(57)【要約】【課題】、直観的に障害物の方向を視覚障害者へ知らせる。【解決手段】杖の使用状態において前方を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られる画像情報に対する画像認識を行って、該杖における使用者の進行方向の人を含む障害物がどの方向にあるかを検出する画像認識手段と、杖から上記方向に対応する方向に向けて、使用者の手に押圧力を加える加圧手段３０と、前記画像認識手段によって障害物が検出された場合に前記加圧手段３０による上記方向に対応する方向に向けた押圧力の発生を行う加圧制御手段とを具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杖に設けられ、該杖の使用状態において前方を撮像する撮像手段と、
前記杖に設けられ、前記撮像手段により得られる画像情報に対する画像認識を行って、該杖における使用者の進行方向の人を含む障害物がどの方向にあるかを検出する画像認識手段と、
前記杖に設けられ、該杖から上記方向に対応する方向に向けて、使用者の手に押圧力を加える加圧手段と、
前記杖に設けられ、前記画像認識手段によって障害物が検出された場合に前記加圧手段による上記方向に対応する方向に向けた押圧力の発生を行う加圧制御手段と
を具備することを特徴とする視覚障害者用杖。
【請求項２】
画像認識手段は、障害物の方向を、直進方向、直進方向右寄りの方向、直進方向左寄りの方向に区分して検出し、
前記加圧手段は、直進方向、直進方向右寄りの方向、直進方向左寄りの方向に相当する方向へ区分して、前記杖の異なる方向に押圧力を加え、
前記加圧制御手段は、画像認識手段によって障害物が検出された方向に応じて前記加圧手段による押圧力の発生を行うことを特徴とする請求項１に記載の視覚障害者用杖。
【請求項３】
前記画像認識手段は、障害物の大きさ、障害物までの距離を検出するものであり、
前記加圧制御手段は、画像認識手段により検出された障害物の大きさと障害物までの距離に応じて、押圧力の大きさを変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の視覚障害者用杖。
【請求項４】
前記カメラ以外に、障害物までの距離を計測するためのセンサを備えることを特徴とする請求項３に記載の視覚障害者用杖。
【請求項５】
前記画像認識手段により障害物が検出された状態から、障害物が検出されなくなった状態へ変化した場合に、前記加圧制御手段は押圧力の発生を停止させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の視覚障害者用杖。
【請求項６】
前記加圧手段は、直進方向と逆方向へ押圧力を加えることが可能であり、
前記加圧制御手段は、前記画像認識手段により所定の状態が検出された場合に前記加圧制御手段によって直進方向と逆方向へ押圧力を加える動作を実行させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の視覚障害者用杖。
【請求項７】
前記加圧手段は、フライホイールが設けられたモータの回転により前記杖から手へ押圧力を伝えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の視覚障害者用杖。
【請求項８】
前記加圧手段は、回転運動を往復運動に変化させる機構の往復運動を行う杆により手へ押圧力を伝えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の視覚障害者用杖。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、視覚障害者の安全歩行を確保するための視覚障害者用杖に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、視覚障害者を安全に誘導する装置は様々なものが考えられている。例えば、特許文献１には、点字ブロックなどの標識が設けられていない箇所においても安全に誘導することができる視覚障害者用誘導装置が開示されている。具体的には、回転車輪１１を有する台車本体１０と、回転車輪１１を駆動するモータ駆動装置と、台車部１０に取り付けられたポール部１２と、グリップ部１３と、操作者の力操作を検出する力感センサ１４と、を備え、力感センサ１４による操作者の力操作に応じてモータ駆動装置を制御し、操作者の意図に応じて誘導装置を移動させるものである。
【０００３】
