CN115443427A - 定位和稳定结构以及包含该定位和稳定结构的*** - Google Patents

Abstract

一种头戴式显示器***，其包括头戴式显示器单元以及定位和稳定结构，定位和稳定结构被构造和布置成在使用中将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置。定位和稳定结构包括适于接触用户头部的后部区域的后部支撑结构和至少一个连接器，至少一个连接器被构造和布置成将后部支撑结构与头戴式显示器单元相互连接。后部支撑结构是呈箍的形式，箍包括枕骨部分，该枕骨部分被配置和布置在使用中沿枕骨的邻近颈部肌肉附接到枕骨的接合处的部分接合用户的头部。

Description

定位和稳定结构以及包含该定位和稳定结构的***

本专利文献的公开内容的一部分含有受版权保护的材料。版权所有者不反对任何人按照专利局专利文件或记录中所显示的样子复制专利文件或专利公开内容，但保留除此之外的所有版权。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年3月27日提交的澳大利亚临时申请第2020900953号，于2020年5月4日提交的美国申请第16/865,480号，以及于2020年5月4日提交的美国申请第16/865,526号的权益，其每一个通过引用其整体而被并入本文。

技术领域

本技术涉及一种用于保持头戴式显示器单元的定位和稳定结构以及包括显示器单元以及定位和稳定结构的相关头戴式显示器组件。本技术在虚拟现实头戴式显示器的使用中具有特定应用，并且在此背景中进行描述。然而，应当理解，本技术可以具有更广泛的应用，并且可以用于包括增强现实显示器的其他头戴式显示器装置中。

背景技术

应当理解，如果在本文中引用了任何现有技术，则这种引用并不意味着承认现有技术在澳大利亚或任何其他国家形成了本领域公知常识的一部分。

虚拟现实头戴式显示器使得用户能够具有虚拟环境的完全沉浸式体验，并且在诸如通信、训练、医疗和外科实践、工程和视频游戏等领域中具有广泛的应用。

虚拟现实头戴式显示器通常被提供为包括显示器单元的***或组件，该显示器单元被布置成保持在用户面部前方的操作位置。该显示器单元典型地包括壳体，该壳体包括显示器和用户接口结构，该用户接口结构被构造和布置成与用户的面部处于相对的关系。用户接口结构可以在显示器周围延伸并且限定显示器的观看开口。用户接口结构可以与该用户的面部相接合并且包括用于用户舒适度的衬垫和/或是光密封的以阻止环境光射入到显示器。

为了将显示器单元保持在其正确的操作位置，头戴式显示器***还包括设置在用户头部上的定位和稳定结构。过去，这些定位和稳定结构由带或可展开的刚性结构形成，带或可展开的刚性结构通常对用户头部施加张力以将显示器单元保持在其操作位置。这种***易于在用户面部施加夹紧压力，这会导致用户在局部压力点不舒服。而且，先前的***可能难以调节以允许广泛应用于不同的头部大小。此外，显示器单元和相关的定位和稳定结构通常很重并且难以清洁，这进一步限制了***的舒适性和可用性。

因此，需要一种没有上述缺点的改进的***。

发明内容

本技术的一个方面涉及一种用于头戴式显示器单元的定位和稳定结构，该头戴式显示器单元包括：后部支撑结构，其被布置成在使用中接触用户头部的区域；以及相对的颞部连接器，其在使用中设置在用户头部的相对侧上，并且在使用中沿用户头部的颞部区域延伸以将后部支撑结构与显示器单元相互连接。

在一些形式中，后部支撑结构包括具有枕骨部分和顶骨部分的箍。在一些形式中，箍或枕骨部分和顶骨部分中的至少一个可以是沿其长度的至少一部分弹性可延伸的。在一些形式中，箍沿其长度的至少一部分是柔性的。在一些形式中，在后部支撑结构是箍的情况下，枕骨部分可以在用户头部上向下延伸，这样使得它抵抗向上运动(由于其位置与头部的枕骨区域相接触)并且由此为***提供了锚定点。在一些形式中，箍被定向在大致竖直的平面(这样的竖直平面包括例如冠状面)中。

在一些形式中，后部支撑结构设置在用户的耳上基点的后面。

在一些形式中，颞部连接器沿其长度的至少一部分是刚性的。在一些形式中，每个颞部连接器包括颞臂，颞臂具有连接到显示器单元的前端和连接到后部支撑结构的后端。在一些形式中，颞臂是刚性的。在一些形式中，颞臂的后端设置在用户的耳上基点的后面。

在一些形式中，至少一个颞部连接器还包括调节机构，用于调节定位和稳定结构以适配不同大小的头部。在一些形式中，调节机构设置在颞臂的后端与后部支撑结构之间的连接处。

在一些形式中，后部支撑结构包括连接至颞臂的连接突片，并且调节机构允许调节连接突片的有效长度。在一些形式中，颞臂的后端包含孔眼，孔眼布置成接收连接突片，调节机构包括可释放的紧固装置以将连接突片紧固到颞臂。在一些形式中，可释放的紧固装置可以布置成用于将连接突片的自由端紧固回到连接突片的近端部分上。可释放的紧固装置可以采取其他形式，例如允许摩擦、过盈、卡扣或其他机械固定装置的夹子或保持器。

在一些形式中，定位和稳定结构还可以包括前额支撑连接器，其大致在矢状平面的方向上延伸并且将后部支撑结构连接到显示器单元的上边缘区域。在一些形式中，前额支撑连接器可以包括带。在一些形式中，前额支撑连接器的带可沿其长度的至少一部分弹性延伸。在一些形式中，前额支撑连接器的带沿其长度的至少一部分可以是柔性的。

在一些形式中，前额支撑连接器还可以包括调节机构，用于调节定位和稳定结构以适配不同大小的头部。在一些形式中，当前额支撑连接器处于那种形式时，调节机构可以调节前额支撑连接器的带的有效长度。

