Устройство для обнаружения препятствий слепыми

 

Использование: изобретение относится к медицинской технике, а именно к техническим средствам реабилитации инвалидов по зрению. Сущность изобретения: устройство содержит оптический излучатель 1 и фотоприемное устройство 3, разнесенные на расстояние, определяющее базу дальнометрирования. Их оптические оси пересекаются. Перед фотоприемным устройством 3, выполненным двухплощадочным, установлена цилиндрическая линза 2. Ось цилиндрической поверхности линзы 2 перпендикулярна плоскости дальнометрирования. Смежные границы площадок фотоприемного устройства 3 симметрично расположены относительно его оптической оси и также перпендикулярны плоскости дальнометрирования. Блок преобразования сигналов 4 снабжен нормировочно-разностной схемой, входы которой соединены с выходами площадок фотоприемного устройства. 3. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к техническим средствам реабилитации инвалидов по зрению.

При определении уровня техники был выявлен определитель дальности Fornest M. Mims. UseLED-s not Zasens, in rangefinders. -Electronic Design, May, 25,1972, vo120 N11, p.48-50, содержащий оптический излучатель и фотоприемное устройство, выходом через блок преобразования сигналов соединенное со входом электроакустического преобразователя.

Недостатком этого определителя дальности является низкая точность определения расстояния до препятствий, так как не учитывалась зависимость выходного сигнала от освещенности фона.

В устройстве для обнаружения препятствий слепыми (авт. св. N 1289484, 1987 г. А61F 9/08), выбранном в качестве прототипа, этот недостаток частично устранен введением в оптический излучатель делителя напряжения, образованного фоторезистором и входным сопротивлением усилителя мощности.

Указанное устройство для обнаружения препятствий содержит также фотоприемное устройство, выходом через блок преобразования сигналов соединенное со входом электроакустического преобразователя.

Недостаток устройства низкая точность, обусловленная тем, что дальность, т.е. расстояние до препятствий, определяется в конечном счете амплитудой отраженного сигнала, которая зависит от отражающих характеристик объектов.

С целью повышения точности определения расстояния до препятствий за счет исключения влияния коэффициентов отражения объектов на определение дальности в предлагаемом устройстве для обнаружения препятствий слепыми, содержащем оптический излучатель и фотоприемное устройство, выходом через блок преобразования сигналов соединенное со входом электроакустического преобразователя, оптический излучатель и фотоприемное устройство разнесены друг от друга на расстояние, определяющее базу дальнометрирования, их оптические оси пересекаются и расположены в плоскости дальнометрирования, а перед фотоприемным устройством, выполненным двухплощадочным, установлена цилиндрическая линза, ось симметрии которой перпендикулярна плоскости дальнометрирования, при этом смежные границы площадок фотоприемного устройства также перпендикулярны плоскости дальнометрирования и симметрично расположены относительно его оптической оси, а блок преобразования сигналов снабжен нормировочно-разностной схемой, входы которой соответственно соединены с выходами двух площадок фотоприемного устройства.

Устройство для обнаружения препятствий слепыми (фиг. 1) соедржит оптический излучатель 1, цилиндрическую линзу 2, установленную перед двухплощадочным фотоприемным устройством (ФПУ)3, выходом через блок преобразования сигналов 4, соединенным со входом электроакустического преобразователя 5. Оптический излучатель 1, ФПУ 3, а также блок преобразования сигналов 4, снабженный нормировочно-разностной схемой 6, входы которой соединены соответственно с выходами двух площадок ФПУ 3, и электроакустический преобразователь сигналов 5 объединены в едином корпусе 7.

Оптический излучатель 1 и ФПУ 3 разнесены друг от друга на расстояние L, определяющее базу дальнометрирования. Оптические оси оптического излучателя 1 и ФПУ 3 пересекаются в точке С. Соединив середины смежных, параллельных оси симметрии цилиндрической линзы 2 границ фотоплощадок ФПУ 3 с оптическим центром 0 линзы 2 и продолжив эти линии до пересечения с оптическими осями оптического излучателя 1 и ФПУ 3 в точках А и В, получим плоскость дальнометрирования АВО.

При этом центр изображения объекта, находящегося в точке Д, более удаленной от устройства, попадает на одну площадку, а в точке Д₂, менее удаленной, на другую площадку. Изображение преобразуется в оптической системе двумя способами: во-первых, оно расфокусируется в плоскости фотоприема, во-вторых, растягивается в "высоту" из-за цилиндричности входной оптики. Расфокусировка введена для того, чтобы изображение могло бы попадать на обе площадки. На одну площадку, куда проецируется центр объекта, попадает большая часть излучения, а на другую меньшая.

Очевидно, что чем дальше находится объект, тем меньшая часть излучения попадает на смежную площадку.

Таким образом, разность электрических сигналов с фотоплощадок, соответствующая разности их облученности, нормированная по сумме этих сигналов, будет определять угловое положение объектов, а следовательно, и дальность до них. Нормирование по сумме введено для того, чтобы исключить зависимость выходного сигнала от абсолютной величины излучения от лоцируемых препятствий.

Цилиндричность оптики призвана исключить краевые эффекты, связанные с кривизной границ изображений в сферической оптике. В нашем случае границы будут прямолинейными и параллельными смежным границам фотоплощадок. При этом линейность и однозначность характеристик дальность угол обеспечивается значительно лучше. Нормировочно-разностные схемы известны из существующего уровня техники и весьма многообразны. Они могут быть основаны на чисто разностных схемах с делителем, либо на логарифмических усилителях. Основной их функцией является преобразование двух сигналов в сигнал, соответствующий их относительной разности. Нормировочно-разностная схема содержит схему сложения сигналов с обеих фотоплощадок ФПУ, схему вычитания сигналов и схему деления, дающую отношение разность/сумма. Назначением электроакустического преобразователя 6 является преобразование электрического сигнала в акустический. В нашем случае сигнал, соответствующий дальности, может быть преобразован в модулированный одним из известных способов (например, по частоте) в акустический сигнал. (См. И.С.Гоноровский "Радиотехнические цепи и сигналы", М. "Сов. радио", ч.1, гл.4, 1966 г. и ч.П, гл.3, 1967 г.). Подобные преобразователи также хорошо известны из уровня техники (См. например, "Радиолюбительский справочник" под общ. ред. Д.П.Линде, М-Л "Энергия, 1966 г.) Изобретение позволит создать простые и компактные приборы, которые дадут возможность слепым определять дальность до препятствий с высокой точностью. В настоящее время изготовлен макет и проводятся его лабораторные испытания.

Формула изобретения

Устройство для обнаружения препятствий слепыми, содержащее оптический излучатель и фотоприемное устройство, выходом через блок преобразования сигналов соединенное со входом электроакустического преобразователя, отличающееся тем, что оптический излучатель и фотоприемное устройство разнесены друг от друга на фиксированное расстояние, зависящее от диапазона измеряемых дальностей и требуемой точности их измерения, и установлены так, что их оптические оси пересекаются, а перед фотоприемным устройством, выполненным двухплощадочным, установлена цилиндрическая линза, ось цилиндрической поверхности которой перпендикулярна плоскости, содержащей оптические оси оптического излучателя и фотоприемного устройства, при этом смежные границы площадок фотоприемного устройства симметрично расположены относительно его оптической оси и перпендикулярны упомянутой плоскости, а блок преобразования сигналов снабжен нормировочно-разностной схемой, входы которой соединены соответственно с выходами двух площадок фотоприемного устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1