用於頭部安裝設備的緊湊摺疊結構的製作方法

2023-11-30 21:04:51 1

本申請是於2014年8月13日提交的美國專利申請No.14/459,122的繼續申請，其公開內容通過引用併入本文。

背景技術：

隨著可穿戴電子設備變得更受歡迎，這些設備對用戶而言應該繼續變得更方便。例如，諸如頭戴式設備和耳機的某些設備可能體積大並且不便於運輸或存儲。這可能限制這種設備的用途或吸引力。

技術實現要素：

提供了具有兩個鉸鏈結構的非對稱的頭戴式設備，以更有效和更方便地存儲和運輸該設備。鉸鏈結構允許方便地關閉頭戴式設備，該頭戴式設備具有一個加長且擴大的側臂。此外，當頭戴式設備處於關閉位置時，實施柔性防護部件以保護柔性印刷電路板。還實施了軸向凸輪機構，該軸向凸輪機構將鉸鏈結構固定在打開或關閉位置，並且還舒適地幫助用戶打開或關閉鉸鏈。

本公開提供了一種裝置和頭戴式設備。根據一個實施例，該裝置包括：中心部分，所述中心部分具有第一端和第二端以及在第一和第二端之間延伸的橫向軸線；第一側臂，所述第一側臂耦接到中心部分的第一端並且包括殼體；第二側臂，所述第二側臂耦接到中心部分的第二端；其中第一側臂相對於第二側臂是加長的並且擴大的；以及第一鉸鏈，所述第一鉸鏈定位在第一側臂和中心部分的第一端之間，所述第一鉸鏈提供第一側臂在至少第一位置和第二位置之間的移動，其中當第一側臂處於第二位置時，第一側臂的第一軸線與中心部分的橫向軸線形成一角度。

在另一個示例中，在第二位置，第一側臂在中心部分下方形成一角度。根據另一示例，第二鉸鏈定位在第二側臂上，並且第二鉸鏈提供第二側臂在至少第三位置和第四位置之間的移動，其中當第二側臂處於第四位置時，第二側臂的第二軸線保持大致平行於中心部分的橫向軸線。在另一個示例中，所述裝置還包括：彎頭部分，所述彎頭部分鄰近第一側臂的第一端定位，第一側臂的第一端鄰近第一鉸鏈；以及柔性防護部件，所述柔性防護部件定位在第一鉸鏈內並且延伸到彎頭部分中。在該示例中，柔性防護部件定位在彎頭部分的至少一個內部部件上。作為另一個示例，彎頭部分的至少一個內部部件包括至少一個柔性印刷電路板。在另一示例中，柔性印刷電路板包含服務環路。在另一個示例中，柔性防護件被構造成當第一鉸鏈處於關閉位置時圍繞第一鉸鏈柔性地彎曲。根據另一個示例，柔性防護部件的形狀對應於柔性防護部件保護的內部部件的形狀。

根據另一個示例，該裝置還包括殼體，所述殼體鄰近第一鉸鏈定位，其中所述殼體包括軸向凸輪系統。在該示例中，所述軸向凸輪系統包括：固定凸輪，所述固定凸輪具有第一孔；移動凸輪，所述移動凸輪具有第二孔；以及彈簧，所述彈簧定位在固定凸輪和移動凸輪的第一孔和第二孔內。在另一示例中，固定凸輪包括多個凹口；移動凸輪包括多個突起；並且移動凸輪的突起與固定凸輪的凹口對準。在另一個示例中，移動凸輪包括多個凹口；固定凸輪包括多個突起；並且固定凸輪的突起與移動凸輪的凹口對準。在另一示例中，當第一側臂從第一位置向到第二位置移動超過某一點時，由彈簧施加到移動凸輪和固定凸輪上的壓力導致第一鉸鏈完全關閉。

根據另一個實施例，頭戴式設備包括鉸鏈，所述鉸鏈提供第一側臂在至少打開位置和關閉位置之間的移動，所述鉸鏈包括：柔性印刷電路(「FPC」)板的可擴展的服務環路，所述可擴展的服務環路被構造成在鉸鏈朝關閉位置移動時擴展；以及柔性防護件，當服務環路擴展時，所述柔性防護件至少部分地定位在FPC板上。在另一個示例中，柔性防護件的形狀對應於FPC板的形狀。作為另一示例，當鉸鏈朝打開位置移動時，擴展的服務環路收縮。

