一种激光立体声助盲器的制作方法

本实用新型实施例涉及导盲装置技术领域，具体涉及一种激光立体声助盲器。

背景技术：

在日常生活中，盲人通过双手感知周围的事物，随着社会的发展，人口素质的提高，社会对残疾人给予更过的关怀和帮助，近来人们研发出一些智能化的助盲产品，帮助盲人感知周边事物。但目前市面上的助盲产品止步于用语音或震动提示用户“左转，右转”或“前方有障碍”，却未能帮助失明者感知周围的几何空间。美国科学家研制出的一种可以让盲人用舌头“看世界”的电子装置“brainport”，可让失明者模糊的感知光影，但对于空间亦无能为力。

市面上出现的利用激光测距的助盲器，可有效延伸盲人的探测范围，但是现有技术的助盲器仅含有一个发射器只能探测一个方向，为此本实用提供了一种激光立体声助盲器，以解决现有技术存在的问题。

技术实现要素：

为此，本实用新型实施例提供一种激光立体声助盲器，以解决现有技术中由于传统的助盲器上仅设置有一个发射器而导致的助盲器所能探测的范围小，不能对周围事物进行感知的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的实施方式提供如下技术方案：

一种激光立体声助盲器，包括激光球、立体声头盔、控制器、以及外接电源；

所述激光球的外端面设置有若干激光发射孔，所述激光球内设置有用于激光信号处理的内处理器，所述激光球通过激光发射孔向四周发射激光来获得周边空间的三维距离信息(距离的矢量集合)并传送给内处理器；

所述立体声头盔的外端面设置有若干扬声器，所述扬声器通过发声的时差、声音的高低以及音色差异来表达不同距离大小，所述立体声头盔通过扬声器将三维距离信息以声音的方式传达给用户；

时差：从开始发射激光(所有激光器同时发射)到某个扬声器开始发音之间的时长。单个扬声器的发音是短促的。时差与距离呈线性对应关系，距离长----时差长，距离短---时差短；因此使用者将首先听到近的方向对应的扬声器，然后是远的方向对应的扬声器。

音高和音色的应用可有多种方式，可以用它们来标识不同的距离，也可用来标识各个不同方位的扬声器。音色甚至可设置为帮助用户听到‘颜色’。

如果技术允许，可以大量增加激光发射头的数目(或使用3d激光雷达)以提高距离图像精确度，然受制于人耳的分辨能力，扬声器的数目不可能太多，但可以进行相应设置，仍能够用扬声器表达密集激光器感知的障碍物(如一根细杆之类)。

所述控制器用于手动控制激光发射以及扬声器发声；

所述外接电源用于向激光的发射以及扬声器的发声供电。

如上所述的一种激光立体声助盲器，所述立体声头盔包括头盔外罩以及头盔内衬，所述头盔外罩上分布有扬声器，位于所述头盔外罩和头盔内衬之间设置有支撑托架，所述支撑托架与头盔外罩固定连接，所述支撑托架上设置有若干滑轨，所述滑轨与头盔内衬之间连接有支撑杆，所述支撑杆的一端与头盔内衬固定连接，所述支撑杆的另一端连接有滑块，所述滑块嵌装在滑轨内。方便头盔外罩转动，进而调整到合适的方位，帮助盲人感知周围的事物。

如上所述的一种激光立体声助盲器，所述激光球为球状或半球状结构，所述激光球可放置于立体声头盔的上端或胸前或其他位置；所述扬声器分布在头盔外罩的前面。

如上所述的一种激光立体声助盲器，所述激光发射孔与所述扬声器数目相等，所述扬声器在立体声头盔上的位置与所述激光发射孔在激光球上的位置一一对应，所述扬声器与立体声头盔几何中心的连线平行于激光发射孔的激光射线。

如上所述的一种激光立体声助盲器，所述外接电源电性连接有柔性震动板，所述震动板上设置有若干震动器，所述震动器与激光发射孔以及扬声器一一对应。

根据本实用新型的实施方式，具有如下优点：

激光球通过激光发射孔向四周发射激光来获得周边空间的三维距离图像传送给内处理器，内处理器将三维距离图像信息转变成扬声器的声音。使用声音的时差、音高、音色来对应表达不同的距离长度，由此，每个距离矢量的方向和长度都通过声学得到表征并得以向用户传达，有效解决现有技术的助盲器不能向用户表述三维空间的缺陷，本实用新型不仅能使用户精确的感知周边空间，还可用于运动或娱乐器具供常人使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本实用新型提供的一种激光立体声助盲器整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种激光立体声助盲器标准型结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种激光立体声助盲器立体声头盔结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种激光立体声助盲器激光发射孔模拟测量图；

