-
Vorrichtung für Blinde zur L#'rkennung der Umg'ebung und Feststellung
von Formen, Farben und Entfernungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für
Blinde zur Erkennung der Umgebung und Feststellung von Formene Farben und Entfernungen,
obwohl notwendiger Weise nicht gleichzeitig von der Art, welche durch Umwandlung
von visuellen Charakteristiken in Toneharakteristika arbeitet, welche durch eine
vom Benutzer getragene Vorrichtung oder Vorrichtungen wiedergegeben bzw. erzeugt
werden.
-
Die Erfindung bezweckt ein System dieser Art zu schaffeng bei dem
lichtempfangende Mittel das Licht auf eine photoelektrisehe Vorrichtung übertragen,
deren Ausgang mit einem expansiven, nichtlineaxen bIodulationasystem mit durch einen
Tongenerator erzeugten Frequenzen verbunden ist, wobei das erzeugte'Signal einer
Tonwiedergabevorrichtung zugeführt wird.
-
Vorzugsweise und in der Praxis wird als liohtempfangendes Mittel eine
einfache oder eine Verbundlinse benutzt.
-
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, daß das expansive,
nichtlineare Modulationasystem einen Stromkreis aufweist, der so ausgelegt
ist, daß er im wesentlichen alle fotoelektrischen
Signale unter
eine gewünschte Pegel drückt, weil nur das über dem Pegel liegende Signal übertragen
wird, um die Lautstärke eines Tones vom Tongenerator zu modulieren. Dieser Stromkreis
weist vorzugsweise einen einstellbaren Transistor auf, um den Unterdrückungspegel
zu wählen, wobei die Stromkreiskon---.. stanten vorzugswibise verstellbar sind,
so daß der Pegel des Ausgangs über dem Unterdrückungspegel expansiv, nichtlineax
ist.
-
Mit Ilexpansiv, nichtlinear11 soll ausgedrückt werden, daß die relative
Steilheit des iLusgangskreises größer ist als die relative -1:ilteilheit des Eingangs.
-
Zweckmäßig-we-Ist das Systein physikalisch eine Vorrichtung aufg die
in der Axt einer Brille konstruiert ist, die als "Fiör-Sehbrillel' bezeichnet werden
kann. Mit dieser Brille kann die sichtbare Umgebung in Tonäquivalente umgewande:It
werden, deren Auswertung eine gewisse Übereinstimmung mit der gesehenen Umgebung
hat. Wahlw4ise kann die Anordnung so ein#,erichtet sein, daß sie in der Hand nach
Art einer elektrischen Taschenlampe getragen werden kann.
-
Gemäß einer Äusführungsform ist die Vorrichtung #iechanisch in Form
einer Brille aufgebaut, die in etwa jenen ähnelt, die als unsichtbare Hörhilfe getragen
wird und einen kleinen Lautsprecher CD
bzw. ein Knochenleiteinheit aufweist,
die mit-einem oder beiden Ohrbügeln der Brille verbunden ist*- -
Gemäß einer
anderen Ausführungsform sind die elektrischen -Umwandlungsmittel in dem Körper einer
Vorrichtung enthalten, die in-der Hand nach Art einer Taschenlampe oder eines Suchlichts
getragen wird und die eine Linse aufweist, welche das von einem
Gegenstand
oder Ziel «reflektTierte Licht, auf welchen die Vorrichtung gerichtet ist, aufnimmt,
wobei ein Chrstück zur ÜbeitTagung des von der Vorrichtung erzeugten Tones mit dem
Gehäuse verbunden ist, so daß es nahe dem Ohx des Benutlizeis angeordnet werden
kann. Gemäß einer anderen Ausführungsform isst di.e Voirichtung in ein Gehäuse nach
Art einer Bergmannssicheiheitslampe eingebaut. Falls erwünscht, können jedoch die
optischen und elektrischen Bestandteile voneinander getrennt sein, wobei dei optische
Teil in ein kleines, bleistiftartiges Gehäuse eingebaut sein kann, welches leich-L
mit den Fin.--ern gehalten'und zux Feinäb-U; taiztung.eines kleinen Zieles gehandhabt
weiden kann, während die elektriscIben --,4(--,btandteile in einem #-e,#zoncleiten
Gehäuse angeordnet sind, #.-elches die Person trägt und welches mit der toneizeugenden
Voi.richtung verbunden ist.
-
li'Ieiterhin ist bei. einem Apparat der in der Hand odex an dei Kleidung
getragen wird, die Linse zur Aufn#-hae des von einem Gegenstand reflektierten Lici.t
voxzußsweise in eineT diehbaren Fokussieiung angeordnet, um ein scharfes Bild in
einer Ebene einzustellen, in der eine fotoelektrische Vorrichtung, beispielsweise
eine Fotozelle oder eine Potodiode angeordnet ist, wobei diese Fotozelle oder Fotodiode
in der Achse der Linse oder im w-esentlichen in dieser Achse liegt.
-
Es dürfte einleuchten, daß die dirkungsweise des Systems in hohem
Iaße demjenigen -leicht, in welchem ein Blinder sich durch ausschließliches Hören
ein rild maclien kann und Vorgänge erkennt, wobei diese Fähigkeit jedoch auf stumaie
GeL;enstände aus-,gedehnt wird und zusätzlich ein fertiges Hör-Sehbild übeTmittelt.
Weiterhin
weist das System den außerordantlichen Vorteil auf, daß seine Verwendung einem Blinden
einfach mittels einer geeigneteri'Grammophon- oder Bandaufnahme gelehrt werden kann,
auf welcher Beispiele von Tönen und Harmonien, die von einer gesproh-, henen Erklärung
begleitet sind, aufgenommen sind.
