一种具有发光和声音重现的声光鞋的制作方法

本发明属于鞋饰类领域，特别涉及一种具有发光和声音重现的声光鞋。具体说在鞋后跟内安装一个或者多个传感器、控制器和发光、发声装置，对预记录声音进行重现的鞋。

背景技术：

普通人穿的鞋种类和式样繁多，布鞋、皮鞋、运动鞋、高跟鞋、凉鞋从年龄、性别分为老人鞋、童鞋、男鞋、女鞋；一般具有装饰性的是童鞋、和女鞋。市场上存在各种不同类型的发光鞋。撞击传感器位于靠近用户脚跟的位置，它倾向于由跺脚运动而非正常跑步运动来启动。

发声鞋也已为人所知。这些鞋采用的是声触发传感器，但是它们产生的是声效而不是脉冲光输出，声效可以是简单的唧唧声，也可以是更加复杂的预记录声音的序列。

这些发声鞋和发光鞋最好能保留常规鞋诸如减震性和柔韧性等人们期望的特点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有发光和声音重现的声光鞋；该声光鞋由鞋帮、内底、承垫、中底和鞋底组成，并包括左鞋和右鞋；其特征在于，在中底的后半段开有凹槽，在右鞋凹槽内布置多个传感器、控制器、电池盒、充电控制器、感应充电天线；电池盒内装有电池和充电控制器，电池盒被密封螺钉从鞋底拧入密封固定；在凹槽侧壁的适当位置安装发光二极管、扬声器、旋转输入装置和充电输入插口；其中多个传感器、旋转输入装置、发光二极管、扬声器和电池分别与控制器连接；充电控制器与感应充电天线、充电端口连接。

所述多个传感器包括接近传感器和压力传感器。

所述压力传感器为撞击传感器或压电传感器。

所述接近传感器为磁性传感器、霍尔效应传感器和非磁性传感器；非磁性传感器为IR发射器、IR探测器、RFID收发器及RFID响应模块。

所述在右鞋凹槽向内的侧壁上排列布置扳钮开关、IR探测器、IR发射器、磁性传感器、接收器和RFID收发器。

所述在左鞋凹槽向内的侧壁上排列布置反射器/滤波器、磁铁和RFID响应模块；其中磁铁和磁性传感器位置相对应。

所述控制器由处理器分别连接存储器、发光二极管驱动器、D/A数模转换器、I/O接口和电源总线连接、并D/A数模转换器和放大器连接组成；其中放大器连接扬声器；发光二极管驱动器连接发光二极管；电源总线还分别与电池及控制器内各模块连接；接近传感器和压力传感器分别与处理器、电源总线连接。

所述鞋底由表面粘附特性优良的耐磨材料制成；主要为了能吸收震动；所述中底由具有一定弹性的比较柔软的材料制成，采用开孔或者闭孔的泡沫材料制造；或在后跟下方的中底上放置了另外的减震“弹簧柱”；所述承垫围绕在鞋的后部，并对之起加固作用；其制作材料的硬度在比鞋底的硬度低，比中底的硬度高；起限制用户脚跟的滚动运动作用；所述内底位于鞋帮内用户的脚的正下方，采用光滑，平整，比较柔软的材料制成，并能够随时取下清洗。

所述电池是一对简单串联连接的助听电池或可充电的锂电池，接入端口设置在鞋底部的中底电池盒内，从而可以方便的更换电池。

所述存储器内预存有简单的唧唧声、驱动汽缸发出的“嚓嘎”声、发出火车铃的叮当声或者蒸汽释放的嘶嘶声和蒸汽啸叫。

所述旋转输入装置提供以手动方式来调节鞋的操作参数；该旋转输入装置围绕在鞋后跟部的外部扬声器周围，其上有索引标记作为固定参考；并且将之旋转来指示不同的设置；使控制器配置为：四次连续地快速跺脚使控制器进入编程模式；或转动旋转输入装置以更改所选的参数：“进入编程模式”、“转动拨号盘设置灵敏度”及指令性记录序列来提示参数；从而，可以使用旋转输入装置来调节撞击传感器、磁性传感器的灵敏度，以及所述存储器内预存的语音系列参数。

本发明的有益效果是本发明除有关娱乐声效针对年轻用户，具有装饰性、效果外，还具有许多不同的应用，该鞋在舞蹈教学有用，在舞蹈教学中，播放音乐的同时控制器探测(1)是否在正确的时间探测到撞击；以及(2)是否在正确的时间探测到另一只鞋接近，从而演员可以自己修正动作，提高训练水平。

