CN107238003A - 智能头灯 - Google Patents

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金振华
曾维
曾晨光
杨习锋
郭少成
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Abstract

本发明公开了一种智能头灯，包括LED灯组，还包括视线追踪装置和控制面板，视线追踪装置和LED灯组均与控制面板连接，视线追踪装置包括图像传感器模组和近红外光源，近红外光源发射红外光源照射人体的眼球，图像传感器模组采集眼球发射的眼底图像并捕捉到视线焦点的轨迹，通过设置有视线追踪装置和控制面板，视线追踪装置对使用者的视线焦点轨迹进行捕捉，控制面板内的控制程序能够解析视线追踪装置捕捉的视线焦点的轨迹并进行三维坐标建模，控制面板通过视线焦点轨迹控制LED灯组不同亚单元的启闭，以实现对观察目标的自动照明，达到自动照射到手术需要观察的位置，提高做手术的速度和精确度，减少医护的工作量，提高医生操作的舒适度。

Description

智能头灯
技术领域
本发明涉及头灯技术领域，具体涉及一种应用于医疗手术的智能头灯。
背景技术
在做外科手术或某些操作的时候，医生通常需要佩戴头灯以照明操作区域，提高手术操作的准确性。现有的头灯通常只能手动调节LED灯的亮度，来改善照明效果，但进行手术操作的时候，头灯的照射区域不能自动调节，只能通过医生头颈部摆动或扭动来协调，或者让巡回护士根据医生的要求手动调整，这样既增加了巡回护士的额外工作量，又影响医生操作的连续性，进而给病人带来不利的影响；此外，当医生通过改变头颈部的体外来协调头灯照射区域时，也可能处在一个不舒适的体位，降低医生手术操作的速度和精确度；且头颈部长期处于某种强迫体位，也给医生带来职业损害，容易出现颈椎疾病。
专利号为2014107327599的一篇发明专利，公开了一种感应自调光头灯，包括：LED头灯、灯体、光敏电阻、摆锤、电机模块、电池模块、松紧带，所述松紧带由普通布制成，所述光敏电阻、摆锤、电机模块、电池模块安装在灯体内部，所述光敏电阻在灯体侧面露出，所述LED头灯位于灯体正面。
上述的发明专利利用灯体的光敏电阻将根据环境照度改变电阻值，从而改变LED头灯的电流，改变LED头灯的亮度，实现感应自调光的功能，通过光敏电阻对LED灯的亮度进行调节，并不具备依据医生手术操作的需要实时调整LED头灯照射区域的功能。
因此，特别需要一种能够根据视线焦点自动调节LED灯组照射区域的智能头灯，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，设计一种能够根据视线焦点自动调节LED灯组照射区域的智能头灯，来解决现有技术中存在的问题。来解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种智能头灯，包括LED灯组，还包括视线追踪装置和控制面板，所述视线追踪装置和LED灯组均与控制面板连接。
为了进一步实现本发明，所述视线追踪装置包括图像传感器模组和近红外光源，所述近红外光源发射红外光源照射人体的眼球，所述图像传感器模组采集眼球发射的眼底图像并捕捉到视线焦点的轨迹。
为了进一步实现本发明，所述控制面板内置有控制程序，所述控制程序用于对视线追踪装置捕捉到的焦点轨迹进行坐标分析和建模。
为了进一步实现本发明，所述LED灯组灯组的形状呈纵向外凸，横向内凹，所述LED灯组的纵向曲率为双边夹角A，双边夹角A的度数为40度～80度，所述LED灯组的横向曲率为双边夹角B，双边夹角B的度数为95度～145度。
