(57)【要約】【課題】  被支援者と障害物との接触を回避し、被支援者の安全な歩行を確保することができるエリアセンシング装置付き白杖を提供する。【解決手段】  障害物を検知するセンサ２５と、センサ２５が障害物を検知することで警告を発する障害物警告装置１７と、センサ２５及び障害物警告装置１７に電力を供給する電源１６と、を備え、センサ２５は、線状及び面状の非接触センサの少なくとも一つからなるエリアセンシング装置付き白杖１０。【選択図】  図１
2007014533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害物を検知するセンサと、前記センサが障害物を検知することで警告を発する障害物警告装置と、前記センサ及び前記障害物警告装置に電力を供給する電源と、を備えるエリアセンシング装置付き白杖であって、
前記センサは、線状及び面状の非接触センサの少なくとも一つからなることを特徴とするエリアセンシング装置付白杖。
【請求項２】
前記センサは、上方向をセンシングすることを特徴とする請求項１記載のエリアセンシング装置付白杖。
【請求項３】
前記センサは、白杖の下端部に設けられることを特徴とする請求項２記載のエリアセンシング装置付白杖。
【請求項４】
前記障害物警告装置は、前記センサが障害物を検知したことで、音、振動及び音声の少なくとも一つにより警告を発することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエリアセンシング装置付白杖。
【請求項５】
前記障害物警告装置は、前記センサが検知した障害物の位置によって、音の場合には、大きさと周波数の少なくとも一方を変更し、振動の場合には、大きさと周波数の少なくとも一方を変更し、音声の場合には、大きさと内容の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項４記載のエリアセンシング装置付白杖。
【請求項６】
前記センサは、センシング範囲を変更可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエリアセンシング装置付白杖。
【請求項７】
白杖の振動により電力を発生する発電装置を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエリアセンシング装置付白杖。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視覚障害者等の手助けを必要とする被支援者をサポートするためのエリアセンシング装置付き白杖に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、視覚に障害を有する被支援者は、白杖（はくじょう）を使用し、その先端部の触感、打音によって歩行の安全を被支援者の感覚により確保している。
【０００３】
従来のエリアセンシング装置付き白杖の一例として、障害物検知手段が正常に動作する場合、センサ部において進行方向前方に向かって発光ダイオードより赤外光が照射され、赤外光が障害物に当たって反射し、その反射光を半導体位置検知素子により検知し、障害物までの距離の検出を行う。センサ部で障害物までの距離が検知されると、その情報が障害物警告装置に送られ、障害物警告装置が把手部を振動させるというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−１２２１９０号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、白杖の前方の限られた範囲のみをセンシングするため、被支援者は、主に足下である下部のセンシング情報を得ながら歩行することになり、上体や頭部に対する障害物の感知を行うことができない。その結果、被支援者が障害物に接触してしまうという虞がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被支援者と障害物との接触を回避し、被支援者の安全な歩行を確保することができるエリアセンシング装置付き白杖を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
（１）  障害物を検知するセンサと、センサが障害物を検知することで警告を発する障害物警告装置と、センサ及び障害物警告装置に電力を供給する電源と、を備えるエリアセンシング装置付き白杖であって、センサは、線状及び面状の非接触センサの少なくとも一つからなることを特徴とするエリアセンシング装置付き白杖。
