JP5506414B2

JP5506414B2 - 視覚障害者の視野を改善する装置および方法

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Publication number: JP5506414B2
Application number: JP2010004505A
Authority: JP
Inventors: リチャード・イー・フォンメーリング; ゲイリー・ダブリュ・ベーム; アルフレッド・ジェイ・ノール
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-01-13
Also published as: JP2010162346A; US8130262B2; US20100177179A1

Description

本発明は、全般的に、周辺環境情報を提供して視覚障害者を補助する装置、およびそれを動作させる方法に関する。特に、本発明は、視覚障害者の視野を改善する装置、およびそれを動作させる方法に関する。

視野（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄｏｆｖｉｓｉｏｎ）は、ある瞬間に見ることができる、観測可能な世界の角度範囲である。視覚正常者のＦＯＶは、約１２０度である。一方、視覚障害者のＦＯＶは、はるかに狭いことがある。例えば、色素性網膜炎（ＲＰ：ＲｅｔｉｎｉｔｉｓＰｉｇｍｅｎｔｏｓａ）患者のＦＯＶは２０度以下である。そのような人は法律上の失明に分類されることが多い。

ＡｍｅｒｉｃａｎＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒＴｈｅＢｌｉｎｄ（ＡＦＢ）は、米国の法律上失明人口は約１３０万人であると推定した。目の見えない人または視覚障害者は、歩行者として、重大な交通事故に巻き込まれる危険性がはるかに高い。米国では、多数の目の見えない人または視覚障害者が、通行の助けに携帯用ステッキを使用している。しかし、従来の携帯用ステッキは、利用者の周辺環境について極めて限られた量の情報、通常はステッキが物理的に触れる可能性のある物体についての情報しか提供しない。

その他に、目の見えない人または視覚障害者にその周辺環境についての情報を従来のステッキが物理的に届く範囲を超えて提供するよう、様々なデバイスが開発されてきた。例えば、音響式ステッキ（ａｃｏｕｓｔｉｃｃａｎｅ）は、音のフィードバックを通じて情報を提供することができる（反響定位）。音響式ステッキの使用時、ステッキは可聴信号を放ち、それが利用者の周辺環境の中にある物体から反射または反響してくる。利用者は、その反響を解釈して、周囲のものの配置を読み取る。その他のデバイスは光信号を放ち、それが利用者周辺の物体から反射する。続いて、この反射は、周辺の物体についての情報を利用者に伝え返すよう、クリック音または可変高さのビープ音などの可聴信号に変換される。

特許文献１は、物体を検出および特定する電気光学デバイスを含む装置を開示している。このデバイスから情報を受信して処理するよう、制御ユニットが使用される。次に、その物体を利用者に聞こえるように説明するために、制御ユニットからの命令受信に音声表現ユニットが使用される。

米国特許出願第１０／５１９４８３号（米国特許出願公開第２００６／００９８０８９（Ａ１）号）

周辺環境に関する情報の利用者への伝達を可聴信号に頼るデバイスは、交通量の多い通りなどの雑音環境、または可聴信号を聞くことができない視聴覚障害者には不向きである。そのような状況において、周辺環境情報を非可聴信号によって伝達する装置および方法があると望ましい。

一態様において、本発明は、視覚障害を持つ利用者の視野を改善する装置に関する。この装置は、本体と、利用者周辺の物理的環境の視覚画像（ｖｉｓｕａｌｉｍａｇｅ）を記録するよう本体に結合された少なくとも１つのビデオ・デバイスと、本体に結合された少なくとも１つのモニタと、少なくとも１つのビデオ・デバイスから信号を受信し、少なくとも１つのモニタを、少なくとも１つのビデオ・デバイスによって記録された視覚画像を表示するよう動作可能に制御する（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌ）プロセッサと、利用者の実際の視覚サイズ（ｖｉｓｉｏｎｓｉｚｅ）を判断するトンネル視ファインダ（ｔｕｎｎｅｌｖｉｓｉｏｎｆｉｎｄｅｒ）とを含む。そのような装置は、利用者が、周囲のものの中を安全に進むことができるようにする。

