CN109480772A - 一种智能眼镜功能模块及器件安装结构 - Google Patents

一种智能眼镜功能模块及器件安装结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种智能眼镜功能模块及器件安装结构，镜框对应于使用者眉间及鼻梁的位置设置眼电位传感器；镜腿上对应于使用者耳部位置安装耳罩，所述的耳罩设置有扬声器；镜腿上对应于使用者太阳穴位置安装按摩器，所述的按摩器设置有由微型电机驱动的按摩盘，其中按摩盘分布若干软质材料制成的按摩头；控制器设置于镜框的两镜圈之间，所述控制器中控制板的功能电路分别电连接镜体的眼电位传感器、耳罩的扬声器、按摩器的微型电机。本发明可监测及改善使用者睡眠质量，适用范围较广。

Description

一种智能眼镜功能模块及器件安装结构
本申请是专利号为“2016101608136”、名称为“智能眼镜装置”的中国发明专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及智能穿戴设备，尤其涉及一种智能眼镜装置，十分适合于中学生使用。
背景技术
中学生的学习压力十分大，睡眠质量不好将极大地影响其身心发育，因此有必要对他们的睡眠质量进行监测，并研发出相应产品来改善他们的睡眠质量。
目前市场上已有睡眠监测装置出售：一类为医用睡眠监测装置，其主要通过测量脑电波来评估使用者的睡眠质量，由于脑电波信号极其微弱，记录脑电波时要求设备精准性极高，由此导致产品成本高、体积大、测量不便，且使用者头顶佩戴的大量电极可能造成不舒适而影响睡眠效果；另一类为家居睡眠监测装置，其大多为肢体佩戴式设备，其以加速度计来获取使用者在睡眠过程中的肢体运动数据，并通过微处理器分析该数据来评估使用者的睡眠状态，由于肢体运动与睡眠状态没有直接关系，因而容易产生睡眠质量评估效果的误判。
对于睡眠质量不好者，可以采取一些措施来促进其入睡。一般可以通过服用安眠药物来维持睡眠，但安眠药会带来头晕、头痛、嗜睡、恍惚、记忆力下降等副作用，长期服用还会产生药物依赖，一旦停药会造成失眠症状加重。此外，运用按摩的方法也可以使失眠者陷入催眠状态，但现有按摩催眠产品多为床式或架式结构，存在体积大、结构复杂、价格较高等问题，不太适合普通用户使用。
上述监测睡眠和促进睡眠的产品都存在缺陷，且它们的功能没有很好地结合起来，这大大地限制了这些产品的推广应用。此外，本申请的发明人曾设计一种智能头盔，它的上面集成监测睡眠模块和促进睡眠模块，但由于头盔的重量及体积过大，造成使用者穿戴舒适性较差。若将头盔改为采用纺织面料头罩，改善了使用者穿戴舒适性，但检测睡眠模块和促进睡眠模块布局及安装存在较大的困难。
由此可见，目前市场上的监测睡眠和促进睡眠的产品并不能很好地满足广大用户的需求，实际上也难以有效地改善使用者的睡眠质量。鉴于现有技术存在的缺陷，有必要对现有产品进行优化设计，推出一种受市场欢迎的改善睡眠的新产品。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种智能眼镜装置，以便有效地监测及促进使用者的睡眠质量。
为解决以上技术问题，本发明提供一种智能眼镜功能模块及器件安装结构，所述智能眼镜的镜体包括镜框和镜腿，镜框和镜腿上相应位置分别安装智能眼镜的功能模块及器件，其中：镜框对应于使用者眉间及鼻梁的位置设置眼电位传感器；镜腿上对应于使用者耳部位置安装耳罩，所述的耳罩设置有扬声器；镜腿上对应于使用者太阳穴位置安装按摩器，所述的按摩器设置有由微型电机驱动的按摩盘，其中按摩盘分布若干软质材料制成的按摩头；控制器设置于镜框的两镜圈之间，所述控制器中控制板的功能电路分别电连接镜体的眼电位传感器、耳罩的扬声器、按摩器的微型电机；其中镜体上的眼电位传感器对使用者眼部活动参数的检测，耳罩中的扬声器接收音频节拍对使用者进行催眠，按摩器中按摩盘上的按摩头由微型电机驱动来对使用者头部按摩催眠，控制器对眼电位传感器、扬声器及微型电机进行调度控制，以使得它们按照预定策略完成监测睡眠及促进睡眠的功能。
