CN107102437A - 具有输入和输出结构的可佩戴设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有输入和输出结构的可佩戴设备。公开了一种电子设备(10)，其包括被配置为佩戴在用户头部上的框架(12)。该框架(12)可以包括被配置为要支撑在用户鼻子上的梁部(20)以及耦合至该梁部(20)并远离其延伸并且被配置为位于用户一侧眉毛上方的眉部(30A)。该框架(12)可以进一步包括耦合至眉部(30A)并且延伸至自由端(44)的臂部(42A)。第一臂部(42A)能够被定位在用户太阳穴上而使自由端(44)被部署在用户耳朵附近。该设备(10)还可以包括邻近该眉部(30A)被附着到框架(12)的透明显示器(54)以及附着到框架(12)并且被配置为从用户接收与功能相关联的输入的输入(70)。与功能相关的信息能在显示器(54)上呈现。
Description
分案说明
本申请属于申请日为2012年08月14日的中国发明专利申请201280040152.3的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请是于2011年8月18日提交的美国专利申请No.13/212,686的继续申请，上述申请的公开内容因此通过引用结合于此。
背景技术
个人视频或图像显示器是用来显示从源接收的图像以供单个用户观看的设备。这样的设备可以为头戴式显示器的形式，其佩戴于用户的头部并且包括一个或多个处于用户眼镜上方或前方的图像源。头戴式显示器可以包括邻近用户或佩戴者的每只眼睛定位并且与之相关联的图像源，并且能够被配置为呈现可作为单个二维图像进行观看的相同图像。可替换地，一些这样的设备能够被配置为呈现被观看者解释为单个三维图像的不同的立体图像。无论向用户呈现的图像类型如何，这样的设备通常都是遮光的。也就是说，它们几乎完全遮挡住佩戴者在屏幕或其中所包括的其它图像源以外的视景而使得用户仅能够看到该设备的显示系统所呈现的图像。
其它个人图像显示器可以是所谓的平视显示器，其中图像在透明显示器之上、之中显示或者通过其进行显示，该透明显示器将所显示的图像叠加在周围环境的场景(view)之上。这些允许用户同时观看到其周边以及由显示器所呈现的图像。然而，这样的设备可能存在许多限制，包括针对其佩戴者的适应度和舒适度以及有限的功能。
头戴式和平视显示器都能够连接至接收视频信号的视频源，该视频信号能够被该设备所读取并且将其转换器为向用户进行呈现的图像。该视频源能够从诸如视频播放器、便携式媒体播放器或计算机之类的便携式设备接收。一些这样的显示设备还被配置为接收声音信号，该声音信号通常通过所整合的耳机输送至用户。然而，这些类型的显示器的功能被局限于被动动作，其中显示器简单地从外部源接收信息并且以有限的形式将其呈献给佩戴者。因此，需要包括显示器的可佩戴设备的进一步改进。
发明内容
本公开的实施例涉及一种电子设备，其包括被配置为佩戴在用户头部上的框架。该框架包括被配置为要支撑在用户鼻子上的梁部，和耦合至该梁部并从延伸至与该梁部远离的第一端并且被配置为位于用户的眉毛的第一侧上方的眉部。该框架进一步包括第一臂部，其具有耦合至该眉部的第一端的第一端并且延伸至自由端。该第一臂部被配置为被定位在用户的第一太阳穴上而使该自由端被部署在用户的第一耳朵附近。该设备还包括附着至该框架并且邻近其眉部定位的总体上透明的显示器，以及附着到该框架并且被配置为用于从用户接收与功能相关联的输入的输入设备。与功能相关的信息能够在该显示器上进行呈现。
该框架的眉部可以进一步从该梁部延伸至与其第一端相对的第二端，并且能够进一步被配置为定位在用户的第二侧眉毛的上方。该框架可以进一步包括第二臂部，其具有耦合至该眉部的第二端的第一端并且延伸至其自由端。该第二臂部可以被配置为被定位在用户的第二太阳穴上而使其自由端被部署在用户的第二耳朵附近。
该框架可以包括用于固定该显示器的器件，其被配置为使得显示器可通过绕平行于第一方向延伸的轴线进行旋转而关于该框架发生移动。这样的用于固定显示器的器件可以进一步被配置为使得该显示器可通过沿该轴线的平移而关于该框架发生移动。在一个示例中，这样的用于固定的器件可以包括该框架的安装部分，其在第一臂部附近附着至第一眉部。该安装部分可以包括桩体，并且该显示器能够被配置为接纳该桩体以可旋转地将显示器附着至该框架。该外壳还可以被配置为可沿该桩体以横向方向移动。
该总体透明的显示器可以是透明材料的棱镜，其被配置为使得投影到该棱镜一侧之中的图像能够在该棱镜的一个表面处被看到，该表面与棱镜的该侧成非零角度。所投影的图像可以结合可通过该棱镜看到的外部图像一起被设备的佩戴者所观看。该棱镜能够邻近第一臂部安装至外壳。这样的外壳可以包括被配置为将图像投影到该棱镜一侧之中的图像源。该棱镜可以通过接合至该图像源而被安装至该框架，并且该图像源能够可旋转地固定在该外壳内。该框架的眉部可以包括接纳部分，其被配置为接纳外壳以将该外壳附着至该框架。
该设备的输入可以是触摸敏感输入设备，其诸如通过安装在该框架的臂部上而附着至该框架。该触摸敏感输入可以包括其上具有纹理的触摸表面。另外，该触摸敏感输入可以包括多个触摸表面。除此之外或可替换地，该输入设备可以包括运动传感器，其被配置为检测该设备的对应于输入的运动。该设备可以进一步包括相机，其附着于该框架且面向与第一臂部相反的方向并且总体上垂直于眉部。
该设备可以进一步包括电子器件外壳，其包含附着于该框架的一部分上的电子设备的控制电路。该电子器件外壳可以附着在第一臂部的自由端上并且可以包括远离该臂部延伸并且被配置为在用户耳朵的至少一部分周围延伸的部分。除此之外或可替换地，该电子器件外壳可以被配置为装有电池以向该设备提供电力。
