電子頭盔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了包括頭盔主體（22）和設(shè)置在所述頭盔主體內(nèi)的集成電子系統(tǒng)的電子頭盔（20）。在示例性實(shí)施例中，電子系統(tǒng)給使用者提供了多種方便的功能并可從無線電遙控器（26）操作。電子系統(tǒng)的部件足夠小和結(jié)實(shí)以用在頭盔中，確保頭盔重量輕且耐用。而且，部件在頭盔各處間隔開，以提供均勻的重量分布來促進(jìn)總體平衡和安全。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，頭盔主體具有堅(jiān)硬的外殼（30）和安裝到外殼的堅(jiān)硬內(nèi)殼，以便在外殼和內(nèi)殼之間界定腔體。內(nèi)殼包括適當(dāng)?shù)牟牧弦越o使用者提供對(duì)電子系統(tǒng)的有效RF屏蔽。例如，內(nèi)殼可包括提供RF屏蔽的鍍鎳碳化纖維。頭盔主體進(jìn)一步包括頭盔被戴上時(shí)設(shè)置在內(nèi)殼和使用者的頭部之間的減震結(jié)構(gòu)。
【專利說明】由子4*灰
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[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2006年05月23日，申請(qǐng)?zhí)枮?00680017749.0，發(fā)明名稱為“電子頭盔”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003]本申請(qǐng)要求2005年5月26日提交的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?1/138，933的利益，其在這里通過引用被并入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明一般涉及保護(hù)性頭盔，尤其是涉及安裝有電子系統(tǒng)的這樣的頭盔。
【背景技術(shù)】
[0005]頭盔在活動(dòng)范圍中使用，舉幾個(gè)例子來說，包括滑雪運(yùn)動(dòng)、自行車運(yùn)動(dòng)、跳傘運(yùn)動(dòng)、滑水運(yùn)動(dòng)。雖然頭盔結(jié)構(gòu)在不同活動(dòng)之間變化，所有這樣的頭盔的主要功能是保護(hù)使用者免遭由于撞擊產(chǎn)生的頭部和面部損傷。通常，頭盔包括外部殼體，其由包圍內(nèi)層填料如泡沫材料或氣墊的耐用塑料材料制成。對(duì)于運(yùn)動(dòng)，頭盔結(jié)構(gòu)適合于抵擋住對(duì)特定的運(yùn)動(dòng)預(yù)料的撞擊水平。
[0006]當(dāng)參加很多活動(dòng)特別是休閑和極限運(yùn)動(dòng)時(shí)，參與者通常攜帶大量的電子裝置，例如照相機(jī)、音樂播放器、通訊設(shè)備和錄像機(jī)。例如，參與者通常喜歡在參加活動(dòng)時(shí)錄像或照相，因而攜帶照相機(jī)或錄像機(jī)。這可能很危險(xiǎn)，因?yàn)閰⑴c者的手需要操作這些設(shè)備。為了自由地使用兩只手，將錄像機(jī)還有照相機(jī)安裝在頭盔上。然而，這可能產(chǎn)生其它安全問題。例如，照相機(jī)一般安裝在頭盔的外部，有時(shí)需要刺穿外殼，妨礙了頭盔的撞擊抵抗力。而且，這樣的方法未能考慮頭盔的總體重量分布，當(dāng)頭盔被戴上時(shí)，通常引起不平衡的別扭的感覺。
[0007]因此，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，存在對(duì)合并電子系統(tǒng)然而重量輕并提升安全標(biāo)準(zhǔn)的頭盔的持續(xù)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)本領(lǐng)域的需要，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了這個(gè)需要和其他需要。
[0009]本發(fā)明提供了電子頭盔，其包括頭盔主體和設(shè)置在頭盔主體內(nèi)的集成電子系統(tǒng)。在示例性實(shí)施例中，電子系統(tǒng)給使用者提供多種方便的功能并可從無線電遙控器操作。電子系統(tǒng)的部件足夠小和結(jié)實(shí)以用在頭盔中，確保頭盔重量輕且耐用。而且，部件在頭盔各處間隔開，以提供均勻的重量分布來促進(jìn)總體平衡和安全。
