DE2813905A1

DE2813905A1 - Hilfsvorrichtung zum erkennen der umgebung durch blinde oder sehbehinderte personen

Info

Publication number: DE2813905A1
Application number: DE19782813905
Authority: DE
Inventors: Georges Ducommun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-04-05
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1978-10-12
Also published as: FR2386878A1; DK146178A; JPS549488A

Description

Z-	München., P 55V78 Pu/rei	31	2813905
3.			.03.1978

Georges DUCOMMUN, 453 2 Feldbrunnen / Schweiz

Gabriel DUCOMMUN, 453 7 Wiedlisbach / Schweiz

Hilfsvorrichtung zum Erkennen der Umgebung durch blinde oder sehbehinderte Personen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hilfsvorrichtung zum Erkennen der Umgebung durch blinde oder sehbehinderte Personen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie optische Systeme, mindestens einen elektrooptischen Wandler und elektronische Kreise zur Verarbeitung der Sginale des erwähnten Wandlers aufweist, wobei die erwähnten optischen Systeme zur Anzeige des Abstandes der blinden oder sehbehinderten Person von einem in ihrem Gesichtsfeld befindlichen Hindernis dienen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäss gestaltete Brille und

Fig. 2 bis 4 sind schematische Darstellungen je einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die Brille gemäss Fig. 1 weist ein binokulares optisches System auf, wobei jedes System durch eine Linse 1 symbolisiert ist, welche das Bild eines Hindernisses P auf je einen elektrooptischen Wandler 2 wirft. Die optischen Systeme und die Wandler sind in einem Gestell montiert, dessen Teile 3 und 4 um eine Achse 5 schwenkbar miteinander verbunden sind. Die Verschwenkung um die

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Achse 5 kann von Hand oder automatisch mittels eines nicht dargestellten Regelmechanismus erfolgen, mit dem Ziel, die beiden optischen Achsen 6 und 6' der optischen Systeme auf das Hindernis P zu richten, das sich in einer Distanz d von der blinden Person befindet. Der Abstand d ist die Höhe in einem Dreieck PAB, dessen feste Basis D dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt A bzw. B der beiden optischen Systeme entspricht. Das Dreieck PAB ist bestimmt durch die Basis D und die Winkel ot, und a. . In Wirklichkeit ist der Abstand d immer wesentlich grosser als die Basis D. Die Ausgangssignale der beiden elektrooptischen Wandler 2 werden durch eine Elektronik bearbeitet, von welcher mindestens ein Teil in den Bügeln 7 der Brille untergebracht ist. Der Abstand d' zwischen den optischen Systemen und den Wandlern ist ebenfalls einstellbar um jeweils eine scharfe Abbildung des Hindernisses P auf die beiden Wandler zu ermöglichen. Die Einstellung des Abstandes d' erfolgt manuell oder automatisch mittels eines nicht dargestellten Regelmechanismus.

Wünscht man nur eine ungefähre Angabe, nicht aber eine genaue Messung und Anzeige des Abstandes vom Hindernis, kann man sich damit begnügen, zwei bestimmte feste Winkel zwischen den Gestellteilen 3 und 4 bzw. zwischen den optischen Achsen 6 und 6' einzustellen. Man kann dann beispielsweise eine Nahposition wählen, für welche die Gestellteile 3 und 4 zwischen sich einen stumpfen Winkel 3 einschliessen, und eine Weitposition, für welche der Winkel 3 180° beträgt.

Anstatt die beiden Gestellteile 3 und 4 um die Achse 5 zu verschwenken, ist es auch möglich, die beiden optischen Systeme 1 um senkrecht zur Zeichnungsebene durch die Punkte A und B gehende Achsen schwenkbar anzuordnen. In diesem Falle sind die optischen Achsen 6 und 6' bezüglich der Achsen der Wandler 2 einstellbar.

