CN211318918U - 一种辅助儿童学习且预防近视的眼镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种辅助儿童学习且预防近视的眼镜，包括眼镜本体，在眼镜架距离被阅读物的距离过小或在儿童阅读姿势不正确并且持续的时间过长，语音输出单元发出提示音，及时提醒儿童需要调整坐姿，本眼镜的镜片可拆卸，既可作为平面眼镜或近似眼镜或放大镜使用，且镜片具有护目效果，从坐姿及减少对眼睛的电磁辐射和蓝光辐射损害，从而达到预防近视，另外，结合百度AI图像识别技术，本实用新型可识别植物、动物、果蔬、汽车、菜品、人脸、图片、宠物等,通过话音告诉儿童这是什么花、什么草或者什么动物，作为辅助儿童学习工具，激发儿童对未知世界的探索，培养小朋友积极探索未来的兴趣。

Description

一种辅助儿童学习且预防近视的眼镜

技术领域

本实用新型属于近视预防技术领域，具体涉及一种辅助儿童学习且预防近视的眼镜。

背景技术

用眼时间过长、用眼距离过近、照明光线过强或过弱是诱发近视眼疾病的主要原因。治疗近视的措施包括配戴眼镜和激光治疗，激光治疗具有一定的风险生，配戴近视眼镜是人们通常最常用的矫正近视的方法，但是配戴近视眼镜只能让近视的眼睛看东西变得清晰，并不能预防近视，也不能使眼睛恢复原来的视力，而且长时间配戴近视眼镜还会加重眼睛近视程度。眼睛近视一旦形成很难治愈，所以应该注重在用眼过程中预防近视。

此外，在现有技术中，针对儿童的玩教具主要分为传统类、创新类、实体类、虚拟类、娱乐类和教育类，对应的主流产品包括早教机、点读机、点读笔、电子书/书包、识字卡片、电脑教育软件等。通过横向对比可知，传统教育类玩教具趣味性低，很难调动小朋友的主动性；早教机、点读机、点读笔，对于使用者的认知和操控门槛较高，难以激发儿童探索未知的兴趣。

有鉴于此，如何设计寓教于乐，增强感官刺激，提升儿童探索的好奇心，是相关领域技术人员亟待解决的一项课题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种辅助儿童学习且预防近视的眼镜。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种辅助儿童学习且预防近视的眼镜，包括眼镜本体，所述的眼镜本体包括眼镜腿、眼镜架，所述眼镜腿内部设有数据处理模块，所述数据处理模块分别与语音输出单元、图像采集单元、重力传感器或陀螺仪、红外距离传感器、识别模块、存储单元电性连接；所述红外距离传感器设于所述眼镜架与眼镜腿连接处前端，所述眼镜架前端设有摄像镜头，所述图像采集单元与摄像镜头电性连接，所述眼镜腿后端内部设置有扬声器，所述语音输出单元与扬声器电性连接，所述眼镜腿底面设置有USB接口、控制开关、提醒灯，所述眼镜腿内部设置有电源，所述电源分别与数据处理模块、控制开关、提醒灯电性连接,所述USB接口既可以用于电源充电，又可用于数据传输；

所述图像采集单元通过摄像镜头捕捉现实比对万物；所述识别模块利用图像识别技术计算出比对万物特征信息，然后利用比对万物特征信息在存储单元中找出对应万物特征信息，根据两个特征信息相似度，判断是否匹配；如果匹配，所述语音输出单元通过扬声器输出该相对应的语音信息；

所述红外距离传感器采集人眼距离被阅读物的距离数据，并将距离数据传送至数据处理模块，通过识别模块精确计算并与距离设定值比较，当距离数据小于距离设定值并且持续的时间大于持续设定值时，语音输出单元发出提示音；所述重力传感器或陀螺仪采集眼镜架倾斜角度的倾斜数据，并将倾斜数据传送给数据处理模块，通过识别模块精确计算并与倾斜角度设定值比较，当倾斜数据大于倾斜角度预设值并且持续的时间大于持续设定值时，语音输出单元发出提示音。

