JPH028241B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被検出部位に存在する凹部又は凸部を
検出する凹凸部検出装置に関する。

例えば盲人が歩行する場合には、歩行面たる地
上面の窪み等の凹部危険個所若しくは石塊等の凸
部障害物の存在を杖によつて感知するだけである
ので、極めて困難で、これらの凹部危険個所若し
くは凸部障害物に足をとられて転倒する危険があ
り、従つて、地上面等の被検出部位に存在する凹
部又は凸部を検出し得る装置があれば極めて有効
であるが、このような凹凸部検出装置は現在開発
されていない。しかも、このような凹凸部検出装
置が開発されれば、単に盲人用としてのみならず
各種検出装置の分野において広く利用し得ること
は明白である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、被検出部位に対して相対的に移動可能
に複数個の発光素子を有する発光装置並びに前記
発光素子の光軸に対して光軸が前記被検出部位上
で交差する複数個の受光素子を有する受光装置を
設置し、前記複数個の発光素子が所定の順序で光
パルスを発生するように設定するとともに、前記
被検出部位上からの前記光パルスによる反射光を
前記複数個の発光素子の内の所定の受光素子が受
光し得るように設定し、前記反射光が所定の受光
素子より前段の受光素子で受光された時には凸部
として検出し後段の受光素子で受光された時には
凹部として検出する構成とすることによつて、被
検出部位に存在する凹部又は凸部を確実に検出す
ることができる凹凸部検出装置を提供するにあ
る。

以下本発明の一実施例につき図面を参照して説
明する。

１は凹凸部検出装置のケースであり、これは被
検出部位２に対して一定の距離を保ちつつ矢印３
方向に移動されるように適宜の移動部位（図示せ
ず）に設置されている。そして、上記ケース１内
は以下述べるように構成されている。即ち、４は
発光装置としての発光ダイオードアレイであり、
これは複数個例えば19個の発光素子たる発光ダイ
オード４₁，４₂，…４₁₉を水平な並設状態に有す
る、５は前記発光装置４に対して左右に並設され
た受光装置としての発光ダイオードアレイであ
り、これは複数個例えば19個の受光素子たる受光
ダイオード５₁，５₂，…５₁₉を水平な並設状態に
有するもので、受光ダイオード５₁，５₂，…５₁₉
は前記発光ダイオード４₁，４₂，…４₁₉に例えば
一対一の関係で対応するようになつている。６は
駆動回路であり、これは、前記発光ダイオード４
_１，４₂，…４₁₉にこの所定の順序でパルス入力
S₁，S₂，…S₁₉を繰返して与えるようになつてい
るとともに、このパルス入力S₁，S₂，…S₁₉を同
期信号として距離判別回路７及び幅判別回路８に
与えるようになつている。発光ダイオード４₁，
４₂，…４₁₉はパルス入力S₁，S₂，…S₁₉が与えら
れると順次光パルスを発生するが、これらの光パ
ルスはレンズ９で収束されて細い光ビーム状の光
パルスP₁，P₂，…P₁₉（図では光軸を示してい
る。）として被検出部位２上に照射される。この
場合、光パルスP₁，P₂，…P₁₉の光軸は被検出部
位２に対する垂直線と常に所定角度θをなすよう
に設定されており、従つて、光パルスP₁，P₂，
…P₁₉は常にケース１の移動設置位置Ａから一定
の水平距離L₀を存した被検出部位２上の移動基
準位置Ｂに向けて照射されてその移動基準位置Ｂ
を矢印Ｃ方向に高速度で繰返し光走査即ちスキヤ
ニングするように設定されており、更に光パルス
P₁，P₂，…P₁₉による移動基準位置Ｂからの反射
光P₁′，P₂′，…P₁₉′（図では光軸を示している。）
はレンズ１０を介して夫々に対応する所定の受光
ダイオード５₁，５₂，…５₁₉に夫々受光されるよ
うに設定されている。この結果、第２図、第４図
及び第５図から明らかなように、発光ダイオード
４₁，４₂，…４₁₉の光軸（即ち光パルスP₁，P₂，
…P₁₉）は受光ダイオード５₁，５₂，…５₁₉の光軸
（即ち反射光P₁′，P₂′，…P₁₉′）に対して被検出部
位２上の移動基準位置Ｂにおいて交差するととも
に、移動基準位置Ｂ以外の部位においても複数個
所で互いに交差する所謂ネツト状をなしている。
尚、ケース１の矢印３方向への移動にともなつて
同時に移動基準位置Ｂもその移動設置位置Ａに対
して一定の水平距離L₀を保ちつつ矢印３方向に
移動することになり、光パルスP₁，P₂，…P₁₉に
よる移動基準位置Ｂからの反射光P₁′，P₂′，…
P₁₉′は常に所定の受光ダイオード５₁，５₂，…５
₁₉によつて受光されるものである。更に、受光ダ
イオード５₁，５₂，…５₁₉が反射光P₁′，P₂′，…
P₁₉′を受光すると夫々基準パルス出力R₁，R₂，…
R₁₉を順次発生するようになつており、これらの
基準パルス出力R₁，R₂，…R₁₉は増幅回路１１を
介して前記距離判別回路７及び幅判別回路８に与
えられるようになつている。この場合、増幅回路
１１は各受光ダイオード５₁，５₂，…５₁₉毎に設
けられているが、図では説明の便宜上一個のみ示
す。而して、前記距離判別回路７は、パルス入力
S₁，S₂，…S₁₉と基準パルス出力R₁，R₂，…R₁₉
とを比較して後述するように距離情報信号Ｋを発
生し、又、前記幅判別回路８は、パルス入力S₁，
S₂，…S₁₉と基準パルス出力R₁，R₂，…R₁₉とを
比較して後述するように幅情報信号Ｈを発生する
ようになつており、更にこれらの距離情報信号Ｋ
及び幅情報信号Ｈは信号処理回路１２に与えられ
るようになつており、該信号処理回路１２は与え
られた距離情報信号Ｋ及び幅情報信号Ｈを基にし
て凹部検出信号、凸部検出信号、距離検出信号及
び幅検出信号を生ずるようになつている。

