JP2006276595A

JP2006276595A - 距離報知装置

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Publication number: JP2006276595A
Application number: JP2005097257A
Authority: JP
Inventors: Sueo Sugimoto; 末雄杉本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP4660837B2

Abstract

【課題】視覚障害者とその周辺に存在する物体との距離を視覚障害者にリアルタイムで報知することができ、また、視覚障害者が言葉の音声ではなく信号音に基づき、感覚的に物体との距離を理解することができる距離報知装置を提供すること。
【解決手段】本発明の距離報知装置１は、物体との距離を計測する計測手段５と、第１報知音及び第２報知音を出力する出力手段６と、計測手段５に物体との距離を計測させるとともに、出力手段６に第１報知音を出力させ、計測手段５により計測した物体との距離に対応する時間が経過した後、出力手段６による第１報知音の出力を停止して第２報知音を出力させる制御手段２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、視覚障害者とその周辺に存在する物体との距離を視覚障害者に信号音で報知する距離報知装置に関する。

従来より、視覚障害者とその周辺に存在する物体との距離を視覚障害者に音声で報知する距離報知装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１のような従来の距離報知装置は、物体との距離を光センサや超音波センサ等によって計測し、計測した距離に基づいて例えば「２メートル先に障害物があります。」というような音声メッセージを合成し、合成した音声メッセージを視覚障害者に提供する。
特開２００３−３１０６７７号公報

しかしながら、従来の距離報知装置は、計測した距離に基づいて上記のような音声メッセージを合成し、合成した音声メッセージを視覚障害者に提供して物体との距離を報知していたので、音声メッセージの合成に要する時間が必要となるために、物体との距離を計測してから、計測した距離が視覚障害者に報知されるまでに時間がかかるという問題点があった。また、視覚障害者は、物体との距離を認知するために音声メッセージ、すなわち、言葉を理解しなければならないのでここでも時間を要するという問題点があった。このようなことから、瞬時に物体との距離を認識できないという問題点を含んでいる。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、視覚障害者とその周辺に存在する物体との距離を視覚障害者にリアルタイムで報知することができ、また、視覚障害者が言葉の音声ではなく信号音に基づき、感覚的に物体との距離を理解することができる距離報知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の距離報知装置は、物体との距離を計測する計測手段と、第１報知音及び第２報知音を出力する出力手段と、前記計測手段に物体との距離を計測させるとともに、前記出力手段に前記第１報知音を出力させ、前記計測手段により計測した前記距離に対応する時間が経過した後、前記出力手段による前記第１報知音の出力を停止して前記第２報知音を出力させる制御手段と、を備えることを特徴としている。

請求項２記載の距離報知装置は、請求項１記載の距離報知装置において、物体との距離を計測する範囲の指定を受付ける第１の受付手段を備え、前記計測手段は、前記指定を受付けた範囲において物体との距離を計測するものであることを特徴としている。

請求項３記載の距離報知装置は、請求項１又は２記載の距離報知装置において、物体との距離に対応する時間の指定を受付ける第２の受付手段を備え、前記制御手段は、前記指定を受付けた時間に基づいて、前記計測手段により計測した前記距離に対応する時間を決定することを特徴としている。

請求項４記載の距離報知装置は、請求項１乃至３のいずれか１に記載の距離報知装置において、前記第１報知音の減衰度の指定を受付ける第３の受付手段を備え、前記制御手段は、前記指定を受付けた減衰度に基づいて、前記出力手段に前記第１報知音を減衰させながら出力させることを特徴としている。

請求項５記載の距離報知装置は、請求項１乃至４のいずれか１に記載の距離報知装置において、複数の報知音を記憶する記憶手段と、該記憶手段が記憶する複数の報知音の中から、前記出力手段が出力する第１報知音及び第２報知音の指定を受付ける第４の受付手段と、を備え、前記出力手段は、前記指定を受付けた第１報知音及び第２報知音を前記記憶手段から読み出して出力するものであることを特徴としている。

請求項６記載の距離報知装置は、請求項１乃至５のいずれか１に記載の距離報知装置において、前記計測手段は、光を発する発光素子と、該発光素子が発して物体により反射された光を受光する受光素子と、を備え、前記発光素子が光を発してから前記受光素子が物体により反射された光を受光するまでの時間に基づいて、物体との距離を計測するものであることを特徴としている。