本公开的另一个实施例涉及一种电子设备，其具有被配置为佩戴于用户头部上的框架。该框架包括被配置为支撑在用户鼻子上的梁部，耦合至该梁部并从该梁部延伸至与该梁部远离的第一端并且被配置为位于用户的眉毛的第一侧上方的眉部，和具有耦合至该眉部的第一端的第一端并且延伸至自由端的第一臂部。该第一臂部被配置为被定位在用户的第一太阳穴上而使该自由端被部署在用户的第一耳朵附近。该梁部可进行调节以便相对于用户的眼睛而对该眉部进行选择性定位。该设备进一步包括总体上透明的显示器，以及用于将该显示器附着至该框架而使得该显示器可通过围绕平行于第一眉部延伸的第一轴线进行旋转而关于该框架发生移动的器件。该显示器还包括附着至该框架并且被配置为用于从用户接收与功能相关联的输入的输入设备，其中与功能相关的信息能够在该显示器上呈现。
本公开的另一个实施例涉及一种电子设备，其包括被配置为佩戴于用户头部上的框架，该框架包括被配置为支撑在用户鼻子上的梁部，耦合至该梁部并从该梁部延伸至与该梁部远离的第一端并且被配置为位于用户的眉毛的第一侧上方的眉部，和具有耦合至该眉部的第一端的第一端并且延伸至自由端的第一臂部。该第一臂部被配置为被定位在用户的第一太阳穴上而使该自由端被部署在用户的第一耳朵附近。该设备还包括总体上透明的显示器，其附着至该框架并且被定位为邻近其眉部。输入设备被附着至该框架并且被配置为从用户接收与功能相关联的输入，其中与功能相关的信息可在该显示器上进行呈现。包含电子设备的控制电路的电子器件外壳附着在该第一臂部的自由端上并且具有远离该臂部延伸并且被配置为在用户耳朵的至少一部分周围延伸的部分。该显示器和输入设备能够施加中心在用户的第一侧耳朵上的第一重量力度，并且该电子器件外壳能够被定位并配置为提供中心在用户的第二侧耳朵上的相对第一重量力度的平衡力度。
本公开的另一个实施例涉及一种电子设备，其包括被配置为佩戴于用户头部上的框架。该框架具有被配置为支撑在用户鼻子上的梁部，以及具有耦合至该梁部并从该梁部延伸至与该梁部远离的第一端的主体的眉部。该眉部的主体包括沿其至少一部分的凸缘，并且该末端包括基本上垂直于该凸缘的第一壁部，该凸缘和第一壁部一起限定接纳部。该眉部被配置为位于用户的眉毛的第一侧上方。具有第一端的第一臂部耦合至该眉部的第一端并且延伸至自由端。该第一臂部被配置为被定位在用户的第一太阳穴上而使该自由端被部署在用户的第一耳朵附近。该设备进一步包括显示单元，其包括显示器外壳并且总体上透明的显示部件。该显示单元被附着在该眉部的接纳部内。输入设备附着至该框架并且被配置为从用户接收与功能相关联的输入，其中与功能相关的信息可在该显示部件上进行呈现。
附图说明
图1图示了用于接收、传送和显示数据的示例系统；
图2图示了图1的系统的可替换视图；
图3A图示了用于接收、传送和显示数据的示例系统；
图3B图示了用于接收、传送和显示数据的示例系统；
图4图示了用于接收、传送和显示数据的示例系统；
图5图示了可佩戴的计算设备；
图6图示了图5的设备的可替换视图；
图7是示出其各个组件的图5的设备的分解视图；
图8是示出其各个组件的图5的设备的分解视图；
图9A和9B是图示出图5的设备的多个方面的示意图；和
图10是图5的设备的前视图。
具体实施方式
这里参考附图对本公开的实施例进行描述。图1图示了用于接收、传送和显示数据的示例系统100。系统100以可佩戴计算设备的形式示出。虽然图1图示了头戴式设备102作为可佩戴计算设备的示例，但是除此之外或可替换地，可以使用其它类型的可佩戴计算设备。如图1所示，头戴式设备102包括框架部件，其包括透镜框架104、106和中心框架支撑108、透镜部件110、112，以及延伸侧臂114、116。中心框架支撑108和延伸侧臂114、116被配置为分别经由用户的鼻子和耳朵将头戴式设备102固定至用户的脸部。
每个框架部件104、106和108以及延伸侧臂114、116可以由塑料和/或金属的固态结构形成，或者可以由类似材料的中空结构形成，以便允许连线和组件互连件能够内部穿过头戴式设备102。其它材料也是可能的。
每个透镜部件110、112中的一个或多个可以由能够适当显示投影图像或图形的任意材料形成。每个透镜部件110、112也可以是足够透明的以允许用户看穿透镜部件。将透镜部件的这两种特征相结合可以促成增强真实性或者投影图像或图形叠加于如用户通过透镜部件所感知的真实场景上的平视显示。
延伸侧臂114、116可以分别是远离透镜框架104、106延伸的突出物，并且可以定位在用户的耳朵之后以将头戴式设备102固定至用户。延伸的侧臂114、116可以进一步通过绕用户头部的后部延伸而进一步将头戴式设备102固定至用户。除此之外或可替换地，例如，系统100可以连接至头戴式头盔结构或者附着于其内。也存在其它的可能性。
系统100还可以包括板上计算系统118、视频相机120、传感器122和手指可操作触摸板124。板上计算系统118被示为位于头戴式设备102的延伸侧臂114上；然而，板上计算系统118可以提供在头戴式设备102的其它部分上或者可以远离头戴式设备102定位(例如，板上计算系统118可以有线或无线连接至头戴式设备102)。板上计算设备118例如可以包括处理器和存储器。板上计算系统118可以被配置为从视频相机120和手指可操作触摸板124(并且可能从其它感应设备、用户接口或者其二者)接收数据并对其进行分析，并且生成用于由透镜部件110和112输出的图像。
视频相机120被示为位于头戴式设备102的延伸侧臂114上；然而，视频相机120可以被提供在头戴式设备102的其它部分上。视频相机120可以被配置为以各种分辨率或者以不同帧率捕捉图像。诸如蜂窝电话或网络相机中所使用的那些的许多具有小的形式因素的视频相机可以被整合在系统100的示例中。
