СОСТАВНОЕ НОСИМОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСВЯЗИ Российский патент 2015 года по МПК G08C17/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройствам электросвязи, более конкретно, к носимым на теле электронным устройствам.

Уровень техники

В последнее время растет популярность носимых электронных устройств, в частности, очков, совмещенных с одним или двумя дисплеями, размещенными перед глазами пользователя. При всей перспективности подобных устройств, они имеют ряд недостатков, связанных с громоздкостью аппаратной базы, обеспечивающей работу дисплея. При размещении всей аппаратной базы на очковой оправе невозможно обеспечить достаточную энергоемкость, особенно используя два дисплея, но даже при использовании одного дисплея, оправа все равно остается громоздкой, неудобной для ношения, искажающей внешний вид пользователя. При размещении аппаратной базы не на очковой оправе необходимо предусмотреть наличие провода, связывающего две части электронного устройства. Провод, свисающий с головы пользователя, склонен к запутыванию, ограничивает свободу поворота головы, ухудшает внешний вид, а при наличии неконтролируемых допусков в длине для обеспечения поворотов головы в разные стороны увеличивается вероятность зацепления провода за окружающие предметы.

Существуют различные типы носимых на теле электронных устройств, встречающихся на рынке или описанных в патентной литературе, которые можно объединить по общему признаку наличие двух составных частей, каждая из которых носится на отдельных частях тела, где первая, исполнительная часть устройства в виде дисплея или наушника расположена на голове пользователя, а вторая часть устройства носится на шее и плечах, служа аппаратной базой для первой части; обе части соединены между собой сигнальными и силовыми проводами. Таким образом, если аппаратная база очковой оправы с размещенным на ней дисплеем или гарнитурой с наушниками расположена не на голове пользователя, а соединена с приемником сигнала (наушниками или дисплеем) гибким сочленением, то оба типа этих устройств можно объединить по общему признаку решаемой технической задачи создание эффективного соединения для носимого на теле пользователя электронного устройства, состоящего из двух частей, при том, что размещаемая на голове пользователя первая часть содержит дисплей, и(или) наушники, а вторая часть устройства, носимая на шее и плечах, содержит аппаратную базу для первой части.

Любые из подобных соединений содержат подвижные и неподвижные составные части (относительно других частей устройства и относительно части тела, на котором они располагаются), при этом, уменьшение длины подвижной части проводов, расположение подвижных частей на плоскости и прилегание неподвижных частей проводов к поверхности тела и фиксирования этих неподвижных частей посредством натяжения, позволит обеспечить меньшее провисание проводов и, соответственно, уменьшит вероятность провода зацепиться, обеспечит возможность постоянного ношения устройства в нерабочем положении, при снятых очках, оснащенных дисплеем, что улучшит возможность сматывания проводов.

При этом, размещение аппаратной базы на шее и плечах пользователя дает гораздо большие аппаратные и энергетические возможности для обеспечения более длительной и качественной работы дисплея, а так же позволяет разместить два дисплея (по одному перед каждым глазом), что, при бинокулярности зрения, обеспечивает стереоскопический эффект, снижая риск косоглазия при использовании одного дисплея только для одного глаза.

Рассматривая предыдущий уровень техники, необходимо обратить внимание на все типы устройств, имеющие гибкое соединение носимой на голове исполнительной части (дисплей или наушники) с носимой не на голове аппаратной базой. К подобным устройствам относятся как очки с дисплеями, так и нашейные гарнитуры, плееры, телефоны, использующие проводное соединение с размещенными в ушах наушниками, тем более, что зачастую и дисплей, и наушники, в рабочем состоянии находящиеся на небольшом расстоянии друг от друга, могут быть закреплены на одной, носимой на голове очковой оправе.

Известно устройство в виде очков с одним дисплеем перед одним глазом носителя (US D660341 S опубликован 22.05.2012), где аппаратная база, включая источники питания, размещена на очковой оправе. Данное решение увеличивает вес очковой оправы, ухудшает внешний вид пользователя и ограничивает время работы устройства, так как затруднительно разместить на оправе очков достаточно необходимую элементную и энергетическую базу для работы устройства в течение достаточно длительного времени. Кроме того невозможность разместить достаточную элементную базу на очковой оправе ограничивает возможность использования двух дисплеев (по дисплею перед каждым глазом), что может привести к косоглазию и делает невозможным использование стереобазы бинокулярного зрения для формирования стереоскопического изображения.

Известно устройство (US 8038292 В2, дата публикации 18.10.2011), где кабель, соединяющий оптический элемент, размещенный перед глазами пользователя, с электронной и энергетической базой, свисает с задней поверхности латеральной очковой дужки. Свисающий с головы провод нарушает внешний вид, затрудняет повороты головы, склонен к запутыванию.

Известно электронное устройство Epson Moverio ВТ-200, представляющее собой очки с двумя дисплеями перед глазами. Недостатки схожи с недостатками предыдущего устройства, так как данное устройство также имеет один кабель, который свисает с фронтальной части очковой дужки.

В настоящем изобретении предусмотрено, что для дисплея, размещенного перед глазами пользователя на очковой оправе, используется аппаратная база, размещенная на устройстве, выполненном в виде колье, петли, открытой петли (полупетли), носимом на шее, плечах и груди пользователя. В отличии от других подобных устройств, сочленение между носимым на голове и носимом на шее устройстве выполнено таким образом, что количество свисающих проводов сведено к минимуму, они не цепляются за окружающие предметы, само сочленение расположено сзади на шее и не видно окружающим, ту часть носимого устройства, которая носится на теле пользователя, можно носить под одеждой, управлять всем устройством можно поверх одежды, без визуального контроля клавиш, размещенных на нашейной петле, при снятии с головы очковой оправы с размещенным на ней дисплеем, ее можно разъединить с носимой на груди частью устройства и использовать носимую на груди часть устройства с наушниками как гарнитуру в паре с мобильным телефоном, или же носимая на груди часть общего устройства может быть мобильным телефоном (смартофоном), так как остается возможность разговаривать и слушать через наушники всю необходимую аудиоинформацию и использовать размещенные на нашейной петле микрофоны для снятия речи носителя.

Известные в настоящее время стерео гарнитуры, выполненные по типу колье, ожерелья или нашейной петли, имеют, преимущественно, два типа соединения наушников с нашейной петлей: гарнитуры с двумя боковыми узлами, в которых провода от наушников соединены с нашейной петлей и при этом не соединены между собой, и гарнитуры с одним задним узлом, в котором провода наушников соединены между собой и с нашейной петлей в одном указанном узле.

Известна гарнитура (US 7416099 В2, дата публикации 26.08.2008), которая содержит наушники, соединенные проводами с поддерживающей структурой, в которой расположен приемопередатчик сигналов и которая соединена с ожерельем - нашейной петлей.

Указанная гарнитура имеет большую длину незакрепленных участков проводов, соединяющих наушники с нашейной петлей, поскольку дополнительная длина необходима при поворотах и движении головы пользователя относительно туловища. Гарнитура имеет два узла и длина подвижной части проводов в данной гарнитуру составляет более 19 см. Провода свободно висят в воздухе над поверхностью тела на протяжении всей длины проводов, поэтому возникает провисание проводов, из-за чего провода могут спутываться, цепляться за окружающие предметы. Кроме того, указанную гарнитуру затруднительно носить под одеждой, как в рабочем, так и в нерабочем состоянии, т.е. при снятых наушниках.

Также известно устройство для хранения наушников (US 7936895 В2, опубликован 03.05.2011), которое содержит ожерелье - аналог нашейной петли, два соединителя, расположенные на двух концах ожерелья, и стопорные элементы. При этом размеры соединителей меньше, чем размеры стопорных элементов и размеры наушников, что позволяет убирать наушники в нерабочем положении. Стопорные элементы фактически являются узлами соединения, и данное устройство относится к гарнитурам с двумя боковыми узлами. Данное устройство для хранения наушников имеет все недостатки, присущие предыдущему рассматриваемому устройству: провисание проводов, невозможность носить устройство под одеждой и управлять им поверх одежды.

Известен также вытяжной шнур в виде нашейной петли для носимого электронного устройства (US 7650007 В2, опубликован 19.01.2010), который включает два боковых узла соединения и обеспечивает возможность регулировки длины проводов наушников, но указанный вытяжной шнур не устраняет провисание проводов в рабочем положении.

Известно аудиоустройство по типу ожерелья (WO 2012/015257 А1, дата публикации 02.02.2012), в котором провода наушников образуют нашейную петлю, и, будучи прикрепленными своими концами к электрическому соединителю, расположенному на груди пользователя, пересекаются между собой посредством двойной втулки, находящейся в задней части ожерелья - нашейной петли, где втулка предназначена для регулирования длины нашейной петли и проводов наушников. В указанном устройстве длина проводов, соединяющих наушник с ожерельем - нашейной петлей, даже длиннее, чем у гарнитур в виде колье с двумя боковыми узлами, что способствует провисанию проводов, а особенности регулировки длин проводов в данной гарнитуре исключает возможность ее ношения под одеждой.

