用于头部安装设备的紧凑折叠结构的制作方法

本申请是于2014年8月13日提交的美国专利申请No.14/459,122的继续申请，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术：

随着可穿戴电子设备变得更受欢迎，这些设备对用户而言应该继续变得更方便。例如，诸如头戴式设备和耳机的某些设备可能体积大并且不便于运输或存储。这可能限制这种设备的用途或吸引力。

技术实现要素：

提供了具有两个铰链结构的非对称的头戴式设备，以更有效和更方便地存储和运输该设备。铰链结构允许方便地关闭头戴式设备，该头戴式设备具有一个加长且扩大的侧臂。此外，当头戴式设备处于关闭位置时，实施柔性防护部件以保护柔性印刷电路板。还实施了轴向凸轮机构，该轴向凸轮机构将铰链结构固定在打开或关闭位置，并且还舒适地帮助用户打开或关闭铰链。

本公开提供了一种装置和头戴式设备。根据一个实施例，该装置包括：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间延伸的横向轴线；第一侧臂，所述第一侧臂耦接到中心部分的第一端并且包括壳体；第二侧臂，所述第二侧臂耦接到中心部分的第二端；其中第一侧臂相对于第二侧臂是加长的并且扩大的；以及第一铰链，所述第一铰链定位在第一侧臂和中心部分的第一端之间，所述第一铰链提供第一侧臂在至少第一位置和第二位置之间的移动，其中当第一侧臂处于第二位置时，第一侧臂的第一轴线与中心部分的横向轴线形成一角度。

在另一个示例中，在第二位置，第一侧臂在中心部分下方形成一角度。根据另一示例，第二铰链定位在第二侧臂上，并且第二铰链提供第二侧臂在至少第三位置和第四位置之间的移动，其中当第二侧臂处于第四位置时，第二侧臂的第二轴线保持大致平行于中心部分的横向轴线。在另一个示例中，所述装置还包括：弯头部分，所述弯头部分邻近第一侧臂的第一端定位，第一侧臂的第一端邻近第一铰链；以及柔性防护部件，所述柔性防护部件定位在第一铰链内并且延伸到弯头部分中。在该示例中，柔性防护部件定位在弯头部分的至少一个内部部件上。作为另一个示例，弯头部分的至少一个内部部件包括至少一个柔性印刷电路板。在另一示例中，柔性印刷电路板包含服务环路。在另一个示例中，柔性防护件被构造成当第一铰链处于关闭位置时围绕第一铰链柔性地弯曲。根据另一个示例，柔性防护部件的形状对应于柔性防护部件保护的内部部件的形状。

根据另一个示例，该装置还包括壳体，所述壳体邻近第一铰链定位，其中所述壳体包括轴向凸轮系统。在该示例中，所述轴向凸轮系统包括：固定凸轮，所述固定凸轮具有第一孔；移动凸轮，所述移动凸轮具有第二孔；以及弹簧，所述弹簧定位在固定凸轮和移动凸轮的第一孔和第二孔内。在另一示例中，固定凸轮包括多个凹口；移动凸轮包括多个突起；并且移动凸轮的突起与固定凸轮的凹口对准。在另一个示例中，移动凸轮包括多个凹口；固定凸轮包括多个突起；并且固定凸轮的突起与移动凸轮的凹口对准。在另一示例中，当第一侧臂从第一位置向到第二位置移动超过某一点时，由弹簧施加到移动凸轮和固定凸轮上的压力导致第一铰链完全关闭。

根据另一个实施例，头戴式设备包括铰链，所述铰链提供第一侧臂在至少打开位置和关闭位置之间的移动，所述铰链包括：柔性印刷电路(“FPC”)板的可扩展的服务环路，所述可扩展的服务环路被构造成在铰链朝关闭位置移动时扩展；以及柔性防护件，当服务环路扩展时，所述柔性防护件至少部分地定位在FPC板上。在另一个示例中，柔性防护件的形状对应于FPC板的形状。作为另一示例，当铰链朝打开位置移动时，扩展的服务环路收缩。

