专利名称：利用光——声像变换使盲人能观察景物的装置的制作方法
技术领域：
本发明为一种利用光-声像变换使盲人能观察景物的装置。这是一种利用光学、电子学和声学原理实现的医疗器械，其目的是使盲人具备一种感知黑白或彩色景物的能力，以便直接观察周围物体的明暗、色彩、形状、大小、方位和运动情况。
人的大脑除了能将眼感受到的来自不同方向的光综合形成光学图像外，还能将耳感受到的来自不同方向的各种声音综合形成层次丰富的立体音响声像概念，所以每一个听力正常者都可以凭听觉精确地感知各种发声体的性质和位置。本发明的装置将视野中每一个光学图象元素转换成一个与该元素的亮度和色度相对应的音频信号，并使它通过二维立体声放音系统在特定方向模拟一个声像元素。这样产生的模拟声像可以使盲人对周围景象进行实时了解，感受到五彩缤纷的光明世界。
装置的分辨率根据所用元件的数量而定，可以在很大范围内变化。具有较低分辨率的装置能使未经训练的盲人容易地在黑暗中辨别光点的方向，在人群中发现色彩特殊的衣服，在固定背景上发现较大的移动目标。具有较高分辨率的装置，可使经过训练的盲人感知物体的细节。
本发明的装置由光学成像系统、光电转换元件矩阵、可控声源矩阵、加法系统、多通道音频放大器、立体声放音系统六个部分构成。
附图
为单色装置的示意图。
光学成象系统为一般的透镜或透镜组，使视野内的景物在光电转换元件矩阵所处的平面上聚焦成实像。当对装置的分辨率没有特殊的高要求时，可采用简单的大孔径单片凸透镜以降低成本、提高装置在低照度下的灵敏度。
光电转换元件矩阵由任何类型的光电转换元器件组成。设装置所预期的全视野分辨率为M行×N列，则光电转换器件单元的数量为M×N个。
可控声源矩阵由M×N个相似的声源电路单元构成。每一电路单元都包含有独立的振荡电路、调制电路(包括可控滤波器)，所产生的音频信号的幅度、频率、音色受到一个光电转换器件输出的控制，总共得到M×N个独立的音频信号。
加法矩阵将可控声源矩阵每一电路单元产生的音频信号根据其象素的位置分解为两个座标的分量，并将所有信号的同座标分量相加，以便通过简单的放大器和放音系统进行电声转换。在档次较高的装置中，应在加法矩阵中对各信号分量加以校正，使装置产生的模拟声像与使用者所听到的自然音响声像定位重合。
多通道音频放大器由若干路普通音频放大器构成，把加法器得到的音频信号加以放大，为了取得音源的二维平面定位效果，至少使用三个声道。
立体声放音系统由耳机或扬声器组成。为了便于携带和行动，放音系统可用类似于耳机头弓或头盔的形式固定在使用者头部。
彩色装置的结构与上述的单色装置相似，但光学或成像部分应增加滤色分光功能，将可见光线分解为红、绿、兰三元色。同时应将光电转换矩阵、可控声源矩阵增加为三套或采用适当的复用拖措，分别对三元色像素进行转换，然后一半送入加法矩阵处理。为便于使用者区分色彩，各元色在转换时各使用不同的音频频率范围(或音色范围)。
在大规模生产高分辨率的本发明装置时，可开发专用集成元件，将上述光电转换矩阵和可控声源矩阵等部件加以标准化和集成化，以尽量减少装置的体积和功耗，并使各像素的转换一致性更容易得到保证。
视力正常者的大脑对景物的认识反应是在婴幼儿时期经过长期训练形成的。与此相似，本装置的使用者应经过一定时期的自我训练，在大脑中建立敏捷的认识反应之后，不但可以较好地分辨物体的细节，甚至还可能阅读简单的字母文字。
权利要求
1.一种利用光-声像变换使盲人能观察景物的装置，其特征为由光学成象系统、光电转换器件构成的矩阵和电子电路将视野中的像素根据其亮度和色调分别转换成一一对应的音频信号。
2.根据权利要求1的装置，其特征为通过立体声放音系统，使每一个与光学像素对应的音频信号定位在声场的相应方向，形成一幅与视野中光学图像一致的声学图像，从而使盲人通过听觉反应获得感知视野内景物光学图象的能力。
全文摘要
利用光——声像变换使盲人能观察景物的装置是一种利用光学、电子学和声学原理实现的医疗器械。使用光学成像系统、光电转换元件矩阵和电子电路把视野中的可见光像素根据其亮度和色调转换成音频信号集，再通过二维立体声放音系统使它们定位成声像。盲人依靠人类听觉系统及大脑对立体声场的处理能力，经过经验积累，即可通过本装置获得类似于视力的感知景物光学图像的能力。
文档编号A61F9/08GK1053542SQ9010017
公开日1991年8月7日 申请日期1990年1月15日 优先权日1990年1月15日
发明者陈平 申请人:陈平