Таким образом, известные устройства, во-первых, имеют избыточные по длине незакрепленные участки проводов, соединяющих головную часть устройства или гарнитуры с нашейной петлей (гарнитуры с одним узлом имеют длину свободновисящих проводов примерно 19 см, а гарнитуры с двумя боковыми узлами - примерно 25 см), и, во-вторых, незакрепленные части проводов в известных устройствах недостаточно плотно прилегают к поверхности тела. Слабина проводов не может быть полностью выбрана без ограничения свободы движений головы пользователя. Поэтому, при использовании подобных устройств, провода либо провисают, запутываются и цепляются за окружающие предметы, либо ограничивают свободу движений.

Таким образом, до настоящего времени не создано устройство постоянного ношения с небольшой общей длиной свободновисящих проводов, близко прилегающих к телу, не ограничивающих движения головой. Создание подобного устройства могло бы повысить удобство использования, надежность фиксации на теле носителя, могло бы предотвратить выход из строя при зацеплении проводов за окружающие предметы.

В общем случае провисание провода зависит от следующих факторов:

длины подвижной части проводов между фиксированными точками/ во всех известных очках с дисплеями, использующих провод для соединения с носимой не на голове аппаратной базой, а так же во всех нашейных гарнитурах, где так же необходимо протянуть провод от нашейной петли к наушника, которые лежат в ушной раковине, это длина провода от наушника (или от очковой оправы, в случае очков с дисплеями) до нашейной петли, поэтому, чем меньше длина подвижной части проводов, тем меньше провисание;

натяжения провода;

степени прилегания провода к поверхности тела;

расположения проводов; провода, расположенные на плоскости, не провисают, в отличие от проводов, висящих в воздухе или расположенных над естественными впадинами на поверхности тела пользователя.

Действие вышеуказанных факторов на примере известных устройств и устройства согласно изобретению проиллюстрировано на чертежах и поясняется ниже.

Обоснование предложенного конструктивного выполнения носимого на теле электронного устройства, состоящего из двух составных частей:

- носимой на голове части, куда может входить дисплей и(или) наушники;

- носимой на шее, плечах и груди пользователя аппаратной базы;

и гибкого соединения между ними.

При ношении пользователем электронного устройства (фиг. 1), в котором носимая на теле пользователя часть выполнена в виде нашейной петли 1 или открытой петли (полупетли), узел соединения проводов, соединяющих носимую на голове часть электронного устройства с нашейной петлей 1 расположен на дорсальной поверхности шеи пользователя, в области седьмого шейного позвонка. Несколько ниже на теле человека располагается желобообразное углубление, лежащее между остистыми и поперечными отростками позвонков sulcus dorsalis, на уровне 2-3 грудных позвонков в межлопаточной области, где по месту прикрепления по медиальным краям обеих лопаток передней зубчатой мышцы musculis serratus anterior, а также большой и малой ромбовидных мышц musculae rhomboidei major et minor, в зависимости от телосложения и развития подкожно-жировой клетчатки образуется разной степени выраженности ямка размером около 4×5 см. В этой ямке может, например, располагаться механизм сматывания проводов и карман хранения субокципитального узла при снятой очковой оправе, не выступая над поверхностью тела и, таким образом, не доставляя неудобств пользователю.

От узла соединения проводов на нашейной петле провода проходят вверх к затылочной части головы по дорзальной поверхности шеи, по паравертебральному углублению sulcus costae vertebralis major, не достигая наружного затылочного бугра на уровне 1-2 шейных позвонков, где целесообразно расположить дополнительный узел соединения проводов - субокципитальный узел 11. Если от субокципитального узла провода направить V-образно в косом передне-верхнем направлении чуть выше или по линии роста волос, практически совпадающей с верхней затылочной линией черепа, через сосцевидные области regiones mastoideae шеи, выше сосцевидных отростков, через проекцию ligamentum auriculare superior, прикрепляющую верхнюю часть хряща ушной раковины к чешуйчатой части височной кости по верхнему отделу ушной раковины, с последующим соединением проводов с очковой оправой, то устойчивому положению субокципитального узла соединения проводов будет способствовать наличие фиксирующих анатомических образований в точке приведения сил, таких как наружный затылочный бугор и латеральные затылочные выступы, а плотное прилегание проводов на коже головы достигается благодаря натянутости их по дорсальной поверхности шеи и головы в местах проведения по типу подпруги за счет частичного крючкообразного перехлеста проводов через ligamentum auriculare с дополнительным фиксированием проводов на очковых латеральных дужках и(или) наушников внутри ушной раковины.

При таком способе крепления подвижны только провода на участке 9 между узлами 10 и 11, и только данный участок может иметь провисание для компенсации длины проводов, которая изменяется при повороте головы в горизонтальной плоскости, отклонении головы назад, качание из стороны в сторону, а так же при сочетании этих движений, то есть, при всех возможных вариантах, возникающих в замкнутых кинематических цепях шеи.

Провода 9 сравнительно плотно прилегают к коже головы и неподвижны относительно головы пользователя, их длина не меняется при всех вышеописанных движениях или их длина меняется столь незначительно, что этими изменениями можно пренебречь.

Плотность прилегания и неподвижность проводов 9 способствует так же сотовое соединительнотканное строение подкожно-жировой клетчатки затылочной области, малое смещение кожных покровов в этой зоне, наличие идущих в поперечном направлении на коже так называемых лангеровских линий, а так же прохождение провода по ложбине заушной впадины, крючкообразный их перехлест, крепление провода к дужке очков и(или) расположение наушников в наружном ухе.

С точки зрения биомеханики следует указать, что движения головы описываются исходя из замкнутых кинематических схем и экстраполяцию даже достаточно сложных комбинаций движений головы на созданные точки фиксации можно рассматривать только в одной описательной категории - удлинение-укорочение длины провода между дорсальным узлом соединения проводов на нашейной петле и субокципитальным узлом соединения проводов, который практически неподвижен относительно головы, располагаясь под наружным задним затылочным бугром.

Для построения замкнутой кинематической модели гарнитуру можно представить как состоящую из двух основных частей и их подвижного соединения (фиг. 1).

Первая часть, головная, неподвижна относительно головы пользователя и включает очковую оправу 3 с латеральными дужками или заменяющими дужки гибкими проводами, которые огибают ушную раковину сверху, и субокципитальный узел 11.

Вторая часть, неподвижная относительно тела пользователя, состоит из нашейной петли (или полупетли) 1 и узла соединения проводов, размещенного на нашейной петле (или полупетле) на дорсальной поверхности шеи - дорсального узла 10.

Положение узлов соединения проводов 10 - точка А (фиг. 2) и 11 - точка В (фиг. 2) выбрано, как показано на фиг. 1. В этом случае длина свободно висящего провода 9 на участке между узлами должна быть минимальна.

Для того чтобы определить длину участка АВ необходимо рассмотреть изменение расстояния между точками А и В при поворотах головы. В данном случае под расстоянием следует понимать длину геодезической линии, соединяющей точки А и В на поверхности шеи (фиг. 2б) Определим сначала удлинение провода при вращении головой в сторону. Максимальный угол поворота головы 90°. Определим расстояние АВ.

Для определения длины геодезической линии необходимо математически описать поверхность шеи и возможные движения головы и шеи. Поверхность шеи с достаточной точностью можно представить в виде цилиндра (фиг. 2а). Голова и шея могут совершать следующие движения: сгибание-наклон вперед, разгибание-наклон назад, отведение и приведение-наклоны влево и вправо, повороты влево-вправо. Большая подвижность шейного отдела позвоночника объясняется его расчлененностью: при высоте около 13 см он содержит 7 некрупных позвонков и 6 высоких межпозвоночных дисков. Между I шейным позвонком и затылочной костью, в атланто-окципитальном суставе, происходят приведение/отведение и сгибание/разгибание головы, а между I и II шейным позвонком - повороты головы вправо и влево. Совместная работа этих суставов обеспечивает движение головы вокруг трех осей. Таким образом, совместные движения головы и шеи совершаются по отношению к туловищу, а самостоятельные движения головы - по отношению к шее. Это происходит потому, что шейный отдел позвоночника обладает большой гибкостью, а между первым и вторым шейным позвонком могут происходить самостоятельные движения.

Рассмотрим поведение кинематической модели гарнитуры при поворотах головы в горизонтальной плоскости.

При повороте головы в горизонтальной плоскости происходит скручивание шеи в основном в области между первым и вторым позвонком. При этом, поскольку шейный отдел позвоночника располагается ближе к задней поверхности шеи, ось скручивания также близка к задней поверхности цилиндра. Так как скручивание осуществляется только в верхней части цилиндра вокруг нецентральной оси, поверхность цилиндра искажается. Искажение это наиболее сильно в области первого-второго шейного позвонка, где и располагается точка В. Основная же часть геодезической линии проходит ниже искажения, поэтому в расчете мы будем полагать поверхность цилиндрической. Важным вопросом является определение положения точки В при скручивании верхней части цилиндра на максимальный угол α=π/2. Поскольку уши расположены симметрично относительно оси скручивания т.е. оси позвоночника, а точка В закреплена натянутыми проводами также в симметричном положении, следует ожидать положение точки В при следующем центральном угле φ (фиг. 2б).