また、特許文献２には、音声案内によらずに、より詳細な情報を視覚障害者へ与え、安全に誘導することができる視覚障害者用誘導装置が示されている。この装置は、複数の振動アクチュエータを有し、振動アクチュエータの振動状況を変化させて伝達する情報を変化させるというものである。
【０００４】
また、特許文献３には、杖に振動子を内蔵すると共に杖の中間部に、路面の段差及び路面に敷設された歩行案内用の表示物を検出するためのセンサが設けられており、センサにより段差を検出した場合にイヤホンから出力を行い、また振動子を振動させて路面の段差や障害物野有無を知らせるものが開示されている。
【０００５】
また、特許文献４には、センサと検波部と振動板駆動回路と圧電素子の振動板を有する杖が開示されている。この杖では、振動板を杖の手に持つ部分に設けて振動を手に伝えるタイプであることにより、確実に振動により危険などを知らせることが可能となっている。
【０００６】
また、特許文献５には、杖の先に赤外線や電波を発信する装置を設けると共に、道路からの反射や道路側からの信号を受けるスイッチを上記杖に設け、道路からの反射や道路側からの信号を受けて上記スイッチが作動した場合に、音声、信号、振動により視覚障害者へ通知を行うものが開示されている。
【０００７】
更に、特許文献６には、杖を持った場合の小指、人差し指、親指が位置する部位に振動子を設け、杖に障害物を検出するセンサを設けてこのセンサの検知範囲を３つに別け、３つの検知範囲と上記指の位置を対応付けて振動子の振動を制御するものが開示されている。３つの検知範囲のいずれかに障害物が検知されたことを、上記３つの指のいずれかに振動を与えて知らせるので、障害物の存在範囲を適切に視覚障害者へ知らせることができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１‐２１２１８９号公報
【特許文献２】特開２００１‐２０２５９０号公報
【特許文献３】特開平６−３４３６６９号公報
【特許文献４】特開平５−１４６４７７号公報
【特許文献５】特開２００４−１１８８２１号公報
【特許文献６】特開２０１０−１５８４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献１、２に記載の装置は、視覚障害者が白杖以外の特別な装置を持つことが必要となり、視覚障害者の負担が大きいという問題点がある。
【００１０】
特許文献３〜５に開示されているものは、杖であるため、視覚障害者の負担を低減させるものであり、危険等を知らせることができる。しかしながら、障害物がどの方向にあるかなどを適切に知らせることはできないという問題がある。更に、特許文献６では、障害物の範囲を指に振動を与えて知らせることから、どの程度の距離の範囲に障害物があるかまでは知ることができる。しかしながら、３つの指と距離の範囲の関係を覚えておく必要があるなど、直観的に障害物の存在範囲を知ることができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記のような従来の視覚障害者に対する障害物を知らせる装置が有する問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、直観的に障害物の方向を視覚障害者へ知らせることができ、適切に危険回避を行うことが可能な視覚障害者用杖を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る視覚障害者用杖は、杖に設けられ、該杖の使用状態において前方を撮像する撮像手段と、前記杖に設けられ、前記撮像手段により得られる画像情報に対する画像認識を行って、該杖における使用者の進行方向の人を含む障害物がどの方向にあるかを検出する画像認識手段と、前記杖に設けられ、該杖から上記方向に対応する方向に向けて、使用者の手に押圧力を加える加圧手段と、前記杖に設けられ、前記画像認識手段によって障害物が検出された場合に前記加圧手段による上記方向に対応する方向に向けた押圧力の発生を行う加圧制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る視覚障害者用杖では、画像認識手段は、障害物の方向を、直進方向、直進方向右寄りの方向、直進方向左寄りの方向に区分して検出し、前記加圧手段は、直進方向、直進方向右寄りの方向、直進方向左寄りの方向に相当する方向へ区分して、前記杖の異なる方向に押圧力を加え、前記加圧制御手段は、画像認識手段によって障害物が検出された方向に応じて前記加圧手段による押圧力の発生を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る視覚障