[0010]在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，頭盔主體具有安裝到堅(jiān)硬內(nèi)殼的堅(jiān)硬外殼，以便在外殼和內(nèi)殼之間界定腔體(cavity)。內(nèi)殼包括適當(dāng)?shù)牟牧弦越o使用者提供對(duì)電子系統(tǒng)的有效射頻(RF, radio frequency)屏蔽。例如，內(nèi)殼可包括提供RF屏蔽的鍍鎳碳化纖維或其它傳導(dǎo)材料。頭盔主體進(jìn)一步包括當(dāng)頭盔被戴上時(shí)設(shè)置在內(nèi)殼和使用者的頭部之間的減震結(jié)構(gòu)。
[0011 ] 在示例性實(shí)施例的詳細(xì)方面中，頭盔包括設(shè)置在頭盔主體的腔體內(nèi)并在其各處間隔開的多個(gè)空腔(housing)，每個(gè)空腔配置成固定電子系統(tǒng)的部件。
[0012]在示例性實(shí)施例的另一詳細(xì)方面中，電子系統(tǒng)包括數(shù)碼相機(jī)子系統(tǒng)和圖像記錄子系統(tǒng)。照相機(jī)優(yōu)選地以視場(chǎng)從頭盔的前側(cè)投射的方式安裝。該系統(tǒng)可進(jìn)一步包括與照相機(jī)通訊并安裝在頭盔的腔體內(nèi)的圖像發(fā)送器，使圖像數(shù)據(jù)能夠從照相機(jī)子系統(tǒng)實(shí)時(shí)地發(fā)送。
[0013]在示例性實(shí)施例的又一詳細(xì)方面中，頭盔的電子系統(tǒng)包括多個(gè)子系統(tǒng)，使用便于子系統(tǒng)的操作的中央控制器來提供多種方便的功能，例如數(shù)字圖像記錄(靜態(tài)和動(dòng)態(tài))、全球定位、音頻以及通訊。例如，定位系統(tǒng)子系統(tǒng)可提供包括經(jīng)度、緯度、高度、速度和移動(dòng)方向的定位數(shù)據(jù)。定位數(shù)據(jù)可例如合并到圖像或音頻數(shù)據(jù)中，并通過通訊子系統(tǒng)周期性地發(fā)送。
[0014]對(duì)于擴(kuò)大的范圍，通訊子系統(tǒng)可包括內(nèi)部天線和用于連接外部天線的天線連接器。例如，與所連接的天線結(jié)合的通訊子系統(tǒng)可提供超過20英里的范圍。通訊子系統(tǒng)還可以專為語音觸發(fā)而設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)無雙手操作，并在檢測(cè)到語音行為時(shí)引發(fā)自動(dòng)發(fā)送。處理器可控制來自通訊子系統(tǒng)和音頻子系統(tǒng)的音頻輸出，以調(diào)節(jié)每個(gè)子系統(tǒng)的音量。例如，當(dāng)通訊子系統(tǒng)在使用中時(shí)，處理器可減弱音頻子系統(tǒng)的音量。
[0015]數(shù)字圖像子系統(tǒng)可包括以視場(chǎng)從頭盔的前側(cè)投射的方式安裝的數(shù)碼相機(jī)子系統(tǒng)。圖像記錄子系統(tǒng)在腔體內(nèi)與照相機(jī)通訊，以從照相機(jī)接收數(shù)字拍攝的圖像數(shù)據(jù)，并在數(shù)字存儲(chǔ)器上儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。圖像記錄子系統(tǒng)還從外部傳聲器(microphone)和使用者的傳聲器接收音頻輸出，并在分離的音頻信道上記錄每個(gè)音頻輸出。所記錄的圖像數(shù)據(jù)可按需要通過包括USB端口和無線IR端口的通訊端口或可拆除的存儲(chǔ)卡被訪問。在示例性實(shí)施例中，頭盔包括通過圖像發(fā)送子系統(tǒng)提供“現(xiàn)場(chǎng)”圖像和聲音的能力。
[0016]為了概括本發(fā)明和在現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)獲得的優(yōu)點(diǎn)，這里描述了本發(fā)明的某些優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的任何特定的實(shí)施例不一定可獲得所有這樣的優(yōu)點(diǎn)。因此，例如本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可按取得或最佳化這里所教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)的方式體現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)，而不必獲得這里可能教導(dǎo)或建議的其它優(yōu)點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明提供了一種電子頭盔，包括:
[0018]頭盔主體，其具有
[0019]⑴堅(jiān)硬的外殼，
[0020](ii)堅(jiān)硬的內(nèi)殼，其安裝到所述外殼，以便在所述外殼和所述內(nèi)殼之間界定腔體，所述內(nèi)殼包括配置成提供RF屏蔽的適當(dāng)材料，以及
[0021](iii)減震結(jié)構(gòu)，其在所述頭盔被戴上時(shí)設(shè)置在所述內(nèi)殼和使用者的頭部之間；以及
