CN109188723A - 一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框及防近视系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框及防近视系统，涉及眼镜领域，镜框包括左镜框和右镜框，左镜框和右镜框之间设有镜框连接部，中控模块，用于在不同的使用模式下根据距离数据判断眼镜框与观看物之间的距离是否过低和/或坐姿是否倾斜；本发明创造性地将飞行时间距离检测装置运用到防近视眼镜中，先对检测区域进行采集，然后采集此区域内的检测点与距离检测装置的距离，即使整个书籍有弧度，也不会影响测量效果。并且，传统的红外测距功能单一，本发明的飞行时间距离检测装置还能够判断眼镜佩戴者的坐姿是否有误，并且可以方便的根据不同的使模式来调节报警距离。因此，本发明具有精确度高、功能更加全面地优点。

Description

一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框及防近视系统

技术领域

本发明涉及眼镜领域，具体涉及一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框及防近视系统。

背景技术

目前，越来越多的中小学生由于长时间用眼，并且用眼的姿势不对，导致眼睛近视。其中这些近视多为假性近视，可以通过提前预防来校正用眼习惯或用眼姿势提醒。例如，当低头读书或写字长时间离书本太近，并且形成这种习惯就很容易造成假性近视。另外一部分学生在已经近视的情况下仍然不注意用眼习惯，从而造成眼睛度数随着学习时间的增加而增加。为此需要一种轻便、高频率的提醒装置来对使用者进行提醒，以减少近视人数或减少近视度数的增加。

现有技术已经出现了多种防止学生近视的眼镜框，但是，眼镜佩戴者(不仅仅是学生)眼睛存在的问题不仅仅是近视，由于长期坐姿、书写习惯的不正确，相当一部分人用眼时左倾或右倾明显，从而引起两个眼睛的视力不等，甚至引起习惯性的头朝一边倾斜导致眼睛成了斜视眼。并且，长时间用眼后眼睛会非常容易产生疲劳，现有的眼镜无法做到及时提醒眼镜佩戴者。因此，现有技术的防近视眼镜并没有全面考虑到眼镜佩戴者用眼时的坏习惯，因此功能较为单一。

发明内容

本发明的目的在于：为解决现有技术的防近视眼镜功能单一，没有考虑到眼镜佩戴者坐姿的问题，本发明提供一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框及防近视系统。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，包括镜架、镜框和鼻托，镜框包括左镜框和右镜框，左镜框和右镜框之间设有镜框连接部，还包括：

距离检测装置，用于探测眼镜框与观看物之间的距离，并将距离数据发送给中控模块，所述距离检测装置为飞行时间距离检测装置。

电源模块，用于为其他模块提供电源。

开关模块，用于直接或间接控制距离检测装置的开关。

中控模块，用于在不同的使用模式下根据距离数据判断眼镜框与观看物之间的距离是否过低和/或坐姿是否倾斜。

存储模块，用于存储距离数据、报警信息。

报警模块，用于根据中控模块的控制信息发出警报。

具体地，中控模块判别眼镜框与观看物之间的距离过低的过程为：

获取检测区域，判断整个检测区域与眼镜框的距离。

判断所述距离是否低于提前设定的阈值，若连续一段时间内均超过，则判定眼镜与观看物之间的距离过低，进而发出信号给报警模块。

中控模块判别眼镜佩戴者的坐姿是否倾斜的过程为：

获取检测区域，判断整个检测区域内左边缘线与距离检测装置的距离和右边缘线与距离检测装置的距离差，如果距离差超过了提前设定的阈值，则判断为坐姿倾斜，进而发送信号给报警模块。