为了进一步实现本发明，所述LED灯组分为若干个亚单元，所述亚单元包括中心亚控制单元组、中间亚控制单元组和外围亚控制单元组，所述中间亚控制单元组环绕设置在中心亚控制单元组的外围，所述外围亚控制单元组环绕设置在中间亚控制单元组的外围。
为了进一步实现本发明，所述中心亚控制单元组由若干个中心亚控制单元组成，所述中间亚控制单元组由若干个中间亚控制单元组成，所述外围亚控制单元组由若干个外围亚控制单元组成，所述中心亚控制单元、中间亚控制单元和外围亚控制单元均由若干个相邻的LED灯组成。
为了进一步实现本发明，组成所述中心亚控制单元的LED灯数量小于组成所述中间亚控制单元的LED灯的数量，组成所述中间亚控制单元的LED灯的数量小于组成所述外围亚控制单元的LED灯的数量。
为了进一步实现本发明，所述LED灯总共有40个，每个所述LED灯的形状均为正六边形，正六边形的边长为0.5～0.8cm，相邻两个所述LED灯边长相连，形成一个宽度为4～6cm，长度为6～12cm的LED灯组区域。
为了进一步实现本发明，所述LED灯总共有145个，每个所述LED灯的形状均为正六边形，正六边形的边长为0.2～0.5cm，相邻两个所述LED灯边长相连，形成一个宽度为4～6cm，长度为6～12cm的LED灯组区域。
为了进一步实现本发明，所述LED灯总共有128个，每个所述LED灯的形状为正方形，正方形的边长为0.4～0.8cm，相邻两个LED灯边长相连，形成一个宽度为4～6cm，长度为6～12cm的LED灯组区域。
有益效果
(1)本发明目的之一是通过设置有视线追踪装置和控制面板，视线追踪装置对使用者的视线焦点轨迹进行捕捉，控制面板内的控制程序能够解析视线追踪装置捕捉的视线焦点的轨迹并进行三维坐标建模，控制面板通过视线焦点轨迹控制LED灯组不同亚单元的启闭，以实现对观察目标的自动照明，达到自动照射到手术需要观察的位置，提高做手术的速度和精确度，减少医护的工作量，提高医生操作的舒适度。
(2)本发明目的之一通过设置有陀螺仪，陀螺仪将检测到医疗人员的头部的倾斜角度发送给控制面板，当陀螺仪测得医疗人员的头部的倾斜角度位于某个特定的角度区间时，即医疗人员的头部位于某个规定的体位时，此时，控制面板内控制软件发送指令信号控制LED灯组关闭，以避免医疗人员某一项低头作业(例如手术)告一段落后，突然作出抬头进行另一项作业(例如：更换器具、进行另一项治疗作业或者进行其它非治疗作业)的时候，其头上的LED灯组所发出的光会直射旁人的眼睛，造成旁人眼睛的不适或受伤。
附图说明
图1为本发明智能头灯的整体结构示意图；
图2为本发明智能头灯的内部结构示意图；
图3为本发明LED灯组的形状曲率示意图；
图4为本发明LED灯组的第一种组合方式；
图5为本发明LED灯组的第二种组合方式；
图6为本发明的LED灯组的第三种组合方式。
附图标记说明：
1、承载件；2、LED灯组；21、中心亚控制单元组；22、中间亚控制单元组；23、外围亚控制单元组；24、LED灯；3、控制面板；4、视线追踪装置；41、图像传感器模组；42、近红外光源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，本具体实施的方向以图1方向为标准。
如图1至图6所示，本发明智能头灯包括承载件1、LED灯组2、控制程序3、视线追踪装置4和陀螺仪5，其中：
承载件1为带有眼镜框的头带，承载件1用于承载头灯并戴在使用者的头上，本实施例并不局限与此，也可以根据使用者的需要将头带替换为头盔、肩带、腕带及腰带等形式，承载件1上还留置有端口，端口用于容置摄像机，用于对手术过程进行实时摄像功能。