与现有技术相比，本发明为一种佩戴式智能眼镜装置，其通过监测使用者的眼部活动参数来评估使用者的睡眠状态及睡眠质量，具有较高的精度和准确度；且本发明可以采用音频节拍及头部按摩来进行催眠，同时还结合中药来改善睡眠效果，由此兼具促进睡眠的功能。本发明采用眼镜式结构，其主要功能模块分别设置于镜体上，它们的安装位置对应于使用者眼部、耳部、太阳穴部，其结构较为紧凑，佩戴舒适性好。特别地，本发明各部分的结构进行了优化设计，它们采用较为普通的元件就可以达到较为理想的性能，这使得产品成本大大降低，推广使用起来较为容易，因而具有较好的市场前景。
附图说明
图1是本发明智能眼镜装置的物理结构示意图；
图2是图1中镜体的示意图；
图3a是图1中耳罩的正面示意图；
图3b是图1中耳罩的背面示意图；
图4a是图1中按摩器的正面示意图；
图4b是图1中按摩器的背面示意图；
图5是图1中控制器的示意图；
图6是图1中头垫的示意图；
图7是图1所示智能眼镜装置的功能结构框图；
图8是图7中信号放大电路的电路图；
图9是图7中模数转换电路的电路图；
图10是图7中音频节拍电路的电路图；
图11是图7中电机驱动电路的电路图；
图12是图7中数据传送电路的电路图；
图13是图7中供电电路的电路图；
具体实施方式
为便于对本发明进行充分说明，先对睡眠状态/质量-眼动参数的关系、眼动参数的检测原理进行简要介绍。
现有医学研究表明，睡眠状态/质量与眼部活动参数(简称眼动参数)存在明显的关联。眼部活动参数包括眼球活动的频率、幅度等信息，其中的眼球活动频率(简称眼动频率)是一个主要的眼部活动参数。根据眼动频率的变化，可将睡眠周期分为非快速眼动周期和快速眼动周期。非快速眼动睡眠又分为浅睡期、轻睡期、中睡期和深睡期4期，然后进入快速眼动睡眠期，算是一个睡眠周期结束，而后继续启动下一个睡眠周期。
眼电位是指眼球的角膜和视网膜间产生的数十mV的电位差，眼球的运动和眨眼等眼部动作会引起电位差变化。眼电位传感器就是测量这种电位差的器件，在测量时将测量电极附着在眼睛的近侧，当眼睛的位置在固定参考点时眼电图的电位定义为零，眼球水平移动时眼电位变化。利用眼电位传感器检测眼运动引起的电位变化就可以得到眼电图(EOG)，由此提供眼睛的取向、角速度、角加速度的影响，是作为研究睡眠和视角搜查运动等的重要手段。
本发明采用的眼电位传感器为习知的已有检测元件，鉴于篇幅限制不再对其具体结构进行详细介绍。由于眼电位传感仅需在眼睛周围配置电极即可，因而可以象JINS MEME眼镜(日本睛姿株式会社生产)那样，在不给佩戴者造成负担的情况下进行测量。这就表明，本发明采用眼电位传感器来检测眼部活动参数，就有助于实现产品小型化，改善产品佩戴舒适性。
以下结合附图与具体实施例进行详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的智能眼镜装置在眼镜上集成了耳罩、按摩器及控制器，其可通过监测使用者的眼部活动参数来评估使用者的睡眠状态及睡眠质量，同时采用音频节拍及头部按摩来进行催眠，并结合中药来改善睡眠效果，以下结合图1～图13给出的具体实施例来进行详细说明。
参见图1～图6，示出本发明智能眼镜装置的产品示意图，其中：图1是本发明智能眼镜装置的物理结构示意图；图2是图1中镜体的示意图；图3a是图1中耳罩的正面示意图；图3b是图1中耳罩的背面示意图；图4a是图1中按摩器的正面示意图；图4b是图1中按摩器的背面示意图；图5是图1中控制器的示意图；图6是图1中头垫的示意图。
如图1～图6所示，该智能眼镜装置100由镜体110、耳罩120、按摩器130、控制器140、头垫150等部分组成。镜体110包括镜框112和镜腿113，它们的上面按图1中的箭头位置安装有关功能模块及器件：镜框112上对应于使用者眉间及鼻梁的位置设置眼电位传感器111，所述的眼电位传感器111可以检测并输出表征使用者眼部活动参数的眼电位差信号；镜腿113上对应于使用者耳部位置安装耳罩120，所述的耳罩120设置有扬声器121，以便接收音频节拍对使用者进行催眠；镜腿113上对应于使用者太阳穴位置安装按摩器130，所述的按摩器130设置有由微型电机131驱动的按摩盘132，其中按摩盘132分布若干软质材料(如硅胶)制成的按摩头133，以便按摩使用者头部进行催眠；控制器140设置于镜框112的两镜圈之间，所述控制器140中控制板142的有关功能电路分别电连接镜体110的眼电位传感器111、耳罩120的扬声器121、按摩器130的微型电机131(图1～图6省略了控制器140与眼电位传感器111、扬声器121、微型电机131进行电连接的电源/数据线，本领域技术人员可以容易地布置这些走线，不再赘述)，以便对眼电位传感器111、扬声器121及微型电机131进行调度控制；头垫150附着于镜腿113的内侧，所述的头垫150为双层织物，其中填充中药材及辅料来促进使用者睡眠。