-
Es dürfte-Einleuchten,-dgß der Apparat vollständig von der Übertragung
der analy tischen Kapazität des Auges 'auf die analytisehe Kapazität des Gerhörs
übertragen wird und damit wiederum auf dIe mentäle Erkenntnis durch das Gehirn'
wobei entsprechende Reflexerkennungskupplungen aufgebaut werden. Ein derartiges
System kann mit bemerkenswerter Schnelligkeit durch blinde Klavierstimmer gelernt
werden, wobei jedoch die allgemeine Fähigkeit, Harmonien zu erkennen, so hooh-istg
daß jede normale blinde Persona das System schnell erlernen kann.
-
Alle elektronischen Techniken" um ein derartiges System praktisch
auszuführen, sind bekannter Ai#t und weisen im wesentliehen eine Kömbinatign-der-Technike-n
elektronischer Tonerzeugung, Pegelkontrolle solcher Töne vom Gleichstromausgang,der
Potozelleng beispielsweise den bekannten Techniken der Itautomatischen lautstärkeregelungnv
Mischtransfoxmatören oder Schaltungen und elektronsiche Vexstärkung auf.
-
'Falle erwünschtg kann eine gesonderte Potozelle ohne-Parb-, filter
für nlichtstarken Informationen verwendet werden, die entweder als ein gesonderter*Ton
oder als eine lautstärkekontrollmodulation der Farbtöne umgewandelt werden.
-Das Syst.em kann eine InfTarotzelle zur Feststellung von Kälte und Wärme
aufweisen, welche als-ein Ton wiedergegeben werden, der einigen persönlichen
Schutz
gewährt und außerdem eine unmittelbare Erkennung der Eigen-# schaften der Gegenstände
vermittelt, die mit ihren Infraroteigenschaften der Strahlung oder Reflektion verbunden
sind.
-
Das System ist nicht von der Verwendung harmonischer Töne abhängig,
wobef diese jedoch vorgezogen werden, da ein harmonischär Akkord nach einer kleinen
Übungszeit iri einzigartiger Weise erkannt werden kann.
-
Bei dem beschriebenen System kann es erwünscht sein, stufenweise.Änderungen
der Wertepegel oder Tonzusammensetzungen der Harmonien speziell zum Klärung von
Übermittlungen für Blinde vorzunehmen, die unmusikalisch sind, wobei dies durch
Verwendung an sich bekannter elektronischer Mehrstufenpegelschalter, beispielsweise
der Widerstanddiodenart.bewirkt werden kann.
-
Gemäß einer Ausfübxungsform des Systems, welches zwei Blickwinkelbereiche
verwendet, kann jeder abgeschaltet werden, beispielsweise dameh eine Augenlidbewegung
des Blinden, wenn die Vorrichtung die Form einer Brille aufweist, um ihn in die
Lage zu setzen, von einer Grob- auf eine Feineinstellung zur Erkennung von Einzelheiten
umzuschalten. Wenn der Blinde sich beispielsweise dem Faß 4iner Treppe nähert, würde
eine vertikale Kopfabtastung id einer Tonwelle von Parbintensitätsänderungen resultieren,
wobei die niedrigste Bewegung des Kopfes am Ende der Tonwelle die niedrigste Stufenstellung
angibt. Eine derartige Abtasttechhik ist genau äquivalent mit der Zeilenabtastung,
wie sie -beim Fernsehen benutzt wird. Das Erkennungspotential kann wahrscheinlich
verstärkt werden, indem eine einzige Zelle mit einem Wert von beispielsweise
50 mm bei 3 m unter Verwendung eines Differentialk.
reises
benutzt wird, um nur eine Änderung der lichtstäxkewahrzunehmen. Mittels dieser Technik-
können
wie die Tasten einer Schreibmaschine, die Rippen eines Heizkörpers, der Aufbau der
Füllungen einer Tür, festgestellt werden. Die Axt der erforderlichen-Toninterpretation
kann einfach eine Reihe Klicken sein, welche ein Erkennungsverhältnie vermitteln,
welches den HauptbegrerUngslinien des Gegenstandes-,entspricht.
-
Ein derartiges System, welches einen neuartigen Införmationskahal
zwischen einem Blinden und der Außenwelt herstellt, kann in seiner Nutzbarkeit erweitert
werden, indem-in der Außenwelt spezielle Formationen vorgesehen werden, welche Objekte
und Markierungen vorsehen, die für diese neue Axt von Tastvorrichtung -geeignet
sind. Insbesonders düxfte es klar sein, daß ein System von Führungslinien vorz-ugsweisä
in einer bestimmten,Parbe-Vorge - -
sehen kerden könnte, so daß der Blinde
seinen '#,iir'eg' entlang dieser Linie durch "Daraufschauen" finden kann" wobei
derartige Markierungen entlang Velegen und- Straßen vorgesehen werden könnten-.
Weiterhin könnte ein derartiges Markierungssystem mit zusätzlichen,' zugeordneten
Markierungen entweder in einer Abstandsmarkierung oder Parbführung vürgeseheri werden,
um dem Blinden Informatfonen über Straßenkreuzungeng Autobushaltestellen und selbst
Straßennamen zu vermitteln. Im allgemeinen können alle bekannten Techniken, die
z. Zt. in automatischen fotoelektrischen Entzifferungsvormichtungen, beispielsweise
bei Lochkarten und Bändern benutzt werden, zum Tragen bei Blinden gebrqoht werden,
der durch seine eigene Vorwärts oder Kopfbewegung deri-Fuhktionsablauf vorsieht,
wenn er eine Hör-Gesichtsbrille trägt oder indem er seine Hand oder- seinen Körper
führt, wenn das System in einem Apparat angeordnet
- istg
der in der Hand oder an der Kleidung getragen wird. Insbesondere könnte ein Muster
von Farbmarkierungen in Aufeinänderfolge die "Stückchen" (bits) des binären Systems
bilden" um
eine volle Alpha-Zumerische Sprache zu ergeben. Wahlweise könnten
schwarz-weiß Markierungen verwendet werden, wobei dies zu einem vereinfachten System
für die Wegfindung führen könnte, bei wilcher eine Aufeinanderfolge von abwechselnden
schwarzen und weißen Markierungen den Weg bezeichnende Klic#töne und ein anderes
Muster eine Lageinformation ergeben würde. Wahlweise könnte ein Schwarz-Weißeystem
mit harmonischer Akkordintupretation verwendet werden. Ein derartiges System könnte
phophoreszierende oder fluoreszierende Markierungen zur Auffindung des-Vieges bei
Nacht verwenden. Als
ergänzende Technik für Gehör-Gesichtsübertragung kann
eine- Frequenzverschiebung benutzt werden, so daß beispielsweise ein helleier Eindruck
die Frequenz der gehörten Zone anhebt.. Somit können harmonische Töhe und Änderungen,
Frequenzver-sohiebungen, Amplitudenänderungen oder Ziffernumwandlung zur Hersteiling>eines
Systeme verwendet werden, wobei diese erklärenden Daten gesondert in irgendeiner
Kombination verwendet werden können.