在一些形式中，前额支撑连接器还包括前额支撑刚性件(rigidiser)，其为前额支撑连接器的一部分提供刚性。在一些形式中，前额支撑刚性件为前额支撑连接器的沿用户头部的前额区域定位的部分提供刚性。前额支撑刚性件的延伸和定位可辅助显示器单元的正确定位并减轻施加到用户的颧骨的压力。在一些形式中，前额支撑刚性件可以在前额支撑连接器的其他部件(诸如前额支撑连接器的带)上是可调节的(有角度的或平移的)，以允许头戴式显示器单元的精确定位并辅助改善用户的舒适度和适配。

在一些形式中，定位和稳定结构还包括附加的刚性件，其可以桥接后部支撑结构和颞部连接器。在一些形式中，这些附加的刚性件可以辅助控制显示器单元围绕后部支撑结构的运动，以进一步稳定和支撑***。在一些形式中，这些附加的刚性件可以限制在颞部连接器与后部支撑结构的连接处的铰接运动。在一些形式中，这些附加的刚性件也可以沿后部支撑结构的枕骨区域延伸，以进一步将显示器单元锚定在其正确的操作位置。在一些形式中，这些附加的刚性件可以在前额支撑连接器的其他部件上是可调节的(有角度的或平移的)，以进一步有助于舒适性、可调节性和适配性。

在一些形式中，定位和稳定结构可以允许显示器单元的向上(例如，上)枢转运动，以允许显示器单元运动到非操作位置，而不需要移除定位和稳定结构(例如，向上翻式)。在一些形式中，枢转装置可在前额支撑连接器处提供释放机构和/或在颞部连接器处提供有限的铰接区域。

上述任何形式的定位和稳定结构可以包含在防护帽或其他头部穿戴件中，或者集成到防护帽或其他头部穿戴件中，或者可释放地连接到防护帽或其他头部穿戴件上。定位和稳定结构还可以包括集成在其中的其他部件，例如音频，触觉(触觉的)刺激或反馈。

本技术的一个方面涉及头戴式显示器***，其包括头戴式显示器单元以及定位和稳定结构，该定位和稳定结构被构造和布置成在使用中将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置。定位和稳定结构包括适于接触用户头部的后部区域的后部支撑结构和至少一个连接器，至少一个连接器被构造和布置成将后部支撑结构与头戴式显示器单元相互连接。后部支撑结构是呈箍的形式，箍包括枕骨部分，枕骨部分被配置和布置成在使用中沿枕骨(例如，沿枕骨的邻近颈部肌肉附接到枕骨的接合处的部分)接合用户头部。

本技术的一个方面涉及将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置中的定位和稳定结构。定位和稳定结构包括适于接触用户头部的后部区域的后部支撑结构和至少一个连接器，至少一个连接器被构造和布置成将后部支撑结构与头戴式显示器单元相互连接。后部支撑结构是呈箍的形式，箍包括枕骨部分，枕骨部分被配置和布置成在使用中沿枕骨(例如，沿枕骨的邻近颈部肌肉附接到枕骨的接合处的部分)接合用户头部。

本技术的一个方面涉及将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置中的定位和稳定结构。定位和稳定结构包括适于接触用户头部的后部区域的后部支撑结构和相对的颞部连接器，相对的颞部连接器被构造和布置成将后部支撑结构与头戴式显示器单元相互连接。这些相对的颞部连接器适配成设置在用户头部的相对侧上并且沿用户头部的颞部区域延伸。后部支撑结构是呈箍的形式，箍包括枕骨部分，枕骨部分被配置和布置成在使用中沿枕骨(例如，沿枕骨的邻近颈部肌肉附接到枕骨的接合处的部分)接合用户头部。

本技术的一个方面涉及头戴式显示器***，其包括头戴式显示器单元以及定位和稳定结构，定位和稳定结构被构造和布置成在使用中将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置。定位和稳定结构包括适于接触用户头部的后部区域的后部支撑结构和至少一个连接器，至少一个连接器被构造和布置成将后部支撑结构与头戴式显示器单元相互连接。至少后部支撑结构包括织物材料，其被配置成符合用户头部的后部区域。

本技术的一个方面涉及将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置中的定位和稳定结构。定位和稳定结构包括适于接触用户头部的后部区域的后部支撑结构和至少一个连接器，至少一个连接器被构造和布置成将后部支撑结构与头戴式显示器单元相互连接。至少后部支撑结构包括织物材料，其被配置成符合用户头部的后部区域。

本技术的一个方面涉及头戴式显示器***，其包括头戴式显示器单元以及定位和稳定结构，定位和稳定结构被构造和布置成在使用中将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置。定位和稳定结构包括适于接触用户头部的后部区域的后部支撑结构和相对的颞部连接器，相对的颞部连接器被构造和布置成将后部支撑结构与头戴式显示器单元相互连接，这些相对的颞部连接器适配成设置在用户头部的相对侧上并且沿用户头部的颞部区域延伸。至少后部支撑结构包括织物材料，其被配置成符合用户头部的后部区域。

本技术的一个方面涉及将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置中的定位和稳定结构。定位和稳定结构包括适于接触用户头部的后部区域的后部支撑结构和相对的颞部连接器，相对的颞部连接器被构造和布置成将后部支撑结构与头戴式显示器单元相互连接，这些相对的颞部连接器适配成设置在用户头部的相对侧上并且沿用户头部的颞部区域延伸。至少后部支撑结构包括织物材料，其被配置成符合用户头部的后部区域。

本技术的一个方面涉及将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置中的定位和稳定结构。定位和稳定结构包括适于接触用户头部区域的后部支撑结构和至少一个连接器或带，连接器或带被构造和布置成将后部支撑结构与头戴式显示器单元相互连接。

定位和稳定结构和/或头戴式显示器单元可以被配置成用于帮助将来自用户面部的更敏感的区域(前额、眼睛下方的上颊)的接触力分布到更适合于对抗所施加的力的区域。例如，后部支撑结构可以是充分柔性的，以均匀地和贴合地接合用户头部的后部，例如锚定在枕骨上但在颈部肌肉上方，和/或在一个或多个部分中具有增加的刚性，以更好地以舒适和可持续的方式支撑头戴式显示器单元的负荷。例如，后部支撑结构可以由带材料(例如，织物)制成，带材料是透气的和柔性的，以允许其调节成用户头部的形状和/或大小，其中带材料的某些部分可以是刚性化和/或增加的刚性部分(例如，缝纫、层压、夹紧、***口袋、包覆成型和/或超声焊接到位)以帮助维持稳定性并抵消经由头戴式显示器单元施加到患者面部的一部分的力的一部分。