上述的智能眼镜装置100可以完成以下功能：镜体110上的眼电位传感器111对使用者眼部活动参数的检测，耳罩120中的扬声器121接收音频节拍对使用者进行催眠，按摩器130中按摩盘132上的按摩头133由微型电机131驱动来对使用者头部按摩催眠，控制器140对眼电位传感器111、扬声器121及微型电机131进行调度控制，以使得它们按照预定策略完成监测睡眠及促进睡眠的功能；附着于镜体110框架两镜腿内侧的头垫150，保证使用者穿戴舒适性并促进睡眠。
以下进一步结合图1～图6，来对镜体110、耳罩120、按摩器130、控制器140、头垫150等部分的产品结构进行详细描述。
如图2所示，镜体110包括相互铰接的镜框112和镜腿113(可参照普通眼镜的框架结构)，所述的镜框112和镜腿113均可采用PVC材料制成。镜框112和镜腿113上相应安装眼电位传感器111、耳罩120、按摩器130及控制器140等有关器件(安装方式可以为强力胶水粘接，当然也可用螺接等其它安装方式)，具体如下所述。
镜框112的鼻托部附近(对应于使用者眉间及鼻梁)分别设置三点式的眼电位传感器111，这些眼电位传感器111的电极附着在眼睛的近侧，由此可以检测并输出眼球活动时眼电位差信号。通过分析这些眼球活动时眼电位差信号，可以计算有关眼动参数，并与睡眠状态/质量-眼动参数的关系图(表)进行比照，从而评估出使用者的的睡眠状态/质量。
镜框112的两镜圈之间设置控制器基座114，该控制器基座114安装控制器140的控制器壳体141，该控制器壳体141的形状及大小满足控制板142的安装空间即可，不再赘述。
镜腿113的前部安装按摩器130，该位置上开设按摩器过孔1131，以便按摩器130的按摩盘132能够穿过按摩器过孔1131，由此按摩头133能够贴住使用者太阳穴位置，以便在微型电机131驱动按摩盘132时对使用者头部进行按摩。
镜腿113的后部安装耳罩120，该位置上开设耳罩过孔1132，以便耳罩120的罩体122能够罩住使用者的耳部，由此可以隔绝外部声音，使得使用者仅可以接收来自于扬声器121的声音(如这些声音为低沉的节拍声则可以进行催眠)。
镜腿113的内侧附着头垫150，该头垫150的形状设置为U型环结构即可，由此使得使用者佩戴镜体110时较为舒服，同时头垫150中的填料还可以起到促进睡眠的作用。
本实施例中的镜腿113可选配松紧带115来连接，以便更好地将镜体110与固定于使用者头部，由此防止智能眼镜装置100脱落，从而保证智能眼镜装置100持续地作用于使用者。此外，镜框120对应于眼部镜圈的位置可选设遮光片，不再赘述。
如图3a、图3b所示，耳罩120包括PVC材料制成的罩体123，该罩体123内部设置扬声器121，罩体123的内侧面设置软性材料材质(如天鹅绒)制成的环形垫片122，该垫片122的外径小于罩体123的外径，这样罩体121的内侧面粘接于镜腿133的眼罩过孔1332外侧，垫片123穿过镜腿133的眼罩过孔1332后紧密地罩住使用者耳部。由此外部声音被隔绝，使用者仅可以接收来自于扬声器121的声音(如这些声音为低沉的节拍声则可以进行催眠)。这种耳罩120结构简单，安装便捷，有助于保证使用者穿戴舒适性。
如图4a、图4b所示，按摩器130包括按摩架134、按摩盘132及微型电机131(为直流电压驱动)，按摩盘132设有多个软性材料(如硅胶)制成的球状或其它形状(凸起物)的按摩头133，按摩盘132的外径小于按摩架134的外径，微型电机131及按摩盘132轴向定位并支撑于按摩架134上，按摩盘132的转轴与微型电机131的动力输出轴传动连接(传动连接的方式可选用本领域的常规结构，如减速机、联轴器等，不再赘述)，由此使得按摩盘132由微型电机131进行驱动。按摩架134的内侧面粘接于镜腿133的按摩器过孔1331外侧，按摩盘132穿过镜腿133的按摩器过孔1331后，按摩盘132上的按摩头133贴住使用者太阳穴位置。当微型电机131起动时，该按摩盘132进行转动，按摩盘132上面的按摩头133对使用者的头部太阳穴进行按摩，由此实现按摩催眠目的。