次に、上記構成の本実施例の作用につき説明す
る。

今、被検出部位２上が第１図及び第２図に示す
ように略平坦であつた場合には、駆動回路６から
与えられるパルス入力S₁，S₂，…S₁₉に基づいて
発光ダイオード４₁，４₂，…４₁₉が順次発生する
光パルスP₁，P₂，…P₁₉は全て移動基準位置Ｂに
おいて反射され、その反射光P₁′，P₂′，…P₁₉′が
予め発光ダイオード４₁，４₂，…４₁₉に対応する
ように設定された所定の受光ダイオード５₁，５
_２，…５₁₉に順次受光されるようになり、該受光
ダイオード５₁，５₂，…５₁₉は第６図に示すよう
に基準パルス出力R₁，R₂，…R₁₉を発生する。こ
れらのパルス入力S₁，S₂，…S₁₉及び基準パルス
出力R₁，R₂，…R₁₉はともに距離判別回路７及び
幅判別回路８に与えられるので、その距離判別回
路７及び幅判別回路８は、第６図に示すように、
パルス入力S₁，S₂，…S₁₉に同期して受光ダイオ
ード５₁，５₂，…５₁₉が基準パルス出力R₁，R₂，
…R₁₉を夫々発生したこと即ち受光ダイオード５
_１，５₂，…５₁₉が対応する発光ダイオード４₁，４
_２，…４₁₉の光パルスP₁，P₂，…P₁₉に基づく移動
基準位置Ｂからの反射光P₁′，P₂′，…P₁₉′を夫々
一対一の所定の関係で受光したことを検出し、こ
の時には距離情報信号Ｋ及び幅情報信号Ｈを発生
しない。