作为另一实施例，头戴式设备包括铰链，所述铰链提供第一侧臂在至少打开位置和关闭位置之间的移动，所述铰链包括轴向凸轮系统，所述轴向凸轮系统包括：固定凸轮，所述固定凸轮具有第一孔；移动凸轮，所述移动凸轮具有第二孔；以及弹簧，所述弹簧定位在固定凸轮和移动凸轮的第一孔和第二孔内，其中弹簧可在压缩位置和未压缩位置之间变形，并且其中当弹簧处于压缩位置时，其对移动凸轮和固定凸轮施加压力。作为另一个示例，当第一侧臂从打开位置向关闭位置移动超过某一点时，由弹簧施加在移动凸轮和固定凸轮上的压力导致第一铰链完全关闭。在另一个示例中，当第一侧臂从关闭位置移动超过某一点到打开位置时，由弹簧施加在移动凸轮和固定凸轮上的压力导致第一铰链完全打开。

附图说明

图1是根据本公开的方面的包括第一铰链和第二铰链的示例性可穿戴设备的俯视图。

图2是根据本公开的方面的处于关闭位置的可穿戴设备的俯视图。

图3是根据本公开的方面的处于关闭位置的可穿戴设备的前视图。

图4是根据本公开的方面的处于关闭位置的可穿戴设备的后视图。

图5是根据本公开的方面的可穿戴设备的柔性防护件和柔性印刷电路板的详细视图。

图6是根据本公开的方面的处于关闭位置的可穿戴设备的柔性防护件和柔性印刷电路板的另一详细视图。

图7是根据本公开的方面的可穿戴设备的轴向凸轮系统的详细视图。

图8示出根据本公开的方面的轴向凸轮系统的部件的组成的概况。

具体实施方式

本技术大体涉及头戴式设备的铰链结构。铰链结构使得头戴式设备的第一和第二侧臂能够以紧凑的方式折叠，使得折叠的设备更便于运输和存储。

在一个示例中，头戴式设备的第一和第二侧臂形成非对称形状的结构。例如，第一侧臂可以相对于第二侧臂扩大，以便第一侧臂容纳用于操作该设备的电路、电池、处理器等。由于头戴式设备的非对称形状和第一侧臂相对于第二侧臂的扩大部分，扩大的第一侧臂在折叠时延伸超过第二侧臂。

此外，由于可能存在被包含在第一侧臂的第一铰链中的电路，所以当折叠设备时，在第一铰链中使用柔性防护件来保护其内部部件，诸如柔性印刷电路(“FPC”)板。通过利用FPC并且用柔性防护件来保护FPC，在铰链内有足够的可用空间来包含额外的特征，诸如轴向凸轮系统。轴向凸轮系统允许在铰链内部实施弹簧和凸轮系统，以将折叠的设备偏压到打开或折叠位置。例如，当铰链被打开或关闭时，凸轮系统可以施加压力到铰链，使得铰链在没有用户动作的情况下不摆动打开或关闭。一旦用户试图打开或关闭第一铰链超过某一点(诸如中途点)，该凸轮系统就可迫使装置进入完全打开或关闭位置。

当用户佩戴头戴式设备时，第一侧臂围绕用户头部的第一侧并且悬挂在用户的第一个耳朵上。第二侧臂环绕用户头部的第二侧并且悬挂在用户的第二个耳朵上。第二侧臂可以是由金属或塑料材料构成的加长带。在一些示例中，第二侧臂可以被包括在能够拆卸地接合到第一侧臂的第一铰链的一副验光眼镜、阅读眼镜、太阳镜等中，在用户佩戴该头戴式设备的同时，用户能够佩戴和使用这些类型的眼镜。

当在第一铰链处折叠时，第一侧臂相对于头戴式设备的横向轴线在略微向下的位置处折叠。例如，在关闭位置，第一侧臂的轴线可以相对于头戴式设备的横向轴线成约15度角，从而避开第二侧臂的铰链。因此，第一侧臂能够仅收起＝扩大的第一端的延伸超出第二侧臂的第二铰接部的一部分。另外，第二侧臂可以折叠，使得第二侧臂的轴线近似平行于头戴式设备的横向轴线。因此，与第二铰链相对定位的第二侧臂的第一端可以邻近第一侧臂的第一铰链。

