一种智能护眼设备的制作方法

本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及保护眼睛健康，预防近视的智能电子设备。

背景技术：

在我国，青少年近视比率越来越高，造成近视的主要原因包括如下几方面：

1）用光环境问题：学生长时间学习做作业的照明用光环境没有达到健康指标要求；

2）坐姿问题：坐姿不端正，眼睛距离书本太近；

3）蓝光问题：长时间的看电脑，手机以及电视机屏幕也是造成近视和其它眼睛疾病的主要原因之一。

据调查，我国近80%以上的家庭照明环境没有达到健康质量指标要求，近期台灯抽检发现，约90%的台灯不合格。照明环境没有达到指标的主要原因为光源质量问题或者光源的选择问题，包括：

作业本或者图书表面照度不够或者太高；

电灯频闪指标不符合要求，发光源存在对眼睛有伤害的高频闪烁，而肉眼没有察觉；

电灯色温过高造成蓝光超标等。

学生在作业过程中，由于习惯原因，大多数学生会低头距离书本很近，而规范的坐姿人眼距离桌面的距离应该在40cm以上，长时间距离太近也容易造成近视眼。

手机以及电视机屏幕的由于背光亮度过高，闪烁，发射蓝光等原因，长时间集中精力看电子显示屏幕也对人眼有较大的伤害。科学研究发现，各种led电子屏幕的蓝光成分，能够诱导眼睛视觉神经兴奋，造成某些元素快速使用而衰竭，严重伤害视网膜神经，造成视力退化。

然而，上述各种原因和对应的光环境健康参数指标对于普通消费者而言过于专业，不借助专业设备或者专业机构的测试，普通用户很难知道所选的电灯是否健康护眼，也不知道安装的电灯瓦数是否合适。

对于电子显示设备，当用户集中精力长时间看电子设备显示屏时，很容易忘记适当的眼睛休息。而长时间观看亮度过量以及蓝光强度过大的led电子显示屏，会对眼睛造成极大的伤害。

随着芯片技术和传感器技术的发展，越来越多低功耗低成本并且高集成度的传感器，让上述各种照明参数指标的测量以及蓝光强度测量，距离和运动的感应容易实现，而低功耗低成本的中央处理器和存储器，让各种智能提示和计算功能也成为可能。

目前市面上已经有一些测量照度的设备，例如能够测量并显示照度的设备。然而单一的显示数值对普通用户而言很难判断达到健康指标，而且往往这些设备只是能够测量并显示某一种指标，并追求对该指标的精准测量。发明专利申请201610471017.4提出了一种检测照明环境健康的方法、系统和设备，该专利提出一种能够检测照明环境的照度，色温以及频闪参数的一体化简易设备。

针对作业和读书坐姿的提示，现有的解决方法通常为在书桌边缘安装防近视支架，但是支架的存在往往会造成看书视线遮挡，以及操作上的不便。目前也有通过头带设备，眼镜上安装的红外或者距离传感器的智能设备，来提示用户保持良好坐姿的设备。

针对长时间集中精力观看led电子显示屏，以及蓝光强度过大的问题，没有目前没有专门的产品和设备来辅助和提示用户健康安全用眼。

目前也没有综合光环境照明指标健康判断，坐姿提示，以及电子屏幕蓝光提示，长时间阅读累积量提示等多种功能的智能护眼设备。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供了一种小型化的智能护眼设备，可以通过光环境传感器测量照明指标参数，并判断是否满足健康要求，在不满足要求时给用户提示以便调节光源；同时，该设备通过距离传感器，判断用户眼睛到书面的距离，在坐姿不满足健康用眼要求时发出提示；另外，该智能护眼设备还可以通过光传感器测量电子屏幕的亮度和/或蓝光强度，并判断是否满足健康指标，如果不满足给出提示；在用户集中精力观看led电子屏幕时，如果时间过长，也会给出提示。通过该智能护眼设备，可以协助用户调整和选用健康的光源设备，调整正确的坐姿，养成健康的用眼习惯，从而有效预防近视，保护视力。

本发明提供的一种智能护眼设备，包括：光环境传感器，距离传感器，中央处理器，显示提示模块，操作按钮，通信模块，供电模块；所述光环境传感器用于测量被阅读对象所在位置的照度，色温以及频闪参数，所述中央处理器读取参数并判断是否满足健康照明指标，如果不满足，所述显示提示模块给出提示；所述距离传感器测量被阅读对象到人眼附近的距离，所述中央处理器读取距离并判断是否满足最小距离要求，如果不满足，所述显示提示模块给出提示；基于所述光环境传感器和距离传感器测量结果计算用户阅读累积量，如果阅读累积量超过一定门限，所述显示提示模块给出提示。