LED灯组2设置于承载件1上，LED灯组2整体的形状呈纵向外凸，横向内凹，LED灯组2的纵向曲率为双边夹角A，双边夹角A的度数为40度～80度，LED灯组2的横向曲率为双边夹角B，双边夹角B的度数为95度～145度，这样可以使LED灯组2的整体照射范围能够完全覆盖视线范围。
LED灯组2分为若干亚单元，因为整个头灯是通过程序控制的，将亚单元作为程序控制的最小单元可以降低程序控制的难度，提高程控效率；亚单元包括中心亚控制单元组21、中间亚控制单元组22和外围亚控制单元组23，中间亚控制单元组22环绕设置在中心亚控制单元组21的外围，外围亚控制单元组23环绕设置在中间亚控制单元组的外围，中心亚控制单元组21由若干个中心亚控制单元组成，中间亚控制单元组22由若干个中间亚控制单元组成，外围亚控制单元组23由若干个外围亚控制单元组成，中心亚控制单元、中间亚控制单元和外围亚控制单元均由若干个相邻的LED灯24组成，根据医生的手术的观察范围主要集中在中心部分约30cm直径，30cm之外的部分有时也会需要观察，但属于非主要观测区域，组成中心亚控制单元的LED灯24数量小于组成中间亚控制单元的LED灯24的数量、组成中间亚控制单元的LED灯24的数量小于组成外围亚控制单元的LED灯24的数量，中心亚控制单元包含的单元数少，照射范围小，程序控制精确，中间亚控制单元和外围亚控制单元包含的单元数多，照射范围大，程序控制粗略，符合医生的手术的观察范围，达到精准控制头灯照射的目的；每一亚单元的光斑在离光源50cm处的光斑直径为10cm，相邻两光照亚单元的光斑有适度的重叠，其中LED灯组2至少有三种组合方式，第一种组合方式如图4所示，LED灯24总共有40个，每个LED灯24的形状均为正六边形，正六边形的边长为0.5～0.8cm，相邻两个LED灯24边长相连，形成一个宽度为4～6cm，长度为6～12cm的LED灯组2区域，第二种组合方式如图5所示，LED灯24总共有145个，LED灯24总共有145个，每个LED灯24的形状均为正六边形，正六边形的边长为0.2～0.5cm，相邻两个LED灯24边长相连，形成一个宽度为4～6cm，长度为6～12cm的LED灯组2区域，第三种组合方式如图6所示，LED灯24总共有128个，每个LED灯24的形状为正方形，正方形的边长为0.4～0.8cm，相邻两个LED灯24边长相连，形成一个宽度为4～6cm，长度为6～12cm的LED灯组2区域；以上三种组合方式的LED灯组2的光照范围均覆盖外科医生手术时需要看的范围，外科医生手术时需要需要看的最小范围为一般为直径8cm，中心亚控制单元组21、中间亚控制单元组22和外围亚控制单元组23的中心部分亚控制单元形成的区域直径约为10～12cm，可以保障覆盖医生观察范围但又不会范围过广。
控制面板3用于接收数据、分析数据和发送指令，控制面板3内置有控制程序，控制程序用于对视线追踪装置4捕捉到的焦点轨迹进行坐标分析和建模，控制面板3与LED灯组2信号连接或者电性连接，控制面板3的控制程序可以发送指令控制LED灯组2的启闭，控制面板3与LED灯组2为分开的独立模块，便于LED灯组2和控制面板3的散热、维修和替换。
视线追踪装置4整合在眼镜镜框内部，视线追踪装置4与控制软件3信号连接或电性连接，控制面板3内的控制程序能够解析视线追踪装置4捕捉的视线焦点的轨迹并进行三维坐标建模，进而控制LED灯组2实时启闭光照亚单元主动照明，视线追踪装置4包括图像传感器模组41和近红外光源42，图像传感器模组41和近红外光源42的组数至少设置有一组，图像传感器模组41用于采集人眼图像，近红外光源42发射红外光源照射人体的眼球，眼球产生发射红外眼底图像，图像传感器模组41采集到眼底图像并捕捉到视线焦点的轨迹，并发送到控制面板3，控制面板3根据接收到的视线焦点的轨迹并进行三维坐标建模，控制面板3通过视线焦点轨迹控制LED灯组2不同亚单元的启闭，以实现对观察目标的自动照明。
