DE102009059820A1

DE102009059820A1 - Orientierungshilfe für Blinde durch den Tastsinn

Info

Publication number: DE102009059820A1
Application number: DE200910059820
Authority: DE
Inventors: Karl Werner Dietrich
Original assignee: Dietrich Karl Werner Dr 51519
Current assignee: Dietrich Karl Werner Dr 51519
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-22

Abstract

Dies ist ein Verfahren, nach dem einem Blinden seine Umgebung als tastbare Abbildung wahrnehmbar gemacht wird. Hierbei wird die Umgebung (Aufenthaltsfeld) optisch aufgenommen und elektronisch als senkrechte Projektion dargestellt. Die Darstellung erfolgt auf einer tastbaren Oberfläche (Tastfeld), wobei alle im Aufenthaltsfeld aus der Ebene herausragenden Objekte und Raumbegrenzungen durch herausragende Stifte wahrgenommen werden. Die taktile Wahrnehmung ist vergleichbar zur Blindenschrift. Der Standort des Blinden im Aufenthaltsfeld wird durch Messen des Abstandes vom Blinden zu zwei festen, im Aufenthaltsfeld eingemessenen Punkten (Fixpunkte), bestimmt. Durch zusätzliche Verwendung eines Kompass kann die Standortbestimmung mit nur einem Fixpunkt unter Zuhilfenahme des Winkels, den die Linie Blinder-Fixpunkt mit dem Nordpfeil bildet berechnet werden. Die Blickrichtung ergibt sich dann entweder aus dem Winkel, den der Nordpfeil mit der Blickrichtung bildet, oder aus dem Winkel, den eine der Linien Blinder-Fixpunkt mit der Blickrichtung bildet. Der Standort wird auf dem Tastfeld von einem, z. B. durch Vibration, animierten Stift angezeigt; die Blickrichtung durch einen tastbaren Pfeil, der neben dem Tastfeld angebracht ist. Die Aufnahme des Aufenthaltsfeldes und die Messungen erfolgen durch eine Kombination von Geräten, welche am Kopf des Blinden getragen werden. Die wichtigsten Komponenten sind: – Optisches Aufnahmegerät wie Laserscanner oder Kamera – Laser- oder Ultraschall-Messgerät – Wasserwaage – Kompass. – Winkelmesser Nach dem Verfahren können auch Routen für Blinde, z. B. aus Sattelitenaufnahmen entwickelt werden. Eine Route besteht dann aus einer Aneinanderreihung von Aufenthaltsfeldern. Für Innenräume kann man Baupläne in das Gerät einlesen. Beim Betreten der Räumen können diese direkt auf das Tastfeld gestellt werden. Fixpunkte sind dann die Raumecken. Es ist ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung, dass, solange sich die blinde Person in einem Aufenthaltsfeld befindet, das zugehörige Tastfeld unverändert bleibt, und bei Fortbewegung der Person im Aufenthaltsfeld sich auf dem Tastfeld nur der die Person anzeigende Stift bewegt. Nach dem Verfahren lässt sich auch eine Arbeitsfläche auf dem Tastfeld abbilden. Hierbei sind Vergrößerungen bis in den Mikroskopierbereich möglich. Dabei wird die arbeitende Hand auf dem Tastfeld animiert dargestellt. Der Fortschritt für Blinde liegt in der bedeutend verbesserten Mobilität: – Sie erkennen die Struktur ihrer Umgebung, – sie nehmen die Raum- und Wegbegrenzungen sowie Hindernisse wahr, – sie kennen ihren Standort und – sie kennen die Richtung, in die sie sich wenden oder in die sie gehen.

Description

Es handelt sich um ein Verfahren, nach dem die Umgebung eines Blinden aufgenommen wird und in ihrer senkrechten Projektion als tastbare Abbildung für den Blinden wahrnehmbar gemacht wird. Blinde können ihre Umgebung erkennen, Objekte lokalisieren und ihren Standort sowie die Richtung, in die sie sich wenden oder sich bewegen, feststellen.
Beschreibung
Als 1825 Louis Braille (1809–1852) die Blindenschrift entwickelte, bedeutete das einen großen Fortschritt für Blinde in ihrer Lebensqualität. Mit Hilfe ihres Tastsinnes konnten sie selbstständig lesen, sich informieren und sich weiterbilden.
Heute stehen Lesegeräte zur Verfügung, mit deren Hilfe ganze Bücher fortlaufend, entsprechend dem Lesefortschritt auf eine Lesezeile in Blindenschrift übertragen werden. Derartige Lesezeilen lassen sich auch am PC anschließen, wodurch Blinden das Arbeiten an Computer ermöglicht wird.
Demgegenüber leiden Blinde nach wie vor unter ihrer enorm eingeschränkten Mobilität. Blindenstock und Blindenhund sind hierbei die einzige Hilfe, wenn sie nicht von Menschen mit normaler Sehfähigkeit geführt werden.
In der Anmeldung RU 00000235525 C1 werden Geräte beschrieben, bei welchen Blinde mit Hilfe von Ultraschall- oder Lasermessgeräten Entfernungen von sich zu Objekten auf einer Oberfläche über den Tastsinn feststellen können. In US 00000648960581 wird im Wesentlichen eine Erweiterung der Reichweite des Blindenstockes beschrieben. Eine selbstständige Fortbewegung über eine von ihm bestimmte Wegstrecke und ein gezieltes Ergreifen von Gegenständen wird dem Blinden durch beide Anmeldungen nicht ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren zu finden, um die Umgebung, in der sich der Blinde befindet, zu definieren, sie für ihn erkennbar zu machen, ihm in dieser Umgebung seinen Standort anzuzeigen und ihm die Richtung zu zeigen, in die er sich wendet; ihm also eine Blickrichtung zu geben oder ihm die Richtung zu zeigen, die ihn zu seinem Ziel führt oder die Stelle, an der ein von ihm gesuchter Gegenstand liegt.
Es soll dem Blinden möglich gemacht werden, sich selbstständig fortzubewegen.
Er/Sie soll vor ihm befindliche Objekte erkennen und lokalisieren können.
Er/Sie soll beim handwerklichen Arbeiten Werkzeuge gezielt einsetzen und Werkstücke fachgerecht greifen und bearbeiten können.
Er/Sie soll im Gespräch sich seinem/ihrem Gesprächspartner direkt zuwenden können.
Es wurde nun gefunden, dass dieses Ziel erreicht werden kann, indem die Umgebung des Blinden so dargestellt wird, dass sie durch den Tastsinn erkannt werden kann; bekanntlich ist bei Blinden durch das Erlernen der Blindenschrift der Tastsinn besonders entwickelt.
Hierzu wird ein Teil der direkten Umgebung des Blinden zwei- oder dreidimensional aufgezeichnet und als Projektion durch elektronische Datenverarbeitung und mechanische Vorrichtung auf eine Fläche übertragen, auf der sie tastbar als Relief oder mittels aus der Fläche herausragender Stifte (ähnlich der Blindenschrift) als Zeichnung abgebildet wird. Beispiel 1 zeigt, wie eine definierte Umgebung (in diesem Fall ein möblierter Raum) aufgenommen wird und auf einer Fläche durch herausragende Stifte abgebildet wird. In der Praxis wird der Raum mit einem Laserscanner dreidimensional aufgenommen.
Die Aufnahme der Umgebung als Projektion wird durch Vermessen einer umrissenen Fläche, in der sich der Blinde befindet, z. B. durch einen Laserscanner erreicht, den der Blinde in möglichst hoher Position, z. B. am Kopf oder an einem Stab befestigt, trägt.
Die umrissene Fläche, in der sich der Blinde aufhält, die messtechnisch erfasst und als Projektion dargestellt wird, ist im Folgenden AUFENTHALTSFELD genannt.
Die Fläche, auf der das Bild des Aufenthaltsfeldes in tastbarer Form wiedergegeben wird, ist im Folgenden das TASTFELD.
Die Übertragung und Verarbeitung der Aufnahme auf das Testfeld erfolgt durch elektronische Datenverarbeitung. Die erfindungsgemäße elektronische Abbildung als Projektion des Aufenthaltsfeldes wird im Folgenden RECHNERFELD genannt.
Bei der Darstellung auf dem Tastfeld als Relief werden im Raster angeordnete Stempel pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch/elektromechanisch entsprechend der 3D-Aufnahme unterschiedlich weit aus der Fläche bewegt.
Bei der Darstellung auf dem Tastfeld mittels aus der Fläche herausragender Stifte werden die Stifte elektromagnetisch/elektromechanisch oder piezoelektrisch bewegt. Im TASTFELD ragen dann die Stifte aus der Fläche heraus, die Objekte darstellen, die auch im AUFENTHALTSFELD aus der Fläche, in der Regel dem Boden des Aufenthaltsfeldes, herausragen. Die Darstellung des Bildes mittels aus der Fläche herausragender Stifte ist wegen der Verwandtschaft zur Darstellung der Blindenschrift auf Lesegeräten erfindungsgemäß bevorzugt.
Da die Vermessung eines Aufenthaltsfeldes und der Aufbau des entsprechenden Tastbildes einige Zeit braucht – jedenfalls mehr als ein „Augenblick” – wird erfindungsgemäß bevorzugt, das einmal aufgenommene Bild des Aufenthaltsfeldes auf dem Testfeld unverändert zu lassen, sozusagen einzufrieren, solange sich der Blinde in diesem Aufenthaltsfeld befindet.
Hervorzuhebende Objekte können auf dem Tastfeld durch Animation z. B. durch Vibration des das Objekt zeigenden, aus der Fläche herausragenden Stiftes erkannt und lokalisiert werden. Insbesondere der Träger des Gerätes, die blinde Person, kann durch Animation des sie darstellenden Stiftes sich selbst auf dem Tastfeld identifizieren und lokalisieren. Betritt er/sie zum Beispiel das Aufenthaltsfeld, so geht von ihm/ihr die Messung aus und die Position ist von Anfang an festgelegt. Die Fortbewegung im Aufenthaltsfeld wird durch Laser- oder Ultraschallmessung (z. B. fortlaufende Abstandmessung zu 2 konstanten Messpunkten, im Folgenden FIXPUNKTE genannt, gegebenenfalls unter Berücksichtigung des Winkels zwischen den Linien Aufnahmegerät-Fixpunkt) verfolgt, aufgezeichnet und jede Position der blinden Person wird auf dem Tastfeld durch den animierten Stift angezeigt, der seiner jeweiligen Position im Aufenthaltsfeld entspricht. (vgl.: Beispiel 2).
Besonders bevorzugt wird daher ein Verfahren, bei dem ein Aufenthaltsfeld durch ein Aufnahmegerät, z. B. einen Laserscanner, aufgenommen wird, als Projektion auf einem Tastfeld maßstabsgerecht abgebildet wird, wobei die sich aus der Fläche im Aufenthaltsfeld erhebenden Objekte im Tastfeld durch herausragende Stifte dargestellt werden, und zusätzlich der Standort der blinden oder sehbehinderten Person im Aufenthaltsfeld durch Laser oder Ultraschallmessung der Entfernung von ihm/ihr zu zwei Fixpunkten, deren Raumkoordinaten dem Aufenthaltsfeld zugeordnet werden, bestimmt und auf dem Tastfeld durch einen animierten Stift an der Stelle, die dem Standort des Blinden im Aufenthaltsfeld entspricht, dargestellt wird (Beispiel 2).
Nach dem besonders bevorzugten Verfahren ist es dem Blinden möglich, die Struktur seiner Umgebung und gleichzeitig die Stelle, an der er sich befindet, zu erkennen.
Durch den Einbau eines Kompasses im Aufnahmegerät kann im Aufenthaltsfeld auch der Nordpfeil eingemessen werden. Wird das Aufnahmegerät am Kopf getragen so kann durch Messung des Winkels der Blickrichtung zum Nordpfeil die Blickrichtung bestimmt und aufgezeichnet werden. Diese kann z. B. durch einen drehbaren Pfeil, der neben dem Tastfeld angebracht ist, angezeigt werden (die Feststellung der Blickrichtung im Aufenthaltsfeld mittels Kompass wird in Beispiel 3 und 5 gezeigt). Der Nordpfeil kann auch zur Standortbestimmung benutzt werden: Hierbei wird die Entfernung des Blinden zu einem Fixpunkt gemessen. Zusammen mit dem Winkel, den diese Linie mit dem Nordpfeil bildet, kann dann der Standort im Aufenthaltsfeld berechnet werden.
Eine blinde Person, die bei geübter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ihre Umgebung wahrnehmen kann, ihre Position erkennt und sich in eine selbstbestimmten Richtung wenden kann ist im eigentlichen Sinne nicht mehr blind. Im folgenden soll er/sie daher als Nutzer des Gerätes oder einfach als NUTZER bezeichnet werden.
Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedarf es folgender Geräte/Komponenten:

1. Laser-Scanner oder Kamera sowie Lasermessgerät und/oder Ultraschall-Messgerät
2. Wasserwaage oder Funktionsgleiches Instrument zur horizontalen Stabilisierung von 1, 3 und 4.
3. Kompass.
4. Winkelmessgerät
5. Tastfeld
6. Elektronische Datenverarbeitung zur Übertragung des nach 1 bis 4. aufgenommenen Bildes auf das Tastfeld.
7. Richtungsanzeiger

Vorzugsweise werden die Komponenten 1. bis 4. im Aufnahmegerät integriert, das am Kopf vorzugsweise wie eine Brille oder als Helm getragen wird. In den Bügel der Brille oder in den Helm kann ein Hörgerät eingebaut werden, womit akustisch Informationen über die Umgebung gegeben werden können.
Die Komponente 5. wird derart am Arm befestigt, dass das Tastfeld auf der gesamten Fläche mit den Fingerspitzen nur durch Bewegung aus dem Handgelenk erreicht werden kann. Eine andere Möglichkeit ist, das Tastfeld auf der Vorderseite des Körpers, z. B. am Gürtel, zu tragen, wo es bequem mit der Hand erreicht werden kann. Generell ist jede mit einer Hand erreichbare Position für das Tastfeld denkbar.
Die Komponente 6. wird, um weder Kopf noch Arm zu belasten, am Körper getragen.
Die Komponente 7. wird neben dem Tastfeld, in Reichweite der Finger angeordnet.
Das Bild, das der Nutzer auf dem Tastfeld wahrnimmt, muss man sich so vorstellen:
Man sieht sich selbst von oben, aus der Vogelperspektive, wie man sich in einem Raum bewegt, die Abbildung des Raumes unverändert bleibt und nur die eigene Bewegung gezeigt wird. Dies kann mit folgendem Anschauungsbeispiel nachgestellt werden:
Eine 10 m mal 10 m große Fläche wird mit Objekten, die als Hindernisse dienen und zwischen denen Durchgänge bleiben, vollgestellt. Die Fläche bleibt nach oben offen. Über der Mitte der Fläche wird in etwa 20 m Höhe eine Kamera, die auf die Fläche gerichtet ist, montiert
In der Fläche befindet sich eine Versuchsperson, die eine Monitor-Brille trägt. Auf den Monitor wird das Bild der oben installierten Kamera übertragen. Der direkte Blick in die Umgebung wird ausgeblendet. Die Versuchsperson sieht nur sich selbst von oben. Sie sieht auch die Hindernisse und die Durchgänge dazwischen. Nach etwas Eingewöhnung und Übung kann sie sich – ohne mit den Hindernissen zusammenzustoßen – auf der Fläche bewegen und sich einen Weg suchen. Dabei spielt es keine Rolle, ob sie vorwärts, rückwärts oder seitwärts geht. Um die Orientierung, in welche Richtung man sich wendet, zu erhalten und um die Blickrichtung von oben sichtbar zu machen, setzt die Versuchsperson eine Baseball-Mütze mit dem Schild nach vorne auf. Sind mehrere Versuchspersonen auf der Fläche, so tragen sie Baseball-Mützen mit unterschiedlicher Farbe damit jeder sich selbst erkennen kann.
Ein ähnliches Bild wird durch das erfindungsgemäße Gerät auf das Testfeld übertragen und wird von dem Nutzer mit seinem enorm entwickelte Tastsinn entsprechend wahrgenommen.
Das Tastfeld ist des Blinden Fenster zur Welt.
Technisch wäre es sicher das Beste, wenn dem erfindungsgemäßen Verfahren die Aufnahme wie beim oben gezeigten Anschauungsbeispiel ebenfalls aus großer Höhe gemacht werden könnte. Stattdessen befindet sich das Aufnahmegerät erfindungsgemäß bevorzugt „nur” in Kopfhöhe. Das Aufenthaltsfeld wird daher in diesem Falle schräg aus ca. 1.80 m Höhe aufgenommen, wobei der Winkel, in dem der Laser Strahl auf den Boden des Aufenthaltsfeldes trifft nicht zu klein sein darf (bei den meisten holometrischen Scannern ca. 80°). Noch kritischer ist dies bei erhöhten Flächen wie z. B. Tischplatten, besonders wenn sie weiter entfernt vom Nutzer sind. Dieser Umstand begrenzt die Größe des Aufenthaltsfeldes.
Anstelle der Vermessung eines jeden Aufenthaltsfeldes mittels des mitgeführten Aufnahmegerätes kann man, insbesondere im Gebäude-Innenbereich, aber auch bei Außenanlagen die entsprechenden Baupläne in das erfindungsgemäße Gerät einlesen. Meist sind die Pläne bereits auf Datenträgern gespeichert, die dann in dem Geräteteil, der die elektronische Datenverarbeitung enthält durch entsprechende Zusatzeinrichtungen ausgelesen werden können. Eine entsprechende Software kann dann aus den Plänen die Teile herausfiltrieren, die für den Nutzer wichtig sind.
Diese sind:

– Innenabmessungen von Räumen, Fluren Treppen und anderen Gebäudeteilen.
– Türöffnungen und Türanschlag
– Oberflächenstruktur und Abgrenzung von Straßen und Gehwegen
– Nordpfeil
– Maßstab
– Deckenhöhe/Raumhöhe (optional)
– Zuordnung der Räume zueinander

Der Aufnahmeteil des mitgeführten Gerätes erfasst dann beim Betreten eines so aufgezeichneten Raumes alle sonstigen Objekte wie Möbel oder – im Außenbereich – auf dem Gehweg geparkte Kraftfahrzeuge und andere Hindernisse und fügt sie in das durch die Wiedergabe der Baupläne entstandene Rechnerfeld/Tastfeld ein. Auch Aufenthaltsfelder, welche bereits vermessen und im Gerät gespeichert sind, können so aufgerufen und mit dem Aufnahmegerät aktualisiert werden, sobald sie betreten werden. Im Prinzip könnte auch auf eine Aktualisierung mit dem Scanner verzichtet werden und der Nutzer würde dann nur bezüglich Standort und Blickrichtung eingemessen. Oder man könnte zur Aktualisierung einfach ein Kamerabild mit entsprechender Software zur erfindungsgemäßen Projektion des Aufenthaltsfeldes verarbeiten.
Im Außenbereich besteht das Problem, dass passende Baupläne flächendeckend nicht oder nur unvollständig verfügbar sind. Hier kann Abhilfe geschaffen werden, indem auf Fahrzeugen ausfahrbare Laserscanner montiert werden, mit denen ganze Straßenzüge Aufenthaltsfeld für Aufenthaltsfeld vermessen und an entsprechender Stelle in die Straßenkarten eingefügt werden. Auf dieser Basis könnte man ein Navigationsgerät für Blinde entwickeln; eine Route besteht dann nicht wie üblich aus einer Aneinanderreihung von Wegpunkten, sondern aus einer Aneinanderreihung von Aufenthaltsfeldern.
Auch Sattelitenaufnahmen können als Basis für die Vermessung von Aufenthaltsfeldern benutzt werden. Sattelitenaufnahmen von Straßen werden dann in z. B. 15 mal 15 m große Aufenthaltsfelder aufgeteilt, welche erdgebunden ergänzt (z. B. kleinere Hindernisse die auf Sattelitenaufnahmen nicht zu sehen sind, abgedeckte Flächen u. s. w.) und mit eingemessenen Fixpunkten versehen werden (Beispiel 6).
Beispiel 2 beschreibt, wie durch Festlegung von Fixpunkten im Aufenthaltsfeld die jeweilige Position des Nutzers bestimmt werden kann und wie Richtungsänderungen durchgeführt werden. Ein Fixpunkt ist ein in seine Raumkoordinaten festgelegter, markanter Punkt an einem fest eingebauten Objekt im oder bei dem Aufenthaltsfeld z. B. einer Straßenlaterne, ein Mast oder einer Mauerecke. Fixpunkte an senkrecht aufragenden Linien wie Kanten und Masten haben den Vorteil, dass sie als Standardmessung auf der Ebene des Aufnahmegerätes angepeilt werden können. Durch die Entfernung zum Fixpunkt und den Winkel den die Linie Nutzer-Fixpunkt zum Nordpfeil des Kompasses bildet lässt sich der Standort des Nutzers bestimmen.
Der Kontakt des Gerätes mit dem Fixpunkt eines Aufenthaltsfeldes ist von elementarer Bedeutung, denn geht der Fixpunkt verloren, so geht auch die Position oder der Standort des Nutzers verloren. Das heißt: das Aufenthaltsfeld bleibt auf dem Tastfeld abgebildet, aber der animierte Stift, der den Nutzer im Tastfeld abbildet, ist verschwunden und der Nutzer weiß nicht mehr wo er sich im Aufenthaltesfeld befindet. Um den Fixpunkt wieder zu finden, muss der Nutzer nun innehalten, mit dem Aufahmegerät das Profil des Aufenthaltsfeldes abgleichen und so über das Aufnahmegerät den Standort bestimmen. Vom so wiedergefundenen Standort kann dann der Fixpunkt im gespeicherten Aufenthaltsfeld angesteuert werden; erst dann kann er seinen Weg fortsetzen. Zur Sicherheit sollte daher in den Daten (Raumkoordinaten) jedes Aufenthaltsfeldes nicht nur der eigene, sondern auch die Fixpunkte des davor und des danach liegenden Aufenthaltsfeldes mitgespeichert werden. Auf diese Weise bleibt das Aufnahmegerät immer mit mindestens zwei Fixpunkten in Kontakt und der Übergang von einem Aufenthaltsfeld zum nächsten ist „betriebssicher”. Bedingung hierfür ist allerdings, dass die Koordinaten benachbarter Aufenthaltsfelder durchgängig sind. Natürlich ist ein Fixpunkt aus der Horizontalen des Gerätes einfacher anzuvisieren, da er dann nur über die Flächenkoordinaten festgelegt ist und das Winkelmessgerät in nur einer Ebene messen muss. Fixpunkte an aufragenden Stellen oder Objekten wie z. B. Mauerecken oder Masten sind deshalb zu bevorzugen.
Geht der Nutzer nun entlang einer Route, so wird ein gespeichertes Aufenthaltsfeld nach dem anderen auf das Tastfeld gerufen, wobei, wie bei der Verwendung von Bauplänen beschrieben, das Aufenthaltsfeld durch das mitgeführte Aufnahmegerät aktualisiert wird.
Hier soll festgehalten werden: Die Fixpunkte werden durch Raumkoordinaten des Aufenthaltsfeldes beschrieben. Das Aufenthaltsfeld selbst wird gegebenenfalls durch seine GPS-Koordinaten beschrieben. Auf diese Weise ist für den Nutzer der Gebrauch eines entsprechend modifizierten Navigationsgerätes möglich. Die wichtigste Modifikation ist, dass eine Route nicht aus einer Aneinanderreihung von Wegpunkten besteht, sondern aus einer Aneinanderreihung von Aufenthaltsfeldern.
Wegen ihrer gegenseitigen Abhängigkeit sollen die Themen Standort und Blickrichtung sowie Fixpunkt und Kompass im Zusammenhang behandelt werden. Das Einmessen des Standortes und der Blickrichtung im Außenbereich mit Fixpunkt und Kompass wird in Beispiel 2 und 3 sowie 5 beschrieben. Zusammen mit dem Kompass wird nur ein Fixpunkt benötigt. Der Standort ergibt sich aus der Entfernung vom Standort zum Fixpunkt und dem Winkel dieser Linie mit dem Nordpfeil aus dem Kompass. Am Winkel zwischen Blickrichtung und Nordpfeil kann die Blickrichtung abgelesen und angezeigt werden.
Innerhalb von Gebäuden kann es beim Kompass zu Fehlanzeige kommen. Daher werden zur Standortbestimmung hier, wie in Beispiel 2 sowie Zeichnung 4a und 4b gezeigt, zwei Fixpunkte benötigt. Generell können Fixpunkte an jedem festen, reflektierenden Untergrund festgelegt werden. Sie werden durch Ihre Raumkoordinaten im Aufenthaltsfeld festgelegt und können im Aufenthaltsfeld bei bekanntem Standort direkt anvisiert werden. Schwierig wird es jedoch in der Fortbewegung bei kontinuierlich wechselndem Standort, wobei der Laser stets auf den Fixpunkt gerichtet sein muss. Verliert das Aufnahmegerät diesen Kontakt, so muss der Fixpunkt neu geortet werden. Dies ist leichter, wenn der Fixpunkt sich an einer vermessungstechnisch einfach zu ortenden Stelle befindet. Solche Stellen sind im Außenbereich Masten und Gebäudeecken.