在一个示例中，定位和稳定结构和/或头戴式显示器单元可以被配置成通过有效地将这些力传递到后部支撑件和/或至少一个连接器或带，和/或简单地通过将来自头戴式显示器单元的力沿头戴式显示器单元和/或后部支撑结构和/或至少一个连接器或带更均匀地分布，而协作地一起工作以减小施加到患者的前额和/或颊骨的力。这通过增加舒适性和/或稳定性的方式来实现，例如，以防止头戴式单元沿用户的面部/前额下滑。

本技术的另一方面涉及头戴式显示器***或组件，其包括上述任何形式的定位和稳定结构，以及连接到其上的显示器单元。

当然，各方面的部分可以形成本发明技术的子方面。此外，子方面和/或方面中的各个可以以各种方式组合，并且还构成本技术的附加方面或子方面。

通过考虑以下详述的说明书、摘要、附图和权利要求书中所含的信息，本发明技术的其他特征将变得清楚明白。

附图说明

本技术在附图的图形中通过示例而非限制的方式示出，其中相同的附图标记表示类似的元件，包括：

图1A是头部的侧视图，头部具有若干识别出的表面解剖学特征，包括耳上基点和耳下基点。指示了法兰克福水平面(Frankfort horizontal)的大致位置。还指示了冠状面。还指示了上和下以及前和后的方向。

图1B示出了包括额骨、鼻骨和颧骨的头骨的前视图。

图1C示出了具有头部表面轮廓的头骨的侧视图，以及多块肌肉。所示的示例性骨包括额骨、蝶骨、鼻骨、颧骨、上颌骨、下颌骨、顶骨、颞骨和枕骨。

图2A至2C分别是根据本技术的第一示例的使用中的头戴式显示器组件的侧视图、前视图和俯视图。

图2D是根据本技术的示例的图2A至图2C的头戴式显示器组件的颞臂的截面视图。

图2E是根据本技术的另一示例的图2A至图2C的头戴式显示器组件的颞臂的截面视图。

图3A至3C分别是根据本技术的第二示例的使用中的头戴式显示器组件的侧视图、前视图和顶视图。

图4A至4C分别是根据本技术第三示例的使用中的头戴式显示器组件的侧视图、前视图和俯视图。

图5是根据本技术的第四示例的使用中的头戴式显示器组件的侧视图。

图6A至6C分别是根据本技术的第四示例的变型的使用中的头戴式显示器组件的侧视图、后视图和俯视图。

具体实施方式

在更详细地描述本技术之前，应当理解，本技术不限于本文描述的特定示例，其可以变化。还应当理解，本发明中使用的术语仅用于描述本文所讨论的具体示例的目的，而不旨在是限制性的。

以下所描述的各个示例可以共享一个或多个共同特性和/或特征。应理解，任一示例的一个或多个特征可与另一示例或其他示例的一个或多个特征组合。此外，任何示例中的任何单个特征或特征的组合可构成进一步的示例。

图2A至图2C示出了根据本技术的第一示例的头戴式显示器***或组件10的支撑件。头戴式显示器***10包括头戴式显示器单元12以及定位和稳定结构14(也称为支撑和稳定结构)，以在使用中将显示器单元12维持或保持在用户面部前的操作位置。

显示器单元12包括用户接口结构13，其被构造和布置成与用户的面部处于相对的关系。用户接口结构13在显示器单元壳体22所容纳的显示器周围延伸。用户接口结构13可以在显示器周围延伸并且限定显示器的观看开口。用户接口结构13围绕用户的眼睛延伸，并且可以例如，沿用户的鼻子、面颊和/或前额与用户的面部接合(例如，光密封)。

如下，根据本技术的示例的头戴式显示器***被构造和布置成提供平衡的***，即，在沿用户头部和/或面部的任何奇点处不过度收紧，同时提供围绕用户眼睛的完全密封的感觉，即，在虚拟现实头戴式显示器的使用中提供完全沉浸式体验。即，根据本技术的示例的头戴式显示器***提供了更均匀的适配，其被构造和布置成将压力分布在用户头部的更多部位上以减少热点或局部应力点。

此外，根据本技术的示例的头戴式显示器***包括柔软且柔性(例如，弹性)的材料(例如，透气材料，例如，织物-泡沫复合材料)，其被构造和布置成允许与用户头部更加吻合并且缓冲以提供舒适性。此外，根据本技术的示例的头戴式显示器***包括简单的调节机构，以便于在佩戴于用户头部时进行调节并且允许宽的适配范围。

在图2A至2C的示例中，定位和稳定结构14包括后部支撑结构16(也称为后部支撑箍)和至少一个连接器，后部支撑结构16适于接触用户头部的区域(例如，可定位在用户头部的头顶)，至少一个连接器被构造和布置成将后部支撑结构16与头戴式显示器单元12相互连接。在所说明的示例中，至少一个连接器包括：设置在用户头部的相应侧上的相对的颞部连接器18，相对的颞部连接器18将后部支撑箍16与显示器单元12的显示器单元壳体22的相应后边缘区域20相互连接；以及前额支撑连接器24，其延伸跨过用户的额骨以将后部支撑箍16与显示器单元壳体22的上边缘区域21相互连接。然而，应了解，可提供更多或更少的连接器以将后部支撑结构16与头戴式显示器单元12相互连接。

每个相对的颞部连接器18包括颞臂26。每个颞臂26包括前端28和后端30，前端28安装到显示器单元壳体22的相应后边缘区域20，后端30形成可释放联接的一部分以将颞臂26连接到后部支撑箍16。