[0022]集成電子系統(tǒng)，其包括在所述外殼和所述內(nèi)殼之間界定的所述腔體內(nèi)設(shè)置的部件。
[0023]所述頭盔進(jìn)一步可包括配置成操作所述電子系統(tǒng)的子系統(tǒng)的無線電遙控器。
[0024]所述內(nèi)殼可包括配置成提供RF屏蔽的鍍鎳碳化纖維。
[0025]所述電子系統(tǒng)的選定部件可設(shè)置在一個(gè)空腔中，所述空腔可固定在所述外殼和所述內(nèi)殼之間界定的所述腔體內(nèi)。
[0026]所述頭盔進(jìn)一步可包括多個(gè)空腔，所述多個(gè)空腔可設(shè)置在所述外殼和所述內(nèi)殼之間界定的所述腔體內(nèi)并在所述腔體各處間隔開，每個(gè)空腔可配置成固定所述電子系統(tǒng)的相應(yīng)部件。
[0027]所述電子系統(tǒng)可包括數(shù)字圖像子系統(tǒng)，所述數(shù)字圖像子系統(tǒng)可設(shè)置在所述外殼和所述內(nèi)殼之間界定的所述腔體內(nèi)，數(shù)字圖像記錄子系統(tǒng)可具有以視場(chǎng)從所述頭盔的前側(cè)投射的方式安裝的照相機(jī)，并可具有與所述照相機(jī)通訊的圖像記錄設(shè)備，所述圖像記錄設(shè)備可安裝在所述腔體的后側(cè)。
[0028]所述數(shù)字圖像子系統(tǒng)進(jìn)一步可包括與所述照相機(jī)通訊并安裝在所述腔體的后側(cè)的圖像發(fā)送器。
[0029]所述電子系統(tǒng)可配置成通過所述圖像發(fā)送器實(shí)時(shí)地發(fā)送圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)。
[0030]本發(fā)明還提供了一種電子頭盔，包括:
[0031]頭盔主體，其具有
[0032]⑴堅(jiān)硬的外殼，
[0033](ii)堅(jiān)硬的內(nèi)殼，其安裝到所述外殼，以便在所述外殼和所述內(nèi)殼之間界定腔體，以及
[0034](iii)減震結(jié)構(gòu)，其在所述頭盔被戴上時(shí)設(shè)置在所述內(nèi)殼和使用者的頭部之間；以及
[0035]集成電子系統(tǒng)，其具有傳聲器和揚(yáng)聲器，包括:
[0036](i)數(shù)字圖像子系統(tǒng)，其設(shè)置在所述外殼和所述內(nèi)殼之間的所述腔體內(nèi)，數(shù)字圖像記錄子系統(tǒng)具有以視場(chǎng)從所述頭盔的前側(cè)投射的方式安裝的照相機(jī)，并具有與所述照相機(jī)通訊的圖像記錄設(shè)備，所述圖像記錄設(shè)備安裝在所述腔體的后側(cè)，
[0037](i i)可再充電的電池，其設(shè)置在所述外殼和所述內(nèi)殼之間的所述腔體內(nèi)，
[0038](iii)音頻子系統(tǒng)，其設(shè)置在所述外殼和所述內(nèi)殼之間的所述腔體內(nèi)，
[0039](iv)全球定位系統(tǒng)，其設(shè)置在所述外殼和所述內(nèi)殼之間的所述腔體內(nèi)，
[0040](V)移動(dòng)通訊設(shè)備，其設(shè)置在所述外殼和所述內(nèi)殼之間的所述腔體內(nèi)，以便所述使用者的頭部通過所述內(nèi)殼有效地自發(fā)送被屏蔽，以及
[0041](vi)頭燈，其在所述頭盔被戴上時(shí)被定向成在所述使用者的前方發(fā)射光。
[0042]所述頭盔進(jìn)一步可包括用于合并所述多個(gè)系統(tǒng)的每一個(gè)的功能的單獨(dú)的中央控制器。
[0043]所述頭盔進(jìn)一步可包括配置成操作所述電子系統(tǒng)的子系統(tǒng)的無線電遙控器。
[0044]所述內(nèi)殼可包括配置成提供RF屏蔽的鍍鎳碳化纖維。
[0045]本發(fā)明另外還提供了一種電子頭盔，包括:
[0046]頭盔主體，以及
[0047]集成電子系統(tǒng)，其具有傳聲器和揚(yáng)聲器，包括:
[0048](i)數(shù)字圖像子系統(tǒng)，其安裝到所述頭盔主體，所述圖像子系統(tǒng)具有以視場(chǎng)從所述頭盔的前側(cè)投射的方式安裝的照相機(jī)，所述圖像子系統(tǒng)進(jìn)一步具有與所述照相機(jī)通訊的圖像記錄設(shè)備，
[0049](ii)可再充電的電池，其安裝到所述頭盔主體，
[0050](iii)音頻子系統(tǒng)，其安裝到所述頭盔主體并配置成向所述揚(yáng)聲器提供音頻輸出，
[0051](iv)定位子系統(tǒng)，其安裝到所述頭盔主體并配置成提供定位數(shù)據(jù)，以及[0052](V)通訊子系統(tǒng)，其安裝到所述頭盔主體。
[0053]所述頭盔進(jìn)一步可包括配置成操作所述電子系統(tǒng)的子系統(tǒng)的無線電遙控器。
[0054]所述電子系統(tǒng)的選定部件可設(shè)置在安裝到所述頭盔主體的空腔中。