本实用新型的有益效果在于：通过本实用新型提高儿童自我认知万千世界，使儿童感受自然更加直观形象，有益于诱发儿童对万物的认知兴趣，发挥想象力和创造力。

附图说明

图1为本实用新型结构图；

图2为本实用新型系统结构框图。

图3为本实用新型作为放大镜的使用示意图。

标注说明：1.眼镜架；2.镜腿，3数据处理模块；31.语音输出单元、32.图像采集单元、33.重力传感器或陀螺仪、34.红外距离传感器、35.识别模块、36.存储单元电性连接；4.摄像镜头，5.扬声器，6.USB接口、7.控制开关、8.提醒灯，9.电源。

具体实施方式

下面将对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请查看附图1-3，本实用新型公开一种辅助儿童学习且预防近视的眼镜，包括眼镜本体，所述的眼镜本体包括眼镜腿、眼镜架，眼镜腿设置在眼镜架两边，眼镜架内装插有镜片，所述眼镜腿内部设有数据处理模块(图中未给出眼镜腿的具体结构，但眼镜腿内置入芯片、电路板之类是现有技术，故此处没有说明数据处理模块与眼镜腿间的连接关系及眼镜腿具体的结构)，所述数据处理模块分别与语音输出单元、图像采集单元、重力传感器或陀螺仪、红外距离传感器、识别模块、存储单元电性连接；所述红外距离传感器设于所述眼镜架与眼镜腿连接处前端，所述眼镜架前端设有摄像镜头，所述图像采集单元与摄像镜头电性连接，所述眼镜腿后端内部设置有扬声器，所述语音输出单元与扬声器电性连接，所述眼镜腿底面设置有USB接口、控制开关、提醒灯(图中未给出眼镜腿的具体结构，但眼镜腿底面设置有USB接口、控制开关、提醒灯之类是现有技术，故此处没有说明USB接口、控制开关、提醒灯具体的位置及具体的结构)，所述眼镜腿内部设置有电源，所述电源分别与数据处理模块、控制开关、提醒灯电性连接,所述USB接口既可以用于电源充电，又可用于数据传输；

所述图像采集单元通过摄像镜头捕捉现实待比对万物；所述识别模块利用图像识别技术计算出待比对万物的特征信息，然后利用待比对万物特征信息在存储单元中找出对应万物特征信息，根据两个特征信息相似度，判断是否匹配；如果匹配，所述语音输出单元通过扬声器输出该相对应的语音信息；

例如，儿童佩戴好眼镜，当儿童打开控制开关，眼镜进入工作状态，儿童注视小白兔时，摄像镜头捕捉到小白兔，然后识别模块识别到儿童在看小白兔，并在存储单元找到相对应小白兔的相应信息，例如播放小白兔的形态特征：具有管状长耳朵(耳长大于耳宽数倍)；簇状短尾，比前肢长得多的强健后腿。在地面生活，善奔跑，后鼻孔宽，奔跑时充分供氧；初生幼兔身上有毛，睁眼，耳有听觉，不久便会跑，俗称兔类。播放完毕后还可以播放小白兔儿歌：小白兔白又白、两只耳朵竖起来、爱吃萝卜爱吃菜、蹦蹦跳跳真可爱、小白兔白又白、两只耳朵竖起来、爱吃萝卜爱吃菜、蹦蹦跳跳真可爱。

所述红外距离传感器采集人体(人眼)距离被阅读物的距离数据，并将距离数据传送至数据处理模块，通过识别模块精确计算并与距离设定值比较，当距离数据小于距离设定值并且持续的时间大于持续设定值时，语音输出单元发出提示音；距离设定值(正常阅读距离)是眼镜与书本距离33厘米左右，所述重力传感器或陀螺仪采集眼镜架的空间位置和倾斜角度的倾斜数据，并将倾斜数据传送给数据处理模块，通过识别模块精确计算并与倾斜角度设定值比较，当倾斜数据大于倾斜角度预设值并且持续的时间大于持续设定值时，语音输出单元发出提示音，倾斜角度预设值一般为3°。

