JPH0312895B2

JPH0312895B2 -

Info

Publication number: JPH0312895B2
Application number: JP60158256A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Ban
Original assignee: Sekoh Giken KK
Current assignee: Sekoh Giken KK
Priority date: 1985-07-19
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1991-02-21
Also published as: JPS6219164A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、盲人の歩行の補助具に関するもので
ある。更に詳細には、盲人が歩行するときに、足
許の障害物や穴等の危険をさける為に白杖を利用
するが、この手段は地上数センチメートルまでの
障害物を検知できるのみである。従つて、これよ
り上方空間は無防備となり、歩行に不安を感じて
いる現状にある。

本発明装置によれば、小型、軽量、廉価な装置
により、上述した不安を除去し、歩行し易くした
盲人用の案内装置を得ることができるものであ
る。

〔従来の技術〕

盲人は、白杖による知覚情報が不足する為に、
環境音や風を知覚することにより、外界の事情を
知覚している。しかしこの知覚は不確実であり、
又盲人の90％を占める中途失明者の場合には殆ん
ど不可能に近い実状にある。

以上の欠点を除去する為に、超音波によるセン
サが作られて市販されている。しかしこの種の機
器には、次に述べる欠点がある。

第１に、測距情報は正確であるが、射出音波の
拡がりが大きく、小さくする為に波長を小さくす
ると、到達距離がみじかくなり実用性が失なわれ
る。従つて障害物の方向が判別できない欠点があ
る。

第２に、装置が大型、高価となる欠点がある。

第３に、超音波を利用する装置には、障害物ま
での距離に対応して音の周波数を変化させる測距
装置として用いるものや聴覚の音源定位を利用し
たもので複数個の超音波送受信素子を使い障害物
が距離と方向に対応した音像として定位する装置
などがある。これらの装置は情報を盲人に伝達す
る手段が聴覚によるため前記した環境音がマスキ
ングされ、その結果環境音からの情報量が減少し
盲人が知覚する総合的な情報量は増加せずまた超
音波を用いた装置は消費電流が多い欠点もあり歩
行補助装置として適当でない。また盲人は装置を
手許から離したときに晴眼者であれば容易に行な
える電源スイツチ開閉の確認をすることができな
く電源スイツチの切り忘れをしがちである。

第４に、本発明と同一出願人、同一発明者によ
り、赤外線ビームを利用した盲人案内装置が、特
開昭57−151807として開示されているが、これ
は、赤外線による測距の原理及び盲人の歩行補助
具として利用できることを示しているもので、実
用面にいくつかの難点のあるものである。

〔本発明が解決しようとしている問題点〕

前項において説明した第１，第２，第３，第４
の項目の欠点を除去することが本発明が解決しよ
うとしている問題点である。

尚欠点を理解する為に、現状を次に説明する。

盲人は、杖をたよりに歩行するが、これは杖の
とどく足許の範囲ばかりではなく、杖の先で硬い
地面を叩いたときにでるクリツク音の反響を聴く
ことにより、盲人の周囲の近距離にある壁などの
比較的大きな物体を感覚的に捉えることができる
ものである。実験によると、長い廊下に置かれた
衝立を２メートル手前から知覚できる。これは、
コウモリやイルカの超音波を使つたエコーサウン
デングと同じ原理であり、人間の場合の音源は、
前記した杖の音のほかに、歩く足音、洋服の擦れ
る音である。

しかし、物体の小さな部分や距離が遠くなる
と、まわりの状態を正確に知ることが困難とな
り、測距装置を用いたソナーが必要となる。他物
体までの距離を測定する手段は数多く知られてい
る。電磁波、または超音波を使用し、波の伝達時
間より距離を算定するもの、波の干渉を利用する
もの、三角測量の原理を利用するものなどがあ
る。これらの手段による装置は、大型で高価とな
つたり、機構の精度を高くする必要がある。ま
た、超音波を使用したものは放射波の拡がりが大
きい為に、方向が判らなく、又小さな物体は測距
できないという欠点もある。更に又前述したよう
に、盲人の90％を占める中途失明者は、環境音の
知覚が不確実で、外界の状況が判らない実情にあ
る。

盲人の歩行補助として、測距装置から得られる
信号を、電圧制御発振器、電圧制御御増巾器に入
力し、物体までの距離に対応してイアーフオンか
ら音として出力し、その音の強弱、または音の高
低、あるいは両方組合わした音の変化によつて、
盲人が外界の物体の状態が頭の中で一つの音像と
して認識できるようにした装置がある。

しかし、前述したように盲人の聴覚は非常に鋭
敏であり、イアーフオンを耳に掛けることは、た
とえ片耳であつても、外界の音を聴くことの妨げ
となる。また、ソナーからスピーカーの音が出る
ようにした場合、室内のような狭い場合では、ス
ピーカーからの音は聞きやすいが、室外では、音
量を大きくしないと聴きとりにくい。さらに音が
外部に出ることで、彼らの目のみえないことが注
意を引かれ好都合となる反面、注意を引かれすぎ
て好まない人もいる。また盲人は、点字を指先で
読むことができ、これは彼らの触覚が鋭敏である
ことを示している。

従つて、盲人のソナーは、10メートル位までの
距離のできるだけ小さい面積を測距でき、しかも
その方向が判り測距時間が短かく、機械的に動く
部分がない小型、軽量、廉価な測距装置をもち、
盲人に知覚させる媒体としては、外界の音を聞く
ことの妨げとならない触覚によるものと、聴覚に
よるものと併用できることがよい。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明は、前述した、従来の技術手段の問題点
を除去する為に、特許請求の範囲に記載された新
規な構成手段としたものである。