Высота точки В также не изменится при повороте из-за фиксации ее натянутыми проводами, концы которых соединены с очковой оправой.

Рассмотрим задачу о геодезической линии цилиндра с радиусом основания R и высотой h (фиг. 2б). Линия проходит через две диаметрально противоположные точки на разных основаниях.

Ее длина:

Поскольку кривая лежит на поверхности цилиндра, удобно использовать цилиндрические координаты, при этом dx²+dy²=R²dφ², где φ - полярный угол (фиг. 2б). В полярных координатах задача сводится к нахождению зависимости z(φ), при которой длина кривой минимальна или минимален функционал:

Из вариационного исчисления известно, что минимум достигается для кривой, удовлетворяющей уравнению Эйлера, в данном случае:

Отсюда следует, что z′(φ)=а, где а - постоянный коэффициент, тогда z(φ)=a×φ+b. Коэффициенты определяются через граничные точки A (R,0,0) - точка крепления нижнего зажима, и В (R,φ₀,h) при этом полярный угол φ=0 в точке А и равен φ₀ в точке В. Тогда коэффициенты имеют следующий вид a=h/φ₀, b=0. Тогда z(φ)=φ×h/φ₀.

А длина кривой равна значению функционала, т.е.:

Таким образом, изменение расстояния АВ или подвижность проводов ДБ составляет следующую величину:

где R - радиус цилиндра, φ₀ - угол поворота узла В, определенный относительно центральной оси цилиндра, h - высота узла. С учетом выражения 1 получаем выражение для подвижности проводов:

Рассмотрим теперь для сравнения изменение длины проводов при горизонтальном повороте головы в устройствах-аналогах. На фиг. 3а приведен один из примеров такого устройства. В данном случае провода зафиксированы зажимом в точке А и подвижной частью является весь провод от точки А до наушников или концов дужек, расположенных в точках С и D. Условно обозначим ее как устройство с одним узлом. Таким образом, подвижность проводов можно определить по разности расстояний от точки А и D при повороте головы на угол 90° в одну сторону и в другую сторону, поскольку если в одну сторону расстояние или длина геодезической линии увеличивается, то в другую уменьшается. Эти два расстояния можно определить на фиг. 3б, при этом минимальное расстояние есть длина линии АС, а максимальное расстояние соответствует линии AD. В результате подвижность проводов может быть найдена из выражения 5, полагая h=H и φ₀=π, и имеет вид:

Рассмотрим еще один вид устройства, который условно назовем устройством с двумя боковыми узлами (фиг. 4а). В этом случае будем считать, что провод при повороте все время проходит через точки у основания цилиндра, т.е. точки А и В-узлы соединения проводов. Тогда минимальное расстояние между точками А и С или В и D есть Н. А максимальное расстояние при повороте головы на 90° показано геодезическими линиями АС и BD (фиг. 4б). В результате подвижность проводов так же находится из выражения 5, полагая h=H и φ₀=π/2, и определяется следующим выражением:

Далее рассмотрим поведение кинематической модели при наклонах головы вперед-назад в вертикальной плоскости.

Наклоны головы осуществляются вращением головы вокруг оси, проходящей между первым шейным позвонком и затылочной костью. При этом наклон зачастую сопровождается наклоном всего шейного отдела позвоночника. Для устройства с двумя узлами наклон шеи незначительно влияет на расстояние АВ, а вот поворот головы оказывает значительное влияние, поскольку узел В расположен непосредственно на затылочной части. Таким образом, смещение узла В можно оценить, зная расстояние от В до оси поворота г и угол поворота α (фиг. 5а), как

Получим выражение для длины отрезка АВ при произвольном угле наклона α из треугольника АОВ получаем (фиг. 5б):

Расстояние до оси r можно определить через расстояние от задней поверхности шеи до центра шейного отдела позвоночника, т.е. R-D и разницу высот точки В и оси поворота головы h₀:

Из треугольника ΟΟ₁Α получаем следующее выражение:

Выражение для угла β можно получить из выражений 10, 11 и 12 подставив туда α=0, AB=h.

Таким образом, выражение для АВ имеет вид:

Необходимо отметить, что в случае наклона головы назад выражение 14 перестает быть верным, поскольку отсутствует натяжение кожи и мягких тканей дорсальной части шеи. В этом случае уместно оценивать расстояние ВВ₀, как разницу высот точек В и В₀.

В результате подвижность проводов вычисляется из выражения 14, подставляя α=α_m - максимальный угол наклона, и 15, подставляя α=-α_m:

Очевидно, что α_m не может превысить γ₀ в силу ограничения на деформацию шеи. Для оценки подвижности проводов можно положить α_m=γ₀, тогда с учетом выражения 14 получим:

В случае устройств с одним узлом или с двумя боковыми узлами поворот в вертикальной плоскости влияет на высоты точек С и D. Изменение последних Δh₀ можно определить, зная относительное расстояние го между осью CD и осью поворота, а также угловое положение этих осей α₀ (фиг. 6а):

В результате изменение расстояния или подвижность проводов для устройств с одним узлом можно получить из формулы 4, полагая вместо h величину Η-Δh₀ и φ=π/2. В этом случае угол α меняется от в пределах - α_m<α<α_m, а высота в пределах:

Случай устройства с двумя боковыми узлами рассмотрен на фиг. 6б. При этом подвижность проводов можно оценить через изменение высот точек С и D. Тогда из выражения 14 получаем подвижность проводов в следующем виде:

Как и в случае устройства с двумя узлами справедливы оценки α_m=γ₀=α₀. Тогда получим следующие оценки для подвижности проводов:

Также рассмотрим поведение кинематической модели при наклонах головы в вертикальной плоскости в бок.

При наклоне головы в бок движение головы можно представить как вращение верхней части цилиндра вокруг оси s, которая проходит, приблизительно через точку О пересечения осей t и с.

В случае устройства с двумя узлами такой поворот сопровождается смещением точки В, которое можно оценить через расстояние до оси поворота Ο₁Β₀ (фиг. 7а). Как видно из фиг. 7б: O₁B₀=h₀. Для определения длины АВ необходимо определить смещение точки В по горизонтали Δs и вертикали Δh, так как . В этом случае Δh=h₀(1-cosα) и Δs=h₀sinα. Тогда подвижность участка АВ при боковом наклоне головы изменится на максимальный угол α_m:

Рассмотрим теперь случай устройства с боковыми узлами. В этом случае изменение отрезков АС и BD можно учесть, рассмотрев смещение точек С и D по дугам окружностей из точек С₀ и D₀. Длину АС в случае наклона головы изображенного на фиг. 7б можно найти как:

Здесь R_s радиус вращения вокруг оси s, который можно найти из треугольника СОО₂, в котором ОО₂ можно найти, учитывая что высота точки О равна h+h₀ (фиг. 5б), тогда OO₂=H-h-h₀, a CO₂=R, отсюда получаем:

Для определения BD необходимо учитывать только изменение высоты точки D ΔH=R_ssinα, поскольку провод на этом участке не натянут:

Рассматривая максимальный угол отклонения α_m=45° можно получить следующее выражение для подвижности проводов:

Рассмотрим теперь случай устройства с одним узлом (фиг. 8). В этом случае расчет более сложный и требует отдельного рассмотрения для длины геодезической линии АС. В этой задаче поверхность шеи можно описать как поверхность наклонного цилиндра. Для этого необходимо найти угол наклона поверхности цилиндра β. Из треугольников ВСС₀ и ОСС₀ находим CC₀=2R_s sin(α/2);

Из треугольника ВСС₀ получаем:

так получаем:

Здесь

Таким образом,

Необходимо отметить, что учитывая зависимости ВС и β от угла α из уравнений 29, 30 можно ожидать немонотонную зависимость длины линии АС(α). На фиг. 9 эта зависимость представлена в случае параметров указанных в таблице 1. Видно, что АС достигает максимума AC_max=16,6 см при угле α₀=8,6°.