請求項７記載の距離報知装置は、請求項１乃至５のいずれか１に記載の距離報知装置において、前記計測手段は、超音波を送信する超音波送信器と、該超音波送信器が送信して物体により反射された超音波を受信する超音波受信器と、を備え、前記超音波送信器が超音波を送信してから前記超音波受信器が物体により反射された超音波を受信するまでの時間に基づいて、物体との距離を計測するものであることを特徴としている。

請求項８記載の距離報知装置は、請求項１乃至５のいずれか１に記載の距離報知装置において、前記計測手段は、ミリ波を送信するミリ波送信器と、該ミリ波送信器が送信して物体により反射されたミリ波を受信するミリ波受信器と、を備え、前記ミリ波送信器がミリ波を送信してから前記ミリ波受信器が物体により反射されたミリ波を受信するまでの時間に基づいて、物体との距離を計測するものであることを特徴としている。

請求項９記載の距離報知装置は、請求項１乃至５のいずれか１に記載の距離報知装置において、前記計測手段は、画像データを撮影する複数の画像撮影装置を備え、前記複数の画像撮影装置が撮影した画像データに基づいて、物体との距離を計測するものであることを特徴としている。

請求項１記載の距離報知装置によれば、視覚障害者等のユーザは、物体との距離に対応する時間出力される第１報知音、及び第１報知音の後に出力される第２報知音により、物体との距離を感覚的に理解することができる。また、距離報知装置は、物体との距離を計測するとともに第１報知音を出力し、計測した物体との距離に対応する時間が経過した後に、第１報知音の出力を停止して第２報知音を出力するので、ユーザにリアルタイムで物体との距離を報知することができる。これらにより、ユーザは、歩行中に物体を避ける等の行動を素早く実行することができる。

請求項２記載の距離報知装置によれば、ユーザは、物体との距離を計測する範囲を指定することができるので、物体との距離を知りたい範囲を任意に変更することができるという利点がある。

請求項３記載の距離報知装置によれば、ユーザは、物体との距離に対応する時間を指定することができるので、物体との距離に対応する第１報知音が出力される時間を任意に変更することができるという利点がある。

請求項４記載の距離報知装置によれば、第１報知音は、ユーザが指定した減衰度に基づいて減衰して出力されるので、ユーザは、物体との距離をより感覚的に理解することができる。

請求項５記載の距離報知装置によれば、ユーザは、複数の報知音の中から、第１報知音及び第２報知音をユーザ自身の好みで選択することができるという利点がある。

請求項６記載の距離報知装置は、発光素子及び受光素子を用いて物体との距離を計測するので、物体との距離を正確に計測することができる。

請求項７記載の距離報知装置は、超音波送信器及び超音波受信器を用いて物体との距離を計測するので、物体との距離を正確に計測することができる。

請求項８記載の距離報知装置は、ミリ波送信器及びミリ波受信器を用いて物体との距離を計測するので、物体との距離を正確に計測することができる。

請求項９記載の距離報知装置は、画像撮影装置を用いて物体との距離を計測するので、物体との距離を正確に計測することができる。

以下、本発明の実施形態に係る距離報知装置を図面に基づいて説明する。この距離報知装置１は、図１に例示するように、制御部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）２、ＲＯＭ（Read Only Memory）３、ＲＡＭ（Random Access Memory）４、距離計測部５、音声出力部６、及び操作部７を備えたものであって、各部２乃至７はバス８によって通信可能に接続されている。

制御部２は、ＲＯＭ３に格納された制御プログラムに従って、この距離報知装置１を構成する各部を制御するものである。ＲＡＭ４は、制御部２の主メモリ、ワークエリア等として機能し、各種の設定情報等を記憶している。また、ＲＡＭ４は、視覚障害者等のユーザに物体との距離を報知するための複数の報知音や、各種の音声メッセージ等を記憶している。

距離計測部５は、物体（例えば、壁や柱等）との距離を計測するものであり、センサ９を備えている。図２は、センサ９の一例を示した図である。図示するように、センサ９は、発光素子１１と受光素子１２からなる。発光素子１１は、図示しない電源部から供給される電源によって光１３を発するものである。この発光素子１１は、図３（ａ）に示すように、略円錐状に光１３を発する。制御部２は、この発光素子１１が発する光１３の天頂角θの角度を変更することにより、物体との距離を計測する範囲を変更することができる。

例えば、光１３の天頂角θを「９０度」とした場合、発光素子１１との距離Ｈが「約１．７３ｍ」の地点で、光１３の半径Ｒは「１ｍ」となる。したがって、距離計測部５は、発光素子１１との距離が「約１．７３ｍ」の地点では、その点から半径「１ｍ」の円内に存在する物体との距離を計測することができる。また、例えば、光１３の天頂角θを「０度」とした場合、発光素子１１は、図３（ｂ）に示すように、直線状に光１３を発する。