〔作用〕

前述した本発明の手段によれば、次に述べる作
用がある。

第１に、並置された２個の押釦の押圧により、
聴覚によるものと、触覚によるものとを区別し
て、物体までの距離と方向を知ることができる。

第２に、上記した２個の押釦は、触覚により、
押釦の形状を判別して、第１，第２の押釦スイツ
チの区別ができる。又手を離すと復帰して電源が
切れるので切忘れが防止できる。

第３に、赤外ビームの射出角度を変更できる作
用がある。従つて、通常の歩行時には、本体を動
かして走査する必要がないが、障害物を知覚した
ときには、赤外ビームを細くして、その方向を知
ることができる。

第４に、赤外領域では、可視領域と異なり、選
択反射即ち色の認別がないので、反射光の強さの
みで距離情報を得ることができる作用がある。従
つて、この作用を利用する場合には、近距離レー
ダ装置を得ることができ、しかも小型，軽量，廉
価に作ることができる。

第５に、再帰性反射膜を物体に予め貼着若しく
は塗着することにより、その著しい反射光の為
に、特定の物体を明瞭に知覚することができる。
又該反射膜をコード化することにより、物体が何
であるかも知覚できる作用がある。

〔実施例〕

次に第１図以降に示す実施例につき、本発明の
詳細を説明する。同一の記号は同一部材を示すの
で、重複した説明は省略する。

第１図は、本発明装置の本体の外観の一部を示
すものである。

第１図ａにおいて、記号１ａ，１ｂは、プラス
チツク成型により作られた２個の外筐で１ｃ，１
ｄ部は、それ等の嵌合部である。

点線で示す押釦スイツチ２ａ，２ｂは、外筐の
上面に並置されている。これ等の詳細は、第１図
ｂ，ｃ及び第３図につき説明する。

押釦スイツチ２ａ，２ｂの裏面には、第３図ｂ
に示す案内溝１８等があるが省略して図示してい
ない。

第１図ａを矢印Ａ方向よりみた図が第１図ｂで
ある。

第１図ｂにおいて、突出部１ｅ，１ｆ（第１図
ａにも同一記号で示してある。）の間には、押釦
スイツチ２ａ，２ｂが並置されている。押釦スイ
ツチ２ａ，２ｂの表面には、図示のように、互い
に直角方向となる突細条（細く長い突出部）が成
型されているので、盲人は指をその上におくこと
により、押釦スイツチ２ａ，２ｂのいずれかであ
ることが知覚できる効果がある。

突出部１ｅ，１ｆの高さは、押釦スイツチ２
ａ，２ｂの高さと等しいか若しくはより高くされ
ている。従つて、本体を鞄等に収納したときにそ
の収納物に押されて、押釦スイツチ２ａ，２ｂが
閉じられ、不用意に電池を消耗せしめることが防
止できるものである。

第１図ｃに示すものは、押釦スイツチ２ａ，２
ｂの押釦部の形状を異ならしめて、その判別を容
易としたものである。即ち押釦スイツチ３ａの押
圧部は長方形であるが、押釦スイツチ３ｂの押圧
部３ｃは円形となり、中央部は上方に膨出してい
る。

従つて両者に指を触れることにより、そのいず
れかを識別できる効果がある。押釦スイツチ３
ａ，３ｂは簡釦スイツチ２ａ，２ｂと同じ作用を
行なうものである。押釦スイツチ２ａ，２ｂの詳
細については、第３図につき後述する。

第２図は、第１図ａを矢印Ｂ方向よりみた図
で、本体の前面を示すものである。

第２図において、赤色フイルタ板４ａ，４ｂ
が、本体前面の同形の空孔に嵌着されている。フ
イルタ板４ａ，４ｂの背面には、収束用のレンズ
５ａ，５ｂが点線で示されている。フイルタ４
ａ，４ｂ及びレンズ５ａ，５ｂは、第３図ａに同
一記号で示されている。

フイルタ板４ａ，４ｂは、赤色より長い波長の
みを透過するもので、外界より入射する可視及び
紫外領域の光を遮断する為のものである。

レンズ５ａ，５ｂは、焦点距離のみじかい10ミ
リメートル位のものが利用されるので、非球面プ
ラスチツクレンズを使用することがよい。第３図
ａに示すものは、本体前部に収納されている赤外
光射出部即ち赤外線発光源及び赤外光受光部の構
成を示すもので、外筐１ａを除去して示してあ
る。

外筐１ｂと１ａの嵌合部には、合せ溝があるが
省略して図示していない。

円筒６の前面には、レンズ５ａが嵌着され、こ
れにリング状のつば部６ａが固定されている。

外筐１ｂの底面には、平板状の支持体７ａの基
部が固定され、その上縁凹部には、光電素子とな
る発光ダイオード（0.8ミクロン〜１ミクロンの
波長を射出するもの）が固着され、その発光面
は、レンズ５ａの焦点の位置にある。支持体７ａ
の空孔には、円筒６の左端の突出片６ｂ，６ｃが
遊嵌し、突出片６ｂ，６ｃは、スプリング８ａ，
８ｂにより左方に弾撥されているが、支持体７ａ
と円筒６の左端が当接して停止している。

支持体７の基部も外筐１ｂの底面に固定し、そ
の上縁は半円形となり、円筒６が載置されてい
る。

外筐１ａを上方より、外筐１ｂと嵌合したとき
に、支持体７と全く同じ構成の支持体が、外筐１
ａにも設けられて、支持体７の上縁と当接して、
円筒６が左右に滑動できるように構成されてい
る。記号９で示すものは半円筒形の支持体で、そ
の右端には、レンズ５ｂが嵌着されている。左端
底面の空孔には、赤外光の光電素子（フオトダイ
オード）１１が固定され、右から入射する赤外光
を受光して、対応する出力が得られるようになつ
ている。

外筐１ｂと嵌合すべき外筐１ａにも同じ構成の
半円筒形の支持体が設けられ、外筐１ａ，１ｂが
嵌着されたとき、それぞれに設けた２つの支持体
も合致して、円筒形となるように構成されてい
る。