进一步的，所述智能护眼设备的光环境传感器对准阅读对象，检测阅读对象亮度以及蓝光强度，并判断是否满足健康标准，如果不满足，所述显示提示模块给出提示。

进一步的，所述智能护眼设备通过距离传感器测量数据，计算输出用户的注意力集中程度。

进一步的，所述注意力集中程度与一段时间多次测量得到的人眼到视线物体的距离数值集合的方差成反比关系。

进一步的，所述阅读累积量可以为亮度或者蓝光强度之一，阅读时间以及注意力集中程度的乘积。

进一步的，所述智能护眼设备通过所述通信模块与智能手机或者其它智能设备之间通信，实现通过智能手机或者其它智能设备对所述智能护眼设备的配置管理，以及将测量结果上报给智能手机或者其它智能设备。

进一步的，所述智能护眼设备可以嵌入到书签，直尺等常用学习工具上。

进一步的，所述智能护眼设备可以嵌入或者安装到眼镜架，以及其它可佩戴在头上的设备上。

附图说明

图1为本发明提供的一种智能护眼设备系统示意图；

图2为本发明提供的一种智能护眼设备安装在眼镜架上工作方法和步骤示意图;

图3为本发明提供的一种本智能护眼设备嵌入到书签上的工作方法与步骤示意图。

具体实施方式

如附图1所示，本发明提供的一种小型化的智能护眼设备，该设备包括：s101中央处理器，s102光环境传感器，s103距离传感器，s104显示提示模块，s105操作按钮，s106通信模块和s107电源模块。

其中，s102光环境传感器用于测量光环境参数指标，包括但不限于环境的照度，环境的色温，环境的照明频闪，也可以用于测量阅读对象（例如，电子显示屏幕）的亮度，以及蓝光强度等。

s103，距离传感器用于测量设备到人体，或者设备到阅读对象之间的距离，并能够感应距离的变化，由于测量对象通常为人体或者其它非金属表面。

s104显示提示模块用于显示测量和运算结果，并向用户发出提示。

s105操作按钮用于简单的配置和测量操作，包括测量，模式选择，配置等。

s106通信模块用于实现本发明设备与智能手机以及其它设备之间的信息交互，包括通过智能手机软件对本发明设备进行配置，以及将测量的数据和记录传输给智能手机。

s107电源模块为本发明的供电部分，包括对各个模块和器件的供电。

s101中央处理器为本发明的管理控制，智能处理和计算部分，实现包括基于用户操作选择和设定工作模式与配置，配置测量并读取测量参数进行各种判断和运算，将运算结果和测量结果按照正确的方式传递给显示提示模块以显示和提示。

基于上述设备原理框图，做为本发明具体实施例之一，一种典型的工作原理和方法为将智能护眼设备安装到眼镜架上使用，如附图2所示:

s201，设备安装：将本发明的小型化智能护眼设备安装到眼睛架的正中央，或者眼镜架的左右两侧部位。安装方法可以为固定式嵌入在眼镜架上，也可以采用架子固定，方便取下和安装；

s202，模式选择与准备：将智能护眼设备放置在图书或者阅读对象表面，传感器感应窗口对准光源，选择当前工作模式为阅读或者作业模式，然后选择按钮测量光环境指标；

s203，光环境测量与指标传递：s102光环境传感器测量环境的照度，色温以及灯光频闪的数值，并传递给s101中央处理器；

s204，光环境健康判断与提示：s101中央处理器基于测量结果，与预设的对应用光工作模式下的各项健康指标进行对比，如果满足健康指标要求，则显示正常，并将各个参数的测量结果通过s104显示；如果不满足健康指标，则通过s104显示用光环境不健康，并将不满足需求的一项或者多项指标显示，同时，可以给用户以声音等方式的提示。

s205，设置坐姿提示：将设备放置固定到眼镜上，正常佩戴眼镜，调整角度使传感器感应窗口对准阅读对象，当阅读对象为图书和书本时，通过s105选择设备工作状态为坐姿提示；

s206，坐姿监测与提示：用户在阅读或者作业的过程中，s103距离传感器实时监控设备到书面或者桌面的距离，如果距离小于预设的门限值，例如通常为40cm，则发出提示音。

s207，选择电子屏幕阅读：当阅读对象为电子显示屏幕时，例如电脑屏幕，手机屏幕等，通过s105选择电子屏幕阅读模式；

s208，测量电子屏幕亮度与蓝光强度：s101通过s102测量阅读对象的亮度，直接测量蓝光强度，或者通过亮度和色温等分析得到其中蓝光的强度；

s209，判断电子屏幕健康指标并提示：s101与预设的亮度门限值，以及蓝光强度值进行对比判断，如果亮度过低或者过高；或者蓝光强度很大，则通过s105显示阅读对象发光不健康，并显示测量结果，并发出提示音。

s210，设定智能护眼阅读模式：在完成测试确认之后，用户通过s105选择设备为智能护眼阅读模式；

s211，测量并计算阅读集中程度：s101开始对用户阅读开始计时，可选的，通过s103周期性检测用户头部到阅读对象的距离，基于距离的变化计算得到用户阅读集中程度。