附图说明

图1是右声光鞋结构示意图。

图2是鞋后跟部的截面示意图。

图3是鞋的后半段内侧面示意图，其中a为左右鞋的后半段内侧面示意图b左右鞋的后半段内侧面示意图

图4是声光鞋的电子部件电路原理示意图。

附图中的附图标记：

10-声光鞋；12-控制器；14-电池；16-撞击传感器；20-发光二极管22-鞋底；24-中底；26-承垫；28-后跟鞋帮；30-内底；34-扬声器；36-右鞋；38-左鞋；40-磁性传感器；42-磁铁；44-IR发射器；46-IR探测器；48-反射器/滤波器；50-扳钮开关；52-RFID收发器；54-RFID响应模块；58-接收器；60-电池盒；61-密封螺钉；62-充电控制器；64-感应充电天线；66-充电输入插口；68-电力源总线；72-处理器；74-存储器；76-压力传感器；78-接近传感器；80-I/o接口；82-D/A转换器；84-放大器；86-发光二极管驱动器；88-旋转输入装置；

具体实施方式

本发明提供一种具有发光和声音重现的声光鞋；该声光鞋10由鞋帮28、内底30、承垫26、中底24和鞋底22组成，并包括左鞋38和右鞋36(如图2、图3所示)；下面结合附图和实施例对本发明予以进一步说明。

图1所示是右声光鞋结构示意图。在中底24的后半段开有凹槽，在右鞋36的中底24的凹槽内布置多个传感器、控制器12、电池盒60、充电控制器62、感应充电天线64；电池盒60内装有电池14和充电控制器62，电池盒60被密封螺钉61从鞋底22拧入密封固定；在凹槽侧壁的适当位置安装发光二极管20、扬声器34、旋转输入装置88和充电输入插口66；其中多个传感器：接近传感器78和压力传感器76、旋转输入装置88、发光二极管20、扬声器34和电池14分别与控制器12连接；充电控制器62与感应充电天线64、充电输入插口66连接。所述接近传感器为磁性传感器40、霍尔效应传感器和非磁性传感器：IR发射器44；IR探测器46；、IR探测器46、RFID收发器52及RFID响应模块54；压力传感器为撞击传感器16或压电传感器；还可能采用电容式接近传感器；基于环境光的接近传感器；基于发出的声音的多普勒(Doppler)探测的接近传感器；感应接近传感器基于雷达的接近传感器；基于声纳的接近传感器和作为简单机械开关的撞击传感器；鞋内的所有部件最好做得尽可能地薄而平，这使得部件能够存在于鞋的柔软部件内，不会给用户带来不适；事实上，这些部件可以封装在半柔软的聚合物中，以加强各部件的结构。将部件放在鞋的后部分中，从而最大限度地减小了弯曲应力，即便如此，最好还是使用可以反复弯曲而不会损坏的部件；例如，可以通过使用平整的柔性电路而非简单的布线来进行电连接。

图3所示是鞋的后半段内侧面示意图；其中a为左鞋38的后半段内侧面示意图、b为右鞋36的后半段内侧面示意图。其中，在右鞋凹槽向内的侧壁上排列布置扳钮开关50、IR探测器46、IR发射器44、磁性传感器40、RFID收发器52和接收器58。在左鞋凹槽向内的侧壁上排列布置反射器/滤波器48、磁铁42和RFID响应模块54；其中磁铁42和磁性传感器40位置相对应。

图4所示是声光鞋的电子部件电路原理示意图。其中，控制器12由处理器72分别连接存储器74、I/o接口80、D/A转换器82、放大器84和发光二极管驱动器86构成；电池14、充电控制器62和充电输入插口66串联，感应充电天线64电池14通过电力源总线68与控制器12内各部件、压力传感器76、接近传感器78连接；压力传感器76、接近传感器78分别与处理器72连接；放大器84和扬声器34连接；发光二极管驱动器86与发光二极管20连接。下面列举实施例上面本发明的原理：

实施例1

在图1中，撞击传感器16位于中底24与鞋底22之间的结合处，撞击传感器16可以配置为探测任何期望等级的撞击，例如，配置为探测每一正常踏步，或者配置为探测用户的脚跟的用力“跺脚”。

撞击传感器16可以由许多不同类型的感测材料制成，其一可以使用简单的常开接触开关；其二可以使用平面压电元件即压电传感器，压电元件的优点在于不会移动零部件可以选择性地调节压电元件的增益来得出可变的灵敏度。

