還されるので増幅出力される信号の安定が維持される。

【００１４】 そして、コイルＴ₁ とコンデンサーＣ₆ で構成される１次同調回路ＬＣＴ₁ の 周波数特性により特定周波数帯だけに最高の増幅度を有するため外部から混入さ れる雑音が防げる。 前端のトランジスターＱ₂ で増幅された信号は後端のトランジスターＱ₃ のベ ース端に入力され、このトランジスターＱ₃ のベース端に並列設置されたサーミ スター（ＴＨ₁ ：温度の上昇につれて製造付加抵抗値が減少する）により温度が 上昇する時にトランジスターＧ₃ の増幅度が上昇することを防ぐことになる。即 ち、サーミスターＴＨ₁ と抵抗Ｒ₁₉，Ｒ₂₀によりバイアスが変化してトランジス ターＱ₃ の増幅度を低下させるので外気の温度変化に敏感に対処して安定な回路 動作を遂行することになる。

【００１５】 ここで、再びコイルＴ₂ とコンデンサーＣ₈ で構成された２次ＬＣ同調回路Ｌ ＣＴ₂ により外部から入る雑音を遮断することになる。 一方、ＡＭ検波回路６を経て出力される信号には反射波でない残響波が混入さ れて出力されることもできるが、本考案ではこの残響波を除去するために送受信 部１００を構成するパルス発生回路１の出力信号を遅延回路７を経て前記比較回 路ＩＣ₅ の−入力端に入力するようにする回路を構成した。

【００１６】 ダイオードＤ₄ を通じて入った球形波送信信号は抵抗Ｒ₂₇とコンデンサーＣ₁₂ により時間が遅延されて比較器ＩＣ₄ の＋入力端に印加される。この比較器では −入力端に入る信号と比較してパルス幅が多少拡張された基準信号を出力させる ことになる（図６の（ｇ）の信号）。 このように比較回路８の−入力に遅延回路７の出力信号（基準信号）が入力さ れ、＋入力にＡＭ検波回路６の出力信号が入力されると、同比較回路８ではこれ を比較して干渉された信号を除去し反射波だけを出力させて図６の（ｈ）のよう な信号を制御部３００に印加させることになる。

【００１７】 本考案を構成する制御部３００は図５に示すように比較器ＩＣ₆ で構成される ２次距離遅延回路９と、比較器ＩＣ₇ で構成される１次遅延回路１０と、前記比 較器ＩＣ₆ の出力に連結され、ダイオードＤ₁₃，Ｄ₁₅，Ｄ₁₇と抵抗Ｒ₄₇で構成さ れるスイッチング回路１１と、前記比較器ＩＣ₇ の出力に連結され、ダイオード Ｄ₁₄，Ｄ₁₆，Ｄ₁₈と抵抗Ｒ₄₈で構成されるスイッチング回路１２と、＋入力端が 前記スイッチング回路１１の出力に連結された比較器ＩＣ₈ で構成される遅延回 路１３と、＋入力端が前記スイッチング回路１１の出力に連結された比較器ＩＣ ₉ で構成される遅延回路１４と、ナンドゲートＩＣ₁₀〜ＩＣ₁₇の群により構成さ れる発振回路１５，１６，１７，１８を集積化したハイブリッド集積回路とから なり、これにより距離演算が実行される。

【００１８】 即ち、送信部１００を構成するパルス発生回路１の出力が制御部３００の９番 端子を通じて１，２次距離遅延回路１０，９を構成する各比較器ＩＣ₇ ，ＩＣ₆ の＋入力端に印加されると、各比較器ＩＣ₆ ，ＩＣ₇ では受信部２００に印加さ れる１次距離（１ｍ）及び２次距離（２ｍ）から反射されてくる時間を計算しそ の信号に当たる時間を遅延させることになる（図６の（ｉ），図６の（ｊ）参照 ）。

【００１９】 そして、スイッチング回路１１，１２では前記２次距離遅延回路９と１次距離 遅延回路１０で遅延された時間帯内に４番端子に入る信号（反射波）の有無を確 認し、信号があれば同入力信号を遅延回路１３，１４に出力することになる（図 ６の（ｋ））。 仮に２次距離（２ｍ）から反射された入力信号が遅延回路１３を構成する比較 器ＩＣ₈ に印加されると、この信号は時間周期が大変小さいためこの時間を遅延 させてパルスで入る信号をハイ状態に維持させる（図６の（ｉ））。

