儿童交互学习系统及用于移动终端的反射装置的制作方法

文档序号:16003476发布日期:2018-11-20 19:45阅读:217来源:国知局

本发明涉及光学技术领域,具体涉及一种儿童交互学习系统及用于移动终端的反射装置。



背景技术:

随着科学的发展与对下一代的教育越发的重视。为了使孩子能够在家进行智力开发的学习,越来越多基于移动终端的教育产品问世。

基于移动终端的教育产品,通常通过用户在屏幕上进行拖拽、点击等方式进行操作,以提高孩子的认知能力或计算能力。但是,这种产品的缺点是,对于儿童,尤其是低龄儿童的触觉、手脑协调等基本能力发展是不利的,过度使用甚至会阻碍儿童对物理世界的认知。

为了保证对儿童能够进行健康的智力、认知等方面的教育,还要还原孩子的真实动手能力,相关技术提出了通过移动终端前置摄像头与孩子进行视频互动的方式进行儿童教育。

但是,相关技术存在的问题是,儿童只能在极小的区域内进行动手操作,但由于孩子年龄较小,很难保证操作均在限定范围内,进而导致视频采集不成功,影响孩子的学习兴趣与积极性。



技术实现要素:

本申请提供一种用于移动终端的反射装置,有效解决了移动终端的摄像头采集区域影响儿童动手操作的问题,同时还有效提高了摄像头进行图像采集的清晰度。

根据第一方面,一种实施例中提供一种包括:凸透镜,所述凸透镜与移动终端的摄像头平行设置;平面反射镜,所述平面反射镜与所述凸透镜呈锐角设置;凹透镜,所述凹透镜与所述平面反射镜呈锐角设置;其中,所述凸透镜和所述凹透镜形成无焦系统。

进一步地,所述凸透镜与所述平面反射镜之间所成的角度为45°~75°。

进一步地,所述凹透镜与所述平面反射镜之间所成的角度为45°~75°。

根据第二方面,一种实施例中提供一种儿童交互学习系统,包括:移动终端,用于获取儿童学习操作过程和播放儿童交互学习资料;用于移动终端的反射装置,用于辅助移动终端获取儿童学习操作过程。

依据上述实施例的用于移动终端的反射装置,能够有效扩大移动终端前置摄像头的图像采集区域,同时,提高了摄像头的采集效果,保证了孩子们的学习过程能够被移动终端有效采集,为孩子的动手学习保驾护航。

附图说明

图1为相关技术中的结构示意图;

图2为相关技术中图像采集区域的示意图;

图3为相关技术中操作区域超过图像采集区域时的示意图;

图4为相关技术中教具大小超过图像采集区域时的示意图;

图5为本发明实施例的结构示意图;

图6为本发明实施例的光路原理图;

图7为本发明实施例采用的无焦系统的原理图;

图8为本发明实施例的图像采集区域的示意图;

图9为本发明实施例的儿童交互学习系统的方框示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中,很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而,本领域技术人员可以毫不费力的认识到,其中部分特征在不同情况下是可以省略的,或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下,本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述,这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没,而对于本领域技术人员而言,详细描述这些相关操作并不是必要的,他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外,说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时,方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此,说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例,并不意味着是必须的顺序,除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身,例如“第一”、“第二”等,仅用于区分所描述的对象,不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”,如无特别说明,均包括直接和间接连接(联接)。

相关技术中,为了让孩子真正意义上的“动手”与教学内容互动,从而使其既获得物理世界的触感,又得到高质量的教学内容,以提高教学质量。相关技术,通常利用移动终端的前置摄像头来观察孩子在桌面与教具之间的交互活动,并利用图像算法分析视频数据来理解孩子操作教具的过程,最终通过移动终端的屏幕反馈给孩子。

如图1所示,相关技术中,通常先将移动终端安装在支架上,以使移动终端能够以一个固定的仰角竖立于桌面上,从而确保移动终端的前置摄像头能够处于较高的位置,然后,如图2所示,在移动终端的前置摄像头处安装一面反射镜,来改变摄像头的视线,即使摄像头的光路从指向前方转换为指向桌面。

从图2可知,采用相关技术的技术手段,孩子只能在移动终端前方的有限区域内进行实物操作。但是,众所周知,孩子的自控能力是有限的,由于无法保证孩子们能够仅在该设定区域内进行操作,如图3和图4所示,玩具很容易超过目前限定的操作区域,从而影响移动终端的图像采集,进而无法准确的反馈孩子操作的过程,或者由于操作过程不完整,判定孩子操作错误,甚至,为了获取到完整的操作过程,需要孩子反复操作。但是,这些由于视频采集不完整造成的后果,很容易影响孩子学习的积极性,从而影响教学效果,甚至适得其反,使孩子因即使自己做对了也无法得到正确的评价,而厌倦学习。