少なくとも１つのビデオ・デバイスは、約１００度から約１６０度の範囲の視野を有することが好ましい。この少なくとも１つのビデオ・デバイスは、約１２０度の視野を有するとより好ましい。

この少なくとも１つのビデオ・デバイスは、少なくとも１つのＣＣＤカメラを含み、少なくとも１つのモニタは、少なくとも１つのＬＣＤ画面を含むことが好ましい。この少なくとも１つのＬＣＤ画面は、長さ約３インチ（７．６２ｃｍ）から約７インチ（１７．７８ｃｍ）、幅約１インチ（２．５４ｃｍ）から約３インチ（７．６２ｃｍ）であることが好ましい。

プロセッサはさらに、少なくとも１つのモニタ上に表示される視覚画像のサイズを、トンネル視ファインダによって判断された利用者の実際の視覚サイズに応じて調節するとよい。

この装置は、利用者によって装着されることが好ましい。この装置はヘッドセットであるとより好ましい。このヘッドセットは、調節可能な複数の脚部をさらに有するとよい。

トンネル視ファインダは、独立した構成要素、またはプロセッサの一部とすることができる。

この装置はさらに、本体に結合され少なくとも１つのビデオ・デバイスを制御する、１つの「オン／オフ」スイッチを含むとよい。この装置はさらに、本体に結合され少なくとも１つのモニタを制御する、１つの「オン／オフ」スイッチを含むとよい。この装置は、トンネル視ファインダを制御する遠隔制御器を含むとよい。

本体に対する少なくとも１つのモニタの位置は、調節可能であることが好ましい。

別の態様において、本発明は、視覚障害を持つ利用者の視野を改善する方法に関する。本方法は、利用者の実際の視覚サイズを判断し、利用者周辺の物理的環境の視覚画像を取得し、その視覚画像を処理して、その視覚画像を利用者の実際の視覚内に表示するステップを含む。当該の方法は、利用者が、周囲のものの中を安全に進むことができるようにする。

利用者の実際の視覚サイズを判断するステップは、利用者の視界の前方のモニタ上に複数セルのテーブルを作成することと、利用者が見ることができる少なくとも１つのセルを選択することとを含むとよい。

物理的環境の視覚画像を取得するステップは、少なくとも１つのＣＣＤカメラを使用して視覚画像を取得することを含むとよい。

視覚画像を処理するステップは、利用者の実際の視覚サイズに応じて、視覚画像のサイズを調節することを含むとよい。

視覚画像を表示するステップは、視覚画像を少なくとも１つのＬＣＤ画面に表示することを含むとよい。

画像の中に示されている物体をある距離から見たときに、視覚正常者が見る例示的な画像の図である。同じ物体を同じ距離から見たときに、視覚障害者が見る例示的な画像の図である。本発明の例示的な一実施形態に従った、視覚障害者の視野を改善する装置を介して同じ物体を同じ距離から見たときに視覚障害者が見る例示的な画像の図である。本発明に従った、視覚障害者の視野を改善する装置の例示的な実施形態の側面透視図である。図４の線ＩＩ−ＩＩ’に沿った、装置の例示的な実施形態の概略断面図である。本発明の例示的な一実施形態に従った、利用者の視界の前方でモニタ上に示される例示的な複数セルのテーブルの図である。本発明の例示的な一実施形態に従った、利用者が見ることができる１つのセルが利用者によって選択された状態の、利用者の視界の前方のモニタ上に示される例示的な複数セルのテーブルの図である。本発明の例示的な一実施形態に従った、利用者が見ることができる例示的なセルが利用者によって選択されている図である。本発明の例示的な一実施形態に従った、サイズおよび位置が利用者の実際の視覚によりよく合うように調節された例示的なセルの図である。本発明の実施形態に従った、視覚障害を持つ利用者の視野を改善する方法を示す流れ図である。