每个颞臂26包括刚性件32、织物部件34和布置在后端30处用于连接到后部支撑箍16的突片36。在一个示例中，每个颞臂26的一部分在使用中与用户头部的耳上基点附近的，即，在用户的耳朵上方的，区域接触。在一个示例中，颞臂26被布置成在使用中大致沿或平行于头部的法兰克福平面(Frankfort Horizontal plane)延伸，并且高于颧骨，即，在用户的颊骨上方。

在一种形式中，刚性件32可以封装在每个颞臂26的织物部件34内。例如，图2D示出了配置成封装刚性件32的覆盖件形式的织物部件34的示例。在该示例中，织物部件34包括布置在刚性件32的一侧上的面部接触侧，其可提供适于在使用中接触患者面部的柔软的面部接触表面35。在一些替代形式中，刚性件32可以被缝合或以其他方式附接(例如，包覆成型)到织物部件34，或者织物部件可以由可以通过热处理(例如，热处理)选择性地硬化的材料制成。例如，图2E示出了附接到刚性件32的面部接触侧的织物部件34的示例，其可以提供在使用中适于接触患者面部的柔软的面部接触表面35。在一个示例中，织物部件34可以包括织物材料或织物-泡沫复合材料(例如，透气材料，例如，包括外织物层和内泡沫层的多层构造)，以为刚性件32提供软支撑，以缓冲抵靠用户头部以优化舒适度。刚性件32可以允许每个颞臂26在不被用户佩戴时保持使用中的形状和构型。有利地，在使用前将颞臂26保持在使用状态可以在用户戴上定位和稳定结构14时防止或限制变形，并且允许用户快速地适配或佩戴显示器***10。

在一个示例中，刚性件32可以由刚性材料制成，例如海翠(hytrel，热塑性聚酯弹性体)。这样，刚性件32(或颞部连接器18或颞臂26)至少沿其长度的一部分是刚性的。每个颞臂26的刚性件32的刚性性质(即，不可延展性)限制了使用时颞臂26的伸长或变形的幅度。有利地，这种构型能够更有效地(即，直接)进行通过颞臂26的张力转移(translationof tension)。在一个示例中，刚性件32可以比后部支撑箍16和/或连接带42(例如，由弹性和/或纺织材料形成)更刚性。因此，每个相对的颞部连接器18的颞臂26可以比定位和稳定结构14的其他部分更刚性，诸如比后部支撑箍16和/或连接带42更刚性。颞臂26(或颞部连接器18)可以沿其长度的至少一部分比定位和稳定结构14的其他部分更刚性，诸如比后部支撑箍16和/或连接带42更刚性。例如，与刚性件32(或颞部连接器18或颞臂26)相反，后部支撑箍16和/或连接带42可以拉伸到所需的长度，即沿其长度的至少一部分可弹性地延伸。

在一个示例中，刚性件32可以在结构上是刚性的或坚硬的，以抵抗沿用户的脸部垂直上下的弯曲变形，但是可以允许朝向和远离用户的脸部的弯曲变形(例如，以调整不同的面部宽度)。在一个示例中，刚性件32在结构上可以是刚性的或坚硬的，以抵制在扭曲下的变形。在一个示例中，刚性件32在结构上可以是刚性的或坚硬的，以保持预先形成的形状。

在一个示例中，刚性件32形成杠杆臂，即，围绕后部支撑箍16枢转的装置。有利地，后部支撑箍16可以为定位和稳定结构14提供锚定点。刚性件32可以围绕后部支撑箍16的锚定点铰接，以使得前额支撑连接器24能够相对于用户的鼻子升高或降低显示器单元12的位置。有利地，这种构型可以使夹紧压力的大小最小化，以稳定用户头上的显示器单元12。

在一个示例中，颞臂26的厚度和/或宽度可以沿其长度的至少一部分变化，例如，颞臂26可以沿其长度包括更宽和更薄的区段，以便于连接和分布负荷。

在所说明的示例中，后部支撑结构或箍16是具有环状形式的箍的形式(类似于图6B示例中所示的后部支撑箍316的环状形式)，并且被布置成具有三维轮廓曲线以适配或吻合用户头部的后部，例如，用户的头顶的形状。后部支撑箍16包括：顶骨部分或顶骨带部分38，其适于在使用中接近用户头部的顶骨；以及枕骨部分或枕骨带部分40，其适于在使用中接近用户头部的枕骨。在一个示例中，枕骨部分40优选地在使用中沿枕骨的一部分，例如，沿枕骨的邻近或靠近颈部肌肉附接的接合处的部分，布置，并且顶骨部分38优选地在使用中布置在冠状面的后面。在一个示例中，枕骨部分40适于沿枕骨的刚好在颈部肌肉附接到枕骨的接合处上方的部分定位。该接合处也可称为枕外隆突(EOP)。然而，枕骨部分40在用户头部上的确切位置可根据正在使用其的用户头部的大小和形状而变化，例如，枕骨部分40可定位成邻近枕骨的颈部肌肉所附接的部分，刚好在其上方或刚好在其下方。在一个示例中，枕骨部分40可以布置在枕骨下方或下面邻近颈部肌肉所附接的接合处。后部支撑箍16的这种箍状装置(例如，圆形或卵形或部分圆形/卵形或C形)将定位和稳定结构14锚定在用户头部的后部或后部***周围，提供了有效的支撑结构以支持用户头部前面的重量(即，显示器单元)。后部支撑箍16可由弹性材料形成，弹性材料可用于伸展箍并将后部支撑箍16牢固地保持在适当位置。

后部支撑箍16进一步包括相对的连接带或突片42。带42是可调节的并且可操作以改变后部支撑箍16和显示器单元12的显示器单元壳体22之间的距离。每个带42在使用中穿过相应颞臂26的突片36中的孔眼44。穿过相应的颞部连接器18的突片36的每个带42的长度可以通过将更多或更少的带42拉动穿过相应的孔眼44来调节。带42可以在穿过突片36中的孔眼44之后例如通过钩环紧固装置固定到自身上，这允许为了舒适和适配(例如，松紧)而精细地或微小地调节带。因此，可调节后部支撑箍16与显示器单元壳体22之间的距离以适配不同的头部大小。这种可调节的带装置还允许当***在用户头部上时进行调节，例如，用户可以拉动带42以便向后收紧。