当第一侧臂在第一铰链处折叠时，FPC板变得部分地暴露。FPC板可以被实施为典型布线的替代物。在这点上，在铰链结构上实施柔性防护部件，该柔性防护部件被构造成围绕第一铰链柔性地弯曲，从而覆盖FPC板的暴露部分。柔性防护件可以是与FPC板的形状相关的一块材料，诸如金属。所述形状可以是例如矩形。当第一铰链处于关闭位置时，柔性防护件与第一铰链的光学器件箱上的FPC板一起折叠，从而对FPC板的暴露部分提供保护。例如，当打开头戴式设备时，第一侧臂的壳体和关闭的铰链结构能够容纳并且保护FPC板，但是当铰链关闭时，FPC板变得暴露。FPC板被布设在第一铰链的邻近第一侧臂的第一侧上，以及第一铰链的邻近光学器件箱的第二侧上，光学器件箱可以容纳电气部件并且将显示元件固定就位。

此外，FPC板包括服务环路，以允许FPC板调整到铰链的打开和关闭位置。FPC板可以沿着第一侧臂定位在铰链上并且定位到光学器件箱上。FPC板的服务环路可以定位在光学器件箱上。在这点上，服务环路可以是围绕在FPC板后面的FPC板的延伸部。当需要额外FPC板时，可以使用来自服务环路的这个额外的FPC板。例如，当铰链处于打开位置时，来自服务环路的额外的FPC板可以保持收起在FPC板的后面，但是当FPC板处于关闭位置时，来自服务环路的额外的FPC板可以围绕关闭铰链结构。在这点上，服务环路延伸FPC板的长度，以便补偿关闭的铰链。另外，当服务环路由于铰链关闭而扩展时，FPC板的额外部分变得暴露，附加部分可以由柔性防护件保护。这种保护防止FPC板暴露，从而防止诸如通过静电放电或机械损坏对FPC板的外部干扰和损坏。

由于在不需要电气布线的情况下的FPC板和柔性防护件的成功实施，，铰链内部的其它空间可用于其它部件和特征。例如，可以实施轴向凸轮系统以允许紧密和安全的打开或关闭的铰链状态。凸轮系统可以通过使用插入在两个凸轮(顶部凸轮和底部凸轮)上的孔的中心的弹簧来工作，每个凸轮具有在其上的起伏图案的形状。例如，起伏图案可以被认为是凸轮上的凹口和突起。弹簧使顶部凸轮旋转，但底部凸轮保持在固定状态。因此，当装置处于打开位置并且用户试图关闭第一铰链时，弹簧向顶部凸轮施加压力，导致顶部凸轮沿着底部凸轮旋转。相反，当用户关闭铰链超过某一点，例如45度时，顶部凸轮的突起可移动到底部凸轮的凹口中，并且底部凸轮的突起可类似地移动到顶部凸轮的凹口中。在这点上，凸轮的平滑的起伏图案使凸轮有效地配合并落入就位，同时将头戴式设备固定在相应的位置。

图1示出如上所述的头戴式设备上的铰链机构的一个示例。如图1的示例100所示，头戴式设备105形成非对称的形状。头戴式设备105包括中心部分108，所述中心部分108在两个相反的方向上朝第一侧臂110和第二侧臂112延伸。中心部分还包括鼻部件114，所述鼻部件114从中心部分延伸。第一和第二侧臂110和112以及鼻部件114被构造成例如通过在用户的第一个和第二个耳朵上延伸并且搁置在用户的鼻部上来将头戴式设备105固定到用户的头部。

头戴式设备可以包括诸如塑料、金属等的实体结构，以及它们的组合。其它材料和构造也是可能的。

头戴式设备105的第一侧臂110包括外壳120，以保护其中的内部组件。壳体120可以包括例如可以用于操作设备的电路、布线、处理器等。与第二侧臂相比，第一侧臂可以更大并且加长，以便容纳包含在第一侧臂中的部件，从而导致头戴式设备的整体架构的非对称形状。

显示器122可以由能够适当地显示投影图像或图形的任何材料形成。显示器122也可以是足够透明的，以便允许用户透过显示器看。另外，第一侧臂的内部部件可以可操作地耦接到显示器122。操作该设备的附加部件可以容纳在弯头部分140中，该弯头部分140耦接到显示器122并将显示器固定就位，如图1所示。第一侧臂和弯头部分的内部部件可以操作头戴式设备；从而使得图像、图形、菜单选项和其它形式的文本等显示在显示器122上。