两条眼镜腿中央各设有一个重力传感器或陀螺仪；控制开关与重力传感器或陀螺仪之间设有数据处理模块；控制开关用于开启或关闭重力传感器或陀螺仪工作状态；重力传感器或陀螺仪的输出端与数据处理模块的输入端相连；数据处理模块的输出端与提醒灯相连；重力传感器或陀螺仪将取得眼镜腿的空间位置信息和倾斜角度传输给数据处理模块，识别模块与倾斜角度预设值进行比较，如果超过倾斜角度预设值则触发提醒灯进行灯光提醒；在左镜腿尾部设有电池安装孔，用于安装电池，为语音输出单元、图像采集单元、重力传感器或陀螺仪、红外距离传感器、识别模块、存储单元、提醒灯提供工作电源；在电池安装孔端部还设有USB接口。

所述陀螺仪采用谐振式陀螺仪，具有较高的灵敏度和准确性。本实用新型纠正头部姿态的眼镜架使用时，使用者通过开启或关闭控制开关控制是否开启提醒纠正头部姿态模式；通过左镜腿和右镜腿上的陀螺仪进行数据采集，包括空间位置信息和倾斜角度，并将上述数据传送给数据处理模块，通过识别模块精确计算并与设定的倾斜角度预设值3°比较，一旦如果眼镜实际姿态偏移一侧超过存储在储存单元设定的倾斜角度预设值3°(即判定在现实转态即为戴眼镜的头部姿态发生歪斜)超过设定值就控制提醒灯改变颜色或通过震动提醒使用者头部姿态需要调整。

优选地，所述眼镜腿后端内部还设置有振动器。

优选地，所述摄像镜头采用电荷耦合组件(CCD)影像传感器或互补式金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器。

优选地，还包括云端万物信息录入系统，利用图像识别技术提取万物的特征信息，然后将万物的ID、特征信息存入云端万物信息录入系统的数据中；眼镜本体通过USB接口获取来自互联网的多个万物信息数据并存入存储单元内。

为了增加小朋友的兴趣，所述眼镜架前端还设有投影单元，投影单元在眼镜架上安装和拆卸，实现在眼镜片前表面的投影幕或白墙上成像，投影单元能够将虚拟影像呈现在使用者的眼前，且不影响周围环境实际影像的呈现，让小朋友可以观察对比实物与提供的信息的区别，让小朋友更直观了解到万物信息。具体为:当儿童看到小白兔，然后投影单元将小白兔投射到前方任意一处具有平面的墙或地面或投影幕上，或者投影单元将有关小白兔视频短片投放出来。

优选地，所述镜片可拆卸，既可安装平光镜片或护眼镜片或近视镜片或放大镜片。为能够减少对眼镜的电磁辐射和蓝光辐射损害，使得光线变得柔和舒适，所述的镜片为护眼镜片，护眼镜片包括由有机高分子聚合物、硅烷偶联剂和紫外线吸收剂的原料混合固化而成的基片，从基片表面依次形成的二氧化硅层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层、ITO层、二氧化硅层、疏水性透明树脂层。

其中，所述有机高分子聚合物选自苯二甲酸二烯丙酯、二甘醇丙烯基二碳酸酯和二甘醇丙烯基碳酸酯中的至少一种。

其中，所述的硅烷偶联剂可以是γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中任意一种，所述氟硅烷的碳链长度4以上，端基为甲氧基、乙氧基或氯基，硅烷偶联剂溶液的溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮或氢氟醚中任一种。通过引入能与有机相和无机相同时反应的硅烷偶联剂，可减轻甚至消除相分离现象，将多层界面杂化程度由物理共混提高到分子水平杂化，即有机组分和无机组分以共价键结合，同时，硅烷偶联剂的加入，一方面可使无机相在多层界面处分散更均匀，提高基片表面多层透明性。