添付の図面は、本発明をより深く理解できるように含まれており、この明細書に組み込まれてその一部を構成している。図面は、本発明の実施形態を示しており、本記載と共に、本発明の原理の説明に役立つ。

本発明の好適な実施形態を説明する際、本願明細書では、図面の図１〜９を参照する。図面では、同じ数字は本発明の同様の特徴を指す。本発明の各特徴は、図面において必ずしも一定の比率で拡大縮小して示されてはいない。

本願明細書では、視覚障害者の視野を改善する装置、およびそれを動作させる方法が開示される。簡単に言えば、装置上のトンネル視ファインダがまず、視覚障害者の実際の視覚のサイズを求める。ビデオ・デバイスが、視覚正常者が見るであろう視覚画像をとらえる。プロセッサが、視覚障害者の実際の視覚サイズに視覚画像を収めるよう、視覚画像を処理する。続いて、装置上のモニタが、その視覚画像を、視覚障害者向けに、その人の障害のある視覚内において再生する。

以下、図１〜３を参照する。図１は、画像の中に示されている物体をある距離から見たときに、視覚正常者が見る例示的な画像の図である。図２は、同じ物体を同じ距離から見たときに、ＦＯＶの狭い視覚障害者が見る例示的な画像の図である。狭いＦＯＶが原因で、視覚障害者はトンネル視を有し、これによって、正常な視覚の周辺部が失われて中心部分が保たれている。図３は、本発明の一実施形態による、視覚障害者の視野を改善する装置を介して同じ物体を同じ距離から見たときに視覚障害者が見る例示的な画像の図である。装置は、視覚正常者が見る画像をとらえて、それを処理し、視覚正常者が見るものを視覚障害者がそのトンネル視の中で見るように、画像を視覚障害者向けに再生する。

図４は、本発明の一実施形態による、視覚障害者の視野を改善する装置１の側面透視図である。装置１は、利用者が装着できるヘッドセットである。装置１は、本体１０、ビデオ・デバイス１５、モニタ２０、および制御ユニット２５を含む。本体１０は、２つの脚部１２を含むとよい。２つの脚部１２は、長さの調節が可能であることが好ましい。長さは、各脚部上の利用者設定デバイス３０によって調節されるとよい。

ビデオ・デバイス１５は、本体１０に結合されており、利用者周辺の物理的環境の視覚画像を記録するために使用される。ビデオ・デバイス１５は、約１００度から約１６０度の範囲の視野を有することが好ましい。ビデオ・デバイス１５は、視覚正常者の視野に近い約１２０度の視野を有することがより好ましい。ビデオ・デバイス１５は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ：ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ）カメラであってもよい。装置１は２つ以上のビデオ・デバイスを含んでもよい可能性がある。

モニタ２０も本体１０に結合されており、ビデオ・デバイス１５によって記録された視覚画像を表示するために使用される。モニタ２０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙ）画面であることが好ましい。一実施形態では、モニタ２０のサイズは、長さ約３インチ（７．６２ｃｍ）から約７インチ（１７．７８ｃｍ）、幅約１インチ（２．５４ｃｍ）から約３インチ（７．６２ｃｍ）である。装置１は２つ以上のモニタを含んでもよい可能性がある。本体１０に対するモニタ２０の位置は、調節可能であることが好ましい。言い換えれば、モニタ２０は、垂直または水平、あるいはその両方に、本体１０に沿って移動するとよい。

図５は、図４の線ＩＩ−ＩＩ’に沿った、装置１の制御ユニット２５を示す断面図である。制御ユニットは、電源１１０、プロセッサ１２０、トンネル視ファインダ１３０、および回路基板１００を含む。回路基板１００は、電源１１０、プロセッサ１２０、およびトンネル視ファインダ１３０に電気的に接続されている。さらに、回路基板は、配線１４０および１５０を介してビデオ・デバイス１５およびモニタ２０に電気的に接続されている。プロセッサ１２０、トンネル視ファインダ１３０、ビデオ・デバイス１５、モニタ２０、およびその他様々なコンポーネントが、電源１１０によって電力供給される。電源１１０は、電池、燃料電池、または当技術分野で周知である他の様々なコンポーネントであればよい。