头戴式设备105包括两个铰链机构，该两个铰链机构允许用户折叠该设备以便于存储和运输。第一铰链150位于第一侧臂110上，第二铰链160位于第二侧臂112上。第一铰链150和第二铰链160允许用户容易地打开和关闭头戴式设备。第一侧臂110的第一铰链150定位在第一侧臂110的邻近中心部分108的第一端上。如图2所示，第一铰链150定位在按钮230、中心部分108、第一侧臂110和弯头部140合拢的位置处。该铰链的替代位置也是可能的。例如，铰链可以自身被放置在第一侧臂上，而不直接邻近按钮230、弯头部分140等。第二侧臂112上的第二铰链160也定位在第二侧臂的邻近中心部分108的第一端113上，如图1的示例100所示。

图2的示例200是示出处于关闭位置的在两个铰链处折叠的头戴式设备的俯视图。能够看出，第一侧臂110被收起在第二侧臂112和中心部分108的下面。这容纳头戴式设备105的非对称U形，具体来说是扩大和伸长的第一侧臂110。

图3的示例300还通过提供处于关闭位置的头戴式设备的前视图来进一步示出第一铰链的结构和可操作性。特别地，图3示出第一铰链150如何使第一侧臂以向下的角度折叠，以便围绕第二侧臂和头戴式设备的中心部分操纵。在该示例中，第一侧臂的轴线322以相对于中心部分108的横向轴线320大约15度角向下折叠。在这点上，第一侧臂在第二侧臂和中央部分108下方被整齐地收起。应当理解，第一侧臂可以以多个其它角度中的任何角度折叠。例如，第一侧臂可以以5度角、10度角、25度角等向下弯曲。此外，第一侧臂110不仅可以向下弯曲，而且还可以向上弯曲，使得第一侧臂110定位在第二侧臂的上方。在这点上，第一侧臂可以在第二侧臂和中心部分上方以5、10、15或任何其它角度向上弯曲。

如图4的示例400所示，第二侧臂112折叠，使得第二臂112的轴线保持大致上平行于中心部分108的横向轴线。在这点上，当第二铰链被折叠时，第二侧臂112的与中心部分相对的第二端412靠近第一侧臂110的第一铰链。

当头戴式设备折叠时，头戴式设备的内部部件仍然能够围绕第一铰链操作。在这一点上并且如图5的示例500所示，FPC板510被实施为在第一侧臂110、按钮(未示出)和弯头部分140的内部部件之间有效地路由信号。弯头部分140可以是容纳用于操作显示元件(未示出)的电路和部件的光学器件箱。FPC板510可以位于铰链150的两侧上。这允许FPC板510在头戴式设备处于打开或关闭位置时路由电信号。此外，FPC板510包含服务环路512，该服务环路512允许额外的FPC板被收起在弯头部分140中。例如，服务环路可以是FPC板的延伸部，其能够在需要额外的FPC板时延伸。因此，当第一铰链折叠到关闭位置时，FPC板510能够通过使用作为服务环路的结果来存储的额外的FPC板围绕第一铰链延伸。

当第一铰链150折叠到关闭位置时，柔性防护件与FPC板一起折叠以用于保护。作为一个示例，当第一铰链关闭时，由于从服务环路释放的额外的FPC板，FPC板510变得至少部分地暴露。在这一点并且如图6的示例600所示，柔性防护件614围绕按钮230柔性地折叠并且沿着弯头部分140折叠，以便保护FPC板510的暴露部分。因此，柔性防护件作用为保护第一侧臂的内部部件，即FPC板的盖件。应当理解，柔性防护件也可以被构造成保护第一侧臂的其它部件。柔性防护件可以附接到第一侧臂110、按钮230、弯头部分140或其组合。如箭头616所示，当第一铰链关闭时，柔性防护件614折叠或弯曲并且覆盖FPC板510。从图6中能够看出，如果不存在柔性防护件，则FPC板将暴露于潜在的外部干扰，诸如静电放电。在这点上，柔性防护件可以由任何保护性类型的材料构成，诸如金属、塑料等。另外，弯曲部的弯曲的部分可以由能够沿着铰链的角度弯曲并且然后弯曲回其原始位置的任何材料构成。。例如，可弯曲材料可以由橡胶材料、柔性塑料等构成。