如图5所示，控制器140包括控制器壳体141及控制板142，控制器壳体141大致成倒三角形，其底面与镜框112两镜圈之间的控制器基座114粘结，控制板142装于控制器壳体141内部。该控制板142上设置若干功能电路，来对眼电位传感器111、扬声器121及微型电机131进行调度控制，以便完成智能眼镜装置100的有关功能。所述的功能电路可采用不同的电路结构，控制板142随着所选元件的不同而占用空间大小发生变化，此时应调整控制器壳体141的形状与大小，在此不再赘述。
如图6所示，头垫150为U型的双层织物结构，其可以用胶水附着于镜腿113的内侧，头垫150的宽度可大于镜腿133的宽度，当镜体110佩戴于使用者头部时较为舒适。该头垫150的侧壁上分别开设按耳罩过孔153及按摩器过孔154，耳罩过孔153供耳罩120的垫片123通过后贴住使用者耳部，按摩器过孔154供按摩器130的按摩盘132通过，之后按摩头133贴住使用者太阳穴部位。
特别地，该头垫150用缝纫线151分割成分隔成多个头垫单元152，其中每个头垫单元中填充促进睡眠用的填料(图未示出)，这些头垫单元152中的填料可以使用者起到一定的促进睡眠的作用。
本实施例中，头垫150的双层织物的面料选用棉、麻、或棉/麻与其它材料的混纺材料，以便具有较高的舒适性。优选地，织物为竹炭、棉、麻、的涤纶混纺面料，其具体由10-20wt％(重量百分比)竹炭纤维、20-30wt％的棉纤维、20-30wt％麻纤维及25-45wt％涤纶混纺制造(混纺纱及面料的制备工艺均可采用本行业的通用方法，为本领域普通技术人员所熟知)，并于常温下在抗菌整理液中浸渍100-120分钟而得到。具体地，抗菌整理液配方中加有竹醋液作为抗菌有效成分，其含量为竹醋液80～85wt％、柔软剂15～20wt％，这种竹醋液是在用竹材烧炭的过程中，收集竹材在高温(100℃～120℃)之分解中产生的气体，并将这种气体在常温下经过冷凝回收得到的青黄色或黄棕色的液体，其抗菌效果好、成本较低；柔软剂可以Y-17238柔软剂，能够较好地改善手感，保证使用者佩戴舒适性。
本实施例中，头垫150的填料可根据使用者的具体情况选用不同的中药类主材及辅料。较优地，填料由决明子40-50wt％、荞麦壳30-40wt％、茶叶10-20wt％、野菊花5-10wt％及薰衣草5-10wt％组成，其中：决明子、荞麦壳软硬合适，可起到一定的按摩效果；茶叶、野菊花、薰衣草略带芳香，可以起到益身、养生效果，有利于促进睡眠。这样，智能眼镜装置100在配置设有填料的头垫150后，在改善镜体110穿戴舒适性的同时，还能一定程度上起到促进睡眠的效果。
通过上述方式安装镜体110、耳罩120、按摩器130、控制器140及头垫150后，再将镜体110、耳罩120、按摩器130分别与控制器140电连接(图未示出接线)，由此得到完整的智能眼镜装置100，其可以完成以下功能：处理镜体110上眼电位传感器的检测信号，输出使用者睡眠状态/质量，并在使用者未入眠或浅睡眠时控制耳罩120或按摩器130进行催眠，以下进一步结合图7～图13进行详细描述。
参见图7～图13，示出本发明智能眼镜装置的功能结构，其中：图7是本发明智能眼镜装置的功能框图；图8是图7中信号放大电路的电路图；图9是图7中模数转换电路的电路图；图10是图7中音频节拍电路的电路图；图11是图7中电机驱动电路的电路图；图12是图7中数据传送电路的电路图；图13是图7中供电电路的电路图。以下进一步结合附图，对智能眼镜装置100功能结构的具体电路进行详细描述。
如图7所示，控制器140包括控制板142(图7未示出)，该控制板142上的功能电路包括信号放大电路1421、模数转换电路1422、微处理器(MCU，可选STM32L)1425、音频节拍电路1423、电机驱动电路1424、数据传送电路1426及供电电路1427，其中功能电路的连接结构及信号传递关系如下所述。