Теперь найдем длину AD поскольку эта линия описывает минимальную длину провода. В этом случае можно рассматривать, что высота цилиндра изменилась на ΔH=RS sinα, тогда используя выражение 27 получаем:

В результате подвижность проводов ΔS_s1 определяется как разница длин линий AC_max и AD при максимальном угле наклона α_m:

В таблице 1 проведено сравнение подвижности проводов электронных устройств, включающих нашейные гарнитуры разного типа. Как видно из таблицы, электронное устройство с двумя узлами, включающими субокципитальный узел, то есть, гарнитура, в которой два провода, соединяющее головную часть устройства с нашейной частью посредством дорсального узла соединения проводов в непосредственной близости друг от друга, и в которой провода имеют дополнительную точку фиксации между собой субокципитальный узел, провода имеют наименьшую изменяемость своей длины при поворотах головы по сравнению с устройствами-аналогами. Это преимущество распространяется на все виды движений головы. Удобное ношение электронного устройства определяется величиной максимально возможной подвижности проводов, соответственно, разницей между минимальной и максимально возможной длиной ненатянутого провода, возникающей при различных положениях головы. В случае электронного устройства с двумя узлами, включающими субокципитальный узел, максимальная длина определяется максимальным расстоянием между узлами АВ, то есть, это длина АВ, определяемая выражением 14. В случае устройства с одним узлом, максимальная длина провода достигается при повороте головы на 90°:

Для электронного устройства с двумя боковыми узлами получаем максимальную длину при наклоне головы в бок:

Численные оценки представлены в таблице 1, из которых следует, что устройство с двумя узлами, включающими субокципитальный узел, обладает минимальной длиной максимально вытянутого, но ненатянутого участка провода. Стоит также отметить, что оценки полученные для устройства с двумя боковыми узлами заведомо занижены, поскольку не учитываются провода, идущие от точек А и В к радиоприемнику-передатчику, и их учет существенно бы увеличил L_max2.

Таким образом, наличие двух оптимально расположенных узлов А и В способствует не только минимизации провисания проводов, но и организует натяжение проводов, отходящих от узла В к размещенной на голове части электронного устройства. Поскольку провода эти находятся на искривленной поверхности шеи, данное натяжение создает давление на кожу (фиг. 10). В результате этого давления возникает сила трения провода о кожу и сила давления субокципитального узла соединения проводов - узла В на мягкие ткани, а разность векторов этих сил приводит к фиксации проводов на коже головы и дополнительно закрепляет очковую оправу и\или наушники в ушной раковине. Таким образом, закрепляющее усилие сосредотачивается не только на латеральных очковых дужках, на ушных раковинах, а еще и равномерно распределено по всей длине провода. Узел В, т.е. субокципитальный узел соединения проводов, удерживается в стабильном положении вследствие равномерного распределения различных сил, возникающих в окципитальной области при данной геометрии расположения проводов и их взаимного сочленения, учитывающее анатомические особенности человека.

На фиг. 10 показана векторная диаграмма проекций сил, действующих на субокципитальный узел соединения проводов - узел В. Фиксация узла В осуществляется вследствие натяжения проводов. Тонкие стрелки указывают силы натяжения проводов, сумма которых создает давление на кожу. В результате узел В испытывает силу реакции кожи и окружающих тканей, обозначенную широкой стрелкой, которая стремиться сдвинуть узел вниз, а возникающие силы трения о провод, обозначенные широкой сплошной стрелкой, фиксируют положение узла В. В данной модели мы пренебрегли натяжением проводов ниже узла, поскольку длина его подобрана оптимальным образом и он не натянут, имеет избыточную длину не более 9,8 см для обеспечения подвижности проводов при движениях головы и шеи.

Полученные результаты сравнения подвижности проводов и максимальной длины проводов электронных устройств различной геометрии суммированы в Таблице 1.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание носимого электронного устройства, состоящего из двух частей, где одна часть при ношении фиксируется на голове пользователя (например, носимый дисплей), а вторая часть (например, аппаратная база для дисплея) размещена на шее, плечах и груди пользователя, и в которой каждый провод, соединяющий первую и вторую указанные части, содержит подвижную часть и неподвижную часть, при этом уменьшение длины подвижной части проводов, расположение подвижных частей на плоскости и прилегание неподвижных частей проводов к поверхности тела пользователя и фиксирование этих неподвижных частей посредством натяжения позволит обеспечить меньшее провисание проводов наушников и, соответственно, уменьшит вероятность провода зацепиться, позволяет разместить интерфейс для управления дисплеем и большую аппаратную базу для дисплея, обеспечит возможность пользоваться наушниками с носимой постоянно нашейной частью устройства даже при снятии очков с дисплеем, а так же обеспечит возможность сматывания задних проводов на носимом устройстве, не снимая его.

Поставленная задача решена путем создания составного носимого устройства электросвязи, содержащего нашейную петлю с размещенным на ней, по меньшей мере, одним электрическим соединителем, очковую оправу с размещенным на ней, по меньшей мере, одним электрическим соединителем и содержащую фронтальную планку очковой оправы с носовым упором в центре, служащим при ношении для опоры на переносицу пользователя и две латеральные заушные дужки, каждая из которых соединена одним из двух своих концов с одним из двух латеральных концов фронтальной планки, расположенных на противоположных сторонах от носового упора, гибкий адаптер, содержащий два провода, где один из проводов соединен с одной из двух латеральных заушных дужек, а другой провод соединен с другой латеральной заушной дужкой, где, по меньшей мере, один из указанных проводов электрически соединен с электрическим соединителем, размещенным на очковой оправе, а другой конец указанного провода электрически соединен с электрическим соединителем, размещенным на нашейной петле, где два провода гибкого адаптера соединены с нашейной петлей таким образом, что места соединения двух проводов с нашейной петлей находятся в непосредственной близости друг от друга и образуют дорзальный узел соединения проводов, причем, дорзальный узел соединения проводов расположен при ношении носимого устройства на нижней дорзальной части шеи пользователя, где два указанных провода механически дополнительно соединены друг с другом на участках проводов между очковой оправой и дорсальным узлом соединения проводов с образованием в месте их соединения субокципитального узла соединения проводов, причем, субокципитальный узел расположен при ношении носимого устройства под затылком пользователя.

Целесообразно, чтобы при ношении пользователем носимого устройства в рабочем положении провода на участках между местами их соединения с латеральными заушными дужками и субокципитальным узлом соединения проводов располагались в натянутом состоянии вдоль по правой и левой темпоральной и затылочной поверхности головы.

Важно, что при ношении пользователем, в рабочем положении, дорсальный узел соединения проводов был расположен на уровне седьмого шейного позвонка, субокципитальный узел соединения проводов был расположен на уровне наружного затылочного бугра, а участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов имел длину, определяемую максимальным расстоянием между первым и седьмым шейными позвонками пользователя, измеренную по дорсальной поверхности шеи при повороте головы в сторону и одновременном наклоне головы вниз.

Предпочтительно, чтобы участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов имел длину в диапазоне от 5 см до 10 см.

Полезно, чтобы субокципитальный узел соединения проводов был выполнен в виде зажима с возможностью перемещения вдоль проводов для регулирования длины проводов.

Целесообразно, чтобы дорсальный узел содержал электрический разъем, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы.

Полезно, чтобы субокципитальный узел содержал электрический разъем, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы.

Целесообразно, чтобы носимое устройство дополнительно содержало в себе механизм сматывания проводов, находящихся между субокципитальным и дорзальным узлом и карман для хранения проводов в смотанном состоянии.

Полезно, чтобы носимое устройство, дополнительно содержащее механизм сматывания проводов и карман для их хранения, также содержало конусообразную мягкую сетку, прикрепленную вершиной к субокципитальному узлу соединения проводов, а основанием к периметру кромки кармана хранения.

Целесообразно, чтобы механизм сматывания проводов содержал катушку с размещенной внутри спиральной пружиной и леску, намотанную на катушку и одним концом соединенную с катушкой, а другим концом соединенную с субокципитальным узлом соединения проводов так, что при намотанной на катушку леске субокципитальный узел соединения проводов притягивался к дорсальному узлу соединения проводов, а участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов располагался в кармане хранения.

Целесообразно, чтобы в некоторых вариантах выполнения, механизм сматывания проводов содержал электромотор.

Целесообразно, чтобы в некоторых вариантах выполнения, по меньшей мере, один провод на участке проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов был выполнен в виде витой пружины.

Целесообразно, чтобы в некоторых вариантах выполнения, носимое устройство дополнительно содержало пружину, расположенную между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов.

Целесообразно, чтобы в некоторых вариантах выполнения, нашейная петля была выполнена разомкнутой.

Предпочтительно, чтобы очковая оправа содержала в себе, по меньшей мере, одно устройство отображения визуальной информации.

Также полезно, чтобы нашейная петля содержала, по меньшей мере, один электронный блок, электрически соединенный, по меньшей мере, с одним устройством отображения визуальной информации, размещенным на очковой оправе.

Предпочтительно, чтобы носимое устройство дополнительно содержало в себе, по меньшей мере, один блок питания, размещенный на нашейной петле.

Важно, чтобы носимое устройство дополнительно содержало средства управления в виде кнопок и клавиш, размещенных на нашейной петле.

Полезно, чтобы соединение каждой латеральной заушной дужки с соответствующим концом фронтальной планки было выполнено в виде шарнира.

Целесообразно, чтобы очковая оправа дополнительно содержала фото и/или видео камеру.