其中，疏水性透明树脂层为氟碳树脂、有机硅、氟化聚氨酯、氟化丙烯酸树脂中的任一种，或将氟树脂、聚氨酯任一种与丙烯酸脂、环氧树脂任一种混合，获得的两种树脂混合物。可提高各涂层与基片的结合力，增加涂层的超双疏性，同时不影响透明性。

护眼镜片能有效地滤去绝大部分紫光和部分蓝光，能100％滤除380纳米以下的紫外线，并能滤除40％以上380-500纳米的高能有害蓝光，对10-100MHz的电磁辐射的屏蔽率达到97％以上；该护眼镜片不但可以减少色差，有效减轻用眼疲劳，还可以有效减少由于蓝光辐射和电磁辐射对人眼视网膜的伤害和电磁辐射的刺激损害，使光线变得柔和和舒适，起到真正护眼的作用，从而达到预防近视。

儿童在3-6岁是好奇心特别重的年龄，在他对细小的物体需要查看时，他无法仔细分别，而且他在生活中有看到大人们使用的望远镜、放大镜等物体会产生好奇心，但是大人试用的望远镜等物体较大，而且为双视孔的观察方式，不适合儿童使用。为了有效提高儿童的动手能力及提高儿童对事物的探索兴趣，本实用新型可作为双目放大镜使用。优选地，所述的镜片为放大镜片,放大镜片是凸透镜复合棱镜的复合镜片，复合镜片是由2屈光度(也就是x＝2D)的消畸变的非球面凸透镜眼镜片与一个偏向角为7棱镜度(也就是7＞1.3x＝1.3*2＝2.6Δ)的棱镜密接在一起构成的复合镜片,凸透镜与棱镜“密接是公知常识，可以用胶粘或镜框固定、或螺钉固定等等方法，两个复合镜片的屈光度和棱镜度的大小相同、棱镜的基底都向内，平行光通过两个复合镜片后形成的两个焦点重合，复合镜片相当于是在现有技术的老花眼镜片上都复合一个基底向内的棱镜。眼镜架是可以改变镜片间隔的可调式眼镜架，调整眼镜架可以改变两个焦点之间的距离。可调式眼镜架是现有技术，此处没有过于详细说明该眼镜架结构，当两个复合镜片几何中心之间的距离是6厘米时平行光通过眼镜的两个眼镜片后形成的两个焦点重合。选择左右复合镜片的两个焦点重合就能够使眼镜做到保持双眼调节与集合同步联动并且调节与集合的配合习惯保持不变的效果，且同步改变集合与调节，保持双眼集合与调节的习惯，并使观察物的虚像变得比观察物更远的观察镜。提高儿童动手能力，还可以作为放大镜对细小的动物、植物进行观察，大大提高了儿童观察事物的能力。

图像识别技术可能是以图像的主要特征为基础的。每个图像都有它的特征，如字母A有个尖，P有个圈、而Y的中心有个锐角等。对图像识别时眼动的研究表明，视线总是集中在图像的主要特征上，也就是集中在图像轮廓曲度最大或轮廓方向突然改变的地方，这些地方的信息量最大。而且眼睛的扫描路线也总是依次从一个特征转到另一个特征上。由此可见，在图像识别过程中，知觉机制必须排除输入的多余信息,抽出关键的信息。同时,在大脑里必定有一个负责整合信息的机制，它能把分阶段获得的信息整理成一个完整的知觉映象。

在人类图像识别系统中，对复杂图像的识别往往要通过不同层次的信息加工才能实现。对于熟悉的图形,由于掌握了它的主要特征，就会把它当作一个单元来识别，而不再注意它的细节了。这种由孤立的单元材料组成的整体单位叫做组块，每一个组块是同时被感知的。在文字材料的识别中，人们不仅可以把一个汉字的笔划或偏旁等单元组成一个组块，而且能把经常在一起出现的字或词组成组块单位来加以识别。目前百度AI图像识别技术十分成熟，且已经开放端口给公众使用。

