CN111696325A - 一种基于红外测距的视力矫正辅助装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于红外测距的视力矫正辅助装置及方法，该装置包括架体、多个微型红外测距仪、微处理器、蓝牙设备、警报器以及供电电源。该装置通过多个微型红外测距仪可以实时检测使用者眼前目标物的距离信息，通过蓝牙设备与外部的具有计算分析能力的终端设备交互，可以利用外部的终端设备实现数据的分析处理，处理结果通过蓝牙设备回传给微处理器，微处理器根据回传数据结果可以控制警报器启动提醒使用者注意调整用眼姿态，该方法通过使用者眼前目标物距离以及在同一空间位置所处时间两个条件作为预警条件进行提示，可以更加准确的提示使用者保持正确用眼习惯，更加人性化。

Description

一种基于红外测距的视力矫正辅助装置及方法

技术领域

本发明涉及视力矫正辅助设备技术领域，更具体的说是涉及一种基于红外测距的视力矫正辅助装置及方法。

背景技术

目前，随着人们对电子产品的依赖程度越来越深，同时由于用眼不当以及用眼习惯不良等问题，近视人群越来越多，很多人通过佩戴框架眼镜来矫正视力，但是普通的近视眼镜只能改善近视人群屈光不正的问题，不能调整近视或假性近视患者的用眼习惯，对于中小学学生来说，他们的自律性、用眼卫生安全知识不足，并且在校长时间伏案学习，眼睛距离书本过近，且经常出现与书本或其他注视物保持一定距离时间过长的现象，就算戴上一般眼镜，由于用眼习惯不当，往往其近视度数还会加深，普通眼镜发挥的作用不明显。

因此，如何提供一种可以对不当的用眼习惯进行实时提醒的视力矫正辅助装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，该装置可以与外部的终端设备连接，通过与外置的终端设备配合可以在眼睛距离目标物体过近或者与目标物维持一定距离时间过长时及时进行提醒，解决了现有的视力矫正手段不能调整近视或假性近视患者的用眼习惯，从而易因用眼习惯不当造成近视程度加深的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，该装置包括：架体、多个微型红外测距仪、微处理器、蓝牙设备、警报器以及供电电源；

所述多个微型红外测距仪固定安装于所述架体的前端边缘，所述微处理器、蓝牙设备、警报器以及供电电源分别封装于所述架体的一侧内部，所述多个微型红外测距仪、所述蓝牙设备以及所述警报器分别与所述微处理器电连接，所述供电电源分别与所述微处理器、蓝牙设备、警报器以及多个微型红外测距仪电连接。

本发明中微型红外测距仪主要用于实时采集测距仪到目标物间的距离数据，数据通过微处理器进行预处理后通过蓝牙设备发送至与其通信的外置终端设备，通过外置终端设备对数据进行分析后，数据通过蓝牙设备再次回传给微处理器，微处理器根据回传的数据结果控制警报器启动以提示使用者注意调整用眼姿态。

进一步地，所述架体包括安装框和两个连接腿，两个所述连接腿对称的安装于所述安装框的两端部，所述多个微型红外测距仪分别安装于所述安装框的前端边缘，其中一个所述连接腿的中部具有中空的内腔，所述微处理器、蓝牙设备以及供电电源分别封装于所述内腔中，所述警报器安装于所述连接腿的末端。架体实质上相当于眼镜框(即安装框)和镜腿(连接腿)，将微型红外测距仪安装在眼镜框的前端适当位置，并将其他电路器件安装在一个镜腿内，为了保证使用者能够准确的接收到提示信息，警报器安装在镜腿的末端，这样可以靠近使用者的耳部。

进一步地，所述安装框包括两个方形框架和一根连接杆，两个所述方形框架通过所述连接杆固定连接，两个所述连接腿分别安装于两个所述方形框架的外侧端部，所述多个微型红外测距仪分别安装于两个所述方形框架的前端边缘。

进一步地，所述微型红外线测距仪设有12个，12个所述微型红外线测距仪分别设于每个所述方形框架前端外侧的两个顶角以及前端四条边的中点位置。

进一步地，以设于每个所述方形框架前端外侧的两个顶角的四个所述微型红外测距仪所组成的平面为冠状面，以垂直于冠状面的平面为矢状面，设于每个所述方形框架前端外侧的两个顶角的四个所述微型红外测距仪发射的红外线与冠状面之间的夹角为80°-90°，且与矢状面的夹角为10°-20°。