[0055]所述頭盔進(jìn)一步可包括安裝到所述頭盔主體的多個(gè)空腔，每個(gè)空腔可配置成固定所述電子系統(tǒng)的相應(yīng)部件。
[0056]所述數(shù)字圖像子系統(tǒng)進(jìn)一步可包括與所述照相機(jī)通訊并安裝在所述腔體的后側(cè)的圖像發(fā)送器。
[0057]所述電子系統(tǒng)可配置成通過所述圖像發(fā)送器實(shí)時(shí)地發(fā)送圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)。
[0058]所述頭盔主體可包括配置成給所述使用者提供RF屏蔽的適當(dāng)材料。
[0059]所述頭盔主體可包括配置成給所述使用者提供RF屏蔽的鍍鎳碳化纖維。
[0060]所有這些實(shí)施例意指在這里所公開的發(fā)明的范圍內(nèi)。參考附圖，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的下列詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是清楚的，本發(fā)明不限于所公開的任何特定的優(yōu)選實(shí)施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]僅作為例子，參考下列附圖，現(xiàn)在描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
[0062]圖1是根據(jù)本發(fā)明的頭盔的透視圖，其示出在使用中的頭盔和戴在手腕上的無線電遙控器。
[0063]圖2是圖1的頭盔的剖面圖，其示出具有內(nèi)殼和外殼的頭盔主體。
[0064]圖3是圖1的頭盔的部分分解透視圖。
[0065]圖4是圖1的頭藍(lán)的頂部平面圖，其不包括外殼，出電子系統(tǒng)的子系統(tǒng)的相對(duì)布置。
[0066]圖5是圖1的頭盔的電子系統(tǒng)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
[0067]圖6是圖5的電子系統(tǒng)的中央控制器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
[0068]圖7是圖5的電子系統(tǒng)的通訊子系統(tǒng)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
[0069]圖8是圖5的電子系統(tǒng)的無線電遙控器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
[0070]圖9是圖5的電子系統(tǒng)的功率控制器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
[0071]圖10是圖5的電子系統(tǒng)的音頻子系統(tǒng)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0072]現(xiàn)在參考附圖特別是圖1-4，其示出包括頭盔主體22和集成電子系統(tǒng)24的頭盔20，集成電子系統(tǒng)24具有多個(gè)子系統(tǒng)，提供多種方便的功能，例如圖像記錄(靜態(tài)和動(dòng)態(tài))、全球定位、用于音樂重放和記錄的音頻以及通訊。電子系統(tǒng)設(shè)置在頭盔主體內(nèi)并可從無線電遙控器26操作。電子系統(tǒng)的部件足夠小和結(jié)實(shí)以用在頭盔中，確保頭盔重量輕且耐用。而且，部件在頭盔各處間隔開，以提供均勻的重量分布來促進(jìn)總體平衡和安全。
[0073]頭盔20進(jìn)一步包括面罩46和下顎皮帶(Chinstrap)48，以保護(hù)使用者不受傷害。此外，水合管(hydration tube)49 (圖2)設(shè)置在面罩內(nèi)，放置成方便用戶使用。水合管具有接近使用者嘴部的末端，可通過咬它來操作。在其相對(duì)端，管可連接到液體容器如水囊。電子系統(tǒng)24包括連接到面罩的語音傳聲器51，以被使用者使用，例如與通訊子系統(tǒng)和記錄子系統(tǒng)一起使用。
[0074]電子系統(tǒng)進(jìn)一步包括鄰近使用者的耳朵設(shè)置的揚(yáng)聲器47。在用于頭盔內(nèi)的傳聲器的(44, 51)和揚(yáng)聲器47的開口是密封的,在內(nèi)部有允許聲音傳播的防水材料,例如可從W.L.Gore&Associates得到的材料。該密封防止水和其它污染物侵入，同時(shí)允許空氣通過，阻止壓力增加。
[0075]頭盔20進(jìn)一步包括設(shè)置在下顎皮帶48中的磁鐵和設(shè)置在頭盔主體22中的簧片開關(guān)。開關(guān)配置成通過將磁鐵放置在簧片開關(guān)附近來提高頭盔的電子系統(tǒng)24的功率。