In Fig. 2, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar-

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stellt, erkennt man schematisch die optischen Systeme 1 und die elektrooptischen Wandler 2, die denjenigen nach Fig. 1 entsprechen und in diesem Falle als Matrix von Photodioden ausgebildet sind. Jede Matrix kann beispielsweise mindestens hundert Photodioden umfassen. Die zugleich durch die beiden Wandler erzeugten Ausgangssignale werden je einem Parallel-Serie-Wandler 8 zugeführt, dessen Ausgang über einen Verstärker 9 und eine Verbindung 11 mit einer Elektrode 10 verbunden ist. Mechanisch können die Verbindungen 11 durch Blattfedern realisiert sein, die sich in der Verlängerung der Brillenbügel 7 befinden und die Elektroden 10 gegen den Hinterkopf des Blinden drücken, wo sich die visuosensorielle Zone der Gehirnrinde befindet. Eine andere Möglichkeit besteht in der direkten Implantation der Elektroden 10 in die oben erwähnte Zone des Gehirre des Blinden. In beiden Fällen bewirkt die elektrische Anregung des Gehirns visuelle Eindrücke, die nach einer gewissen Anlernzeit durch den Blinden interpretiert werden können und ihm Aufschlüsse über seine Umgebung vermitteln. Im Falle der bisher beschriebenen Ausführungsformen kann das Gehirn die Distanz zum Hindernis dank des stereoskopischen Effekts der Kombination visueller Eindrücke, die vom binokularen System herrühren, beurteilen.

Die blinde Person kann selbst von Hand den Abstand d¹ einstellen, bis das Bild auf die Matrix von Photodioden fokussiert ist, und sie kann auch den Winkel der Gestellteile 3 und 4 wählen.

Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung aar, in welcher die Matrix von Photodioden des Wandlers 2 durch je eine Fernsehaufnahmeröhre 12 ersetzt ist, welche den Vorzug einer höheren Auflösung und Empfindlichkeit aufweist. Ein Generator 13 liefert die Signale zur horizontalen und vertikalen Abtastung für die Röhren 12, deren Ausgangssignale,ähnlich wie anhand der Fig. 2 erläutert,über entsprechende Verstärker und Verbindungen 11 den Elektroden 10 zugeführt werden. Wie oben beschrieben, kann die blinde Person selbst die erforderlichen Einstellungen, insbeson-

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dere des Abstandes d' und des Winkels zwischen den beiden optischen Systemen der Brille einstellen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, welche eine Distanzbestimmung ohne Mitwirkung des Gehirns der blinden Person erlaubt. Fig. 4 zeigt schematisch die optischen Systeme 1 und die elektrooptischen Wandler 2 gemäss Fig. 1. Die Wandler 2 können Fernsehaufnahmeröhren sein, doch wird für das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 angenommen, dass es sich um Matrizen von Photodioden handle, wie anhand der Fig. 2 erläutert. Jeder Kanal weist einen Parallel-Serie-Wandler 14, einen Verstärker 15 und einen Analog-Digital-Wandler 16 auf, welche kodierte Signale an die Eingänge eines Speichers 18 liefern, welcher Teil eines Mikroprozessors 17 ist. Die Steuereinheit 19 des Mikroprozessors stellt fest, ob das Bild eines Hindernisses auf die Diodenmatrix fokussiert ist und steuert über eine Regeleinheit 20 den Mikromotor 22, welcher die Distanz d¹ zwischen dem optischen System 1 und der zugeordneten Matrix von Dioden 2 regelt. Wird hierbei die scharfe Einstellung oder Fokussierung erreicht, wird die Oberfläche des Bildes

des Hindernisses auf der Matrix 2 minimal und dasselbe trifft zu für die Einstellung des Winkels der Gestellteile 3 und 4 um die Achse 5. Der Mikroprozessor steuert auch den Mikromotor 21 zur Verstellung dieser Winkelstellung über die Steuereinheit 20 und wacht darüber, dass aufeinanderfolgend Minima der Bildfläche des Hindernisses erreicht werden. Nach erreichter Einstellung liefert die Messeinheit 23 dem Mikroprozessor Angaben über die Winkel ot, und a„, gestützt auf welche der Abstand d zwischen der Person und dem Hindernis berechnet wird. Die Anzeige dieses Abstandes erfolgt mittels eines Signals des Mikroprozessors an einen Digital-Analog-Wandler 27, dem ein Verstärker 24 und ein Mikromotor 25 folgen, welcher die Stellung eines Tasters 26 regelt. Dieser Taster 26, der durch die blinde Person abgetastet werden kann, vermittelt ihr eine Angabe über den Abstand von einem bestehenden Hindernis. In einer Ausführungsvariante könnten der Mikromotor 25 und der Taster 26 durch einen Hörer ersetzt werden, in welchem ein