受光素子１２は、図２に示すように、発光素子１１が発して物体Ａにより反射された光１３を受光して通電するものである。制御部２は、発光素子１１が光１３を発してから、受光素子１２が物体Ａにより反射された光１３を受光するまでの時間を計測し、計測した時間を距離計測部５へと出力する。距離計測部５は、この制御部２から出力された時間に基づいて、物体Ａとの距離を計測する。具体的には、制御部２から出力された時間、すなわち、発光素子１１が光１３を発してから受光素子１２が物体Ａにより反射された光１３を受光するまでの時間をｔ_１、光の速度をｃ_１とすると、（ｔ_１／２）×ｃ_１の計算式で表される演算を行って、物体Ａとの距離を算出する。なお、本実施形態においては、発光素子１１として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を、受光素子１２としてフォトダイオード（Photodiode）を用いる。

音声出力部６は、ＲＡＭ４から報知音、音声メッセージ等を読み出して出力するものである。ここでは、ＲＡＭ４から読み出した報知音等をヘッドホン１０を介して外部に出力する。なお、音声出力部６は、ヘッドホン１０を介して報知音等を外部に出力するが、例えば、ヘッドホン１０に代えて、スピーカを介して報知音等を外部に出力するようにしてもよい。

操作部７は、図示しないが、物体との距離計測開始等を指示するためのスタートキーや、各種の入力を行うための操作キー等を備えている。この操作部７は、物体との距離を計測する範囲の指定を受付けるようになっている。すなわち、ユーザは、操作部７から、図３（ａ）に示した光１３の天頂角θを入力することにより、距離計測部５が物体との距離を計測する範囲を指定することができる。

また、操作部７は、ＲＡＭ４が記憶する複数の報知音の中から、音声出力部６が出力する第１報知音及び第２報知音の指定を受付ける。ここで、第１報知音とは、物体との距離計測開始とともに、音声出力部６により出力される信号音である。また、第２報知音とは、第１報知音が出力されてから、距離計測部５により計測した物体との距離に対応する時間が経過した後に、音声出力部６により出力される信号音である。音声出力部６は、この操作部７が指定を受付けた第１報知音及び第２報知音をＲＡＭ４から読み出して出力する。なお、ＲＡＭ４は、「ピ」、「ピッ」、「ビ」、「ビッ」、「ポン」、「ボン」、「ポーン」等と聞こえるような報知音を記憶している。

また、操作部７は、音声出力部６により出力される第１報知音の減衰度の指定を受付ける。制御部２は、この操作部７が指定を受付けた減衰度に基づいて、音声出力部６に第１報知音を減衰させながら出力させる。また、操作部７は、物体との距離に対応する時間、すなわち、第１報知音が出力されてから第２報知音に変更されるまでの時間の指定を受付ける。例えば、ユーザにより、物体との距離「１ｍ」に対応する時間として、「１秒」が操作部７から入力された場合、この対応関係「１ｍ」：「１秒」に基づいて、第１報知音及び第２報知音が出力される。すなわち、物体との距離が「１０ｍ」であった場合には、第１報知音が「１０秒」間出力された後、第２報知音が出力される。なお、ユーザにより入力された上記の対応関係等の情報は、ＲＡＭ４に記憶される。

図４は、距離報知装置１の使用状態の一例を示した図である。図示するように、ユーザは、センサ９が取り付けられた帽子Ｂを頭部に被り、ヘッドホン１０を装着して距離報知装置１を使用する。なお、制御部２、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４等を内蔵する装置本体１４は、ユーザが着用する衣服のポケットＣに収納されている。また、操作部７は、装置本体１４の外面に設けられている。

上記構成を備えた距離報知装置１は、操作部７のスタートキーが押下されることにより距離計測開始が指示されると、物体との距離を計測するとともに、ユーザに物体との距離を報知するための処理を実行する。以下、操作部７のスタートキーが押下されることによる距離計測開始が指示された場合に距離報知装置１において行われる処理動作について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、以下のフローチャートに示す距離報知装置１の処理動作は、ＲＯＭ３に格納されている制御プログラムに基づいて制御部２が発行する命令に従って行われる。