又、被検出部位２に第４図に示すように移動設
定位置Ａから距離Lxだけ離れた位置に幅lxを有
する凸部１３（第１図にも二点鎖線で示してい
る。）が存在する場合には、発光ダイオード４₃，
４₄及び４₅の光パルスP₃，P₄及びP₅に基づく移動
基準位置Ｂからの反射光P₃′，P₄′及びP₅′は凸部
１３によつて遮断されて受光ダイオード５₃，５₄
及び５₅は第７図に示すように基準パルス出力
R₃，R₄及びR₅を発生せず、代りに発光ダイオー
ド４₆，４₇及び４₈の光パルスP₆，P₇及びP₈が移
動基準位置Ｂに到達する前に凸部１３の表面たる
発光ダイオード４₆，４₇及び４₈の光軸と受光ダ
イオード５₃，５₄及び５₅の光軸とが夫々交差す
る検出位置Ｘにおいて反射されて反射光P₆x′，
P₇x′及びP₈x′となり、これらが受光ダイオード５
_３，５₄及び５₅に受光されるようになり、該受光
ダイオード５₃，５₄及び５₅は第７図に示すよう
に検出パルス出力R₃x，R₄x及びR₅xを順次発生
する。従つて、距離判別回路７は、第７図に示す
ように、受光ダイオード５₃，５₄及び５₅が夫々
に対応する所定の発光ダイオード４₃，４₄及び４
_５よりも発光順序の後段即ち光走査方向たる矢印
Ｃ方向にずれた発光ダイオード４₆，４₇及び４₈
のパルス入力S₆，S₇及びS₈に夫々基づいて検出パ
ルス出力R₃x，R₄x及びR₅xを発生したことを検
出し、換言すれば、発光ダイオード４₆，４₇及び
４₈の光パルスP₆，P₇及びP₈に基づいて受光ダイ
オード５₆，５₇及び５₈よりも前段の受光ダイオ
ード５₃，５₄及び５₅が検出パルス出力R₃x，R₄x
及びR₅xを発生したことを検出し、先ず検出パル
ス出力R₃x，R₄x及びR₅xが基準パルス出力R₃，
R₄及びR₅よりも光走査方向たる矢印Ｃ方向にず
れていることにより「＋」信号を発生し、更に検
出パルス出力R₃x，R₄x及びR₅xが基準パルス出
力R₃，R₄及びR₅よりも夫々３パルス分だけずれ
ていることにより「３」の信号を発生し、その結
果距離情報信号Ｋとして「＋３」の信号を発生す
る。又、幅判別回路８は、第７図に示すように、
基準パルス出力よりもずれて発生した検出パルス
出力の数を検出し即ち検出パルス出力R₃x，R₄x
及びR₅xが合計３パルスであることから幅情報信
号Ｈとして「３」の信号を発生する。尚、受光ダ
イオード５₆，５₇及び５₈は光パルスP₆，P₇及び
P₈による移動基準位置Ｂからの反射光P₆′，P₇′及
びP₈′が存在しないことから基準パルス出力R₆，
R₇及びR₈を発生しない。一方、信号処理回路１
２は与えられる距離情報信号Ｋたる「＋３」と幅
情報信号Ｈたる「３」とを基にして演算するもの
で、先ず信号「＋３」における信号「＋」から凸
部１３が存在することを検出し、信号「＋３」の
内の信号「３」から移動基準位置Ｂからの距離を
算出しこの結果から移動設定位置Ａからの距離
「Lx」を算出し、更に幅情報信号Ｈたる「３」と
上述の算出距離「Lx」とによつて凸部１３の幅
「lx」を算出し、結果として移動設定位置Ａから
距離Lxのところに幅lxの凸部１３が存在するこ
とを示す検出信号を発生する。