控制器12包含多个部件(如图4所示)，在优选实施例中，控制器包括处理器72运行软件，及存储器74；控制器及其存储器能够存储记录的声音序列(最好存储为数字格式)如预存有简单的唧唧声、驱动汽缸发出的“嚓嘎”声、发出火车铃的叮当声或者蒸汽释放的嘶嘶声和蒸汽啸叫；控制器还监测触发事件(如撞击的探测)。当触发事件发生时，控制器检索期望的数字声音文件，通过D/A转换器82发送该数字声音文件，由放大器84放大由此产生的模拟信号，并且将该模拟信号馈送至扬声器34实现再现期望的预存声音。所述扬声器34将电信号转换为声能，让鞋的穿用者以及附近的其他人能听到。在本实施例中，扬声器位于鞋10的后部分，当然，其可以位于其它部分中。由于扬声器有可能暴露于潮湿和可变温度环境下，其最好具备耐气候特征。多个传感器向处理器提供信息。输入/输出端口80可进行加载软件更新，并且可具备其它输出特征(如存储在存储器74中的所有参数的电流状态的列表)。发光二极管驱动器86允许处理器控制诸如LED发光二极管20可以用于产生与现有技术鞋一样的视觉闪光，以及更大电流外部装置。

实施例2

电池14向鞋内的所有部件提供电力；该电池可以是串联的助听电池的简单堆栈，也可以是锂离子电池组；在助听电池堆栈的情况下，可以从鞋底22拧入密封螺钉61处从电池盒60端口方便的将电池的移除和更换。或者将锂离子电池组连接至充电控制器62，充电控制器62插入充电输入插口66中，对锂离子电池组进行充电；在鞋不使用时也可以将单独的外部充电器插入充电输入插口66中，利用外部充电器来补充电力。

其次在鞋不使用时，将鞋放在充电垫上，充电垫发出低电平充电信号，感应充电天线64接收该低电平充电信号并且将其传递到充电控制器62，充电控制器62根据电池14的电力情况，实施对锂离子电池组进行充电。

实施例3

图3所示是鞋的后半段内侧面示意图；其中a为左鞋38的后半段内侧面示意图、b为右鞋36的后半段内侧面示意图。本发明的一个重要特征是能够感测两只鞋之间的互动(相对单只鞋的动作而言)。右鞋36包括图1图示的部件：控制器12、电池14、撞击传感器16、扬声器34；还包括在右鞋凹槽向内的侧壁上排列布置扳钮开关50、IR探测器46、IR发射器44、磁性传感器40和RFID收发器52；磁性传感器40配置为可探测诸如磁场的接近或者磁场的改变速率等磁现象。

在左鞋38凹槽向内的侧壁上排列布置反射器/滤波器48、磁铁42和RFID响应模块54；其中磁铁42和磁性传感器40位置相对应，即磁铁42定位为：当使左鞋38的后跟接近右鞋36的后跟时，磁铁42将靠近磁性传感器40，然后，磁性传感器40将探测磁铁42的存在。左鞋38也可以包含单独的控制器、电源、撞击传感器、扬声器等。左鞋38可以用于每当落下左后跟时，便自己同步产生“嚓嘎”声。在实施例中，用户将使用右后跟和左后跟来产生嚓嘎声。蒸汽火车啸叫仍然可以由磁性传感器触发。

所述磁性传感器40可以采取许多形式。可使用正常情况下打开、磁铁42靠近时闭合的磁簧开关；也可使用霍尔(Hall)效应传感器，霍尔效应传感器的输出电压响应磁场而变化。霍尔效应传感器可以配置为开关(仅仅具有开/关模式)，也可以配置为探测磁场的改变速率。在后面这种情况下，针对蒸汽火车啸叫的触发事件可能不是简单的将左后跟放在右后跟附近，而是使左后跟快速地“掠过”右后跟。这种“掠过”运动可使霍尔效应传感器的输出快速增加然后降低；在控制器12上运行的软件可以将这种情况解释为左后跟的触发“掠过”。

实施例4

控制器和传感器可以配置为事实上产生无数种声效。这个简单的例子将有助于读者的理解。小孩子有时喜欢蒸汽机车的声音。控制器可以将蒸汽机车在低速移动时，驱动汽缸发出的“嚓嘎”声存储起来。而撞击传感器16则可配置为每当孩子跺右鞋跟时便触发“嚓嘎”声。

控制器也可以存储蒸汽火车啸叫的声音。磁性传感器40可以配置为每当使左鞋38的后跟接近右鞋36的后跟时，便触发蒸汽啸叫声。然后，孩子向前走，同时使右鞋的后跟突然落下，产生有节奏的嚓嘎或者“嘎嘎”声。当孩子使左后跟沿右后跟擦过时，还会产生蒸汽火车啸叫。

