УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ СЛЕПЫХ Российский патент 1995 года по МПК A61F9/08 

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться для ориентации слепых и слабовидящих людей, а также с целью скрытия дефектов глаз и участков лица вокруг глаз.

Известно устройство для ориентации слепых, содержащее очки, на которых закреплены приемный и передающий излучатели сигнала, а также передающий и приемный узлы и блок питания, размещенные в отдельном корпусе, носимом на груди, и блок сигнализации в виде наушников. Однако такое устройство имеет большие габариты и не обеспечивает достаточную разрешающую способность, а также неудобно в эксплуатации и не является скрытым, поскольку требует постоянного ношения наушников, что, кроме того, затрудняет связь с внешним миром.

Известны также очки для слепых, на одной дужке оправы которых размещены передающий узел с передающим излучателем электромагнитного излучения, например ИК-диапазона, а в другой приемный узел с приемным излучателем, а также фокусирующие коллиматорные линзы, расположенные соответственно с внутренней стороны стекол очков и обеспечивающие переизлучение сигналов от излучателей, расположенных на дужках очков, в направлении, параллельном оси стекол. Устройство также содержит блок формирования излучаемого сигнала, блок обработки принятого сигнала, преобразователь электрического сигнала в акустический или тактильный сигнал, которые размещены в отдельном корпусе, имеющем значительные габариты.

Благодаря такой компоновке приемопередающей части очки получаются довольно громоздкими и массивными.

Кроме того, поскольку ширина диаграммы направленности (ДН) обратно пропорциональна разрешающей способности устройства, которая пропорциональна отношению λ/d, где λ длина волны рабочего излучения, а d длина раскрыва линзы, из-за больших габаритов линзы не удается получить узкую ДН устройства, а следовательно, повысить разрешающую способность.

Для сужения ДН необходимо использовать дополнительную фокусирующую систему в виде линзы, что приведет к еще большему увеличению габаритов и массы устройства, что не позволяет размещать его скрытно. Кроме того, очки не позволяют скрыть дефекты в случае повреждения глаза и участков лица, окружающих глаз, а также использовать их для людей с остаточным зрением.

Технический результат, заключающийся в уменьшении габаритов и массы, повышении разрешающей способности, обеспечения скрытия дефектов глаза и участков лица вокруг глаза, а также возможности использования для лиц с остаточным зрением, достигается тем, что устройство для ориентации слепых содержит очки, на которых размещены передающий узел, к выходу которого подсоединен передающий излучатель, приемный узел с приемным излучателем, на входе которого установлен фильтр, прозрачный для рабочего излучения, а также блок сигнализации в виде преобразователя электрического сигнала в акустический или тактильный сигнал, фокусирующие элементы и источник питания, размещенный в дополнительном корпусе и соединенный с входами питания передающего и приемного узлов, при этом стекла очков состоят из двух частей внешней и внутренней, образующих между собой замкнутую полость, при этом на внутренней поверхности внешних частей стекол нанесено маскирующее покрытие, а передающий излучатель и передающий узел размещены на внутренней поверхности внешней части одного из стекол, причем передающий излучатель закреплен над окном, выполненным в маскирующем покрытии стекла, а приемный излучатель и приемный узел размещены на внутренней поверхности внешней части другого стекла, причем приемный излучатель закреплен над дополнительным окном, выполненным в маскирующем покрытии этого стекла, в окнах установлены фокусирующие элементы, каждый из которых выполнен в виде зонированной линзы; на выходе приемного узла включен пороговый блок, опорный вход которого соединен с выходом передающего узла посредством проводника, пропущенного через отверстие, выполненное в носовой перемычке оправы очков, через которое также пропущен проводник, соединяющий вход питания передающего узла с источником питания, и блок сигнализации размещен в очках. Передающий узел выполнен в виде первой микросхемы, а приемный узел в виде второй микросхемы. Блок сигнализации размещен в замкнутой полости очков. Зонированная линза может быть реализована в виде голограммы линзы Френеля, кроме того, маскирующее покрытие выполнено в виде многопозиционной голограммы глаза и участков лица вокруг глаза. На внутренние поверхности внутренних частей стекол очков нанесено маскирующее покрытие из материала, поглощающего рабочее излучение.

На фиг. 1 приведена конструкция устройства для ориентации слепых; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 4 вид А на фиг. 1.