-
Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nunmehrauf die beigefügten
Zeichnungen eingegangen werden, welche einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
zeigen. In den Figuxen ist: Fig. 1 eine schematische Blookschaltung eines
ersten Systems mit Mitteln zur Erkennung von Farbe; Fig. 2 eine schematisch dargestellte
Gesichts-Gehörbrille, in welche ein System gemäß der Erfindung, insbesondere das
in Fig. 1 gezeigte System -ingebaut werden kann;
Fig.
3 eine schematische Darstellung eines geeigneten, in der Hand gehaltenen
Gehäuses zur Aufnahme der Bestandteile; Fig.-4 eine Tonerzeugungescheibe zu- Verwendung
mit der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung; Fig. 5 eine schematische
Andicht einer anderen und z. Zt. bevorzugten Vorrichtung, die in der Hand oder an
der Kleidung getragen werden kann; Fig. 6 eine Schaltung eines elektronischen
Systems zur. Verwendung mi# der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung; Fig.
7 (a) .(b) (c) und (d) eine Gruppe von Impulsf ormdiagrammen.
-
Indem nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, zeigen die
Fig. 1 und 2 ein erstes System zur Durchführung der Erfindungo Die Vorrichtung
dieses Systems weist ein Gestell 1
in Form einer Brille auf, die ähnlich derjenigen
istg die als Z
eine unsi chtbare Gehörhilfe getragen wird und-einen kleinen
Lautsprecher 2 aufweißt, der einem oder beiden Ohr-bügeln 3 der Brille zugeordnet
ist. Anstatt eines Lautsprechers kann die Übextragungsvorrichtung,2 eine Knochenleiteinheit
irgendeiner bekannten Art säin.
-
In der Stellung einer oder beider normalen Linsen, beispielsweise
in einer Scheibe 4, sind di#pi Miniaturfotozellen oder Fotodioden 5e.69
7 angeordnet, von denen jede durch einen anderen-Farbfilter 5.a, 6a und 7äg
beispielsweise rotl gelb-und
abgedeckt sind--Die Bügel 8 der Brille-%verden zur Unterbwingung eines elektronischen
Systems benutzt welches demjenigen gleicht, das bei Brillen für die Gehörhilfe
benutzt wirdy das--jedoch folgende funktionelle-EigenAchaften aufweist. Das dargestellte
elektronische System weist drei Töngeneratoren 5b, 6b9 7b aufg welche den
musikalätchen Frequenzen des mittleren 0 (256 Schwingungen je
Sekunde)
der Note E über und der Note G über letzterer entsprechen kanng so
daß die drei Töne dem musikalischen Akkord et Eg G entsprechen, d.h. dem
fünften Hauptakkord.
-
Die Ausgänge der drei auf die drei gewählten Primärfarben ansprechenden
Potozellen oder Potodioden werden.in geeigneter Weise in expansiveng nichtlinearen
Verstärkern 5a, 609 7c verstärktg die mit automatischen Lautstärkesteuernkreisen
bei 5d,
6d und 7d verbunden sind, wobei die Signalstärke eines
jeden den Jämplitudenpegel der drei Klangtöne 0, Et G steuern* Auf
diese Weise erzeugt ein auf die drei Fotozellen oder Fotodioden 5, 6t
7
fallendes Lichtspektrum eine Akkordqualität gemäß folgender Tabelle: rot
0 ("Dominant") gelb B ("dritte 91) blau G (11fünfte11) rot
und gelb 0gE ("Dominate drittelm) gleich orange rot und blau GeG (11Dominate u.
fünftel') gl. purpux gelb u. blau ("ein dritt'er Mollakkord, der mit B anfängt)
gleich gx`Un Indem man auf diese *Weise- den Tesultierenden Ausgang der Tonwie.dergabe,gorriohtung
dem Ohrbügel 2 zuführt, höxt ein Blinder Must;knoten und Harmonien entsprechend
den Hauptlichtfarben rot, orange, gelb, grün, blaut.purpur und wenn alle Noten mit
gleicher Stärke vorhanden sind, wird dies weiß entspxechen, Eine blinde Person kann
sich somit' durch-ein derartiges System einen Grad hörbarer-siahtbarex Pormempfindlichkeit
aneignen. Vor dem Satz Fotozellen 5, 6, 7 oder vor jeder einzelnen ist eine
linse angeordnet, wobei die oder jede Linse Filter 5a,
6a, 7a mit
einem besonderen Blickfeld au-L-weisen, so daß der Blinde durch-Bewegung seines
Kopfes Farbharmonieänderungen höxt2# welche ihn in die Lage versetzen,-die Farben.der
Gegenstände, vor denen er- steht,.'gemäß dem Blickwink-el der Linsen zu unterscheiden.
