CN201397444Y - 助视装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种助视装置，包括依次相连的：用于采集图像数据的摄像头；用于缓存所述图像数据的图像存储单元；用于将缓存的图像数据编码为视频信号的视频编码单元；用于显示所述视频信号的显示单元；及用于向所述摄像头提供照明的照明单元；所述照明单元所提供的照明对于所述摄像头的物面边缘照度与中心照度的比值无限接近于1/cos⁴θ，其中θ为光源倾角，方向为垂直装置的底面偏向摄像头观察孔的方向；所述摄像头幅面尺寸范围为1/4英寸到1/8英寸，镜头焦距范围为1.5mm到2.7mm，镜头数值孔径为1/7～1/2.8。本实用新型的技术方案能够兼顾微距短焦和大景深。

Description

助视装置

技术领域

本实用新型涉及电子设备领域，尤其涉及一种助视装置。

背景技术

低视力患者及老年人等低视力人群在阅读书报、文件、说明书等图文时存在不同程度的障碍，传统一般是借助放大镜，但因其仅为光学放大，存在放大倍数有限、边缘变形等问题，因此在欧美等发达国家，基本已淘汰了放大镜，普遍使用图文助视装置等改善低视力人群阅读障碍的高科技产品。

以图文助视装置为例，该装置是一种新型改善低视力人群阅读障碍的装置，能呈现给用户色彩更加鲜明的图像效果；图文助视装置的关键元件是镜头和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)/CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)一体化CCM(CMOS镜头)摄像模组，设计短焦距镜头可实现微距工作，设计小光阑镜头可实现大景深效果；但若两者都兼顾，则结果通常是图像模糊，质量迅速下降。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种助视装置，能够兼顾微距短焦和大景深。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种助视装置，包括依次相连的：用于采集图像数据的摄像头；

用于缓存所述图像数据的图像存储单元；

用于将缓存的图像数据编码为视频信号的视频编码单元；及

用于显示所述视频信号的显示单元；

还包括：用于向所述摄像头提供照明的照明单元；所述照明单元所提供的照明对于所述摄像头的物面边缘照度与中心照度的比值无限接近于1/cos⁴θ，θ为光源倾角，方向为垂直装置的底面偏向摄像头观察孔的方向；

所述摄像头幅面尺寸范围为1/4英寸到1/8英寸，镜头焦距范围为1.5mm到2.7mm，镜头数值孔径为1/7～1/2.8。

进一步地，所述照明单元包括若干个光源；所述若干个光源以所述摄像头为中心对称分布。

进一步地，所述若干个光源为发散角为90°到160°的发光二极管LED；各LED的倾角为20到50°，方向为垂直装置的底面偏向摄像头观察孔的方向，所述摄像头的镜头表面与所述装置的底面平行。

进一步地，所述若干个光源为6个发散角为120°±5°的LED，各LED的倾角为35°±5°，方向为垂直所述装置的底面偏向摄像头观察孔的方向，所述摄像头的镜头表面与所述装置的底面平行；各LED的发光面距离摄像头镜头表面的垂直距离为8mm。

进一步地，所述6个LED平均分为相距48mm±1mm的两列，各列中相邻的LED间相距8mm±1mm；所述摄像头的镜头焦距为2.14mm±0.4mm。

进一步地，所述的装置还包括：数字处理单元，连接于所述摄像头和图像存储单元之间，并与所述照明单元相连；

所述摄像头采集到的图像数据经过该数字处理单元保存到图像存储单元中；所述数字处理单元根据所述图像数据的亮度调节供给照明单元的电流。

进一步地，所述数字处理单元具体包括：

用于计算所述摄像头采集的每帧图像数据的整体平均亮度的计算模块；

用于比较所述整体平均亮度和设定值并根据比较结果输出相应信号的比较模块，与计算模块相连接；

用于调节供给照明单元的电流的调节模块，与所述比较模块和照明单元相连，根据比较模块输出的信号相应增大或降低供给照明单元的电流。

进一步地，所述视频编码单元还与电视中的电视信号接收器相连，输出编码后的视频信号给所述电视信号接收器。

进一步地，所述的装置还包括：

外壳；所述摄像头、图像存储单元、视频编码单元及显示单元安装在所述外壳里；

所述显示单元的显示屏安装在所述外壳的上表面；所述摄像头观察孔安装在所述外壳的下表面，偏于一侧安装。

进一步地，所述的装置还包括：支架，通过转轴与所述外壳的下表面活动连接，打开后能支起所述外壳，使该外壳斜立于平面上；所述摄像头观察孔位于所述外壳的下表面上远离所述平面的一侧。

