(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上の音声発生装置のコイルアンテナと無線通信する送信機を備えた視覚障害者音声案内用白杖であって、
音声発生装置は、特定の周波数の信号を発信し、送信機の応答信号を受信し、受信信号のディジタル信号コードを識別し、受信信号のコードが予め設定されたコード形態であるときに記憶された特定の案内情報を音声で出力するものであり、コイルアンテナは、歩行者に案内情報を提供すべき特定の場所に設置され、
送信機は、アンテナと、電源部と、発振部と、制御部とを有し、アンテナは、音声発生装置のコイルアンテナより発振された電磁波を受信し、これを電流に変換して電源部に出力するとともに制御部から出力される応答信号を無線送信するものであり、
電源部は、アンテナより出力された電流を蓄電し、蓄電された電力を制御部，発振部に給電するものであり、
発振部は、電源部から供給された電力で動作して応答信号の搬送波を出力するものであり、
制御部は、応答信号をディジタル信号のコードで記憶しており、電源部から供給された電力で動作し、応答信号発振周波数で変調してアンテナに出力するものであり、
アンテナと、電源部と、発振部と制御部とは、ロッド状に組付けて定型化され、緩衝材に埋設して送信機ユニットを構成し、
送信機ユニットの緩衝材は、外形が円柱状であって、白杖の石突きに開口された穴内に一部を保持させ、白杖の杖棒と送信機ユニットの間に隙間を形成させるものであることを特徴とする視覚障害者音声案内用白杖。
【請求項２】
前記外形が円柱状の緩衝材に代えて、外形が円錐状の緩衝材を用いて送信機ユニットを構成し、送信機ユニットの緩衝材は、円錐の底部が白杖の杖棒内、又は石突きの穴内に圧入され、外形の少なくとも一部と、白杖の杖棒との間に隙間を形成させるものであることを特徴とする請求項１に記載の視覚障害者音声案内用白杖。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歩行者の歩行の安全誘導に必要な案内情報を音声にて提供する装置、特に視覚障害者の安全歩行，誘導に必要な音声による情報を提供する音声案内装置に用いる白杖に関する。
【０００２】
【従来の技術】
視覚障害者の歩行の安全，誘導方式としては、従来よりいわゆる「点字ブロック」と称する表面に凹凸を有するブロックを路上に敷設し、歩行者の履物又は白杖の先でブロックの凹凸を感知させながら誘導する方式が用いられていたが、最近では、電気的，磁気的に歩行者を検知して音声案内情報を出力する方式が開発された。歩行者を電気的，磁気的に検知する従来の方式は、磁気誘導システム，点字ブロック音声誘導システム，音声標識ガイドシステムに大別される。
【０００３】
磁気誘導システムは、路面に送受信用コイルアンテナを埋設してこれを常時発振させておき、歩行者が所持する杖などに磁性体を取付け、磁性体がコイルアンテナに近づいたときに生ずる波形の乱れを検知して歩行者の接近を検知する方式である。
【０００４】
点字ブロック音声誘導システムは、路面下に直流磁場で駆動するリードリレーなどのスイッチを設置しておき、歩行者が所持する杖などに永久磁石を取付け、永久磁石が接近したときにスイッチオンするリードリレーの動作信号をもって歩行者の接近を検知する方式である。
【０００５】
音声標識ガイドシステムは、地上に受信用のロッドアンテナを設置し、歩行者が所持する携帯用電波発振器の電源を投入し、発信された電波をロッドアンテナに検知させる方式である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記磁気誘導方式及び点字ブロック音声誘導方式によるときには、歩行者が所持する白杖などに被検知物として磁性体又は永久磁石を装着するのみでよく、被検知物に電源は不要であり、２以上のコイルアンテナやリードリレーを特定の方向に配列して被検知物の接近を検知させることにより、歩行者に進行方向を誘導できる特徴があるが、検知距離が小さいために磁性体又は、永久磁石を白杖に取付けるときには、石杖の先端に取付けられなければならない。また、被検知物が磁性体又は永久磁石であるため、被検知物以外の磁性体又は永久磁石に対してもアンテナコイルやリードリレーが反応し、被検知物とノイズとを区別できないという欠点があり、特に被検知物として永久磁石を用い、これが杖の先端に取付けられたときには、歩行中、白杖の先端に種々の磁性体が吸着するという問題点がある。
【０００７】