-
Der Blickwinkel der Linsen kann weit oder eng sein, bei spielsweise
in letzterem Falle einem Kreis von 150 mm bei 3 M
Entfernung entsprechendg
so daß er durch Bewegen des Kopfee Ge-.: genstände abtastet, wobei er eine scharfe
Harmonieänderung hört, welche einer Farbänderung entspricht, so daß er auf diese
-#J-1eise CD
in der Lage-ist, die Form der Objekte, die einen markanten Parbunterschied
ge,-enübei dem benachbarten Hintergrund aufweisen, zu erkennen.. Durch Übung in
der.Bewegungskontxolle des Kopfes und somit der Brille ist er in der Lage, den Umfang
dex-Objekte abzutasten und sich ein geistiges Bild der Form zu machen. Durch eine
einfache Änderung der Fokuslänge der Linsen kann die Feststellkraft verändert werden,-
um der nahesten oder weitestenz Entfernung der allgemeinen Umgebung angepaßt zu
werden. Wahlweise kann es sehr geeignet sein, ein welches einem Augenstück bei der
Linse 9 und einem Ohr zugebrdnet ist und ein zwäites Sybtem, welches dem
zweiten Augenstück an der Linse 10 und dem zweiten Ohr zugeordnet ist, vorzusehen,
wobei eine derartige Anordnung eine gewisse Übereinstimmung mit der allgemeinen
Augenschärfe und der mehr betonten Schärfe des engen, zentralen--9-inkels des Auges
aufweist. Fig. 1 zeigt nur einen der beiden Generator-Verstä,rkersysteme,
die in einer derartigen Anordnung ve-rwendet werden,würden.
-
Jelterhin kann durch dieses Doppel' fokussystem ein Gefühlsg:
#,a4##
für-die Entfernung und Perspektive entwickelt werden. Die Verstärker der Tongeneratoren
und die automatischen lautstärkee+ 'i(" V steuerkreise können in bekannter deise
ausgebildet sein, so daß es nicht notwendig erscheint, diese hier zu beschreiben.
-
In Fig. 3 ist eine Vorrichtung gezeigt, welche ein Gehäuse
10 aufwei##G, an dessen einem Ende eine Linse 11 ähnlich wie bei einer
Taschenlampe angebracht ist. Die Vorrichtung wird auf einen Gegenstand oder ein
Gesichtsfels gerichtet, welches die Linse auf eine Fotozelle 12 wirft, deren Ausgang
von einem Verstärker 13 v verstärkt wird, dessen Ausgangspegel durch einen
veränderlichen' Widerstand 14 mittels eines Daumenschiebers 15 geregelt wird.
-
Der gesteuerte Ausgang wird e-inem Ohrstück 16, welches der
Benutzei trägt, zugeführt, wobei die Verbindungsleitung mit 17 bezeichnet
ist.
-
Um den erforderlichen Ton zu erzeugen, ist eine Batterie
18 vorgesehen, die einen Motor 19 erregt, welcher Mittels einer iielle
20 mit einer Tongeneiatorscheibe 21 verbunden is-t. Eine Fläche mit einem radialen
Schlitz 22 ist zwischen der Scheibe 21 und der Fotozelle 12 angeordnet.
-
Die Scheibe 21 ist in Draufsicht in Fig. 4 gezeigt, aus welcher ersichtlich
ist, daß die Scheibe aus drei konzentrischen Bändern 23, 24 und
25 besteht, wobei jedes Band farbige$ transparente Lappen 23a, 24a und 25a
enthält, die in Reihe um das Band angeordnet sind, wobei der Rest eines jeden Bandes
undurchsichtig ist. Die Form eines jeden Lappens 23a, 24a oder 25a iät derart, daßg
wenn die Schei.be.vor dem ra±dialen Schlitz 22 gedreht wird, die Lichtstärke"die
durch die farbigentraasparenteni
Abschnitte geht, sinusförmig mit-Hinsicht
auf die Winkelvexschiebung moduliert*wixd, wobei sie auf diese Weise bewirkt, daß
ein-Teiner Ton durch die Fotoelektrische Zelle und das Verstärkersystem erzeugt
wird. Die in Fig. 4 gezeigte Scheibe hat vier durchsichtige Lappen 23a im äußeren
Band.und fünf Lappen 24a im mittleren Band, während das innere Band sechs Lappen
25a aufweist. Die dargestellteScheibe ibt größer als ihre tatsächliehe Größe, die
etwa 20 m im Durchmesser betragen würde.' Wenn die Scheibe mit beispielsweise
300 Umdrehungen je
Minute gedreht wird, erzeugt das System drei Musiktöne
mi t Frequenzen von 200, 250 und 300 Schwingdngen je Sekunde,
was einer musikalischen Tonfolge-gleich Doh, Mi und Sol oder den eRtsprechenden
Noten C,'E, G entspricht.
-
Durch die Gesetze der Fourrierinalyse werden diese drei gesonderten
Töne gehört, obwohl das Empfangssystem eine einzige empfangende Fotozelle 12 aufweist.
-
Die ieufeinanderfolgenden drei gesonderten, tonerzeugenden$ durchsichtigen
Lappen sind in drei primären Farben-gefärbt, so daß die ausgewog.enen Töne, die
vom Benutzer gehört werdeng gemäß der Farbbeschaffenheit des einfallenden Lichtes
amplituden--modifiziert sind.
-
Die Vorrichtung wird in ähnlicher Weise wie die hinsichtlich der Fig.
1 und 2 b.eschriebene verwendet, mit Ausnahme, daß der Benutzer sie mit der
Hand und nicht mit seinem KoDf führt.