同样可以增添许多其它声效。例如，控制器可以记录一系列撞击传感器启动以便测量用户的行走速度。然后，可以根据速度来改变蒸汽火车声音的性质。同样可以增添其它声音——例如当用户停止移动时，发出火车铃的叮当声或者蒸汽释放的嘶嘶声。

实施例5

所述左鞋38并非仅仅包含一个磁铁，也可以包含非磁性传感器(如图3所示)。在右鞋36中放有(红外)发射器44和IR(红外)探测器46。IR发射器44发射红外光，并且在接收到红外光的反射时，触发IR探测器46；左鞋38设置有反射器/滤波器48，该面板对除了IR发射器44发出的光波长之外的光波长进行滤波，并且反射在IR发射器44的波段内的光，当左鞋38的后跟放在右鞋36附近时，来自IR发射器44的红外光被反射回IR探测器46，从而，右鞋36内的控制器12被“告知”左鞋38在附近，该接近探测的信号可以用于触发诸如发出蒸汽火车啸叫声等期望效果。

上述接近探测可以用更简单形式的实施方式，在右鞋36的一侧设置有扳钮开关50。该开关可以配置为具有中性的中间位置，该中间位置通过定心弹簧固定，用户则可以通过使左鞋沿着右鞋的一侧向前或者向后掠过来启动该开关。

实施例6

本实施例为不同接近探测机制的又一实施例，左鞋38包括RFID响应模块54。右鞋36包含连接至控制器12的RFID收发器52(如图3所示)，该实施例基于众所周知的“RFID标签”技术。其可以是无源的或者有源的；在无源情况下，RFID传输器52传输激励信号。如果RFID响应模块54足够近，那么该激励信号启动该RFID响应模块54，然后，响应模块传输自己的调制信号。RFID收发器52接收响应信号，从而探测到左鞋38的存在。其中，响应信号可以包含具体识别RFID响应模块的附加信息。事实上，安装在鞋中的每个RFID模块都可以被给予唯一的响应信号。控制器12从而可以被告知具体是哪只鞋很靠近。该特征实现了远超过单个用户的左右鞋之间的附加互动。可以探测到属于不同用户的鞋的接近，并且该事件可以用于触发另外一种声效，例如机械铁路车钩的关闭声。

连接至控制器12的RFID收发器52(射频收发器)的存在同样实现了其它特征。有时候可能需要改变在控制器12上运行的软件中存储的一些参数或者需要对软件本身进行更新。可以使用外部程序器向收发器传输射频信号。例如，可能需要根据用户的体重调节用于撞击传感器16的压力阈值。为此，可以使用外部程序器。

实施例7

如图3所示，在右鞋36或左鞋38的中底24向内侧面上安装接收器58，接收器58利用外部程序器不需要依赖射频信号进行通信在鞋中放有合适的接收器的情况下，也可以实现光或者声音的再现。。

实施例8

所述旋转输入装置88围绕在鞋后部的外部扬声器周围，其上有索引标记作为固定参考，用户手动调节鞋的操作参数，首先用户将旋转输入装置88解锁，并用旋转来指示不同的设置；例如，控制器可以配置为：四次连续地快速跺脚使控制器进入编程模式，转动旋转输入装置88可以更改所选的参数；可以使用诸如“进入编程模式”或者“转动拨号盘设置灵敏度”、语音等指令性记录序列来提示参数。从而，可以使用旋转输入装置88来调节撞击传感器、磁性传感器的灵敏度，以及其它参数。

撞击传感器或者磁性传感器本身也可以用作输入装置。如果四次跺脚使装置进入编程模式，那么可以使用附加跺脚来检索正被调节的参数。同样，使左鞋移动到右鞋的磁性传感器旁边，并且再次离开，可产生编程输入脉冲。

本发明鞋将具有许多不同的应用。所公开的有关娱乐声效的实施例针对的是年轻用户。然而，该鞋也可以用在其它领域中。例如，该鞋对于舞蹈教学可能有用。在舞蹈教学中，播放音乐的同时控制器探测(1)是否在正确的时间探测到撞击；以及(2)是否在正确的时间探测到另一只鞋接近。

虽然前述说明包含重要细节，但是不应该被理解为对本发明的范围的限制，而应该是为本发明优选实施例提供了说明。对于本领域的技术人员而言，众多其它排列和修改都将是显而易见的。例如，对本发明而言，扬声器并不一定需要放在鞋的后部，而事实上可放在许多其它位置。这些其它实施例仍然在本发明的范围内。