具体地，所述判断整个检测区域与眼镜框的距离平均值的具体方法包括：

面积测算法：整个检测区域的面积越小，检测区域与距离检测装置(3)的距离越小；

检测点距离法：整个检测区域内的部分或全部检测点与眼镜框之间距离的平均值，或者整个区域内的部分线与眼镜框之间距离的平均值。

优选地，所述距离检测装置设置在镜框连接部的外侧，所述外侧为眼镜佩戴者戴上眼镜后远离人脸的一侧。

优选地，所述开关模块设置在连接部上或者镜架上。

所述存储模块中还存储有眼镜的编号信息，此编号信息能够通过无线发送模块给家长或者老师；所述眼镜框还包括无线发送模块，无线发送模块用于将编号信息发送给家长或者老师。

进一步地，所述存储模块中的报警信息和编号信息还可以通过USB读取以便进行后续统计分析。

进一步地，所述报警模块包括两种报警器，距离过低和坐姿倾斜分别对应不同的报警器。

优选地，所述报警模块包括蜂鸣报警器和震动报警器。

进一步地，所述使用模式包括看书模块、写字模式、看手机模式、看电视模式。

另一方面，本发明公开一种基于飞行时间距离检测装置的防近视系统，包括上述眼镜框，还包括：

报警编号接收器，用于接收哪个姿势错误的眼镜佩戴者的使用者编号，并将编号发送给报警编号显示器，采用蓝牙或WIFI接收。

报警编号显示器，用于显示报警编号。

采用上述方案后，本发明的有益效果如下：

飞行时间距离检测装置目前的技术成熟，但主要用在VR成像领域、手机等领域，本发明创造性地将飞行时间距离检测装置运用到防近视眼镜中，相对于现有的红外测距，优势在于：红外测距只能够测量点与点的距离，但是，眼镜佩戴者在看书或者学习的时候，由于书籍的表面具有一定的弧度，并不是与桌面水平的，测量点距离时会产生误差，本发明的飞行时间距离检测装置是先对区域进行采集，然后采集并分析此区域中特殊的点、线距离飞行时间距离检测装置的距离，这些特殊的点、线为区域的边缘线，即使书籍有弧度，由于其边缘线、点始终紧贴桌面，因此也不会影响测量效果。并且，传统的红外测距功能单一，本发明的飞行时间距离检测装置还能够判断眼镜佩戴者的坐姿是否有误。因此，本发明具有精确度高、功能更加全面的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的方法流程图；

图3为本发明的实施例中眼镜正常佩戴时的投影示意图；

图4为本发明的实施例中眼镜倾斜时的投影示意图；

图5为本发明的报警编号接收器和报警编号显示器的示意图；

图中标记：1-镜架，2-镜框，3-距离检测装置，4-电源模块，5-开关模块，6-中控模块，7-存储模块，8-蜂鸣报警器，9-震动报警器，10-无线发送模块，11-报警编号接收器，12-报警编号显示器，13-正常距离检测范围，14-姿势倾斜时距离检测范围。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的基于飞行时间距离检测装置的眼镜框可以仅仅是眼镜框，没有近视的人配戴本发明的镜框，能够有效防止近视；应当理解，本发明还可以是一种眼镜，在镜框中安装上镜片，本发明还可以用于帽子、头环等，这些均在本发明的保护范围之内。

实施例1

本实施例的一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，如图1所示，包括镜架1、镜框2和鼻托，镜架1包括左镜架和右镜架，镜框2包括左镜框和右镜框，左镜框和右镜框之间设有镜框连接部，连接部上还设有鼻托，本发明的眼镜框还包括：距离检测装置3、电源模块4、开关模块5、中控模块6、存储模块7和报警模块。下面，将对这些模块进行具体说明。

距离检测装置3，用于探测眼镜框与观看物之间的距离，并将距离数据发送给中控模块，所述距离检测装置为飞行时间距离检测装置；飞行时间距离检测装置又称TOF(Timeof Flight,TOF)，它包括发送设备和接收设备，此装置的原理是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。飞行时间距离检测装置对探测区域采集的信息为三维信息，与传统的二维图像不同，它可通过距离信息获取物体之间更加丰富的位置关系，即区分前景与后景。

电源模块4，用于为其他模块提供电源，包括距离检测装置3、开关模块5、中控模块6、存储模块7、报警模块等，电源模块4可以采用电池供电、充电线充电或者二者结合的方式。

开关模块5，用于直接或间接控制距离检测装置3的开关，开关模块5设置在连接部上或者镜架1上。直接控制距离检测装置3就是设置直接与距离检测装置3连接的开关，间接控制可以采用开关模块5与电源模块4连接，通过切断电源来控制距离检测装置3，本实施例选择直接控制距离检测装置3的方式，具体的，所述开关设置在连接部。

中控模块6，用于在不同的使用模式下根据距离数据判断眼镜框与观看物之间的距离是否过低和/或坐姿是否倾斜。

存储模块7，用于存储距离数据、报警信息。

报警模块，用于根据中控模块6的控制信息发出警报，报警模块可以采用一种或者多种报警器，针对于探测到的问题，进行发出不同的警报，作为优选，报警模块包括蜂鸣报警器8和震动报警器9，距离过低和坐姿倾斜分别对应不同的报警器。

