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苹果专利分享AR/VR头显内置电池设计、优化续航与功能性

(映维网Nweon 2025年03月14日)目前的Apple Vision Pro主要采用分体设计,外接电池通过线缆接入头显。苹果认为,开发头显的主要挑战之一是确保可接受的功能和形状参数,并实现合适的续航。考虑到头显的电力需求和当前的电池技术,有必要增强头显的电源选项。

在一份专利申请中,苹果就介绍了用于头显的电池组件。换句话说,与现在采用电池外接方式的Apple Vision Pro不同,团队有考虑直接将电池内置到头显的设计。

在一个实施例中,头显可包括用于向用户呈现视觉信息的光模块,以及定义光模块运动路径的结构。其中,所述结构可包括定义内部体积的壳体和设置在内部体积内的电池。

在一个实施例,所述结构可以是第一导轨,所述电池可以是第一电池,所述光模块可以是第一光模块。头显同时可以包括可移动地附着在第二导轨的第二光模块,所述第二导轨容纳第二电池。

结构可以是圆柱形。所述结构可包括在电池和头显之间建立电气通信的电气连接。所述电池可包括阳极材料和阴极材料。正极材料和正极材料均可直接接触壳体的结构。

根据某些方面,用于头戴式显示器的导轨可包括定义外表面和内部体积的壳体,以及位于内部体积中的电源。所述导轨的外表面可与活动透镜结构接口。

在一个实施例中,电源可以从壳体中拆卸。电源可以通过粘合剂固定在壳体中。所述导轨可包括固定到所述电池并可拆卸地连接到所述壳体的滑橇。壳体可以包括碳纤维填充复合材料,并可以定义在内部体积和环境环境之间形成气流路径的通风口。

图1示出头显设备。电气和光学元件可以安装在壳体112内。例如,左光模块130中的左显示器和左透镜可用于将左眼图像呈现给用户左眼,右光模块130中的右显示器和右透镜可用于将右眼图像呈现给用户右眼。

手动调节机制和/或电动可调致动器113可用于水平移动光学模块130。所述光模块130可包括可旋转啮合导轨或电池壳体,以沿所述导轨/电池所定义的路径移动所述光模块的致动器。

图3示出了包括沿导轨344移动的光模块330的头显俯视图。所述导轨344可以包括圆形横截面形状或可以具有其他横截面形状。导轨344可以由金属、聚合物、复合材料和/或其它材料形成。中空和/或实心构件可用于形成导轨344。

为了帮助减少导轨344和光模块330之间的摩擦,导轨344和/或光模块330的贴合部分可以包括低摩擦涂层。

在一个实施例中,导轨344可以跨越壳体312的宽度。例如,所述电子设备310可包括所述设备310中的左右导轨344,所述左右导轨344在壳体支撑结构处连接并与鼻梁部分NB对齐。另外,左右导轨344可以形成为横跨壳体312的单个导轨的组成。

如图4所示,可以存在上下导轨444T和444B(统称为导轨444)。设备410可以包括四个导轨(两个上、两个下)。

图5是安装在导轨544的光模块侧视图。光模块530可以具有接收并耦合到导轨544的部分,同时允许光模块530沿着导轨544滑动。例如,上部530T可具有开口550T接收上导轨544T的导轨开口(光模块开口)550,下部530B可具有开口550B接收下导轨544B的导轨开口。

开口550T和550B可以具有圆形截面形状的圆柱形开口,其接收形成轨道544T和544B的圆柱形构件。

为了防止导轨544卡在光模块530的导轨开口550中,光模块开口的内径可以比导轨544的外径稍大。为了防止可能导致光模块错位的过度运动,设备510可提供导轨偏置系统。导轨偏置系统可以具有可移动偏置构件和向偏置构件施加力的偏置元件。

使用导轨偏置系统,可以将导轨544推向开口550内的所需位置,以帮助消除导轨544和开口550之间的非期望作用。

图6A示出导轨644的透视图。导轨644的壳体645可以中空。

图6B示出导轨644的横截面透视图。如图所示,电源,如电池602,可以封装或配置在由导轨644的壳体645所定义的内部体积内。所以,所述导轨644可与电池集成,即所述导轨644可为电池集成导轨。