[0076]頭盔主體22包括界定腔體32 (圖2)的內(nèi)殼28和外殼30，其中安裝有電子系統(tǒng)24的部件。在示例性實(shí)施例中，支持桿(post)33在外殼和內(nèi)殼之間延伸，以增加頭盔的強(qiáng)度并便于撞擊力的散布。用這種方式，支持桿阻止外殼向內(nèi)壓縮到電子部件上。支持桿固著在內(nèi)殼和外殼之間。在不同的其它實(shí)施例中，支持桿可模制成殼的擴(kuò)展部分，或被全部排除。
[0077]外殼30在頭盔向前的部分中界定兩個(gè)分別被頭燈38和數(shù)碼相機(jī)40使用的開口34、36，頭燈38和數(shù)碼相機(jī)40都設(shè)置在腔體內(nèi)。還為外部傳聲器44 (圖2)和IRDA收發(fā)器設(shè)置附加的開口。外部傳聲器設(shè)置在數(shù)碼相機(jī)和頭燈之間。內(nèi)殼和外殼沿著其外邊緣彼此固定，便于防水密封，以保護(hù)設(shè)置在腔體內(nèi)的電子部件。根據(jù)特定的需要，設(shè)想沒有使用防水密封的其它實(shí)施例。
[0078]頭燈38包括例如可從Luxeon有限公司得到的高功率白LED和例如可從Fraen公司得到的聚焦棱鏡。功率控制器按需要接收命令以打開或關(guān)閉燈并設(shè)定亮度。
[0079]內(nèi)殼28由配置成提供對(duì)設(shè)置在腔體內(nèi)的電子器件的RF屏蔽的材料組成，其同時(shí)滿足其它安全要求，包括撞擊抵抗和抗火。內(nèi)殼包括提供阻燃額定值“Vo”的阻燃添加劑，如在測(cè)試方法“UL94”下測(cè)試的。在示例性實(shí)施例中，內(nèi)殼包括具有到處均勻分布的金屬纖維的模制聚合材料。例如可從Woburn, MA的Chomerics Plastic Material有限公司得到的鍍鎳碳化纖維被發(fā)現(xiàn)是有效的，特別是用于RF屏蔽。更具體地，內(nèi)殼材料包括占總重量的約50%和90%之間的熱塑樹脂。鍍鎳碳化纖維占總重量的約10%和40%之間。
[0080]在使用中，內(nèi)殼28吸收并反射輻射，對(duì)于從800MHz到12GHz的頻率提供約在70dB范圍內(nèi)的有效屏蔽。內(nèi)殼具有約2_的厚度。在其它實(shí)施例中，厚度可按需要變化以適應(yīng)要求。
[0081]不同的其它材料可用在內(nèi)殼28中，如要求所規(guī)定的。例如，在某些實(shí)施例中，內(nèi)殼可進(jìn)一步包括單獨(dú)或組合的碳化纖維、塑料和纖維玻璃。內(nèi)殼還可通過在其上碾壓或油漆rf屏蔽材料來提供RF屏蔽。
[0082]外殼30配置成提供相當(dāng)大的撞擊抵抗，且在示例性實(shí)施例中由共聚物樹脂模制，例如可從GE高新材料塑料集團(tuán)(Advanced Materials Plastics)得到的在商標(biāo)
LEXAN?、CYC0L0Y?、ULTEM?.和XYLEX?下的共聚物樹脂。在其它實(shí)施例中，外殼可
由具有充足的屬性的各種其它材料形成，以適應(yīng)預(yù)期的用途。例如，可使用碳化纖維和纖維玻璃。
[0083]頭盔20配置成在各種運(yùn)動(dòng)活動(dòng)中使用，舉幾個(gè)例子來說，例如滑雪運(yùn)動(dòng)、自行車運(yùn)動(dòng)、滑水運(yùn)動(dòng)。頭盔還可有利地在包括科學(xué)研究、法律執(zhí)行和軍事應(yīng)用的其它活動(dòng)中使用。在示例性實(shí)施例中，內(nèi)殼28和外殼30使用聲波焊接(sonic-welding)互相固定，以幫助防水密封保護(hù)設(shè)置在腔體內(nèi)的電子部件。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候可使用各種其它工序和密封。例如，對(duì)內(nèi)殼和外殼之間的密封可使用具有硅密封劑的填料。其它實(shí)施例被考慮，其中頭盔配置成用于特定活動(dòng)的要求。
[0084]頭盔主體22進(jìn)一步包括設(shè)置在內(nèi)殼和使用者的頭部之間的減震結(jié)構(gòu)42 (圖3)。在示例性實(shí)施例中，減震結(jié)構(gòu)由泡沫層形成，其以連接到內(nèi)殼的材料覆蓋，然而，可使用提供充分的保護(hù)的各種其它材料。
[0085]電子系統(tǒng)
[0086]繼續(xù)參考圖2到圖4，電子系統(tǒng)24的子系統(tǒng)在頭盔主體22各處間隔開。在示例性實(shí)施例中，下列子系統(tǒng)被包括:頭燈38、數(shù)碼相機(jī)40、功率子系統(tǒng)50、全球定位系統(tǒng)子系統(tǒng)52、音頻子系統(tǒng)54、通訊子系統(tǒng)56、以及中央控制器子系統(tǒng)58、圖像發(fā)送子系統(tǒng)60和圖像記錄子系統(tǒng)62。在某些其它實(shí)施例中，每個(gè)子系統(tǒng)可設(shè)置在分離的空腔中。在另外其它的實(shí)施例中，構(gòu)成任何子系統(tǒng)的部件可分配在頭盔各處，而不是限制在頭盔主體內(nèi)的特定空腔或位置。