次に、押釦スイツチ（以降は電気スイツチと略
称する。）２ａ，２ｂの詳細について説明する。

第３図ａにおいて、電気スイツチ２ａ，２ｂ
は、外筐１ａ，１ｂの上面に設けられている。

第３図ｂは、電気スイツチ２ａ，２ｂの詳細を
示すもので、電気スイツチ２ａの上方の押釦を矢
印方向に押圧すると、収納電気接点が閉じ、押圧
力を除去するとスプリングバツクして開かれる。
上記した電気接点は２組収納され、同時に開閉す
る。記号２０ａはそれ等の導出線である。

電気スイツチ２ａの裏面に基部が固定された長
杆１８ａ，１８ｂは、外筐１ａ，１ｂの嵌合部に
設けた長孔１８，１９を介して左右に滑動するよ
うになつている。

長杆１８ａの下端は、第３図ａに示すように、
リング６ａに左方より当接しているので、電気ス
イツチ２ａは常に左方に偏倚して停止している。
電気スイツチ２ａが上方に脱出するのを防止する
為に、図示のようにＥリングが嵌着されている。

電気スイツチ２ａの押釦を押圧すると、内部の
２組の電気接点が閉じられ、更に右方に押圧滑動
すると、第３図ａの円筒６が、リング６ａととも
に右方（矢印Ｄ方向）に移動する。移動前に発光
ダイオード１０の発光面が焦点の位置にあつたと
すると、赤外線ビームは、点線１２ａ，１２ｂの
ように平行に射出されている。しかし矢印Ｄ方向
に円筒６が移動すると、赤外線ビームは拡散す
る。かかる手段による作用効果については後述す
る。

電気スイツチ２ｂを上方より（矢印Ｃ方向）押
圧した場合を、第３図ｃの断面図とともに次に説
明する。

押釦２の裏面には、弾性金属円板２１ｃが固着
され、その縁部は屈曲して、外周は、プラスチツ
ク成型体よりなる外筐の内側に固定されている。

円板２１ｃには、リング状に巻かれて固化され
たボイスコイル２１ａ，２１ｂの端部が固着され
る。

外筐の底面には、断面が図示の形状の、ドウナ
ツ型の軟鋼板プレス部材２２ａの下面が埋設され
ている。

プレス部材２２ａの内輪には、リング状のフエ
ライマグネツト２２が固着され、プレス部材２２
ａが磁路となり、ボイスコイル２１ａ，２１ｂを
磁束が貫挿するように、内外面がＮ，Ｓ極に磁化
されている。

ボイスコイル２１ａ，２１ｂに交流を通電する
と、円板２１ｃ即ち押釦２は上下に振動する。こ
のときに押釦２は、下方に押圧され、電気接点２
３が押圧されて閉じられるようになつている。

電気スイツチ２ｂの底面に基部が固定した長杆
１９ａ，１９ｂは、ｂ図に示すように、外筐１
ａ，１ｂの嵌合部の長孔を介して左右に滑動でき
るようになつている。Ｅリングにより電気スイツ
チ２ｂが上方に脱出することを防止されているこ
とも電気スイツチ２ａと同じ構成となつている。

電気スイツチ２ｂの右側の突出部は、電気スイ
ツチ２ａと当接しているので、電気スイツチ２ｂ
を右方に押圧移動せしめると、電気スイツチ２ａ
も移動し、従つて前述したように、発光ダイオー
ド１０による赤外ビームの射出角度が広くなる。

記号２０ｂは、電気スイツチ２３及びボイスコ
イルの導出端子である。本実施例では、押釦２を
振動せしめる駆動源として、ボイスコイルモータ
を利用したが、周知の圧電素子を利用しても同じ
目的が達成される。

次に第６，７，８図につき、赤外光ビームによ
り、物体までの測距情報を得る手段について説明
する。

２つの手段があるが、その第１の原理は、放射
電磁波を被測距物体にビーム状に絞つて投射し、
この時点では、輝度の減少を防止し、目標に投射
した後は、一般に散乱光となるので、反射された
電磁波の強度または、エネルギー、即ち積分値
は、距離の次乗に反比例した量として受信される
ので、距離情報を得ることができることである。

原理の第２は次のようである。上述したように
物体からの反射波は反射率が異なることが常識で
ある。しかしこれは、可視領域の色の概念からき
ているもので、可視領域外となる色の概念は消滅
し、反射率はほぼ一定となるものである。従つて
例えば波長が１ミクロン程度の発光ダイオードで
赤外領域の発光を行なうものを利用することによ
り、前記した第１の原理により測距を行なうこと
ができる。又レザービームの赤外領域のものも使
用できる。上述した測距情報は、物体までの距離
の次乗に反比例するが、これでは実用上減衰が著
しいので、距離の１乗に反比例する測距情報の方
がよい。

次に第６図につきその説明をする。

第６図の実施例は、反射光の受光照度を距離情
報とするものであり、発振回路４２の出力及び単
安定回路４１の出力は、第８図のタイムチヤート
のグラフの記号Ａ−１及びＢ−１で示されてい
る。

又コンデンサー４１ｂ，トランジスター４１ａ
の作用により、鋸歯状波が作られ、オペアンプ３
７の出力は、第８図のグラフＣ−１で示されてい
る。オペアンプ３９の出力は、トランジスタ３９
ａのベース電圧を供与するのでトランジスタ３９
ａを介するコンデンサ３８ｄの充電電流は、第８
図のグラフＣ−１のようになる。従つてコンデン
サ３８ｄの充電電圧はグラフＣ−１の電流を積分
した形式となるので、電流の次乗に比例したもの
となり、コンデンサ３８ｄの電圧は、オペアンプ
３８に入力され、その出力は、トランジスタ３８
ａのベース、エミツタ間の印加電圧となる。従つ
てトランジスタ３８ａを介して、発光ダイオード
１０に流れる電流は、時間とともに、第８図のグ
ラフＣ−２のようになる。トランジスタ３８ｃ
は、反転回路４０を介してベース電流が得られて
導通して、コンデンサ３８ｄを放電している。