【００２０】 同様に１次距離（１ｍ）から反射された信号が入ると比較器ＩＣ₉ で時間を遅 延させてパルスで入る信号をハイ状態に維持させる（図６の（ｍ））。 遅延回路１３からハイ信号が出力されて２次音発振回路１５に印加されると、 同回路は発振して音の間隔を調整し、この信号は再び２次音発振回路１７で音の 周波数が決定され発振されて発振信号が出力されることにより警報器ＡＲＭを通 じて短く大きい断続警報音を発生して盲人にすぐ聞かせることにより１ｍ距離に 障害物があることを知らせる（図６の（ｎ），図６の（ｏ））。

【００２１】 又、遅延回路１４からハイ信号が出力されて１次音発振回路１６，１８に印加 されると、同回路では比較的長周期の信号を出力して警報器ＡＲＭを通じて比較 的長い断続音を発生する。しかし、室内ではセンサー転換スイッチＳＷ₃ を室内 送受信センサーＳ₂ に転換させた状態であるため、この時は警報信号転換スイッ チＳＷ₄ がセンサー転換スイッチＳＷ₃ とともに連動してコンデンサーＣ₁₇，Ｃ ₁₈ との接続を遮断するので室内では前方１ｍ範囲の障害物信号だけが出力される （センサー転換スイッチＳＷ₃ の接点ａとｃが連結されると警報信号転換スイッ チＳＷ₄ のａ接点とｃ接点が連結される）。

【００２２】 前記ＬＣ同調増幅回路５を通過した信号は図６の（ｅ）に示す特定帯域幅を有 する周波数に増幅されて出力され、この信号は再びバッファ回路ＩＣ₃ とＡＭ検 波回路６に入力されて、純粋反射波だけを捜し出す検波過程を経ることになる。 即ち、ダイオードＤ₆ とコンデンサーＣ₁₃と抵抗Ｒ₂₉とから構成されるＡＭ検 波回路６を経ながらＡＭ検波方式で検波されて図６の（ｆ）のような検波信号が 出力されて比較回路ＩＣ₅ の＋入力端に印加される。

【００２３】 一方、本考案では装置内部に振動モーターＭを設置して障害物が皮膚で関知し 得るように応用することもできる。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の盲人用道案内装置は超音波信号を発射し帰って くる反射波を感知して遠距離及び短距離に障害物があることを聴覚又は触覚を通 じて直ぐ知らせるようにすることにより、盲人が保護者なしに一人で立派に自由 歩行できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の外形を示す斜視図である。

【図２】（Ａ）は本考案の着用状態を示す側面図であり
（Ｂ）は本考案装置の着用状態を示す正面図である。

【図３】本考案の全体構成を示すブロック図である。

【図４】図３の送受信部の詳細回路図である。

【図５】図３の制御部の詳細回路図である。

【図６】本考案を構成する回路ユニットの各部出力の波
形図である。

【符号の説明】

１ パルス発生回路 ２ 高周波発生回路 ３ 出力ゲイン増幅回路 ４ 送受信転換回路 ５ ＬＣ同調増幅回路 ５’ 信号増幅回路 ６ ＡＭ検波回路 ７ 遅延回路 ８ 比較回路 ９ ２次距離遅延回路 １０ １次距離遅延回路 １１，１２ スイッチング回路 １３，１４ 遅延回路 １５，１７ ２次音発振回路 １６，１８ １次音発振回路 Ｓ₁ 室外送受信センサー Ｓ₂ 室内送受信センサー ＩＣ_B バッファ回路 ＬＣＴ₁ ，ＬＣＴ₂ ＬＣ同調回路 Ｍ 振動モーター ＴＲ₁ トランジスター Ｑ₁ ，Ｑ₂ ，Ｑ₃ ，Ｑ₄ トランジスター ＩＣ₁ ＯＰアンプ ＩＣ₂ 発振器 ＩＣ_3-1 ，ＩＣ_3-4 ノットゲート ＩＣ₄ 〜ＩＣ₉ 比較器 ＩＣ₁₀〜ＩＣ₁₇ ナンドゲート ＩＣ₁₈ 増幅器 Ｒ₁ 〜Ｒ₇₁ 抵抗 Ｄ₁ 〜Ｄ₂₀ ダイオード Ｃ₁ 〜Ｃ₂₆ コンデンサー ＶＲ₁ 可変抵抗 ＪＡ₁ イヤホンジャック ＪＡ₂ 直流電源連結ジャック ＳＷ₁ 電源スイッチ ＳＷ₂ 警報スイッチ ＳＷ₃ センサー転換スイッチ ＳＷ₄ センサー転換スイッチ（ＳＷ₃ ）に連動する警
報信号転換スイッチ １００ 送信部 ２００ 受信部 ３００ 制御部