また、音声標識ガイドシステムは、視覚障害者の誘導，案内用に開発されたものであるが、誘導，案内を必要な場所で電波発振器の電源を投入しなければならないところに基本的な欠陥がある。視覚障害者にとっては、自分のいる場所が誘導，案内を必要とする場所であるかどうかの判定が必ずしも容易ではないからである。もっとも、電波発振器の電源を投入したまま携帯していれば、特定の場所で案内情報を得ることはできる。しかし、電波発振器の電源電池が消費して肝心の場所で電波発信が不能となり、案内情報を得ることができないという事態が生ずる。
【０００８】
この問題を解決するため、本発明者らは、先に歩行者が所持する無電池の送信機から発する電波を地上側のコイルアンテナに受信させて音声による案内情報を出力する音声案内装置（特願平７−２５７７９１号参照）を開発した。
【０００９】
この音声案内装置は、音声発生装置と、送信機とを有し、
音声発生装置は、特定の周波数の信号を発信し、送信機の応答信号を受信し、受信信号のディジタル信号コードを識別し、受信信号のコードが予め設定されたコード形態であるときに記憶された特定の案内情報を音声で出力するものであり、コイルアンテナを有し、
コイルアンテナは、歩行者に案内情報を提供すべき場所に設置され、前記送信機と無線通信するものであり、
送信機は、音声発生装置のコイルアンテナの近傍でコイルアンテナから出力される特定周波数の信号波をもって給電され、その給電電力で動作し、所定のコードの応答信号を無線送信するものである。
【００１０】
本発明の目的は、上記音声案内装置の送信機を白杖に組み込み、周囲のノイズによって誤動作を生じさせずに歩行者に対し、歩行の安全，誘導情報を発生させる視覚障害者音声案内用白杖を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による視覚障害者音声案内用白杖においては、地上の音声発生装置のコイルアンテナと無線通信する送信機を備えた視覚障害者音声案内用白杖であって、
音声発生装置は、特定の周波数の信号を発信し、送信機の応答信号を受信し、受信信号のディジタル信号コードを識別し、受信信号のコードが予め設定されたコード形態であるときに記憶された特定の案内情報を音声で出力するものであり、コイルアンテナは、歩行者に案内情報を提供すべき特定の場所に設置され、
送信機は、アンテナと、電源部と、発振部と、制御部とを有し、アンテナは、音声発生装置のコイルアンテナより発振された電磁波を受信し、これを電流に変換して電源部に出力するとともに制御部から出力される応答信号を無線送信するものであり、
電源部は、アンテナより出力された電流を蓄電し、蓄電された電力を制御部，発振部に給電するものであり、
発振部は、電源部から供給された電力で動作して応答信号の搬送波を出力するものであり、
制御部は、応答信号をディジタル信号のコードで記憶しており、電源部から供給された電力で動作し、応答信号発振周波数で変調してアンテナに出力するものであり、
アンテナと、電源部と、発振部と制御部とは、ロッド状に組付けて定型化され、緩衝材に埋設して送信機ユニットを構成し、
送信機ユニットの緩衝材は、外形が円柱状であって、白杖の石突きに開口された穴内に一部を保持させ、白杖の杖棒と送信機ユニットの間に隙間を形成させるものである。
【００１２】
また、上に述べた、外形が円柱状の緩衝材に代えて、外形が円錐状の緩衝材を用いて送信機ユニットを構成し、送信機ユニットの緩衝材は、円錐の底部が白杖の杖棒内、又は石突きの穴内に圧入され、外形の少なくとも一部と、白杖の杖棒との間に隙間を形成させるものである。
【００１８】
案内情報を歩行者に提供することが必要とされる場所に設置された音声発生装置のコイルアンテナは、一定の周期で発振，受信モードを繰返している。
【００１９】
歩行者が所持する送信機は、音声発生装置のコイルアンテナから発振される電磁波を検知するとその送信機能の電源が充電され、送信機から応答信号として信号コードを出力し、その信号コードは受信モードでコイルアンテナに受信され、音声発生装置では、信号コードの正否を判定し、信号コードが予め定められたコード形態であるときには、所定の案内情報を音声にて出力する。送信機から発する応答信号として２種類の周波数の電波を使用し、周波数変調方式いわゆるＦ．Ｓ．Ｋ方式（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）を用いて応答信号のディジタル信号を識別することによって電磁波ノイズによる誤動作を殆どなくすことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図によって説明する。
【００２１】