在一个示例中，后部支撑箍16和/或带42的厚度和/或宽度可沿其长度的至少一部分变化。例如，后部支撑箍16可以包括沿其长度的更宽和更薄区段，例如，邻近带42的更宽部分，以便于连接到颞臂26和分布负荷。带42也可以沿其自由端更薄，以便于穿过相应颞臂26中的孔眼44。

在一个示例中，后部支撑箍16在大致竖直方向上定向，即，在大致平行于冠状面的竖直平面中布置。后部支撑箍16的这种装置将后部支撑箍16适当地定向在用户头部的头顶，以支撑由连接带42施加的横向(即，水平)张力，并在使用中支撑在用户头部的前面的显示器单元12的重量。

后部支撑箍16和连接带42可以由弹性和/或织物材料形成以有助于吻合用户头部的形状，例如后部支撑箍16和连接带42提供伸展能力。而且，在用户头部后面的这种弹性材料可以允许在使用中更容易地将显示器单元12抬离用户的面部，例如，当定位和稳定结构14保持在用户头部上时，将显示器单元12从用户的眼睛移开以与某人交谈。例如，支撑箍16可以是氯丁橡胶材料，或其他织物-泡沫复合材料(例如，透气材料，例如，包括外部织物层和内部泡沫层的多层构造)，或间隔织物。有利地，织物可以提供软支撑结构以将显示器单元12稳定在用户头部上，并且允许定位和稳定结构14缓冲抵靠用户头部以优化舒适度。

定位和稳定结构14的前额支撑连接器24包括前额支撑带48，前额支撑带48被布置成大致沿着或平行于用户头部的矢状面。前额支撑带48适于连接在显示器单元壳体22的上边缘区域21和后部支撑箍16的顶骨部分38之间。在一个示例中，带48可以不可调节地连接(例如，焊接)到顶骨部分38，并且带48可以通过调节机构50可调节地连接到显示器单元壳体22。

前额支撑带48是可调节的，以使得能够进行前额支撑连接器24的尺寸控制。如图2C所示，在使用中，前额支撑带48的端部分或突片部分54穿过显示器单元12的上边缘区域21中的前额支撑孔52。前额支撑带48可以在穿过显示器单元12中的孔52之后例如通过钩环紧固装置固定到自身，其允许为了舒适和适配(例如，松紧)而精细地或微小地调节带。在一个示例中，前额支撑带48可以包括与后部支撑箍16和/或连接带42类似的材料，例如，织物-泡沫复合材料(例如，透气材料，例如，包括外织物层和内泡沫层的多层构造)。

前额支撑连接器24支撑显示器单元12的重量。前额支撑带48在显示器单元12的上边缘区域21和后部支撑箍16的顶骨部分38之间的长度可以通过拉动更多或更少的带48穿过孔52来调节。因此，前额支撑带48能够被调节以相对于用户的鼻子升高或降低显示器单元12的位置，例如，相对于用户的面部调节角度或升高显示器单元12。有利地，这种调节可以移动显示器单元壳体22远离用户的鼻子以减轻在面部、鼻子和/或脸颊上感觉到的压力。前额支撑连接器24将显示器单元12固定就位，使得显示器单元不会在用户头部上向下或侧向滑动。

在一个示例中，前额支撑带48的厚度和/或宽度可以沿其长度的至少一部分变化，例如，前额支撑带48可以沿其长度包括更宽和更薄的区段，以便于连接和分布负荷。

在一个示例中，调节机构50被定位成在使用中不与用户的额骨区域接触。

在可选示例中，定位和稳定结构14不包括前额支撑连接器24/前额支撑带48，例如参见图4A至4C的示例。

图3A至3C示出了根据本技术的第二示例的用于头戴式显示器***或组件110的支撑件。在图3A至图3C中，相似的附图标记表示与图2A至图2C类似或相同的部分，但增加了100以允许在示例之间进行区分，例如显示单元112、用户接口结构113、定位和稳定结构114、后部支撑箍116、颞部连接器118、后边缘区域120、显示器单元壳体122、前额支撑连接器124、颞臂126、顶骨部分138、枕骨部分140、连接带142、前额支撑带148、调节机构150、前额支撑孔152、端部154等。参照图3C，前额支撑连接器124还可以包括前额支撑刚性件156。前额支撑刚性件156可以为用户的鼻子和脸颊上方的显示器单元112提供进一步的稳定和支撑，即，减轻用户的鼻子和脸颊上的压力。前额支撑刚性件156可以连接到上边缘区域121并且形成前额支撑孔152的至少一部分以接收前额支撑带148的端部分或突片部分154，用于定位和稳定结构114的尺寸调节。如图所示，前额支撑带148布置在前额支撑刚性件156下方以提高舒适性和用于负荷分布。

在一些形式中，调节机构150还可以包括角度调节机构(未示出)，用于容易地将遮光板从使用位置提升到收起位置，即，未使用位置。

在一个示例中，***可以被构造和布置成用于将一个或多个部件从显示器单元重新分布到定位和稳定结构，例如，将重量从显示器单元重新分布到定位和稳定结构。例如，前额支撑刚性件156和/或前额支撑带148可以用于至少部分地支撑一个或多个非必须定位的(non-location essential electrical)基本电气部件，例如电池、硬盘驱动器存储，以将重量从用户头部的前方转移到更中心的位置，即，平衡显示器单元的重量。在可选示例中，显示器单元的一个或多个部件可以至少部分地由后部支撑箍116和/或颞部连接器118支撑以重新分布重量。

图4A至4C示出了根据本技术第三示例的用于头戴式显示器***或组件210的支撑件。在图4A至图4C中，相似的附图标记表示与图2A至图2C类似或相同的部分，但增加了200以允许在示例之间进行区分，例如显示单元212、用户接口结构213、定位和稳定结构214、后部支撑箍216、颞部连接器218、后边缘区域220、显示器单元壳体222、颞臂226、顶骨部分238、枕骨部分240、连接带242等。在第三示例中，用于头戴式显示器组件210的支撑性不包括前额支撑，即，显示器单元212由定位和稳定结构214支撑，而没有任何前额支撑连接器或前额支撑带。

