CN101626728B - 光学人体身高测量仪 - Google Patents

Abstract

光学人体身高测量仪，包括：镜头(100)，可在平行于被测者(104)高度的方向上移动，并对被测者(104)进行成像；感光传感器(102)，对所成的像进行感测；驱动装置，用于驱动所述镜头(100)与感光传感器(102)在平行于被测者(104)高度的方向上来回移动；其中当所述感光传感器(102)越过被测者(104)头顶时，所述感光传感器(102)的输出发生跳变，从而根据此时镜头(100)所处的位置确定被测者(104)的高度。

Description

光学人体身高测量仪

技术领域

本发明涉及一种人体身高测量装置，特别是涉及一种利用光学方式测量人体身高的装置。

背景技术

用于测量身高的方法或者装置很多，最简单就是使用尺子直接度量。当然随着科技技术的发展，现在的身高仪形式各样，逐渐向数字化发展，使得测量更加快捷、方便、准确。例如，超声波身高仪，利用超声波通过被测物体的反射回波接收后的时差来测量身高。因此，这种超声波身高仪需要将超声波发射器或者反射超声波的物体置于头顶才能实现测量，也就是这些身高仪必须采用接触的方式才能测量身高信息，相应的也会带来一定的不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学人体身高测量仪，只要人站在一定的范围内，该仪器就能迅速、准确的测量人体身高。为实现这一目的，所采取的技术方案如下。

按照本发明实施例的第一方面，提供一种光学人体身高测量仪，包括：镜头，可在平行于被测者高度的方向上移动，并对被测者进行成像；感光传感器，设置在所述镜头的像侧，并对所成的像进行感测；以及驱动装置，用于驱动所述镜头在平行于被测者高度的方向上来回移动。其中当所述镜头越过被测者头顶所处的高度时，所述感光传感器的输出发生跳变，从而根据此时镜头所处的高度确定被测者的高度。其中当所述镜头越过被测者头顶所处的高度或所述辅助光源所处的高度时，所述感光传感器开始检测到或者检测不到被测者或辅助光源的像，从而输出发生跳变。

优选的是，所述镜头根据被测者发出的红外线进行成像，所述感光传感器用于感测被测者的红外线影像。

可选的是，所述光学人体身高测量仪还包括辅助光源，用于放置在被测者的头顶；其中所述镜头对所述辅助光源进行成像，当所述镜头越过辅助光源所处的高度时，所述感光传感器的输出发生跳变，从而根据此时镜头所处的高度以及辅助光源距离被测者头顶的高度来确定被测者的高度。

优选的是，所述辅助光源发射预定波长的光线，所述感光传感器相应地感测所述辅助光源发射的预定波长的光线。

再优选的是，所述辅助光源进一步包括触动开关，当所述辅助光源被放置到被测者头顶时，所述触动开关闭合，从而启动所述辅助光源。

进一步优选的是，所述光学人体身高测量仪还包括滤光片，被设置在被测者与感光传感器之间的光路中，并且只允许被测者发出的红外线或者辅助光源发射的预定波长的光线通过。

进一步优选的是，所述镜头包括至少一个凸透镜，或者所述镜头为小孔或狭缝。

进一步优选的是，所述感光传感器被设置在所述镜头的像平面与光轴交会处。

进一步优选的是，所述光学人体身高测量仪还包括处理单元，用于计算被测者高度。

还可选的是，所述光学人体身高测量仪包括显示单元，用于显示测量结果。

按照本发明实施例的第二方面，还是提供一种光学人体身高测量仪，包括：至少两个镜头，在平行于被测者高度的方向上间隔布置；以及感光传感器，被设置在每个镜头的像侧；其中所述至少两个镜头用于对被测者的头顶进行成像，根据所述感光传感器感测到的被测者头顶的像离光轴的距离以及镜头的高度，来确定被测者的高度。

优选的是，所述镜头根据被测者发出的红外线进行成像，所述感光传感器用于感测被测者的红外线影像。

可选的是，所述光学人体身高测量仪包括辅助光源，用于放置在被测者的头顶；其中所述至少两个镜头用于对辅助光源进行成像，根据所述感光传感器感测到的辅助光源的像离光轴的距离、镜头的高度、以及辅助光源距离被测者头顶的高度，来确定被测者的高度。