（２）  センサは、上方向をセンシングすることを特徴とする（１）に記載のエリアセンシング装置付白杖。
（３）  センサは、白杖の下端部に設けられることを特徴とする（２）に記載のエリアセンシング装置付白杖。
（４）  障害物警告装置は、センサが障害物を検知したことで、音、振動及び音声の少なくとも一つにより警告を発することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のエリアセンシング装置付白杖。
（５）  障害物警告装置は、センサが検知した障害物の位置によって、音の場合には、大きさと周波数の少なくとも一方を変更し、振動の場合には、大きさと周波数の少なくとも一方を変更し、音声の場合には、大きさと内容の少なくとも一方を変更することを特徴とする（４）に記載のエリアセンシング装置付白杖。
（６）  センサは、センシング範囲を変更可能であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のエリアセンシング装置付白杖。
（７）  白杖の振動により電力を発生する発電装置を備えることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のエリアセンシング装置付白杖。
【０００８】
（１）の構成によれば、障害物を検知するセンサと、センサが障害物を検知することで警告を発する障害物警告装置と、センサ及び障害物警告装置に電力を供給する電源と、を備えるエリアセンシング装置付き白杖であって、センサは、線状及び面状の非接触センサの少なくとも一つからなるため、センシングエリアを広範囲に設定できるので、上体や頭部に対する障害物を検知することができる。これにより、被支援者と障害物との接触を回避し、被支援者の安全な歩行を確保することができる。
（２）の構成によれば、センサは、上方向をセンシングするため、例えば、上部が水平方向に突出している看板等の上体や頭部に対する障害物を検知することができる。
（３）の構成によれば、センサは、白杖の下端部に設けられているため、足下から頭頂部までの広範囲をセンシングできるので、上体や頭部に対する障害物をより正確に検知することができる。これにより、被支援者と障害物との接触を回避し、被支援者の安全な歩行を確保することができる。
（４）の構成によれば、障害物警告装置は、センサが障害物を検知したことで、音、振動及び音声の少なくとも一つにより警告を発するため、センサが障害物を検知した際に、障害物の接近を被支援者に知らせることができる。
（５）の構成によれば、障害物警告装置は、センサが検知した障害物の位置によって、音の場合には、大きさと周波数の少なくとも一方を変更し、振動の場合には、大きさと周波数の少なくとも一方を変更し、音声の場合には、大きさと内容の少なくとも一方を変更するため、障害物までの距離を被支援者に知らせることができる。
（６）の構成によれば、センサは、センシング範囲を変更可能であるため、被支援者の体型に応じてセンシング範囲を変更できるので、常に最適なセンシング範囲を確保することができる。
（７）の構成によれば、白杖の振動により電力を発生する発電装置を備えるため、白杖が振動した際のエネルギーを用いて発電し、発電した電気を駆動電力として使用できるので、電源の交換等を行うことなく、長期的に使用することができ、使用途中で電源がなくなることもないので、メンテナンスフリーとすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエリアセンシング装置付き白杖によれば、上体や頭部に対する障害物を確実に検知することができるので、被支援者と障害物との接触を回避し、被支援者の安全な歩行を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係るエリアセンシング装置付き白杖の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るエリアセンシング装置付き白杖の使用状態を説明するための外観斜視図、図２は本発明に係るエリアセンシング装置付き白杖の第１実施形態を説明するための側面図、図３は第１実施形態のエリアセンシング装置付き白杖の一部切欠側面図、図４は第１実施形態のエリアセンシング装置付き白杖の一部切欠正面図、図５は、第１実施形態のエリアセンシング装置付き白杖の裏面図、図６は第１実施形態のエリアセンシング装置付き白杖の構成を示すブロック図である。