Im Innenbereich sind Raumecken zu bevorzugen. Die Blickrichtung im Innenbereich wird dargestellt mit dem Winkel, den die Blickrichtung mit der Raumachse, welche beim Betreten des Raumes zweckmäßigerweise die Senkrechte zur der Wand, in der die Tür ist, bildet (6). In der Richtung dieser Raumachse sollte auch der Raum auf dem Tastfeld dargestellt werden. Errechnet wird der Winkel im Innenbereich aus dem Winkel, den die Blickrichtung mit einer der Linien Nutzer-Fixpunkt bildet. Auch der Winkel, den die Blickrichtung zur Parallele der Raumachse bildet, kann zur Darstellung der Blickrichtung herangezogen werden. Auf diese Weise bleibt die Blickrichtung des Nutzers immer mit Bezug zur Tür, durch die er eingetreten ist. So hat er eine feste Orientierung mm Raum. Hier sei nochmals festgehalten: das Tastfeld bleibt eingefroren, solange sich der Nutzer im Raum befindet.
Zusätzlich zu dem Scanner und dem Lasermessgerät im Aufnahmegerät kann ein Laser oder ein Ultraschallgerät den direkt vor dem Nutzer liegenden Weg überwachen, um vor plötzlich auftretenden Hindernissen zu warnen. Zusätzlich zu dem an der Stelle des Hindernisses im Tastfeld herausragenden Stift kann dieser noch durch Vibration animiert werden, oder aber das Hindernis und der Abstand zu ihm wird durch einen Piepton, ähnlich wie bei Einparkhilfen von Kraftfahrzeugen, angezeigt. Auf diese Weise kann auch ein sich auf den Nutzer zu bewegendes Objekt besser erkannt werden.
Neben Laser und Ultraschall können auch andere zur Abstandsmessung und Ortung verwendete Messmethoden verwendet werden.
Benachbarte Aufenthaltsfelder sollten miteinander kompatibel sein, d. h. Fixpunkte in dem einen Aufenthaltsfeld sollten bereits vom benachbarten Feld durch das Aufnahmegerät angesteuert werden können. Logischerweise bedeutet dies auch, dass die Raum- oder Flächenkoordinaten durch benachbarte Aufenthaltsfelder durchlaufend sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, das Aufenthaltsfelder erfindungsgemäß einschließlich der zugehörigen Fixpunkte aufnimmt, diese speichert oder einem zentralen Speicher übermittelt, mit dem Ziel, diese Daten bei Bedarf Nutzern zur Verfügung zu stellen um diese dann über das Rechnerfeld und dessen Vervollständigung auf das Endgerät, das Tastfeld zu übertragen.
Die Blickrichtung, also die Richtung in die sich der Nutzer wendet, kann durch den Winkel, den der nach vorn gerichtete Kopf des Nutzers mit dem Nordpfeil des Kompasses bildet, bestimmt werden. Ohne Kompass (z B im Gebäude Innenbereich) kann der Winkel zwischen Blickrichtung und der Linie Nutzer-Fixpunkt benutzt werden. Die Blickrichtung mit Bezug zur Eingangstür wird dann aus den Daten der Raumbeschreibung errechnet. Dies wird am besten dadurch erreicht, dass man dem Raum ein Koordinatensystem zuordnet, in dem die Wand, in der sich die Tür befindet die x-Achse und die von der Türmitte ausgehende Senkrechte zu dieser Wand die y-Achse ist. Hierdurch wird in jedem Raum der Eintrittspunkt zum Nullpunkt, was zu einer standardisierten Gestaltung des Tastfeldes führt und generell der Orientierung in Räumen dient.
Damit in Zusammenhang steht eine vom Navigationsgerät empfohlene Richtungsänderung. Man kann die vom Gerät empfohlene Richtung analog zur Blickrichtung durch einen weiteren drehbaren und tastbaren Pfeil am Rande des Tastfeldes ablesen. Zur besseren Orientierung sollen der Pfeil für die Blickrichtung und der Pfeil für die vom Gerät empfohlene Richtung ähnlich wie der Minuten- und Stundenzeiger der Uhr konzentrisch angeordnet sein. Solange man geradeaus geht sind beide Pfeile tastbar in Deckung. Empfiehlt nun das Navigationsgerät nach rechts zu gehen, so dreht sich der entsprechende Zeiger nach rechts. Durch Drehung des Körpers und des Kopfes nach rechts folgt der Pfeil, der die Blickrichtung anzeigt, bis beide Pfeile wieder in Deckung sind. Dann hat der Nutzer entsprechend der Empfehlung des Navigationsgerätes, die Richtung erfolgreich geändert (Beispiel 3, Zeichnung 5 u. 6). Statt zweier Pfeile können auch zwei übereinanderliegende, ebenfalls konzentrisch angeordnete Hohlzylinder mit jeweils obenliegender Noppe benutzt werden.
Eine besonders effiziente Erfassung von ganzen Straßenzügen und ihre Verarbeitung zu einer Kette von Aufenthaltsfeldern wird in Beispiel 6 beschrieben und in 7 gezeigt. Danach werden normale Sattelitenfotos entlang des Weges am PC in Aufenthaltsfelder aufgeteilt und mit Wegbegrenzungen (z. B. die Fläche zwischen Hauswand und Bordstein) versehen. Vor Ort werden dann die Aufenthaltsfelder auf Hindernisse überprüft, welche auf dem Foto nicht erkennbar sind und abschließend werden die Fixpunkte ausgesucht und eingemessen und im Koordinatensystem der Aufenthaltsfelder eingerichtet. Hierdurch entsteht ein Rechnerfeld, das hauptsächlich aus vorhandenem Datenmaterial und dessen Bearbeitung am PC entstanden ist. Auf dem diesem Rechnerfeld entsprechenden Tastfeld werden dann über weite Strecken nur die Wegbegrenzungen und die dazwischenliegende begehbare Fläche (7) abgebildet. Und natürlich der jeweilige Standort des Nutzers. Unterdessen überprüft das mitgeführte Aufnahmegerät den Weg auf nicht aufgezeichnete Hindernisse.
Den Befehl zur Richtungsänderung kann man auch auf dem Tastfeld selbst erhalten, indem bereits einige Meter vor dem Punkt (Wegpunkt), an dem die Richtung sich ändert von dem Punkt nach rechts oder nach links gehenden Stifte im Tastfeld sich sequentiell heben und senken. Auf diese Weise wird dem Nutzer vorher schon der Wegpunkt und die neue Richtung angekündigt (vgl. Beispiel 3). Auf diese Weise lassen sich auch Teile der Route auf dem Tastfeld abbilden.
Es ist auch möglich, dass Nutzer gespeicherte Routen einer zentralen Datei zur Verfügung stellen. Dort werden sie dann im Bezug auf die Aufenthaltsfelder homologisiert (die Aufenthaltsfelder aus unterschiedlicher Herkunft und Vermessungsmethoden müssen kompatibel gemacht werden. D. h.: Gleicher Maßstab, nach Norden ausgerichtet, durchgehende Koordinaten) und können dann von anderen Nutzern bei Bedarf abgerufen werden. Zusammen mit den oben genannten Verfahren zur Vermessung und Speicherung von Aufenthaltsfeldern kann so in recht kurzer Zeitspanne ein ganzer Stadtplan mit chiffrierten Aufenthaltsfeldern unterlegt werden.
Das auf dem Tastfeld dargestellte Bild kann erfindungsgemäß also nach mehreren Möglichkeiten zustande kommen:

1. Das Aufenthaltsfeld wird über das vom Nutzer getragene Aufnahmegerät aufgenommen, vermessen und auf das Tastfeld übertragen.
2. Baupläne werden in den elektronischen Teil des Gerätes eingelesen und gegebenenfalls in Aufenthaltsfelder aufgeteilt. Der Nutzer und Objekte, die sich in dem Aufenthaltsfeld befinden, werden mit dem Aufnahmegerät eingemessen ; dann wird das erhaltene Bild auf dem Tastfeld wiedergegeben.
3. Erfindungsgemäß vorher aufgenommene und gespeicherte Aufenthaltsfelder können wie unter 2. geschildert durch das Aufnahmegerät im Rechnerfeld aktualisiert und auf dem Tastfeld wiedergegeben werden.
4. Gespeicherte Aufenthaltsfelder werden direkt auf das Tastfeld gestellt.

In dem von Blinden frequentierten Bereichen wie der häuslichen Umgebung oder dem Arbeitsplatz ist es auch möglich, Aufnahmegeräte fest zu installieren (z. B. in den Räumen). Die Messergebnisse des Aufnahmegerätes, insbesondere der jeweilige Standort des Nutzen, können dann auf das Testfeld übertragen werden. Des Aufnahmegerätes (nicht aber der Messgeräte) am Kopf kann er sich dann zu Hause entledigen.
Um beim Durchschreiten einer Route ein Aufenthaltsfeld nach dem anderen aus dem Testfeld aufzurufen hat man mehrere Möglichkeiten. Entweder man bleibt an der Grenze des einen Aufenthaltsfeldes kurz stehen um die Ausbildung des nächsten Aufenthaltsfeldes auf dem Testfeld abzuwarten, oder man lässt auf dem Testfeld einen Überlappungsbereich für angrenzende Aufenthaltsfelder zu, was allerdings die Kapazität des Testfeldes vermindert.
Bei im Gerät gespeicherten geraden oder nahezu geraden Routen kann man auch wie folgt verfahren.: Man speist ein Aufenthaltsfeld oder besser ein Rechnerfeld nach dem anderen so wie es durchschritten wird kontinuierlich in das Testfeld ein. Hierbei bleibt dann der den Nutzer darstellende Stift ortsfest und die Strecke bewegt sich unter dem Stift quasi wie ein Laufband. D. h.: die einzelnen Rechnerfelder bleiben erfindungsgemäß statisch und das Tastfeld wird darüber hinweg bewegt. Halt der Nutzer dann an, so wird das Testbild eingefroren und kann dann zur besseren Orientierung wieder auf das reguläre Aufenthaltsfeld, in dem sich der Nutzer gerade befindet, umgestellt werden.
In zentralen Dateien gespeicherte Aufenthaltsfelder oder auch ganze Strecken von A nach B können Nutzer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren über ein internetfähiges Mobiltelefon von den zentralen Dateien herunterladen, die dann gemäß 2. und 3. für die Abbildung auf dem Tastfeld vervollständigt werden.
Die Größe von Aufenthaltsfeld und Testfeld sowie ihr Verhältnis zueinander, der Maßstab, sind im Zusammenhang zu sehen und hängen von der Art der Nutzung des erfindungsgemäßen Gerätes ab. Die Größe der Aufenthaltsfelder erfindungsgemäß einzugrenzen oder zu definieren, ist nicht zweckmäßig.
Bei der Nutzung in der Mobilitätsphase, also während der Fortbewegung, ist der Maßstab aus Sicherheitsgründen standardisiert, damit der auf dem Testfeld wahrgenommene Abstand zu Objekten, insbesondere zu Hindernissen immer im gleichen Maßstab abgebildet wird.
Das Tastfeld selbst, das, wie bereits erwähnt, bevorzugt am Arm oder am Gürtel befestigt und durch Drehung aus dem Handgelenk an allen Punkten mit den Fingerspitzen erreicht werden soll, hat vorzugsweise eine Größe von 5–30 cm mal 5–20 cm. Auf dem Tastfeld sind nebeneinander stehende Stifte bis zu einem Mindestabstand von 0,15 cm mit dem Tastsinn der Finger zu unterscheiden, d. h. sie werden noch als 2 Stifte wahrgenommen. Um zum Beispiel einen freien Durchgang von 60 cm Breite zwischen zwei Hindernissen noch eindeutig auf dem Tastfeld darzustellen, müssten zwischen mindestens zwei abgesenkte Stiften die erhobenen Stifte, welche die Hindernisse darstellen, stehen. Daraus resultiert bei maximalem Tastfeld eine Maßstabsuntergrenze von 1:200. Legt man nun die größte oben angegebene Seitenlänge des Testfeldes zugrunde, so resultiert eine maximale Seitenlänge des Aufenthaltsfeldes von 60 m. Andere Verhältnisse können sich ergeben, wenn das Testfeld am Körper in Reichweite einer Hand befindet. Die angegebenen Maßstäbe und Größenangaben sind nur beispielhaft und sollen nur zum Verständnis der Größenverhältnisse beitragen, jedoch die vorliegende Erfindung nicht eingrenzen.
Für die Praxis wird einerseits ein genauerer (größerer) Maßstab und andererseits ein kleineres (handlicheres) Tastfeld angestrebt, was zu einer Verkleinerung des Aufenthaltsfeldes führt.
Als praktikables Beispiel sei beschrieben: Ein 15 m mal 15 m großes Aufenthaltsfeld wird auf einem 15 cm mal 15 cm großen Testfeld abgebildet. Ein so großes Testfeld ist aus dem Handgelenk heraus an jedem Punkt mit den Fingerspitzen erreichbar, wobei auch die am Rande des Testfeldes angeordneten Richtungspfeile in Reichweite sind. Der Maßstab der Abbildung beträgt 1:100. Bei einem Rastabstand von 2 mm im Tastfeld würde der Rastabstand im Aufenthaltsfeld 20 cm betragen. Das ist eine für die Bewegung im Aufenthaltsfeld ausreichende Genauigkeit und die GPS Koordinaten sind dem Aufenthaltsfeld zuordenbar.
Das Aufnahmegerät erkennt im Allgemeinen mehr und das Rechnerfeld (die Abbildung im Rechner) ist genauer, als die Abbildung auf dem Tastfeld. So kann eine Reihe aufgerichteter Stifte im Testfeld eine Schwelle, eine Stufe oder eine Mauer sein. Durch Eindrücken der Stifte kann das Gerät dazu veranlasst werden, z. B. über Sprache den Nutzer über Art und Größe des Hindernisses zu informieren.
Damit der Nutzer ein Objekt genauer betrachten kann, bietet sich außerdem an, den Maßstab auf dem Testfeld über eine Zoom-Funktion zu vergrößern. Dies ist dann hilfreich, z. B. wenn ein heruntergefallener Gegenstand gesucht wird oder beim Treppensteigen die erste Stufe erkannt werden soll (dies ist eines der größten Probleme für Blinde). Dies funktioniert deshalb, weil das Rechnerfeld wesentlich genauer ist als das Tasfeld.
In gleicher Weise könnte, damit sich der Nutzer einen weiteren Überblick über die Umgebung verschafft, der Maßstab verkleinert werden. Für Vergrößerung oder Verkleinerung des Maßstabes bietet sich an, eine + und – Taste neben dem Tastfeld anzubringen.
Die Maßstabsveränderung kann durch Drücken der entsprechende Taste erreicht werden. Die Fokussierung auf ein bestimmtes Objekt geschieht, indem der das Objekt darstellende, herausragende Stift niedergedrückt wird. Das Testfeld wird interaktiv.
Eine Maßstabsveränderung ist auch sinnvoll, wenn der Nutzer z. B. in einer Wand die Tür und dort speziell den Türknopf sucht. Hierzu muss er das Aufenthaltsfeld von der horizontalen auf die vertikale Ebene umstellen um so die Wand auf dem Testfeld darzustellen. Um einen vor ihm stehenden Gegenstand oder eine Person auf dem Tastfeld abzubilden muss das Aufnahmegerät auf einen durch das Objekt laufenden vertikalen Schnitt durch den Raum gerichtet werden.
Der Übergang auf die vertikale Ebene wird durch einen Kippschalter ausgelöst, der ebenfalls neben dem Tastfeld angeordnet ist. Die vertikale Darstellung (Aufriss) von vor dem Nutzer stehenden Objekten wird wieder durch Niederdrücken des das Objekt darstellenden Stiftes (oder der Stifte) und anschließende Betätigung des Kippschalters erreicht.
Die beschriebene Maßstabsveränderung, insbesondere die Maßstabsvergrößerung kann zur Darstellung eines Arbeitsbereiches oder eines Arbeitstisches (im folgenden ARBEITSFELD genannt) auf dem Tastfeld genutzt werden. Die Maßstabsvergrößerung kann bis in den Mikroskopierbereich erfolgen. Statt des Nutzers wird dann seine arbeitende Hand oder Teile davon nach entsprechender Markierung durch das Aufnahmegerät erfasst und auf dem Tastfeld durch Animation gekennzeichnet. Statt der Hand kann auch das Funktionsteil eines Werkzeuges, das der Nutzer in der Hand hält, markiert, vom Aufnahmegerät erfasst, lokalisiert und auf dem Tastfeld abgebildet werden. Funktionsteil eines Werkzeuges ist z. B: die Spitze eines Schraubenziehers oder das Maul eines Schraubenschlüssels. Auch das Werkstück kann entsprechend markiert werden. Da heute nahezu alle industriell gefertigten Teile bereits produktionsseitig durch einen Strichkode gekennzeichnet sind, soll dieser als Markierung dienen. Durch ein Strichkodelesegerät (Scanner) welches in das Aufnahmegerät integriert ist, kann das Werkstück dann erkannt, lokalisiert und auf dem Tastfeld mit seiner Position abgebildet und animiert werden.
Ist das Arbeitsfeld ein Arbeitstisch, so kann das Tastfeld auch auf den Tisch gestellt oder montiert werden.
Sucht man ein bestimmtes Teil auf dem Arbeitsfeld, so kann der Nutzer dessen Namen oder einen Identifizierungskode akustisch eingeben. Das Aufnahmegerät sucht das Teil mit Hilfe des Scanners, lokalisiertes es, bildet es auf dem Tastfeld ab und kennzeichnet es durch Animation. Sind mehrere Gegenstände gleichzeitig abzubilden so müssen sie auf dem Tastfeld unterschiedlich animiert werden. Hier bietet sich an, die Charakterisierung verschiedener Objekte durch mehrere aufeinanderfolgende unterschiedliche Vibrationsintervalle durchzuführen (z. B. lang-kurz, kurz-lang u. s. w.). Das Gesamte Morsealphabet steht dann zur gleichzeitigen Kennzeichnung verschiedener Objekte zur Verfügung. Umgekehrt kann durch Herunterdrücken eines bestimmten Stiftes auf dem Tastfeld, der ein fragliches Objekt darstellt, der Scanner sich auf dieses Objekt richten, den Kode lesen und das Objekt über Sprachfunktion dem Nutzer bekannt geben. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gerätes ist es also möglich einen Arbeitsplatz so zu strukturieren,, dass Blinde qualifizierte handwerkliche Tätigkeiten ausführen können.