作為另一實施例，頭戴式設備包括鉸鏈，所述鉸鏈提供第一側臂在至少打開位置和關閉位置之間的移動，所述鉸鏈包括軸向凸輪系統，所述軸向凸輪系統包括：固定凸輪，所述固定凸輪具有第一孔；移動凸輪，所述移動凸輪具有第二孔；以及彈簧，所述彈簧定位在固定凸輪和移動凸輪的第一孔和第二孔內，其中彈簧可在壓縮位置和未壓縮位置之間變形，並且其中當彈簧處於壓縮位置時，其對移動凸輪和固定凸輪施加壓力。作為另一個示例，當第一側臂從打開位置向關閉位置移動超過某一點時，由彈簧施加在移動凸輪和固定凸輪上的壓力導致第一鉸鏈完全關閉。在另一個示例中，當第一側臂從關閉位置移動超過某一點到打開位置時，由彈簧施加在移動凸輪和固定凸輪上的壓力導致第一鉸鏈完全打開。

附圖說明

圖1是根據本公開的方面的包括第一鉸鏈和第二鉸鏈的示例性可穿戴設備的俯視圖。

圖2是根據本公開的方面的處於關閉位置的可穿戴設備的俯視圖。

圖3是根據本公開的方面的處於關閉位置的可穿戴設備的前視圖。

圖4是根據本公開的方面的處於關閉位置的可穿戴設備的後視圖。

圖5是根據本公開的方面的可穿戴設備的柔性防護件和柔性印刷電路板的詳細視圖。

圖6是根據本公開的方面的處於關閉位置的可穿戴設備的柔性防護件和柔性印刷電路板的另一詳細視圖。

圖7是根據本公開的方面的可穿戴設備的軸向凸輪系統的詳細視圖。

圖8示出根據本公開的方面的軸向凸輪系統的部件的組成的概況。

具體實施方式

本技術大體涉及頭戴式設備的鉸鏈結構。鉸鏈結構使得頭戴式設備的第一和第二側臂能夠以緊湊的方式摺疊，使得摺疊的設備更便於運輸和存儲。

在一個示例中，頭戴式設備的第一和第二側臂形成非對稱形狀的結構。例如，第一側臂可以相對於第二側臂擴大，以便第一側臂容納用於操作該設備的電路、電池、處理器等。由於頭戴式設備的非對稱形狀和第一側臂相對於第二側臂的擴大部分，擴大的第一側臂在摺疊時延伸超過第二側臂。

此外，由於可能存在被包含在第一側臂的第一鉸鏈中的電路，所以當摺疊設備時，在第一鉸鏈中使用柔性防護件來保護其內部部件，諸如柔性印刷電路(「FPC」)板。通過利用FPC並且用柔性防護件來保護FPC，在鉸鏈內有足夠的可用空間來包含額外的特徵，諸如軸向凸輪系統。軸向凸輪系統允許在鉸鏈內部實施彈簧和凸輪系統，以將摺疊的設備偏壓到打開或摺疊位置。例如，當鉸鏈被打開或關閉時，凸輪系統可以施加壓力到鉸鏈，使得鉸鏈在沒有用戶動作的情況下不擺動打開或關閉。一旦用戶試圖打開或關閉第一鉸鏈超過某一點(諸如中途點)，該凸輪系統就可迫使裝置進入完全打開或關閉位置。

當用戶佩戴頭戴式設備時，第一側臂圍繞用戶頭部的第一側並且懸掛在用戶的第一個耳朵上。第二側臂環繞用戶頭部的第二側並且懸掛在用戶的第二個耳朵上。第二側臂可以是由金屬或塑料材料構成的加長帶。在一些示例中，第二側臂可以被包括在能夠拆卸地接合到第一側臂的第一鉸鏈的一副驗光眼鏡、閱讀眼鏡、太陽鏡等中，在用戶佩戴該頭戴式設備的同時，用戶能夠佩戴和使用這些類型的眼鏡。

當在第一鉸鏈處摺疊時，第一側臂相對於頭戴式設備的橫向軸線在略微向下的位置處摺疊。例如，在關閉位置，第一側臂的軸線可以相對於頭戴式設備的橫向軸線成約15度角，從而避開第二側臂的鉸鏈。因此，第一側臂能夠僅收起＝擴大的第一端的延伸超出第二側臂的第二鉸接部的一部分。另外，第二側臂可以摺疊，使得第二側臂的軸線近似平行於頭戴式設備的橫向軸線。因此，與第二鉸鏈相對定位的第二側臂的第一端可以鄰近第一側臂的第一鉸鏈。

