JP6030582B2 - 視覚障害を有する個人のための光学装置 - Google Patents
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Description
英国では、全盲又は弱視者として登録されている人が約370,000人おり、モビリティを妨げる或いはそうでなくても生活の質を低下させるような何らかの視覚障害又は視力障害を抱える人はさらに多い。しかしながら、視覚障害を有する個人の大半は、たとえ全盲として登録されている人であっても、少なくともいくらかの残存視機能を有する。この「残存視機能」は、単に明暗を区別する能力に限られることが多いが、異なる色をそれぞれ見分けることができることもまれにある。従って、例えば、視覚障害を有する個人の多くは、動いている手を「見る」ことはできるが、その個々の指等を数えることができない。
本発明の第1の局面によれば、視覚障害を有する個人のための光学装置が提供され、該光学装置は、
離散光源の間隔アレイと、
該個人の少なくとも一方の目に対して近接して該アレイを保持するように配置された支持部と、
該個人の身近な周囲環境の少なくとも一部の画像を撮像するように構成された画像撮像デバイスと、を備え、
該アレイは、撮像画像の内容に基づいて該離散光源の1つ以上を選択的に点灯することによって、該個人へ情報を伝達するように構成されている。
音声アウトプットは、本装置の装着者にリアルタイムで提供されることが好ましく、それによって、指示、警告、又はその他の情報が装着者に通知されて、装着者のナビゲーションを補助すること、また、装着者の身近な周囲環境についてのフィードバックを提供することが可能となる。それゆえ、光学装置は、例えば眼鏡フレームのアームである支持部と一体化された、さもなければ支持部に取り付けられた一対のヘッドホンのような、音声出力デバイスを備えることが好ましい。代替として、ヘッドホンは、コンピューティングデバイスのオーディオ出力ジャックと接続する、別体の構成要素であってもよい。
本発明の第2の局面によれば、視覚障害を有する個人のための光学装置が提供され、該光学装置は、
複数の指定可能な光源の第1及び第2アレイを有する、複合ディスプレイと、
該第2アレイが該第1アレイに対して角度を有するように、該個人の少なくとも一方の目に対して近接して該アレイを保持するように配置された支持部と、
該個人の身近な周囲環境の少なくとも一部の画像を撮像するように構成された画像撮像デバイスと、を備え、
該第1及び第2アレイは、撮像画像の内容に基づいて該指定可能な光源の1つ以上を選択的に点灯することによって、該個人の中心視野及び/又は周辺視野に光学的な刺激を与え、それによって該個人へ情報を伝達するように構成されている。
GPS及びコンパスを用いて、デジタルマップ上に装着者の位置を特定して、いわゆる「ウェイファインディング(wayfinding)」の助けとしてもよい。ウェイファインディングには、遠く離れた目標位置に向かってナビゲートするために、視覚的に行き方を提供することが含まれる。GPSによって装着者の位置が特定されると、コンピュータは、該装着者の目的地までの経路を算出し、その経路に沿って案内するために、表示によって該装着者へ指示を伝達する。それゆえ、本装置では、再配向信号を有する、追跡用の視覚的な「ライン」を提供することが可能であって、該再配向信号は、例えば、装着者が視覚的なラインから逸れ又は外れた場合に、例えば、ディスプレイの左側又は右側で光を放つインジケータなどである。
例えば加齢性黄斑変性症のような目の状態に関しては、画像を視野の最適な部分に向けることができるようにするために、装着者の目の位置を追跡可能であると一般的には有益である。そのため、例えば、装着者が視野の左端及び右端に残存視覚を有する場合は、これら2つの領域に情報が提供されることが確実となるように、ソフトウエアは、ディスプレイを再配列するように構成されている。しかしながら、装着者が自身の目を動かすと、ディスプレイの領域は、装着者の残存視野から外れてしまう。このため、装着者の目の位置を継続的に追跡して、それに従ってディスプレイを動的に調整することが必要である。好ましい実施形態では、目の追跡は、マクロレンズが装着され、かつ、赤外線(IR)光のみを検知するように調整された、単一の小型カメラを用いて実現され得る。該カメラは、赤外線(IR)LEDと組み合わされることが好ましく、この赤外線LEDは、装着者の目に光を当てることで目の動きを追跡可能である。虹彩検出アルゴリズムが、カメラからのビデオストリームに適用されることが好ましく、それによって、装着者が見つめている現在の方向が判別可能となる。
本発明の実施形態を、一例として、添付の図面を参照して詳細に説明する。