Также поставленная задача решается путем создания составного носимого устройства электросвязи, содержащего нашейную петлю содержащую, по меньшей мере, один электрический соединитель, очковую оправу, состоящую из фронтальной планки с размещенным на ней, по меньшей мере, одним электрическим соединителем, где центральная часть фронтальной планки содержит носовой упор, служащий при ношении для опоры на переносицу пользователя, гибкий адаптер, содержащий два провода, где, по меньшей мере, один из указанных проводов одним своим концом электрически соединен с электрическим соединителем фронтальной планки, а другой конец указанного провода электрически соединен с электрическим соединителем нашейной петли, где каждый из двух латеральных концов фронтальной планки, расположенных на противоположных сторонах от носового упора, соединен с одним из проводов гибкого адаптера, где указанные два провода соединены в непосредственной близости друг от друга с нашейной петлей с образованием дорзального узла соединения проводов, а указанный дорзальный узел расположен при ношении электронного устройства на нижней дорзальной части шеи пользователя, где два указанных провода механически дополнительно соединены друг с другом на участках проводов между дорсальным узлом соединения проводов и фронтальной планкой с образованием в месте соединения проводов субокципитального узла соединения проводов, причем, при ношении электронного устройства субокципитальный узел располагается под затылком пользователя, а провода на участке от фронтальной планки до субокципитального узла располагаются поверх ушной раковины вдоль по правой и левой темпоральной и затылочной поверхности головы.

Предпочтительно, чтобы при ношении пользователем, в рабочем положении, дорсальный узел соединения проводов был расположен на уровне седьмого шейного позвонка, субокципитальный узел соединения проводов был расположен на уровне наружного затылочного бугра, а участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов имел длину, определяемую максимальным расстоянием между первым и седьмым шейными позвонками пользователя, измеренную по дорсальной поверхности шеи при повороте головы в сторону и одновременном наклоне головы вниз.

Предпочтительно, чтобы участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов имел длину в диапазоне от 5 см до 10 см.

Полезно, чтобы субокципитальный узел соединения проводов был выполнен в виде зажима с возможностью перемещения вдоль проводов для регулирования длины проводов.

Целесообразно, чтобы дорсальный узел содержал электрический разъем, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы.

Полезно, чтобы субокципитальный узел содержал электрический разъем, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы.

Целесообразно, чтобы носимое устройство дополнительно содержало в себе механизм сматывания проводов, находящихся между субокципитальным и дорзальным узлом и карман для их хранения в смотанном состоянии.

Предпочтительно, чтобы очковая оправа, содержала, по меньшей мере, одно устройство отображения визуальной информации. Предпочтительно, чтобы нашейная петля содержала, по меньшей мере, один электронный блок, электрически соединенный, по меньшей мере, с одним устройством отображения визуальной информации, размещенным на фронтальной части очковой оправы.

Предпочтительно, чтобы носимое устройство дополнительно содержало, по меньшей мере, один блок питания, размещенный на нашейной петле.

Полезно, чтобы носимое устройство дополнительно содержало средства управления в виде кнопок и клавиш, размещенных на нашейной петле.

Полезно, чтобы в некоторых вариантах выполнения, нашейная петля была выполнена разомкнутой.

Технический эффект, достигаемый заявленным изобретением, заключается в том, что обеспечивается возможность уменьшения длины подвижной части проводов между двумя частями носимого электронного устройства, а прилегание неподвижной части провода к поверхности тела пользователя и фиксирования этой неподвижной части посредством натяжения позволяет практически исключить провисание проводов, соединяющих их, что, в свою очередь, также позволит исключить обрывы проводов, при этом обеспечит дополнительную возможность постоянного ношения одной части устройства в рабочем положении без очковой оправы, поскольку провода не портят внешний вид при ношении в рабочем или нерабочем положении. Дополнительно облегчается возможность размещения на гарнитуре механизма для полного или частичного сматывания проводов в нерабочем положении.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием

предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает общий вид устройства в рабочем положении на пользователе, согласно изобретению;

фиг. 2 а, б изображают математическую модель поверхности шеи с носимым устройством с двумя узлами при нормальном положении головы и при повороте на угол π/2, согласно изобретению;

фиг. 3 а, б изображают математическую модель поверхности шеи с носимым устройством с одним узлом при нормальном положении головы и при повороте на угол π/2, согласно изобретению;

фиг. 4 а, б изображают математическую модель поверхности шеи с носимым устройством с двумя боковыми узлами при нормальном положении головы и при горизонтальном повороте головы на угол π/2, согласно изобретению;

фиг. 5а изображает математическую модель поверхности шеи с носимым устройством с двумя узлами при вертикальном наклоне головы согласно изобретению;

фиг. 5б изображает расчет длины отрезка АВ при наклоне головы вперед на произвольный угол α, согласно изобретению;

фиг. 6а, б изображают математическую модель поверхности шеи с носимым устройством с одним узлом, с двумя боковыми узлами при вертикальном наклоне головы согласно изобретению;

фиг. 7а, б изображают математическую модель наклона головы в бок при наличии носимого устройства с двумя узлами и гарнитуры с двумя боковыми узлами, согласно изобретению;

фиг. 8 изображает математическую модель наклона головы в бок для носимого устройства с одним узлом, согласно изобретению;

фиг. 9 изображает зависимость длины геодезической линии АС от угла наклона головы а, согласно изобретению;

фиг. 10 изображает векторную диаграмму сил, согласно изобретению;

фиг. 11 изображает общий вид носимого устройства в одном из воплощений с указанием основных функциональных элементов, согласно изобретению;

фиг. 12 изображает вариант воплощения гарнитуры в рабочем положении на пользователе, согласно изобретению;

фиг. 13 изображает вариант конструктивного решения зажима, согласно изобретению;

фиг. 14 изображает общий вид носимого устройства, как многофункционального, в одном из воплощений, с указанием основных элементов, согласно изобретению;

фиг. 15 изображает вариант выполнения катушки для носимого устройства, содержащего устройство сматывания, согласно изобретению;

фиг. 16 изображает вариант выполнения носимого устройства гарнитуры с пружиной на участке проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов, согласно изобретению;

фиг. 17 изображает вариант нашейной петли, выполненной разомкнутой, согласно изобретению;

фиг. 18 изображает общий вид носимого устройства в одном из выполнений с указанием основных функциональных элементов, согласно изобретению;

фиг. 19 изображает вариант ношения устройства пользователем в рабочем положении, согласно изобретению;

фиг. 20 изображает одно из преимущественных вариантов выполнения носимого устройства, в котором очковая оправа не содержит дужек, согласно изобретению;

фиг. 21 изображает вариант нашейной петли, выполненной разомкнутой, согласно изобретению;

фиг. 22, 23, 24, 25, 26, изображают носимое устройство, размещенное на пользователе, в различных воплощениях, согласно изобретению;

фиг. 27 изображает вариант выполнения носимого устройства с наушниками и контактными группами на дужках очков и наушников, согласно изобретению;

фиг. 28 изображает преимущественный вариант выполнения носимого устройства с многофункциональным набором опций, согласно изобретению;

фиг. 29 изображает принципиальную электрическую схему носимого устройства, согласно изобретению.

фиг. 30 изображает принципиальную схему носимого устройства, согласно изобретению.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

Термины и выражения, используемые в описании, имеют следующее значение, которое может отличаться от общепринятого значения.

Гарнитура - конструкция из механически скрепленных проводов, наушников и электрических соединителей, выполненная с возможностью ношения на теле пользователя, предназначенная для проводной и беспроводной связи с мобильным электронным устройством.

Наушник - устройство для персонального прослушивания музыки, речи или иных звуковых сигналов, выполненное с возможностью его расположения внутри наружного уха пользователя.

Нашейная петля - сложенная кольцом и закрепленная на концах часть линейного материала, например, веревки, провода, ткани, кожи или цепочки; выполненная в виде петли, кольца, ошейника, хомута, ожерелья, шейного платка или колье, предназначена для ношения на шее и груди пользователя и выполнена с возможностью размещения на ней электрических и механических устройств.

Разомкнутая петля - петля в открытом виде, полупетля.

Электрический соединитель - разъемное или неразъемное электротехническое устройство для механического соединения электрических цепей.

Провод - гибкий линейный проводник электрического тока, содержащий одну или более скрученных или смежных, изолированных или неизолированных между собой жил, проволок или отдельных проводов, с наличием общей изоляцией поверх них или без общей изоляции.

Узел соединения - место механического соединения двух и более частей линейного материала типа веревки или провода между собой или место их крепления к чему-либо в непосредственной близости друг от друга при помощи связывания, переплетения, обвязывания, склеивания, заключение в общий кожух типа кембрика или любым иным доступным способом.

Дисплей - устройство, предназначенное для визуального отображения информации.

Очковая оправа - конструкция для ношения на голове пользователя, содержащая носовой упор, предназначенная для фиксации чего либо перед глазами пользователя.