陀螺仪5与控制面板3信号连接或或者电性连接，陀螺仪5设置与承载件1上，陀螺仪5用于感应承载件1的倾斜角度，陀螺仪5将检测到医疗人员的头部的倾斜角度发送给控制面板3，当陀螺仪5测得医疗人员的头部的倾斜角度位于某个特定的角度区间时，即医疗人员的头部位于某个规定的体位时，此时，控制面板3内控制软件发送指令信号控制LED灯组2关闭，以避免医疗人员某一项低头作业(例如手术)告一段落后，突然作出抬头进行另一项作业(例如：更换器具、进行另一项治疗作业或者进行其它非治疗作业)的时候，其头上的LED灯组2所发出的光会直射旁人的眼睛，造成旁人眼睛的不适或受伤。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种智能头灯，包括LED灯组，其特征在于，还包括视线追踪装置和控制面板，所述视线追踪装置和LED灯组均与控制面板连接。
2.根据权利要求1所述的智能头灯，其特征在于，所述视线追踪装置包括图像传感器模组和近红外光源，所述近红外光源发射红外光源照射人体的眼球，所述图像传感器模组采集眼球发射的眼底图像并捕捉到视线焦点的轨迹。
3.根据权利要求1所述的智能头灯，其特征在于，所述控制面板内置有控制程序，所述控制程序用于对视线追踪装置捕捉到的焦点轨迹进行坐标分析和建模。
4.根据权利要求1所述的智能头灯，其特征在于，所述LED灯组灯组的形状呈纵向外凸，横向内凹，所述LED灯组的纵向曲率为双边夹角A，双边夹角A的度数为40度～80度，所述LED灯组的横向曲率为双边夹角B，双边夹角B的度数为95度～145度。
5.根据权利要求1所述的智能头灯，其特征在于，所述LED灯组分为若干个亚单元，所述亚单元包括中心亚控制单元组、中间亚控制单元组和外围亚控制单元组，所述中间亚控制单元组环绕设置在中心亚控制单元组的外围，所述外围亚控制单元组环绕设置在中间亚控制单元组的外围。
6.根据权利要求5所述的智能头灯，其特征在于，所述中心亚控制单元组由若干个中心亚控制单元组成，所述中间亚控制单元组由若干个中间亚控制单元组成，所述外围亚控制单元组由若干个外围亚控制单元组成，所述中心亚控制单元、中间亚控制单元和外围亚控制单元均由若干个相邻的LED灯组成。
7.根据权利要求6所述的智能头灯，其特征在于，组成所述中心亚控制单元的LED灯数量小于组成所述中间亚控制单元的LED灯的数量，组成所述中间亚控制单元的LED灯的数量小于组成所述外围亚控制单元的LED灯的数量。
8.根据权利要求5所述的智能头灯，其特征在于，所述LED灯总共有40个，每个所述LED灯的形状均为正六边形，正六边形的边长为0.5～0.8cm，相邻两个所述LED灯边长相连，形成一个宽度为4～6cm，长度为6～12cm的LED灯组区域。
9.根据权利要求5所述的智能头灯，其特征在于，所述LED灯总共有145个，每个所述LED灯的形状均为正六边形，正六边形的边长为0.2～0.5cm，相邻两个所述LED灯边长相连，形成一个宽度为4～6cm，长度为6～12cm的LED灯组区域。
10.根据权利要求5所述的智能头灯，其特征在于，所述LED灯总共有128个，每个所述LED灯的形状为正方形，正方形的边长为0.4～0.8cm，相邻两个LED灯边长相连，形成一个宽度为4～6cm，长度为6～12cm的LED灯组区域。
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