Ein Lesegerät für Strichkodes als Bestandteil des Aufnahmegerätes ist auch im täglichen Leben, z. B. beim Einkaufen im Supermarkt hilfreich. Dort sind nahezu alle angebotenen Waren bereits produktionsseitig mit Strichkode, welcher Information über Produkt, Gewicht, Preis u. s. w. enthält, ausgestattet. Da die Preisschilder mit dem Strichcode bei den dazugehörigen Produkten an den Regalen in unterschiedlicher Höhe angebracht sind, empfiehlt es sich, das Strichcodelesegerät in der Hand zu führen. Die Informationen können akustisch an den Nutzer weitergegeben werden. So kann eine blinde Person selbstständig einkaufen.
Oder verkaufen.
Wegen der unterschiedlichen Funktionen des Aufnahmegerätes sollen diese nochmals im Zusammenhang dargestellt werden: Das Aufnahmegerät nimmt das Aufenthaltsfeld in der erfindungsgemäßen Weise mit einem Laserscanner auf. Auch wenn das Aufenthaltsfeld gespeichert ist, sollte es – wie bereits mehrfach begründet – dennoch beim Betreten aktualisiert werden. Zusätzlich übernimmt ein Lasermessgerät das Einmessen des jeweiligen Standortes des Nutzers. Weiterhin überwacht, wenn vorhanden, ein Laser oder Ultraschallmessgerät die direkt vor dem Nutzer liegende Wegstrecke und meldet nahende Hindernisse. Letzteres kann auch ein Ultraschallmessgerät sein. Laserscanner sowie Lasermessgerät arbeiten auf unterschiedlicher Wellenlänge, damit sie sich nicht gegenseitig sturen. Anzustreben sind energiearme Ultrarot-Laser. Möglich ist, verschiedene Laser in Intervallen und alternierend arbeiten zu lassen, d. h. ein Laser misst in den Pausen des Anderen. Möglich ist auch, einen Laser über dem Winkelmesser gleichmäßig rotieren zu lassen, wobei dann Entfernung und Winkel zusammen gemessen werden.
Das Tastfeld, das vorzugsweise am Arm oder in der Gürtellinie getragen wird, sollte bequem mit den Fingern auf seiner gesamten Fläche erreicht werden können. Es sollte so aufgebaut sein, dass der kleine Finger die Richtungspfeile erreicht und in der Mobilitätsphase praktisch immer auf dem Pfeil für die Blickrichtung, die dann auch die Richtung der Fortbewegung ist, ruht. Ringfinger, Mittelfinger und Zeigefinger tasten das eigentliche Testfeld ab, wobei in der Mobilitätsphase einer in Kontakt bleibt zu dem animierten Stift, der den Standort des Nutzers anzeigt. Der Daumen kann dann die Bedientesten auf der rechten Seite des Tastfeldes bei Bedarf eindrücken. Die hier beschriebene Anordnung gilt für die linke Hand.
Als weitere Ausstattungsvariante kann man das Gerät mit Systemen zur Objekt und/oder Personenerkennung verbinden. Will man den Standort eines Objektes oder einer Person in dem Aufenthaltsfeld kennen, so nennt man mit Spracheingabe den Namen und der Stift im Tastfeld, der das Objekt oder die Person darstellt, macht durch Animation auf sich aufmerksam. Umgekehrt kann der Nutzer z. B. durch Eindrücken eines bestimmten Stiftes durch Sprache Auskunft über Namen/Bezeichnung des betreffenden Objektes erhalten.
Erwähnt sei noch, dass der Mensch über ein weiteres Organ mit taktilen Fähigkeiten verfügt: die Zunge. Ein spezielles Tastfeld für die Zunge und dessen Gebrauch kann von Vorteil sein, wenn z. B. beide Hände zum Arbeiten benötigt werden
Es wurde gezeigt, wie durch eine Kombination von optischen, elektronischen und elektromechanischen Geräten die Orientierung von Blinden wesentlich verbessert werden kann. Hierdurch erhalten sie in der Mobilität und beim handwerklichen Arbeiten eine größere Selbstständigkeit.
Als wichtigstes Resultat beim Gebrauch des erfindungsgemäßen Verfahrens darf gelten, dass ein Blinder, der sich zum Beispiel alleine in der Mitte eines Platzes befindet, seine Umgebung erkennen und seinen Standort feststellen kann. Er weiß, woher er kommt und wohin er will. Und er weiß, wie er dahin kommt, wo er hin will. Er kann Gegenstände, die vor ihm liegen, lokalisieren, gezielt ergreifen und an einem von ihm gewollten und erkannten Ort ablegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur Blinden von großem Nutzen sondern auch Sehbehinderten. So kann z. B. bei einer Sehstörung mit Röhrenblick auf dem Tastfeld die Umgebung erkannt werden und bei Störung der Macula ist das Gerät eine Hilfe zum Fixieren.
Die wichtigsten Geräte für das erfindungsgemäße Verfahren sind Stand der Technik und sind in unterschiedlichen Bereichen im Einsatz. Die Machbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erscheint daher gegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat nicht den Ehrgeiz, den Blindenstock zu ersetzen. Der Blindenstock ist ein jahrtausend altes Instrument, das ständig weiterentwickelt wurde und das seinen Trägern große Sicherheit gibt. Ziel der Erfindung ist es, den Blinden die Welt jenseits der Reichweite des Blindenstockes zu zeigen.
Die in der Beschreibung wiederholt benutzten Begriffe sollen, da sie auch in den Patentansprüchen und in den Patentbeispielen Verwendung finden, im Folgenden nochmals definiert werden:
ARBEITSFELD ist der Arbeitsplatz des Blinden. Es kann eine Werkstatt, eine Werkbank, ein Arbeitstisch oder ein Präparat unter einem Mikroskop sein. Im Arbeitsfeld wird meist nicht der Nutzer, sondern die arbeitende Hand oder das in/an ihr befindliche Werkzeug animiert auf dem Tastfeld abgebildet.
AUFENTHALTSFELD ist der Teil der Umgebung des Blinden, in dem er/sie sich befindet und der gerade auf dem Tastfeld abgebildet ist.
AUFNAHMEGERÄT ist der Teil des Gerätes, der die Aufnahmen der Umgebung sowie die Vermessung des Standortes und der Blickrichtung des Nutzers vornimmt. Es besteht vorzugsweise aus einem Laserscanner oder einer Kamera sowie einem Laser- oder Ultraschallmessgerät. Daneben Kompass, Wasserwaage und Winkelmesser.
FIXPUNKT ist ein zum Aufenthaltsfeld gehörender Punkt, der mit seinen Raum- oder Flächenkoordinaten in der Aufnahme des Aufenthaltsfeldes beschrieben ist und der vor allem der Feststellung des Standortes des Nutzers dient.
NUTZER ist der Blinde oder Sehbehinderte, der das Gerät benutzt.
RECHNERFELD ist die erfindungsgemäße elektronische Abbildung des Aufenthaltsfeldes, so wie es auf das Testfeld übertragen wird. Das Rechnerfeld ist in der Regel genauer als das Testfeld und kann dreidimensional sein. Außerdem enthält das Rechnerfeld den/die Fixpunkt(e).
TASTFELD ist die Fläche, auf der das vom Aufnahmegerät aufgenommene Bild in tastbarer Form wiedergegeben wird.
PATENTBEISPIELE
Beispiel 1. Vermessen des Aufenthaltsfeldes.
In den Zeichnungen 1, 2 und 3 wird das Vermessen eines Raumes und seine Darstellung auf einem Tastfeld gezeigt.
1. zeigt einen 7 m mal 7 m großen Raum (1) mit einem Schrank (2) und einem Tisch (3). Am Eingang wird auf einem Stativ in 1,70 m Höhe (Augenhöhe!) ein Laserscanner A aufgestellt. (4).
2. zeigt die Seitenansicht des in 1 abgebildeten Raumes.
In 3. werden die Daten auf ein Tastfeld übertragen (1).
Alle im Aufenthaltsfeld aus der Ebene emporragende Objekte (2 und 3) sowie die Raumbegrenzungen werden im Tastfeld durch heraustretende Stifte dargestellt. Der Abstand der Rastpunkte beträgt 5 mm (4). Zur Vereinfachung ist ein grobes Raster gewählt.
Das Tastfeld ist in Originalgröße gezeichnet. Der Maßstab ist 1:100. In der Praxis ist der Laserscanner das Aufnahmegerät des Nutzers.
In einer Variante des Versuches ist der Bauplan des Raumes bereits in das Gerät eingelesen. Der Scanner misst nur noch die Möbel (2 und 3) ein.
In einer weiteren Variante ist der Nutzer kurz zuvor in dem Raum gewesen und kehrt nun zurück. Die Daten über den Raum waren gespeichert und beim Wiederbetreten des Raumes kann das volle Bild wie in 3. auf dem Tastfeld abgerufen werden.
Beispiel 2. Bestimmung des Standortes.
In 4a geht der Nutzer in dem Raum (1) von A über B und C nach D. Das Entfernungsmessgerät misst vom Nutzer aus gesehen den Abstand im rechten Winkel zu zwei Wänden (Strecke a1 und a2 zu Punkt A/b1 und b2 für B usw.). Zusätzlich geht auch der Laufweg in diese Art der Stanortbestimmung ein; die Punkte D2 und D3 würden nämlich in dem symmetrischen Raum die gleichen Messergebnisse liefern. Unter Berücksichtigung der Wegstrecke kann aber nicht bei D3 sein, wer direkt zuvor die Wegstrecke A-B-C zurücklegte.
Eine weitere Möglichkeit ist die Standortbestimmung über zwei Fixpunkte. In 4b sind dies die Punkte X (1) und Y (2). Der Einfachheit halber sollen sie in diesem Beispiel auf der Ebene des Aufnahmegerätes liegen. Allgemein sollen sich Fixpunkte an einem stationären und Laserstrahlen reflektierenden Hintergrund befinden und von allen Stellen im Aufenthaltsfeld direkt anvisiert werden können. Die Fixpunkte sind vom Aufnahmegerät bestimmte, in Ihren Raumkoordinaten im Aufenthaltsfeld festgelegte und im Gerät gespeicherte Punkte. In Abweichung von Zeichnung 4b kann es von Vorteil sein, die Fixpunkte in die Ecken zu legen. Dort können sie, einmal verloren, leichter wieder anvisiert werden.