まず、制御部２は、距離計測開始が指示されたか否かを判断する（Ｓ１）。距離計測開始が指示されたと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、距離計測部５に物体との距離を計測させる（Ｓ２）。すなわち、距離計測部５は、発光素子１１を発光させて、物体との距離計測を開始する。ここで、制御部２は、Ｓ２の処理動作とともに、音声出力部６に第１報知音を出力させる（Ｓ３）。このとき、制御部２は、操作部７が指定を受付けてＲＡＭ４に記憶されている減衰度に基づいて、音声出力部６に第１報知音を減衰させながら出力させる。例えば、ユーザにより第１報知音として「ピッ」と聞こえるような音が指定されている場合、音声出力部６は、「ピッ」の音を減衰させながら所定の時間間隔で断続的に出力する。すなわち、「ピッ、ピッ、ピッ、・・・」という音がユーザに提供される。

また、制御部２は、Ｓ２及びＳ３の処理動作とともに、経過時間の計測を開始する（Ｓ４）。次に、距離計測部５により物体との距離を計測できたか否かを判断する（Ｓ５）。例えば、発光素子１１が発する光１３の範囲内に物体が存在しない場合、距離計測部５は、物体との距離を計測することが不可能である。

制御部２は、距離計測部５により物体との距離を計測できたと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、すなわち、発光素子１１が光１３を発した範囲内に物体が存在する場合、距離計測部５により計測した物体との距離に対応する時間を決定する（Ｓ６）。例えば、ＲＡＭ４に「１ｍ」：「１秒」の対応関係が記憶されており、物体との距離が「７ｍ」であった場合は、物体との距離「７ｍ」に対応する時間「７秒」を決定する。

次に、制御部２は、計測した経過時間がＳ６で決定した時間を超えたか否かを判断する（Ｓ７）。計測した経過時間がＳ６で決定した時間を超えたと判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、音声出力部６による第１報知音の出力を停止して第２報知音を出力させる（Ｓ８）。例えば、Ｓ６で決定した時間が「７秒」であり、ユーザにより第２報知音として「ポン」と聞こえるような音が指定されている場合、経過時間の計測を開始してから「７秒」後に音声出力部６による第１報知音の出力を停止し、「ポン」という音を音声出力部６に出力させる。したがって、ユーザには、第１報知音（例えば、「ピッ、ピッ、ピッ、・・・」）が７秒間提供された後、第２報知音（例えば、「ポン」）が提供される。

一方、制御部２は、Ｓ５において、距離計測部５により物体との距離を計測できなかったと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、処理を終了する。なお、第１報知音は、減衰されながら出力されているので、時間経過とともにフェードアウトする。

以上説明したように、距離報知装置１は、物体との距離を計測するとともに第１報知音を出力し、計測した物体との距離に対応する時間が経過した後に、第１報知音の出力を停止して第２報知音を出力するので、視覚障害者等のユーザにリアルタイムで物体との距離を報知することができる。また、ユーザは、物体との距離に対応する時間出力される第１報知音、及び第１報知音の後に出力される第２報知音により、物体との距離を感覚的に理解することができる。これらにより、ユーザは、歩行中に物体を避ける等の行動を素早く実行することができる。

ここまでは、図２に示したように、センサ９として、発光素子１１及び受光素子１２を用いる場合について説明した。これ以外にも、図６（ａ）に示すように、超音波１５を送信する超音波送信器１６と、超音波送信器１６が送信して物体Ａにより反射された超音波１５を受信する超音波受信器１７と、をセンサ９として用いることも可能である。この場合、制御部２は、超音波送信器１６が超音波１５を送信してから、超音波受信器１７が物体Ａにより反射された超音波１５を受信するまでの時間ｔ_２を計測する。そして、超音波１５の速度をｃ_２とすると、(ｔ_２／２）×ｃ_２の計算式で表される演算を距離計測部５で行って、物体Ａとの距離を計測するようにすればよい。

また、図６（ｂ）に示すように、センサ９として、ミリ波１８を送信するミリ波送信器１９と、ミリ波送信器１９が送信して物体Ａにより反射されたミリ波１８を受信するミリ波受信器２０と、をセンサ９として用いることも可能である。この場合、制御部２は、ミリ波送信器１９がミリ波１８を送信してから、ミリ波受信器２０が物体Ａにより反射されたミリ波１８を受信するまでの時間ｔ_３を計測する。そして、ミリ波１８の速度をｃ_３とすると、（ｔ_３／２）×ｃ_３の計算式で表される演算を距離計測部５で行って、物体Ａとの距離を計測するようにすればよい。

また、図６（ｃ）に示すように、センサ９として、画像データを撮影する複数（ここでは、２台）の画像撮影装置２１を用いることも可能である。この場合、画像撮影装置２１が撮影した画像データに基づいて、ステレオ計測の手法により、距離計測部５で物体Ａとの距離を計測するようにすればよい。