本发明中的各个模块在眼镜框上的位置设置不受限制，但是，为了方便操作，且为了防止鼻托承受的压力过大，中控模块6、存储模块7和报警模块均设置在镜架1上，具体位于哪一支镜架上，由实际制作中技术人员自行确定。距离检测装置3设置在镜框连接部的外侧，所述外侧为眼镜佩戴者戴上眼镜后远离人脸的一侧。

如图2所示，对本实施例的眼镜框，具体的使用方法为:

S1：眼镜配戴者戴上所述眼镜框；

S2：通过开关模块5直接打开距离检测装置3；

S3：设置使用模式；使用模式包括看书模块、写字模式、看手机模式、看电视模式；

S4：距离检测装置3采集眼镜与观看物之间的距离数据，并将距离数据发送给中控模块，距离检测装置中的视场角能够选择；

S5：中控模块6根据距离数据判别眼镜与观看物之间的距离是否低于阈值，同时判断眼镜佩戴者的坐姿是否倾斜；

S6：如果眼镜与观看物之间的距离过低和/或判断坐姿倾斜，报警模块发出警报。

其中，中控模块6判别眼镜与观看物之间的距离过低的过程为：

S61：获取检测区域，判断整个检测区域与距离检测装置的距离；

S62：判断所述距离平均值是否低于提前设定的阈值，若连续一段时间内均超过，则判定眼镜与观看物之间的距离过低，进而发出信号给报警模块；

中控模块6判别眼镜佩戴者的坐姿是否倾斜的过程为：

获取检测区域，判断整个检测区域内左边和右边的距离差是否超过一定阈值，如果左右两边的距离差超过了提前设定的阈值，则判断为坐姿倾斜，进而发送信号给报警模块。

所述判断整个检测区域与距离检测装置的距离平均值的具体方法包括面积测算法和检测点距离法。具体地，面积测算法：整个检测区域的面积越小，检测区域与距离检测装置的距离越小；检测点距离法：整个检测区域内的部分或全部检测点与眼镜之间距离的平均值，或者整个区域内的部分线与眼镜之间距离的平均值。

本发明中所称距离眼镜的距离实质上是指距离检测装置6的发送设备与检测点/线的距离。应当理解，本发明的各个模块的连接的线路均设置在镜架1、镜框2中。

一般来说，眼镜佩戴者坐姿正确的情况下，眼睛与书本的距离在30厘米-35厘米。飞行时间距离检测装置的视场角可在30度-80度之间进行选择。

以选择30度的视场角为例，如果眼睛与书本的距离为30厘米时，由于人眼与桌子有一定角度，则正常距离检测范围12为如图3所示的对称梯形所占据检测范围。具体而言，梯形中线的宽度为13厘米左右，高为10厘米左右，且越靠近人体，检测出来的距离越小。基于此，本发明可以选择通过测算梯形的面积来判断与眼镜距离的远近，也可以直接测算四个梯形的顶点距离眼镜的距离，还可以直接测算某个待测面积内特殊的特殊的线段的长短，比如，直接测量特性的上底、下底、高、中线等，总之，距离眼镜的距离越近，测得的线段长度、距离数值就越小。

当眼镜佩戴者出现左倾或右倾的倾斜姿势时，姿势倾斜时距离检测范围13就是非对称的四边形，具体地，其中倾斜边的距离较小，而另一边的距离则较大，如图4所示。长期处于这种姿势下很容易引起其中一只眼睛疲劳，从而引起其中一只眼睛的近视度数大于另外一只眼睛的度数。因此，可以通过判断整个检测区域内左边缘线与距离检测装置的距离和右边缘线与距离检测装置的距离差，如果距离差超过了提前设定的阈值，则判断为坐姿倾斜，进而发送信号给报警模块。

具体使用时，距离检测装置3的检测频率可以自行设定，通常可以设置为0.2-5赫兹。接近报警模块的时间也设置为可调，通常可设置为连续超过3-5秒的近距离时就使用蜂鸣或震动报警提示。

实施例2

在实施例1的基础上，为了方便监督者(通常是老师或家长，也可能是其他人)知道哪个眼镜配戴者的眼镜框发生了报警，所述存储模块7中还存储有眼镜的编号信息，此编号信息能够通过无线发送模块10给家长或者老师；