-
Um die tonerzeugende Scheibe 21 herzustellen,-kann ein vergrößerter
Aufriß, wie in der Zeichnung gezeigt, gemacht werden, wobei die tranäparenten Lappen
entsprechend gefärbt werden,
worauf dann eine verkleinerte Kopie
eines farbigen Transparentes - gemacht wird. Die tatsächlichen Farben und
die zu verwendende Dichte sind derart, daß sie die beste primäre Farbumwandlung
dar-' stellt, wenn sie in Beziehung zu den Parbeigenschaften der verwendeten Potozelle
betrachtet wird.
-
Das vorstehend beschriebene System kann in vielfacher Weise abgeändert
werden. Ein Bandpassierfilter bekannter Art kann dem Verstärker 13 zugeordnet
sein, damit hohe Verstärkungen mit einem minimalen Geräuschniveau erzielt werden
kann. Obwohl der Motor 19 als elektrischer von einer Bat-..erie
18 eiregtei, Motor beschrieben ist, dürfte es einleuchten, daß ein Uhxwerkmotor
an dessen Stelle verw endet werden kann. Auch kann ein optisches System mit einem
Beflek-Vor anstelle oder in Verbindung mit der Linse 11 verwendet werden.
-
Falle erwünscht, kann ein gewisser Grad automatischer lautstärkesteuerung,
welcher sich auf die Lichtstärke der Umgebung stützt, verwendet werden und kann
eine gesonderte Fotozelle aufweisen, um dieses Licht aufzunehmen und in üblicher
Weise nutzbar zu machen. Falls erwünscht, kann ein optisches System mit veränderlichem
Pokus benutzt werden, um den effektiven Durchmesser des Gesiohtsbildes bei gegebener
En tfexung zu ändern. Der Daumensteuerknopf 15 des veränderlichen Widerstandes
14.kann gekerbt sein, um eine Anzeige der Lichtstärke bei einer gegebenen Lautstärke
anzuzeigen, Anstatt eine gefärbte Tongeneratorscheibe 21 zu verwenden, können die
durchsichtigen Lappen 23a, 24a und 25a farblos sein und es können an der Stellung
des radialen Schlitzes 22 drei Parbfilter verwendet werden, um das Licht von den
entsprechenden
drei Tonbändern in Farb-e-aufzünehmen. Gemäß ein-er
anderen Au.Oführungsform können drei gesonderte Fotozellen verwendet werden, die
in Verbindung mit einer elektrischen Signalmischanordnung arbeitet.
-
iVährend dieses Verfahren zur Her stellung der Tongeneratorscheibe
vorstehend beschii-eben worden ist, düxfte es einleuchten, daß dieselbe auch durch
optische Digitaltechnik hergestellt werden kann.-Der Linse 11 kann gemäß
einer abgeänderten Ausführungsform eine Irisblende zu,-eordnet sein, so daß die
Linse mit veränderlicher Öffnung arbeiten kann, was durch Handsteuerung-des Blinden
erfolgt, da in der Praxis festgestellt wurde, daß es für die Durchschnittsdichte
des# auf die Fotozelle oder die Fotodiode fallenden Lichtes'höchst wünsbhenswert
ist, vergleichbar zu sein, wenn helles oder dämmeriges Licht herrscht, da di'e zweckmäßige,
zu erfassende Information in erster Linie von dem relativen Lichtunterschied, welcher
auf helle und dunkle Gegenstände fällt, abhängig ist.
-
Der Wert der Irisblende betrifft auch den folgenden Punkt. Infolge
der geringen Empfindlichkeit des Ohres für Wechsel in der Lautstärke-ist
es, erwünscht, diese durch die Verwendung eines expansiveng nichtlinearen,
. elektrischen Verstärkers 'zu vergrößern, wofür der Verstärker
13 der Fig, 3 oder ein nachfolgender oder Polgestufe verwe ndet werden
kann, wobei die Konstruktion der expansiven, nichtlinearen Verstärker entweder durch-positive
Rückfühxung 'odel, durch Diodenschaltung oder andere Mittel, die in der Elektroniktechnik
allgemein bekannt sind, erreicht wird. Es ist jedoch normalerweise nicht möglich,
derartige Verstärker herzu-
.stellen, welche über den ganzen Bereich
der im normalen Leben angetroffenen lichtamplituden wirksam ist, wobei J.edoch durch
Zuordnung der Irisblende zu dem optischen Teil des Systems und Schließen der Blende
bei hellem Licht es leicht möglich istg die Verstärkungswirkung der Lautstärke des
gehörten Tones bei allen umgebenden lichtbedingungen aufrecht zu erhalten. Es dürfte
weite:rhin offensichtlich sein, daß die Veistellung der Öffnung durch automatische
Mittel bewirkt weiden kannt die mit der umgebenden Lichtstärke in Beziehung stehen.
Derartige Mittel sind-allgemein aus automatischen Fotoapparaten bekannt und weisen
eine automatische Öffnungsveistellung auf, die auf Fotoelektrischei Abtastun'
9
des umgebenden Lichtes berüht.
-
Eine nach diesem Prinzip aufgebaute Vorrichtung erzeugt eine klare
Lautstärkenunterscheidung im Ohr einer blinden-Person entsprechend dunkel-hell und
Unterscheidungen in der Mitte des Gesichtsfeldes der Linse. Indem so die Vorrichtung
in einer abtastenden Bewegung geführt wird, kann die blinde Person viele Informationen,
seine Umgebung betreffend, ableiten, beispielsweise die Stellung von Fenstern in
einem Raum' und die Identität von Gegenständen, die duroh Hell und Dunkel Abwechslungen
entsprechend der Umfangsbegrenzung von Form und Einzelheiten gekennzeichnet ist.