图5示出了根据本技术第四示例的用于头戴式显示器***或组件310的支撑件。在图5中，相似的附图标记表示与图2A至图2C类似或相同的部分，但增加了300以允许在示例之间进行区分，例如显示单元312、用户接口结构313、定位和稳定结构314、后部支撑箍316、颞部连接器318、显示器单元壳体322、前额支撑连接器324、颞臂326、刚性件332、顶骨部分338、枕骨部分340，前额支撑带348等。在第四示例中，用于头戴式显示器***310的支撑件包括相对的颞部连接器318，每个颞部连接器318具有颞臂326，颞臂326具有延伸的刚性件358。每个延伸的刚性件358可以从相应的颞臂326延伸到后部支撑箍316，以在使用中增强对显示器单元312的支撑。每个延伸的刚性件358可以沿后部支撑箍316的一部分延伸并且可以延伸到顶骨部分338和枕骨部分340中的一者或两者中。例如，每个延伸的刚性件358可包括如图5所示的Y形形状，其延伸到顶骨部分338和枕骨部分340二者中。可替代地，每个延伸的刚性件358可仅延伸到顶骨部分338和枕骨部分340中的一个中，例如仅沿枕骨部分340延伸，如下面讨论的图6A所示。在图5的示例中，沿后部支撑箍316的顶骨部分338和枕骨部分340提供刚性件358的延伸臂的顶骨部分和枕骨部分，后部支撑箍316的顶骨部分338和枕骨部分340定位成接近用户头部的顶骨和枕骨，以支撑后部支撑箍316的相应部分。

延伸的刚性件358增加了颞部连接器318的长度，从而增加了在后部支撑箍316周围产生的杠杆臂力矩。在使用中，与第一和第二示例相比，较大的杠杆臂将惯性矩进一步延伸到用户头部的后方。有利地，这可以通过减小施加到前额支撑连接器324以支撑显示器单元312的张力来为用户提供更好的舒适性。

另外，在显示器单元312的重量和由定位和稳定结构314中引起的张力所施加的任何夹紧力的作用下，刚性件358的延伸臂可在用户头部上提供更均匀的压力分布。

在拉紧前额支撑连接器324时，刚性件358的延伸臂可帮助防止定位和稳定结构314的后部支撑箍316在用户头部上垂直向上移动。刚性件358的延伸臂可更有效地将后部支撑箍316的枕骨部分340沿用户头部的相应枕骨(例如，沿枕骨的邻近颈部肌肉附接到枕骨的接合处的部分)固定。

图6A至6C表示图5的第四示例的变形例。在示例中，每个颞臂326包括偏置的延伸的刚性件360。每个偏置的延伸的刚性件360可以从相应的颞臂326延伸到后部支撑箍316的枕骨部分340，即，基本上采取J形的形式，以便在使用中增强对显示器单元312的支撑。

偏置的延伸的刚性件360沿枕骨的一部分延伸，例如沿枕骨的邻近颈部肌肉附接到枕骨的接合处的部分延伸，以牢固地将定位和稳定结构314锚定，从而将显示器单元312支撑在用户的鼻子和脸颊上方。

如在图6A和6B中最佳示出的，中间调节机构362和颞部调节机构364可以被提供给颞臂326和偏置的延伸的刚性件360。中间调节机构362可以围绕枕骨部分的中间区域安装在偏置的延伸的刚性件360的相对的臂之间。在一个示例中，中间调节机构362可以是带的形式，带穿过偏置的延伸的刚性件360的相对的臂的相应的后端368中的相对的孔363(参见图6B)。可以通过将带362更多或更少的拉动穿过孔363来控制刚性件360的相对臂之间的距离。

颞部调节机构364可以沿用户头部的颞部区域设置在颞臂326上。颞部调节机构364可以是可调节的并且可操作以改变偏置的延伸的刚性件360和显示器单元壳体322之间的距离。

上述头戴式显示器***提供本技术的可选示例，其被构造和布置成增强舒适性、适配范围、可用性、***架构、在医疗环境中的使用以及可制造性。

根据本技术的示例的头戴式显示器***提供增强的舒适性，同时使面部印痕和长期使用的疼痛最小化。例如，可以通过提供通用负荷分布来实现舒适性，其中通过避免或最小化易于产生不适的区域上的负荷并且将负荷重新分布到能够舒适地承载负荷的区域(例如，避免或最小化鼻梁和鼻子侧面上的负荷并且将负荷施加或重新分布到头部的顶部和/或后部)来优化所有接触表面上的负荷。此外，可以通过提供局部负荷分布来实现舒适性，其中，通过在面部不可避免接触的区域中的设计和材料选择来均匀分布负荷，例如，眼睛周围的接触点可以包括柔顺材料，柔顺材料均匀分布负荷并避免疼痛点/面部印痕。此外，可通过使重量最小化来实现舒适性，因为整个***中较小的重量导致更小的张力用于将***定位并保持在正确的构型中。在这点上，根据本技术的示例的头戴式显示器***提供了最简的设计(例如，低调)，以实现适配范围、舒适性和正确的构型，例如，部件的优化，以最小化部件的大小和数量，从而实现坚固和轻质材料的功能和使用。

根据本技术的示例的头戴式显示器***提供增强的适配范围或通用适配，而不会牺牲舒适性、可用性和成本。例如，适配范围可以通过提供几何形状和材料选择以及调节机构的可调节性来实现。通过设计定位和稳定结构的部件，以及可以选择材料以提供期望的力对比位移，例如，在预定的力的作用下，带可以伸展至期望的长度。调节机构提供了简单性，因为定位和稳定结构以及相关联的带的尺寸可以手动调节和设定，并且部件可以最小化，同时使使用的方便性最大化，例如，带的单手调节以及用于连接的磁性夹的替代性使用。而且，调节机构提供最小的尺寸和重量，以最佳材料和最小部件减小调节机构的体积。此外，增强的适配范围可以通过人体测量学来实现，其中调节范围可以被设计为适配期望市场的最佳人体测量学范围。