Электронный блок - любое электротехническое устройство для осуществления проводной и беспроводной связи, выполненное с возможностью размещения на нашейной петле и электрического подключения к другим элементам, размещенным на составном носимом устройстве.

Средства управления - интерфейс - один из элементов связи между различными частями составного носимого устройства между собой, осуществляемый посредством команд, подаваемых пользователем, где средства управления выполнены в виде механической, пьезоэлектрической или какой либо другой кнопки или клавиши, содержащей ограниченную поверхность, нажатие на которую приводит к изменению функции связанного с ней устройства.

Дорсальный - задний.

Окципитальный - затылочный.

Субокципитальный - подзатылочный.

Дорсальный, окципитальный и субокципитальный в данном случае являются терминами, характеризующими место размещение частей составного носимого устройства на поверхности тела пользователя.

Экскурсия - движение, подвижность органа или сустава или движение, подвижность размещенных на этих органах или суставах частей составного носимого устройства по отношению к другим его частям.

NFC - Near Field Communication - технология беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия.

PAN - Personal Area Network - это сеть, построенная вокруг человека персональными электронными устройства пользователя, такими как смартофоны, ноутбуки, беспроводные и проводные гарнитуры. Беспроводными стандартизированными сетями в настоящее время являются Bluetooth, Zigbee, Piconet, Wi-Fi, Ultra-Wide Band, Kleer, NFC.

Составное носимое устройство электросвязи (фиг. 1, фиг. 11), содержащее нашейную петлю 1 с размещенным на ней, по меньшей мере, одним электрическим соединителем 2, очковую оправу 3 с размещенным на ней, по меньшей мере, одним электрическим соединителем 4 и содержащую фронтальную планку очковой оправы 5 с носовым упором 6 в центре, служащим при ношении для опоры на переносицу пользователя и две латеральные заушные дужки 7а, 7б, каждая из которых соединена одним из двух своих концов с одним из двух латеральных концов фронтальной планки, расположенных на противоположных сторонах от носового упора 6, гибкий адаптер 8, содержащий два провода 9а, 9б, где один из проводов соединен с одной из двух латеральных заушных дужек, а другой провод соединен с другой латеральной заушной дужкой, где, по меньшей мере, один из указанных проводов электрически соединен с электрическим соединителем 4, размещенным на очковой оправе, а другой конец указанного провода электрически соединен с электрическим соединителем 2, размещенным на нашейной петле, где два провода гибкого адаптера соединены с нашейной петлей таким образом, что места соединения двух проводов 9а, 9б с нашейной петлей 1 находятся в непосредственной близости друг от друга и образуют дорзальный узел соединения проводов 10, причем, дорзальный узел соединения проводов при ношении носимого устройства располагается на нижней дорзальной части шеи пользователя, где два указанных провода механически дополнительно соединены друг с другом на участках проводов между очковой оправой и дорсальным узлом соединения проводов с образованием в месте их соединения субокципитального узла 11 соединения проводов, причем, субокципитальный узел расположен при ношении электронного устройства под затылком пользователя.

При ношении пользователем, в рабочем положении, (фиг. 12) провода 9а, 9б на участках между местами их крепления к латеральным заушным дужкам 7а, 7б и субокципитальным узлом соединения проводов 11, располагаются в натянутом состоянии вдоль по правой и левой темпоральной и затылочной поверхности головы, а дорсальный узел 10 соединения проводов расположен на уровне седьмого шейного позвонка, субокципитальный узел соединения проводов 11 расположен на уровне наружного затылочного бугра, а участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов имеет длину, определяемую максимальным расстоянием между первым и седьмым шейными позвонками пользователя, измеренную по дорсальной поверхности шеи при повороте головы в сторону и одновременном наклоне головы вниз, при этом длина находится в диапазоне от 5 см до 10 см.

В некоторых вариантах выполнения носимого устройства (фиг. 11) субокципитальный узел 11 соединения проводов может быть выполнен в виде зажима с возможностью перемещения вдоль проводов для регулирования длины проводов. На фиг. 13 приведен один из вариантов выполнения зажима.

В некоторых вариантах выполнения (фиг. 14) дорсальный узел содержит электрический разъем 12, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы. Субокципитальный узел также может содержать электрический разъем 13, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы.

В предпочтительных вариантах выполнения (фиг. 14) носимое устройство дополнительно содержит в себе механизм сматывания проводов 14, находящихся между субокципитальным и дорзальным узлом и карман 15 для хранения проводов в смотанном состоянии, и дополнительно носимое устройство может содержать конусообразную мягкую сетку 15, прикрепленную вершиной к субокципитальному узлу соединения проводов, а основанием к периметру кромки кармана хранения.

В некоторых вариантах выполнения (фиг. 15) механизм сматывания проводов 14 содержит катушку 17 с размещенной внутри спиральной пружиной 18 и леску 19, намотанную на катушку и одним концом соединенную с катушкой, а другим концом соединенную с субокципитальным узлом соединения проводов так, что при намотанной на катушку леске субокципитальный узел соединения проводов притянут к дорсальному узлу соединения проводов, а участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов расположен в кармане хранения. В некоторых вариантах выполнения механизм сматывания может содержать электромотор.

В некоторых вариантах выполнения (фиг. 16), по меньшей мере, один провод 6 на участке проводов между субокципитальным 11 и дорсальным 10 узлами соединения проводов выполнен в виде витой пружины, также в некоторых вариантах носимое устройство может дополнительно содержать пружину, расположенную между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов.

В варианте выполнения, изображенном на фиг. 17 нашейная петля 1 выполнена разомкнутой.

В некоторых вариантах выполнения, а предпочтительный из данных вариантов приведен на фиг. 14, очковая оправа 3 содержит в себе, по меньшей мере, одно устройство 20 отображения визуальной информации.

В предпочтительных вариантах выполнения нашейная петля содержит, по меньшей мере, один электронный блок 21, электрически соединенный, по меньшей мере, с одним устройством отображения визуальной информации 20, размещенным на очковой оправе 3.

Во многих вариантах выполнения носимое устройство дополнительно содержит в себе, по меньшей мере, один блок питания 22, размещенный на нашейной петле 1. Также носимое устройство может дополнительно содержать средства управления в виде кнопок и клавиш, например 23, 24, 25, размещенных на нашейной петле.

В некоторых вариантах выполнения соединение каждой латеральной заушной дужки с соответствующим концом фронтальной планки может быть выполнено в виде шарнира.

В некоторых вариантах выполнения очковая оправа содержит себе фото и/или видео камеру

Носимое устройство (фиг. 18) может содержать нашейную петлю 1, которая содержит, по меньшей мере, один электрический соединитель 2, также носимое устройство содержит очковую оправу 3, состоящую из фронтальной планки 5 с размещенным на ней, по меньшей мере, одним электрическим соединителем 4, где центральная часть фронтальной планки 5 содержит носовой упор 6, служащий при ношении для опоры на переносицу пользователя, также носимое устройство содержит гибкий адаптер 8, содержащий два провода 9а. 9б, где, по меньшей мере, один из указанных проводов одним своим концом электрически соединен с электрическим соединителем 4 фронтальной планки, а другой конец указанного провода электрически соединен с электрическим соединителем 2 нашейной петли, где каждый из двух латеральных концов фронтальной планки 5, расположенных на противоположных сторонах от носового упора, соединен с одним из проводов гибкого адаптера, где указанные два провода соединены в непосредственной близости друг от друга с нашейной петлей с образованием дорзального узла 10 соединения проводов, а указанный дорзальный узел соединения проводов расположен при ношении электронного устройства на нижней дорзальной части шеи пользователя, где два указанных провода механически дополнительно соединены друг с другом на участках проводов между дорсальным узлом соединения проводов и фронтальной планкой с образованием в месте соединения проводов субокципитального узла 11 соединения проводов, причем, при ношении электронного устройства субокципитальный узел располагается под затылком пользователя, а провода на участке от фронтальной планки до субокципитального узла располагаются поверх ушной раковины вдоль по правой и левой темпоральной и затылочной поверхности головы.

При ношении пользователем (фиг. 19), в рабочем положении, дорсальный узел 10 соединения проводов может располагаться на уровне седьмого шейного позвонка, а субокципитальный узел 11 - на уровне наружного затылочного бугра, а участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов будет иметь длину, определяемую максимальным расстоянием между первым и седьмым шейными позвонками пользователя, измеренную по дорсальной поверхности шеи при повороте головы в сторону и одновременном наклоне головы вниз, где данная длина будет в диапазоне от 5 см до 10 см.

В некоторых вариантах выполнения устройства субокципитальный узел соединения проводов 11 может быть выполнен в виде зажима с возможностью перемещения вдоль проводов для регулирования длины проводов.

Во многих вариантах выполнения (фиг. 20) дорсальный узел 10 может содержать электрический разъем, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы. Также субокципитальный узел 11 может содержать электрический разъем 13, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы. На фиг. 20 показан вариант выполнения, в котором носимое устройство дополнительно содержит в себе механизм сматывания 14 проводов, находящихся между субокципитальным и дорзальным узлом и карман для их хранения 15 в смотанном состоянии.

