CN101317139B - 唤醒装置 - Google Patents

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Abstract

一种通过光刺激唤醒睡眠者的唤醒装置(1)其将睡眠者不感觉眩目地舒适地唤醒。发光装置(3)具有：第一发光单元(31)，位于发光面(31a)不能被睡眠者直接观察到的位置；和第二发光单元(32)，位于发光面(32a)能够被睡眠者直接观察到的位置。控制装置(4)在预设唤醒时间之前的预定时间激活发光装置(3)，以按低照度、中照度和高照度的顺序改变从发光装置(3)发出的光照度，从而仅在低照度条件和中照度条件下点亮所述第一发光单元(31)，而在高照度条件下点亮第一发光单元(31)和第二发光单元(32)二者，并快速从中照度条件变化到高照度条件。

Description

唤醒装置 
技术领域
本发明涉及一种用于通过光刺激将睡眠者从睡眠中唤醒的唤醒装置。 
背景技术
传统提出的一种唤醒装置控制照明光，从预设唤醒时间前的一个时间逐渐增加亮度，以通过逐渐将睡眠中的人照亮而将睡眠者从睡眠中平稳地唤醒。 
例如日本专利申请特开平第07-318670号公开的传统的唤醒装置，通过在睡眠者期望的唤醒时间前30-60分钟的时间开始，点亮设于不能直接照到睡眠者面部的位置的低亮度发光单元，逐渐将睡眠者面部上的照度从0勒克斯(lx)增加到200勒克斯，并且接着在期望的唤醒时间前5-10分钟的时间开始，通过点亮设于能够直接照到睡眠者面部的位置的高亮度发光单元，逐渐增加睡眠者面部上的照度，且在唤醒时间前1分，将睡眠者面部上的照度钟增加至2000勒克斯以上。通过人工形成从黎明前到白天的条件，可提供从生物节律(biological rhythm)的观点看舒适的唤醒。 
图8示出上述传统唤醒装置的配置。传统唤醒装置10是设置于睡眠者床旁的立式装置，并具有设于主体框架11的上表面上的第一发光装置12，以及设于从主体框架11上立起来的两臂14的前端处的第二发光装置13。发出低照度光的第一发光装置12采用白炽灯作为光源来照亮周围，它设于输出光不直接照到睡眠者面部的位置。另一方面，发出中照度光和高照度光的第二发光装置13，具有由作为光源的荧光灯和反射伞罩所给出的方向性。另外，通过调整臂14和反射伞罩的方向，睡眠者面部可被直接照到。 
发明内容
但是，为了使得睡眠者面部上的照度在从预设唤醒时间开始的一分钟内等于或大于2000勒克斯，高照度发光单元的亮度就变得更高得多。因此，睡眠者可能感到眩目，她或他就不能愉快地醒来。 
另外，因为发出高照度光的第二发光装置通过作为光源的荧光灯和反射伞罩而具有方向性，输出光的方向性可能较低，这样，床面反射的光可漫射于整个房间。因此，当卧室安装有多个床时，假设每位睡眠者的预设唤醒时间可能不同，则不在该预设唤醒时间的相邻睡眠者就可能受到刺激并在不愉快的情况下被唤醒。 
设想本发明为的是解决上述问题并旨在提供一种唤醒装置，该装置能够考虑到生物旋律而无眩目感觉地舒适地唤醒睡眠者。另外，本发明的目的是提供一种唤醒装置，即便当卧室安装有多个床时，该装置也能够仅仅唤醒在预设唤醒时间的人而不刺激不在该预设唤醒时间的相邻睡眠者。 
根据本发明一个方面的唤醒装置的特征在于包括：设定装置，用于由睡眠者设定预设唤醒时间；发光装置，具有第一发光单元和第二发光单元，其中第一发光单元设于其发光面不能被睡眠者直接观察到的位置，第二发光单元设于其发光面能够被睡眠者直接观察到的位置；以及控制装置，其在所述预设唤醒时间之前的预定时间激活发光装置，以按低照度、中照度和高照度的顺序改变从所述发光装置发出的光的照度，在低照度条件和中照度条件下仅点亮所述第一发光单元，而在高照度条件下点亮所述第一发光单元和所述第二发光单元二者，并快速从中照度条件变化到高照度条件，其中，所述第一发光单元的发光面基本垂直于所述睡眠者睡眠的床表面，并且所述第二发光单元的发光面基本平行于所述睡眠者睡眠的床表面并面向下方。 
根据上述配置，控制装置在睡眠者所设定的预设唤醒时间之前的预定时间(例如30分钟)激活发光装置，并按低照度、中照度和高照度的顺序改变发光装置发出的光的照度，从而使得睡眠者能够舒适地被唤醒，与传统唤醒装置相似。另外，在高照度条件下点亮所述第一发光单元和所述第二发光单元二者，从而能够降低设于使其发光面能够被睡眠者直接观察到的位置的第二发光单元的照度，将睡眠者面部上的照度保持在必要水平。因而可降低睡眠者感到眩目的可能性。 