另外，虽然图1图示了一个视频相机120，但是可以使用更多的视频相机，并且每个视频相机可以被配置为捕捉相同视图或者捕捉不同视图。例如，视频相机120可以面向前方以捕捉用户所感知的真实视图的至少一部分。由视频相机120所捕捉的该面向前方的图像然后可以被用来生成增强现实，其中计算机所生成的图像看上去与用户所感知的真实视图进行交互。
传感器122被示为在头戴式设备102的延伸侧臂116上；然而，传感器122可以位于头戴式设备102的其它部分上。传感器122例如可以包括一个或多个陀螺仪或加速计。在传感器122内或者除了传感器122之外可以包括其它感应设备，或者可以由传感器122执行其他感应功能。
手指可操作触摸板124被示为在头戴式设备102的延伸侧臂114上。然而，手指可操作触摸板124可以位于头戴式设备102的其它部分上。而且，在头戴式设备102上可以存在多于一个的手指可操作触摸板。手指可操作触摸板124可以被用户用来输入命令。除其它之外，手指可操作触摸板124可以经由电容感应、电阻感应或表面声波处理来感应手指的位置和移动中的至少一个。手指可操作触摸板124可以能够感应手指在与平板表面平行或者与之成平面的方向、平板表面的法线方向或者其二者中的移动，并且还可以能够感应应用于平板表面的压力水平。手指可操作触摸板124可以由一个或多个半透明或透明的绝缘层以及一个或多个半透明或透明的传导层所形成。手指可操作触摸板124的边缘可以被形成为具有突起、缩进或粗糙的表面20，以便在用户的手指碰到手指可操作触摸板124的边缘或其它区域时向用户提供触觉反馈。如果存在多于一个的手指可操作触摸板，则每个手指可操作触摸板可以独立操作并且可以提供不同功能。
图2图示了图1所示的系统100的可替换视图。如图2所示，透镜部件110、112可以用作显示部件。头戴式设备102可以包括耦合至延伸侧臂116的内表面并且被配置为将显示130投影到透镜部件112的内表面上的第一投影仪128。除此之外或可替换地，第二投影仪132可以耦合至延伸侧臂114的内表面并且被配置为将显示134投影到透镜部件110的内表面上。
透镜部件110、112可以用作光线投影系统中的合成器并且可以包括对从投影仪128、132投射到它们上的光线进行反射的涂层。在一些实施例中，可以不使用反射涂层(例如，当投影仪128、132是激光扫描设备时)。
在可替换实施例中，也可以使用其它类型的显示部件。例如，透镜部件110、112自身可以包括：诸如电致发光显示器或液晶显示器的透明或半透明的矩阵显示器，一个或多个用于向用户的眼睛输送图像的波导，或能够向用户输送清晰的近眼图像的其它光学部件。相对应的显示驱动器可以被部署在框架部件104、106内以便驱动这样的矩阵显示器。可替换地或除此之外，激光或LED源以及扫描系统能够被用来直接将光栅显示绘制在用户的一个或多个眼睛的视网膜上。也存在其它可能性。
图3A图示了用于接收、传送和显示数据的示例系统200。系统200以可佩戴计算设备202的形式示出。可佩戴计算设备202可以包括诸如关于图1和2所描述的那些的框架部件和侧臂。可佩戴计算设备202还可以另外包括诸如关于图1和2所描述的那些的板上计算系统204和视频相机206。视频相机206被示为安装在可佩戴计算设备202的框架上；然而，视频相机206也可以安装在其它位置。
如图3A所示，可佩戴计算设备202可以包括单个显示器208，其可以耦合至该设备。显示器208可以形成在可佩戴计算设备202的诸如关于图1和2所描述的透镜部件的透镜部件中的一个上，并且可以被配置为将计算机所生成的图形覆盖在用户的对物理世界的视图中。显示器208被示为提供在可佩戴计算设备202的透镜的中心，然而，显示器208可以提供在其它位置。显示器208可经由计算系统204进行控制，该计算系统经由光学波导210耦合至显示器208。
图3B图示了用于接收、传送和显示数据的示例系统220。系统220以可佩戴计算设备222的形式被示出。可佩戴计算设备222可以包括侧臂223、中心框架支撑224和具有鼻托225的梁部。在图3B所示的示例中，中心框架支撑224连接侧臂223。可佩戴计算设备222不包括包含透镜部件的透镜框架。可佩戴计算设备222可以另外包括诸如关于图1和2所描述的那些的板上计算系统226和视频相机228。
可佩戴计算设备222可以包括单个透镜部件230，其可以耦合至侧臂223或中心框架支撑224中的一个。透镜部件230可以包括诸如参考图1和2所描述的显示器的显示器，并且可以被配置为将计算机所生成的图形覆盖在用户的对物理世界的视图上。在一个示例中，单个透镜部件230可以耦合至延伸侧臂223的内侧(即，当被用户佩戴时暴露于用户头部的一部分的一侧)。当可佩戴计算设备222被用户所佩戴时，单个透镜部件230可以位于用户的眼睛前方或与之相接近。例如，如图3B所示，单个透镜部件230可以位于中心框架支撑224之下。
图4图示了示例计算机网络架构的示意图。在系统300中，设备310使用通信链路320(例如，有线或无线连接)与远程设备330进行通信。设备310可以是能接收数据并且显示与该数据相对应或相关联的信息的任意类型的设备。例如，设备310可以是平视显示系统，诸如参考图1-3B所描述的头戴式设备102、200或220。
因此，设备310可以包括显示系统312，其包括处理器314和显示器316。显示器310例如可以是光学透视显示器、光学环视显示器或视频透视显示器。处理器314可以从远程设备330接收数据，并且对该数据进行配置以便在显示器316上进行显示。处理器314可以是任意类型的处理器，例如微处理器或数字信号处理器。