本实用新型的技术方案将目标放大并清晰显示在液晶屏上，方便用户识别。能够兼顾微距短焦和大景深，分离背景和目标，利于用户阅读；本实用新型的一个优化方案能够实现亮度自适应调节；本实用新型的又一优化方案能够方便手写。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的助视装置的具体实施框图；

图2是本实用新型实施例一中照明单元的平面示意图；

图3是本实用新型实施例一中照明单元的侧视图；

图4是本实用新型实施例一的助视装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一的助视装置的使用状态示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行更详细的说明。

实施例一，一种助视装置，如图1所示，包括：摄像头、图像存储单元、视频编码单元、控制单元及显示单元；

所述控制单元用于进行系统初始化、提供人机接口、响应外部操作、控制蜂鸣器工作、进行报警等工作。

所述摄像头用于采集图像，以及将采集到的图像数据按时间顺序缓存在所述图像存储单元中；

所述视频编码单元用于按时间顺序读取所述图像存储单元中缓存的图像数据，以及将所读取的图像数据编码成视频信号发送给显示单元；

所述显示单元用于实时显示所述视频信号。

所述显示单元可以但不限于为液晶显示器，也可以为普通的显示器(比如CRT显示器等)。当所述显示单元为液晶显示器时，所述视频编码单元将所述视频信号发送给液晶显示器中的液晶驱动芯片；所述液晶驱动芯片用于将接收的视频信号实时显示在液晶显示器的液晶屏上。

另外，视频编码单元还可以与外接设备——比如电视等其它可以用于显示的设备——进行连接；比如外接设备为电视时，视频编码单元将编码后的视频信号发送给电视中的电视信号接收器，所述电视信号接收器用于将接收的视频信号实时显示在电视的屏幕上；此时可以不再发送视频信号给液晶显示器，也可以同时也发送视频信号给液晶显示器。

所述装置通过照明的改进和CCM镜头的优化，得到大景深和良好像质的图像。

所述摄像头的Sensor(传感器)可以但不限于采用CMOS或CCD，幅面尺寸范围为1/4英寸到1/8英寸。镜头焦距范围为1.5到2.7mm，比如一种具体的取值可以为2.14mm±0.4mm；设计最佳数值孔径的CCM镜头是1/7～1/2.8。景深由镜头数值孔径、像面弥散斑大小和工作距离共同决定。其中景深大小与像面弥散斑大小和工作距离成正比；与镜头数值孔径成反比。

所述装置还可以包括照明单元，用于为摄像头提供理想的，景深范围内亮度变化较小的照明。所述照明单元包括若干个光源；所述若干个光源可以为发散角较大的LED(发散角90°到160°)，倾角为20到50°，方向为垂直所述装置的底面偏向摄像头观察孔3的方向，以摄像头观察孔3为中心对称分布，所述摄像头的镜头表面与所述装置的底面平行。

在物面照度均匀情况下，像面边缘照度是中心照度的cos⁴θ(其中θ为光源倾角，方向为垂直底面偏向摄像头方向)，故在照明设计时，设计原则是尽量使所述照明单元对所述摄像头的物面边缘照度是中心照度的1/cos⁴θ。通过控制光源的位置和倾斜角度，近端利用光源直接照射加外壳的反射，远端主要利用光源直接照射，使照度分布接近理想分布。

本实施例中，所述若干个光源为6个发散角为120°±5°的LED(发光二极管)；如图2所示，所述6个LED：L1、L2、L3、L4、L5和L6以摄像头观察孔3为中心对称分布，6个LED平均分为相距48mm±1mm的两列，其中L1、L2和L3为一列，L4、L5和L6为一列；各列中相邻的LED间相距8mm±1mm。如图3所示，该图中，L1、L3和L2位置重合，L4、L6和L5位置重合；各LED的倾角为35°±5°，方向为垂直所述装置的底面偏向摄像头观察孔3的方向，所述摄像头的镜头表面与所述装置的底面平行；即垂直于LED发光面L的垂线和垂直于摄像头的垂线间的夹角为35°±5°；LED的发光面L距离摄像头镜头表面的垂直距离为8mm。

这里仅仅是给出一个具体的实现方案，具体应用时LED的个数、排列方式、角度都可以根据实际情况按以上原则进行改变；采用LED的优势在于成本低和体积小，但实际应用时并也不排除使用LED以外的光源进行照明，但最好采用冷光源，以免器件受热变形。

本实施例中，所述装置还可以包括数字处理单元，连接于所述摄像头和图像存储单元之间，并与所述照明单元相连；所述摄像头采集到的图像数据经过该数字处理单元保存到图像存储单元中；所述数字处理单元用于根据所述图像数据的亮度调节供给照明单元的电流，以实现照明单元的光亮度自适应调节。

如果数字处理单元不进行处理时，相当于将摄像头采集的原始图像数据保存到图像存储单元中。

所述数字处理单元可以为CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂的可编程逻辑器件)，也可以为其它具备数字处理能力的器件。