高い周波数の発振回路４３の出力は、トランジ
スタ３８ｂのベースに入力されているので、発光
ダイオード１０を流れる電流は変調され、第８図
のグラフＦ−１のようになる。尚グラフＤ−１
は、発振回路４３の出力である。又記号３６は直
流電源正端子である。

発光ダイオード１０の変調された赤外線は、レ
ンズ５ａで収束され、矢印方向に投射され、物体
よりの反射散乱光矢印は、レンズ５ｂを介して、
受光素子となるフオトダイオード１１に入射され
る。この照度に比例する電気信号は、オペアンプ
４８で増巾され、その出力は、グラフＧ−１で示
され、フイルターコンデンサ４８ａの出力は、グ
ラフＨ−１で示されている。アナログコンパレー
タとなるオペアンプ４９には、規準電圧源４４よ
り、規準電圧が入力されているので、フオトダイ
オード１１の照度が設定値となると、検出信号
が、フリツプフロツプ回路４７に入力されて、こ
れをセツトし、その出力は微分されて、アナログ
スイツチ４５に入力される。アナログスイツチ４
５、オペアンプ４６、コンデンサ４６ｃはサンフ
ルホールド回路となつている。

オペアンプ４９の出力は図示しないフイルタ回
路により、第８図のグラフＩ−１からＪ−１とな
り、グラフＨ−１の電圧と規準電圧４４ａとのク
ロス点でハイレベルとなり、オペアンプ４９の＋
端子の入力の消滅とともにローレベルとなる。従
つてオペアンプ４９の出力は、第８図のグラフＪ
−１となる。上記信号の微分パルスが、アナログ
スイツチ４５の制御入力となり、第８図のグラフ
Ｋ−１となる。

オペアンプ３７の出力即ちアナログスイツチ４
５の左側の入力は、時間に比例して、電圧が上昇
しているので、第７図ｂのグラフの直線Ｚとな
る。従つて、オペアンプ４６の出力端子４７ａの
出力電圧は、赤外線ビームが射出し始めてから、
グラフＫ−１の微分パルスが到来するまでの時間
に対応したものとなり、第８図のグラフＬ−１の
ようになる。物体までの距離に変化が無ければ直
線となる。段差の分だけ距離に変化のあつたこと
をグラフＬ−１は示しているものである。

端子４６ａの出力電圧は、被測距物体までの距
離情報となるものであるが、第７図ａのグラフに
ついてその詳細を説明する。

よこ軸は上述した端子４６ａより得られる電圧
であるが、これは第７図ｂのグラフで前述したよ
うに、時間とともに直線的に増加するので、時間
軸と考えることができる。たて軸は、上述したフ
オトダイオード１１の受光照度Ｌである。これは
又、発光ダイオード１０を流れる電流に対応して
増加する。そして物体までの距離が遠い程、その
次乗に逆比例して、フオトダイオード１１の受光
照度、即ち第６図のオペアンプ４８の入力信号は
小さくなる。物体までのr₁，r₂の距離とし、フオ
トダイオード１１の設定照度L₀とすると、この
照度のときに、端子４６ａの出力は電圧V₁，及
びV₂となる。記号Ｘ，Ｙの曲線は、物体までの
距離がr₁，r₂（r₂＞r₁）のときのフオトダイオード
１１の受光照度曲線を示している。

このときに照度Ｌは、距離をｒとすると、Ｌ＝Ｅ／r²（Ｅは物体面の輝度）輝度Ｅは、時間Ｔ又は電圧Ｖとともにその次乗に
比例して増加しているので、Ｅ＝K₁T²若しくはＥ＝K₂V² となる。従つて上式は、 L₀＝K₂V²／₂／r²／₂＝K₂V²／₁／r²／₁若しくは L₀＝K₁T²／₂／r²／₂＝K₁T²／₁／r²／₁ として表示できる。従つて設定照度L₀で曲線が
切られた点までの時間は物体までの距離に比例す
る。即ち第６図の端子４６ａの出力電圧に比例す
ることになる。

尚設定照度L₀で曲線Ｘ，Ｙを切つた点を求め
ることは、フオトダイオード１１の出力電圧を、
オペアンプ４９により、規準電圧源４４の電圧と
比較することと同じである。

第８図Ａ−１の周波数は100〜1000ヘルツ、グ
ラフＤ−１の周波数は10キロ〜100キロヘルツ程
度である。また上述した変調を行なつている為
に、他の赤外線例えば太陽に含まれているものの
影響を除去できる。

第９図の実施例は反射光の波のエネルギーを距
離情報とするものである。

今、発光ダイオード１０の発光光度が直線的に
増加の場合を考えてみると、フオトダイオード１
１の受光照度は、物体の反射率をK₁、光度Ｌと
するとK₁L／r²となる。ｒは物体までの距離であ
る。Ｌは、時間とともに直線的に増大するので、
時間をｔとおくと、受光照度はK₁K₂t／r²とな
る。K₂は比例定数である。受光増巾回路の出力
もｔ／r₂に比例するする。その信号を積分する
と、t²／r²に比例するものとなり、それが設定値
に達したことは、t²／r²＝１定値となることを示
しているので、発光が開始してから、設定値に達
するまでの時間ｔはｒに比例することになる。こ
の詳細を第９図の実施例につき説明する。

第９図において、記中Ａ−１２，Ａ−２，Ａ−
３，…で示す各部の電圧波形は、第１０図のタイ
ムチヤートに同一記号で示されている。

発振回路４２、単安定回路４１、トランジスタ
４１ａ、コンデンサ４１ｂ、オペアンプ３７によ
る鋸歯状波の発振回路は、第６図の場合と全く同
様な作用と効果を有するもので、オペアンプ３７
の出力である第１０図のグラフＡ−３は鋸歯状波
となる。