在一些示例中，柔性板的形状对应于FPC板的形状，以便充分保护FPC板。例如，如图6的示例600所示，该柔性防护件是矩形的，其对应于FPC板的矩形形状。只要柔性板的尺寸足以完全保护FPC板的暴露部分，柔性板还可以是与FPC板不同的形状。

由于FPC板被实施并充分保护，所以在用于其它部件和特征的按钮和铰链结构内节省了空间。作为一个示例，可以实施轴向凸轮系统以便可靠地操作铰链机构。例如，当头戴式设备处于打开或关闭状态时，轴向凸轮系统使铰链牢固地固定；从而阻止第一铰链摆动。如果没有实施FPC板，则可以使用比FPC板更坚固的布线和其它电气部件来路由电信号。反过来，这些其它组件可能占用额外的空间。

如图7的示例700所示，轴向凸轮系统实施用于操作凸轮系统的固定凸轮702、移动凸轮704和弹簧706。在这点上，弹簧706定位在固定凸轮702和移动凸轮704的孔内。

图8的示例800提供了第一铰链150内的轴向凸轮系统的总体构造的分解视图。特别地，固定凸轮702定位在固定光学器件箱筒820内。从那里，弹簧706被插入固定凸轮702和移动凸轮704的相应孔中。

如图7和图8所示，固定凸轮702和移动凸轮704形成相应的起伏形状，使得两个部件可以彼此配合。例如，固定凸轮和移动凸轮702、704包含凹口和突起。在固定凸轮上存在凹口的情况下，移动凸轮上的突起对应并且配合到固定凸轮的凹口中。类似地，在移动凸轮上存在凹口的情况下，固定凸轮具有与移动凸轮的凹口匹配并且配合到其中的对应突起。如图8所示，固定凸轮和移动凸轮具有三个突起和三个凹口。突起可以例如间隔120度；然而，可以包括更少或额外的的突起和凹槽，并且突起或凹口之间的距离可以变化。例如，在各个凸轮中可以存在四个相距90度的突起和凹口。此外，突起和/或凹口的尺寸也可以变化。例如，突起可以更宽、更高、更深等。

弹簧706可以是例如向移动凸轮704施加压力以便将移动凸轮704压靠固定凸轮702的压缩弹簧。例如，因为弹簧706持续地对凸轮施加压力，第一铰链150不以轻微的移动甩开。相反，来自弹簧706的压靠凸轮702、704的压力迫使第一铰链在关闭位置或打开位置保持稳固。

除了将头戴式设备固定在打开或关闭状态下的轴向凸轮系统之外，还提供了一种让用户容易地打开和关闭设备的机构。例如，如上所述，固定凸轮和移动凸轮702和704包含相应的起伏凹槽。在这点上，当用户试图例如关闭第一铰链时，移动凸轮704围绕弹簧706和固定凸轮702旋转。当移动凸轮的突起经过固定凸轮的突起时，移动凸轮能够牢固地装配并且停靠在固定凸轮的凹口中。在这点上，一旦用户关闭铰链超过某一点，例如在45度或超过45度，则轴向凸轮系统可以使第一铰链完全关闭。具体地，移动凸轮704上的突起可以移动超过固定凸轮702上的突起，然后落入固定凸轮的凹进位置。在固定到固定凸轮702的凹进位置之前，移动凸轮704的突起可以移动超过固定凸轮702的一个、全部或一些突起。此外，弹簧706可以继续施加压力到移动凸轮704，使得移动凸轮牢固地保持在适当位置，如上所述。

本文描述的主题的优点在于，其提供了折叠非对称头戴式设备的方便的系统，同时还允许实施附加功能。此外，铰链结构甚至在具有扩大和伸长的第一侧臂的情况下也适当地起作用，该第一侧臂容纳操作设备的电气部件。此外，柔性防护件的实施允许铰链结构中的额外的空间用于其它特征。在这点上，轴向凸轮系统被实施为将头戴式设备固定在其相应的打开或关闭位置，并且还增加了打开和关闭设备的方便性。

由于在不偏离如由权利要求所限定的主题的情况下，能够利用上述特征的这些和其它变化和组合，因此，实施例的上述描述应通过说明而不是限制权利要求所限定的主题的方式采用。还应当理解，提供本文所描述的示例(以及被称为“诸如”、“例如”、“包括”等等措辞)不应被解释为将所要求保护的主题限于具体示例；相反，这些示例仅旨在说明许多可能方面中的一些。