根据本技术的示例的头戴式显示器***通过低触摸简单设置方案和低灵巧性阈值方案来提供增强的可用性。例如，可以通过包括可伸展材料或简单机械致动的自调节解决方案来实现低触摸设置，其中仅需要少量的微小调节就可以实现正确适配。此外，***可以包括调节和锁定解决方案以促进可用性(即，设定和忘记)，例如，引导调节的机构(例如，磁体)和锁定机构以设定调节(例如，夹子)。此外，***提供了易用性，使得其能够在由具有低灵巧性和/或最小视力的用户佩戴时进行调节。

根据本技术的示例的头戴式显示器***提供了增强的***架构，增强的***架构优化了部件位置，使得成本最小化的同时使舒适度、适配范围和可用性最大化。例如，***可以提供增强的重量分布，其中从舒适的观点来看，电气和/或机械部件被定位在理想位置中。此外，***可以包括模块化，使得可以基于用户偏好来选择或升级部件，例如，可以基于偏好来选择电气部件、面部接触垫、带和/或耳塞。

根据本技术的示例的头戴式显示器***增强了在医疗环境中的使用。例如，***可以是生物相容的和/或可清洁的，所选择的材料是可清洁的以在医疗环境中重复使用和/或通过生物相容性要求。

根据本技术的示例的头戴式显示器***通过以低成本提供大规模可生产的解决方案来增强可制造性，同时保持高质量和功能性。

在所附权利要求中以及在本技术的示例的先前描述中，除了由于表达语言或必要的含义而上下文另外要求的情况之外，词语“包括(comprise)”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变化形式以包含性意义使用，即，以说明所陈述的特征的存在，但不排除在本技术的各种示例中存在或添加另外的特征。

尽管已参考特定示例描述了本文中的技术，但应理解，这些示例仅说明技术的原理和应用。在一些情况下，术语和符号可能意味着实践技术不需要的特定细节。例如，尽管可以使用术语“第一”和“第二”，但是除非另有说明，它们不旨在表示任何顺序，而是可以用来区分不同的元件或示例。此外，尽管可以按顺序描述或示出方法中的过程步骤，但是这种顺序不是必需的。本领域技术人员将认识到，可以修改这样的顺序和/或可以同时或甚至同步地进行其各个方面。

因此，应当理解，在不脱离本技术的精神和范围的情况下，可以对说明性示例进行许多修改，并且可以设计其他装置。

参考符号列表

Claims (47)

1.一种头戴式显示器***，包括：

头戴式显示器单元；和

定位和稳定结构，所述定位和稳定结构被构造和布置成在使用中将所述头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置，

所述定位和稳定结构包括：

后部支撑结构，所述后部支撑结构适于接触用户头部的后区域；和

至少一个连接器，所述至少一个连接器被构造和布置成将所述后部支撑结构与所述头戴式显示器单元相互连接，

其中，所述后部支撑结构是呈箍的形式，所述箍包括枕骨部分，所述枕骨部分被配置和布置成在使用中沿枕骨的邻近颈部肌肉附接到所述枕骨的接合处的部分接合所述用户头部。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器***，其中，所述箍包括顶骨部分，所述顶骨部分适于在使用中邻近顶骨接合所述用户头部。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述箍沿其长度的至少一部分是弹性可延伸的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述箍沿其长度的至少一部分是柔性的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述至少一个连接器包括相对的颞部连接器，所述相对的颞部连接器被构造和布置成将所述后部支撑结构与所述头戴式显示器单元相互连接，所述相对的颞部连接器适于设置在所述用户头部的相对侧上并且沿所述用户头部的颞部区域延伸。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示器***，其中，所述颞部连接器的每一个沿其长度的至少一部分是刚性的。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示器***，其中，所述颞部连接器的每一个包括颞臂，所述颞臂具有连接到所述显示器单元的前端和连接到所述后部支撑结构的后端。

8.根据权利要求7所述的头戴式显示器***，其中，所述颞臂是刚性的。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述颞臂的所述后端设置在所述用户的耳上基点处或耳上基点后。

10.根据权利要求9所述的头戴式显示器***，其中，所述颞部连接器中的至少一个进一步包括调节机构，所述调节机构用于调节所述定位和稳定结构以适配不同大小的头部。

11.根据权利要求10所述的头戴式显示器***，其中，所述调节机构设置在所述颞臂的所述后端与所述后部支撑结构之间的连接处。

12.根据权利要求11所述的头戴式显示器***，其中，所述后部支撑结构包括连接至所述颞臂的连接突片，并且所述调节机构允许调节所述连接突片的有效长度。

13.根据权利要求12所述的头戴式显示器***，其中，所述颞臂的所述后端包括孔眼，所述孔眼布置成接收所述连接突片，并且所述调节机构包括可释放的紧固装置以将所述连接突片紧固到所述颞臂。

14.根据权利要求13所述的头戴式显示器***，其中，所述可释放的紧固装置被布置成将所述连接突片的自由端固定回到所述连接突片的近端部分上。

15.根据权利要求5至14中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述至少一个连接器进一步包括前额支撑连接器，所述前额支撑连接器大致在矢状平面的方向上延伸并且将所述后部支撑结构连接到所述显示器单元的上边缘区域。

16.根据权利要求15所述的头戴式显示器***，其中，所述前额支撑连接器包括带。

17.根据权利要求16所述的头戴式显示器***，其中，所述前额支撑连接器的所述带沿其长度的至少一部分是弹性可延伸的。

18.根据权利要求16至17中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述前额支撑连接器的所述带沿其长度的至少一部分是柔性的。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述前额支撑连接器进一步包括调节机构，所述调节机构用于调节所述定位和稳定结构以适配不同大小的头部。

20.根据权利要求19所述的头戴式显示器***，其中，所述调节机构调节所述前额支撑连接器的所述带的有效长度。

21.根据权利要求15至20中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述前额支撑连接器进一步包括前额支撑刚性件，所述前额支撑刚性件向所述前额支撑连接器的一部分提供刚性。