设备310可以进一步包括板上数据存储，诸如耦合至处理器314的存储器318。存储器318例如可以存储能够由处理器314访问并执行的软件。
远程设备314可以是被配置为向设备310传送数据的任意类型的计算设备或传送器，包括笔记本计算机、移动电话或平板计算设备等。远程设备330和设备310可以包含用以支持通信链路320的硬件，诸如处理器、传送器、接收器、天线等。
在图4中，通信链路320被图示为无线连接；然而，也可以使用有线连接。例如，通信链路320可以是诸如通用串行总线或并行总线的有线串行总线。有线连接也可以是专用连接。除其它之外，通信链路320还可以是使用例如无线电技术、IEEE 802.11(包括任意IEEE 802.11修订版本)中所描述的通信协议、蜂窝技术(诸如GSM、CDMA、UMTS、EVDO、WiMAX或LTE)或技术的无线连接。远程设备330可以经由互联网进行访问并且可以包括与特定web服务相关联的计算集群(例如，社交网络、照片共享、地址簿等)。
图5-10图示了能够实施以上参考图1-4所讨论的系统100的设备10。图5和6示出了被配置为佩戴于用户头部上的设备10的实施例，其中该设备10的显示器50邻近用户的眼睛定位以便使得图像可被用户观看。设备10还包括基于触摸的输入70的形式的输入设备，其可被用户访问以允许用户执行设备10的控制功能或者与设备10相连接或者与之进行通信的另一设备的功能。
显示器50和基于触摸的输入70两者附着到框架12，该框架12包括使得设备10可佩戴于用户头部的特征。通常，框架12可以类似于与一副眼镜相关联的框架，该眼镜例如处方眼镜或太阳镜。如这里所示出的设备10缺少通常在眼镜中所包括的透镜，而且还不包括眼镜框架部件的能够被用来帮助将透镜固定至其框架的下部。然而，这里所讨论的设备10的其它实施例可以包括透镜和框架12的能够有助于将透镜与之固定的附加部分和特征。
框架12包括被配置为位于用户鼻子的一部分上的梁部20。在所示出的实施例中，梁部20包括从梁部20的方向延伸的一对梁臂22。在图5所示的设备10的实施例的视图中，梁臂22从梁以向下方向延伸。图5所示的设备10的方位总体上对应于设备10被用户佩戴时当用户的头部处于自然直立位置时的方位。在这样的参考框架中进行了梁臂22从梁部20向下延伸的描述并且这是出于本描述的目的。还出于类似目的进行了任意其它相关参考方向的讨论，并且除非明确指出，否则都并非意在关于本公开进行限制。
所期望地，梁臂22包括其上的相应衬垫24，其可以被定位为处于佩戴者的鼻子部分上。为了舒适，衬垫24可以由比臂部更软的材料制成。此外，制成衬垫24的材料可以是柔性的或者具有防止沿用户鼻子表面滑动的纹理。梁臂22可以是柔性的以进一步提供舒适的配合或者抓牢在用户的鼻子上。另外，梁臂22能够可形变地发生弯曲并复位以使得衬垫24的位置能够有所变化以最佳配合用户。这可以包括更接近或远离地移动或者相对于梁部20前后移动，这能够调节框架10的高度并且相应地调节显示器50相对于用户眼睛的位置。以下更为详细地描述了对显示器及其其它结构的另外调节。在其它实施例中，类似于臂部和衬垫的结构可以与梁部20的其余结构整体形成并且能够被构造为使得与所示出的梁部实施例相比梁部的更大或更小的面积与用户鼻子相接触。根据现有眼镜和太阳镜设计中所实施的结构，其它配置形式也是可能的。
框架12还包括远离梁部20以横向方向延伸的一个或多个眉部30。所示出的实施例包括两个眉部30A和30B，它们均远离梁部20的相对两侧延伸。在其它实施例中，可以仅包括诸如处于眉部30A的位置的远离梁部20横向延伸的单个眉部。在这样的实施例中，单个眉部被包括在显示器50的一侧，而梁部20的另一侧则基本上什么也没有。在再另外的实施例中，一个或两个眉部可以与特殊构造的透镜整体形成或者能够被其所替代。眉部30A、30B被成型为横向延伸穿过用户的眼睛同时位于眼睛上方(或可替换地位于眼睛下方)以便不遮挡佩戴者的视线。除了图中所示出的以外，对于眉部30A、30B而言可能由多种不同形状和结构。眉部30A、30的具体形状可以取决于梁部20的形状和结构。作为另外的替换形式，单个眉部具有在其中心或中心附近与之附着的梁部并且能够在中心的相对两侧横向延伸穿过每只眼睛。
眉部30A、30B可以是与梁部20相同或不同的材料。用于眉部30或框架12的任意其它部分的适当材料的示例可以包括各种类型的塑料，诸如聚碳酸酯、丙烯酸、ABS和聚乙烯。包括梁部20和眉部30在内的框架12的任意部分可以由诸如铝、不锈钢、钛、镍、金的金属或者包括一种或多种所列出金属或类似金属的各种合金所制成。眉部30可以以相同材料与梁部20一体形成，或者眉部30和梁部20可以由不同材料制成并且使用粘合剂、螺丝、各种形式的焊接、软焊、烧结等附着在一起。
框架12还包括以从眉部30穿过用户的太阳穴并朝向用户耳朵延伸的臂部形式的一个或多个太阳穴部分。如图5所示，框架12可以包括两个臂部40A、40B，它们可以被定位为从相应眉部30A、30B以向后方向延伸。在梁部的单侧上具有单个眉部的实施例中，将存在仅一个臂部。臂部40A、40B可以提供与用户头部相接触并且对设备与用户头部的配合和固定有所贡献的另外的点或区域。臂部40A、40B在结构和功能上可以类似于眼镜的相对应特征。
臂部40A、40B可以使用刚性连接42而附着至相应的眉部30A、30B，如所示出的，该刚性连接可以使用组装在臂部40A、40B和眉部30A、30B之间的螺丝。可替换地，臂部40A、40B可以使用铰链部件而附着至相应的眉部30A、30B，该铰链部件被配置为允许臂部40A、40B朝向眉部30向内折叠以便于存放或运输。如果使用铰链，则它们可以被加载以弹簧等以针对用户的头部施加舒适的压力或者舒适地与不同头部大小的范围相适应。可替换地，臂部40A、40B可以与眉部30A、30B整体或一体形成。在一些实施例中，臂部可以由内部具有金属加强件以允许弯曲或防止断裂的塑料材料制成。