此外，左右两侧中点的测距仪发射的红外线与矢状轴所成夹角要比外侧四角测距仪的小，同时，分布在上下边框中点的微型红外测距仪发射的红外线与矢状轴所成夹角要比外侧四角测距仪的小。通过合理设置微型红外测距仪发射红外线的角度，可以保证外侧四角的四束红外线能够与方形框围合成三棱锥型检测空间，并通过其余八个微型红外测距仪将围合成的检测空间分割为八部分，便于对目标物进行空间定位。

进一步地，其中一个所述连接腿上还设有控制开关，所述控制开关与所述微处理器电连接。控制开关主要用于控制电路器件开断，从而在不使用时，通过控制开关切断电源，在使用前接通电源，以更持久供电。

进一步地，另一个所述连接腿内部设有金属条，两个所述连接腿的重量相等。为了保证使用者佩戴该装置的舒适性，在未安装电路器件的连接腿内设置金属条，从而使两个连接腿的重量一致，不会出现一侧重一侧轻影响使用效果和佩戴舒适性的问题。

进一步地，所述供电电源为可充电电池，所述连接腿上靠近所述供电电源的位置还设有充电接口，所述充电接口与所述可充电电池电连接。通过充电接口可以便捷的为电池充电，保证装置正常使用。

另一方面，本发明还提供了一种基于红外测距的视力矫正辅助方法，该方法包括：

实时采集目标物的多组距离数据；

预先将检测区域划分为多个空间，根据得到的多组距离数据定位物体所在的空间位置，并获取目标物在当前空间位置的时间信息；

将获取的距离数据与预设的距离阈值进行比对，并将获取的时间信息与预设的时间阈值进行比对；

当距离数据满足预设距离阈值，且时间信息超出时间阈值时，发出预警提示，提醒使用者保持正确用眼姿势。

进一步地，所述距离阈值为5cm-20cm，所述时间阈值为30s。当处在同一或相邻空间的目标物与除四角外的八个任一微型红外测距仪在矢状轴上的距离在5cm-20cm并且在同一或相邻空间所处的时间在30s以上时，达到预警条件，此时会提醒佩戴者注意用眼姿态。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于红外测距的视力矫正辅助装置及方法，该装置通过多个微型红外测距仪可以实时检测使用者眼前目标物的距离信息，通过蓝牙设备与外部的具有计算分析能力的终端设备交互，可以利用外部的终端设备实现数据的分析处理，处理结果通过蓝牙设备回传给微处理器，微处理器根据回传数据结果可以控制警报器启动提醒使用者注意调整用眼姿态，该方法通过使用者眼前目标物距离以及在同一空间位置所处时间两个条件作为预警条件进行提示，可以更加准确的提示使用者保持正确用眼习惯，更加人性化。

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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种基于红外测距的视力矫正辅助装置的整体结构示意图；

图2附图为本发明实施例中基于红外测距的视力矫正辅助装置在另一视角下的部分结构示意图；

图3附图为本发明实施例中微型红外测距仪发出的红外线“分割”出的空间状态在一种视角下的示意图；

图4附图为本发明实施例中微型红外测距仪发出的红外线“分割”出的空间状态在另一视角下的示意图。

图中，1-12为微型红外测距仪、13为控制开关、14为微处理器、15为蓝牙设备、16为充电接口、17为警报器、18为供电电源、19为金属条、20为架体、201为安装框、202为连接腿。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

参见附图1，本发明实施例公开了一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，该装置包括：架体20、多个微型红外测距仪、微处理器14、蓝牙设备15、警报器17以及供电电源18；

多个微型红外测距仪固定安装于架体20的前端边缘，微处理器14、蓝牙设备15、警报器17以及供电电源18分别封装于架体20的一侧内部，多个微型红外测距仪、蓝牙设备15以及警报器17分别与微处理器14电连接，蓝牙设备15与外置的终端设备通信连接，供电电源18分别与微处理器14、蓝牙设备15、警报器17以及多个微型红外测距仪电连接。

具体地，参见附图2，架体20包括安装框201和两个连接腿202，两个连接腿202对称的安装于安装框201的两端部，多个微型红外测距仪分别安装于安装框201的前端边缘，其中一个连接腿202的中部具有中空的内腔，微处理器14、蓝牙设备15以及供电电源18分别封装于内腔中，警报器17安装于连接腿202的末端。

具体地，参见附图1和图2，安装框201包括两个方形框架和一根连接杆，两个方形框架通过连接杆固定连接，两个连接腿202分别安装于两个方形框架的外侧端部，多个微型红外测距仪分别安装于两个方形框架的前端边缘。