功能电路电路结构的连接关系为：眼电位传感器111(可以为多路)、信号放大电路1421、模数转换电路1422、微处理器1425依次电连接，微处理器1425还同时电连接音频节拍电路1423、电机驱动电路1424及数据传送电路1426，音频节拍电路1423电连接扬声器121，电机驱动电路1424电连接微型电机131，而供电电路1427为信号放大电路1421、模数转换电路1422、微处理器1425、音频节拍电路1423、电机驱动电路1424及数据传送电路1426提供相应的电源。
功能电路的信号传递关系为：眼电位传感器111检测并输出的眼球活动时眼电位差信号经信号放大电路1421放大，模数转换电路1422为数字信号后，微处理器1425计算使用者眼动频率及其变化率、眼动幅度及其变化率，获得并根据预设的睡眠状态/质量-眼动参数对照表，评估使用者的睡眠状态/质量，输出的评估结果由数据传送电路1426发送至外部智能设备200(如手机、平板电脑等常见产品，不再本发明范围内描述)，并在使用者未入眠或浅睡眠时：微处理器1425输出音频控制信号，以便音频节拍电路1423产生节拍声，经扬声器121传入使用者耳部来进行催眠；和/或，微处理器1425输出电机控制信号，以便电机驱动电路1424产生电机驱动信号而驱动微型电机131，从而带动按摩盘132进行转动，由此使得按摩盘132上的按摩头133来按摩使用者太阳穴进行催眠。
可以理解的是，供电电路1427可以象手机等电子产品一样将设置成电池+充电装置的形式，其中：电池(组)设置在控制板142上，多个电池可设置成串联在一起，不同的串接位置分别接出引线，以便提供不同输出电压来为相应功能电路供电；充电器设置于控制板142之外，其与电池(组)的充电接口匹配后，可对电池(组)充电。这样，功能电路的信号放大电路1421、模数转换电路1422、微处理器1425、音频节拍电路1423、电机驱动电路1424及数据传送电路1426由电池(组)供电，而电池(组)电力不足时可由充电装置进行充电。由于供电电路1427的主要结构与功能电路的其它部分相分离开来，由此达到减小智能眼镜装置100体积的目的。
以上对本发明的智能眼镜装置100功能电路的总体情况进行了说明，下面进一步对该智能眼镜装置100功能电路的主要组成部分进行描述。这些电路均采用较为普通的元件，其通过优化设计可以达到较为理想的性能，由此使得成本大大降低，因而易于推广使用，故产品具有较好的市场前景，详细描述如下。
为方便起见，图8～图13中的相同元件类型以同样的字母表示。需注意的是，图8～图13中的电源电压并不完全相同(提供参考的工作电压)，故下文采用了不同的表示标识符。
如图8所示，信号放大电路1421为双运放自举复合放大器，其包括运算放大器A1(可选LM747)、运算放大器A2(可选LM747)及电阻R1～R4，运算放大器A1的同相输入脚接信号放大电路输入端(连接眼电位传感器111的输出端)，运算放大器A1的反相输入脚接运算放大器A2的同相输入脚，运算放大器A2的反相输入脚经电阻R1接地，运算放大器A1的输出脚接信号放大电路输出端(接至模数转换电路1422的某一路信号输入端)及运算放大器A1的反相输入脚，运算放大器A2的输出脚经电阻R3接信号放大电路输出端及经电阻R2接运算放大器A2的反相输入脚，信号放大电路输出端经电阻R4接地，该运算放大器A1电源脚及运算放大器A2的电源脚分别接至相应电源(图未标出，按照运放的通常接法即可)。
该实施例中，用运算放大器A1和A2构成低电源和低功率消耗的信号放大电路1421，该信号放大电路1421实现负载电流由两个运算放大器输出端共同提供，两者可各占一半。该信号放大电路1421无需其它外接电阻、电容对频率特性进行补偿，使用起来较为方便。
如图9所示，模数转换电路1422包括模数转换芯片ADC(可选MAXIM系列的MAX1024)，在配置接口电路后就可以实现与微处理器MCU(可选MC683系列的如MC683XX)的连接。该模数转换芯片ADC为一个10bit的串行ADC，具有8路模拟输入和一路数字输出。