22.根据权利要求21所述的头戴式显示器***，其中，所述前额支撑刚性件为位于所述用户头部的前部处的所述前额支撑连接器的一部分提供刚性。

23.根据权利要求5至22中任一项所述的头戴式显示器***，进一步包括一个或多个附加刚性件，以桥接所述后部支撑结构和所述颞部连接器。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述头戴式显示器单元包括：壳体，所述壳体包括当所述头戴式显示器单元处于所述操作位置时用户可见的显示器；和用户接口结构，所述用户接口结构被构造和布置成与所述用户的面部处于相对的关系，所述用户接口结构围绕所述显示器延伸并且限定所述显示器的观看开口。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述枕骨部被配置和布置成在使用中沿所述枕骨的正好在所述接合处上方的部分接合。

26.一种将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置中的定位和稳定结构，所述定位和稳定结构包括：

后部支撑结构，所述后部支撑结构适于接触用户头部的后区域；和

至少一个连接器，所述至少一个连接器被构造和布置成将所述后部支撑结构与所述头戴式显示器单元相互连接，

其中，所述后部支撑结构是呈箍的形式，所述箍包括枕骨部分，所述枕骨部分被配置和布置成在使用中沿枕骨的邻近颈部肌肉附接到所述枕骨的接合处的部分接合所述用户头部。

27.根据权利要求26所述的定位和稳定结构，其中，所述箍包括顶骨部分，所述顶骨部分适于在使用中邻近顶骨接合所述用户头部。

28.根据权利要求26至27中任一项所述的定位和稳定结构，其中，所述箍沿其长度的至少一部分是弹性可延伸的。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的定位和稳定结构，其中，所述至少一个连接器包括相对的颞部连接器，所述相对的颞部连接器被构造和布置成将所述后部支撑结构与所述头戴式显示器单元相互连接，所述相对的颞部连接器适于设置在所述用户头部的相对侧上并且沿所述用户头部的颞部区域延伸。

30.根据权利要求29所述的定位和稳定结构，其中，所述颞部连接器的每一个沿其长度的至少一部分是刚性的。

31.根据权利要求29至30中任一项所述的定位和稳定结构，其中，所述至少一个连接器进一步包括前额支撑连接器，所述前额支撑连接器大致在矢状平面的方向上延伸并且将所述后部支撑结构连接到所述显示器单元的上边缘区域。

32.根据权利要求26至31中任一项所述的定位和稳定结构，其中，所述枕骨部分被配置和布置成在使用中沿所述枕骨的正好在所述接合处上方的部分接合。

33.一种头戴式显示器***，包括：

头戴式显示器单元；和

定位和稳定结构，所述定位和稳定结构被构造和布置成在使用中将所述头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置，

所述定位和稳定结构包括：

后部支撑结构，所述后部支撑结构适于接触用户头部的后区域；和

相对的颞部连接器，所述相对的颞部连接器被构造和布置成将所述后部支撑结构与所述头戴式显示器单元相互连接，所述相对的颞部连接器适于设置在所述用户头部的相对侧上并且沿所述用户头部的颞部区域延伸，

其中，至少所述后部支撑结构包括织物材料，所述织物材料被配置成与所述用户头部的所述后区域相吻合。

34.根据权利要求33所述的头戴式显示器***，其中，所述织物材料沿其长度的至少一部分是弹性可延伸的。

35.根据权利要求33至34中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述织物材料沿其长度的至少一部分是柔性的。

36.根据权利要求33至35中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述后部支撑结构进一步包括沿所述织物材料的至少一部分的刚性件。

37.根据权利要求33至36中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述相对的颞部连接器的每一个包括织物材料。

38.根据权利要求37所述的头戴式显示器***，其中，所述相对的颞部连接器的每一个进一步包括沿织物材料的至少一部分的刚性件。

39.根据权利要求33至38中任一项所述的头戴式显示器***，进一步包括前额支撑连接器，所述前额支撑连接器大致在矢状平面的方向上延伸并且将所述后部支撑结构连接到所述头戴式显示器单元的上边缘区域。

40.根据权利要求33至39中任一项所述的头戴式显示器***，其中，所述头戴式显示器单元包括：壳体，所述壳体包括当所述头戴式显示器单元处于所述操作位置时用户可见的显示器；和用户接口结构，所述用户接口结构被构造和布置成与所述用户面部处于相对的关系，所述用户接口结构围绕所述显示器延伸并且限定所述显示器的观看开口。

41.一种将头戴式显示器单元保持在用户面部前的操作位置中的定位和稳定结构，所述定位和稳定结构包括：

后部支撑结构，所述后部支撑结构适于接触用户头部的后区域；和

相对的颞部连接器，所述相对的颞部连接器被构造和布置成将所述后部支撑结构与所述头戴式显示器单元相互连接，所述相对的颞部连接器适于设置在所述用户头部的相对侧上并且沿所述用户头部的颞部区域延伸，

其中，至少所述后部支撑结构包括织物材料，所述织物材料被配置成与所述用户头部的所述后区域相吻合。

42.根据权利要求41所述的定位和稳定结构，其中，所述织物材料沿其长度的至少一部分是弹性可延伸的。

43.根据权利要求41至42中任一项所述的定位和稳定结构，其中，所述织物材料沿其长度的至少一部分是柔性的。

44.根据权利要求43所述的定位和稳定结构，其中，所述后部支撑结构进一步包括沿所述织物材料的至少一部分的刚性件。

45.根据权利要求43至44中任一项所述的定位和稳定结构，其中，所述相对的颞部连接器的每一个包括织物材料。

46.根据权利要求45所述的定位和稳定结构，其中，所述相对的颞部连接器的每一个进一步包括沿所述织物材料的至少一部分的刚性件。

47.根据权利要求41至46中任一项所述的定位和稳定结构，进一步包括前额支撑连接器，所述前额支撑连接器大致在矢状平面的方向上延伸并且将所述后部支撑结构连接到所述头戴式显示器单元的上边缘区域。

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