臂部40A、40B包括与相应臂部40A、40B和眉部30A、30B之间的连接42相对的相应自由端44。自由端44可以被定位为在用户佩戴设备10时位于其耳朵附近。耳朵部分46可以附着至臂部40A、40B的自由端44或者与其整体形成。如图5所示，耳朵部分46可以包括如图中所示的弧形或曲线形的形式以使得它们在用户耳朵后方的部分有所弯曲。像眼镜一样，耳朵部分46的特定形状可以以许多方式而有所变化，包括它们弯曲的量、它们围绕耳朵延伸的距离以及在存在的情况下它们在耳朵外部所实际保持的接触量。臂部40可以被构造为相对于眉部30适当定位耳朵部分46以针对用户实现适当配合或者不同用户的选择。因此，臂部40的形状可以取决于眉部的大小和形状。例如，臂部40可以基本上从眉部与之基本垂直地向后延伸并且可以基本上是直的。在其它实施例中，臂部可以相对于眉部30的外侧端向内、向外、向上或向下成角度并且可以进一步以任意方向(或多个方向)发生弯曲以实现所期望的配合或审美质量。
如所示出的，耳朵部分46可以是例如通过经由允许绕轴旋转的铰链48的接合而与臂部的末端44相连接的单独件。该配置可以允许对耳朵部分46进行附加调节以可选地增加与耳朵的接触量或者在具有不同头部大小、耳朵位置等的不同用户间允许舒适接触。在其它实施例中，耳朵部分46可以与臂部40固定接合或者与之一体形成。在另外的实施例中，耳朵部分46可以基本上与臂部40同轴延伸或者能够从那里向内而不是向下延伸至它们在其最顶端的区域停留在耳朵上而并不勾在耳朵周围的位置。在这样的实施例中，耳朵部分46或臂部40可以被配置为相对用户头部的一侧施加压力以通过由该压力所生成的摩擦而至少部分地将框架12固定于用户的头部。耳朵部分46可以由与臂部40类似的材料制成或者可以由不同材料制成，诸如包括各种热塑弹性体在内的具有兼容性或高摩擦特性的软质接触性材料。
如之前所提到的，设备10可以包括附着至框架12的各种输入和输出结构。输出结构可以为显示单元50的形式，其包括安装在外壳52上的棱镜54，该外壳52还可以包含与显示器相关联的电子组件。在所示出的实施例中，棱镜54被用来显示由显示器的电子组件所生成的图像。棱镜54被构造为在接收侧58(如图7、9A和9B所示)接收所投影的图像并且使得该图像可由用户通过看向棱镜54的观看侧60中而看到。这可以通过制造具有特定形状或材料特性的棱镜54来完成。能够找到这样的结构的描述。在图7中以分解图所示出的图5的实施例中，棱镜54的接收侧邻近外壳52或处于其内以使得外壳52内的电子组件能够包含视频投影仪，其被构造为将期望的视频图像投射到棱镜54的接收侧58上。这样的投影仪可以包括诸如LCD、CRT和OLED显示器的图像源以及在需要的情况下包括透镜，以便将图像聚焦在棱镜54的适当区域上。与显示单元50相关联的电子组件还可以包括控制电路，其用于使得该投影仪基于由此接收的视频信号而生成期望的图像。
接收表面58可以垂直于棱镜54的观看表面60以使得透明棱镜能够被用来将所投影的图像与设备的佩戴者周边的环境视图相结合。这允许用户对周围环境以及显示单元50的图像进行观察。棱镜54和显示电子器件能够被配置为呈现不透明或半透明的图像或者其组合以实现各种所期望的图像组合。
显示单元50可以被附着到框架12以使得棱镜54位于眉部30A下方或者处于使得用户能够舒适观察到观看表面60的位置。对于棱镜54而言，可能有多种不同位置来满足这些标准。例如，棱镜可以被直接定位于用户眼睛前方或者能够被定位在用户眼睛中心的上方或下方，这允许显示设备50的图像处于用户直接或正前方的视线之外，但是仍然允许用户在舒适范围内使得其眼睛向上或向下指向以观看棱镜54内的图像。棱镜54能够被定位在眼睛中心的左侧或右侧以实现类似效果。框架12或者在显示器外壳52与框架12之间的接合能够允许用户相对于用户的眼睛而对棱镜56的位置进行调节。例如，能够通过调节梁部20的梁臂22来改变棱镜56的垂直位置，这将升高或降低眉部30在用户脸部上的位置，并且相应地升高或降低附着至框架12的棱镜54。
在所示出的实施例中，显示外壳52在框架12的接纳结构32中接合至框架12，该接纳结构被形成为眉部30A的一部分。如所示出的，接纳结构32包括向外展开的顶部34、向下依靠的侧面36以及向内延伸的底部38。接纳结构32的这三个侧面能够被配置为将外壳52固定至框架12或者为外壳52提供保护或者实现所期望的审美外观。在其它实施例中，能够包括接纳结构32另外或更少的侧面。例如，外壳能够仅附着至顶部43或接纳结构32，并且结构32可以缺少任意的侧面或底部。如图7的分解图中所示出的，外壳52在接纳结构32的侧面36处接合至框架12。柱体62远离侧面32的内侧延伸至接纳结构32的内部。外壳52中相对应的开孔64被配置为稳固接纳柱体62但是由此允许外壳52在柱体62上转动、在柱体62上平移或者其组合。柱体62还可以包括凸缘66或者诸如搭扣、螺丝等的其他保持特征以限制外壳52在柱体62上的平移并且防止外壳52从框架12意外脱落。柱体62和凸缘66可以相比所示出的实施例被修改为包括诸如缺口等的允许柱体62和或凸缘66形变的特征，而允许开孔64和凸缘66之间的扣合。另外，柱体可以是中空的并且可以进一步向侧面36的中空内部或眉部30的其它中空内部开放以允许与显示电子器件相关联的线路从中穿过。接纳结构32的大小可以被设置为向外壳52提供用于通过预定范围进行旋转的间隙。柱体62还可以位于接纳结构32内以允许预定旋转。