该模数转换电路1422的具体电路结构为：模数转换芯片ADC的各路模拟输入脚CH0～CH7接入对应通道的模拟信号(即信号放大电路1421放大后的眼电位差信号)，模数转换芯片ADC的基准电压脚REF经电容C1接地，模数转换芯片ADC的基准校准脚REFADJ经电容C2接地，模数转换芯片ADC的片选输入脚CS(低电平有效)接微处理器MCU的输入输出端I/O，模数转换芯片ADC的串行时钟输入脚SCLK接微处理器MCU的时钟端CLK，模数转换芯片ADC的串行数据输入脚DIN接微处理器MCU的主输出从输入端MOSI，模数转换芯片ADC的串行数据输出脚DOUT接微处理器MCU的MISO主输入从输出端，模数转换芯片ADC的高电位正脚VDD接模数转换芯片ADC的电供电源正端VH(+5V)，模数转换芯片ADC的电位负脚VSS接地，模数转换芯片ADC的低电位正脚VL接微处理器MCU的电源正端VDD，微处理器MCU的电源脚VDD接微处理器MCU的供电电源正端VL(+3V)，模数转换芯片ADC的高电位正脚VDD与地之间接电容C3，微处理器MCU的电源正端VDD与地之间接电容C4。该模数转换芯片ADC中CS低电平有效，只有该端置低，数据才可同步输入(DIN)或输出(DOUT)：CS为低时，DIN上的数据在SCLK的上升沿输入片内；CS为低时，DOUT上的数据在SCLK的下降沿输出；置高时，DOUT为高阻状态。SSTRB为串行触发输出脚：在内部时钟模式下，SSTRB的上升沿跳变表明转换完成；在外部时钟模式下，SSTRB一直为低电平。SHDN为关断控制脚，其低电平有效，可以接入相应的关断控制信号。
该模数转换电路1422采用低功耗串行A/D转换器，其元件较少，体积较小，工作电压范围较宽(2.7V～5.25V)。该模数转换电路1422在接收某一路放大后的眼电位差信号后，可以将模拟信号转换为数字信号，由此可以供微处理器MCU进行后续的处理。
如图10所示，音频节拍电路1423可以产生低沉的音频节拍声。该音频节拍电路1423包括单结N沟道晶体管T1(选型为BT33)、NPN型三极管T2(选型为3DG6)，单结N沟道晶体管T1的第一个基极通过电阻R5接地，单结N沟道晶体管T1的第二个基极通过电阻R7接音频节拍电路电源正端VC(+3V)，单结N沟道晶体管T1的发射极与地之间接入电容C5，单结N沟道晶体管T1的发射极与音频节拍电路电源正端VC之间接入串联的电阻R6及电位器RW，NPN型三极管T2的基极通过电阻R8与单结N沟道晶体管T1的第一个基极连接，NPN型三极管T2的集电极通过电阻R9接于音频节拍电路电源正端VC，NPN型三极管T2的发射极接地；扬声器132接于音频节拍电路电源正端VC和地之间，该音频节拍电路电源正端VC由微处理器MCU控制的开关K1(可选开关管，如三极管或产效应管等)等来接通/关断电源，即通过微处理器MCU产生的音频控制信号为“1”时接通电路电源，在音频控制信号K/A为“0”时断开电路电源。
该音频节拍电路1423中，单结N沟道晶体管T1产生的信号脉冲由NPN型三极管T2放大后经扬声器121输出，这样发出低沉的节拍声，由此可以实现对人的催眠。特别地，在单结N沟道晶体管T1的第一个基极与电阻R6之间接入电位器RW，该电位器RW的动触头与电位器RW的一个定接线连接；调节该电位器RW可以改变脉冲频率(两节拍可间隔1～3秒)，以适应不同人的要求。
如图11所示，电机驱动电路1424为包括两个PNP型三极管及两个与非门(可选CD40107)构成的桥式电路。具体电路结构为：三极管T3的基极经电阻R10接与非门NA1的第一输入端，三极管T3的发射极接电机驱动电路电源正端VD(+12V)，三极管T3的集电极同时接与非门NA1的输出端及与非门NA2的第一输入端，三极管T4的基极经电阻R11接与非门NA2的第一输入端，三极管T4的发射极接电机驱动电路电源正端VD，三极管T4的集电极同时接与非门NA2的输出端及与非门NA1的第一输入端，微处理器MCU输出的两个驱动信号M1、M2分别接至与非门NA1的第二输入端和与非门NA2的第二输入端，直流电压驱动的微型电机131的两个驱动端分别接与非门NA1的输出端和与非门NA2的输出端。
该电机驱动电路1424可适用于12V直流微型电机的驱动和控制电路，它的逻辑电路主要为两个与非门和两个三极管构成。电路中的两个与非门构成桥式电路形式，两个三极管作为与非门缓冲器的负载，驱动可逆12V的直流微型电机运转，下表1为微型电机驱动端的真值表。
表1微型电机驱动电路输入端子端的真值表
M1 M2 电机运转状态
0 0 关
0 1 顺时针
1 0 逆时针
1 1 初始态
由上表1可知，根据微处理器MCU的电机驱动信号的状态，微型电机131可以进行正转或翻转。微型电机131运转后，可以带动按摩盘132进行转动，由此按摩盘132上的按摩头133按摩使用者太阳穴进行催眠。