當第一側臂在第一鉸鏈處摺疊時，FPC板變得部分地暴露。FPC板可以被實施為典型布線的替代物。在這點上，在鉸鏈結構上實施柔性防護部件，該柔性防護部件被構造成圍繞第一鉸鏈柔性地彎曲，從而覆蓋FPC板的暴露部分。柔性防護件可以是與FPC板的形狀相關的一塊材料，諸如金屬。所述形狀可以是例如矩形。當第一鉸鏈處於關閉位置時，柔性防護件與第一鉸鏈的光學器件箱上的FPC板一起摺疊，從而對FPC板的暴露部分提供保護。例如，當打開頭戴式設備時，第一側臂的殼體和關閉的鉸鏈結構能夠容納並且保護FPC板，但是當鉸鏈關閉時，FPC板變得暴露。FPC板被布設在第一鉸鏈的鄰近第一側臂的第一側上，以及第一鉸鏈的鄰近光學器件箱的第二側上，光學器件箱可以容納電氣部件並且將顯示元件固定就位。

此外，FPC板包括服務環路，以允許FPC板調整到鉸鏈的打開和關閉位置。FPC板可以沿著第一側臂定位在鉸鏈上並且定位到光學器件箱上。FPC板的服務環路可以定位在光學器件箱上。在這點上，服務環路可以是圍繞在FPC板後面的FPC板的延伸部。當需要額外FPC板時，可以使用來自服務環路的這個額外的FPC板。例如，當鉸鏈處於打開位置時，來自服務環路的額外的FPC板可以保持收起在FPC板的後面，但是當FPC板處於關閉位置時，來自服務環路的額外的FPC板可以圍繞關閉鉸鏈結構。在這點上，服務環路延伸FPC板的長度，以便補償關閉的鉸鏈。另外，當服務環路由於鉸鏈關閉而擴展時，FPC板的額外部分變得暴露，附加部分可以由柔性防護件保護。這種保護防止FPC板暴露，從而防止諸如通過靜電放電或機械損壞對FPC板的外部幹擾和損壞。

由於在不需要電氣布線的情況下的FPC板和柔性防護件的成功實施，，鉸鏈內部的其它空間可用於其它部件和特徵。例如，可以實施軸向凸輪系統以允許緊密和安全的打開或關閉的鉸鏈狀態。凸輪系統可以通過使用插入在兩個凸輪(頂部凸輪和底部凸輪)上的孔的中心的彈簧來工作，每個凸輪具有在其上的起伏圖案的形狀。例如，起伏圖案可以被認為是凸輪上的凹口和突起。彈簧使頂部凸輪旋轉，但底部凸輪保持在固定狀態。因此，當裝置處於打開位置並且用戶試圖關閉第一鉸鏈時，彈簧向頂部凸輪施加壓力，導致頂部凸輪沿著底部凸輪旋轉。相反，當用戶關閉鉸鏈超過某一點，例如45度時，頂部凸輪的突起可移動到底部凸輪的凹口中，並且底部凸輪的突起可類似地移動到頂部凸輪的凹口中。在這點上，凸輪的平滑的起伏圖案使凸輪有效地配合併落入就位，同時將頭戴式設備固定在相應的位置。

圖1示出如上所述的頭戴式設備上的鉸鏈機構的一個示例。如圖1的示例100所示，頭戴式設備105形成非對稱的形狀。頭戴式設備105包括中心部分108，所述中心部分108在兩個相反的方向上朝第一側臂110和第二側臂112延伸。中心部分還包括鼻部件114，所述鼻部件114從中心部分延伸。第一和第二側臂110和112以及鼻部件114被構造成例如通過在用戶的第一個和第二個耳朵上延伸並且擱置在用戶的鼻部上來將頭戴式設備105固定到用戶的頭部。

頭戴式設備可以包括諸如塑料、金屬等的實體結構，以及它們的組合。其它材料和構造也是可能的。

頭戴式設備105的第一側臂110包括外殼120，以保護其中的內部組件。殼體120可以包括例如可以用於操作設備的電路、布線、處理器等。與第二側臂相比，第一側臂可以更大並且加長，以便容納包含在第一側臂中的部件，從而導致頭戴式設備的整體架構的非對稱形狀。

顯示器122可以由能夠適當地顯示投影圖像或圖形的任何材料形成。顯示器122也可以是足夠透明的，以便允許用戶透過顯示器看。另外，第一側臂的內部部件可以可操作地耦接到顯示器122。操作該設備的附加部件可以容納在彎頭部分140中，該彎頭部分140耦接到顯示器122並將顯示器固定就位，如圖1所示。第一側臂和彎頭部分的內部部件可以操作頭戴式設備；從而使得圖像、圖形、菜單選項和其它形式的文本等顯示在顯示器122上。