又トランジスタ３８ａ、オペアンプ３８は第６
図の場合と同様な作用を行ない、しかもオペアン
プ３８の＋端子の入力は、オペアンプ３７の出力
により行なわれているので、発光ダイオード１０
には、鋸歯状波の通電が行なわれている。

又同時に高周波発振回路４３の出力（グラフＡ
−４に示す）によりトランジスタ３８ｂを飽和領
域で制御しているので、発光ダイオード１０の通
電電流ならびにこれに比例する発光曲線は、第１
０図のグラフＡ−５のように変調される。

フオトダイオード１１による受光により、受光
照度に比例した出力は、オペアンプ４８で増巾さ
れ、この波形は、第１０図のグラフＡ−６とな
り、又フイルタコンデンサ４８ａの出力波形は、
グラフＡ−７のようになる。同期検波回路５３
は、アナログスイツチに相当するもので、検波出
力は、グラフＡ−８のようになる。従つて外来の
ノイズより分離され、所要の信号出力のみが得ら
れる効果がある。

同期検波回路５３の出力は、オペアンプ５１、
コンデンサ５０ａにより時間に関して積分され
る。アナログスイツチ５０は、単安定回路４１の
出力により閉じられ、コンデンサ５０ａは第１０
図Ａ−２の正のパルス幅の間だけ放電される。

オペアンプ５１の出力は、受光光度（受光エネ
ルギーと考えてよい）に比例するものとなり、第
１０図のグラフＡ−９に示されている。

グラフＡ−８の鋸歯状波の立上り部はｔ／r²に
比例し、この積分値はt²／r²に比例する。これが
グラフＡ−９の立上り部の曲線となる。

オペアンプ５２は、この立上り部曲線を、規準
電圧源４４の規準電圧からコンパレートレベルを
設定して検出信号を得ている。従つてグラフＡ−
９の直線４４ａは、上記したコンパレートレベル
を示している。従つて交点に対応する位置から、
オペアンプ５２の出力が得られ、この出力は、微
分回路及び反転回路４５ｂを介して、ホールドパ
ルス（グラフＡ−１０に示す）に転化され、この
ホールドパルスは、アナログスイツチ４５を閉
じ、この出力は、オペアンプ４６、コンデンサ４
６ｃよりなるサンプルホールド回路を介して、ホ
ールドされる。

アナログスイツチ４５の出力は、オペアンプ３
７の出力、即ち鋸歯状波の立上り直線部の波高値
となる。この波高値は、発光が開始してから、オ
ペアンプ５１の積分出力が所定値となるまでの時
間に比例した電圧となる。即ち前述したt²／r²が
一定値となるまでの時間ｔを示すので、端子４６
ａの出力は、被測距物体までの距離に比例する電
圧となり、グラフＡ−１１に示すものが得られ
る。

次に前述した２つの方法即ち、受光照度と受光
光量より物体までの距離を算定する測距装置か
ら、盲人に、それを知覚させる方法を説明する。

次に、物体までの距離情報即ち第６，９図の端
子４６ａの出力電圧により盲人に距離情報を知覚
させる手段について説明する。

第１１図ａにおいて、第６，９図の端子４６ａ
の出力は、端子５３ａに入力され、この入力に対
応して、Ｆ−Ｖ変換回路により、電気振動が発生
する。

物体までの距離が６メートルまで反応するとし
て、６メートルと0.1メートルの間の変化は、100
サイクルから1000サイクル位がよい。

入力電圧を電気振動に変換する回路は周知のい
ずれのものでもよい。Ｆ−Ｖ変換回路５３の出力
は、切換スイツチ５４を介して、増巾回路５５
ａ，５５ｂで増巾された後に、スピーカ５６より
音波として射出され若しくは、ボイスコイル２１
（第３図ｃで記号２１ａ，２１ｂとして示したも
の）に入力され、押釦２を振動せしめる。

スピーカ５６の音波より、ボイスコイル２１の
入力周波数は小さい方が人間の指先の触覚による
知覚が判然とするので、増巾回路５５ｂの前段に
周波数を1/2〜1/3位に減少させる回路５５ｃを付
加する場合もある。

第１１図ｂは、Ｖ−Ｆ変換回路５３の一例を示
したものである。端子５３ａの入力は、第６，９
図の端子４６ａの出力である。

端子５３ａの入力は、トランジスタ５９ａによ
り増巾され、コンデンサ５７を充電する。

所定の充電電圧となると、SCR若しくはトリ
ガダイオード５８により放電して、トランジスタ
５９ｂのベース入力が得られるので、切換スイツ
チ５４を介して、ボイスコイル２１若しくは、ス
ピーカ５６の励磁コイル５６ａを通電する。

端子５３ａの入力電圧が小さい程、即ち物体ま
での距離が小さい程トランジスタ５９ａのベース
電流が大きくなるので、トランジスタ５９ｂの導
通する周波数が大きくなる。従つてスピーカ５６
の音波は高い音となる。又は、第３図ｃの押釦２
の振動数が高くなる。

周波数の変化に付加してその振巾を増大する回
路とするとより効果的である。

第６，９図及び第１１図の回路は、図示してい
ないが、第１図の外筐１ａ，１ｂよりなる本体内
に電源となる電池とともに収納されているもので
ある。

第１，３図のレンズ５ａ，５ｂの面を物体に正
対するように、本体を手に持ち、親指の先端によ
り、押釦電気スイツチ２ａを押圧すると、電源ス
イツチにより電源が投入され、同時に、第１１図
の切換スイツチ５４が切換えられて、スピーカ５
６（本体内に収納されている。）より、物体まで
の距離に対応した音波が射出される。盲人は、そ
れを聞いて物体までの距離を知ることができる。
従つて障害物を避けて歩行することができる効果
がある。