Устройство для ориентации слепых содержит очки, состоящие из оправы 1 со стеклами, выполненными из оптически прозрачного материала, каждое из которых состоит из двух частей внешней части 2 и внутренней части 3; на внутренние поверхности частей 2 нанесено маскирующее покрытие 4. На внутренней поверхности внешней части 2 одного из стекол поверх маскирующего покрытия 4 размещены выполненный в виде микросхемы передающий узел 5 и передающий излучатель, состоящий из источника 6 электромагнитного излучения, например светодиода, размещенного в диэлектрическом тубусе 7, причем в маскирующем покрытии 4 напротив торца диэлектрического тубуса 7 выполнено окно 8 путем удаления части маскирующего покрытия 4. Приемный узел 9, выполненный в виде микросхемы, размещен на внутренней поверхности внешней части 2 другого стекла поверх маскирующего покрытия 4, здесь же размещены приемный излучатель 10, например фотодиод, с оптическим фильтром 11 на входе, закрепленный над окном 1, выполненным в маскирующем покрытии 4, и блок сигнализации 13, который может быть выполнен, например, в виде электроакустического преобразователя с резонансной системой, образованной внутренней поверхностью внешней части 2 этого стекла и мембраной. Фиксирующие элементы 14, 15 размещены соответственно в окнах 8, 12; каждый из фокусирующих элементов 14, 15 выполнен в виде зонированной линзы, представляющей собой линзу со ступенчатым изменением диаметра. Такая линза может быть реализована в виде голограмм линзы Френеля. Маскирующее покрытие 4 может быть выполнено в виде многопозиционной голограммы глаза и участков лица вокруг глаза, век с ресницами, бровей и т.д. (см. фиг. 4).

На выходе приемного узла 9 включен пороговый блок (не показан), так как конструктивно выполнен в составе одной микросхемы с приемным узлом 9, опорный вход которого соединен с выходом передающего узла 5 посредством проводника 16, пропущенного через отверстие, выполненное в носовой перемычке 17 оправы 1 очков. Через это же отверстие пропущен проводник 18 от передающего узла 5 к источнику питания 19, который размещен в отдельном корпусе. Наличие внутренних частей 3 стекол обеспечивают герметичность электронной части конструкции, а также современный дизайн для зрячих людей, пользующихся очками. Стекла очков выполнены из оптически и радиопрозрачного материала, разрешенного в медицинской технике, например этрол, оргстекло. Маскирующее покрытие 4, которое выполняется из материала, поглощающего излучение рабочей длины волны, предотвращает распространение поверхностных волн, что уменьшает вероятность ложного срабатывания устройства, а также служит для обеспечения скрытности размещения в очках электронных схем.

Устройство для ориентации слепых работает следующим образом. При включении источника питания 19 путем нажатия кнопки, расположенной на его корпусе, необходимые напряжения питания подаются на передающий и приемный узлы 5 и 9. Передающий узел 5 формирует импульсный сигнал, который излучается источником 6 электромагнитного излучения, например светодиодом, в окружающее пространство. При этом диаметры выходного отверстия тубуса 7 и окна 8 выбраны из условия формирования требуемых ширины диаграммы направленности. Продольная ось тубуса 7 предварительно юстируется перпендикулярно внутренней поверхности внешней части 2 одного из стекол с точностью 90±5^о к центру оправы 1, чем обеспечивается попадание сигнала, отраженного от препятствия, в приемный излучатель 10.

При отсутствии препятствия, расположенного в радиусе действия устройства, излученная энергия рассеивается в окружающем пространстве, и на входе приемника полезный сигнал отсутствует.

При наличии препятствия отраженный сигнал попадает на приемный излучатель 10, а с него на вход приемного узла 9, где он усиливается и преобразуется в электрический сигнал, который сравнивается с пороговым уровнем в пороговом блоке, включенном на выходе приемного узла 9. Пороговый блок позволяет устанавливать предельно допустимое расстояние сближения с препятствием.

При превышении сигнала порогового значения блок сигнализации 13 вырабатывает сигнал, например звуковой. Приближение к препятствию может идентифи- цироваться путем увеличения амплитуды или частоты сигнала, выдаваемого блоком синхронизации 13. Путем сканирования пространства поворотом головы с очками в ту или иную сторону можно осуществлять безопасное перемещение в пространстве. Размещение на входе и выходе соответственно приемного и передающего излучателей фокусирующих элементов в виде зонированных линз позволяет сузить их диаграммы направленности (ДН), и следовательно повысить разрешающую способность устройства, которая увеличивается пропорционально λ/d, где λ длина рабочей волны, а d длина раскрыва без увеличения габаритов устройства. При d=3-4 мм и λ1 мкм ширина ДН устройства составляет единицы градусов.