トンネル視ファインダ１３０は、利用者の実際の視覚サイズを判断するために使用される。装置１は、トンネル視ファインダ１３０を制御する遠隔制御器を有するとよい。トンネル視ファインダは、モニタ２０上に複数セルのテーブルを作成する。この複数セルのテーブルは、ソフトウェアによって生成される。図６は、本発明の一実施形態による、モニタ２０上に示される例示的な複数セルのテーブルの図である。このテーブルは、２５のセルから成る。テーブル内の各セルには、例えばＸおよびＹ座標など、モニタ画面の平面上の位置情報が与えられる。次に、利用者は、装置１を装着しているときに利用者が見ることができる１つまたは複数のセルを選択する。図７では、楕円形１６５が、モニタ２０上での利用者の実際の視覚を表す。利用者が見ることができるセル１６０を、利用者が選択する。この選択は、遠隔制御器を介して実行されるとよい。図８に示されているように、利用者が選択を行うと、利用者が見ることができる１つまたは複数のセルのみがモニタ２０上に表示される。利用者は、モニタ２０上に表示される１つまたは複数のセルのサイズまたは位置あるいはその両方を調節することによって、選択済みの１つまたは複数のセルを微調整し、セルを利用者の実際の視覚によりよく合わせるとよい。微調整が完了すると、次に、トンネル視ファインダ１３０が、モニタ２０上に表示されている１つまたは複数のセルに対応する位置情報を求める。図９で、利用者はセル１６０の位置およびサイズを、楕円形１６５によりよく合うように調節する。調節されたセル１６０は、セル１７０になる。トンネル視ファインダ１３０は、セル１７０に対応する位置情報を求める。位置情報に基づいて、トンネル視ファインダ１３０は、利用者の実際の視覚サイズを計算し、利用者の実際の視覚サイズの情報をプロセッサ１２０に入力する。利用者の実際の視覚サイズの情報はプロセッサ１２０に格納され、後から利用者によって読み出し可能である。

プロセッサ１２０は、ビデオ・デバイス１５から信号を受信して、ビデオ・デバイス１５によって記録された視覚画像を表示するようモニタ２０を動作可能に制御する。その際に、プロセッサ１２０は、モニタ２０上に表示される視覚画像のサイズを、トンネル視ファインダ１３０によって判断された利用者の実際の視覚サイズに応じて調節する。本発明の一実施形態によれば、トンネル視ファインダ１３０はプロセッサ１２０の一部であってもよい。言い換えれば、プロセッサ１２０はトンネル視ファインダとしても機能する。

装置１は、本体１０に結合されビデオ・デバイス１５を制御する、１つの「オン／オフ」スイッチを含むとよい。装置１は、本体１０に結合されモニタ２０を制御する、１つの「オン／オフ」スイッチを含むとよい。

図１０は、装置１を動作させる方法の例示的な実施形態を示す流れ図である。ステップ２００は、利用者の実際の視覚サイズを判断することを含む。上記のように、利用者の実際の視覚サイズは、トンネル視ファインダによって判断される。トンネル視ファインダは、まず、利用者の視界の前方のモニタ上に表示される複数セルのテーブルを作成する。次に、利用者が見ることができる少なくとも１つのセルを、利用者が選択する。利用者はさらに、選択済みのセルのサイズまたは位置あるいはその両方を、セルが利用者の実際の視覚によりよく合うように微調整するとよい。選択されたセルのモニタ上での位置情報に基づいて、トンネル視ファインダが利用者の実際の視覚サイズを計算する。位置情報は、モニタ画面の平面上のＸおよびＹ座標であることが好ましい。