図１は、本発明を適用する音声案内システムの概略を示す図である。このシステムは、歩行者に対して案内情報の提供を必要とする場所に設置された音声発生装置１と、歩行者が所持する送信機２との組合せからなるものである。
【００２２】
歩行者に対して案内情報の提供を必要とする場所は、交差点の横断歩道，街路の曲り角，公共施設の出入口，交通機関の券売機前などの場所であり、視覚障害者にとって歩行の注意を促す場所，方向を指示する場所，目的地であることを指示する場所などを意味している。以下これを案内提供場所という。
【００２３】
本発明において、送信機２は、図２のように視覚障害者用の白杖３に装備している。
【００２４】
音声発生装置１は、コイルアンテナ４と、信号処理部５と、スピーカ６とを有し、コイルアンテナ４は、送受信用であり、案内提供場所の路面又は床面に水平に埋設され、信号処理部５からの指令を受けて図３のように、一定の周期で発振モードと受信モードとに切替られ、発振モードで一定周波数の電磁波を発振し、受信モードで送信機２から出力される電波を受信するものである。
【００２５】
信号処理部５は、図４に示すように送受信部７と、制御部８と、音声出力部９と、スイッチング電源１０とからなるものである。送受信部７は、送信部１１と、受信部１２とからなり、制御部８からの指令で送信モードと受信モードとに切替られ、送信部１１は、発振モードで特定周波数（例えば１３０ＫＨｚ）の送信信号をコイルアンテナ４に出力し、受信モードでは、コイルアンテナ４に入力された送信機２からの応答信号を受信して復調し、これを制御部８に出力するものである。
【００２６】
制御部８は、送信と受信のタイミングを送受信部１１に指令し、受信部１２で復調された受信信号を識別し、受信信号が予め定められた応答信号のコード形態であるときには音声出力部９に案内情報出力指令を出すものである。
【００２７】
音声出力部９は、音声記憶部１３と、音声増幅部１４であり、音声記憶部１３は、案内情報の音声データを記憶させた音声ＲＯＭであり、音声増幅部１４は、案内情報出力指令に基づいて音声記憶部１３より出力された案内情報の音声出力をスピーカ６に出力し、スピーカ６は、その案内情報を音声で報知するものである。スイッチング電源１０は、商用電圧ＡＣ１００Ｖを直流電圧に変換して各部に給電するものである。信号処理部５には、例えばテキサスインストルーメント社製のタイリス（商品名）を利用できる。
【００２８】
図５において、白杖３に装備する送信機２は、アンテナ１５と、電源部１６と、制御部１７と、発振部１８とからなっており、アンテナ１５は、送受信用であり、音声発生装置１のコイルアンテナ４から発信された電磁波を受信し、共振回路１９が励起し、コンデンサの放電電流による電力を電源部１６に供給し、また制御部１７より出力された応答信号を発振部１８の搬送波で変調して空中に発信するものである。電源部１６は、受信信号によって発生した電流を蓄電して制御部１７及び発振部１８に電力を供給する。
【００２９】
発振部１８は、電源部１６から電力の供給を受けて送信信号の搬送波（変調波）を２種類の周波数で発振して制御部１７に出力する。制御部１７は、送信すべき応答信号を例えば６４ビットのディジタル信号として記憶しており、発振部１８から入力された搬送波で変調し、電源部１６に一定量の電力が蓄電されたとき、一定時間間隔で信号波をアンテナ１５に出力し、アンテナ１５からはその送信波が放射される。
【００３０】
音声発生装置１は、常時図３に示すタイミングの一定周期で発振モードと受信モードを繰り返している。例えば０．０９ｓｅｃを１周期としている発振モードでは０．０５ｓｅｃの間１３０ＫＨｚの電磁波を出力し、次の０．０４ｓｅｃは、受信モードとして送信機２から出力される信号電波の受信待機時間である。
【００３１】
送信機２が音声発生装置１のコイルアンテナ４に接近し、送信機２とコイルアンテナ４間の通信が可能になったときには、音声発生装置１の発振モードでコイルアンテナ４から発せられた発振信号の電磁波を送信機２が検知し、充電モード時間内で送信機２はその電磁波を受信して電源部１６は充電される。次いで音声発生装置１が受信モードに切替ったときにコイルアンテナ４は、送信機２から発信される応答信号のコードを受信する。コードは例えば６４ビットのディジタル信号であり、コードの送信波には周波数が異なる２種類の電波、例えば１３０ＫＨｚと１２０ＫＨｚの２種類の信号波を用い、いわゆるＦ．Ｓ．Ｋ方式によって２種類の信号波のコードのディジタル信号を音声発生装置１に識別させる。このような周波数が異なる２種類の電波を信号波に利用すれば、応答信号とノイズとを確実に区別できる。このような２種類の周波数の同時送信は、応答信号以外には殆ど生じることがない。