外壳52相对于框架12的旋转可以允许相对于用户的眼睛而对棱镜54的观看表面60的角度进行调节。如以上所讨论的，由于设备10对不同用户的脸部的配合不同或者由于棱镜54在用户脸部上的垂直位置的选择性调节，该调节对于允许棱镜54内的图像贯穿棱镜54相对于用户眼睛的各个垂直位置而能够被用户适当观看而言是有用的。
如图9A-B中所示，在棱镜54的某些结构中，对棱镜54进行定向以使得观看表面60与从棱镜54内的图像位置到用户眼睛的焦点中心的直线成垂直会是有利的。通过允许显示外壳52旋转并且因此允许棱镜54相对于框架12发生旋转，棱镜54能够被定位在最优角度以便具有不同脸部结构以及对于棱镜54的水平或垂直位置具有不同偏好的用户进行观看。图9A示出了处于用户眼睛90的水平中心92上方的位置的棱镜54。棱镜54绕相对于用户脸部以横向方向延伸(在图9的页面的内外)的轴线84枢转或以其它方式进行旋转而使得表面60垂直于在表面60和用户眼睛90的焦点中心96之间延伸的线94。应注意，图9A所示的示图仅为示例并且不同用户会具有其不同的眼睛焦点中心位置。图9B示出了垂直接近于用户眼睛的水平中心定位的棱镜，其中如以上所描述的，棱镜54相应旋转以便由用户最优地观看。
如图10所示，还可以允许沿柱体62和/或沿轴线88而对棱镜54进行平移调节。该平移移动允许棱镜54横向地对准用户的眼睛，其相对于框架12的位置可以在用户之间有所变化。这样的调节可以根据用户偏好来进行或者在水平平面内实现最优观看角度。在图10的示例中，棱镜能够在第一位置P1和第二位置P2之间沿柱体62滑动，其中显示器50以虚线示出。
在可替换实施例中，显示器可以包括接合至相对应的电子电路和图像源的棱镜。该图像源和电路因此能够可旋转地安装在外壳内以使得棱镜还能够通过图像源和外壳内的电路的旋转而可关于外壳发生旋转。在另一个可替换实施例中，基于框架12在用户头部上的预期或估计配合，外壳62能够被在固定位置被固定在接纳部分32内并且被构造为使得棱镜54至少大致根据图9A-B或图10的讨论进行定位。
在该示例中，在眉部30A的一侧示出了单个显示器50。应注意，显示器50能够替代类似地安装在眉部30B上。可替换地，可以包括两个显示单元，其中每个眉部内附着有一个并且对应于用户的每个眼睛。作为另外的可替换形式，能够使用单个显示器，其具有被配置为在用户的双眼上方延伸以便显示可由双眼观看的图像的棱镜54或其它结构。
如以上所讨论的，所期望地，如图6所示的基于触摸的输入70的形式的输入设备也包括在设备10中并且附着至框架12。基于触摸的输入70可以是触摸板或者轨迹板类型的设备，除其它可能性之外，其被配置为经由电容感应、单组感应或者表面声波处理来感应手指的位置和移动中的至少一个。基于触摸的输入70进一步能够感应手指在与衬垫表面平行或与之成平面的方向、衬垫表面的法线方向或者其二者中的移动，并且还可以感应所应用的压力水平。基于触摸的输入70能够被形成为具有一个或多个可以是不透明、半透明或透明的绝缘或电介质层的外层，以及一个或多个能够是不透明、透明或半透明的传导层的内层。
基于触摸的输入70的结构可以包括外壳76，其可以具有用于包含基于触摸的输入70的内层以及与之相关联的诸如控制电路的任意电气结构的内部空腔。基于触摸的输入70的外层可以是外壳的外壁并且可以包括整个壁及其一个或多个触摸表面72的形式的所选择的可操作区域，该可操作区域如通过基于触摸的输入70的内层的大小、形状和位置所指示。如果外壳的一部分要被用作基于触摸的输入70的外层，则外壳76可以由诸如塑料的电介质材料制成。在可替换的实施例中，触摸表面72是安装在外壳76中的开口之中的离散元件。
在所示出的实施例中，基于触摸的输入70安装在臂40A上并且限定了覆盖用户头部一侧的一部分的垂直平面。因此，当其被佩戴时，基于触摸的输入70将不会对设备10的用户可见。为了帮助用户识别出基于触摸的输入70的任意触摸表面，外壳76可以被形成为具有突起、缩进或粗糙表面所提供的纹理以便在用户的手指与触摸表面72相接触时向用户提供触觉反馈。这样的纹理能够限定触摸表面72的边界，可以通过触摸表面是一致的，或者可以沿触摸表面72的水平和垂直长度而变化以向用户给出有关接触触摸表面72的手指的位置的反馈。
如图8所示，在该实施例中，外壳76或基于触摸的输入70能够在其从接纳部分32的一侧36延伸的接合部分42A附着至框架12。接合部分42A可以与眉部30A整体形成，包括与接纳部分32整体形成，并且外壳76可以诸如通过螺丝或其它固定件刚性地与之附着。如图6所示，基于触摸的输入70的外壳可以被安排为使得触摸表面72与接合部分42A的表面齐平以提供统一的外观。可替换地，如以上所讨论的，接合部分42A可以包括铰链以允许臂部40A向内折叠而使自由端44位于眉部30B附近。如与触摸表面72相对的一侧上所示出的，臂部40A可以附着至外壳76。另外，臂部40A可以被配置为通过作为其外壳76的一部分而部分包围基于触摸的输入70。在另一个实施例中，臂部40A可以类似于臂部40B进行配置并且可以向其安装基于触摸的输入70。
基于触摸的输入70还可以包括附加的触摸表面72，诸如外壳76的顶部或底部表面。这能够通过例如将电容传感器层定位在所选择的外壳表面的下方来实现。在其它实施例中，可以在设备10的不同位置提供附加的基于触摸的输入，诸如在眉部30A或显示器外壳52上。每个基于触摸的输入70可以独立操作，并且可以提供不同功能。此外，外壳76可以包括附加的输入结构，诸如能够为设备10提供附加功能的按钮68，包括实施锁定或休眠特征或者允许用户将设备10的电力在开关状态之间进行切换。