На фиг. 20 изображен вариант выполнения носимого устройства, в котором очковая оправы 5 содержит, по меньшей мере, одно устройство отображения визуальной информации 20, а нашейная петля 1 может содержать, по меньшей мере, один электронный блок 21, электрически соединенный, по меньшей мере, с одним устройством отображения визуальной информации 20, размещенным на фронтальной части очковой оправы. Также носимое устройство может дополнительно содержать, по меньшей мере, один блок питания 22, размещенный на нашейной петле 1, и может дополнительно содержать средства управления в виде кнопок и клавиш 23, 24, 25, размещенных на нашейной петле.

Во многих вариантах выполнения (фиг. 21) нашейная петля 1 может быть разомкнутой.

На фиг. 22, фиг. 23 и фиг. 24 изображен вариант выполнения носимого устройства при ношении на пользователе, в рабочем положении. Данный вариант выполнен без латеральных заушных дужек очковой оправы. На фиг. 25 и фиг. 26 изображен вариант выполнения носимого устройства с очковой оправой, содержащей дужки, в рабочем положении при ношении пользователем.

В некоторых вариантах выполнения (фиг. 27) в состав устройства входят наушники 26, включающие в себя заушные дужки, содержащие контактные группы 27 для электрического соединения нашейной петли 1 и очковой оправы 3, на которой размещены дисплеи 20.

На фиг. 28 изображено многофункциональное носимое устройство. На очковой оправе 3 размещены дисплеи 20 для отображения визуальной информации и электронные блоки управления дисплеями 28. Адаптер 8, соединяющий оправу 3 с нашейной петлей 1 содержит в дорзальном узле соединения проводов разъем 12, а в области субокципитального узла размещен механизм сматывания 14 и хранения 15 проводов, дополнительно оснащенный пружинной сеткой 16. Нашейная петля содержит электронный блок 21, несколько батарей питания 22 для обеспечения потребностей энергоемких дисплеев, и элементы интерфейса 22, 23, 25 сконфигурированными таким образом, чтобы дать возможность пользователю управлять носимым устройством на ощупь, под одеждой.

Принципиальная электрическая схема носимого устройства представлена на фиг. 29. Электронный блок управления дисплеем 28 и полупрозрачный дисплей 20 размещены на очковой оправе 3. Электронный блок управления 28 может содержать последовательный порт передачи команд и данных 29, сигнальный процессор 30, память 31; контроллер развертки монитора 32. Дополнительно электронный блок может содержать матрицу видеокамеры и ее контроллер. Очковая оправа 3 посредством адаптера 8, содержащего провода 9а, 9б соединена с нашейной петлей 1, на которой размещен электронный блок 21, содержащий последовательный порт для монитора 32, процессор 33, память 34, аккумуляторную батарею 35, набор управляющих кнопок, например 38, 39. На нашейной петле дополнительно возможно разместить батареи, например 36, 37, большой емкости, и кнопки интерфейса 40, 41.

Принципиальная схема носимого устройства в одном из вариантов выполнения с двумя дисплеями изображена на фиг. 30. В данном варианте выполнения предусмотрено два независимых канала обработки данных, отдельный для каждого дисплея. В состав части носимого устройства, размещаемой на голове пользователя (очковой оправы) входят два полупрозрачных дисплея или два имитирующих дисплеи миниатюрные лазерных проектора 20а и 20б. Дисплеи управляются электронными блоками 28а, 28б, содержащими контроллеры мониторов 32а, которые осуществляют функции развертки строк и передачи сигнала к ячейкам дисплеев. Передача сигнала к контроллерам осуществляется через последовательные порты 29а, 29б. Для преобразования и обработки данных используются сигнальные процессоры 30а и 30б, работа которых поддерживается микросхемами памяти 31а и 31б. На очковой оправе также может быть размещена видеокамера. Изображение проецируется на матрицу фотоприемников 46. Далее сигнал обрабатывается контроллером 45 и поступает в процессор 30а.

На схеме также указаны элементы носимого устройства, размещаемые на нашейной петле 1. и в электронном блоке. Электронный блок нашейной петли содержит процессор 33. Пользователь может управлять носимым устройством, включая элементы, размещенные на очковой оправе, посредством кнопок и клавиш,4 2. Обмен данными и командами управления между наголовной и нательной частями носимого устройства осуществляется через последовательный порт 32. Информация пользователя и программное обеспечение носимого устройства хранится в памяти блока 34. Электропитание всех элементов схемы осуществляется аккумуляторными батареями, размещенными на нашейной петле, контроль и управление питанием и зарядкой батарей осуществляется контроллером 43. Связь блока с внешним информационным пространством осуществляется через радиочастотный коммуникационный элемент 44.

Составное носимое устройство электросвязи имеет определенное эргономическое преимущество благодаря используемому интерфейсу, в котором кнопки и клавиши управления всем устройством размещены на нашейной петле, а на теле пользователя расположены в области равнобедренного треугольника с горизонтальным основанием, лежащим между проксимальными концами ключиц и вершиной, направленной вниз в районе мечевидного отростка грудины, а у женщин немного выше, так что зона досягаемости моторного поля движения рук учитывает особенности одежды пользователя не только в теплом, но и холодном климате, например, рассматривается мужчина в стандартной европейской одежде, что позволяет пользователю управлять носимым устройством, нажимая кнопки и клавиши, которые легко находятся пользователем на ощупь поверх стандартной одежды, так как относительно несмещаемы, проецируются примерно в одном месте относительно тела пользователя, клавиши тактильно отличимы друг от друга и могут обеспечивать обратную связь при нажатии тактильным или звуковым откликом - щелчком. В некоторых вариантах выполнения устройство имеет механизм вибрации при входящем звонке.

Непосредственный контакт нашейной части устройства с кожными покровами пользователя дает возможность размещения на ней датчиков для мониторинга состояния здоровья пользователя: температуры, давления, содержание сахара, алкоголя в кожных выделениях, и т.п., отслеживать кожно-гальванические реакции для контроля работы симпатической нервной системы, что позволяет использовать устройство как часть биотелеметрического комплекса для медицинской диагностики.

Во многих воплощениях для управления графическим интерфейсом на экране, размещенным перед глазами пользователя, электронный блок не надо доставать из-под одежды или телефон из кармана, так как можно нажимать находящиеся под одеждой кнопки снаружи, поверх одежды, или, подавая голосовые команды, вообще не манипулировать руками для управления. При этом надо иметь в виду, что для активизации голосовых команд необходимо все равно сначала нажать клавишу на нашейной петле, что повышает ценность применяемого тактильного интерфейса.

Имея постоянно носимое, но малозаметное электронное устройство, можно получать визуальную информацию, находиться на связи, слушать музыку, подкасты, получать текущую голосовую и визуальную информацию, не искажая внешний облик пользователя и не выделяясь на фоне окружающих.

Данное электронное устройство позволяет совместить электронное устройство и ювелирное украшение.

Данное носимое электронное устройство может использоваться как очки дополнительной реальности, как устройство дополнение к мобильному телефону, как составная часть всего мобильного, носимого человеком комплекса, включающим экран и интерфейс на запястье, дисплей на очковой оправе, соединенный с нашейной петлей (полупетлей), содержащей электронные компоненты, при этом аппаратная база может быть рассредоточена в нескольких устройствах, носимых человеком, например, часть аппаратной и батарейной базы может находиться в мужском брючном ремне, а проводное соединение с нашейной частью возможно по проводу, лежащему под одеждой вдоль позвоночника на спине или вдоль живота спереди; носимое электронное устройство само может быть мобильным телефоном (смартфоном), а отдельно носимый клавиатурный блок может быть беспроводным интерфейсом к ней.

При дальнейшем развитии технологий, расширяющих возможности голосового общения между человеком и компьютером, а так же при широком распространении связи 3G и 4G поколений, преимущества носимого электронного устройства становятся еще более очевидными, а именно: улучшенное качество связи и передачи видно сигнала с возможностью говорить, слушать и видеть собеседника по телефону, передавая ему визуальную информацию вокруг себя (при наличии камеры на очковой оправе), использование GPS навигации с проецированием карты перед глазами пользователя. При совершении пользователем любых действий, функций или операций, задействующих обе руки пользователя, при наличии данного устройства появляется возможность быть постоянно на связи или в сети, не отвлекаясь на удержание телефона, но используя голосовые и визуальные подсказки оператора или компьютера.

Гарнитура может быть как часть общего единого комплекса в состав которого входят, наряду с очками с дисплеем и другими носимыми на теле мобильными устройствами, домашние или офисные компьютеры, с осуществлением постоянной связи между собой и базой оператора что, по аналогии с термином «облачные вычисления», можно назвать данный комплекс, используя термин "cloud mobiling".