更に、被検出部位２に第５図に示すような凹部
１４（第１図にも二点鎖線で示している。）が存
在する場合には、発光ダイオード４₁₃，４₁₄及び
４₁₅からの光パルスP₁₃，P₁₄及びP₁₅は移動基準
位置Ｂにおいては反射されずにその移動基準位置
Ｂを通過した後の凹部１４の底面たる発光ダイオ
ード４₁₃，４₁₄及び４₁₅の光軸と受光ダイオード
５₁₄，５₁₅及び５₁₆の光軸とが夫々交差する検出
位置Ｙにおいて反射して反射光P₁₃y′，P₁₄′y及び
P₁₅y′となる。従つて、移動基準位置Ｂからは前
述のような反射光P₁₃′，P₁₄′及びP₁₅′は発生せず、
これに対応する受光ダイオード５₁₃，５₁₄及び５
₁₅は第８図に示すように基準パルス出力R₁₃，R₁₄
及びR₁₅は発生しない。又、発光ダイオード４₁₆
からの光パルスP₁₆は凹部１４の側部に照射され
て反射光P₁₆′は発生せず、これに対応する受光ダ
イオード５₁₆は第８図に示すように基準パルス出
力R₁₆を発生しない。一方、前述したように凹部
１４の底面の検出位置Ｙからの反射光P₁₃y′，
P₁₄y′及びP₁₅y′は反射光P₁₄′，P₁₅′及びP₁₆′の如
き
反射をなして受光ダイオード５₁₄，５₁₆及び５₁₆
に受光されるようになり、該受光ダイオード５
₁₄，５₁₅及び５₁₆は第８図に示すように検出パル
ス出力R₁₄y，R₁₅y及びR₁₆yを順次発生する。従
つて、距離判別回路７は、第８図に示すように、
受光ダイオード５₁₄，５₁₅及び５₁₆が夫々に対応
する発光ダイオード４₁₄，４₁₅及び４₁₆よりも発
光順序の前段即ち光走査方向とは反対の反矢印Ｃ
方向にずれた発光ダイオード４₁₃，４₁₄及び４₁₅
のパルス入力S₁₃，S₁₄及びS₁₅に夫々基づいて検
出パルス出力R₁₄y，R₁₅y及びR₁₆yを発生したこ
とを検出し、換言すれば、発光ダイオード４₁₃，
４₁₄及び４₁₅の光パルスP₁₃，P₁₄及びP₁₅に基づい
て受光ダイオード５₁₃，５₁₄及び５₁₅の後段の受
光ダイオード５₁₄，５₁₅及び５₁₆が検出パルス出
力R₁₄y，R₁₅y及びR₁₆yを発生したことを検出し、
検出パルス出力R₁₄y，R₁₅y及びR₁₆yが基準パル
ス出力R₁₄，R₁₅及びR₁₆よりも光走査方向とは反
対側たる反矢印Ｃ方向にずれていることにより
「−」の信号を発生し、更に検出パルス出力
R₁₄y，R₁₅y及びR₁₆yが基準パルス出力R₁₄，R₁₅
及びR₁₆よりも夫々１パルス分だけずれているこ
とにより「１」の信号を発生し、その結果距離情
報信号Ｋとして「−１」の信号を発生する。又、
幅判別回路８は、前述したと同様に基準パルス出
力よりもずれて発生した検出パルス出力R₁₄y，
R₁₅y及びR₁₆yが合計３パルスであることにより
幅情報信号Ｈとして「３」の信号を発生する。そ
して、これらの距離情報信号Ｋたる信号「−１」
と幅情報信号Ｈたる信号「１」は信号処理回路１
２に与えられるが、この場合、信号処理回路１２
は、信号「−１」の内の信号「−」を検出した時
点において距離及び幅の演算は行なわず、単に移
動基準位置Ｂの近傍に凹部１４が存在することを
示す検出信号を発生する。

尚、信号処理回路１２からの各種検出信号によ
る報知は、デイジタル的な文字、数値表示、指針
の振れ角度、方向による指針表示、ブザーによる
音量、音色表示等種々考えられる。

