ПУТЕВОДИТЕЛЬ ДЛЯ СЛЕПЫХ Российский патент 1996 года по МПК A61F9/08 

Изобретение относится к техническим средствам реабилитации инвалидов по зрению и позволяет им самостоятельно ориентироваться в незнакомой местности.

Известно устройство для обнаружения препятствий слепыми, которое содержит последовательно соединенные генератор импульсов, генератор тока, усилитель мощности, инфракрасный излучатель и последовательно соединенные фотоприемник, усилитель, детектор и электроакустический преобразователь [1]
Недостатком этого устройства является отсутствие средств для возможности опознания обнаруженного предмета и возможности географического ориентирования в незнакомой местности.

Задача изобретения состоит в том, что слепой человек с помощью активной оптики с малым углом зрения многоканального преобразователя сигнала и использования свойств магнитной стрелки может на слух ориентироваться в окружающей среде, определять предметы и дистанцию до них. Это достигается тем, что в путеводитель введены компас, регулятор громкости звука и логарифмический блок, элемент ИЛИ-НЕ, формирователь импульсов и генератор кодов, оптический узел дополнительно содержит оптический монолит, передающий и приемный участки которого выполнены с профилями Френеля и расположены на общей оси, вдоль которой на оптическим монолите расположена фотоприемная часть оптического узла, выполненная в виде линейки фоточувствительных элементов, а блок преобразования сигнала выполнен многоканальным с числом каналов, равным числу фоточувствительных элементов линейки, выход которых является соответствующими входами каналов многоканального блока преобразования сигналов, а выходы всех каналов подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со стробирующим входом генератора звука, входы управления которого подключены к выводам фоточувствительного элемента компаса, а выход соединен с входом регулятора громкости звука, управляющий вход которого подключен к выходу логарифмического блока, а выход к входу преобразователя звука, причем выходы генератора кодов подключены к соответствующим первым входам управления многоканального блока преобразователя сигнала, вторые входы управления которого объединены и подключены к входу формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу генератора импульсов.

Заявленное техническое решение позволяет на слух характеризовать окружающие предметы благодаря следующим отличительным признакам:
1. В устройстве применена оптика с малым углом поля зрения, которая обеспечивает обнаружение малых предметов.

2. Фотоприемник выполнен в виде линейки фоточувствительных элементов и каждый элемент ее настроен на свой поддиапазон расстояний приема отраженного света (0,5 1,0; 1 2, 2 4, 4 8, 8 16, от 16 до бесконечности метров) и каждый фоточувствительный элемент работает со своим преобразователем сигнала, который шифруется своим кодом, по которому распознается дистанция до предмета.

3. Введение компаса позволяет контролировать направление оптической оси путеводителя и измерять угловые координаты предмета. Положение магнитной стрелки затеняет фоточувствительный элемент, который управляет работой звукового генератора, так что любому направлению оптической оси соответствует своя частота звука в звуковом преобразователе.

4. Ввод логарифмического преобразователя с регулятором громкости звука позволяет оценить отражательную способность предмета.

Устройство может быть встроено в оправу очков, головной убор или трость.

На фиг. 1 и 2 приведены соответственно оптическая и электрическая схемы устройства; на фиг. 3 эпюры кодов, шифрующие сигналы выходов усилительных каналов, где буквами указаны места на схеме фиг. 2, где действуют данные коды.

Оптическое устройство фиг. 1 содержит оптический монолит 1, на котором расположены приемный сектор с профилями Френеля 2, передающая линза Френеля 3 и шестиплощадочная линейка 4, расположенная на совмещенной оптической оси 5 перпендикулярно фокальной плоскости 6, и инфракрасный излучатель (лазер) 7, призма 8, соединенная с оптическим монолитом 1, 9, 10 лучи излучателя. Лучи 11, 12, отраженные от обнаруженного предмета, фокусируются на одной из площадок фотолинейки 4.

Далее приводится уточненная электрическая схема на фиг. 2 и ее описание.

Электрической устройство (фиг. 2) состоит из передающей части, где 7 - инфракрасный излучатель, 13 генератор импульсов (G_и), 14 - формирователь управляющих импульсов (F), и шестиканального приемного устройства, где 4 линейка из шести фотоприемников, а каждый канал состоит из предварительного усилителя 15, 16 устройство выборки и хранения (УВХ), компаратора 17, логического элемента 18 (2И-НЕ) и сумматора 19, коммутатора 20, логарифмического блока 21, генератора кодов (G_к) 22, логического элемента (6ИЛИ-НЕ) 23, звукового генератора (G_з) 24, компаса 25, внутри которого размещен фотоприемник 26, регулятор громкости звука 27 и звуковой преобразователь 28.