害者用杖では、前記画像認識手段は、障害物の大きさ、障害物までの距離を検出するものであり、前記加圧制御手段は、画像認識手段により検出された障害物の大きさと障害物までの距離に応じて、押圧力の大きさを変化させることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る視覚障害者用杖では、前記カメラ以外に、障害物までの距離を計測するためのセンサを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る視覚障害者用杖では、前記画像認識手段により障害物が検出された状態から、障害物が検出されなくなった状態へ変化した場合に、前記加圧制御手段は押圧力の発生を停止させることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る視覚障害者用杖では、前記加圧手段は、直進方向と逆方向へ押圧力を加えることが可能であり、前記加圧制御手段は、前記画像認識手段により所定の状態が検出された場合に前記加圧制御手段によって直進方向と逆方向へ押圧力を加える動作を実行させることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る視覚障害者用杖では、前記加圧手段は、フライホイールが設けられたモータの回転により前記杖から手へ押圧力を伝えることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る視覚障害者用杖では、前記加圧手段は、回転運動を往復運動に変化させる機構の往復運動を行う杆により手へ押圧力を伝えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、撮像手段により得られる画像情報に対する画像認識を行って、杖における使用者の進行方向の人を含む障害物がどの方向にあるかを検出し、上記杖から上記方向に対応する方向に向けて、使用者の手に押圧力を加えるので、加圧された手の部分の方向に障害物があることを直観的に視覚障害者へ知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る視覚障害者用杖の実施形態を示す斜視図。
【図２】本発明に係る視覚障害者用杖の実施形態の要部を示す図であり、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は正面図。
【図３】本発明に係る視覚障害者用杖の第１の実施形態の要部構成を示すブロック図。
【図４】本発明に係る視覚障害者用杖の実施形態の動作を示すフローチャート。
【図５】本発明に係る視覚障害者用杖の実施形態により取得される画像の一例を示す図。
【図６】本発明に係る視覚障害者用杖の第１の実施形態の要部構成を示す機構図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下添付図面を参照して、本発明に係る視覚障害者用杖の実施形態を説明する。各図において同一の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。視覚障害者用杖は、例えば図１に示されるように、視覚障害者が用いる白杖１０の握り部１１の直下部に誘導装置２０が設けられたものとすることができる。
【００２３】
誘導装置２０は、例えば図２（ａ）と図２（ｂ）に示されるように四角錐台の形状を有する筐体２１に、各手段が実装されたものである。筐体２１の正面の下部傾斜面２２には、撮像手段であるカメラ４１へ光を入力させる穴２３が設けられ、この穴２３の横には、レーダや超音波ソナーや赤外線センサなどのセンサ４２による計測を行うための計測窓２４が設けられている。センサ４２は、例えば、レーダ電波や超音波や赤外線を発射し、反射してくる電波や超音波や赤外線を受信して発射から受信までの時間と、電波や超音波や赤外線の速度により距離を求めることができる。
【００２４】
白杖１０の使用状態において、穴２３と計測窓２４が形成されている傾斜面２２は、前方へ延びる水平な線に対し略垂直な面となる。従って、この状態においては、カメラ４１は水平前方を撮像することができる。計測窓２４による測定方向も同じ方向となる。
【００２５】
誘導装置２０の内部は、図３に示されるように構成されている。各部へ電力を供給するバッテリ３７が備えられている。また、画像認識手段である画像認識装置３６、加圧手段３０、加圧制御手段である制御装置３５が備えられている。画像認識装置３６には、カメラ４１が接続されている。カメラ４１は、前方を撮像して画像情報を得るものである。画像認識装置３６は、カメラ４１により得られる画像情報に対する画像認識を行って、白杖１０における使用者の進行方向の人を含む障害物がどの方向にあるかを検出するものである。