【００３２】
送信機２から発せられた応答信号は、音声発生装置１のコイルアンテナ４に受信され、信号処理部５で復調並びに受信コードが予め定められたコード形態であるかどうかを識別し、受信コードが案内情報を提供すべき正規の応答信号であると判断したときには、データ記憶部１３に記憶された内容を出力し、その内容をスピーカ６から音声にて発生する。受信内容が予め定められたコード形態でなければスピーカ６からは音声を発しない。
【００３３】
音声記憶部１３にデータとして記憶される案内情報は、案内提供場所に応じて設定される。例えば案内提供場所が横断歩道であるときには、「押ボタンはこちらです」，「ここは○○○の交差点です。」，「○○の建物は横断路の右側です。」といった物の所在，場所，方向の指示のほか、交通信号機と連動させて、「赤信号ですから渡らないで下さい。」，「青信号です。気をつけて渡って下さい。」といった変化する状況の情報を提供することもできる。
【００３４】
本発明において、送信機２は、図６に示すように、アンテナ１５のコイルと、電源部１６，制御部１７，発振部１８を構成するＩＣパッケージを組付けて定型のロッド状に組立てその周囲を樹脂又はガラスによるコーティング膜２０で被覆して一体化されている。
【００３５】
送信機２は、緩衝材２１を用いて白杖３に装着する。緩衝材２１は、シリコーンゴムのような柔軟でしかも弾力性を有する樹脂材料を図７のように外形を円柱状に加工したものであり、緩衝材２１の円柱体内に送信機２を埋設して送信機ユニット２２とし、これを図８のように白杖３の杖棒３ａの筒の中空部内に圧入する。緩衝材２１を杖棒３ａ内に圧入すれば安定に支持できる。
【００３６】
送信機ユニット２２の挿入個所は、白杖３の杖棒３ａ内に限らず、緩衝材２１に小径の円柱体を用いて図９のように石突き３ｂに開口された穴２３内に圧入して設置してもよく、また、図１０のように石突き３ｂの穴２３から一部を杖棒３ａの中空部内に突出させて設置してもよい。送信機ユニット２２を石突き３ｂに支持させれば、杖棒３ａと送信機ユニット２２間には隙間が形成され、杖棒３ａのしなりや変形から送信機２を保護できる。
【００３７】
送信機ユニット２２の緩衝材２１は、円柱体に限らず、円錐体であってもよい。緩衝材２１が円錐体であれば、図１１のように、円錐体の底面の大径部分を圧縮して杖棒３ａ内の中空部内に保持すれば、杖棒３ａの中空部と、送信機ユニット２２間に隙間が形成され、杖棒３ａの変形やしなりに対して送信機ユニット２２をより有効に保護できる。さらに図１２のように円錐形の送信機ユニット２２の一部を石突き３ｂの穴内に支持させたときには、杖棒３ａ内で円錐体の胴部周囲には大きな隙間が形成される。
【００３８】
勿論、白杖３に送信機能を与えるには、必ずしも送信機ユニット２２を白杖３に内蔵する場合に限らず、図１３のように、白杖３の外周に送信機ユニット２２をテープ２４で止めてもよいが、白杖３の外部に送信機ユニット２２を取付けると、衝撃が直接送信機ユニット２２に加えられて破損する虞れがあるため、これはあくまで応急の措置である。
【００３９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。音声発生装置のコイルアンテナ４は、周波数１３０ＫＨｚで発振するように調整し、これを樹脂モールドして機械的強度を増大させると共に定型化した。
【００４０】
一方、送信機２は、１３０ＫＨｚと、１２０ＫＨｚのコードで発振するアンテナ１５，発振部１８，制御部１７を含む回路に、電源部１６として充電用の蓄電池を組付け、これを樹脂モールドして直径５ｍｍのロッド状に加工し、さらにシリコンゴムを直径８ｍｍ，長さ５０ｍｍの円柱体に加工した緩衝材に埋設し、その送信機ユニットを視覚障害者が携帯する通常の白杖の先端近くの杖棒内に組み込んだ。上記コイルアンテナ及び通信機を用いて以下の検知試験を行った。
【００４１】
検知試験は、コイルアンテナを、
（１）工場内１階のコンクリート床上
（２）鉄筋コンクリート建物２階床上
（３）屋外の地上面より３ｃｍ下の地中
にそれぞれ設置し、白杖内に組み込まれた送信機が発する応答信号をコイルアンテナが検知する最大の距離（最大検知距離）と、８時間内での誤動作の発生回数を調べた。なお比較のため、被検知物に永久磁石を用いた点字ブロック音声誘導システム（従来方式Ａ）及び被検知物に磁性体を用いた磁気誘導システム（従来方式Ｂ）についても検知試験を行った。
【００４２】
比較例についても実施例と同じ要領で従来方式Ａのコイルアンテナ及び従来方式Ｂによるリードリレーを前記（１）〜（３）の場所に設置し、永久磁石又は磁性体を接近させたときの最大検知距離と、８時間内での誤動作の発生回数を調べた。（１）〜（３）の測定場所での測定結果を表１〜表３に示す。