优选的是，所述辅助光源发射预定波长的光线，所述感光传感器相应地感测所述辅助光源发射的预定波长的光线。

再优选的是，所述辅助光源进一步包括触动开关，当将所述辅助光源被放置到被测者头顶时，所述触动开关闭合，从而启动所述辅助光源。

再可选的是，所述光学人体身高测量仪还包括驱动装置，用于驱动所述镜头在平行于被测者高度的方向上来回移动。

还优选的是，所述光学人体身高测量仪包括滤光片，被设置在被测者与感光传感器之间的光路中，并且只允许被测者发出的红外线或者辅助光源发射的预定波长的光线通过。

进一步优选的是，所述镜头包括至少一个凸透镜，或者所述镜头为小孔或狭缝。

进一步优选的是，所述感光传感器被设置在所述镜头的像平面上。

进一步优选的是，所述至少两个镜头被设置在平行于被测者高度方向的同一条直线上，并且镜头的光轴彼此平行。

进一步优选的是，所述感光传感器由单列感光单元或者感光单元阵列构成。

进一步优选的是，所述光学人体身高测量仪还包括处理单元，用于计算被测者高度。

还可选的是，所述光学人体身高测量仪包括显示单元，用于显示测量结果。

本发明的有益效果是：被测者只要处于测量仪的测量范围内，根据被测者发出的红外线(或者辅助光源发出的预定波长的光线)，对被测者或者被测者的头顶(或者辅助光源)所成的像进行感测，从而实现对被测者身高的测量。测量迅速、准确，更加方便快捷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，其中：

图1是按照本发明实施例的光学人体身高测量仪示意图，其中镜头的光轴与被测者的头顶处于同一高度；

图2是按照本发明实施例的光学人体身高测量仪示意图，其中镜头的光轴高于被测者的头顶；

图3是按照本发明实施例的光学人体身高测量仪示意图，其中镜头的光轴低于被测者的头顶；

图4是按照本发明实施例的、采用辅助光源的光学人体身高测量仪示意图；

图5是按照本发明实施例的辅助光源的结构示意图；

图6是镜头光轴高于辅助光源所处高度时，辅助光源的成像位置示意图；

图7是镜头光轴低于辅助光源所处高度时，辅助光源的成像位置示意图；

图8是镜头光轴与辅助光源高度相同时，辅助光源的成像位置示意图；

图9是滤光片与感光传感器的相对位置示意图；

图10是按照本发明另一实施例的光学人体身高测量仪示意图；

图11是按照本发明另一实施例的光学人体身高测量仪计算被测者身高的示意图；

图12是按照本发明另一实施例的、采用辅助光源的光学人体身高测量仪示意图；

图13是由单列感光元件构成的感光传感器的示意图；

图14是由感光元件阵列构成的感光传感器的示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，按照本实施例的光学人体身高测量仪，包括镜头100和感光传感器102。其中镜头100可以是(但不限于)一个凸透镜，或者镜头100为小孔或水平放置的狭缝，其在驱动装置(图中未示出)的带动下可在平行于被测者104高度的方向上移动，并对被测者104进行成像。其中感光传感器102可被设置在所述镜头100的像侧，在本实施例中被设置在镜头100的像平面与光轴交会处，以对所成的像进行感测。

如图2所示，镜头100自下而上移动，当镜头100的光轴高于被测者104头顶所处的高度时，感光传感器102感测不到被测者104的像；如图3所示，镜头100自上而下移动，当镜头100的光轴低于被测者104头顶所处的高度时，感光传感器102能够感测到被测者104的像。也就是说，当镜头100越过被测者头顶所处的高度时，所述感光传感器102的感光状态发生变化，从而其输出发生跳变。此时，可以将镜头100所处的高度确定为被测者的高度。