图5为本实用新型提供的一种激光立体声助盲器电路连接图。

图中：

1-激光球；2-立体声头盔；3-控制器；4-外接电源；5-激光发射孔；6-内处理器；7-扬声器；8-震动板；9-震动器；

201-头盔外罩；202-头盔内衬；203-支撑托架；204-滑轨；205-支撑杆；206-滑块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图2和图5所示，本实用新型提供了一种激光立体声助盲器，包括激光球1、立体声头盔2、控制器3、以及外接电源4；所述激光球1的外端面设置有若干激光发射孔5，所述激光发射孔5用于信号的发送与接收，所述激光球1内设置有用于激光信号处理的内处理器6，所述激光球1通过激光发射孔5向四周发射激光来获得周边空间的三维距离图像并传送给内处理器6。

本实用新型的激光球1为球状或半球状结构，所述激光球1可放置于立体声头盔2的上端或胸前或其他位置，由于用户只着重探知前方和侧前方的空间，故激光发射孔5分布可呈半圆或限制于更小范围内，且激光发射孔5的数目可为几十到上千个，依产品级别而定，激光发射孔5数目越多，所能感知的三维距离图像越清晰。

本实用新型的立体声头盔2的外端面设置有若干扬声器7(扬声器可分布于头盔前方或背面)，所述扬声器7通过发声的时差、声音的高低以及音色差异来表达不同距离大小，所述立体声头盔2通过扬声器7将三维距离信息以声音的方式传达给用户；所述激光发射孔5与所述扬声器7数目相等，所述扬声器7在立体声头盔2上的位置与所述激光发射孔5在激光球1上的位置一一对应，所述扬声器7与立体声头盔2几何中心的连线平行于激光发射孔5的激光射线，方便用户根据激光球1感知周边事物。

在通过声音传播的时差感知三维空间时，通过激光雷达等其他激光发射装置通过激光发射孔5同时向各方向发射激光射线，激光发射孔内设置的接收孔将接收信号传递给内处理器6，内处理器6获得一瞬时的三维距离图像(距离矢量集合)，每个激光发射孔5对应的扬声器7将以相应时差来表达该激光发射孔5测得的距离。

如图4所示，激光发射孔a测得距离矢量为5m，可让时差为0.5s(即发射0.5秒后对应扬声器发声)，激光发射孔b测得为6m，时差则为0.6s，此处以g“时差因子”为0.1(s\m)，例如，5m*g＝0.5s；类推可有：激光发射孔c时差为12m*g＝1.2s，激光发射孔d时差为10m*g＝1.0s。

进一步说明的是，时差因子g为用户可选项，用户可根据情况调节。对测得的较远距离可压缩时差，否则一次发射回合的总时长(即从激光射出时刻到全部扬声器停止发音的总时长)会过长。可预设在1-30米范围内使用g＝0.1(s\m)，在30-90米范围内调整g＝0.02(s\m)，以此缩短总时长。

由于人耳对声音时差的最小分辨时间是0.1秒，因此时差因子g不应太小，否则耳朵难以分辨。距离应与时差精准对应，如2米的距离于0.2秒发声，2.3米的于0.23秒发声；也可将距离矢量进行分档，例如，1-2米的距离矢量均于0.2秒发声，2-3米的距离矢量均于0.3秒发声，当视具体效果而定。

需要补充说明的是，用户根据需要选择不同的时差因子结构时，应有相应的特定音色进行标志，以达到最佳效果。尤其在时差因子很小的时候，用户难以根据时差来判断距离，但可以通过音高和音色。

在根据音高感知距离时，相应的距离范围(发声时刻)对应特定的音高，如4-5m(设0.5秒发声)对应7(xi)，5-6m(设0.6秒发声)对应#6(升la)，经过训练，用户可熟练根据音高判断距离，音高应随距离增大而下降。音高可使用12平均律或24平均律，亦或使用平滑的函数曲线，视具体效果而定，或将其设为用户可选。固定音高差(如一个半音)对应的距离范围也应设计为用户可选；周边障碍物近，则固定音高差对应较短距离，周边障碍物远，则对应较长距离。

此外，音高也可以并不用于对应距离，如果时差可以帮助使用者充分判断距离，或采用人声进行实时的距离报数(比如：四(米)、八、十二…)，那么音高(以及音色)可用于标志各个扬声器7，帮助使用者辨认‘声源’的方位。