[0087]如在圖4中最清楚地看到的，內(nèi)殼28包括在其外表面上間隔開大約一厘米的柵格線。柵格便于準(zhǔn)確、統(tǒng)一地安裝子系統(tǒng)，促進(jìn)頭盔的總體平衡。在示例性實(shí)施例中，多個(gè)部件沿著頭盔的中心線排列，例如以從前到后包括數(shù)碼相機(jī)40、頭燈38、定位子系統(tǒng)部件53、52、以及圖像記錄子系統(tǒng)62。然而，子系統(tǒng)不必限制到示例性實(shí)施例的特定位置?？墒褂酶鞣N方法例如環(huán)氧樹脂、焊接螺母、塑料安裝設(shè)備等等連接子系統(tǒng)。
[0088]在示例性實(shí)施例中，遙控器26安裝在使用者的手腕上，并可控制電子系統(tǒng)的子系統(tǒng)。遙控器包括可顯示下拉菜單界面、圖像(用數(shù)碼相機(jī)拍攝)和GPS地圖的彩色顯示器72?？赏ㄟ^控制開關(guān)74選擇菜單。遙控器通過IrDA收發(fā)器與頭盔通訊并可連接到計(jì)算機(jī)，以例如下載GPS地圖。遙控器進(jìn)一步包括傳感器84 (圖8)以監(jiān)控使用者的生命體征(例如心率、氧飽和度、體溫等等)。生命體征數(shù)據(jù)可顯示在遙控器上，并可發(fā)送到頭盔。以這種方式，生命體征數(shù)據(jù)可通過通訊子系統(tǒng)56和圖像發(fā)送子系統(tǒng)60被證明并發(fā)送。
[0089]參考圖5和圖6，中央控制器子系統(tǒng)58對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)提供命令并調(diào)節(jié)功率，以及便于數(shù)據(jù)在不同子系統(tǒng)之間的傳輸。例如，來自定位子系統(tǒng)52的定位數(shù)據(jù)可記錄在圖像記錄子系統(tǒng)62的靜止拍攝和圖像記錄上。中央控制器通過IR端口 64與遙控器26通訊。電子系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于與系統(tǒng)相互作用并訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)的USB端口 66。下面詳細(xì)討論子系統(tǒng)的詳細(xì)特征和部件。
[0090]通訊子系統(tǒng)
[0091]參考圖5和圖7，通訊子系統(tǒng)56包括收發(fā)器、處理器和天線，根據(jù)地形提供可在約2到5英里的范圍內(nèi)操作的32個(gè)無線信道。對(duì)于延長(zhǎng)的范圍，使用者可通過天線連接器連接外部天線。例如，與所連接的天線結(jié)合的通訊子系統(tǒng)可根據(jù)地形提供超過20英里的范圍。在另外其它的實(shí)施例中，延長(zhǎng)范圍的天線可設(shè)置在頭盔主體中。通訊子系統(tǒng)可以專為語音觸發(fā)而設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)無雙手操作，并當(dāng)檢測(cè)到語音活動(dòng)時(shí)引發(fā)自動(dòng)發(fā)送。
[0092]在示例性實(shí)施例中，通訊子系統(tǒng)包括例如可從Aerocomm, Inc of Lenexa, KS和Radiotronix, Inc.0f Moore, OK得到的無線收發(fā)器(如型號(hào)AC4490)以及例如可從LinxTechnologies of Grants Pass, OR and Mearson, Inc of Springfield, VA 得至Ij的內(nèi)置天線。在其它實(shí)施例中，頭盔可包括其它通訊方法，舉幾個(gè)例子來說，例如便攜式電話、衛(wèi)星通τΗ ο
[0093]通訊子系統(tǒng)的處理器控制收發(fā)器參數(shù)并監(jiān)控信號(hào)強(qiáng)度。來自通訊子系統(tǒng)的音頻輸出通過音頻子系統(tǒng)的處理器，當(dāng)無線電在使用中時(shí)，該處理器減弱音頻子系統(tǒng)的音量。通訊子系統(tǒng)可按需要改變功率輸出。例如，可使用高功率輸出來提供延長(zhǎng)的范圍，以及可使用較低的功率輸出來節(jié)約電池壽命。數(shù)據(jù)壓縮如自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)可用來甚至在嘈雜的環(huán)境中簡(jiǎn)化具有低誤差率的帶寬要求。通過CML微電路CMX649或類似的單元來執(zhí)行壓縮。
[0094]定位系統(tǒng)子系統(tǒng)
