JP3610355B2

JP3610355B2 - 視覚障害者用方位指示装置

Info

Publication number: JP3610355B2
Application number: JP37040499A
Authority: JP
Inventors: 哲則澤田; 光子青木; 龍雄阿部; 幸司入谷
Original assignee: Hokkaido Prefecture
Current assignee: Hokkaido Prefecture
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2019-12-27
Also published as: JP2001178765A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視覚障害者に携帯され、方位を検出して歩行者に報知する視覚障害者用方位指示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
視覚障害者に方位を報知する方位指示装置として、例えば視覚障害者が自身が現在向いている方向を知るために携帯する蓋付きのケースに入った方位磁石が知られている。かかる方位磁石は、蓋が閉じられているときは磁針が回動自在であり、蓋を開けると該磁針はケースに固定される構造となっている。そして、視覚障害者は、方位を知りたいときには、磁針が水平となるように数秒間ケースを保持した後に静かに蓋を開ける。このとき、磁針は北を指したまま固定されるので、視覚障害者は、この磁針を触手することにより北方位を把握することができる。
【０００３】
しかし、上記方位磁石を使用した場合、磁針を水平としてから磁針が安定するまでにはある程度時間を要し、また、磁針が動かないように慎重に蓋を開けなければならないという扱い難さがあり、さらに、磁針を触手したときに誤って磁針を動かしてしまうおそれがあった。
【０００４】
そこで、磁石ではなく、ホール素子等の磁気センサを用いて方位を検出し、検出した方位を音声で報知するようにした視覚障害者用方位指示装置が提案されている。しかしこの方位指示装置を用いた場合には、視覚障害者は、音声の出力を待って方位を認識し、認識した方位に応じて自身が向いた方位を修正し、再び音声の出力を待って方位を確認するという一連の処理を行なわなければならないという不便さがあった。
【０００５】
また、報知手段としてバイブレータを用い、磁気センサにより検出した方位に応じた振動数で該バイブレータを振動させるようにした視覚障害者用方位指示装置も提案されている。しかし、この方位指示装置を使用するには、視覚障害者は予め方位と振動数との関係を学習しておかなければならないという煩わしさがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、視覚障害者に対して簡便に基準方位を報知することができる視覚障害者用方位指示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、方位に応じて変化する地磁気の磁束密度を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段の検出結果から認識される方位を報知する報知手段とを有して、視覚障害者に備えられる視覚障害者用方位指示装置において、大気よりも透磁率が高い材料で形成され、長方形の第１の端部から第２の端部に向かって断面積が次第に減少するホーンの該第２の端部を、前記磁気検出手段の磁気入力部に接続して、該第１の端部の短辺が地表と平行な状態で、前記磁気検出手段により地磁気の磁束密度を検出するようにし、前記磁気検出手段の検出結果から認識される方位と所定の基準方位との差に応じて、前記報知手段による報知内容を変えることを特徴とする。
【０００８】
かかる本発明によれば、前記視覚障害者は、前記報知手段からの報知内容の変化を確認しながら、自身が向いている方位と前記基準方位とのずれを修正することによって、前記基準方位を簡易且つ確実に向くことができる。そのため、前記視覚障害者は、自身が向かっている方位がわからなくなったときに、自身の向かう方向の確認と修正を容易に行なうことができる。
また、前記第１の端部に到達した地磁気の磁力線は大気よりも透磁率が大きい前記ホーンにより大気から遮蔽され、前記第２の端部を介して前記地磁気検出手段の磁気入力部へと収束される。そのため、使用者の手振れ等により前記磁気検出手段が地表面に対して傾いた状態となったときに、前記磁気検出手段の磁気入力部に導かれる磁力線の本数が減少することが抑制される。これにより、前記磁気検出手段の感度低下を防ぎ、精度良く地磁気の磁束密度を検出して方位を報知することができる。