基于触摸的输入70或其它类型的输入能够被用来提供由设备10所执行的控制功能，该控制功能诸如由板上CPU或者诸如智能电话或笔记本计算机的远程设备来执行。在一个实施例中，用户能够在显示器50上看到与控制功能相关的信息。在一个示例中，控制功能是菜单项的选择。在这样的示例中，可以在显示器50上呈现具有选项列表的菜单。用户能够通过手指沿基于触摸的输入70的预定移动来移动光标或滚动通过高亮选项，并且能够通过不同移动来确认选择，选择的接受由显示器来指示。菜单项选择的示例可以包括是否在远程链接的智能电话上应答或拒绝来电呼叫或者滚动或放大在显示器中所呈现的地图。
设备10中可以包括附加的输入结构。如图5所示，这些可以包括相机26和传感器28。该相机能够被用来依据用户的判断拍摄图片或记录视频。该相机还能够被设备用来获得用户的其环境的视图的图像以在实施增强现实功能时使用。传感器28可以例如是光传感器，其能够由与相机26相关联的固件或软件所使用。如图5-7所示，相机和传感器可以包括在位于接纳结构32内的外壳78中并且处于显示器外壳52的前方。相机26和传感器28的其它位置也是可能的。
显示器外壳52和触摸板外壳72中的一个或其二者可以包含用于设备10的电子电路和/或诸如电池的电源。该电路可以包括用于触摸板70、显示器50、相机26或传感器28的控制。此外，该外壳中的一个或二者可以包括存储器、微处理器或者诸如蜂窝、短程无线(例如，蓝牙)或WiFi电路的通信设备以便连接至远程设备。此外，任意这样的电路可以包括在与以上所讨论的一个或多个耳朵部分46整体形成的听筒外壳80中。如图5和6所示，听筒外壳80被配置为在被佩戴时位于用户耳朵之后或上方。听筒外壳80可以进一步被配置为接触用户头部的一部分以帮助固定设备10的位置。听筒外壳80可以被配置为包括各种形式的一个或多个电池，诸如AAA、AA或9伏形式的电池。该电池还可以是可充电电池，诸如锂离子或镍镉电池，并且可以由用户移除或者可以是永久性或半永久性的。听筒外壳还可以包括端口82，其能够被用来将设备10连接至电源以在不移除电池的情况下对其进行充电或者诸如以上所描述的将设备10连接至远程设备以便与之通信，或者更新或安装设备10的存储器中所包括的软件或固件。
听筒外壳80可以被配置为并定位为提供与基于触摸的输入70或显示器外壳50的重量的平衡重量。基于触摸的输入70和显示器外壳50被定位为朝向用户耳朵的前方，这使得其重量的一部分被用户的鼻子所承载。通过以听筒外壳80的形式增加用户耳后的重量(或者将重量迁移至用户耳后)，耳朵成为了支点，显示器50和基于触摸的输入70的重量关于其而针对听筒外壳80的重量达到平衡。这能够缓解用户鼻子上的一些重量，给予更为舒适的配合。听筒外壳80内的诸如设备10的电池或各种控制电路之类的组件能够被安排为对设备10的所期望的重量分布有所贡献。例如，诸如电池的较重组件能够朝向或远离臂部42A放置以对重量分布进行调节。在一个实施例中，主要的重量由用户的耳朵所承载，但是一些重量仍然由鼻子来承载以便为设备给予稳定的感觉并且将梁部20保持为锚定在鼻子上以保持棱镜54的期望位置。在一个实施例中，设备10的55％和90％之间的重量由用户的耳朵来承载。此外，在听筒外壳80可旋转地附着至臂部42A的实施例中，听筒外壳80的旋转能够允许可定制的重量分布。
设备中可以包括附加的组件，诸如附加的输入、控制电路板、天线等。这些附件组件附着至框架12的各个位置也能够被选择以允许预定的重量分布。
虽然这里已经参考特定实施例进行了描述，但是所要理解的是，这些实施例仅是本公开的原理和应用的说明。因此，所要理解的是，可以对说明性实施例进行各种修改并且可以设计出其它安排而不背离如所附权利要求所定义的本公开的精神和范围。
Claims (29)
1.一种电子设备，包括：
被配置为佩戴在用户头部上的框架，所述框架包括具有第一端和第二端的中心框架支撑、从所述中心框架支撑的所述第一端延伸的第一侧臂和从所述中心框架支撑的所述第二端延伸的第二侧臂；
相机，所述相机附着至所述框架并且被配置成捕捉所述用户所查看的真实图像；
输入设备，所述输入设备附着至所述框架并且被配置用于从所述用户接收与所述相机相关联的输入，所述输入设备被配置成向所述用户提供触觉反馈；以及
透镜部件，所述透镜部件被部署在所述框架内，所述透镜部件是至少部分地透明的并且被配置成显示所捕捉的图像和与所述相机相关的信息。
2.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括图像投影仪，所述图像投影仪被部署在所述框架上并且被配置成将所捕捉的图像投影到所述透镜部件上。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中，所述图像投影仪被部署在所述第一侧臂和所述第二侧臂中的一个上。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述输入设备是被部署在所述第一侧臂处的触摸板。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述触摸板包括被配置成向用户提供触觉反馈的表面。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中，所述表面是由突起、缩进、或粗糙的表面中的一个组成的边缘表面。
7.根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述触摸板被配置成感应手指的位置和移动中的至少一个。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其中，所述触摸板被配置成感应手指在所述触摸板平行的方向或者与所述触摸板成平面的方向上的移动。