[0095]定位系統(tǒng)子系統(tǒng)52配置成通過GPS天線如可從Aschtech Antenna、TokoAmerica、Nearson和Linx得到的天線來接收全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星傳送。定位系統(tǒng)子系統(tǒng)提供包括經(jīng)度、緯度、高度、速度和移動(dòng)方向的定位數(shù)據(jù)。在示例性實(shí)施例中，可使用來自不同制造商的GPS接收器，例如Xemics (XE1610-0EMPVT子系統(tǒng))和Thales導(dǎo)航定位公司。在其它實(shí)施例中，可配置定位系統(tǒng)子系統(tǒng)以用于不同的其它定位方法。
[0096]圖像子系統(tǒng)
[0097]如圖2所示，數(shù)碼相機(jī)40和圖像記錄子系統(tǒng)62在腔體內(nèi)所間隔開的位置中。照相機(jī)包括指向外殼30的第二開口 36的外面的固定焦距廣角度棱鏡，以便其視場(chǎng)從頭盔的前面投射。在示例性實(shí)施例中，照相機(jī)配置有手工或自動(dòng)亮度控制。而且，數(shù)碼相機(jī)可拍攝靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖像。
[0098]圖像記錄子系統(tǒng)62配置成從照相機(jī)裝置接收數(shù)字拍攝的圖像數(shù)據(jù)，并在數(shù)字存儲(chǔ)器上儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。在示例性實(shí)施例中，圖像記錄子系統(tǒng)62利用MPEG4數(shù)據(jù)壓縮；然而，可使用記錄這樣的數(shù)據(jù)的各種其它的記錄方法，例如MPEG2和H264壓縮。圖像記錄子系統(tǒng)還從外部傳聲器和使用者的傳聲器接收音頻輸出，并在分離的音頻信道上記錄每個(gè)輸出。
[0099]圖像記錄子系統(tǒng)62的記錄器約為2.25英寸x3.75英寸x0.70英寸。在使用中，圖像記錄子系統(tǒng)可以用不同的模式記錄，例如高質(zhì)量模式和對(duì)較低分辨率或較低幀率的延長(zhǎng)播放。所記錄的圖像數(shù)據(jù)可按需要通過包括USB端口 66和無線IR端口 64的通訊端口來訪問。在其它實(shí)施例中，可通過可拆除的存儲(chǔ)器設(shè)備如存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)器、記憶棒等取回?cái)?shù)據(jù)。在示例性實(shí)施例中，圖像數(shù)據(jù)以壓縮格式被下載。
[0100]頭盔20進(jìn)一步包括通過圖像發(fā)送子系統(tǒng)60提供“現(xiàn)場(chǎng)”圖像和其它數(shù)據(jù)的能力。電子系統(tǒng)24可配置成存儲(chǔ)唯一的頭盔ID號(hào)和來自定位子系統(tǒng)的定位數(shù)據(jù)以及子系統(tǒng)的圖像。因此，使用頭盔20，使用者可徹底證明所有的活動(dòng)。此外，使用廣播特征，這樣的信息可實(shí)時(shí)地發(fā)送到其它子系統(tǒng)。
[0101]功率子系統(tǒng)
[0102]現(xiàn)在參考圖9，功率子系統(tǒng)50包括可通過命令可操作地連接到不同子系統(tǒng)的三個(gè)電池組。在示例性實(shí)施例中，使用具有高功率密度的扁平電池，例如鋰離子型電池?？刂破骺苫诜峙涞矫總€(gè)子系統(tǒng)的要求和優(yōu)先級(jí)別指示功率的分配。而且，控制器可調(diào)節(jié)每個(gè)電池組的使用，例如保留用于緊急備份的一個(gè)組。在示例性實(shí)施例中，可從外部電源或太陽電池板給電池充電。而且，外部電池組合件可連接到頭盔并例如被使用者帶在皮帶組件上。
[0103]咅頻子系統(tǒng)[0104]參考圖5和圖10，音頻子系統(tǒng)54約為1.5英寸xl.9英寸x3英寸，并可承受相當(dāng)大的撞擊力。在示例性實(shí)施例中，音頻子系統(tǒng)包括例如可從下列公司得到的MP3/USB芯片:Micronas有限公司、VLSI有限公司、ST微電子有限公司、Cirrus Logic有限公司、Atmel有限公司等等。音頻子系統(tǒng)進(jìn)一步包括閃存78。
[0105]音頻子系統(tǒng)54配置成以MP3數(shù)字格式播放音頻文件，并提供至少四個(gè)個(gè)小時(shí)的具有音質(zhì)和音量調(diào)節(jié)的播放時(shí)間。在其它實(shí)施例中，音頻子系統(tǒng)可以專為數(shù)字記錄的其它格式而設(shè)計(jì)。音頻子系統(tǒng)還配置成在系統(tǒng)功率下降期間儲(chǔ)存優(yōu)選的音質(zhì)和音量。在使用中，來自音頻子系統(tǒng)的音頻輸出在通訊子系統(tǒng)使用時(shí)自動(dòng)切斷。音頻文件可通過USB端口 66或IR端口 64下載到數(shù)字存儲(chǔ)器中。音頻子系統(tǒng)還可通過相應(yīng)的傳聲器記錄語音和外部聲
曰?