物体が歩行者である場合に、訓練をすることに
より、自分の方向に近づいて来るが、遠ざかるか
を知ることもできる。

本体を手に持ち、上下左右に向けることによ
り、外界の物体の距離を知覚することができるの
で歩行し易くなるものである。

道路上などで、騒音が大きいとき、若しくは耳
に入る音により外界の音を判断する必要のあると
き、又は発生音波が他人に迷惑を掛ける場合に
は、第３図の押釦スイツチ２ｂを押圧する。この
場合には、電源スイツチが投入されるのみである
が、第１１図ｂの切換スイツチ５４は図示の位置
にスプリングバツクしているので、第３図ｃの押
釦２に触れた指先より振動が知覚される。

従つて、その振動数が大きい程、物体が近いこ
とが判り歩行に有効な手段を供与することができ
る。

上記した電源スイツチは共通に１個とし、押釦
スイツチ２ａ，２ｂのいずれを押圧しても電源ス
イツチのアクチユエータが押圧されて電源が投入
されるようにすることもできる。

並置された押釦スイツチ２ａ，２ｂ若しくは３
ａ，３ｂは、形状が異なるので指先の触覚で識別
でき、又必要によつて容易に指先の振動体と音波
による測距手段を自由に選択できるので、盲人が
使用して有効である。

本発明装置は、赤外領域を使用する為に、選択
反射が無くなり、従つて、白、黒、赤、青の色で
も10〜20％越える反射率の差がないこととなり、
実用性のある測距情報が得られる特徴がある。し
かし透明な硝子板の場合、物体面が大きく傾いて
いる場合、物体が小さい場合等では、反射光の量
が少なくなり、従つて実距離より遠くあるように
知覚される。

物体が盲人に近傍した場合（0.1〜0.2メートル
位）には、上述した誤信号は衝突の危険がある。

反射率、反射光の減少のある場合においても、
0.1〜0.2メートルの距離となつたことを知覚させ
る手段について次に説明する。第３図ａにおい
て、赤外光射出部より射出されたビームは、平行
に点線１２ａ，１２ｂの間にあるが、実質的に
は、赤外発光源が点光源でない為に、点線１３
ａ，１３ｂの間に拡散する。斜線部が拡散部であ
る。なるべく遠方の物体の距離を知る為及び小さ
い物体を知る為には、ビームはなるべく平行に射
出することがよい。

赤外受光部が、平行なビームのみに感度がある
と、物体に投射した赤外ビームの散乱光を受光で
きない。従つて理想的な条件は、レンズ５ｂを除
去して、180度の拡がりの受光角とすることがよ
い。しかし、かかる手段によると、フオトダイオ
ード１１の受光照度の低下を招き、遠距離の物体
が判別できなくなる。従つて、レンズ５ｂにより
収束して感度を増加し、受光角の拡がりを点線１
４ａ，１４ｂの間とするようにされている。この
為にレンズ５ｂの焦点の位置よりフオトダイオー
ド１１の受光面を少しずらして配設してある。

又円筒９の内面の反射により、点線１５ａ，１
５ｂの間まで受光角が拡がつている。当然である
が、点線１４ａと１５ａならびに点線１４ｂと１
５ｂとの間は感度が低下する。

理想的な条件は、レンズ５ｂの光軸の方向を点
線１７ａとすると、これより矢印１７で示すだ
け、光軸を傾けて点線１７ｂの方向とし、点線１
７ｂとレンズ５ａの光軸とを交点が物体検出の最
遠点の距離（一般には６メートル位）となること
である。

点線１５ａと点線１３ｂとの交点を通る点線１
６ａより左側の物体は、反射光の受光ができない
ので、検出できない。又点線１４ａと点線１２ａ
との交点の点線１６ｂより右側の物体の検出は完
全に行なうことができる。

点線１４ａと１２ａの交点と点線１６ａの間に
物体があるときには、物体が赤外線受光装置に近
ずく程、フオトダイオード１１の出力が小さくな
るので、盲人が本体を手に持つて、物体に近接し
て行くと、点線１４ａと１２ａの交点即ち点線１
６ｂ（物体までの距離が0.1〜0.2メートル位に予
め設定されている。）より近づくと、スピーカの
射出音の周波数が減少し、若しくは押釦２の振動
数が減少し始める。上記した交点の位置は、物体
の反射率に無関係なので、物体までの距離情報を
正確に知ることができるので有効である。

透明な硝子板に正対した場合でも、上述した手
段により、0.1メートル〜0.2メートルに近接した
ことを知ることができるものである。従つて衝突
の危険を避けることができる効果がある。

前述したように、第３図の点線１２ａ，１２ｂ
の間にあるように、即ち赤外ビームはなるべく細
いビームとした方が、小さい物体の距離情報を知
ることができる。

しかし、盲人は本体を手に持つて、上下左右に
本体を回転してその向きを変える手数を増すこと
になる。赤外ビームが拡がつていると、その必要
はない。理想的な拡がりは、２メートル先で、高
さ1.5メートル、巾が0.5メートル位の長方形であ
る。

この形が第５図ａに点線３２ａ，３２ｂのそれ
ぞれの長さが0.5メートルと1.5メートルの形状と
して示してある。盲人歩行者は、発光ダイオード
１０の位置である。

しかし、上記した拡がりで射出された赤外ビー
ムの物体面の照度は小さく、実用性が失なわれ
る。

点線３２ｂの方向の長さをみじかく、実線３１
で示す長方形の拡がりの赤外ビームとし、矢印Ｆ
方向に、手に持つた本体を上下に回転させること
により、所要の面積（人間が通り抜ける空間）の
走査をすることができる。