そして、該第１の端部の短辺が地表と平行な状態で、前記磁気検出手段により地磁気の磁束密度を検出することにより、検出しようとする方位方向の地磁気の磁力線のみを前記第１の端部内に収束させることができる。そのため、前記磁気検出手段による方位の検出精度を向上させることができる。
【０００９】
また、前記報知手段としてブザーを用い、前記磁気検出手段の検出結果から認識される方位と所定の基準方位との差に応じて該ブザーの音を変えることを特徴とする。
【００１０】
かかる本発明によれば、例えば前記磁気検出手段の検出結果から認識される方位と前記基準方位との差が小さいほど前記ブザーの音が高くなるようにした場合は、使用者は前記ブザーの音が最も高くなるように自身の向きを変えることで、前記基準方位を向くことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例について、図１〜図４を参照して説明する。図１は本実施の形態における視覚障害者用方位指示装置（以下、方位指示装置という）のブロック構成図、図２は磁気センサに取付けられたホーンの作用の説明図、図３は図１に示した方位指示装置に備えられた磁気センサの作動説明図、図４は磁気センサの入出力特性図及びブザーの鳴動周波数の対応図である。
【００１６】
図１を参照して、本実施の形態の方位指示装置は視覚障害者に携帯されるものであり、方位に応じて変化する地磁気の磁束密度を検出する磁気センサ１と、磁気センサ１から出力される磁束密度の検出信号を増幅等する信号処理回路２と、信号処理回路２からの出力により鳴動するブザー３とからなる。
【００１７】
磁気センサ１は、ホール素子４を用いて構成され、地磁気の磁束密度を検出して磁束密度の大きさに応じた電圧Ｖ_Ｓを磁束密度検出信号として信号処理回路２に出力する。そして、磁気センサ１の磁気入力部５には、ホーン６が密着して接続されている。
【００１８】
図２（ａ）を参照して、ホーン６は大気よりも透磁率が高く残留磁気が少ない無垢の鋼鈑（例えばパーマロイや珪素鋼鈑等）を材料とし、第１の端部１０から第２の端部１１に向かって断面積が次第に減少するように形成されている。そして、このように形成されたホーン６を磁気センサ１の磁気入力部５に密着して接続することで、図２（ｂ）に示したように、ホーン６の第１の端部１０内に入った磁力線を大気よりも透磁率が高いホーン６の側面によって大気から遮蔽して第２の端部１１に向かって収束させることができる。
【００１９】
ここで、ホーン６を接続しない場合は、図３（ａ）に示したように、磁気センサ１が地表と平行であるときは問題ないが、図３（ｂ）に示したように、磁気センサ１が地表に対してθ傾いた状態にあるときは、以下の式（１）に従って磁気センサ１の感度Ｓが低下する。
【００２０】
Ｓ＝Ａｓｉｎθ ・・・・・（１）
ただし、Ａは比例定数である。
【００２１】
そこで、図２（ｂ）に示したように、磁気センサ１の磁気入力部１１にホーン６を密着して接続することにより、視覚障害者が方位指示装置を手に持って方位を知ろうとしたときに、手振れによって磁気センサ１が地表に対して傾いた状態となった場合に、磁気センサ１に入力される磁力線の本数が減少することを抑制し、磁気センサ１の感度Ｓが低下することを防止することができる。
【００２２】
また、本実施の形態では、図２（ａ）に示したように、第１の端部１０を長方形とし、視覚障害者は、自身が向いた方位を知ろうとするときに、該長方形の短辺が地表とほぼ平行となるようにする。これにより、視覚障害者が向いた方位の磁力線のみをホーン６を介して第１の端部１０内に導くことができ、方位の検出精度をより向上させることができる。
【００２３】
次に、図４（ａ）は、磁気センサ１の出力電圧から把握される地磁気の磁束密度と磁気センサ１が向いた方位との関係を示したグラフであり、横軸は真東の方位を０度として時計回転方向で表した方位の角度を示し、縦軸は地磁気の磁束密度を示している。グラフから明らかなように、磁気センサ１の出力電圧から把握される地磁気の磁束密度は、真東から真北に向かって増加し、真北から真南に向かって減少し、真南から真東に向かって増加する。すなわち、磁気センサ１の出力電圧から把握される地磁気の磁束密度は、磁気センサ１が向いた方位に応じて変化する。
【００２４】
そして、本実施の形態の方位指示装置は、磁気センサ１が真北（９０度）±１５度の範囲内の方位に向いたときに、図４（ｂ）に示したように真北（本発明の基準方位に相当する）をピークとして、磁気センサ１の真北からのずれ角の大きさ（磁気センサ１が向いた方位と真北方位との差）に応じて減少する周波数でブザーを鳴動させる。以下、図１及び図４を参照して本実施の形態の方位指示装置の作動について説明する。