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波信号を用いた盲人用道案内装置で
   あって、 一定周期で球形波を発生するパルス発生回路（１）と、
   前記パルス回路（１）のパルス信号を受けて発振周波数
   を発生する高周波発生回路（２）と、複数のノットゲー
   ト群により構成され、前記高周波発生回路（２）に並列
   連結され正電位信号を出力する出力ゲイン増幅回路
   （３）と、送信信号と受信信号を転換させる送受信転換
   回路（４）とから構成される送信部（１００）と、 前記送受信転換回路（４）に連結設置され、センサー転
   換スイッチ（ＳＷ₃ ）により選択連結される室外送受信
   センサー（Ｓ₁ ）と室内送受信センサー（Ｓ₂）と、 前記室外送受信センサー（Ｓ₁ ）又は室内送受信センサ
   ー（Ｓ₂ ）を通じて入力された微細信号を１次信号増幅
   させる信号増幅回路（５’）と、特定帯域の周波数を出
   力させるＬＣ同調増幅回路（５）と、バッファ回路（Ｉ
   Ｃ₃ ）と、前記ＬＣ同調増幅回路（５）の出力信号から
   必要反射波を検波するＡＭ検波回路（６）と、前記送信
   部（１００）を構成するパルス発生回路（１）の出力信
   号を受けて比較回路（８）へ拡張された信号を出力させ
   る遅延回路（７）と、前記ＡＭ検波回路（６）と遅延回
   路（７）の信号を受け干渉信号を除去し反射波だけを出
   力させる比較回路（８）とから構成される受信部（２０
   ０）と、 前記受信部（２００）に入力される反射波の入力時間を
   計算し、その信号に当たる時間を遅延させる１，２次距
   離遅延回路（１０），（９）と、前記１，２次距離遅延
   回路（１０），（９）で遅延された時間帯内に入力され
   る反射波の入力有無を確認して信号を出力するスイッチ
   ング回路（１１），（１２）と、前記スイッチング回路
   （１１），（１２）から入力されるパルス信号をハイ状
   態に維持させる遅延回路（１３），（１４）と、前記遅
   延回路（１３）に入力されるハイ信号により速い発振周
   波数を出力する２次音発振回路（１５），（１７）と、
   前記遅延回路（１４）に入力されるハイ信号により比較
   的遅い発振周波数を出力する１次音発振回路（１６），
   （１８）とを集積してハイブリッド集積化した制御部
   （３００）と、を連結して警報器（ＡＲＭ）を通じて前
   方障害物が聴覚で感知し得るようにしたことを特徴とす
   る盲人用道案内装置。
2. 【請求項２】 振動モーター（Ｍ）を設置して前方障害
   物が触覚で感知し得るようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の盲人用道案内装置。
3. 【請求項３】 室外送受信センサー（Ｓ₁ ）と室内送受
   信センサー（Ｓ₂ ）を区分設置し、センサー転換スイッ
   チ（ＳＷ₃ ）の切換動作により室外では超音波信号の発
   射範囲が障害者の頭部から膝部まで、室内では首部から
   足部までカバーし得るようにすることを特徴とする請求
   項１記載の盲人用道案内装置。
4. 【請求項４】 制御部（３００）に前記センサー転換ス
   イッチ（ＳＷ₃ ）に連動する警報信号転換スイッチ（Ｓ
   Ｗ₄ ）を設置し、室内送受信センサー（Ｓ₂）の使用と
   同時に警報信号転換スイッチ（ＳＷ₄ ）によりコンデン
   サー（Ｃ₁₇）（Ｃ₁₈）との接続が遮断されるようにする
   ことにより１ｍ前方障害物に対した警報信号だけを出力
   することを特徴とする請求項１又は３記載の盲人用道案
   内装置。