ステップ２１０は、利用者周辺の物理的環境の視覚画像を取得することを含む。利用者周辺の物理的環境の視覚画像は、ビデオ・デバイス、好ましくは少なくとも１つのＣＣＤカメラによって取得される。ＣＣＤカメラは、好ましくは約１００度から約１６０度の範囲の視野、より好ましくは約１２０度の視野を有する。

ステップ２２０は、ビデオ・デバイスによって取得された視覚画像を、プロセッサを使用して処理することを含む。プロセッサは、ステップ２００で判断された利用者の実際の視覚サイズに応じて、視覚画像のサイズを調節する。

ステップ２３０は、視覚画像を利用者の実際の視覚内に表示することを含む。視覚画像は、少なくとも１つのＬＣＤ画面上に表示されることが好ましい。ＬＣＤ画面のサイズは、長さ約３インチ（７．６２ｃｍ）から約７インチ（１７．７８ｃｍ）、幅約１インチ（２．５４ｃｍ）から約３インチ（７．６２ｃｍ）である。ＬＣＤ画面は、表示される視覚画像が利用者の実際の視覚の中に入るように、プロセッサによって動作可能に制御される。

本発明は、好適な実施形態に関して詳しく示され、記載されたが、当業者には当然のことながら、形態および詳細事項の前述の変更およびその他の変更が、本発明の意図および範囲から逸脱することなく加えられ得る。したがって、本発明は、記載および説明された厳密な形態および詳細事項に限定されないが、添付の特許請求の範囲に記載の範囲内に入るものとする。