【００２５】
図１を参照して、磁気センサ１から出力される地磁気の磁束密度に応じた検出電圧Ｖ_Ｓは、電圧増幅器２０で増幅されるが、検出電圧Ｖ_Ｓが負であったときは負電圧カット回路２１でカットされる。これにより、図４（ａ）で示したように、真東から真西（０〜１８０度）の範囲の方位に応じた検出電圧を増幅した増幅電圧Ｖ_Ｐが、Ｖ／Ｆ変換器２２に入力される。Ｖ／Ｆ変換器２２は、入力された増幅電圧Ｖ_Ｐの大きさ（真北からの方位のずれ角の大きさに対応する）に応じた周波数のパルス信号ｆ_０を出力する。
【００２６】
すなわち、真北（９０度）に対応した増幅電圧Ｖ_Ｐが入力されたときは周波数１Ｋヘルツのパルス信号ｆ_０がＶ／Ｆ変換器２２から出力され、真北からずれるに従ってＶ／Ｆ変換器２２から出力されるパルス信号ｆ_０の周波数が減少する。そして、パルス信号ｆ_０は、ハイパスフィルタ２３に入力されて、周波数１０ヘルツ未満のパルス信号ｆ_０はカットされる。
【００２７】
これにより、磁気センサ１から、真北±１５度の範囲の方位に対応した検出電圧Ｖ_Ｓが出力されたときにのみ、ハイパスフィルタ２３からブザー増幅器２４にパルス信号ｆ_Ｈが入力される。そして、ブザー増幅器２４で増幅されたパルス信号ｆ_Ｐがブザー３に出力されてブザー３が鳴動する。
【００２８】
このように、磁気センサ１が真北を向いたときにブザー３から出力される音の周波数が最も高くなり、ブザー３の出力音が最も高くなる。そして、磁気センサ１の向きが真北からずれるに従って、ブザー３から出力される音の周波数が低くなって、ブザー３の出力音が低くなる。そのため、方位指示装置を持った視覚障害者は、ブザー３から出力される音が最も高くなるように自身の向きを変えることで、容易に真北を向くことができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、磁気センサ１の向いた方位と基準方位（真北）との差に応じてブザー３から出力する音の高さを変えるようにしたが、音量を変えるようにしてもよい。また、ブザー３を断続的に鳴動させるようにし、磁気センサ１の向いた方位と基準方位（真北）との差に応じてブザー３の鳴動間隔を変えるようにしてもよい。
【００３０】
また、報知手段としてバイブレータを用い、磁気センサ１の向いた方位と基準方位（真北）との差に応じて、例えば磁気センサ１が真北を向いたときに該バイブレータの振動周波数が最大となるようにし、磁気センサ１の向きが真北からずれるに従って該バイブレータの振動周波数が低下するようにしてもよい。
【００３１】
また、ホーン６は、図２に示したように中実構造とすることがより好ましいが、中空構造としても本発明の効果を得ることができる。
【００３２】
また、本実施の形態では、第１の端部１０を長方形としたホーン６を磁気センサ１の磁気入力部５に接続することで本発明の最良の効果を得たが、第１の端部１０を楕円形としたり、或いはホーン６を接続しない場合にも本発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】視覚障害者用方位指示装置のブロック構成図。
【図２】磁気センサに取付けられたホーンの作用説明図。
【図３】視覚障害者用方位指示装置に備えられた磁気センサの作動説明図。
【図４】磁気センサの入出力特性グラフ及びブザーの鳴動周波数の対応グラフ。
【符号の説明】
１…磁気センサ、２…信号処理回路、３…スピーカ、４…ホール素子、５…磁気入力部、６…ホーン、１０…第１の端部、１１…第２の端部

Claims

方位に応じて変化する地磁気の磁束密度を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段の検出結果から認識される方位を報知する報知手段とを有して、視覚障害者に備えられる視覚障害者用方位指示装置において、
大気よりも透磁率が高い材料で形成され、長方形の第１の端部から第２の端部に向かって断面積が次第に減少するホーンの該第２の端部を、前記磁気検出手段の磁気入力部に接続して、該第１の端部の短辺が地表と平行な状態で、前記磁気検出手段により地磁気の磁束密度を検出するようにし、
前記磁気検出手段の検出結果から認識される方位と所定の基準方位との差に応じて、前記報知手段による報知内容を変えることを特徴とする視覚障害者用方位指示装置。
前記報知手段としてブザーを用い、前記磁気検出手段の検出結果から認識される方位と所定の基準方位との差に応じて該ブザーの音を変えることを特徴とする請求項１記載の視覚障害者用方位指示装置。