图7示出导轨744的横截面视图。导轨744可包括壳体745。电池702可以固定在导轨744内。可以使用粘合剂747将电池702粘附到导轨744的内部。粘合剂747可以部分或全部填充电池702和壳体745之间的空间。

在一个实施例中,电池702可以包括电触点753。所述电触点753可以创建电通路以将电力从所述电池702传输到所述头显。在其他示例中,可在壳体749形成导电表面以在电池702和头显内的电气组件之间建立电通孔。

图8示出电池集成导轨844的横截面视图。导轨844可包括一个或多个偏置接触引脚853。偏置接触销853可以包括弹簧加载的弹簧脚。偏置接触引脚853可以偏置到壳体849中的空腔或凹槽859中。空腔859可在凹槽851内形成。电气端子855可以定位或暴露在空腔859内,以与偏置接触引脚853建立电气连接。所以,电池802可以通过偏置接触引脚853和端子855与HMD进行电气通信。

在一个实施例中,偏置接触销853可包括将接触销853延伸到空腔859中的弹簧。偏置接触销853可以帮助在凹槽851内固定导轨844。在接触壳体849时,偏置接触销853可以压下或压缩,以便允许导轨壳体845进入凹槽851。一旦导轨844通过一定距离进入空腔851,偏置接触引脚853可以解压或延伸到空腔859中,从而可拆卸地将导轨844固定在壳体849,并在电池802与头显之间建立电气通信。

图9示出电池集成导轨944的横截面视图。导轨944可包括可将所述电池902定位在其上的滑橇960。所述滑橇960可定位于所述壳体945的内部体积962内。所述滑橇960可位于所述电池902和所述壳体945之间。

在一个实施例中,导轨944的横截面可以是圆形或弯曲。在一些示例中,滑橇960可包括符合或匹配壳体945的内表面形状的形状。例如,滑橇960可以弯曲以匹配壳体945的曲率。电池902可以固定在滑橇960之上。滑橇960可以相对于壳体945移动,以从壳体945插入和取出电池902。

图10显示了电池集成导轨的横截面视图。导轨1044的壳体1045可包括一个或多个孔或开口1064,以排气或冷却电池1002。换句话说,壳体1045中的开口1064可以定义气流路径,使壳体1045的内部体积1062与外部环境处于流体通信中。

图11示出电池集成导轨1144的横截面视图。滑橇1160可以从壳体1145拆卸或分离。所述滑橇1160可以使用任何合适的连接机制连接到所述壳体1145。例如,滑橇1160可以包括一个或多个连接组件,其耦合到壳体的相应连接组件。

图12示出电池集成导轨1244的横截面视图。开口1268可定位以接收所述滑橇1260的脚1266。开口1268可以允许脚1266从导轨1244的外部进入。在一个示例中,用户可以通过开口1268按压或操纵脚1266,以便将滑橇1260从壳体1245压下并分离,并拆卸电池1202。

图13为1302电池的截面透视图。电池1302可以包括形成电池单元1374的外部保护表面和容器的壳体1345。所述电池单元1374可包括阳极和阴极组件。阳极和阴极组件1374可以通过电缆1357电连接到头显。

如图13所示。壳体1345可以包括沿壳体1345和周围运行的延长通风口1364,以改善电池1302的热量。通风口1364可以包括网或保护屏,以防止碎片进入。

在一个实施例中,电池1302可以包括圆柱形电池。壳体1345可以是导轨。所述阳极和阴极组件1374可直接接触所述壳体1345。换句话说,阳极和阴极组件1374可以直接接触导轨的壳体。在其它示例中,所述壳体由所述导轨壳体包围或封装。

在一个实施例中,头显的光模块可以移动地附着在电池1302,使得电池1302引导光模块的运动。这样,所述电池1302可以是如发明所述的导轨。

相关专利:Apple Patent | Battery assembly for head-mounted display

名为“Battery assembly for head-mounted display”的苹果专利申请最初在2023年8月提交,并在日前由美国专利商标局公布。