在本实施例中，所述镜头100根据被测者104发出的红外线进行成像，所述感光传感器102感测被测者的红外线影像。在初始位置，感光传感器102的高度低于被测者104的身高。被测者104所发出的红外线经过镜头100成像于感光传感器102上，感光传感器102将信号传送到处理单元。在处理单元的控制下，驱动装置驱动镜头100与感光传感器102同步向上运动，而被测者104的像相对于镜头100的光轴也随之变化。直到感光传感器102与被测者104的头顶处于同一高度时，被测者104的红外线成像范围开始超出感光传感器102，感光传感器2接收不到被测者104发出的红外线，处理单元根据感光传感器102感光状态的变化，控制驱动装置使镜头100停止向上运动，同时根据感光传感器102感光状态变化时镜头100的位置计算出被测者104高度。相反，如果初始位置，感光传感器102的高度高于被测者104的身高，被测者104所发出的红外线经过镜头100无法成像于感光传感器102上。在此情况下，驱动装置则驱动镜头100与感光传感器102同步向下运动，直到感光传感器102与被测者104身高处于同一高度时，被测者104的红外线开始能够被感光传感器102接收。此时，处理单元控制驱动装置使镜头100停止向下运动，同时根据感光传感器102感光状态变化时镜头100的位置计算出被测者104高度。

由于感光传感器102在垂直方向的尺寸会直接影响到整个仪器的精度，因此应该尽量选取较小的尺寸，一般是在0.1mm左右。当然，驱动装置的精度也对测量精度有着较大的影响，一般可以采用步进电机驱动或者采用其他机构对驱动装置的行程进行测量以获得精确的身高数值。

按照本实施例的测量仪无需任何测量器械与被测者接触，只要被测者站在一定的范围内，该仪器就能迅速、准确的获取被测者的身高，更加方便快捷。

另外，按照本实施例的人体身高测量仪，还可选地包括辅助光源106。在测量时，可将辅助光源106放置在被测者104的头顶，镜头100对所述辅助光源106进行成像，如图4所示。辅助光源106发射预定波长的光线，所述感光传感器102相应地感测所述辅助光源发射的预定波长的光线。如图5所示，辅助光源106可包括触动开关108，当所述辅助光源106被放置到被测者104的头顶时，所述触动开关108闭合，从而所述辅助光源106启动。

如图6所示，镜头100自下而上移动，当镜头100的光轴高于辅助光源106所处的高度时，辅助光源106的像在镜头100的光轴的上方，感光传感器102感测不到辅助光源106的像；如图7所示，镜头100自上而下移动，当镜头100的光轴低于辅助光源106所处的高度时，辅助光源106的像在镜头100的光轴的下方，感光传感器102也感测不到辅助光源106的像；如图8所示，当镜头100的光轴与辅助光源106的高度相同时，辅助光源106的像正好在镜头100的光轴光轴上，感光传感器102能够感测到辅助光源106的像。也就是说，当镜头100越过辅助光源106所处的高度时，所述感光传感器102的感光状态发生变化，从而其输出发生跳变。此时，镜头100所处的高度L3减去辅助光源106的高度L4就是被测者的高度。

为了减少干扰，还可以在被测者104或辅助光源106与感光传感器102之间的光路中设置滤光片110，以只允许被测者104发出的红外线或辅助光源106发出的预定波长的光线通过。在本实施例中，滤光片110优选地设置在感光传感器102前方，如图9所示。

按照本实施例的人体身高测量仪还可包括显示单元，其与处理单元相连接，用于显示测量结果。

实施例2：如图10所示，按照本实施例的光学人体身高测量仪，包括至少两个镜头以及设置在每个镜头像侧的感光传感器。当测量身高的范围比较大时，可以在平行于被测者高度的方向(即竖直方向)上，间隔布置多个镜头，例如3个、4个、5个等等，以保证精度。下面以两个镜头为例对按照本实施例的人体身高测量仪进行说明。