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akustisches Signal entsprechend dem vorhandenen Abstand zum Hindernis ertönt.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beruhen alle auf der Verwendung eines binokularen optischen Systems, welches die Ermittlung des Abstandes der blinden oder sehbehinderten Person von einem Hindernis erlaubt. Es ist jedoch auch möglich, diesen Abstand mit einem monokularen System zu ermitteln. In diesem Falle wird ein optisches Abbildungssystem mit geringer Tiefenschärfe verwendet, sodass die Stellung des Objektivs bei scharfer Abbildung des Hindernisses auf den elektrooptischen Wandler eine Angabe über den Abstand zum Hindernis ergibt.

Anderseits ist es auch möglich, anstelle der oben beschriebenen binokularen Systeme beispielsweise ein System mit drei Objektiven mit verschiedenen Brennweiten zu verwenden, wobei jedem Objektiv ein elektrooptischer Wandler zugeordnet ist. Jedes Objektiv wird somit bei einem bestimmten Abstand vom Hindernis ein scharfes Bild dieses Hindernisses erzeugen und die Feststellung, welches der Objektive ein scharfes Bild erzeugt, lässt einen Schluss auf den Abstand vom Hindernis zu.

In vielen Fällen ist das Gesichtsfeld sehbehinderter Personen sehr stark beschränkt. Diese Beschränkung bezieht sich im allgemeinen vor allem auf die vertikale Richtung. Es ist daher auch vorgesehen, die Achse eines optischen Systems vertikal oder gegebenenfalls horizontal verstellen zu können, wobei auch die beiden optischen Achsen der optischen Systeme gemeinsam parallel ausgerichtet werden können, um eine Vergrösserung des Gesichtsfeldes der behinderten Person zu erzielen.

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Claims

Georges DüCOMMüN _ γ Indien, 31.03.1978 St. Mklaus 91 " P 55V78 ΛΛι4__Λ_. CH-4532 Feldbrunnen Pu/rei 2813905 Gabriel DUCOMMUE" patentansprueche : Städtli 19 CH-4537 Wiedlisbacli

1.) Hilfsvorrichtung zum Erkennen der Umgebung durch blinde oder sehbehinderte Personen, dadurch gekennzeichnet, dass sie optische Systeme, mindestens einen elektrooptischen Wandler und elektronische Kreise zur Verarbeitung der Signale des erwähnten Wandlers aufweist, wobei die erwähnten optischen Systeme zur Anzeige des Abstandes der blinden oder sehbehinderten Person von einem in ihrem Gesichtsfeld befindlichen Hindernis dienen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Systeme dazu dienen, über die erwähnten elektronischen Kreise dem Gehirn der Person Signale zuzuführen, welche den Eindruck eines mindestens teilweisen Sehvermögens vermitteln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Kreise zur Verarbeitung der Signale des Wandlers in dem Sinn aufgebaut sind, dass die elektronischen Kreise Regelelemente für Parameter der optischen Geometrie und/oder hörbare oder fühlbare Anzeigen der Distanz steuern.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Systeme ein binokulares System bilden zur Ermittlung des Abstands von den erwähnten Hindernissen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Brille aufweist, die mindestens einen Teil der erwähnten elektronischen Kreise umfasst.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Regelorgane zur Einstellung des von den Achsen der beiden optischen Systeme der Brille eingeschlossenen Winkels.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der optischen Systeme bezüglich des elektrooptischen Wandlers feststeht.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der optischen Systeme bezüglich derjenigen des elektrooptischen Wandlers einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den optischen Systemen und
dem elektrooptischen Wandler einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die optischen Systeme mehrere Objektive mit verschiedenen Brennweiten aufweisen, wobei jedem der Objektive ein elektrooptischer Wandler zugeordnet ist.

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