所述眼镜框还包括无线发送模块10，无线发送模块用于将编号信息发送给家长或者老师。

本实施例提供一种基于眼镜框的防止近视系统：包括实施例1或实施例2中的眼镜框，还包括：

报警编号接收器11，用于接收哪个姿势错误的眼镜佩戴者的使用者编号，并将编号发送给报警编号显示装器12，采用蓝牙或WIFI接收；

报警编号显示器12，用于显示报警编号；所述中控模块6能够从存储模块中读取眼镜编号，通过蓝牙或WIFI将报警编号发送给报警编号接收器11。报警编号接收器11和报警编号显示器12如图5所示。

为了方便家长跟踪眼镜配戴者在一定时间范围内的看书距离，以监督使用者养成良好姿势或习惯，对于记录下来的距离信息，可通过电脑客户端或蓝牙读出记录的距离信息，按每周或每月进行距离数据分析。当距离数据趋于良好时给予奖励，否则给予一定的处罚。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，包括镜架(1)、镜框(2)和鼻托，镜框(2)包括左镜框和右镜框，左镜框和右镜框之间设有镜框连接部，其特征在于，还包括：

距离检测装置(3)，用于探测眼镜框与观看物之间的距离，并将距离数据发送给中控模块(6)，所述距离检测装置(3)为飞行时间距离检测装置；

电源模块(4)，用于为其他模块提供电源；

开关模块(5)，用于直接或间接控制距离检测装置(3)的开关；

中控模块(6)，用于在不同的使用模式下根据距离数据判断眼镜框与观看物之间的距离是否过低和/或坐姿是否倾斜；

存储模块(7)，用于存储距离数据、报警信息；

报警模块，用于根据中控模块的控制信息发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，其特征在于，所述中控模块(6)判别眼镜框与观看物之间的距离过低的过程为：

获取检测区域，判断整个检测区域与眼镜框的距离；

判断所述距离是否低于提前设定的阈值，若连续一段时间内均超过，则判定眼镜与观看物之间的距离过低，进而发出信号给报警模块；

中控模块(6)判别眼镜佩戴者的坐姿是否倾斜的过程为：

判断整个检测区域内左边缘线与距离检测装置的距离和右边缘线与距离检测装置的距离差，如果距离差超过了提前设定的阈值，则判断为坐姿倾斜，进而发送信号给报警模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，其特征在于，所述判断整个检测区域与眼镜框的距离平均值的具体方法包括：

面积测算法：整个检测区域的面积越小，检测区域与距离检测装置(3)的距离越小；

检测点距离法：整个检测区域内的部分或全部检测点与眼镜框之间距离的平均值，或者整个区域内的部分线与眼镜框之间距离的平均值。

4.根据权利要求1所述的一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，其特征在于，所述距离检测装置(3)设置在镜框连接部的外侧，所述外侧为眼镜佩戴者戴上眼镜后远离人脸的一侧；所述开关模块(5)设置在连接部上或者镜架(1)上。

5.根据权利要求1所述的一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，其特征在于，所述存储模块(7)中还存储有眼镜的编号信息，此编号信息能够通过无线发送模块(10)给家长或者老师；

所述眼镜框还包括无线发送模块(10)，无线发送模块用于将编号信息发送给家长或者老师。

6.根据权利要求5所述的一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，其特征在于，所述存储模块(7)中的报警信息和编号信息还可以通过USB读取以便进行后续统计分析。

7.根据权利要求1所述的一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，其特征在于，所述报警模块包括两种报警器，距离过低和坐姿倾斜分别对应不同的报警器。

8.根据权利要求7所述的一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，其特征在于，所述报警模块包括蜂鸣报警器(8)和震动报警器(9)。

9.根据权利要求1所述的一种基于飞行时间距离检测装置的眼镜框，其特征在于，所述使用模式包括看书模块、写字模式、看手机模式、看电视模式。

10.一种基于飞行时间距离检测装置的防近视系统，其特征在于，包括如权利要求5或6所述的眼镜框，还包括：

报警编号接收器(11)，用于接收哪个姿势错误的眼镜佩戴者的使用者编号，并将编号发送给报警编号显示器(12)，采用蓝牙或WIFI接收；

报警编号显示器(12)，用于显示报警编号。