百度AI图像识别技术目前可识别植物、动物、果蔬、汽车、菜品、人脸、图片、宠物等,本实用新型通过眼镜结合百度AI图像识别技术，作为辅助儿童学习工具，激发儿童对未知世界的探索，试想儿童看到不认识的万物时，通过佩戴本实用新型，然后会话音告诉儿童这是什么花、什么草或者什么动物，既能让小朋友认识到万事万物，也能培养小朋友积极探索未来的兴趣。

本实用新型公开了一种辅助儿童学习且预防近视的眼镜，包括眼镜本体，在眼镜架距离被阅读物的距离过小或在儿童阅读姿势不正确并且持续的时间过长，语音输出单元发出提示音，及时提醒儿童需要调整坐姿，本眼镜的镜片可拆卸，既可作为平面眼镜或近似眼镜或放大镜使用，且镜片具有护目效果，从坐姿及减少对眼睛的电磁辐射和蓝光辐射损害，从而达到预防近视，另外，结合百度AI图像识别技术，本实用新型可识别植物、动物、果蔬、汽车、菜品、人脸、图片、宠物等,通过话音告诉儿童这是什么花、什么草或者什么动物，作为辅助儿童学习工具，激发儿童对未知世界的探索，培养小朋友积极探索未来的兴趣。

本实用新型是将眼镜与AI图像识别技术进行结合以达到意想不到的效果，作为一处新型儿童辅助学习用具，能激发儿童探索事物的兴趣，且可自我学习，现在幼小儿童看到没看过的东西时，总喜欢向父母问这是什么，而幼儿并不具有翻查字典或上网搜索的能力，所以只能借助于父母或周围的大人，从大人口中获知万物的信息，而本明正好为儿童提供可自我认识万物工具，使儿童无需进行复杂的操作便可自我完成探索未知世界，更好地培养小朋友的兴趣。

同时本实用新型作为学习辅助工具，同时结合阅读书写姿势的纠正功能，预防小孩近似的发生，又可作为观察万物的工具，以达到一物多用。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种辅助儿童学习且预防近视的眼镜，包括眼镜本体，所述的眼镜本体包括眼镜腿、眼镜架，其特征在于：所述眼镜腿内部设有数据处理模块，所述数据处理模块分别与语音输出单元、图像采集单元、重力传感器或陀螺仪、红外距离传感器、识别模块、存储单元电性连接；所述红外距离传感器设于所述眼镜架与眼镜腿连接处前端，所述眼镜架前端设有摄像镜头，所述图像采集单元与摄像镜头电性连接，所述眼镜腿后端内部设置有扬声器，所述语音输出单元与扬声器电性连接，所述眼镜腿底面设置有USB接口、控制开关、提醒灯，所述眼镜腿内部设置有电源，所述电源分别与数据处理模块、控制开关、提醒灯电性连接,所述USB接口既可以用于电源充电，又可用于数据传输；

所述图像采集单元通过摄像镜头捕捉现实比对万物；所述识别模块利用图像识别技术计算出比对万物特征信息，然后利用比对万物特征信息在存储单元中找出对应万物特征信息，根据两个特征信息相似度，判断是否匹配；如果匹配，所述语音输出单元通过扬声器输出该相对应的语音信息；

所述红外距离传感器采集人眼距离被阅读物的距离数据，并将距离数据传送至数据处理模块，通过识别模块精确计算并与距离设定值比较，当距离数据小于距离设定值并且持续的时间大于持续设定值时，语音输出单元发出提示音；所述重力传感器或陀螺仪采集眼镜架倾斜角度的倾斜数据，并将倾斜数据传送给数据处理模块，通过识别模块精确计算并与倾斜角度设定值比较，当倾斜数据大于倾斜角度预设值并且持续的时间大于持续设定值时，语音输出单元发出提示音。

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