如图12所示，数据传送电路1426包括发射芯片SEND IC(可选为MICRF102)，其内部含有合成器、压控振荡器、功率放大器等单元。该数据传送电路1426的具体结构是：发射芯片SEND IC的功率控制输入脚(PC)1经电阻R12接数据传送电路电源正端VS(+5V)，发射芯片SEND IC的电源脚(VDD)2接数据传送电路电源正端VS，发射芯片SEND IC的接地脚(VSS)3接地，发射芯片SEND IC的基准振荡脚(REFOSC)4经晶振X接地，发射芯片SEND IC的待机模式控制脚(STBY)5接发射/待机电源(其中，接VDD为发射方式，接VSS为待机模式)，发射芯片SEND IC的功率发射高脚(ANTP)6和功率发射低脚(ANTM)7之间接入印制天线ANT，发射芯片SEND IC的数据输入脚(ASK)8接收输入数据(此数据来自微处理器MCU的数据输出端)。此外，发射芯片SENDIC的功率控制输入脚1与地之间接入并联的电阻R13及电容C9，发射芯片SENDIC的电源脚2和接地脚3之间接入并联的电容C6、电容C7和C8，以消除电源波纹。
该数据传送电路1426中，接收的数据由发射芯片SEND IC处理后，通过印制天线ANT发送出去，由此有关的智能设备200可以获知使用者的睡眠状态及质量，以便采取后续的措施。这种数据传送电路1426中体积小，具有很强的抗干扰能力，可以实现无线自动调谐。
如图13所示，供电电路1427由电源适配器1427-1及电池充电电路1427-2两部分组成，其中电源适配器1427-1为交流/直流转换电路(AC/DC)，可将市电220V交流电转换为5/12V直流电输出，然后电池充电电路1427-2用该直流电对可充电电池(组)BT进行充电。该电池(组)BT优选为镍镉电池，其可以引出多路输出(Vo1，Vo2，……，Von)，以便满足功能电路中信号放大电路1421、模数转换电路1422、微处理器(MCU)1425、音频节拍电路1423、电机驱动电路1424及数据传送电路1426的供电要求。
可以理解的是，电源适配器1427-1及电池充电电路1427-2可以采用多种电路结构，以下为一种结构简单的较优电路形式。
如图13所示，电源适配器1427-1为一种开关型稳压电源，该电源适配器1427-1包括高频变压器、功率管和高输入线性稳压器WDS(可为LR6)及脉冲宽度调制器PWM IC(可选为MAX5069)等元件，其具体电路结构是：高输入线性稳压器WDS的输入脚Vin接第一市电端，高输入线性稳压器WDS的输出脚Vout接脉冲宽度调制器的输入脚，高输入线性稳压器WDS的接地脚GND和脉冲宽度调制器PWM IC的接地脚分别接第二市电端，脉冲宽度调制器PWM IC的控制脚接功率管(MOSFET)Qs的栅极，功率管Qs的源极经电阻R14接第二市电端，功率管Qs的漏极与第一市电端之间接高频变压器原边L1，电容C10接于高输入线性稳压器WDS的输入脚Vin与第二市电端之间，电容C11接于高输入线性稳压器WDS的输出脚Vout与第二市电端之间；高频变压器第一副边L2的第一端经整流二极管D1接电源适配器1427-1输出正端P1(与电池充电电路1427-2输入正端连接)，高频变压器第一副边L2的第二端接电源适配器1427-1输出地端P2(与电池充电电路1427-2输入地端连接)，电容C12接于电源适配器1427-1输出正端P1和输出地端P2之间；高频变压器第二副边L3的第一端与脉冲宽度调制器PWMIC的输入脚之间串接二极管D2和二极管D3，高频变压器第二副边L3的第二端接第二市电端，电容C13接于高频变压器第二副边L3的第二端与二极管D2和二极管D3的节点之间。
该电源适配器1427-1可将市电(220V交流电)转换为5V/12V直流电，其中高输入线性稳压器WDS用作电源适配器1427-1的辅助电源，脉冲宽度调制器PWM IC由高输入线性稳压器WDS提供启动电压。脉冲宽度调制器PWM IC开始的工作电压由辅助电源高输入线性稳压器WDS提供，启动后则由高频变压器副边整流后的电压提供，此电压高于高输入线性稳压器WDS输出电压时使高输入线性稳压器WDS关闭。