Каждый из фокусирующих элементов представляет собой зонированную линзу, реализуемую за счет ступенчатого изменения диаметра, например линзу Френеля, и является плоской фокусирующей системой, работающей адекватно объемной линзе.

Таким образом, за счет практически плоской фокусирующей системы и выполнения передающего и приемного узлов на основе принципов комплексной микроминиатюризации общие габариты всего устройства уменьшены в 3-4 раза.

В случае необходимости скрыть дефекты глаза, век и участков лица вокруг глаза, т. е. визуального скрытия дефектов и придания более эстетического вида, маскирующее покрытие внутренних поверхностей внешних частей стекол представляет собой многопозиционную голограмму глаза и участков тела вокруг глаза, которая выполняется путем голографирования здорового глаза человека, либо по образу. При толщине голограммы, меньшей толщины скин-слоя, очки можно использовать для лиц с остаточным зрением, так как стекла в этом случае становятся практически оптически прозрачными.

Использование: для ориентации слепых и слабовидящих людей, а также с целью скрытия дефектов глаза и участков лица вокруг глаз. Сущность изобретения: устройство содержит очки, стекла которых выполнены из оптически прозрачного материала и состоят из двух частей внешней и внутренней, образующих между собой замкнутую полость. На внутренней поверхности внешних частей стекол нанесено маскирующее покрытие. На внутренней поверхности внешней части одного из стекол размещены передающий узел, который выполнен в виде микросхемы, и передающий излучатель; на внутренней поверхности внешней части другого стекла размещены приемный узел, выполненный в виде микросхемы, и приемный излучатель, на входе которого установлен фильтр, прозрачный для рабочей частоты излучения. Здесь же размещен блок сигнализации в виде преобразователя электрического сигнала в акустический сигнал. Передающий и приемный излучатели закреплены над окнами, выполненными в маскирующем покрытии, в которых соответственно размещены фокусирующие элементы, выполненные в виде зонированных линз, представляющих собой голограмму линзы Френеля. На выходе приемного узла включен пороговый блок, опорный вход которого соединен с выходом передающего узла посредством отрезка проводника, пропущенного через отверстие в носовой перемычке оправы очков. Входы питания передающего и приемного узлов соединены с блоком питания, размещенным в отдельном корпусе, носимом в кармане. 6 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ СЛЕПЫХ, содержащее очки, стекла которых выполнены из оптически прозрачного материала, передающий и приемный излучатели с фокусирующими элементами, размещенные в очках и подсоединенные соответственно к передающему и приемному узлам, фильтр, прозрачный для частоты рабочего излучения, установленный на входе приемного излучателя, а также размещенный в дополнительном корпусе источник питания, соединенный с входами питания передающего и приемного узлов, и блок сигнализации, выполненный в виде преобразователя электрического сигнала в акустический или тактильный сигнал, отличающееся тем, что стекла очков состоят из двух частей внешней и внутренней, образующих между собой замкнутую полость, при этом на внутренние поверхности внешних частей вынесено маскирующее покрытие, а передающий узел и передающий излучатель закреплены на внутренней поверхности внешней части одного из стекол, в маскирующем покрытии которого под передающим излучателем выполнено окно, причем приемный узел и приемный излучатель с фильтром закреплены на внутренней поверхности внешней части другого стекла, в маскирующем покрытии которого под приемным излучателем выполнено дополнительно окно, кроме того, фокусирующие элементы выполнены в виде зонированных линз, которые размещены соответственно в окнах в маскирующем покрытии, и на выходе приемного узла включен пороговый блок, опорный вход которого соединен с выходом передающего узла посредством проводника, пропущенного через отверстие, выполненное в носовой перемычке оправы очков, причем блок сигнализации размещен в очках. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что передающий узел выполнен в виде первой микросхемы, а приемный узел в виде второй микросхемы. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок сигнализации размещен в замкнутой полости очков. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности внутренних частей стекол нанесено маскирующее покрытие в виде материала, поглощающего для частоты рабочего излучения. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зонированная линза выполнена в виде голограммы линзы Френеля. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что маскирующее покрытие выполнено в виде многопозиционной голограммы глаза и участков лица вокруг глаза. 7. Устройство по пп. 1 и 6, отличающееся тем, что толщина маскирующего покрытия не превышает толщины скин-слоя.