なお、本実施形態において、距離報知装置１は、操作部７のスタートキーが押下されることにより物体との距離を計測し、ユーザに計測した物体との距離を報知するようになっているが、例えば、操作部７のスタートキーが押下されてから、物体との距離を計測し続け、物体との距離を計測できた場合には、その都度、計測した物体との距離をユーザに報知するようにしてもよい。これにより、ユーザには、常に周囲に存在する物体との距離が報知されるので、ユーザは、報知された物体との距離に基づいて、安全に歩行動作等を行うことができる。

また、本実施形態においては、図４に示したように、センサ９を帽子Ｂに取り付けているが、ユーザの目に近い位置にセンサ９を設置できればよく、例えば、めがねにセンサ９を取り付けるようにしてもよい。このように、センサ９をユーザの目の近くに設置することにより、ユーザは、自身の目線の先に存在する物体との距離を知ることができる。また、ユーザが頭部を動かさずに物体との距離を知ることができるように、杖等にセンサ９を取り付けるようにしてもよい。

また、本実施形態で示した距離報知装置１の構成は、本発明に係る距離報知装置の一態様にすぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜設計変更できることは勿論である。

本発明の実施形態に係る距離報知装置の構成例を示したブロック図である。センサの一例を示した図である。発光素子が発する光の形状を模式的に示した図である。距離報知装置の使用状態の一例を示した図である。距離計測開始が指示された場合に距離報知装置において行われる処理動作を示したフローチャートである。センサの変形例を示した図である。

符号の説明

１距離報知装置
２制御部
３ＲＯＭ
４ＲＡＭ
５距離計測部
６音声出力部
７操作部
９センサ
１１発光素子
１２受光素子
１６超音波送信器
１７超音波受信器
１９ミリ波送信器
２０ミリ波受信器
２１画像撮影装置

Claims

物体との距離を計測する計測手段と、第１報知音及び第２報知音を出力する出力手段と、前記計測手段に物体との距離を計測させるとともに、前記出力手段に前記第１報知音を出力させ、前記計測手段により計測した前記距離に対応する時間が経過した後、前記出力手段による前記第１報知音の出力を停止して前記第２報知音を出力させる制御手段と、を備えることを特徴とする距離報知装置。
物体との距離を計測する範囲の指定を受付ける第１の受付手段を備え、
前記計測手段は、前記指定を受付けた範囲において物体との距離を計測するものであることを特徴とする請求項１記載の距離報知装置。
物体との距離に対応する時間の指定を受付ける第２の受付手段を備え、
前記制御手段は、前記指定を受付けた時間に基づいて、前記計測手段により計測した前記距離に対応する時間を決定することを特徴とする請求項１又は２記載の距離報知装置。
前記第１報知音の減衰度の指定を受付ける第３の受付手段を備え、
前記制御手段は、前記指定を受付けた減衰度に基づいて、前記出力手段に前記第１報知音を減衰させながら出力させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の距離報知装置。
複数の報知音を記憶する記憶手段と、
該記憶手段が記憶する複数の報知音の中から、前記出力手段が出力する第１報知音及び第２報知音の指定を受付ける第４の受付手段と、を備え、
前記出力手段は、前記指定を受付けた第１報知音及び第２報知音を前記記憶手段から読み出して出力するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の距離報知装置。
前記計測手段は、光を発する発光素子と、該発光素子が発して物体により反射された光を受光する受光素子と、を備え、前記発光素子が光を発してから前記受光素子が物体により反射された光を受光するまでの時間に基づいて、物体との距離を計測するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の距離報知装置。
前記計測手段は、超音波を送信する超音波送信器と、該超音波送信器が送信して物体により反射された超音波を受信する超音波受信器と、を備え、前記超音波送信器が超音波を送信してから前記超音波受信器が物体により反射された超音波を受信するまでの時間に基づいて、物体との距離を計測するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の距離報知装置。
前記計測手段は、ミリ波を送信するミリ波送信器と、該ミリ波送信器が送信して物体により反射されたミリ波を受信するミリ波受信器と、を備え、前記ミリ波送信器がミリ波を送信してから前記ミリ波受信器が物体により反射されたミリ波を受信するまでの時間に基づいて、物体との距離を計測するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の距離報知装置。
前記計測手段は、画像データを撮影する複数の画像撮影装置を備え、前記複数の画像撮影装置が撮影した画像データに基づいて、物体との距離を計測するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の距離報知装置。