Wie in Zeichnung 4a geht der Nutzer wieder von A nach D. Der Standort wird bestimmt durch die Länge der Linien zwischen Nutzer und den beiden Fixpunkten (a1/a2 für A, b1/b2 für B usw.) und den Winkel zwischen den Linienpaaren. Die Winkelberechnung dient der Plausibilitätsprüfung. Diese könnte von Nutzen sein, wenn in dem Raum Fixpunkte temporär verdeckt sind (z. B. durch andere Personen).
Durch den Einsatz eines Kompasses im Aufnahmegerät lässt sich der Standort mit nur einem Fixpunkt bestimmen. In Zeichnung 4b ist dies der Punkt X. Durch die Länge der Linie A-X (a2) und den Winkel (3), den diese Linie mit dem Nordpfeil bildet, ist der Punkt A in diesem Raum beschrieben.
Die Standortbestimmung über zwei Fixpunkte wird vor Allem dann notwendig, wenn z. B. im Gebäude-Innenbereich durch Abschirmung des Erdmagnetfeldes der Kompass nicht benutzt werden kann.
Beispiel 3. Standortbestimmung mit Blickrichtung, Richtungsänderung.
5 zeigt, wie ein Nutzer sich im Aufenthaltsfeld bewegt und wie er eine vom Navigationssystem empfohlene Richtungsänderung durchführt.
Das Aufenthaltsfeld hat die Maße 10 m mal 10 m. Es wird auf dem Tastfeld (1) im Maßstab 1:100 wiedergegeben. Der Abstand der Rastpunkte beträgt 0,5 cm (2). Ein offener Platz wird durch eine Häuserwand (3) begrenz. Im Tastfeld ist diese die durch herausragende Stifte gekennzeichnete Linienführung von F1 über F2 und F3 bis F4.
F3 ist der Fixpunkt im Aufenthaltsfeld. A ist der Ausgangs-Standort des Nutzers. Links neben dem Tastfeld befindet sich eine Leiste (4) mit tastbaren Richtungspfeilen. Pfeil C ist der Nordpfeil.
Der Standort A des Nutzers ergibt sich nun aus der Länge der Linie A-F3 und dem Winkel (5), den diese Linie mit dem Nordpfeil (C) bildet. Geht (und blickt) der Nutzer in Richtung B, so kann das Gerät diese Richtung aus dem Winkel (6), den die Linie A-B mit dem Nordpfeil bildet bestimmen und mit dem Pfeil E für den Nutzer tastbar machen. Der Nutzer erkennt also an dem Pfeil E, in welche Richtung er sich in dem Aufenthaltsfeld wendet. In diesem Beispiel ist der Fixpunkt auf der Ebene des Aufnahmegerätes. Die Entfernungsmessung erfolgt mit einem Lasermessgerät. Die Linien und Winkel wurden in die Abbildung des Tastfeldes eingezeichnet.
Der Fixpunkt ist Teil der Daten über das Aufenthaltsfeld und ist charakterisiert durch seine Raum- oder Flächenkoordinaten im oder neben dem Aufenthaltsfeld. Er muss nicht innerhalb des Aufenthaltsfeldes liegen, muss aber in Reichweite des Aufnahmegerätes liegen und muss von jeder Stelle im Aufenthaltsfeld anvisiert werden können.
Eine Möglichkeit ist, ihn vom Nutzer durch das Aufnahmegerät zu bestimmen. Dies geschieht, indem, nachdem das Aufenthaltsfeld vermessen und auf dem Tastfeld abgebildet ist, ein Stift, der für eine markante Stelle .– z. B. eine Gebäudeecke – steht, niedergedrückt wird.
Wird das Aufenthaltsfeld im Rahme einer professionellen Routenaufnahme durch ein Aufnahmegerät aufgenommen und gespeichert, so wird für jedes Aufenthaltsfeld ein günstiger (s. o.) Fixpunkt bestimmt und die Koordinaten zusammen mit denen der benachbarten Aufenthaltsfelder gespeichert. Die Koordinaten benachbarter Aufenthaltsfelder sind durchgängig.
Die 5. zeigt auch den Ablauf einer Richtungsänderung nach links. Das Navigationsgerät kündigt dies z. B. dem Nutzer, der sich bei A befindet in 3 m Entfernung vor ihm an, indem sich die Stifte G1-G2-G3 (6) in aufsteigender Reihenfolge nacheinander heben und senken. Zusätzlich zeigt der Richtungspfeil D in die neue Richtung. Ist der Nutzer bei der Position G1 angekommen, wendet er sich nach links bis die Pfeile D und E (Blickrichtung!) tastbar in Deckung sind und geht dann in der neuen, vom Navigationsgerät empfohlenen Richtung weiter.
In einer Variante des Versuches stellen die herausragenden Stifte G1 bis G3 in 5 ein Objekt dar (sind also nicht bewegt). Um das Objekt besser zu erkennen drückt der Nutzer auf diese Stifte, stellt anschließend das Testfeld auf die vertikale Ebene indem er die Umschalttaste H in 6 drückt und erhält so einen Aufriss des fraglichen Objektes.
Beispiel 4. Darstellung des Testfeldes mit Richtungs- und Schaltleiste.
In 6.. wird ein Tastfeld (1) gezeigt, das auf der linken Seite eine Leiste (2) enthält, auf der die tastbaren Pfeile Norden (B), Blickrichtung (C) und empfohlene Richtung bei Richtungsänderung oder bei Hinweis in eine bestimmte Richtung (D).
Rechts neben dem Tastfeld befindet sich die Schaltleiste (3), auf der die beiden Knöpfe zur Maßstabsvergrößerung (E) und Maßstabsverkleinerung (G) sowie der Schalter zur Umstellung aus der horizontalen Ebene in die Vertikale (H).
Die gezeigte Anordnung ist nur als Vorschlag zu sehen. So sind die Richtungspfeile nicht als Pfeile zu sehen, sondern als Anzeige, mit welcher z. B. der kleine Finger stets die Richtung abtasten kann. Bleibt der kleine Finger an die Richtungstasten, so berühren Ring-, Mittel- und Zeigefinger das Tastfeld. Ihre Aufgabe ist Standortbestimmung, Erkennen von Hindernissen und Beobachtung der Umgebung. Aufgabe des Daumens ist es, bei Bedarf die Schalter zu betätigen. Das Tastfeld ist in vorgeschlagener Originalgröße dargestellt und man kann leicht feststellen, dass die genannten Funktionen der Finger aus dem Handgelenk (hier: linke Hand) heraus ausgeübt werden können. Die gezeigte Anordnung ist für die linke Hand.
In dem Tastfeld ist ein Raum (4) abgebildet in dem sich der Nutzer (N) befindet. Seine Position wird durch das Aufnahmegerät mit Hilfe der Fixpunkte F1 und F2 bestimmt. Beim Eintritt in den Raum (A) hat das Gerät die senkrechte Linie zur Wand, in der sich die Tür befindet, als Raumachse (5) festgelegt. Durch den jeweiligen Winkel (4) zu der Raumachse bzw. zu ihren Parallelen wird für die Dauer des Aufenthaltes im Raum die Blickrichtung (C) des Nutzen definiert. Dies ist für den Nutzer von Bedeutung, da er sich im dann Raum stets zur Tür orientieren kann
Beispiel 5. Restaurantbesuch/Anwendungsbeispiel.
Der Nutzer beabsichtigt den Besuch in einem Restaurant, das im Sinne dieser Erfindung „blindengeeignet” ist und gibt sich bereits bei der Reservierung als Blinder zu erkennen. Über sein internetfähiges Mobiltelefon wird ihm die Bestellung per e-Mail bestätigt und ihm als Anlage der Plan des Restaurants übermittelt. Dieser wird in das erfindungsgemäße Gerät eingespielt. Der Plan ist so vorbereitet, dass beim Betreten des Restaurants dieser auf dem Testfeld erscheint und der für ihn reservierte Tisch durch Animation der ihn darstellenden Stifte markiert wird. Der Richtungsweiser gibt ihm die Richtung vor. Salatbar und Buffett sind gleichfalls vormarkiert und können vom Nutzer per Sprache auf dem Testfeld aufgerufen werden. Ebenso sind die Toilettenräume im Plan enthalten und der Nutzer kann nach entsprechender Anfrage durch das Testfeld dahin geleitet werden.
Auf ähnliche Weise können Behördengänge, Konzertbesuche oder Besuche in anderen öffentlichen Stätten für Blinde vorbereitet und somit wesentlich vereinfacht werden.
Beispiel 6. Herstellung eines Routenabschnittes aus einem Sattelitenbild.
Das Sattelitenbild (7) zeigt eine Vorortstraße mit Gabelung. Auf der linken Seite der Straße ist der Bürgersteig mit genau eingezeichneter (am PC eingemessener) Route (1) zu sehen. Die Länge des Straßenteilstückes ist 80 m (s. Längenmaß 7). Es wird in fünf 15 m lange Aufenthaltsfelder (hier nur als Abschnitte mit oberer und unterer Begrenzung eingezeichnet 2). Als Fixpunkte dienen die beiden Mauerecken 3 und 4 sowie der Laternenmast 5. Als Beispiele sollen hier nur die unteren drei Aufenthaltsfelder entwickelt werden. Das Mittlere (2) ist als Quadrat abgebildet. Zu ihm gehört der Fixpunkt 4. Es ist unter dem Sattelitenbild als Tastfeld (8) gezeichnet.
Zur Aufbereitung zu einer für das erfindungsgemäße Verfahren tauglichen Route wird in das Foto zunächst am PC die Route (Mitte Bürgersteig) und die Wegbegrenzungen (Bordstein auf der einen, Hauswand oder Gartenzaun auf der anderen Seite) eingemessen und die Route dann abschnittweise in Aufenthaltsfelder aufgeteilt. Vor Ort werden dann Fixpunkte ausgewählt und in die in der Datenbank bereits vorbereiteten Aufenthaltsfelder eingemessen. Weiterhin wird vor Ort die Wegstrecke auf Hindernisse untersucht, welche auf dem Sattelitenbild nicht sichtbar oder verdeckt waren.
Beim Begehen der Aufenthaltsfelder werden dann auf dem Testfeld (8) nur die Wegbegrenzungen durch herausragende Stifte (9) abgebildet und der Nutzer bewegt sich dann in dieser Begrenzung. Sonst gibt es keine weiteren Informationen über die Umgebung, jedoch kann an jeder beliebigen Stelle das Aufnahmegerät zur Aufnahme eines „Vollbildes” benutzt werden. Natürlich werden die einzelnen Aufenthaltsfelder vom mitgeführten Aufnahmegerät stets aktualisiert. In 7 ist die Route auf dem Tastfeld (8) durch herausragende Stifte (1) gekennzeichnet. Damit diese Stifte als Routenverkauf (und nicht als Hindernis) zu erkennen sind werden sie auf dem Tastfeld entsprechend animiert, in diesem Beispiel durch eine in Bewegungsrichtung verlaufende Welle sich auf und ab bewegender Stifte.
Dies ist die effizienteste Methode zur Herstellung von erfindungsgemäßen Routen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