【００２６】
加圧手段３０は、白杖１０から障害物の方向に対応する方向に向けて、使用者の手に押圧力を加えるものである。この実施形態において、加圧手段３０は、二つのフライホイール３１、３３と、フライホイール３１、３３に回転を与えるモータ３２、３４により構成される。フライホイール３１、３３は、適当な厚みを有する均等な金属性の円盤により構成することができる。フライホイール３１は、回転軸が上下方向にあり、モータ３２により左右回転される。モータ３２の軸を、左方向に回転させる場合は、回転開始において、モータ３２の軸にはフライホイール３１が設けられているから、モータ３２に軸の回転とは逆の慣性モーメントが働き、モータ３２は右回転するような力を受ける。このような、モータ３２が右回転するような力は、モータ３２が固定されている誘導装置２０を介して白杖１０に伝わり、白杖１０を持つ手に白杖１０の右回転に対応する圧力が加わる。
【００２７】
上記とは逆にモータ３２を右回転させる場合には、回転開始において、モータ３２の軸にはフライホイール３１が設けられているから、モータ３２に軸の回転とは逆の慣性モーメントが働き、モータ３２は左回転するような力を受ける。このような、モータ３２が左回転するような力は、モータ３２が固定されている誘導装置２０を介して白杖１０に伝わり、白杖１０を持つ手に白杖１０の左回転に対応する圧力が加わる。
【００２８】
フライホイール３３は、回転軸が横方向にあるモータ３４の軸に設けられており、モータ３４の軸は手前側から向側へ又は向側から手前側へ回転する。モータ３４の軸を、手前側から向側へ回転（図３では右回転）させる場合に、回転の開始時には、モータ３４の軸にフライホイール３３が設けられているために、モータ３４に軸の回転とは逆の慣性モーメントが働き、モータ３２は向側から手前側に回転（左回転）するような力を受ける。このような、モータ３４が向側から手前側に回転（左回転）するような力は、モータ３４が固定されている誘導装置２０を介して白杖１０に伝わり、白杖１０を持つ手に白杖１０の向側から手前側への回転（左回転）に対応する圧力が加わる。
【００２９】
モータ３４の軸を、向側から手前側へ回転（図３では左回転）させる場合に、回転の開始時には、モータ３４の軸にフライホイール３３が設けられているために、モータ３４に軸の回転とは逆の慣性モーメントが働き、モータ３４は手前側から向側に回転（右回転）するような力を受ける。このような、モータ３４が手前側から向側に回転（右回転）するような力は、モータ３４が固定されている誘導装置２０を介して白杖１０に伝わり、白杖１０を持つ手に白杖１０の手前側から向側への回転（右回転）に対応する圧力が加わる。
【００３０】
以上の回転の制御は、加圧制御手段である制御装置３５が行う。更に、制御装置３５には、センサ４２が接続されており、障害物までの距離情報がセンサ４２から制御装置３５へ与えられる。画像認識装置３６が、カメラ４１により得られる画像情報に対する画像認識を行って、白杖１０における使用者の進行方向の人を含む障害物がどの方向にあるかを検出し、方向情報を制御装置３５へ送る。ここでは、障害物の方向を、直進方向、直進方向右寄りの方向、直進方向左寄りの方向に区分して検出し、制御装置３５へ方向情報を送るものとする。なお直進方向の検出は、図５のような道路状況にある場合に、画像認識装置３６が点字ブロックＢＫを認識して、その延びる方向を直進方向とする。また、点字ブロックＢＫが存在しない場合には、路肩の境界ラインや境界石Ｓを認識し、路肩の境界ラインや境界石Ｓの延びるラインを求め、視覚障害者の現在位置から上記ラインと平行な方向を直進方向として検出する。
【００３１】
制御装置３５は、上記の方向情報を受けて、直進方向、直進方向右寄りの方向、直進方向左寄りの方向に相当する方向へ区分して、上記白杖１０の異なる方向に押圧力を加えるように制御を行う。つまり、障害物が直進方向にある場合には、フライホイール３３が軸に結合されたモータ３４の軸を、向側から手前側への回転（左回転）させる制御を行い、白杖１０を持つ手に白杖１０の手前側から向側への回転（右回転）に対応する圧力が加わるように制御する。
【００３２】