このときに、障害物体があるという検出信号が
出たときに、後述する手段により、赤外ビームを
絞つて、記号３１ａで示す拡がりとすると、本体
を上下左右に回転することにより、物体のある方
向と距離の情報が得られるので、これを避けて歩
行することができる効果がある。

第５図ｂに示すものは、赤外ビームの拡がりが
記号３３で示す円形の場合で、矢印Ｇ方向に回転
することにより、点線３４で示す空間にある障害
物体を検出することができ、又赤外ビームを記号
３３ａで示すように小さく絞ることにより、ａ図
の場合と全く同じ効果がある。

次に第３図につき、赤外ビームを絞る手段につ
いて説明する。

第３図ａの状態では、レンズ５ａの焦点の位置
に、発光ダイオード１０がなく、従つて赤外ビー
ムは、第５図ａ，ｂのいずれかの３１，３３の記
号のように拡がつている。

この状態で盲人が第３図の押釦スイツチ２ａ，
２ｂのいずれかを押圧しながら歩行したときに、
前方に障害物体があることが、音波若しくは指に
対する振動で知覚される。このときには、第５図
の記号３１，３３の範囲内に該物体があることの
みが判る。

このとき、押釦スイツチ２ａ，２ｂを第３図ａ
において、矢印Ｄ方向に押圧滑動せしめると、長
杆１８ａはリング６ａを同方向に押圧移動せしめ
て、発光ダイオード１０は、レンズ５ａの焦点の
位置となる。従つて、赤外ビームは、平行光とな
り、点線１３ａ，１３ｂの間となる。本体を上下
左右に回転することにより、障害物体までの距離
と方向を知ることができるので、これを避けて歩
行することができるものである。

手を押釦スイツチより離すと、スプリングバツ
クして、電源が断たれ、又円筒６、レンズ５ａも
スプリングバツクする。押釦スイツチ２ａ，２ｂ
を矢印Ｃ方向より押圧したときに、赤外ビームが
点線１３ａ，１３ｂの間に絞られ、矢印Ｄ方向に
押圧すると、赤外ビームが拡がるように構成して
も同じ目的が達成できる。

又押釦スイツチ２ａ，２ｂを指で、矢印Ｄと反
対方向に滑動して、赤外ビームの拡がりと絞りを
制御する構成としても同じ目的が達成できるもの
である。

杖と本発明装置を併用することにより、地上面
と、その上方の物体を知覚できることは前述した
通りであるが、盲人は更に次に述べる問題で困却
することがある。

第１に、自分の家に帰つたときに、家の前まで
来たことは判るが、玄関のドアのノブを発見する
ことができない。

第４図ａのドアのノブ２４の両側に、予め第４
図ａに示すように、再帰性反射膜（スコツチライ
トと称されるもの）２５ａ，２５ｂを貼着してお
くと、これに投射された赤外ビームは、投射方向
に反射され、フオトダイオード１１の検出電流は
200倍位となる。従つて、左右の走査により、２
つの検知信号が、遠方より得られるので、その方
向に歩行して、ノブを容易に見付けることができ
る効果がある。

再帰性反射膜は次のようにして作られる。硝子
球を微細な粉末状に作り、これを透明なプラスチ
ツクに拡散してフイルム状としたもので、投射光
の方向に、反射光が散乱することなく反射される
性能を持つている。散乱がないので、距離情報と
しては余り役立たないが、方向を確実に知ること
ができる特徴がある。

公共建物のドアのノブ、その便所のドアのノブ
等にスコツチテープを貼着しても盲人にとつて、
それ等の位置が遠方より判るので有効である。こ
の場合には、ノブが入口のドアのものか、内部の
部室のものか若しくは便所のドアのものかを識別
する為に、スコツチライト２５ａ，２５ｂの数を
異ならしめて、コード化することが有効である。
一般家庭内で同じ目的の為に使用することもでき
る。

ホテルに宿泊したときに、廊下を歩いて自分の
部室のドアのノブを見付けることは、盲人にとつ
て不可能に近いことである。この場合には、部室
を出るときに、第４図ｄに示すように、ノブ２４
にスコツチライト２５ｃの上端のひも２５ｄを掛
けておくと、帰るときに赤外ビームにより容易に
発見できる。この場合には、スコツチライト２５
ｃを貼着できないので、その両面が再帰性反射膜
となつているものを利用することがよい。

盲人が道路を歩行する場合にも補助手段が、す
でに数例実施されている。最も一般的なものは、
路面に凹凸面を作り、これを踏みながら歩行する
ことにより、目的の場所に行くことができる手段
である。

かかる手段も有効であるが、実施に費用がかか
り、１部の道路にしか実施されていない。又これ
は一般の歩行者にとつて好ましいことではない。

現在実施されている白色の道路面の標識には、
反射光を多くする為微細硝子球が混入されてい
る。従つて、本発明装置を使用すると、その強い
反射光により、標識が識別できる。

硝子球を多く混入すると、その識別は、より容
易となる。かかる白色塗料を作り、第４図ｂに示
すように、道路２６にそつて該塗料２７ａ，２７
ｂを塗着する。塗着手段は、すでに行なわれてい
る道路標識の塗着と同じに容易に行なうことがで
きる。盲人は、赤外ビームを下向きとして、標識
２７ａ，２７ｂを探索しながら歩行して目的地に
到達することができるので有効な手段となる。