做为本发明的一种具体实施例，一种计算方法如下：

假设时间点集合{t1，t2，t3，……，tn}，测量得到的人眼到其视线上物体的距离结合{d1，d2，d3，……，dn}，则代表阅读集中程度的计算方法如下公式1。如果任何相邻的两个有效测量时间点之间的时间差小于一个门限（例如1分钟），则通过如下公式1计算阅读集中程度：

公式1

其中，c为阅读集中程度，m为测量距离集合的均值。基于该公式，当n个测量值完全相同时，说用用户集中精力看书学习，则阅读集中程度很高；当n个测量值差异很大时，方差很大，所以集中程度数值很低。

s212，计算阅读累积量：s101基于测量得到的屏幕亮度数值和阅读时间的乘积，得到阅读累积量；可选的，阅读累积量等于屏幕亮度数值、阅读时间和阅读集中程度的乘积。

s213，阅读累积门限判断并提示：s101周期性判断阅读累积量超过预设门限时，发出提示音。

所有上述判断和工作步骤，当发生报警提示时，用户可以通过s105选择确认来关闭提示音。

基于本发明实施例的设备原理框图，做为发明具体实施例之二，一种典型的工作原理和方法为将智能护眼嵌入到书签上使用，如附图3所示:

s301，嵌入安装：将本发明的小型化智能设备嵌入到书签中。做为实施例，也可以嵌入到学生用的直尺，三角板等常用扁平学习工具上。

s302，放置与模式选择：将嵌入书签的智能护眼设备放置在图书或者阅读对象表面，传感器感应窗口对准光源，选择当前工作模式为阅读或者作业模式，然后选择s105对应的按钮测量光环境；

s303，光环境测量：s102光环境传感器测量环境的照度，色温以及灯光频闪的数值，并传递给s101中央处理器；

s304，光环境健康判断与提示：s101中央处理器基于测量结果，与预设的对应用光工作模式下的各项健康指标进行对比，如果满足健康指标要求，则显示正常，并将各个参数的测量结果通过s104显示；如果不满足健康指标，则通过s104显示用光环境不健康，并将不满足需求的一项或者多项指标显示，同时，可以给用户以声音等方式的提示。

s305，设置坐姿提示模式：将书签放置到阅读书面或者临近桌面上，调整角度使传感器感应窗口对准人脸眼睛部位，通过s105选择设备工作状态为坐姿提示；

s306，坐姿监测与提示：用户在阅读或者作业的过程中，s103距离传感器实时监控设备到书面或者桌面的距离，如果距离小于预设的门限值，例如通常为40cm，则发出提示音。

s307，智能护眼模式选择：用户可以通过s105选择设备为智能护眼阅读模式；

s308，阅读时间和集中度测量和计算：s101开始对用户阅读开始计时，通过s103周期性检测书面到人眼附近的距离，基于距离的变化计算得到用户阅读集中程度。

做为本发明的一种具体实施例，一种计算方法如下：

假设时间点集合{t1，t2，t3，……，tn}，测量得到的书面到人眼附近的距离结合{d1，d2，d3，……，dn}，则代表阅读集中程度的计算方法如下公式1。如果任何相邻的两个有效测量时间点之间的时间差小于一个门限（例如1分钟），则通过如下公式2计算阅读集中程度：

公式2

其中，c为阅读集中程度，m为测量距离集合的均值。基于该公式，当n个测量值完全相同时，说用用户集中精力看书学习，则阅读集中程度很高；当n个测量值差异很大时，方差很大，所以集中程度数值很低。

s309，计算阅读累积量：s101基于测量得到的阅读集中程度和阅读时间的乘积，得到阅读累积量。

s310，阅读累积量判断与提示：s101周期性判断连续阅读累积量超过预设门限时，发出提示音。

所有上述判断和工作步骤，当发生报警提示时，用户可以通过s105选择确认来关闭提示音。

本发明提供的智能护眼设备，可以通过光环境传感器测量照明指标参数，并判断是否满足健康要求，在不满足要求时给用户提示以便调节或者选择健康光源；同时，该设备通过距离传感器，测量用户眼睛到书面的距离，在不满足健康用眼要求时发出提示；另外，该智能护眼设备还可以通过光环境传感器测量电子屏幕的亮度和/或蓝光强度，并判断是否满足健康指标，如果不满足给出警告提示；在用户长时间集中精力观看电子屏幕或者阅读时，如果时间过长，也会给出提示。通过该智能护眼设备，可以协助用户调整用和选用健康的光源设备，调整正确的坐姿，养成健康的用眼习惯，从而有效预防近视，保护视力。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。