Claims

利用者の視野を改善する装置であって、
本体と、
前記利用者周辺の物理的環境の視覚画像を記録するよう、前記本体に結合された少なくとも１つのビデオ・デバイスと、
前記本体に結合された少なくとも１つのモニタと、
前記少なくとも１つのビデオ・デバイスから信号を受信し、前記少なくとも１つのモニタを、前記少なくとも１つのビデオ・デバイスによって記録された前記視覚画像を表示するよう動作可能に制御するプロセッサと、
前記利用者の実際の視覚のサイズおよび位置を判断するトンネル視ファインダと、
を含み、
前記プロセッサはさらに、前記少なくとも１つのモニタ上に表示される前記視覚画像のサイズを、前記視覚画像が前記利用者の実際の視覚の範囲内に表示されるように、前記トンネル視ファインダによって判断された前記利用者の実際の視覚サイズに応じて調節する、
装置。
前記少なくとも１つのビデオ・デバイスは、約１００度から約１６０度の範囲の視野を有し、好ましくは約１２０度の視野を有する、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１つのビデオ・デバイスは、少なくとも１つのＣＣＤカメラを含み、前記少なくとも１つのモニタは、少なくとも１つのＬＣＤ画面を含む、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１つのＬＣＤ画面は、長さ約３インチ（７．６２ｃｍ）から約７インチ（１７．７８ｃｍ）、幅約１インチ（２．５４ｃｍ）から約３インチ（７．６２ｃｍ）である、請求項１に記載の装置。
前記装置は、前記利用者により装着されるヘッドセットであって、調節可能な複数の脚部を有する、請求項１に記載の装置。
前記トンネル視ファインダは、前記プロセッサの一部である、請求項１に記載の装置。
前記本体に結合され、前記少なくとも１つのビデオ・デバイスを制御する、１つの「オン／オフ」スイッチをさらに含む、請求項１に記載の装置。
前記本体に結合され、前記少なくとも１つのモニタを制御する、１つの「オン／オフ」スイッチをさらに含む、請求項１に記載の装置。
前記トンネル視ファインダを制御する遠隔制御器をさらに含む、請求項１に記載の装置。
前記本体に対する前記少なくとも１つのモニタの位置が調節可能である、請求項１に記載の装置。
プロセッサによって各ステップが実行されて、利用者の視野を改善する方法であって、
前記利用者の実際の視覚のサイズおよび位置を判断するステップと、
前記利用者周辺の物理的環境の視覚画像を取得するステップと、
前記利用者の実際の視覚サイズに応じて、前記視覚画像のサイズを調節して、前記視覚画像を処理するステップと、
前記視覚画像を前記利用者の実際の視覚の範囲内に表示するステップと、
を含む方法。
前記利用者の実際の視覚のサイズおよび位置を判断する前記ステップは、
前記利用者の視界の前方のモニタ上に複数セルのテーブルを作成するステップと、
前記利用者が見ることができる少なくとも１つのセルを選択するステップと、
を含む、請求項１１に記載の方法。
前記物理的環境の前記視覚画像を取得する前記ステップは、少なくとも１つのＣＣＤカメラを使用して前記視覚画像を取得するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
前記視覚画像を表示する前記ステップは、前記視覚画像を少なくとも１つのＬＣＤ画面上に表示するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
利用者の視野を改善する装置であって、
本体と、
前記利用者周辺の物理的環境の視覚画像を記録するよう、前記本体に結合された少なくとも１つのビデオ・デバイスと、
前記本体に結合された少なくとも１つのモニタと、
前記少なくとも１つのビデオ・デバイスから信号を受信し、前記少なくとも１つのモニタを、前記少なくとも１つのビデオ・デバイスによって記録された前記視覚画像を表示するよう動作可能に制御するプロセッサと、
前記利用者の実際の視覚サイズおよび位置を判断するトンネル視ファインダと、
を含み、
前記プロセッサはさらに、前記少なくとも１つのモニタ上に表示される前記視覚画像のサイズを、前記トンネル視ファインダによって判断された前記利用者の実際の視覚サイズに応じて調節するにあたって、
複数のセルのテーブルを与え、
テーブル内の各セルには、ＸおよびＹ座標など、モニタ画面の平面上の位置情報を与え、
前記利用者が１つまたは複数のセルを選択したことに応じて、その１つまたは複数のセルのみを表示し、
前記利用者がその１つまたは複数のセルのサイズまたは位置あるいはその両方を調節することに応じて、選択済みの１つまたは複数のセルが微調整されて、前記利用者の実際の視覚によりよく合わせることができる、
装置。
微調整されたセル（１７０）に対応する位置情報を求めて、その位置情報に基づいて前記利用者の実際の視覚サイズを計算し、その計算された実際の視覚サイズが前記プロセッサに格納され、後から前記利用者によって読み出し可能である、
請求項１５に記載の装置。
プロセッサによって各ステップが実行されて、利用者の視野を改善する方法であって、
前記利用者の実際の視覚サイズおよび位置を判断するステップと、
前記利用者周辺の物理的環境の視覚画像を取得するステップと、
前記利用者の実際の視覚サイズに応じて、前記視覚画像のサイズを調節して、前記視覚画像を処理するステップと、
前記視覚画像を前記利用者の実際の視覚内に表示するステップと、
を含み、
前記視覚画像を処理するステップと、前記視覚画像を前記利用者の実際の視覚内に表示するステップが、
複数のセルのテーブルを与えるステップと、
テーブル内の各セルには、ＸおよびＹ座標など、モニタ画面の平面上の位置情報を与えるステップと、
前記利用者が１つまたは複数のセルを選択したことに応じて、その１つまたは複数のセルのみを表示するステップと、
を含むことによって、
前記利用者がその１つまたは複数のセルのサイズまたは位置あるいはその両方を調節することに応じて、選択済みの１つまたは複数のセルが微調整されて、前記利用者の実際の視覚によりよく合わせることができる、
方法。
さらに、
微調整されたセル（１７０）に対応する位置情報を求めるステップと、
その位置情報に基づいて前記利用者の実際の視覚サイズを計算するステップと、
を含み、
その計算された実際の視覚サイズが前記プロセッサに格納され、後から前記利用者によって読み出し可能である、
請求項１７に記載の方法。