由于整个架体20为眼镜框架结构，具体地，本实施例中架体为方形眼镜框架结构，方形框架为眼镜框架的两个镜片安装框，连接杆为两个镜片安装框的连接部，实际使用时在连接杆上靠近眼部的一端还安装有鼻托部件，佩戴更加舒适。

具体地，微型红外线测距仪设有12个，12个微型红外线测距仪分别设于每个方形框架前端外侧的两个顶角以及前端四条边的中点位置，具体位于图1中标号1-12的位置，

在本实施例中，如果设分布于两个方形框架外侧的四角处的微型红外测距仪所处的平面为冠状面，以垂直于该平面的面为矢状面，则设于两个方形框架前端外侧的四个顶角处的四个微型红外测距仪发射的红外线与冠状面之间的夹角为80°-90°，且与矢状面的夹角为10°-20°。分布在上下边框其余的8个微型红外测距仪发射红外线都在矢状面和冠状面上，左右两侧中点的微型红外测距仪发射的红外线与矢状轴所成夹角要比外侧四角处设置的微型红外测距仪的小，同时，分布在上下边框中点的微型红外测距仪发射的红外线与矢状轴所成夹角要比外侧四角处设置的微型红外测距仪的小。

在本实施例中，微型红外测距仪1至12测得的距离数据通过蓝牙设备15上传至就近的与其通讯的计算机，通过计算机软件的处理，将检测到距离信息模拟成三维空间，边角四个微型红外测距仪发出的红外线组成的空间可以近似看做三角锥体，另外的8个微型红外测距仪可以将此三角锥体分为8块空间，而如果一物体进入该视角，可以计算出其所在的空间，计算出物体距离眼睛的距离并记录其所处空间的时间。

时间数据可以通过现有的时间测量电路实现，也可以将数据传至计算机，通过设置小程序，当数据处在5cm-20cm时，windows10定时30s闹钟开始计时(正反计时都可以)。当时间到30s，触发警报信号，反馈到蓝牙再到蜂鸣器。

通过计算机软件根据距离计算出物体所处的空间后，将处在同一或相邻空间的物体与微型红外测距仪在矢状轴上的距离在5cm-20cm并且在同一或相邻空间所处的时间在30s以上的情况，通过蓝牙设备15反馈至微处理器14，并通过微处理器14发送指令至警报器17，警报器17发出警报。

在本实施例中，警报器17可以是蜂鸣器，通过蜂鸣器发出提示声音，提示使用者注意用眼姿态，警报器17也可以是微型振动马达，通过震动发出提示信号，也可以是其他可以起到提示预警作用的器件。

在一些实施例中，其中一个连接腿202上还设有控制开关13，控制开关13与微处理器14电连接。通过控制开关13控制整个装置中的电路器件开启和关闭。

较优地，另一个连接腿202内部设有金属条19，两个连接腿202的重量相等。金属条19主要用来平衡左右两侧眼镜腿(即连接腿)的重量。

本实施例中供电电源18为可充电电池，连接腿上靠近供电电源的位置还设有充电接口16，充电接口16与可充电电池电连接。较优地，在连接腿202上设置电池槽，可充电电池安装于电池槽内，并通过可拆卸的电池盖盖合，同时，可以将充电接口16设置在电池盖上，方便充电和电池拆装。

在本实施例中，微型红外线测距仪为激光微型红外测距仪，并且12个微型红外测距仪使用的红外线频率均有差别，防止互相干扰。

本实施例中选用的微型红外线测距仪1、2、3和4测量距离一般在50m以内，精度在2mm左右，另外8个微型红外测距仪5、6、7、8、9、10、11和12测量距离一般在10m以内，精度在1mm左右。