図1を参照すると、本発明による光学装置100の特に好適な実施形態が示されている。光学装置100は、離散光源(discrete light source)の離間アレイ(spaced array)102と、視覚障害者(図示されない)の少なくとも一方の目に対して近接してアレイ102を保持するように配置された支持部104とを備える。
再び図1を参照すると、光学装置100は充電式の内部電池140で動作する。電池140は、(明確にするために図示されない)有線の電機接続を経由して、LEDアレイ102及びカメラ112とともに、コンピュータ114に対して電力を供給する。当然のことながら、装置の携帯性及び/又は装着性を著しく妨げない限り、本発明の光学装置100に電力を供給するために任意の好適な電池又はバッテリパックが用いられ得る。
図5A及び図5Bを参照すると、本発明の別の好適な実施形態による光学装置が示されている。本実施形態では、光学装置200は、複数の指定可能な光源である第1及び第2アレイ202a、202bを有する、複合ディスプレイを備える。複合ディスプレイは、支持フレームに取り付けられているか、さもなければ支持フレームと一体化されている。支持フレームは、図5A及び図5Bの実施例では、上述した先の実施形態のフレーム104と類似の、サイドアーム206を有する眼鏡フレーム204である。
Claims (18)
- 視覚障害を有する個人のための光学装置であって、
互いに所定の距離で離間されている個別の光源の、規則的なマトリックスと、
前記個人の少なくとも一方の目に対して近接して前記規則的なマトリックスを保持するように配置された支持部と、
光学レンズを有する、カメラベースの画像撮像デバイスであって、前記光学レンズを介して前記個人の身近な周囲環境の少なくとも一部の画像を撮像するように構成された画像撮像デバイスと、を備え、
前記規則的なマトリックスは、前記撮像画像の内容に基づいて前記個別の光源の1つ以上を選択的に点灯することによって、前記個人の少なくとも一方の目へ情報を直接伝達するように構成されていることを特徴とする、光学装置。 - 前記支持部は、前記目からの距離が前記目の最小焦点距離よりも実質的に近い距離に、前記マトリックスを保持するように配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の光学装置。
- 前記マトリックスは、発光ダイオードのマトリックスを備え、任意で、
前記発光ダイオードは個別に指定可能である、
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の光学装置。 - 互いに所定の距離で離間されている個別の光源の、第2の規則的なマトリックスをさらに備え、各マトリックスは、前記個人のそれぞれの目に対して情報を伝達するように構成されており、又は、
前記支持部は、眼鏡フレームを含み、任意で、各マトリックスが、前記フレームに嵌挿される眼鏡レンズの形状にてそれぞれのディスプレイと一体化されている、
ことを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の光学装置。 - 前記画像撮像デバイスは、前記支持部に取り付けられており、任意で、
前記画像撮像デバイスは、少なくとも1つの広角カメラを備え、任意で、
前記広角カメラはビデオカメラである、
ことを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の光学装置。 - 前記マトリックス及び/又は前記画像撮像デバイスを制御するコンピューティングデバイスをさらに備え、任意で、
前記コンピューティングデバイスは、別体にて前記個人に装着可能であるように構成され、任意で、
前記コンピューティングデバイスは、前記撮像画像における対象物を識別するように動作可能な画像処理手段を備え、任意で、
前記識別には、対象物の種類、空間的な寸法、前記個人に対する位置、及び、対象物までの距離、の1つ以上を決定することが含まれる
ことを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の光学装置。 - 前記画像処理手段は、さらに、前記撮像画像におけるテキストコンテンツに基づいて文字認識を行うように動作可能であり、任意で、
認識された文字に対応する音声アウトプットを提供するように動作可能な音声合成器をさらに備える
ことを特徴とする、請求項6に記載の光学装置。 - 音声出力デバイスをさらに備え、任意で、
前記音声出力デバイスは一対のヘッドホンであり、又は、当該装置の動作を制御するための制御インターフェースをさらに備え、任意で、
前記制御インターフェースは音声起動され、任意で、
前記制御インターフェースは、音声コマンドを受領するように動作可能な少なくとも1つのマイクロホンを備える