【００１１】
（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、本発明の第１実施形態であるエリアセンシング装置付き白杖１０は、杖本体１１と、グリップ１２と、センサ部１３と、を備えている。
【００１２】
杖本体１１は、グラスファイバーやアルミニウム合金等からなる円筒体で、一方の先端部にはヘッド１４が螺着され、他方の基端部にはグリップ１２が取り付けられる。ヘッド１４は、振動を伝達し易い固有振動数を有する部材から成形されており、長期的な使用の後に削れた場合等に簡単に交換を行えるようになっているとともに、杖本体１１が白色に塗装されるのに対して、白色とは異なる色を選ぶことで、自分の白杖の識別に用いることもできる。
【００１３】
グリップ１２は、被支援者が握り易い形状に形成されており、図２に示すように、基端部にスイッチ１５が組み付けられている。また、グリップ１２の内部には、充電式電池（電源）１６、障害物警告装置１７、スピーカ１８、振動発生器１９が内蔵されている（図６参照）。
【００１４】
センサ部１３は、図３及び図４に示すように、杖本体１１の下端部近傍に、杖本体１１の軸方向に直交するように取り付けられるセンサハウジング２０を備える。センサハウジング２０は、略円筒形状に形成されるハウジング本体２１と、ハウジング本体２１の円周方向の開口部を閉塞するセンサカバー２２と、ハウジング本体２１及びセンサカバー２２の軸方向両端部に対して回動自在に取り付けられるキャップ２３，２３と、を有し、ハウジング本体２１の外周面に形成される嵌合部２１ａ，２１ａを杖本体１１に嵌合することで固定される。センサハウジング２０には、キャップ２３，２３の間にネジ結合され、キャップ２３，２３と一体回動するセンサ軸２４が配置される。そして、センサハウジング２０内には、エリアセンサ（センサ）２５及び発電装置２６，２６がそれぞれ配置される。また、センサハウジング２０は杖本体１１に水密に組み付けられるため、雨水等がセンサ部１３内に浸入することはない。
【００１５】
エリアセンサ２５は、センサ素子を線状に並べた線状の非接触センサで、赤外線や遠赤外線を出射する不図示の出光素子と、出光素子が発した出射光が障害物に衝突し反射してきた反射光を受光する同じく不図示の受光素子とを有するセンシング部２７と、センシング部２７が固定されるセンサ基部２８と、を備え、センサ基部２８がセンサ軸２４に一体的に固定される。
【００１６】
そして、エリアセンサ２５は、出光素子が出射光を発してから受光素子が反射光を受光するまでの時間を電気信号（電圧信号、電流信号）に変換し、リード線２９を通じて送信する。なお、エリアセンサ２５には、線状の非接触センサを使用したが、線状の非接触センサを複数列並べた面状の非接触センサを使用してもよい。
【００１７】
また、エリアセンサ２５は、センサ基台２８を多角形に形成して、それぞれの面にセンシング部２７を配置するようにしてもよい。さらに、エリアセンサ２５としては、進行方向前方に向かって超音波を発し、その超音波が障害物に当たったときの反射波から障害物を検知するもの、あるいは進行方向前方にレーザー光を照射し、そのレーザー光が障害物にあたって反射してきた反射光を受光することにより障害物の検知を行うようにしたもの等を適宜に使用することができる。
【００１８】
また、エリアセンサ２５は、センサ軸２４の外周面から径方向に延びる係合片３０と、ハウジング本体２１の内周面に円周方向に沿って形成される係合溝３１との係合によって回転が規制される。係合溝３１は、エリアセンサ２５がセンサカバー２２の範囲外を指向しないように形成される。これにより、エリアセンサ２５がセンサカバー２２の範囲外を指向することはない。なお、係合片３０及び係合溝３１の配置位置、個数は任意である。
【００１９】
発電装置２６，２６は、キャップ２３，２３の内側にそれぞれ固定されており、キャップ２３に一体的に固定される固定子（不図示）と、キャップ２３の円筒部２３ａに対して回動自在に組み付けられ、錘や振り子等を有する回転子（不図示）と、を内蔵する。そして、発電装置２６は、被支援者が歩行中に地面を叩いたり、擦ったりすることで、回転子が回転運動を行い、この回転運動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで充電電流（充電電圧）を発生する。発生した充電電流はリード線３３を通じてグリップ１２内の充電式電池１６に送電される。なお、発電装置２６は、キャップ２３の片方にだけ設けてもよいが、左右のバランスと白杖１０の操作性を考慮すると、キャップ２３，２３の両方に設ける方がより好ましい。また、充電式電池１６は、発電装置２６からだけではなく、アダプター等を介して外部（例えば、家庭用コンセント等）から充電するようにしてもよい。