RU 00000235525 C1 [0005]
US 00000648960581 [0005]

Claims

Verfahren zum Erkennen der Umgebung für Sehbehinderte, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Umgebung des Sehbehinderten (Aufenthaltsfeld/Arbeitsfeld) durch ein optisches Aufnahmegerät, vorzugsweise einen Laserscanner oder eine Kamera aufgenommen wird und als Projektion auf einer Fläche als tastbare Abbildung (Tastfeld) wiedergegeben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Tastfeld das optische Bild als Relief wiedergegeben wird und das Relief mittels aus der Fläche unterschiedlich weit herausragender Stempel oder Stifte dargestellt wird und die Stempel vorzugsweise pneumatisch oder elektromechanisch herausbewegt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Tastfeld das Bild durch aus der Fläche sich herausbewegende Stifte dargestellt wird, wobei die Stifte herausragen, welche Objekte oder Begrenzungen darstellen, die auch im Aufenthaltsfeld oder Arbeitsfeld aus der Ebene herausragen und die Stifte vorzugsweise elektromechanisch oder piezoelektrisch herausbewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis 3., dadurch gekennzeichnet, dass die tastbare Abbildung auf dem Tastfeld statisch/unverändert bleibt und Objekte, die im aufgenommenen Teil der Umgebung des Sehbehinderten ihre Position verändern, auch auf dem Tastfeld die durch herausragende Stifte oder Stempel angezeigte Position verändern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis 4., dadurch gekennzeichnet, dass der Sehbehinderte das Aufnahmegerät mit sich führt und vorzugsweise am Kopf wie eine Brille oder wie einen Helm trägt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis 5., dadurch gekennzeichnet, dass im Aufenthaltsfeld hervorzuhebende Objekte auf dem Tastfeld durch Animation, vorzugsweise Vibration der diese Objekte darstellenden Stifte hervorgehoben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Standort des Nutzers im Aufenthaltsfeld durch Messen der Abstände zwischen dem Nutzer und zwei zum Koordinatensystem des Aufenthaltsfeldes gehörenden festen Punkten (FIXPUNKTE) sowie gegebenenfalls dem Winkel zwischen den beiden Geraden bestimmt wird und die Längenmessung der Geraden durch im Aufnahmegerät befindliche Laser- oder Ultraschallmessgeräte erfolgt und der Standort des Nutzers (bzw. der Nutzer selbst) durch einen animierten Stift kenntlich gemacht wird und dass die Blickrichtung des Nutzers über den Winkel, den eine der Geraden Nutzer-Fixpunkt mit der Blickrichtung bildet, ermittelt und tastbar dargestellt wird und ferner, dass das Tastfeld gemäß Anspruch 4 unverändert bleibt, solange sich der Nutzer im entsprechenden Aufenthaltsfeld befindet und sich sein durch Animation der Stifte angezeigter Standort entsprechend der Standortveränderung im Aufenthaltsfeld auch im Tastfeld verändert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Aufnahmegerät ein Kompass befindet und der Standort durch Messen des Abstandes vom Nutzer zu einem Fixpunkt und dem Winkel, den diese Gerade mit dem Nordpfeil bildet, bestimmt wird und dass die Blickrichtung durch den Winkel, den der Nordpfeil mit der Blickrichtung bildet ermittelt und tastbar dargestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem gesonderten Schritt in ein entsprechendes Zusatzgerät Baupläne eingelesen werden mit dem Ziel, Räume und andere Gebäudeteile bei ihrem Betreten direkt auf dem Tastfeld abzubilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem gesonderten Schritt durch ein Aufnahmegerät Aufenthaltsfelder aufgenommen und mit Fixpunkten versehen werden, dann gespeichert und bei Bedarf von Nutzern abgerufen und in einem ersten Schritt auf das Rechnerfeld und dort durch das mitgeführte Aufnahmegerät aktualisiert oder direkt auf das Tastfeld gestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Sattelitenaufnahmen dazu benutzt werden Straßenzüge in Aufenthaltsfelder aufzuteilen und diese erdgebunden mit Fixpunkten zu versehen um diese dann als vorkonfektionierte Aufenthaltsfelder zum Zwecke ihrer späteren Nutzung durch das erfindungsgemäße Verfahren zu speichern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Maßstab auf dem Tastfeld vergrößert oder verkleinert wird und sich vorzugsweise für diesen Zweck eine Vergrößerungs- und Verkleinerungstaste neben dem Tastfeld befinden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass neben der horizontalen Ebene auch die vertikale Ebene auf dem Tastfeld dargestellt werden kann und sich hierfür vorzugsweise ein entsprechender Schalter neben dem Tastfeld befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufenthaltsfeld eingemessene Routen auf dem Tastfeld ganz oder teilweise durch herausragende Stifte dargestellt werden, wobei diese Stifte vorzugsweise durch spezifische Animation als Route kenntlich gemacht werden.