进一步说明的是，人对同时发声的相同的音比较难分辨方位，但若两个音不同，则容易分辨，在根据音高感知距离时，可根据音高的渐变引入音色的渐变，如音高时选用清脆的铃声，音高降低时则逐渐向吹号声转化。提供选择让用户整个的切换音色，满足新鲜感和个性化。对于运动的障碍物，应以特殊音色表征。音色可以非常灵活的使用。例如用来标识扬声器7，如果扬声器7数目多，则可以分区块，每个区块由使用不同音色的扬声器7组成，帮助使用者更好分辨方位。如果有强大的软件系统，则通过对距离矢量集进行计算，软件将判断出何处存在障碍物，并以特殊音色进行标志。

本实用新型控制器3通过无线传输的方式与激光球1内部设置的内处理器6连接，内处理器6还电性连接扬声器7，通过控制器3可实现手动控制模式以及自动控制模式，此外在立体声头盔2设置有声控装置，声控装置电性连接内处理器6，可实现激光发射以及扬声器7发声的声控模式，在手动控制模式以及声控模式下，每按下按钮一次或口头信号一次则激光发射一次，扬声器7发音一回合，在自动控制模式下，以固定的时间间隔发射。

本实用新型的外接电源4用于向激光的发射以及扬声器7的发声供电。保证装置有充足的供电。

如图3所示，立体声头盔2包括头盔外罩201以及头盔内衬202，头盔内衬202套在用户头部，且头盔内衬202设置有弹性材料，有效保护头部，而且减少装置对头部的挤压；所述头盔外罩201上分布有扬声器7，所述扬声器7可以分布在头盔外罩201的前方，还可分布在头盔外罩201的背面，由于人耳对后方声音的方位敏感度较低，因此一般将扬声器7设置在头盔外罩201的前侧端面。

需要补充说明的是，位于所述头盔外罩201和头盔内衬202之间设置有支撑托架203，所述支撑托架203与头盔外罩201固定连接，所述支撑托架203上设置有若干滑轨204，所述滑轨204与头盔内衬202之间连接有支撑杆205，所述支撑杆205的一端与头盔内衬202固定连接，所述支撑杆205的另一端连接有滑块206，所述滑块206嵌装在滑轨204内，通过滑轨204和滑块206使头盔外罩201可沿滑轨204进行移动，进而调整扬声器7的位置，适用于左右耳听力不同的人群，有效提高装置的适用性。

如图1所示，本实用新型还涉及一种震动板(或舌板)型的激光立体声助盲器，震动板型的激光立体声助盲器较于标准型的激光立体声助盲器添加了震动板8以及震动器9，所述外接电源4电性连接有柔性震动板8，震动板8覆盖于用户的腹腔部及两肋，所述震动板8上设置有若干震动器9，以震动触觉辅助用户感知距离，所述震动器9与激光发射孔5以及扬声器7一一对应，所述震动器以时差原理来传达距离，倘若用舌板(类似brainport产品的舌板)，则以电脉冲发射点替代振动器。

震动板8覆盖于用户的胸腹部及两肋，震动板8还可选用放置于口腔内的舌板，震动板8上分布若干震动器9，它们与激光发射孔5和扬声器7一一对应，且震动器9在震动板8上的位置与激光发射孔5在激光球1上的位置相对应。由于震动板8的表面形状与球表有差异，故存在形状拉伸的问题，用户可通过训练熟悉解决该问题。

震动器9采用的时差原理与扬声器7的时差原理相同，震动器9将以不同的震动时刻来表达不同的距离。但震动器9不具备音高、音色的表征。震动器9的震动要与对应扬声器7的发声完全同步。震动器9可以和立体声头盔2共同使用，也可以单独使用，通过控制器3选择。

需要补充说明的是，一个重点在于技术所允许的震动器9密度，预计震动器9的密度将十分有限，若采电击孔来取代震动则密度可提高、设计也可简化，但用于皮肤，使用者或感不适，可使用舌板(如brainport)，可降低电脉冲带来的不适感。与立体声头盔2相比，震动板8将能更精确的将图像传达给用户，对于更细小的机构，触觉上的辨认或比听觉方位上的辨认更敏感，因此震动板8的添加将使用户更准确的感知空间结构。

本实用新型的实施方式将多个激光发射孔5均衡分布在一球状或半球状结构的激光球1上，通过向四周发射激光来获得周边空间的三维距离图像，再将此图像通过分布在圆形或半圆结构的立体声头盔2上的微小扬声器7来传达给用户，使用声音的时差、音高、音色来对应表达不同的距离长度，由此，每个距离矢量的方向和长度都通过声学得到表征并得以向用户传达，有效解决现有技术的助盲器不能向用户表述三维空间的缺陷，本实用新型不仅能使用户精确的感知周边空间，还可用于运动或娱乐器具供常人使用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。