所述数字处理单元具体包括：

用于计算所述摄像头采集的每帧图像数据的整体平均亮度的计算模块；

用于比较所述整体平均亮度和设定值的比较模块，与计算模块相连接；当所述整体平均亮度低于设定值时，输出用于指示增大电流的信号；当所述整体平均亮度高于设定值时，输出用于指示降低电流的信号；当所述整体平均亮度等于设定值时，不输出信号；

用于调节供给照明单元的电流的调节模块，与所述比较模块和照明单元相连，根据比较模块输出的信号相应增大或降低供给照明单元的电流。

如图4所示，本实施例中，所述装置还可以进一步包括：外壳1和支架2；所述摄像头、照明单元、图像存储单元、视频编码单元、数字处理单元、控制单元及显示单元安装在所述外壳1里；如果还有其它电路、模块等也可以安装在所述外壳1里。

所述显示单元的显示屏安装在所述外壳1的上表面；所述摄像头观察孔3安装在所述外壳1的下表面，偏于一侧安装；所述支架2通过转轴4与所述外壳1的下表面活动连接。

如图5所示，当所述支架2打开后，可支起所述外壳1，使该外壳1斜立于平面5上；所述摄像头观察孔3位于所述外壳1的下表面上较为远离所述平面5的一侧；这样一来，用户书写时，笔端位于所述平面5上，在所述摄像头观察孔的下方，用户正在书写的字迹将成像在液晶屏上，方便了低视力人群在手写时使用。

当所述支架2收起时，与所述外壳1的下表面相贴；所述外壳1的下表面上可设置一凹面6，用于容纳所述支架2；并且该凹面6与所述转轴4靠近的一端还可以在所述支架2打开时起到一个限位的作用，以避免支架2打开的角度过大而致使无法稳定支撑。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种助视装置，包括依次相连的：用于采集图像数据的摄像头；

用于缓存所述图像数据的图像存储单元；

用于将缓存的图像数据编码为视频信号的视频编码单元；及

用于显示所述视频信号的显示单元；

其特征在于，还包括：

用于向所述摄像头提供照明的照明单元；所述照明单元所提供的照明对于所述摄像头的物面边缘照度与中心照度的比值无限接近于1/cos⁴θ，其中θ为光源倾角，方向为垂直装置的底面偏向摄像头观察孔的方向；

所述摄像头幅面尺寸范围为1/4英寸到1/8英寸，镜头焦距范围为1.5mm到2.7mm，镜头数值孔径为1/7～1/2.8。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述照明单元包括若干个光源；所述若干个光源以所述摄像头为中心对称分布。

3、如权利要求2所述的装置，其特征在于：

所述若干个光源为发散角为90°到160°的发光二极管LED；各LED的倾角为20到50°，方向为垂直装置的底面偏向摄像头观察孔的方向，所述摄像头的镜头表面与所述装置的底面平行。

4、如权利要求2所述的装置，其特征在于：

所述若干个光源为6个发散角为120°±5°的LED，各LED的倾角为35°±5°，方向为垂直所述装置的底面偏向摄像头观察孔的方向，所述摄像头的镜头表面与所述装置的底面平行；各LED的发光面距离摄像头镜头表面的垂直距离为8mm。

5、如权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述6个LED平均分为相距48mm±1mm的两列，各列中相邻的LED间相距8mm±1mm；所述摄像头的镜头焦距为2.14mm±0.4mm。

6、如权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：数字处理单元，连接于所述摄像头和图像存储单元之间，并与所述照明单元相连；

所述摄像头采集到的图像数据经过该数字处理单元保存到图像存储单元中；所述数字处理单元根据所述图像数据的亮度调节供给照明单元的电流。

7、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数字处理单元具体包括：

用于计算所述摄像头采集的每帧图像数据的整体平均亮度的计算模块；

用于比较所述整体平均亮度和设定值并根据比较结果输出相应信号的比较模块，与计算模块相连接；

用于调节供给照明单元的电流的调节模块，与所述比较模块和照明单元相连，根据比较模块输出的信号相应增大或降低供给照明单元的电流。

8、如权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于：

所述视频编码单元还与电视中的电视信号接收器相连，输出编码后的视频信号给所述电视信号接收器。

9、如权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

外壳；所述摄像头、图像存储单元、视频编码单元及显示单元安装在所述外壳里；

所述显示单元的显示屏安装在所述外壳的上表面；所述摄像头观察孔安装在所述外壳的下表面，偏于一侧安装。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

支架，通过转轴与所述外壳的下表面活动连接，打开后能支起所述外壳，使该外壳斜立于平面上；所述摄像头观察孔位于所述外壳的下表面上远离所述平面的一侧。

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