【００２０】
図５に示すように、キャップ２３，２３のうちの一方のキャップ２３の外周面には、５種類の角度に対応する５個の表示部３４が点字と共に設けられ、他方のキャップ２３の外周面には、表示部３４の位置に応じてキャップ２３を段階的に切換えるための切換機構３５が設けられる。切換機構３５は、キャップ２３側に形成される係止突起３６と、ハウジング本体２１側に形成される５個の係合凹部３７と、から構成される。なお、表示部３４及び切換機構３５の個数には特に限定はない。また、切換機構３５は設けなくてもよい。
【００２１】
図６に示すように、エリアセンシング装置付き白杖１０は、センサ部１３内に、エリアセンサ２５と、発電装置２６と、を収納し、グリップ１２内に、スイッチ１５と、充電式電池１６と、障害物警告装置１７と、スピーカ１８と、振動発生器１９と、を収納している。スイッチ１５は、充電式電池１６と障害物警告装置１７との間に電気的に接続されており、使用時にオン切換えすることで障害物警告装置１７を作動させる。また、充電式電池１６は、リード線３３を介して発電装置２６と電気的に接続されているため、発電装置２６で発生した充電電流（充電電圧）により充電される。さらに、障害物警告装置１７は、リード線２９を介してエリアセンサ２５と電気的に接続されているため、エリアセンサ２５が検知した電気信号を受信し、その電気信号に応じた警告をスピーカ１８及び振動発生器１９により発する。なお、スイッチ１５、充電式電池１６、障害物警告装置１７、スピーカ１８、振動発生器１９、エリアセンサ２５及び発電装置２６は、杖本体１１、グリップ１２及びセンサ部１３のいずれかに配置されていればよい。
【００２２】
障害物警告装置１７から発せられる警告は、音、振動及び音声で行われ、音の場合は、障害物の位置によって、音の大きさ及び間隔（周波数）を変更する。即ち、障害物が比較的遠いときにはスピーカ１８の音量を小さく、且つ音の間隔を長く、そして、障害物が近づくに従ってスピーカ１８の音量を大きく、且つ音の間隔を短くすることによって、障害物の接近を被支援者に知らせる。
【００２３】
また、警告を振動で行う場合は、障害物の位置によって、振動の大きさ及び間隔（周波数）を変更する。即ち、障害物が比較的遠いときには振動発生器１９の振動を小さく、且つ振動の間隔を長く、そして、障害物が近づくに従って振動発生器１９の振動を大きく、且つ振動の間隔を短くすることによって、障害物の接近を被支援者に知らせる。
【００２４】
また、警告を音声で行う場合は、障害物の位置によって、音声の大きさ及び内容を変更する。即ち、障害物が比較的遠いときにはスピーカ１８の音量を小さく、且つ障害物までの距離が遠い旨の音声で警告し、そして、障害物が近づくに従ってスピーカ１８の音量を大きく、且つ障害物までの距離が近い旨の音声で警告することによって、障害物の接近を被支援者に知らせる。このとき、音、振動及び音声は、被支援者の症状や好みに応じて選択的に組み合わせて用いることができるように、グリップ１２に、音、振動及び音声の切換スイッチを設けておくとよい。
【００２５】
このように構成されるエリアセンシング装置付き白杖１０は、キャップ２３を段階的に切換えることによって、被支援者の体格に応じたセンシング方向を向くようにエリアセンサ２５の角度を変更しておき、スイッチ１５をオン切換えして使用される。そして、被支援者が歩行中に、前方及び上方に障害物がない場合は、エリアセンサ２５から障害物警告装置１７に低いレベルの電気信号が送信されるので、一定レベルを越える電気信号を受信しないと作動しない障害物警告装置１７は警告を発しない。このとき、発電装置２６は、振動に基づいて充電電流を発生して充電式電池１６を充電する。
【００２６】
そして、被支援者が歩行中に、前方から上方に障害物（例えば、図１に示す看板８０等）が現れ、その障害物までの距離が遠い場合は、エリアセンサ２５から障害物警告装置１７に送信される電気信号のレベルが上がり、それによって、障害物警告装置１７が電気信号レベルに応じた警告を行う。具体的には、スピーカ１８による音で行う場合は、音量を小さく、且つ音の間隔を長くして行い、振動発生器１９で行う場合は、振動を小さく、且つ振動の間隔を長くして行い、スピーカ１８による音声で行う場合は、小さい音声、且つ障害物までの距離が遠い旨の音声を発して警告を行う。