Работа электрической части заключается в том, что при подаче электропитания на путеводитель заработает генератор импульсов 13, который запустит инфракрасный излучатель 7 и формирователь импульсов 14. Энергия излучателя, пройдя путь через передающую оптику, отразится от препятствия и, пройдя приемную оптику, попадает на одну из площадок фотолинейки 4, например, если расстояние до приемника менее 1 м, то электрический сигнал появится на первой площадке фотоприемника 4. Этот электрический сигнал усилится предварительным усилителем 15 первого канала, очистится от шумов в каскаде УВХ 16, работой которого управляют импульсы, идущие от формирователя 14. С выхода УВХ напряжение сигнала подается на инвертирующий вход компаратора 17, сумматор 19 и коммутатор 20. Сумматор 19 вырабатывает опорное напряжение для шести компараторов, которое подается на их инвентирующие входы. Из всех компараторов откроется только тот, у которого на инвентирующем входе сигнал наибольший и несколько больше, чем сигнал на неинвентирующем входе.

Так как сигнал попал в первый канал, то откроется первый компаратор 17 и на его выходе будет положительный потенциал. Этот потенциал поступает на вход логического элемента 2И-НЕ и на управляющий вход коммутатора, который соединит выход УВХ первого канала с логарифмическим блоком. На второй вход логического элемента 2И-НЕ 18 подается кодовый сигнал с генератора кодов (G_к) 22 (см. фиг. 3, эпюра а) и с выхода 2И-НЕ модулированный сигнал подается на логический элемент 6 ИЛИ-НЕ 23. Выход элементов 6 ИЛИ-НЕ подан на вход стробирования звукового генератора 24, управляемого фотоприемником 26, который находится внутри корпуса компаса 25. Генератор (G_з) заполняет кодовые импульсы звуковыми колебаниями. Частота звуковых колебаний зависит от величины открытой части площадки фотоприемника 26, т. е. от положения стрелки компаса. Эти звуковые посылки подаются на преобразователь звука 28 через регулятор громкости транзистор 27, база которого соединена с выходом логарифмического блока. ЫЫЫ1 ЫЫЫ2

Изобретение относится к техническим средствам реабилитации инвалидов по зрению и позволяет им самостоятельно передвигаться в незнакомой местности. Изобретение обеспечивает возможность слепому человеку самостоятельно ориентироваться в незнакомой местности, получать информацию о дальности обнаруженного предмета и опознать его. Это достигается тем, что в устройстве применена оптика с использованием профиля Френеля и лазерного излучателя. Приемник выполнен в виде шестиплощадочной линейки, которая совмещена по длине с оптической осью. В устройство введен магнитный компас, шкала которого индицируется звуковыми колебаниями. Сигнал от каждой фотоплощадки кодируется своим кодом и заполняется звуковой частотой, определяемой положением магнитной стрелки. Логарифмический блок регулирует громкость звуковых кодов в зависимости от отражательной способности предметов препятствия. Устройство может комплектоваться звуковым шагомером. 3 ил.

Путеводитель для слепых, содержащий оптический узел, состоящий из передающей части, выполненной на инфракрасном излучателе, и фотоприемной части, генератор импульсов, выход которого соединен с входом инфракрасного излучателя, блок преобразования сигнала, генератор звука и преобразователь звука, отличающийся тем, что в него введены компас, регулятор громкости звука, логарифмический блок, элементы ИЛИ-НЕ, форформирователь импульсов и генератор кодов, оптический узел дополнительно содержит оптический монолит, передающий и приемный участки которого выполнены с профилями Френеля и расположены на общей оси, вдоль которой на оптическом монолите расположена фотоприемная часть оптического узла, выполненная в виде линейки фоточувствительных элементов, а блок преобразования сигнала выполнен многоканальным с числом каналов, равным числу фоточувствительных элементов линейки, выходы которых являются соответствующими входами каналов многоканального блока преобразования сигнала, а выходы всех каналов подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со стробирующим входом генератора звука, входы управления которого подключены к выводам фоточувствительного элемента компаса, а выход соединен с входом регулятора громкости звука, управляющий вход которого подключен к выходу логарифмического блока, а выход к входу преобразователя звука, причем выходы генератора кодов подключены к соответствующим первым входам управления многоканального блока преобразования сигнала, вторые входы управления которого объединены и подключены к выходу формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу генератора импульсов.