如图10所示，在平行于被测者高度的方向(也就是竖直方向)上间隔布置了两个镜头，即第一镜头200和第二镜头202，在每个镜头的像侧分别布置有感光传感器206和208。其中第一镜头200和第二镜头202可以由透镜构成，也可以为小孔或者水平放置的狭缝。在本实施例中，感光传感器206和208优选地分别位于第一镜头200和第二镜头202的像平面上，如图11所示。被测者204的头顶部处在第一镜头200和第二镜头202之间，第一镜头200和第二镜头202分别根据被测者头顶发出的红外线对被测者头顶进行成像，感光传感器206和208分别感测被测者头顶的像离光轴的距离，据此计算出被测者204的身高。

如图10和11所示，第一镜头200和第二镜头202之间的距离为L0，被测者头顶距第一镜头200和第二镜头202的距离分别为L1和L2，第一镜头200的高度为L3；被测者头顶通过第一镜头200和第二镜头202所成的像离光轴的距离分别为M1和M2。

如图11所示，第一镜头200和第二镜头202位于同一垂线上且其光轴平行，因此，

BC＝B’C’，CD＝C’D’；          (1)

由于直角三角形△ABC相似于直角三角形△EDC，可得到：

AB/DE＝BC/DC，即L1/M1＝BC/DC；    (2)

同理，由直角三角形△A’B’C’相似于直角三角形△E’D’C’可得到：

L2/M2＝B’C’/D’C’；            (3)

结合(1)式、(2)式和(3)式，可得到：

L1/L2＝M1/M2；

又由于L1+L2＝L0，故L1/L0＝M1/(M1+M2)，即：

L1＝(M1/(M1+M2))*L0

因此，被测者身高H为：

H＝L3+L1＝L3+(M1/(M1+M2))*L0。

根据上式可以看出，由于L0和L3都是预先确定的，根据感光传感器所感测的被测者头顶的像高M1和M2就可以计算出被测者的身高。

另外，在本实施例中，还可以使用辅助光源进行测量。辅助光源的结构与实施例1中的相同，包括触动开关，如图5所示。在测量时，可将辅助光源210放置在被测者的头顶，辅助光源210发射预定波长的光线，第一镜头200和第二镜头202对所述辅助光源210进行成像，感光传感器206和208对相应波长的像进行感测。如图12所示，第一镜头200和第二镜头202之间的距离为L0，辅助光源210距第一镜头200和第二镜头202的距离分别为L1和L2，第一镜头200的高度为L3，辅助光源210的高度为L4；辅助光源210通过第一镜头200和第二镜头202所成的像离光轴的距离分别为M1和M2。同理可以得到被测者的身高H为：

H＝L3+L1-L4＝L3-L4+(M1/(M1+M2))*L0

在本实施例中，感光传感器206和208可以由单列感光单元212构成，或者由感光单元212的阵列构成，如图13和14所示。

为了减少干扰，还可以在被测者204或辅助光源210与感光传感器206和208之间的光路中设置滤光片，以只允许被测者204头顶发出的红外线或辅助光源210发出的预定波长的光线通过。在本实施例中，滤光片优选地设置在感光传感器206和208的前方。

按照本实施例的人体身高测量仪还可包括显示单元，其与处理单元相连接，用于显示测量结果。

按照本实施例的人体身高测量仪还可包括驱动装置，以驱动第一镜头200和第二镜头202，使被测者头顶部或者辅助光源处于第一镜头200和第二镜头202之间。这种情况下，第一镜头200的高度L3可以采用与实施例1相同的方式确定，而被测者身高的计算方式与上述相同。

以上通过具体的实施例对本发明做了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例，还可以对本发明做许多修改与变换。另外，本申请说明书和权利要求书中所使用的一些术语，例如“第一”、“第二”等，只是为了便于描述，并不是对本发明的限制。

Claims (23)

1.一种光学人体身高测量仪，包括：

镜头，可在平行于被测者高度的方向上移动，并对被测者进行成像；

感光传感器，设置在所述镜头的像侧，并对所成的像进行感测；

驱动装置，用于驱动所述镜头在平行于被测者高度的方向上来回移动；以及

辅助光源，用于放置在被测者的头顶；

其中所述镜头对所述辅助光源进行成像，当所述镜头越过辅助光源所处的高度时，所述感光传感器的输出发生跳变，从而根据此时镜头所处的高度以及辅助光源距离被测者头顶的高度来确定被测者的高度。