頭戴式設備105包括兩個鉸鏈機構，該兩個鉸鏈機構允許用戶摺疊該設備以便於存儲和運輸。第一鉸鏈150位於第一側臂110上，第二鉸鏈160位於第二側臂112上。第一鉸鏈150和第二鉸鏈160允許用戶容易地打開和關閉頭戴式設備。第一側臂110的第一鉸鏈150定位在第一側臂110的鄰近中心部分108的第一端上。如圖2所示，第一鉸鏈150定位在按鈕230、中心部分108、第一側臂110和彎頭部140合攏的位置處。該鉸鏈的替代位置也是可能的。例如，鉸鏈可以自身被放置在第一側臂上，而不直接鄰近按鈕230、彎頭部分140等。第二側臂112上的第二鉸鏈160也定位在第二側臂的鄰近中心部分108的第一端113上，如圖1的示例100所示。

圖2的示例200是示出處於關閉位置的在兩個鉸鏈處摺疊的頭戴式設備的俯視圖。能夠看出，第一側臂110被收起在第二側臂112和中心部分108的下面。這容納頭戴式設備105的非對稱U形，具體來說是擴大和伸長的第一側臂110。

圖3的示例300還通過提供處於關閉位置的頭戴式設備的前視圖來進一步示出第一鉸鏈的結構和可操作性。特別地，圖3示出第一鉸鏈150如何使第一側臂以向下的角度摺疊，以便圍繞第二側臂和頭戴式設備的中心部分操縱。在該示例中，第一側臂的軸線322以相對於中心部分108的橫向軸線320大約15度角向下摺疊。在這點上，第一側臂在第二側臂和中央部分108下方被整齊地收起。應當理解，第一側臂可以以多個其它角度中的任何角度摺疊。例如，第一側臂可以以5度角、10度角、25度角等向下彎曲。此外，第一側臂110不僅可以向下彎曲，而且還可以向上彎曲，使得第一側臂110定位在第二側臂的上方。在這點上，第一側臂可以在第二側臂和中心部分上方以5、10、15或任何其它角度向上彎曲。

如圖4的示例400所示，第二側臂112摺疊，使得第二臂112的軸線保持大致上平行於中心部分108的橫向軸線。在這點上，當第二鉸鏈被摺疊時，第二側臂112的與中心部分相對的第二端412靠近第一側臂110的第一鉸鏈。

當頭戴式設備摺疊時，頭戴式設備的內部部件仍然能夠圍繞第一鉸鏈操作。在這一點上並且如圖5的示例500所示，FPC板510被實施為在第一側臂110、按鈕(未示出)和彎頭部分140的內部部件之間有效地路由信號。彎頭部分140可以是容納用於操作顯示元件(未示出)的電路和部件的光學器件箱。FPC板510可以位於鉸鏈150的兩側上。這允許FPC板510在頭戴式設備處於打開或關閉位置時路由電信號。此外，FPC板510包含服務環路512，該服務環路512允許額外的FPC板被收起在彎頭部分140中。例如，服務環路可以是FPC板的延伸部，其能夠在需要額外的FPC板時延伸。因此，當第一鉸鏈摺疊到關閉位置時，FPC板510能夠通過使用作為服務環路的結果來存儲的額外的FPC板圍繞第一鉸鏈延伸。

當第一鉸鏈150摺疊到關閉位置時，柔性防護件與FPC板一起摺疊以用於保護。作為一個示例，當第一鉸鏈關閉時，由於從服務環路釋放的額外的FPC板，FPC板510變得至少部分地暴露。在這一點並且如圖6的示例600所示，柔性防護件614圍繞按鈕230柔性地摺疊並且沿著彎頭部分140摺疊，以便保護FPC板510的暴露部分。因此，柔性防護件作用為保護第一側臂的內部部件，即FPC板的蓋件。應當理解，柔性防護件也可以被構造成保護第一側臂的其它部件。柔性防護件可以附接到第一側臂110、按鈕230、彎頭部分140或其組合。如箭頭616所示，當第一鉸鏈關閉時，柔性防護件614摺疊或彎曲並且覆蓋FPC板510。從圖6中能夠看出，如果不存在柔性防護件，則FPC板將暴露於潛在的外部幹擾，諸如靜電放電。在這點上，柔性防護件可以由任何保護性類型的材料構成，諸如金屬、塑料等。另外，彎曲部的彎曲的部分可以由能夠沿著鉸鏈的角度彎曲並且然後彎曲回其原始位置的任何材料構成。。例如，可彎曲材料可以由橡膠材料、柔性塑料等構成。