このように本実施例によれば、距離判別回路７
が距離情報信号Ｋとして「＋」信号を生ずるか或
いは「−」信号を生ずるかによつて被検出部位２
に凸部が存在するか或いは凹部が存在するかを確
実に検出できるものであり、特に被検出部位２に
凸部が存在する場合には、距離判別回路７の距離
情報信号Ｋと幅情報信号Ｈとを基にして凸部の移
動設置位置Ａからの距離及び該凸部の幅を検出で
きるものであり、しかも、発光ダイオード４₁，
４₂，…４₁₉からの光パルスをレンズ９によつて
収束して細い光ビーム状にしているとともに、発
光ダイオード４₁，４₂，…４₁₉の光軸と発光ダイ
オード５₁，５₂，…５₁₉の光軸との互いに交差す
る多数の交差点において凸部の表面から反射光を
得るようにしているので、凸部の距離及び幅の検
出分解能力が極めてよいものである。

更に、本実施例によれば、発光ダイオード４₁，
４₂，…４₁₉から光パルス即ち変調光を発生させ
るようにしたので、外乱光の影響を受けることは
なく、誤検出を確実に防止できるものであり、し
かも、受光ダイオード５₁，５₂，…５₁₉は反射光
の有無を検出するだけで反射光の強弱の度合を検
出するものではないので、被検出部位若しくは検
出すべき凹部、凸部の反射率に左右されることは
全くなく、確実な検出を行なうことができる。

尚、上記実施例では、受光ダイオード５₁，５
_２，…５₁₉を常時受光可能な状態となるようにし
たが、これに限らず、発光ダイオード４₁，４₂，
…４₁₉が一回即ち一サイクル光走査する毎に受光
ダイオード５₁，５₂，…５₁₉を順次一個づつ受光
可能な状態となるようにスキヤニングするように
構成してもよく、従つてこの場合には発光ダイオ
ード及び受光ダイオードは一対一に対応する同一
数とする必要はない。

又、上記実施例では凸部の距離及び幅をも検出
するようにしたが、これは必要に応じて行なえば
よい。

更に、上記実施例ではケース１が移動する構成
としたが、逆に被検出部位２が移動するようにし
てもよく、要はケース１が被検出部位２に対して
相対的に移動可能であればよい。

その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例
にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しな
い範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論で
ある。

本発明は以上説明したようになり、相対的に移
動する被検出部位に存在する凹部又は凸部の存在
を確実に検出することができるという優れた効果
を奏する凹凸部検出装置を提供できる。

尚、本発明の応用例としては地上面に存在する
凹凸部を検出して報知する盲人用警報器が考えら
れるが、これに限らず、被検出部位に存在する凹
部又は凸部を検出する必要のある分野における凹
凸部検出装置として広く応用し得ることは勿論で
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は原理
説明のための側面図、第２図は平面図、第３図は
発光ダイオードアレイ及び発光ダイオードアレイ
の拡大平面図、第４図及び第５図は作用説明用の
第２図相当図、第６図乃至第８図は作用説明用の
パルス波形図である。 図面中、１はケース、２は被検出部位、４は発
光ダイオードアレイ（発光装置）、４₁乃至４₁₉は
発光ダイオード（発光素子）、５は発光ダイオー
ドアレイ（受光装置）、５₁乃至５₁₉は受光ダイオ
ード（受光素子）、６は駆動回路、７は距離判別
回路、８は幅判別回路、１２は信号処理回路、１
３は凸部、１４は凹部を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検出部位に対して相対的に移動可能に複数
   個の発光素子を有する発光装置並びに前記発光素
   子の光軸に対して光軸が前記被検出部位上で交差
   する複数個の受光素子を有する受光装置を設置
   し、前記複数個の発光素子が所定の順序で光パル
   スを発生するように設定するとともに、前記被検
   出部位上からの前記光パルスによる反射光を前記
   複数個の受光素子の内の所定の受光素子が受光し
   得るように設定し、前記反射光が所定の受光素子
   より前段の受光素子で受光された時には凸部とし
   て検出し後段の受光素子で受光された時には凹部
   として検出することを特徴とする凹凸部検出装
   置。