Hierdurch ist es auch möglich.geso hriebene Zeichen und Kodezeichen zu identifizieren,
da die.Abtastung in Lautstärkewechsel umgewandelt wird, Gemäß einer"fieitexentwioklung
dieser Vorrichtung enthält eine zweite Scheibe, die von Han
d um ihre Achse
drehbar ist» Fenster, welche vor den Lichtstrahl Gebracht werden können, der
auf-die
Potozelle oder die Fotodiode fällt, wobei diese Fenster Farbfilter verschiedener
Eigenschaften aufweisen können, so daß durch ]Einstellung verschiedener Fenster
auf einen Gegenstand im Blickfeld gewisse Unterschiede' hinsichtlich der Farbe festgestäLlt.
werden können. Derartige-Fenster können auch durch neutrale Pilter unterschiedlicher
Dichte korrigiert sein, um die nichtlinearen Eigenschaften der #rerwende-t#en Fotozelle
oder Fotodiode auszugleichen, und ein neutraler Filter kann auch in einer Stel-3-ung
verwendet werden, die keinen Farbfilter aufweist, so daß die Schwarz-'e-feißlautstäi,ke
mit der Summe der-Lautstärken, welche Farbfilter verwenden, verglichen werden'kann,
so daß eine zweckmäßige Vergleichsreferenz für Parbfeststellungen erzielt wird.
Gemäß einer Ausführungsform können die tonerzeugenden Zeilen die Farbfilter und
die Koxxekturfilter
für die neutrale Dichte alle gemäß den aus der Parbfotographie
bekannten Techniken hergestellt sein.
| Diese PaTbfeststellwirk-ung,kann wahl::weise auch mittels eine |
| s |
| optischen Prismas-festgestellt werden,-welohes in einer Ebene |
hinter der zwäiten Scheibe und vor der Fotozelle oder Potodiode angeordnet ist,
wobei Mittel zur Bewegung der letzteren vorgesehen sind, so daß.das Farbenspektrum
von Hand abgetastet wird, wobei diese Bewegung, falls erforderlich, mit einer Drehzahleteuerungdes
Motors gekuppelt sein könnte, so daß Farbunterschiede durch.-.hörbare Tonstärkenwechsel
wiedergegeben werden.
-
Es ist ersichtlich, daß die Drehung der Scheibe für eine unmittelbare
Umwand-lung einfallenden Lichtes in Wechselstromfrequenzsignale durch-andere Mittelg
beispielsweise durch Olichtventilem
mit veränderlicher Dichteg
die von einem Oseillator angetrieben sind, wie sie v6n der Western-Eleatrio-Company
hergestellt werden oder es können auch Lichtventile mit veränderlicher Fläche verwendet
werdeng die von der Radio Corporation of America entwickelt wurden. Schließlääh
können auch Galvanometer oder schwingende Zungen verwendet werden, wie dies für
mit der Materie vertraute Fachleute wohlbekannt ist.
-
Es wird nunmehr auf die Fig. 5 und 6 Bezug genommen.
-
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtungl die im wesentlichen die Form
einer Taschenlampe hat und eine Linse 26 aufweist, welche ein scharfes Bild
auf eine Pokusebene 271-27 werfen kann.
-
In der Fokusebene ist eine undurchsichtige Platte angeordnet, welche
in ihrer Mitte ein Loch 28 von etwa 1 mm Durchmesser aufweist, wobei
das austretende licht auf eine Potozelle 19 fällt. Somit bewirkt eine Handabtastung
mit der Vorrichtung, daß das Hell und Dunkel eines Bildes in der Mitte der Pokusebene
entsprechende elektrische wechsel im Fotozellenausgang erzeugte' Es ist ersichtlich,
daß die Stellung der Potozelle 29 derart istg daß sie einen Lichtkegel mit einem
Winkel einfängt, der gleich dem gegenüberliegend von der Linse 26 erzeugten
Winkel an der Pokusebene 27-27 iatt so daß auf diese Weise verhältnismäßig
große Potozellen verwendet werden können, viobei die Genauigkeit der durch die Größe
des kleinen Loches 28 bestimmten Lichteignale aufrecht erhalten bleibt und
trotzdem der größte Teil dieser Lichtkegels gesammelt wird. Beispielsweise
kann bei einer Lochgröße von 1 mm Durchmesser der Fotozellendurchmesser
1 cm betragen.
Das Signal von der Fotozelle kann'wahlweise
zunächst einem Umkehrschalter 50 zugeführt werde-n, wobei unter Hinweis auf
Fig. 6 die Iffirkungsweise wie folgt ist.
-
Es wurde in der Praxis :festgestellt, daß es bei derartigen fotoelektrischen
Vorrichtungen manchmal von großem Vorteil sein kann, wenn die Stärke eines Tones
der B&leuchtung,sstärke entsprechend gemacht wird, wohingegen es manchmal erwünscht
oder vorteilhaft ist, die Lautstärke-bei Dunkelheit des besonderen Teiles des Blickfeldeä
zunehmen zu lassen. Wenn somit beispielsweise eine blinde Persorui d ie Vorrichtung
benutzt, um einer weißen Linie zu folgen, dann ist es besser, wenn die Lautstärke
mit der Helligkeit zunimmt, wohingegen, wenn er für eine-erhöhte Stufe ausschaut,
es besser ist, nach dem Schatten unter der Stufe auszuschaugn und daher anzuordnen,
daß die Lautstärke mit der Dunkelheit zunimmt. Um den Benutzer eine geeignete 14.-ahl
zu geben, kann die Funktion 30 der Fig. 5 durch einen in Fig.
6 gezeigten elektrischen Kreis erreicht werden,. in.welchem der Ausgang der
Fotozelle an den Kontakten31 einem doppelpoligen Umkehrschalter 32 zugeführt
wird, welcher in Verbindung mit einem -iiiidergtand 33
die Zelle
29 und-den Widerstand in wahlweise Anordnung in einen Protentiometerkreis
setzen kann.
-
Mit den Kontakten 31, in der in Fig. 6 gezeigten citellung,
gibt die Vorrichtung eine mit zunehmender Lichtintensität zunehmende Lautstärke
ab, wohingegen bei in äegenüberliegende Richtung geschaltetem 8chalter die umgekehrte
Kupplung von lautstärke- und Dunkelheit erfolgt.
wie aus Fig.