另一方面，本发明实施例还公开了一种基于红外测距的视力矫正辅助方法，该方法包括：

步骤1：实时采集目标物的多组距离数据；

步骤2：预先将检测区域划分为多个空间，根据得到的多组距离数据定位物体所在的空间位置，并获取目标物在当前空间位置的时间信息；

步骤3：将获取的距离数据与预设的距离阈值进行比对，并将获取的时间信息与预设的时间阈值进行比对；

步骤4：当距离数据在5cm-20cm时，且时间信息为30s以上，发出预警提示，提醒使用者保持正确用眼姿势。

在实施过程中，使用者打开控制开关13，微型红外检测仪1-12开始工作，并将检测到的距离值和时间值通过蓝牙设备上传至就近的终端设备(如计算机)后，通过动态的距离值和时间值的变化模拟出物体所处的空间位置，将其规划至在由微型红外测距仪预先“分割”成的8块空间中，当物体所处相同/相邻空间，其反馈距离在5-20cm，并且其所处时间在30s以上，计算机将该数据信号通过蓝牙设备发送至微处理器，微处理器控制蜂鸣器工作，提示使用者注意眼睛与物体之间的距离，不使用时将控制开关关闭。微型红外测距仪发出的红外线“分割”出的空间如图3和图4所示，测距仪1、2、3、4构成的类三角锥体提供了一个大的空间，而两边的各4个微型红外测距仪“切割”距离方形框架较近位置空间，近似的分成8块，具体可以参见附图4。当物体进入视野后，会被划分至8块空间的一块或多块，当其所处同一空间或相邻空间时间超过30s以上，触发警报。

综上所述，本发明实施例公开的基于红外测距的视力矫正辅助装置，与现有技术相比，具有如下优点：

该装置在架体上安装了多个微型红外测距仪，通过微型红外测距仪采集相关距离数据，并通过蓝牙设备将数据传递到周围的计算机设备，计算机通过对数据分析，将特定范围的数据划分为几个层面，将结果通过蓝牙设备传输到微处理器，再根据不同的结果唤醒蜂鸣器，当佩戴者视角内的物体距离眼睛过近或者保持一定范围距离时间过长，蜂鸣器会提醒佩戴者保持正确用眼姿势。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，其特征在于，包括：架体、多个微型红外测距仪、微处理器、蓝牙设备、警报器以及供电电源；

所述多个微型红外测距仪固定安装于所述架体的前端边缘，所述微处理器、蓝牙设备、警报器以及供电电源分别封装于所述架体的一侧内部，所述多个微型红外测距仪、所述蓝牙设备以及所述警报器分别与所述微处理器电连接，所述蓝牙设备与外置的终端设备通信连接，所述供电电源分别与所述微处理器、蓝牙设备、警报器以及多个微型红外测距仪电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，其特征在于，所述架体包括安装框和两个连接腿，两个所述连接腿对称的安装于所述安装框的两端部，所述多个微型红外测距仪分别安装于所述安装框的前端边缘，其中一个所述连接腿的中部具有中空的内腔，所述微处理器、蓝牙设备以及供电电源分别封装于所述内腔中，所述警报器安装于所述连接腿的末端。

3.根据权利要求2所述的一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，其特征在于，所述安装框包括两个方形框架和一根连接杆，两个所述方形框架通过所述连接杆固定连接，两个所述连接腿分别安装于两个所述方形框架的外侧端部，所述多个微型红外测距仪分别安装于两个所述方形框架的前端边缘。

4.根据权利要求3所述的一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，其特征在于，所述微型红外线测距仪设有12个，12个所述微型红外线测距仪分别设于每个所述方形框架前端外侧的两个顶角以及前端四条边的中点位置。

5.根据权利要求3所述的一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，其特征在于，以设于每个所述方形框架前端外侧的两个顶角的四个所述微型红外测距仪所组成的平面为冠状面，以垂直于冠状面的平面为矢状面，设于每个所述方形框架前端外侧的两个顶角的四个所述微型红外测距仪发射的红外线与冠状面之间的夹角为80°-90°，且与矢状面的夹角为10°-20°。

6.根据权利要求2所述的一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，其特征在于，其中一个所述连接腿上还设有控制开关，所述控制开关与所述微处理器电连接。

7.根据权利要求2所述的一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，其特征在于，另一个所述连接腿内部设有金属条，两个所述连接腿的重量相等。

8.根据权利要求2所述的一种基于红外测距的视力矫正辅助装置，其特征在于，所述供电电源为可充电电池，所述连接腿上靠近所述供电电源的位置还设有充电接口，所述充电接口与所述可充电电池电连接。

9.一种基于红外测距的视力矫正辅助方法，其特征在于，包括：

实时采集目标物的多组距离数据；

预先将检测区域划分为多个空间，根据得到的多组距离数据定位物体所在的空间位置，并获取目标物在当前空间位置的时间信息；

将获取的距离数据与预设的距离阈值进行比对，并将获取的时间信息与预设的时间阈值进行比对；

当距离数据满足预设距离阈值，且时间信息超出时间阈值时，发出预警提示，提醒使用者保持正确用眼姿势。

10.根据权利要求9所述的一种基于红外测距的视力矫正辅助方法，其特征在于，所述距离阈值为5cm-20cm，所述时间阈值为30s。

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