また、障害物が直進方向右寄りの方向にある場合には、フライホイール３１が軸に結合されたモータ３２の軸を左回転させて、白杖１０の誘導装置２０が設けられた部分が右回転させられる力が働き、白杖１０を持つ手に右回転の圧力が加わるように制御する。また、障害物が直進方向左寄りの方向にある場合には、フライホイール３１が軸に結合されたモータ３２の軸を右回転させて、白杖１０の誘導装置２０が設けられた部分が左回転させられる力が働き、白杖１０を持つ手に左回転の圧力が加わるように制御する。
【００３３】
以上のように構成された視覚障害者用杖では、図４のフローチャートに示すように処理が行われる。即ち、視覚障害者が白杖１０を持って使用する（Ｓ１１）。このとき、カメラ４１によって前方が撮像される（Ｓ１２）。白杖１０の使用によってカメラ４１の撮像方向が変わるが、全体として広角な画像を作成して画像認識手段である画像認識装置３６が画像認識を行い、障害物の方向を検出する（Ｓ１３）。
【００３４】
制御装置３５は、障害物の方向情報の到来を待ち（Ｓ１４）、方向情報が到来すると対応するモータを回転させて白杖１０を持つ手に障害物方向へ移動する白杖１０の圧力が加わるように制御する（Ｓ１５）。以上によって、加圧された手の部分の方向に障害物があることを直観的に視覚障害者へ知らせることができる。図５の例では、前方の点字ブロックＢＫ上に人々Ｗが居るので、これを障害物として知らせる。また、上記人々Ｗよりも手前の左側にごみ箱Ｄが放置されているので、これを障害物として知らせる。
【００３５】
上記では、センサ４２により検出される障害物までの距離を考慮しなかったが、センサ４２により検出される障害物までの距離を用い、あるいは、画像認識手段である画像認識装置３６が画像認識により障害物までの距離や大きさを用いるようにしてもよい。具体的には、センサと画像認識によって得られている距離（両方から得られる場合は、例えば平均値）を得て、距離の近さや障害物の大きさに応じて、制御装置３５は、フライホイールを回転させる回転速度を変化させて、押圧力の大きさを変化させるようにしてもよい。つまり、距離が近くなるほどまた障害物の大きさが大きくなるほど、フライホイールを回転させる回転速度を上げて押圧力の大きさを大きくしてもよい。
【００３６】
また、画像認識手段である画像認識装置３６により障害物が検出された状態から、障害物が検出されなくなった状態へ変化した場合に、加圧制御手段である制御装置３５は押圧力の発生を停止させるようにしてもよい。更に、加圧制御手段である制御装置３５は、上記画像認識手段である画像認識装置３６により所定の状態が検出された場合に上記加圧制御手段によって直進方向と逆方向へ押圧力を加える動作を実行させるようにしてもよい。また、誘導装置２０の全部或いは一部（例えば加圧手段）を白杖１０内に設けてよい。
【００３７】
更に、加圧手段３０を、回転運動を往復運動に変化させる機構の往復運動を行う杆により手へ押圧力を伝える機構としてもよい。具体的には、図６に示すように、握り部１１において、外皮部５１を変形可能な可撓性のプラスチック製として最外部を滑り止めの布や皮で覆うようにし、内部にモータ５２Ａの回転軸５３Ａに結合されるクランク５４Ａを設ける。摺動管５５Ａ内を摺動する滑子５６Ａを、クランク５４Ａと滑子５６Ａとの間を連杆５７Ａにより連結する。滑子５６Ａが飛び出すことにより外皮部５１を介して手に圧力を与えて、障害物の方向を知らせる。
【００３８】
モータ５２Ａ、クランク５４Ａ、摺動管５５Ａ、滑子５６Ａ、連杆５７Ａを、直進方向右寄りの方向を知らせる構造とする。モータ５２Ｂ、クランク５４Ｂ、摺動管５５Ｂ、滑子５６Ｂ、連杆５７Ｂを、直進方向左寄りの方向を知らせる構造とする。この図６と同じ構造を握り部１１の内部に、前方となる方向と後方となる方向へ２つの滑子が動くように設ける。これにより、上記図３の実施形態において説明した視覚障害者用杖の実施形態と同様に加圧された手の部分の方向に障害物があることを直観的に視覚障害者へ知らせることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  白杖
１１  握り部
１２  ポール部
２０  誘導装置
２１  筐体
２２  傾斜面
２３  穴
２４  計測窓
３０  加圧手段
３１、３３  フライホイール
３２、３４  モータ
３５  制御装置
３６  画像認識装置
３７  バッテリ
４１  カメラ
４２  センサ
５１  外皮部
５２Ａ、５２Ｂ  モータ
５３Ａ  回転軸
５４Ａ、５４Ｂ  クランク
５５Ａ、５５Ｂ  摺動管
５６Ａ、５６Ｂ  滑子
５７Ａ、５７Ｂ  連杆
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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