2.根据权利要求1所述的光学人体身高测量仪，其中：

所述镜头根据被测者发出的红外线进行成像，所述感光传感器用于感测被测者的红外线影像。

3.根据权利要求1所述的光学人体身高测量仪，其中：

所述辅助光源发射预定波长的光线，所述感光传感器相应地感测所述辅助光源发射的预定波长的光线。

4.根据权利要求1所述的光学人体身高测量仪，其中所述辅助光源进一步包括：

触动开关，当所述辅助光源被放置到被测者头顶时，所述触动开关闭合，从而启动所述辅助光源。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的光学人体身高测量仪，还包括：

滤光片，被设置在被测者与感光传感器之间的光路中，并且只允许被测者发出的红外线或者辅助光源发射的预定波长的光线通过。

6.根据权利要求1至4中任何一项所述的光学人体身高测量仪，其中所述镜头包括：至少一个凸透镜。

7.根据权利要求1至4中任何一项所述的光学人体身高测量仪，其中所述镜头为小孔或者狭缝。

8.根据权利要求1至4中任何一项所述的光学人体身高测量仪，其中所述感光传感器被设置在所述镜头的像平面与光轴交会处。

9.根据权利要求1至4中任何一项所述的光学人体身高测量仪，其中：

当所述镜头越过所述辅助光源所处的高度时，所述感光传感器开始检测到或者检测不到辅助光源的像，从而输出发生跳变。

10.根据权利要求1至4中任何一项所述的光学人体身高测量仪，还包括：

处理单元，用于计算被测者高度；以及

显示单元，用于显示测量结果。

11.一种光学人体身高测量仪，包括：

至少两个镜头，在平行于被测者高度的方向上间隔布置；

感光传感器，被设置在每个镜头的像侧；以及

辅助光源，用于放置在被测者的头顶；

其中所述至少两个镜头用于对辅助光源进行成像，根据所述感光传感器感测到的辅助光源的像离光轴的距离、镜头的高度、以及辅助光源距离被测者头顶的高度，来确定被测者的高度。

12.根据权利要求11所述的光学人体身高测量仪，其中：

所述镜头根据被测者发出的红外线进行成像，所述感光传感器用于感测被测者的红外线影像。

13.根据权利要求11所述的光学人体身高测量仪，其中：

所述辅助光源发射预定波长的光线，所述感光传感器相应地感测所述辅助光源发射的预定波长的光线。

14.根据权利要求11所述的光学人体身高测量仪，其中所述辅助光源进一步包括：

触动开关，当将所述辅助光源被放置到被测者头顶时，所述触动开关闭合，从而启动所述辅助光源。

15.根据权利要求11至14中任何一项所述的光学人体身高测量仪，还包括：

驱动装置，用于驱动所述镜头在平行于被测者高度的方向上来回移动。

16.根据权利要求11至14中任何一项所述的光学人体身高测量仪，还包括：

滤光片，被设置在被测者与感光传感器之间的光路中，并且只允许被测者发出的红外线或者辅助光源发射的预定波长的光线通过。

17.根据权利要求11至14中任何一项所述的光学人体身高测量仪，其中所述镜头包括：至少一个凸透镜。

18.根据权利要求11至14中任何一项所述的光学人体身高测量仪，其中所述镜头为小孔或者狭缝。

19.根据权利要求11至14中任何一项所述的光学人体身高测量仪，其中：所述感光传感器被设置在所述镜头的像平面上。

20.根据权利要求11至14中任何一项所述的光学人体身高测量仪，其中所述至少两个镜头被设置在平行于被测者高度方向的同一条直线上，并且镜头的光轴彼此平行。

21.根据权利要求11至14中任何一项所述的光学人体身高测量仪，其中所述感光传感器由感光单元阵列构成。

22.根据权利要求21所述的光学人体身高测量仪，其中所述感光单元阵列为单列感光单元。

23.根据权利要求11至14中任何一项所述的光学人体身高测量仪，还包括：

处理单元，用于计算被测者高度；以及

显示单元，用于显示测量结果。

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