9.根据权利要求5所述的电子设备，其中，所述触摸板由至少一个绝缘层和至少一个传导层组成。
10.一种电子设备，包括：
被配置为佩戴在用户头部上的框架，所述框架包括具有第一端和第二端的中心框架支撑、从所述中心框架支撑的所述第一端延伸的第一侧臂和从所述中心框架支撑的所述第二端延伸的第二侧臂；
相机，所述相机被部署在所述框架上并且被配置成捕捉所述用户外部的图像；
输入设备，所述输入设备附着至所述框架并且被配置用于从所述用户接收与所述相机相关联的输入，所述输入设备被配置成向所述用户提供触觉反馈；以及
透镜部件，所述透镜部件被部署在所述框架内并且被配置成显示所捕捉的图像，以便将所捕捉的图像叠加在用户的真实场景之上。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述输入设备是触摸板。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中，所述触摸板包括被配置成向用户提供触觉反馈的表面。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中，所述表面是突起、缩进、或粗糙的表面中的一个。
14.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述透镜部件进一步包括对投射到所述透镜上的光进行反射的涂层。
15.一种电子设备，包括：
被配置成佩戴在用户头部上的框架，所述框架包括：
中心框架，所述中心框架被配置成佩戴在用户头部上并且支撑在用户鼻子上，所述中心框架具有第一端和第二端；
第一臂部，所述第一臂部具有耦合至所述中心框架的所述第一端的第一端，所述第一臂部被配置成被定位在所述用户的第一太阳穴上而使自由端被部署在所述用户的第一耳朵附近；以及
第二臂部，所述第二臂部具有耦合至所述中心框架的所述第二端的第二端，所述第二臂部被配置成被定位在所述用户的第二太阳穴上而使自由端被部署在所述用户的第二耳朵附近；
相机，所述相机被附着至所述框架以捕捉图像；以及
一对透镜，所述一对透镜被部署在所述中心框架内，所述一对透镜是至少部分地透明的并且被配置成显示所捕捉的图像；以及
输入设备，所述输入设备被部署在所述框架上并且被配置成从所述用户接收输入，所述输入设备包含用于控制所述相机的电子电路，所述输入设备被配置成向所述用户提供触觉反馈。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中，所述输入设备是触摸板。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其中，所述触摸板被配置成包括边缘表面，所述边缘表面是突起、缩进、或粗糙的表面。
18.根据权利要求16所述的电子设备，其中，所述触摸板被配置成感应手指的位置和移动中的至少一个。
19.根据权利要求18所述的电子设备，其中，所述触摸板被配置成感应手指在所述触摸板平行的方向或者与所述触摸板成平面的方向上的移动。
20.根据权利要求19所述的电子设备，其中，所述触摸板由至少一个绝缘层和至少一个传导层组成。
21.根据权利要求18所述的电子设备，其中，所述触摸板进一步包括表面，所述表面被配置成向用户提供触觉反馈。
22.根据权利要求15所述的电子设备，进一步包括图像投影仪，所述图像投影仪被部署在所述框架上并且被配置成将所捕捉的图像投影到所述透镜部件中的一个透镜部件上。
23.根据权利要求22所述的电子设备，其中，所述图像投影仪被部署在以下中的一个上：所述第一侧臂和所述第二侧臂。
24.根据权利要求15所述的电子设备，其中，所述相机被定位为邻近所述第一侧臂和所述第二侧臂中的一个。
25.根据权利要求15所述的电子设备，进一步包括被设置在所述头戴式设备上的板上计算系统，所述板上计算系统被配置成从所述相机接收数据并对所述数据进行分析。
26.一种用于制造电子产品的方法，包括：
将相机附着至被配置成佩戴在用户头部上的框架，所述框架包括：
中心框架，所述中心框架被配置成佩戴在用户头部上并且支撑在用户鼻子上，所述中心框架具有第一端和第二端；
第一臂部，所述第一臂部具有耦合至所述中心框架的所述第一端的第一端，所述第一臂部被配置成被定位在所述用户的第一太阳穴上而使自由端被部署在所述用户的第一耳朵附近；以及
第二臂部，所述第二臂部具有耦合至所述中心框架的所述第二端的第二端，所述第二臂部被配置成定位在所述用户的第二太阳穴上而使自由端被部署在所述用户的第二耳朵附近；
将一对透镜定位在所述中心框架内，所述一对透镜是至少部分地透明的并且被配置成显示所捕捉的图像；
将触摸板定位在所述框架上，所述触摸板具有壳体，所述触摸板被配置成从所述用户接收输入；以及
将电子电路布置在所述壳体内以用于控制所述相机，所述触摸板被配置成向所述用户提供触觉反馈。
27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括将图像投影仪定位于邻近所述框架部署，所述图像投影仪被配置成将所捕捉的图像投影至所述透镜部件中的一个上。
28.根据权利要求26所述的方法，进一步包括在所述触摸板壳体内提供电源。
29.根据权利要求26所述的方法，进一步包括将板上计算系统与所述头戴式设备相连接，所述计算系统被配置成从所述相机接收数据并对所述数据进行分析。
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