附图说明
图1是显示根据本发明一个实施例的唤醒装置的配置的立体图； 
图2是以上唤醒装置在预设唤醒时间前30分钟的照明条件示意图； 
图3是以上唤醒装置在预设唤醒时间前10分钟，并在仅有第一发光单元点亮的情况下的照明条件示意图； 
图4是以上唤醒装置在预设唤醒时间前10分钟，并在第二发光单元开始点亮的情况下的照明条件示意图； 
图5是以上唤醒装置在预设唤醒时间前1分钟的照明条件示意图； 
图6是以上唤醒装置在睡眠者面部上的照度的变化图表； 
图7是以上唤醒装置的唤醒操作流程图； 
图8是显示传统唤醒装置的配置的立体图。 
具体实施方式
以下参考附图描述根据本发明一个实施例的唤醒装置1。在以下说明中，当存在多个睡眠者时，希望采用这个唤醒装置唤醒的那个睡眠者被称为主要睡眠者。 
如图1所示，该实施例中的唤醒装置1包括：设定装置2，其由睡眠者用于设定期望的唤醒时间等等；发光装置3，其发出具有低照度、中照度和高照度的至少三个等级的光；以及控制装置4，其对应于预设唤醒时间激发发光装置3。 
发光装置3配置有：第一发光单元31，设于其发光面不能被睡眠者直接观察到的位置；及第二发光单元32，设于其发光面能够被睡眠者直接观察到的位置。第一发光单元31设于床头板5内并设于接近枕头的较低位置，床头板5设于床6的枕头旁。第二发光单元32设于床头板5内并设于距离枕头较高的位置。 
第一发光单元31是一个配置有装于薄的盒形外壳内的多个发光二极管的发光板，并在长度方向上具有基本等于床6宽度的宽度，且该发光板固定在床6的床表面上方262到344mm高度的位置。另外，第一发光单元31的发光面31a设置成基本垂直于床表面。这样，第一发光单元31的发光面31a就不能被睡眠者直接观察到。 
第二发光单元32是一个配置有装于薄的盒形外壳内的多个放电灯的发光板，并在长度方向上具有基本等于床6宽度的宽度，且该发光板固定在床6的床表面上方1145到1445mm高度的位置。另外，第二发光单元32的发光面32a设置成基本平行于床表面且面向下。这样，第二发光单元32的发光面32a就可从被睡眠者直接观察到的位置直接照到睡眠者的面部。 
设定装置2用于由睡眠者设定例如数字形式的期望的唤醒时间，并将该预设唤醒时间通过有线或无线数据通信(未图示)传输给控制装置4。控制装置4配置有微处理器、计时器等等，并通过对应于由计时器计算的当前时间和由设定装置2设定的预设唤醒时间来控制发光装置3的发光，具体地说，第一发光单元31和第二发光单元32被适当地按低照度、中照度及高照度的顺序点亮以便改变照明光的照度，并且从低照度到中照度的变化是缓慢执行的，而从中照度到高照度的变化是快速执行的。特别地，当从低照度转换到中照度时，点亮第一发光单元31；而当从中照度转换到到高照度时，点亮第一发光单元31和第二发光单元32。 
第一发光单元31的发光面的照度设定成，使得睡眠者面部上的照度处于从0到150勒克斯的范围内。另外，第二发光单元32的发光面的照度设定成，使得睡眠者面部上的照度处于从0到850勒克斯的范围内。再者，当从中照度转换到到高照度时，睡眠者所感觉到的光源的照度设定成等于或小于20000cd/m2。 
发光装置3将睡眠者从睡眠中唤醒，并且它可被控制以再现被隔离的黎明前后的日光，从而保持睡眠者的生物旋律并给予舒适唤醒。发光装置3的第一发光单元31和第二发光单元32的照明控制参考图2-图7来描述。图2-图6以视觉方式表示了来自发光装置3的第一发光单元31和第二发光单元32的输出光，其中输出光强度差以线的长度和粗细来表示。另外，图7是示出唤醒装置1的唤醒操作的流程图。 
当睡眠者通过设定装置2设定预设唤醒时间(#1)时，控制装置4将该预设唤醒时间前30分钟的时间设定为唤醒操作的开始时间(#2)。控制装置4监视由计时器计算出的当前时间，并且当到了唤醒操作的开始时间(即#3中结果为“是”)时，它就使得发光装置3的第一发光单元31发光，从而使得在睡眠者面部上的照度变成大于0勒克斯但是等于或小于23勒克斯(#4)。图2示出了唤醒装置1在预设唤醒时间前30分钟的照明条件。 