在一些示例中，柔性板的形狀對應於FPC板的形狀，以便充分保護FPC板。例如，如圖6的示例600所示，該柔性防護件是矩形的，其對應於FPC板的矩形形狀。只要柔性板的尺寸足以完全保護FPC板的暴露部分，柔性板還可以是與FPC板不同的形狀。

由於FPC板被實施並充分保護，所以在用於其它部件和特徵的按鈕和鉸鏈結構內節省了空間。作為一個示例，可以實施軸向凸輪系統以便可靠地操作鉸鏈機構。例如，當頭戴式設備處於打開或關閉狀態時，軸向凸輪系統使鉸鏈牢固地固定；從而阻止第一鉸鏈擺動。如果沒有實施FPC板，則可以使用比FPC板更堅固的布線和其它電氣部件來路由電信號。反過來，這些其它組件可能佔用額外的空間。

如圖7的示例700所示，軸向凸輪系統實施用於操作凸輪系統的固定凸輪702、移動凸輪704和彈簧706。在這點上，彈簧706定位在固定凸輪702和移動凸輪704的孔內。

圖8的示例800提供了第一鉸鏈150內的軸向凸輪系統的總體構造的分解視圖。特別地，固定凸輪702定位在固定光學器件箱筒820內。從那裡，彈簧706被插入固定凸輪702和移動凸輪704的相應孔中。

如圖7和圖8所示，固定凸輪702和移動凸輪704形成相應的起伏形狀，使得兩個部件可以彼此配合。例如，固定凸輪和移動凸輪702、704包含凹口和突起。在固定凸輪上存在凹口的情況下，移動凸輪上的突起對應並且配合到固定凸輪的凹口中。類似地，在移動凸輪上存在凹口的情況下，固定凸輪具有與移動凸輪的凹口匹配並且配合到其中的對應突起。如圖8所示，固定凸輪和移動凸輪具有三個突起和三個凹口。突起可以例如間隔120度；然而，可以包括更少或額外的的突起和凹槽，並且突起或凹口之間的距離可以變化。例如，在各個凸輪中可以存在四個相距90度的突起和凹口。此外，突起和/或凹口的尺寸也可以變化。例如，突起可以更寬、更高、更深等。

彈簧706可以是例如向移動凸輪704施加壓力以便將移動凸輪704壓靠固定凸輪702的壓縮彈簧。例如，因為彈簧706持續地對凸輪施加壓力，第一鉸鏈150不以輕微的移動甩開。相反，來自彈簧706的壓靠凸輪702、704的壓力迫使第一鉸鏈在關閉位置或打開位置保持穩固。

除了將頭戴式設備固定在打開或關閉狀態下的軸向凸輪系統之外，還提供了一種讓用戶容易地打開和關閉設備的機構。例如，如上所述，固定凸輪和移動凸輪702和704包含相應的起伏凹槽。在這點上，當用戶試圖例如關閉第一鉸鏈時，移動凸輪704圍繞彈簧706和固定凸輪702旋轉。當移動凸輪的突起經過固定凸輪的突起時，移動凸輪能夠牢固地裝配並且停靠在固定凸輪的凹口中。在這點上，一旦用戶關閉鉸鏈超過某一點，例如在45度或超過45度，則軸向凸輪系統可以使第一鉸鏈完全關閉。具體地，移動凸輪704上的突起可以移動超過固定凸輪702上的突起，然後落入固定凸輪的凹進位置。在固定到固定凸輪702的凹進位置之前，移動凸輪704的突起可以移動超過固定凸輪702的一個、全部或一些突起。此外，彈簧706可以繼續施加壓力到移動凸輪704，使得移動凸輪牢固地保持在適當位置，如上所述。

本文描述的主題的優點在於，其提供了摺疊非對稱頭戴式設備的方便的系統，同時還允許實施附加功能。此外，鉸鏈結構甚至在具有擴大和伸長的第一側臂的情況下也適當地起作用，該第一側臂容納操作設備的電氣部件。此外，柔性防護件的實施允許鉸鏈結構中的額外的空間用於其它特徵。在這點上，軸向凸輪系統被實施為將頭戴式設備固定在其相應的打開或關閉位置，並且還增加了打開和關閉設備的方便性。

由於在不偏離如由權利要求所限定的主題的情況下，能夠利用上述特徵的這些和其它變化和組合，因此，實施例的上述描述應通過說明而不是限制權利要求所限定的主題的方式採用。還應當理解，提供本文所描述的示例(以及被稱為「諸如」、「例如」、「包括」等等措辭)不應被解釋為將所要求保護的主題限於具體示例；相反，這些示例僅旨在說明許多可能方面中的一些。