ことを特徴とする、請求項1から請求項7のいずれか1つに記載の光学装置。 - 前記コンピューティングデバイスは、前記撮像画像の内容に基づいて新たな対象物及び/又は文字列を学習するように動作可能な、適応学習手段をさらに備え、任意で、
前記適応学習手段は、当該装置が動作していない間に学習を行うように構成され、任意で、
前記適応学習手段は、音声コマンドに応答して自身の学習モードを起動するように構成されている
ことを特徴とする、請求項6に記載の光学装置。 - 前記個人の身近な周囲環境に対する前記支持部の向きを判定する、向き判定手段をさらに備え、任意で、前記向き判定手段は、ジャイロスコープ又は加速度計のいずれか一方を含み、又は
電源をさらに備える
ことを特徴とする、請求項1から請求項9のいずれか1つに記載の光学装置。 - 視覚障害を有する個人のための光学装置であって、
互いに所定の距離で離間されている個別の光源の、第1及び第2マトリックスを有する、複合ディスプレイと、
前記第2マトリックスが前記第1マトリックスに対して角度を有するように、前記個人の少なくとも一方の目に対して近接して前記マトリックスを保持するように配置された支持部と、
光学レンズを有する、カメラベースの画像撮像デバイスであって、前記光学レンズを介して前記個人の身近な周囲環境の少なくとも一部の画像を撮像するように構成された画像
撮像デバイスと、を備え、
前記第1及び第2マトリックスは、前記撮像画像の内容に基づいて前記個別の光源の1つ以上を選択的に点灯することによって、前記個人の中心視野及び/又は周辺視野に光学的な刺激を直接与え、それによって前記個人へ情報を伝達するように構成されていることを特徴とする、光学装置。 - 前記第1マトリックスは、前記第2マトリックスとは異なり、任意で、前記第1マトリックスは、前記第2マトリックスよりも多い数の指定可能な光源を備え、又は、
前記第1マトリックスは、前記第2マトリックスよりも解像度が高く、又は
前記第1マトリックスはOLEDディスプレイである
ことを特徴とする、請求項11に記載の光学装置。 - 前記第2マトリックスは、前記個人の周辺視野のみに対して光学的な刺激を直接もたらすように構成されており、又は、
前記複合ディスプレイは、複数の個別の光源の第3及び第4マトリックスをさらに備え、前記第1及び第2マトリックス並びに前記第3及び第4マトリックスは、前記個人のそれぞれの目に情報を直接伝達するように構成されている
ことを特徴とする、請求項11又は請求項12に記載の光学装置。 - 視覚障害を有する個人のための光学装置の動作方法であって、該光学装置は請求項1から請求項13のいずれか1つに定義されるような種類の光学装置であり、該方法は、
カメラベースの画像撮像デバイスの光学レンズを介して、前記個人の身近な周囲環境の少なくとも一部の画像を撮像するステップと、
前記撮像画像の内容を識別するために前記画像を処理するステップと、
前記撮像画像の内容に基づいて1つ又は複数の前記マトリックスを動作させることによって、前記個人の少なくとも一方の目に情報を直接伝達するステップと、
を含む、方法。 - 前記画像を処理するステップは、前記撮像画像における対象物を識別するステップを含み、任意で、対象物を識別するステップは、対象物の種類、空間的な寸法、前記個人に対する位置、及び、該対象物までの距離、の1つ以上を決定するステップを含む、請求項14に記載の方法。
- 個人に情報を伝達するステップは、具体的な対象物の種類及び/又は該対象物の種類の特徴と関連付けられた1つ以上の所定のパターンに従って、前記光源を点灯するステップを含む、請求項14又は15に記載の方法、又は
前記画像を処理するステップは、前記撮像画像中のテキストコンテンツに基づいて文字列を認識するステップをさらに含む、請求項14又は15に記載の方法。 - 請求項14から請求項16のいずれか1つに記載の方法であって、
前記撮像画像中の認識された文字列に基づいて、合成された音声を出力するステップをさらに含み、又は
前記装置の前記動作を制御するための音声コマンドを受領するステップをさらに含み、又は
前記撮像画像において識別されるように、異なる対象物の種類及び/又は認識された文字列を区別するために適応的に学習するステップをさらに含む、方法。 - コンピュータプログラムプロダクトであって、
プログラムコード部を備え、
プログラムコードがコンピューティングデバイスで実行されている場合に、前記プログ
ラムコード部が、請求項14から請求項17のいずれか1つに記載の方法を実行するように構成されており、又は
コンピュータで読み取り可能な記録媒体であって、請求項14に沿って、コンピュータプログラムプロダクトを含むデータ構造が格納されている、コンピュータプログラムプロダクト。
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