控制装置4进一步监视由计时器计算出的当前时间，并且将第一发光单元31发光的输出水平保持在唤醒操作的开始时间处，或稍微增加输出水平直至预设唤醒时间前10分钟为止。当到了预设唤醒时间前10分钟时(#5中结果为“是”)，在第一发光单元31点亮的同时进一步点亮第二发光单元32。 但是，在预设唤醒时间前10分钟，在睡眠者面部上的照度保持为等于或小于40勒克斯(#6)。图3示出以上唤醒装置1在预设唤醒时间10分钟前、及在仅有第一发光单元31点亮的情况下的照明条件。图4示出以上唤醒装置1在预设唤醒时间前10分钟、及在第二发光单元32开始点亮的情况下的照明条件。通过这种方式，在预设唤醒时间前的10分钟之前及之后，在睡眠者面部上的照度的增加速度借助于来自第二光单元32的光输出而突然变化。 
控制装置4仍然进一步监视由计时器计算出的当前时间，当到了预设唤醒时间前1分钟时(#7中结果为“是”)，第二发光单元32的照度(输出光的强度)增加到预定范围内的最大值，以使得在睡眠者面部上的照度变为等于或大于1000勒克斯(#8)。图5示出了唤醒装置1在预设唤醒时间前1分钟内的照明条件。 
接下来，表1示出了作为唤醒操作的对象的主要睡眠者(主要被测试者)和邻床上的睡眠者(辅助被测试者)的唤醒感觉测量结果，对应于：发光装置3的第一发光单元31和第二发光单元32的变化的存在条件和种类、床头板5的存在条件、唤醒操作的开始(预设唤醒时间30分钟前)时在睡眠者面部上的照度的变化量。另外，改变光源的照度以使得在预设唤醒时间睡眠者面部上的照度成为恒定值。 
在主要被测试者面部上的照度是这样测量的：将照度计的光接收器安装于主要被测试者两眼之间的中心处并与面部平行。当主要被测试者的面部在唤醒中向上转时，将光接收器向转上进行测量。当主要被测试者的面部在唤醒中向右转时，将光接收器向右转进行测量。另外，光源的发光面的照度这样测量：将照度计的光接收器安装于主要被测试者两眼之间的中心处并与面部平行，该照度计的测量参考点置于视野内照度的最高点。还有，主要被测试者和辅助被测试者的唤醒感觉是以主观评估实验来评估的。 
Figure S200680044072XD00061
参考第一、第三和第四实例以及第一和第二对比例。虽然它们都共同使用放电灯作为第二发光单元，但如果像第一和第二对比例那样，仅通过第二发光单元而不使用第一发光单元来获得睡眠者面部上的1000勒克斯照度，则该光源的照度就变得过高而使得主要被测试者可能感到眩目。同理适用于第一或第二对比例以及第三或第四对比例的情况。由此通过像本发明那样点亮第一发光单元和第二发光单元二者，即可在高照度发光条件下降低眩目。特别是，因为第一发光单元设于主要被测试者(主要睡眠者)不能直接观察到的位置，所以可非常有效地降低眩目。 
接着，参考第一实例和第三对比例。虽然它们都共同使用LED作为第一发光单元并使用放电灯作为第二发光单元，而且光源的照度值相同，但是在存在或不存在床头板上有差别。在其中任何一种情况下，主要被测试者的唤醒感觉都很不错，但辅助被测试者的唤醒感觉在没有床头板的第三对比例的情况下就不舒适了。由此发现床头板有效发挥作用。当参考第三实例和第四对比例或当参考第一对比例和第二对比例时，获得相似结论。 
然后，参考第一实例和第二实例。在第一实例中将放电灯用作第二发光单元，但是在第二实例中将白炽灯用作第二发光单元。因此，发现在有白炽灯的第二实例中光源的照度在预设唤醒时间更高，使得主要被测试者感觉眩目。似乎这种现象取决于放电灯的配置和白炽灯的配置之间的差异，即，光源的照度分布之间的差异。由此发现放电灯比白炽灯更适用于第二发光单元的光源。但是白炽灯是在光源未包裹这种情况下被评估为低亮度的。即便使用了白炽灯，也可能通过使用奶白色散射板或类似部件充分地散射照度而降低主要被测试者的眩目感，在那种情况下，因为光分布更窄了，难以通过充分散射来获取期望的照度。 
再接下来，参考第一实例和第三实例或第四实例。虽然它们都共同使用放电灯作为第二发光单元，但是不同的是在第一实例中使用LED，在第三实例中使用白炽灯而在第四实例中使用放电灯。因为白炽灯和放电灯比LED更难以控制分布，光可能容易地泄露到周围，使得辅助被测试者的唤醒感觉轻微地恶化。由此发现LED比白炽灯或放电灯更适用于第一发光单元的光源。 