【００２７】
その後に、その障害物までの距離が小さくなり、障害物に対して接近（例えば、図１に示す状態）してくると、エリアセンサ２５から障害物警告装置１７に送信される電気信号のレベルがさらに上がり、それによって、障害物警告装置１７が電気信号レベルに応じた警告を行う。具体的には、スピーカ１８による音で行う場合は、音量を大きく、且つ音の間隔を短く変更して行い、振動発生器１９で行う場合は、振動を大きく、且つ振動の間隔を短く変更して行い、スピーカ１８による音声で行う場合は、大きい音声、且つ障害物までの距離が近い旨の音声に変更して警告を行う。これにより、被支援者は、足下から頭頂部までの範囲の障害物情報を常時知らされながら歩行することができる。なお、発電装置２６は、振動に基づいて充電電流を発生して充電式電池１６を充電し続ける。
【００２８】
なお、エリアセンシング装置付き白杖１０を身長の高い人が使用する場合は、被支援者の手の位置が高くなることにより杖本体１１の仰角が大きくなるため、キャップ２３を時計回転方向（図３中）に回動させて、エリアセンサ２５のセンシング部２７を最適な指向方向に調節する。また、身長の低い人が使用する場合は、被支援者の手の位置が低くなることにより杖本体１１の仰角が小さくなるため、キャップ２３を反時計回転方向（図３中）に回動させて、エリアセンサ２５のセンシング部２７を最適な指向方向に調節する。
【００２９】
従って、本実施形態のエリアセンシング装置付き白杖１０によれば、エリアセンサ２５は、線状の非接触センサからなるため、センシングエリアを広範囲に設定できるので、上体や頭部に対する障害物を検知することができる。これにより、被支援者と障害物との接触を回避し、被支援者の安全な歩行を確保することができる。
【００３０】
また、本実施形態のエリアセンシング装置付き白杖１０によれば、エリアセンサ２５は、上方向をセンシングするため、例えば、上部が水平方向に突出している看板８０等の上体や頭部に対する障害物を容易に検知することができる。
【００３１】
また、本実施形態のエリアセンシング装置付き白杖１０によれば、エリアセンサ２５は、白杖の下端部に設けられているため、足下から頭頂部までの広範囲をセンシングできるので、上体や頭部に対する障害物をより正確に検知することができる。これにより、被支援者と障害物との接触を回避し、被支援者の安全な歩行を確保することができる。
【００３２】
また、本実施形態のエリアセンシング装置付き白杖１０によれば、障害物警告装置は１７、エリアセンサ２５が障害物を検知したことで、音、振動及び音声により警告を発するため、センサが障害物を検知した際に、障害物の接近を被支援者に知らせることができる。
【００３３】
また、本実施形態のエリアセンシング装置付き白杖１０によれば、障害物警告装置１７は、エリアセンサ２５が検知した障害物の位置によって、音の場合には、大きさと周波数を変更し、振動の場合には、大きさと周波数を変更し、音声の場合には、大きさと内容を変更するため、障害物までの距離を被支援者に知らせることができる。
【００３４】
また、本実施形態のエリアセンシング装置付き白杖１０によれば、エリアセンサ２５は、センシング範囲を変更可能であるため、被支援者の体型に応じてセンシング範囲を変更できるので、常に最適なセンシング範囲を確保することができる。
【００３５】
また、本実施形態のエリアセンシング装置付き白杖１０によれば、白杖１０の振動により電力を発生する発電装置２６を備えるため、白杖１０が振動した際のエネルギーを用いて発電し、発電した電気を駆動電力として使用できるので、電源の交換等を行うことなく、長期的に使用することができ、使用途中で電源がなくなることもないので、メンテナンスフリーとすることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態のエリアセンシング装置付き白杖１０によれば、杖本体１１をグラスファイバーやアルミニウム合金等により形成するため、白杖１０を軽量化することができ、被支援者の疲労を軽くすることができる。また、白杖１０の耐衝撃性を向上することができる。
【００３７】