[0106]根據(jù)上述內(nèi)容應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明提供了包括頭盔主體和設(shè)置在頭盔主體內(nèi)的集成電子系統(tǒng)的頭盔。在示例性實(shí)施例中，電子系統(tǒng)給使用者提供多種方便的功能，并可從無線電遙控器操作。電子系統(tǒng)的部件足夠小和結(jié)實(shí)以用在頭盔中，確保頭盔重量輕且耐用。而且，部件在頭盔各處間隔開，以提供均勻的重量分布來促進(jìn)總體安全。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，頭盔主體具有堅(jiān)硬的外殼和安裝到外殼的堅(jiān)硬內(nèi)殼，以便在外殼和內(nèi)殼之間界定腔體。內(nèi)殼包括適當(dāng)?shù)牟牧弦越o使用者提供自電子系統(tǒng)的有效RF屏蔽。例如，內(nèi)殼可包括提供RF屏蔽的鍍鎳碳化纖維。當(dāng)頭盔被戴上時(shí)，頭盔主體進(jìn)一步包括設(shè)置在內(nèi)殼和使用者的頭部之間的減震結(jié)構(gòu)。
[0107]雖然僅參考優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)公開了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可提供不同的其它實(shí)施例而不偏離本發(fā)明`的范圍。因此，本發(fā)明僅由下面提出的權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種電子頭盔(20)，包括: 頭盔主體(22)，其具有 ⑴堅(jiān)硬的外殼(30)， (?)堅(jiān)硬的內(nèi)殼(28)，其安裝到所述外殼，以便在所述外殼和所述內(nèi)殼之間界定腔體(32)； (iii)減震結(jié)構(gòu)(42)，其在所述頭盔被戴上時(shí)設(shè)置在所述內(nèi)殼和使用者的頭部之間；以及 集成電子系統(tǒng)(24)，其包括在所述外殼和所述內(nèi)殼之間界定的所述腔體內(nèi)設(shè)置的部件；其特征在于，所述內(nèi)殼包括基本上設(shè)置在整個(gè)所述內(nèi)殼內(nèi)的適當(dāng)材料，以在所述頭盔被戴上時(shí)提供RF屏蔽用于保護(hù)所述頭盔的使用者。
2.如權(quán)利要求1所述的頭盔，還包括包含防水材料的密封的開口，該防水材料允許空氣通過以阻止所述頭盔的所述腔體(32 )內(nèi)的壓力增加。
3.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述內(nèi)殼(28)的所述適當(dāng)材料包括基本上設(shè)置在整個(gè)所述內(nèi)殼內(nèi)的鍍鎳 碳化纖維以提供RF屏蔽。
4.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述電子系統(tǒng)(24)的選定部件封閉在一個(gè)空腔中，所述空腔固定在所述外殼和所述內(nèi)殼之間界定的所述腔體(32)內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的頭盔，還包括多個(gè)空腔，所述多個(gè)空腔設(shè)置在所述外殼(30)和所述內(nèi)殼(28)之間界定的所述腔體(32)內(nèi)并在所述腔體(32)各處間隔開，每個(gè)空腔配置成封閉所述電子系統(tǒng)的相應(yīng)部件。
6.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述電子系統(tǒng)(24)包括數(shù)字圖像子系統(tǒng)，所述數(shù)字圖像子系統(tǒng)設(shè)置在所述外殼(30)和所述內(nèi)殼(28)之間的所述腔體(32)內(nèi)，數(shù)字圖像記錄子系統(tǒng)具有以視場(chǎng)從所述頭盔的前側(cè)投射的方式安裝的照相機(jī)(40)，并具有與所述照相機(jī)通訊的圖像記錄設(shè)備(62)，所述圖像記錄設(shè)備安裝在所述腔體的后側(cè)。
【文檔編號(hào)】A42B3/04GK103815607SQ201310487741
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2005年5月26日
【發(fā)明者】杰弗里·H·蓋爾茨, 克里斯多佛·L·吉瑞斯奇, 馬丁·D·馬科恩, 賈斯廷·K·曼恩, 本杰明·G·阿巴德, 馬修·B·吉瑞斯奇, 羅納德·L·蓋爾茨, 威廉姆·E·斯萬森, 大衛(wèi)·E·威廉姆森, 施爾頓·A·斯邁羅 申請(qǐng)人:杰弗里·H·蓋爾茨