5 ersichtlich, wird d6r 11.u--g#..-.ncf von dem Zellä-Wid(-rstandspotentiometer
als nächstes einem Verstärker 34 zugefühTt, welcher, aus einem Transistor (Fig.
6 bei 35) besteht, in dessen Emitterkreis ein von Hand geregeltes
Protentiometer 36
liegt, welches die folgenden Transistoren (Fig.
6 bei 37) gemäß der Proten.-jiometeieinstellung zündetd Der Kollektor
des Tiansistors 37 hat einen festen Widerstand 38, so daß, wenn der
Transistor 37 hochleitend ist, im wesentlichen die ganze Batteriespannung,
die von dem negativen Anschluß 39 und dem positiven Anschluß 40 einer Batterie
41 zugeführt'wird, am Widerstand 38 erscheint. Wiederum folgen ein üblicher
Transistorveistärker 42 in Fig. 5, bestehend aus Transistoren 43 u. 44 (Fig.
6), welche einen Kopfhürerohxmikrofon odei lautsprecher, der bei 45 angeschlossen
ist, speis-en. I#s ist jedoch vorgesehen, daß die Batterie speisung für diesen Verstärker
33-44 von der Spannung am 'Widerstand 38 im Kollektor des Transistors
37 abgeleitet wird und es wird somit klar sein, daß jeder Eingang in den
Verstärker proportional hinsichtlich der Amplitude durch den Zustand des Transistoxe
37 moduliert wird.
-
Gesondert ist ein tonerzeugender Oszillator (Fig. 5 bei 469
Fig. 6 bei 47) vorgesehen, der zweckmäßig mit Phasenvexschiebung arbeitet
und einen Transistor 48 (Fige 6) verwendet, dessen Ausgang bei 49 erscheint
und dem Endverstärkerein&ang bei 50
zugefühit wird.
-
Somit besteht die gesamte Zusammenwirkung der Teile dar-in, ein System
zu schaffen, bei dem ein oszillierender Ton durch den Verstärker (51 der
Fig. 6) bis zu einem Grade verstärkt wird, bei
welchem der
Zustand des Transistors 37 gestattet, daß eine .Spannung
für die Kollektorkreise von 51-erzeugt wird. -
Gemäß der Einstellung
des Schalters (32 der Fige 6) und des Potentiometers 36 wird
ein sehr empfindliches Tonsignäl geschaffen, dessen Lautstärke bei einer kleinen
Änderung von Hell auf Dunkel kritisch ist, wobei die allgemeine Wirkung so ist,
als ob das System,sich in einem Schaltzustand hinsichtlich kleiner Änderungen in
Hell oder Dunkelzunahme befände.
-
Es wurde festgestellt, daß es hierdurch möglich istg das Vorhandensein
eines 25 mm breiten weißen Streifens-gegen einen dunkleren Hintergrund auf
eine Entfernung von 10 m festzustellen, insbesondere w-enn d-er Schalter
32 in-der erhöhten Helligkeits---und erhöhten Iautstärkestellung steht, wohingegen
es auch möglich war, eine schmale Tür, die mit einer Kantenbemalung von
75 mm Breite gegen einem hellen Hintergrund aus einer Entfernung von 20 m
festzustellen, wenndie Vorrichtung sich in der-erhöhten Dunkelheit und erhöhten
Lautstärkeeinstellung befindet. Weiterhin wurde festgestellt, daß es insbesondere
bei letzterem Zustand möglich war, Zeichen, wie z.B. Buchstajen, Ziffern und Symbole
einschließlich von Kodezeichen und familiären Gegenständen durch Abtasteh mittels
des Systeme zu lesen, wobei ein typisches Beisp:)el des Lesen durch Abtasten von
15-cm großen Buchstaben des Alphabets ist, wobei jeder Buchstabe aus 12 mm breiten
schwarzen Strichen bestand und-aus einer Entfernung von 2 m lesbar war.
-
Diese Experimente haben den großen Bedarf der expansivön, nichtlinearen
Verstärkung bis zu einem extremen--Grad bewieserig dem
nur das
"Schalten" fehlt und die Signale bis zu einem Grade hervortreten läßt, welcher zur
Erkennung durch eine blinde Person erforderlich istg wenn dies jedoch getan wird,
können eine große Menge nützlicher Informationen von einer blinden Person hinsichtlich
der Umgebung empfangen werden. Das beschriebene System ist insbesondere zweckmäßig
zum Folgen von Strichen, beispielsweise CD einehl 25 mm breiten Strich in
einem Betrieb oder auf Gtraßen, wobei es möglich ist, deraztigEnStrichen ohne Schwierigkeit
und mit normaler Schrittgeschwindigkeit zu folgen. Dies wird dadurch bewerkstel-ligt,
daß eine ständige Abtastung durch Handbewegung vorzugwweise in der horizontalen
Ebene stattfindet. Weitexhin können deraxtige'Anordnungen von in Stellung gebrach-ben
Markiexungen durch
weitere Zeichen ergänzt werden, beispielsweise weitere
parallele Striche, welche benutzt werden können, um Plätze und liechsel sowie Gefahrstellen
anzuzeigen.
-
Es ist ersichtli ch,,daß eine drehbare Parbscheibe, wie sie zuvor
beschrieben und bei 52 in Fig. 5 gezeigt ist, verwendet werden kann,
bei welcher verschiedene Parbfilter handbetätigt eingestellt werden können, um eine
Farbe durch einen 'dechsel der Lautstärke festzustellen.