なお、本実施形態の変形例として、ヘッド１４の先端にキャスタを設けるようにしてもよい。この場合、エリアセンサ２５を地面に対して常時略平行に保つことができるので、エリアセンサ２５の安定したセンシングを確保することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、図７及び図８を参照して、本発明に係るエリアセンシング装置付き白杖の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。
【００３９】
図７及び図８に示すように、本実施形態のエリアセンシング装置付き白杖５０では、キャップ２３，２３がハウジング本体２１及びセンサカバー２２に固定される。また、センサ軸２４と、錘５１と、発電装置５２の回転子５３とが支軸５４に固定され、発電装置５２の固定子５５がセンサハウジング２０に固定される。そして、支軸５４は、キャップ２３，２３の内側にそれぞれ固定される転がり軸受５６，５６によって回動自在に支持されている。
【００４０】
本実施形態のエリアセンシング装置付き白杖５０によれば、エリアセンサ２５が錘５１によって、常に上方向をセンシングすることができるので、エリアセンサ２５の安定したセンシングを確保することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００４１】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、このようなエリアセンシング装置付き白杖にＧＰＳ受信機（発信機）等を内蔵しても良い。そうすれば、そのエリアセンシング装置付き白杖を持った被支援者の現在位置を、その家族が、例えばパソコン等を用いて探索することで、行方不明等の不測の事態を未然に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るエリアセンシング装置付き白杖の使用状態を説明するための外観斜視図である。
【図２】本発明に係るエリアセンシング装置付き白杖の第１実施形態を説明するための側面図である。
【図３】第１実施形態のエリアセンシング装置付き白杖の一部切欠側面図である。
【図４】第１実施形態のエリアセンシング装置付き白杖の一部切欠正面図である。
【図５】第１実施形態のエリアセンシング装置付き白杖の裏面図である。
【図６】第１実施形態のエリアセンシング装置付き白杖の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明に係るエリアセンシング装置付き白杖の第２実施形態を説明するための一部切欠側面図である。
【図８】第２実施形態のエリアセンシング装置付き白杖の一部切欠正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０，５０    エリアセンシング装置付き白杖
１１          杖本体
１２          グリップ
１３          センサ部
１４          ヘッド
１５          スイッチ
１６          充電式電池（電源）
１７          障害物警告装置
１８          スピーカ
１９          振動発生器
２０          センサハウジング
２１          ハウジング本体
２２          センサカバー
２３          キャップ
２４          センサ軸
２５          エリアセンサ（センサ）
２６，５２    発電装置
２７          センシング部
２８          センサ基台
２９，３３    リード線
３０          係合片
３１          係合溝
３４          表示部
３５          切換機構
３６          係止突起
３７          係合凹部
５１          錘
５４          支軸
５６          転がり軸受
【図１】
2007014533.tif 000003
【図２】
2007014533.tif 000004
【図３】
2007014533.tif 000005
【図４】
2007014533.tif 000006
【図５】
2007014533.tif 000007
【図６】
2007014533.tif 000008
【図７】
2007014533.tif 000009
【図８】
2007014533.tif 000010