从表1的实验结果看，当假设第一或第五实例(它们被主要被测试者和辅助被测试者都评估为○或◎的)是非常好时，光源的照度优选等于或小于 20,000cd/m2，更优选的是等于或小于10,000cd/m2。从而，可以降低主要被测试者感到眩目的可能性。另外，LED、白炽灯和放电灯中的任一种都可用作第一发光单元的光源，但是LED是优选的。进一步地，白炽灯和放电灯中的任一种都可用作第二发光单元的光源，但是放电灯是优选的。还有，考虑到辅助被测试者的唤醒感觉，床头板是必要的，但是当辅助被测试者，即相邻睡眠者不存在时，床头板就不是必须的了。 
因为本发明不限于上述实施例中的配置，所以可应用各种改进方案。这样，包括至少以下部分就足够了：设定装置，用于由睡眠者设定预设唤醒时间；发光装置，具有第一发光单元和第二发光单元，其中第一发光单元设于其发光面不能被睡眠者直接观察到的位置，而第二发光单元设于其发光面能够被睡眠者直接观察到的位置；以及控制装置，其在预设唤醒时间之前的预定时间激活发光装置，以按低照度、中照度和高照度的顺序改变从该发光装置发出的光的照度，且其中控制装置在低照度和中照度条件下仅点亮第一发光单元，而在高照度条件下点亮第一发光单元和第二发光单元二者，并快速从中照度条件变化到高照度条件。 
根据这样的配置，因为在高发光照度条件下一部分光是由发光面设在不能被睡眠者直接观察到的位置的第一发光单元产生的，这可能降低发光面设在能够被睡眠者直接观察到的位置的第二发光单元的照度，而这样就降低了睡眠者感到眩目的可能性。 
此外，优选的是当相邻睡眠者不存在时，进一步包括要设于睡眠者床旁的床头板，第一发光单元设于床头板内的较低位置，而第二发光单元设于床头板内第一发光单元上方的位置。根据这样的配置，来自发光装置的输出光，特别是来自在高照度条件下发光的第二发光单元的输出光就变得难以从床头板泄露。因此，即便房间中设有多张床时，也可以降低对不在唤醒时间的相邻睡眠者的光刺激。另外，因为第一发光单元设置在第二发光单元下面的位置，第一发光单元的高照度区域可轻易地设置在主要睡眠者的视野之外，而第一发光单元可设置在主要睡眠者附近，所以使得来自第一发光单元的光不能分散于外围，而这样，对主要睡眠者的光刺激就可降低得更多。 
另外优选的是，第一发光单元的发光面基本垂直于睡眠者睡眠的床表面。此外优选的是，第二发光单元的发光面基本平行于睡眠者睡眠的床表面并面 向下方。由此，可确保必要的照度，同时降低因发光装置的输出光而对主要睡眠者造成的眩目。 
本申请基于在日本递交的日本专利申请2005-34106，其内容在此引入参考。 
虽然本发明已通过参考附图而以示例方式进行了充分描述，应该理解的是各种变化和改进对本领域技术人员将变得明显。因此，只要不脱离本发明的范围，这样的变化和改进应该看作包括于本发明内。 

Claims (5)

1.一种唤醒装置，包括：
设定装置，用于由睡眠者设定预设唤醒时间；
发光装置，具有第一发光单元和第二发光单元，其中所述第一发光单元设于其发光面不能被睡眠者直接观察到的位置，所述第二发光单元设于其发光面能够被睡眠者直接观察到的位置；
控制装置，其在所述预设唤醒时间之前的预定时间激活所述发光装置，以按低照度、中照度和高照度的顺序改变从所述发光装置发出的光的照度，在低照度和中照度条件下仅点亮所述第一发光单元，在高照度条件下点亮所述第一发光单元和所述第二发光单元二者，并快速从所述中照度条件变化到所述高照度条件，
其中，所述第一发光单元的发光面基本垂直于所述睡眠者睡眠的床表面，并且所述第二发光单元的发光面基本平行于所述睡眠者睡眠的床表面并面向下方。
2.如权利要求1所述的唤醒装置，其中所述第二发光单元的发光面上的最高照度部分的照度值等于或小于20,000cd/m2。
3.如权利要求1所述的唤醒装置，其中所述第一发光单元包括作为光源的发光二极管。
4.如权利要求1或3所述的唤醒装置，其中所述第二发光单元包括作为光源的放电灯。
5.如权利要求1所述的唤醒装置，进一步包括：床头板，其设置于所述睡眠者床旁，且其中所述第一发光单元设于所述床头板内较低的位置，而所述第二发光单元设于所述床头板内所述第一发光单元上方的位置。
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