-
Wenn außergewöhnliche Empfindlichkeit erforderlich ist, beispielsweise
wenn die Vorrichtung bei künstlichem :Gicht veTwendet wird, hat es sich als vorteilhaft
herausgestellt, das Signal von der Fotozelle 29 mittels eines 1.ilechselstromverstäxkers
zu verstärken, welcher einen vergrößerten Frequenzbexeich am unteren Ende aufweist,
beiapielsweise eine untere Fxequenzabschaltung bei .beis]bielsweise einem Zyklus
in 10 Sekunden. Hierdurch können mit
der Verwendung von
Abtastscheiben und Li.chtventilen verbundene Komplikationen für solche Anwendungen
vermieden werdeng die mit einer gewissen physikalischen Abtastbewegung, verbunden
sind, da ein derartiges System tatsächlich den Vorteil eines hohen Grades einer
Gleichstromverstärkung ergibt, jedoch tatsächlich nicht Gleichstromwerte Überträgt
, -die entweder auf einem -"Dunkelstrom" -
oder auf jene Gleichströme
zurückzuführen sind, die in den zugeordneten Transistorkreisen auftrete:#n können.
Ein derartiges Sy-
stem kann nur wirksam sein, wenn die Abtastgeschwindigkeit
schneller als die niedrigste Frequenz der Abschaltung eines solchen Verstärkers
ist, da jedoch solche praktische Anwendungen in der Mehrzahl sind, ist das beschriebene
System einfach, wirksam und wirtschaftlich.
-
Es dürfte we iterhin ersichtlich sein, daß durch die Verwendung von
zwei Linsen, die jeweils ein Blickfeld, zwei-gesonderte Potozellen oder ein zweites
Bild derselben Zelle durch "Aufteil-technik" zufühit und mit Mitteln zur Bewirkung
einer IffinkeldTehung einer der Linsen ein hoher-Grad einer Berephauffindung erzielt
werden kann, da ein doppeltes Gesichtsfeld entsteht,-wenn die Linsen in der gleichen
Ebene liegen, so daß.das -Gehör beim Abtasten zwei Töne wahrnimmt, wohingegen, wenn
sine der Linsen im Winkel gegenüber der ersten Linse steht,-so daß-nur ein zusammenfallendes
Blickfeld geschaffen wird, was nur einen hörbaren Ton eines bestimmten Gegenstandes
auftreten läßt, der Grad der erforderlichen Winkelstellung um dieses'Zusammenfallen
zu b'ewirken, ein Maß der Entfernung von dem Gegenstand ist. Es dürfte ebenfalls
einleuchten, daß die bei Fotoapparaten verwendete Techriik der Entfernungsmesser,
um ein Zusammenfallen eines 'Bildes zu bewirken, gleich gut verwendet weiden kann.
Falls
erwÜnschtjund insbesondere b-ei sehr naheliegender Arbeit, kann die Vorrichtung
zweckmäßig in Form einer Bergwerks lampe ausgebildet sein, die mittels eines um
die Stirn greifenden Bandes getragen wird uns so beiden Hände ft#i-aridei:e Tätigkeiten
frei,gibt.
-
Die zuvor beschxiebene Entfernun#,smeßteahnik kann in einer Vorrichtung
in Form einer Brille gemäß den Fig. 1 und 2 angeordnet sein, bei der die
normale Linsentrennung, die Basis ist, die zur Entfeinungsmessung entsprechend dem
Abstand zwischen den Mitten der Bxillenlinse 9 und 10 erfordeilich
ist. Vorstehend sind expansive, nichtlineare Verstärker und Kreise in impulsformendem
Zustand oder nahe dazu beschrieben worden, wobei einer der Vorteile darin besteht,
daß diese die praktische 'Wirkung haben, den gehörten Ton von der Kante eines Bildes
zu "schärfen", selbst wenn dieses Bild außerhalb des Pokusses liegt, so daß offensichtlich
möglich ist, scharfe Bilder für die Gehörunteischeidung zu erhalten, selbst wenn
jene Bilder optisch unscharf sind. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit
für
irgendeine teilweise optische Fol#Usanordnung.
-
Fig. 7 zeigt die Anwendung der Impulsformung gemäß der Erfindung.
Angenommen, d'er Ausgang aus der Vorrichtung (Fig. 7a) sei anfänglich bei
52, wenn die Unterdrückung auf 53 eingestellt ist, dann würde die
resultierende Wellenform so sein, wie sie in Fig. 7b bei 54 gezeigt ist.
Fig. 7e zeigt das Ergebnis der üblihhen Impulsformung der Iiiellenform 54
bei 55 und Fig. 7d zeigt das Ergebnis einer nur teilweisen Impu-#sformung
bei 56, wobei die Amplituden der einzelnen 3tufen verschieden sind. Die letztere
Betriebsweise wird vorgezogen.
Falls erwünscht, kann die optische
Anordnung in einem-.sehr kleinen, federhalterähnlichen Behälter zur Verwendung bei
sebx. naheliegender- oaer kleinbemesserier Arbeit untergebracht werden, wie beispielsweise
beim elektrischen Lesen, im AbIsen der Zeit von einer Uhr oder für technische Zwecke.
Der elektronische Apparat kann leiniaturform haben und im gleichen Gehäuse enthalten
oder in einem gesonderten Päckchen eingebaut sein.
-
Es dürfte aus Vorstehendem ersichtlich sein, daß eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung auf re:Gektiertes Licht von einem Gegenstand oder einer Szenerie
anspricht. Falls es erwünscht ist, die Vorrichtung bei geringer Beleuchtung oder
im Dunkeln zu verwend'en, kann eine Lichtquelle, beispielsweise eine Handlampe,
hinzugefügt werden, indem sie beispielsweise an das Gehäuse der Vorrichtung gekJ-ämmt
wird, so daß ein Lichtstrahl auf den Gegenstand oder die Szenerie geworfen und feflektiert
wird, um von der Vorrichtung wahrgenommen zu werden. Dies ist offensichtlich und
ist daher nicht dar,gestellt worden.