基于此,本发明实施例提出了一种用于移动终端的反射装置。

下面参考附图来描述本发明实施例的用于移动终端的反射装置。

图5为本发明实施例的用于移动终端的反射装置。如图5和图6所示,本发明实施例的用于移动终端的反射装置100包括:凸透镜10、平面反射镜20和凹透镜30。

其中,凸透镜10与移动终端的摄像头平行设置;平面反射镜20与凸透镜10呈锐角设置;凹透镜30与平面反射镜20呈锐角设置;其中,凸透镜10和凹透镜30形成无焦系统。

需要说明的是,凸透镜10与移动终端的摄像头平行设置,具体为,凸透镜10与移动终端的摄像头射出的光路垂直。例如,当摄像头射出的光路为水平光线时,凸透镜10为垂直设置,此时,摄像头射出的光路能够水平射入凸透镜。由于凸透镜10能够放大成像的原理,使摄像头射出的光线范围能够扩大,即提高摄像头出射光线在平面反射镜30上的范围。

进一步地,平面反射镜20与凸透镜10呈锐角设置,能够使由凸透镜10射出的光线经过平面反射镜20的反射作用,改变光路的方向,即言,平面反射镜20能够将通过凸透镜10的水平光线,进行反射,以使水平光线转换成向下方向的光线,即指向桌面的光线。

更进一步地,凹透镜30与平面反射镜20呈锐角设置,即,通过平面反射镜20反射的光线能够射入凹透镜30,通过凹透镜30进行散射,从而有效增大由平面反射镜20反射光线的范围,进一步扩大摄像头采集范围。

其中,凸透镜10和凹透镜30形成无焦系统。

需要说明的是,无焦系统是指对光束没有净发散或净聚焦的光学系统,即言,无焦系统的等效焦距为无限大,其效果是,如图7所示,如果入射光是平行光,则出射光也必然是平行光,正所谓“平行光进,平行光出”,从而通过凸透镜10和凹透镜30形成的无焦系统,能够不改变摄像头出射光线,即,当移动终端的摄像头的出射光线为平行光时,经用于移动终端的反射装置进行反射后,出射光线仍然为平行光。

具体而言,在反射装置工作过程中,摄像头将采集光线射入凸透镜10,凸透镜10利用放大成像的原理将入射光线的范围进行放大,即在平面反射镜20上对摄像头的出射光线进行放大,平面反射镜20利用反射原理将经凸透镜10放大的光线进行反射,以改变光线的方向,使光线能够从射向移动终端的前方改变为射向桌面,经平面反射镜20反射的光线再射入凹透镜30,经过凹透镜30的散射作用,对摄像头的出射光线进行进一步的散射,以扩大摄像头光线的范围,从而在不降低摄像头采集图形清晰度的情况下,有效扩大摄像头图像采集的范围。同时,由于凸透镜10和凹透镜30形成的无焦系统,进一步保证摄像头采集图像的清晰度。

其中,移动终端可为手机、PAD等能够进行图像采集和应用程序播放的智能终端。

其中,在本发明实施例中,凸透镜10与平面反射镜20之间所成的角度为45°~75°;凹透镜30与平面反射镜20之间所成的角度为45°~75°。

由此,本发明实施例的用于移动终端的反射装置,通过两片非球面镜和一片反射镜组成,能够构成成像清晰的反射式减倍无焦光学系统。

根据上述用于移动终端的反射装置,如图8所示,能够有效扩大移动终端摄像头图像采集的区域,采集区域的面积可以达到A3纸张(420x297mm)的大小,远远超过了仅对光路方向进行改变的技术方案。从而能够有效保障孩子动手操作的空间,为孩子的动手学习保驾护航。

图9为本发明实施例的儿童交互学习系统的方框示意图。如图9所示,本发明实施例的儿童交互学习系统300包括:移动终端200和用于移动终端的反射装置100。

其中,移动终端200用于获取儿童学习操作过程和播放儿童交互学习资料;用于移动终端的反射装置100用于辅助移动终端获取儿童学习操作过程。

应当理解的是,移动终端200播放的儿童交互学习资料,包括:用于儿童学习的播放资料和儿童操作的过程资料,即,儿童学习的播放资料可为在儿童进行学习前或学习后可根据观看的播放资料,以获取学习内容;儿童操作的过程资料可为通过移动终端前置摄像头和用于移动终端的反射装置100采集到的儿童对教具的操作过程。

正是由于儿童交互学习系统,能够在儿童学习前播放教学内容,在儿童学习过程中,通过移动终端200的前置摄像头和用于移动终端的反射装置100的组合,采集儿童对教具的操作过程,并在儿童学习后向儿童展示自己的操作过程或对儿童操作过程进行纠错等服务,使儿童能够将学和做有机结合起来,从而有效保证儿童的学习效果,提高儿童的动手能力。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述,只是用于帮助理解本发明,并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员,依据本发明的思想,还可以做出若干简单推演、变形或替换。

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