如图13所示，电池充电电路1427-2包括PNP型的三极管T5、NPN型的三极管T6、二极管D4、二极管D5、电阻R15、电阻R16及发光二极管D6，具体电路结构是：三极管T5的发射极接电池充电电路输入正端P1(接电源适配器1427-1的输出正端，5V～12V)，三极管T5的基极与二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极接至电池充电电路输入正端P1，三极管T5的集电极与发光二极管D6的阳极连接，发光二极管D6的阴极与充电接口A连接，电池(组)BT位于充电接口A与电池充电电路输入地端(接电源适配器1427-1的输出地端，0V)之间充电；三极管T6的集电极经电阻R16连接三极管T5的基极，三极管T6的发射极接至电池充电电路输入地端，三极管T6的基极与充电接口A之间接入电阻R15。
本实施例电池充电电路中，由二极管D4、D5、电阻R15、R16和三极管T5组成充电部分，三极管T6和电阻R15组成充电保护部分。当电池剩余电压低于预设阈值(如0.6V)时，三极管T6导通，三极管T5也导通，电流经电阻R15、三极管T5给电池充电，发光二极管D6亮，表示充电正常。如果电池极性接反，该三极管T6的基极为负电位，三极管T6截止，三极管T5的基极电位升高，使得三极管T5关闭，由此不会对电池充电，此时发光二极管不亮，表示电池极性接反。这样，有助于防止充电电路1427-2的极性接反，由此起到较好的防护作用。
图8～图13分别给出了功能电路中信号放大电路1421、模数转换电路1422、音频节拍电路1423、电机驱动电路1424、数据传送电路1426及供电电路1427的一种具体实现电路。可以理解的是，本领域技术人员将这些电路集成在一起时还可以加入部分外围电路元件来优化功能电路的整体性能，在此不再详细阐述这部分公知常识。
以上对智能眼镜装置的物理结构及功能结构进行了详细的描述，该产品可以较精准地监测睡眠状态及质量，并具有有效促进睡眠的功能，该产品结构较为紧凑，佩戴舒适性好，价格较低，推广容易，市场前景看好。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能眼镜功能模块及器件安装结构，其特征在于，所述智能眼镜的镜体包括镜框和镜腿，镜框和镜腿上相应位置分别安装智能眼镜的功能模块及器件，其中：镜框对应于使用者眉间及鼻梁的位置设置眼电位传感器；镜腿上对应于使用者耳部位置安装耳罩，所述的耳罩设置有扬声器；镜腿上对应于使用者太阳穴位置安装按摩器，所述的按摩器设置有由微型电机驱动的按摩盘，其中按摩盘分布若干软质材料制成的按摩头；控制器设置于镜框的两镜圈之间，所述控制器中控制板的功能电路分别电连接镜体的眼电位传感器、耳罩的扬声器、按摩器的微型电机；其中镜体上的眼电位传感器对使用者眼部活动参数的检测，耳罩中的扬声器接收音频节拍对使用者进行催眠，按摩器中按摩盘上的按摩头由微型电机驱动来对使用者头部按摩催眠，控制器对眼电位传感器、扬声器及微型电机进行调度控制，以使得它们按照预定策略完成监测睡眠及促进睡眠的功能。
2.如权利要求1的所述智能眼镜功能模块及器件安装结构，其特征在于，镜框对应于使用者眉间及鼻梁位置分别设置三点式的眼电位传感器，所述眼电位传感器的电极附着在眼睛的近侧以检测并输出眼球活动时眼电位差信号。
3.如权利要求1所述的智能眼镜功能模块及器件安装结构，其特征在于，镜框的两镜圈之间设置控制器基座，所述控制器基座安装控制器的控制器壳体，所述控制器壳体的形状及大小满足控制板的安装空间。
4.如权利要求1所述的智能眼镜功能模块及器件安装结构，其特征在于，所述镜腿的前部开设按摩器过孔来安装按摩器，以便按摩器的按摩盘能够穿过按摩器过孔后使得按摩头能够贴住使用者太阳穴位置，以便在微型电机驱动按摩盘时对使用者头部进行按摩。
5.如权利要求1所述的智能眼镜功能模块及器件安装结构，其特征在于，镜腿的后部开设耳罩过孔来安装耳罩，以便耳罩的罩体能够罩住使用者的耳部来隔绝外部声音，使得使用者仅可以接收来自于扬声器的声音。
6.如权利要求1～5任一项所述的智能眼镜功能模块及器件安装结构，其特征在于，眼电位传感器、耳罩、按摩器及控制器强力胶水粘接，或以螺接方式安装于镜框或镜腿。
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