Изобретение относится к носимым на теле электронным устройствам. Техническим результатом является повышение надежности фиксации устройства на теле пользователя посредством свободновисящих проводов небольшой общей длины, близко прилегающих к телу пользователя. Составное носимое устройство электросвязи содержит нашейную петлю, очковую оправу и гибкий адаптер, содержащий два провода, где хотя бы один провод электрически соединяет нашейную петлю с очковой оправой, причем два провода гибкого адаптера соединены с нашейной петлей в непосредственной близости друг от друга с образованием дорсального узла соединения проводов, расположенного при ношении устройства на нижней дорсальной поверхности шеи пользователя, и где указанные два провода дополнительно механически соединены на участках проводов между очковой оправой и дорсальным узлом с образованием субокципитального узла соединения проводов, расположенного при ношении устройства под затылком пользователя. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 1 табл., 30 ил.

1. Составное носимое устройство электросвязи, содержащее
нашейную петлю с размещенным на ней по меньшей мере одним электрическим соединителем,
очковую оправу с размещенным на ней по меньшей мере одним электрическим соединителем и содержащую
фронтальную планку очковой оправы с носовым упором в центре, служащим при ношении для опоры на переносицу пользователя, и
две латеральные заушные дужки, каждая из которых соединена одним из двух своих концов с одним из двух латеральных концов фронтальной планки, расположенных на противоположных сторонах от носового упора;
гибкий адаптер, содержащий два провода, где один из указанных проводов соединен с одной из двух латеральных заушных дужек, а другой провод соединен с другой латеральной заушной дужкой, где по меньшей мере один из указанных проводов электрически соединен с электрическим соединителем, размещенным на очковой оправе, а другой конец указанного провода электрически соединен с электрическим соединителем, размещенным на нашейной петле;
где два провода гибкого адаптера соединены с нашейной петлей таким образом, что места соединения двух проводов с нашейной петлей находятся в непосредственной близости друг от друга и образуют дорсальный узел соединения проводов, причем дорсальный узел соединения проводов при ношении носимого устройства располагается на нижней дорсальной части шеи пользователя;
где два указанных провода механически дополнительно соединены друг с другом на участках проводов между очковой оправой и дорсальным узлом соединения проводов с образованием в месте их соединения субокципитального узла соединения проводов, причем субокципитальный узел при ношении носимого устройства располагается под затылком пользователя.

2. Носимое устройство по п. 1, в котором провода на участках между местами их соединения с латеральными заушными дужками и субокципитальным узлом соединения проводов при ношении пользователем в рабочем положении располагаются в натянутом состоянии вдоль по правой и левой темпоральной и затылочной поверхности головы.

3. Носимое устройство по п. 1, в котором при ношении пользователем в рабочем положении дорсальный узел соединения проводов расположен на уровне седьмого шейного позвонка, субокципитальный узел соединения проводов располагается на уровне наружного затылочного бугра, а участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов имеет длину, определяемую максимальным расстоянием между первым и седьмым шейными позвонками пользователя, измеренную по дорсальной поверхности шеи при повороте головы в сторону и одновременном наклоне головы вниз.

4. Носимое устройство по п. 1, в котором участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов имеет длину в диапазоне от 5 см до 10 см.

5. Носимое устройство по п. 1, в котором субокципитальный узел соединения проводов выполнен в виде зажима с возможностью перемещения вдоль проводов для регулирования длины проводов.

6. Носимое устройство по п. 1, в котором дорсальный узел содержит электрический разъем, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы.

7. Носимое устройство по п. 1, в котором субокципитальный узел содержит электрический разъем, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы.

8. Носимое устройство по п. 1, которое дополнительно содержит в себе механизм сматывания проводов, находящихся между субокципитальным и дорсальным узлами и карман для хранения проводов в смотанном состоянии.

9. Носимое устройство по п. 8, которое дополнительно содержит конусообразную мягкую сетку, прикрепленную вершиной к субокципитальному узлу соединения проводов, а основанием к периметру кромки упомянутого кармана.

10. Носимое устройство по п. 8, в котором механизм сматывания проводов содержит катушку с размещенной внутри нее спиральной пружиной и леску, намотанную на катушку и одним концом соединенную с катушкой, а другим концом соединенную с субокципитальным узлом соединения проводов так, что при намотанной на катушку леске субокципитальный узел соединения проводов притянут к дорсальному узлу соединения проводов, а участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов располагается в кармане хранения.

11. Носимое устройство по п. 8, в котором механизм сматывания проводов содержит электромотор.

12. Носимое устройство по п. 1, в котором по меньшей мере один провод на участке проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов выполнен в виде витой пружины.

13. Носимое устройство по п. 1, которое дополнительно содержит пружину, расположенную между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов.

14. Носимое устройство по п. 1, в котором нашейная петля выполнена разомкнутой.

15. Носимое устройство по п. 1, в котором очковая оправа содержит в себе по меньшей мере одно устройство отображения визуальной информации.

16. Носимое устройство по п. 15, в котором нашейная петля содержит по меньшей мере один электронный блок, электрически соединенный по меньшей мере с одним устройством отображения визуальной информации, размещенным на очковой оправе.

17. Носимое устройство по п. 1, которое дополнительно содержит в себе по меньшей мере один блок питания, размещенный на нашейной петле.

18. Носимое устройство по п. 1, которое дополнительно содержит средства управления в виде кнопок и клавиш, размещенных на нашейной петле.

19. Носимое устройство по п. 1, в котором соединение каждой латеральной заушной дужки с соответствующим концом фронтальной планки выполнено в виде шарнира.

20. Носимое устройство по п. 1, в котором очковая оправа содержит фото- и/или видеокамеру.

21. Составное носимое устройство электросвязи, содержащее нашейную петлю, содержащую по меньшей мере один электрический соединитель;
очковую оправу, состоящую из фронтальной планки с размещенным на ней по меньшей мере одним электрическим соединителем, где центральная часть фронтальной планки содержит носовой упор, служащий при ношении для опоры на переносицу пользователя;
гибкий адаптер, содержащий два провода, где по меньшей мере один из указанных проводов одним своим концом электрически соединен с электрическим соединителем фронтальной планки, а другой конец указанного провода электрически соединен с электрическим соединителем нашейной петли, где каждый из двух латеральных концов фронтальной планки, расположенных на противоположных сторонах от носового упора, соединен с одним из проводов гибкого адаптера;
где указанные два провода соединены в непосредственной близости друг от друга с нашейной петлей с образованием дорсального узла соединения проводов, а указанный дорсальный узел при ношении носимого устройства располагается на нижней дорсальной части шеи пользователя;
где два указанных провода механически дополнительно соединены друг с другом на участках проводов между дорсальным узлом соединения проводов и фронтальной планкой с образованием в месте соединения проводов субокципитального узла соединения проводов, причем при ношении носимого устройства субокципитальный узел располагается под затылком пользователя, а провода на участке от фронтальной планки до субокципитального узла располагаются поверх ушной раковины вдоль по правой и левой темпоральной и затылочной поверхности головы.

22. Носимое устройство по п. 21, в котором при ношении пользователем в рабочем положении дорсальный узел соединения проводов расположен на уровне седьмого шейного позвонка, субокципитальный узел соединения проводов расположен на уровне наружного затылочного бугра, а участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов имеет длину, определяемую максимальным расстоянием между первым и седьмым шейными позвонками пользователя, измеренную по дорсальной поверхности шеи при повороте головы в сторону и одновременном наклоне головы вниз.

23. Носимое устройство по п. 21, в котором участок проводов между субокципитальным и дорсальным узлами соединения проводов имеет длину в диапазоне от 5 см до 10 см.

24. Носимое устройство по п. 21, в котором субокципитальный узел соединения проводов выполнен в виде зажима с возможностью перемещения вдоль проводов для регулирования длины проводов.

25. Носимое устройство по п. 21, в котором дорсальный узел содержит электрический разъем, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы.

26. Носимое устройство по п. 21, в котором субокципитальный узел содержит электрический разъем, предназначенный для разъединения нашейной петли и очковой оправы.

27. Носимое устройство по п. 21, которое дополнительно содержит в себе механизм сматывания проводов, находящихся между субокципитальным и дорсальным узлами и карман для их хранения в смотанном состоянии.

28. Носимое устройство по п. 21, в котором фронтальная планка очковой оправы, содержит в себе по меньшей мере одно устройство отображения визуальной информации.

29. Носимое устройство по п. 21, в котором нашейная петля содержит по меньшей мере один электронный блок, электрически соединенный по меньшей мере с одним устройством отображения визуальной информации, размещенным на фронтальной планке очковой оправы.

30. Носимое устройство по п. 21, которое дополнительно содержит по меньшей мере один блок питания, размещенный на нашейной петле.

31. Носимое устройство по п. 21, которое дополнительно содержит средства управления в виде кнопок и клавиш, размещенных на нашейной петле.

32. Носимое устройство по п. 21, в котором нашейная петля выполнена разомкнутой.