【００４３】
【表１】
0003601891.tif 000002
【００４４】
【表２】
0003601891.tif 000003
【００４５】
【表３】
0003601891.tif 000004
【００４６】
以上、表１〜表３において、「検知設定距離」とは、被検知物を検知するコイルアンテナを含む回路の検知感度の調整によって予め設定された距離を意味する。本発明および従来方式Ａでは検知距離の設定は不要であるが、従来方式Ｂは、コイルアンテナ側で予め磁性体の検知感度を設定しておく必要があり、従来方式Ｂでは検知設定距離が最大検知距離であり、検知設定距離を大きく設定すると、誤動作が生じ易くなる。
【００４７】
以上、表１〜表３によれば、従来方式Ｂの測定結果に顕著に現われているように、工場や、鉄筋コンクリートの建物内では比較的検知設定距離を大きくとれるにもかかわらず、誤動作の原因となるノイズが多く発生する環境であるが、本発明によれば、６５〜９５ｃｍの最大検知距離を確保して、しかも８時間の測定時間の間、誤動作は一回も発生することはなかった。
【００４８】
また、屋外でセンサコイルやリードリレーを地中に埋設したときには、従来方式Ａ，Ｂでは最大検知距離が著しく低下するのに対し、本発明では９０ｃｍの最大検知距離を確保できた。勿論、誤動作が発生することはなく、通常の使用において、送信機が破損することはなかった。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときには、音声発生装置と通信して音声発生装置より案内情報を発生させる送信機を視覚障害者が歩行時に携行する白杖内に組み込んだため、送信機の不携帯によって生ずる危険をなくし、事故を防止できる。
【００５０】
また、送信機は、無電源のため、電池交換の必要がなく、緩衝材に埋め込んで送信機ユニットとし、これを白杖に組込んだままで使用でき、送信機の検知距離が大きいため、送信機を杖の先端に装着する必要がなく、杖棒内又は石突き内に内蔵し、杖に加えられる衝撃から有効に保護して故障を生じさせずに安定した検知機能を得ることができ、視覚障害者の安全歩行誘導に優れた効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】音声案内システムの概略を示す図である。
【図２】送信機を装備した白杖を示す図である。
【図３】発振モードと受信モードとのタイミングを示す図である。
【図４】音声発生装置の信号処理部の構成を示す図である。
【図５】送信機の構成を示す図である。
【図６】送信機の形状を示す図である。
【図７】送信機ユニットの一例を示す図である。
【図８】送信機ユニットを白杖に内蔵した一例を示す図である。
【図９】送信機ユニットを白杖に内蔵する他の例を示す図である。
【図１０】送信機ユニットを白杖に内蔵するさらに他の例を示す図である。
【図１１】送信機ユニットの他の実施形態の設置例を示す図である。
【図１２】送信機ユニットの他の実施形態の設置例を示す図である。
【図１３】送信機ユニットを応急措置として白杖に取付ける例を示す図である。
【符号の説明】
１  音声発生装置
２  送信機
３  白杖
３ａ  杖棒
３ｂ  石突き
４  コイルアンテナ
５  信号処理部
６  スピーカ
７  送受信部
８  制御部
９  音声出力部
１０  スイッチング電源
１１  送信部
１２  受信部
１３  音声記憶部
１４  音声増幅部
１５  アンテナ
１６  電源部
１７  制御部
１８  発振部
１９  共振回路
２０  コーティング膜
２１  緩衝材
２２  送信機ユニット
２３  穴
２４  テープ
【図１】
0003601891.tif 000005
【図２】
0003601891.tif 000006
【図３】
0003601891.tif 000007
【図４】
0003601891.tif 000008
【図５】
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【図６】
0003601891.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
0003601891.tif 000013
【図１０】
0003601891.tif 000014
【図１１】
0003601891.tif 000015
【図１２】
0003601891.tif 000016
【図１３】
0003601891.tif 000017