第４図ｃは、道路２８の横断歩道を盲人に知ら
せる為の例である。

周知の横断歩道の標識と同じコードの白線２９
ａ，２９ｂ，…を、再帰性反射膜の白色塗料によ
り行ない、更にそれ等に直角に同一塗料により１
本の白線３０を塗着する。

盲人が矢印Ｅ方向より渡るとすると、先ず赤外
ビームにより並置された白線２９ａ，２９ｂ，…
を知覚し、次に白線３０にそつて横断することが
できる。

従つて不安感なく道路の横断をすることができ
る効果がある。

〔発明の効果〕

本発明装置によれば、次に述べる効果がある。

第１に、杖と併用することにより、地表面から
上の空間の障害物体を知覚することができる。

第２に、超音波を利用する周知の手段に比較し
て、小型、軽量、廉価となる。更に加えて物体の
方向を知ることができる。

第３に、聴覚を利用することと、指の触覚を利
用する手段を選択して使用できる。

第４に、射出される赤外ビームの拡がりを大き
くし、若しくは絞ることが自由に選択できるの
で、障害物体の知覚を容易とし、又方向と測距情
報を確実に得ることができる。

第５に、赤外ビームの射出を制御する押釦スイ
ツチを盲人が操作し易く構成してある。

第６に、再帰性反射膜を道路面に塗着し、若し
くはドアのノブ等にコード化して貼着し、これを
赤外ビームにより走査識別することにより、道路
の案内となり、又物体が何であるかを知覚でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の外観の説明図、第２図
は、同じくその正面図、第３図は、押釦スイツチ
及び赤外光射出及び受光装置の説明図、第４図
は、道路の案内、物体の知覚に本発明装置を使用
したときの説明図、第５図は、赤外ビームを拡げ
た場合と絞つた場合の使用例の説明図、第６図
は、本発明装置の電気回路図、第７図は測距の原
理を示すグラフ、第８図は、第６図の電気回路の
各部の電気信号のタイムチヤート、第９図は、本
発明装置の電気回路の他の実施例、第１０図は、
第９図の実施例の電気回路の各部の電気信号のタ
イムチヤート、第１１図は、本発明装置の電気振
動発生回路図をそれぞれ示す。１ａ，１ｂ…外筐、２，２ａ，２ｂ，３ａ，３
ｂ…押釦スイツチ、１ｅ，１ｆ…突出部、４ａ，
４ｂ…赤色フイルタ、５ａ，５ｂ…レンズ、６，
９…円筒、６ａ…リング、８ａ，８ｂ…スプリン
グ、７，７ａ…支持体、１０…発光ダイオード、
１１…フオトダイオード、６ｂ，６ｃ…突出片、
１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ…長杆、１８，
１９…長孔、２０ａ，２０ｂ…導出線、２３…電
気スイツチ、２１，２１ａ，２１ｂ…ボイスコイ
ル、２２…マグネツト、２１ｃ…弾性体円板、２
２ａ…軟鋼プレス部材、２４…ドアのノブ、２５
ａ，２５ｂ，２５ｃ…再帰性反射膜、２６，２８
…道路、２７ａ，２７ｂ，２９ａ，２９ｂ，…，
３０…再帰性反射膜白色塗料、２５ｄ…ひも、３
１ａ，３３ａ，３１，３３…赤外ビームの拡が
り、４１…単安定回路、４２，４３…発振回路、
３６…直流電源正極、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，
４１ａ，５９ａ，５９ｂ…トランジスタ、４０，
４５ｂ…反転回路、３７，３８，３９，４６，４
９，４８，５１，５２…オペアンプ、４４…規準
電圧源、４５，５０…アナログスイツチ、４７…
フリツプフロツプ回路、Ｘ，Ｙ…受光照度曲線、
Ａ−１，Ｂ−１，…，Ｌ−１…第６図の電気回路
の各部電圧のタイムチヤート、５３…同期検波回
路、Ａ−２，Ａ−３，…，Ａ−１２…第９図の電
気回路の各部電圧のタイムチヤート、４４ａ…規
準電圧、５３…電圧に対応した電気振動の発生回
路、５５ａ，５５ｂ，４５ａ…増巾回路、５６ａ
…スピーカ５６の励磁コイル。

Claims

【特許請求の範囲】１赤外光を所定の射出角のビーム状として前方
に射出する収束レンズならびに赤外発光源よりな
る本体の前面に設けられた赤外光射出部と、赤外
発光源により照射された物体からの反射光を収束
レンズにより収束して受光する光電素子を含み、
前記した赤外光射出部と所定の距離だけ離間して
本体前面に並置され、物体までの距離が0.1〜0.2
メートルより近接すると受光量が漸減する赤外光
受光部と、前記した光電素子の受光照度若しくは
受光エネルギーを介して前記した物体までの距離
情報を得る電気回路と、該電気回路より得られた
距離情報に対応した周波数及び振巾を有する可聴
周波数の電気振動を発生する発振回路と、前記し
た電気回路及び発振回路に対する電源よりの供電
の開閉を行なうとともに互いに隣接して本体外側
に並置された第１，第２の電気スイツチと、第１
の電気スイツチを閉じることによる前記した発振
回路の出力により、本体に収納されたスピーカを
駆動して音波を発生せしめる装置と、第２の電気
スイツチを閉じることによる前記した発振回路の
出力により、本体に収納された振動子を駆動して
本体を把持する手の触覚により距離情報を知覚せ
しめる装置と、特定の被検出物体に貼着若しくは
塗着されて、射出赤外ビームにより照射されるコ
ード化された再帰性反射膜とより構成されたこと
を特徴とする盲人用案内装置。２第１項記載の特許請求の範囲において、道路
縁にそつて細長く塗着された再帰性反射膜により
構成されたことを特徴とする盲人用案内装置。３第１項記載の特許請求の範囲において、ドア
のノブの両側に平行に貼着された細長形の再帰性
反射膜により構成されたことを特徴とする盲人用
案内装置。４第１項記載の特許請求の範囲において、ドア
のノブに吊りひもにより、掛け外しができるよう
にされた細長型の再帰性反射膜により構成された
ことを特徴とする盲人用案内装置。５第１項記載の特許請求の範囲において、道路
の横断歩道の歩行方向に１本、又これに垂直方向
に並列して塗着された再帰性反射膜により構成さ
れたことを特徴とする盲人用案内装置。